Магнитный двигатель Charles Flynn’s

Бесплатная поездка на фестиваль AcroSea-2017

Автор: Patrick J. Kelly (перевод редакции http://ecolm.ru)

 Магнитный двигатель Charles Flynn’s. показан в полном объеме в патенте US 5,455,474 от 3 октября 1995 года и описаны все подробности этого интересного изобретения. В патенте говорится: «данное Изобретение относится к способу получения полезной энергии с помощью магнитов в качестве движущей силы и представляет собой важное усовершенствование по сравнению с известными конструкциями, а также он проще для построения, его можно сделать самостоятельно, легче настраивать и он имеет меньше шансов выйти из строя». Данный тип двигателя является относительно стабильным и производит удивительное количество выходной энергии. В этой конструкции используются постоянные магниты в качестве источника движущей силы, но применен новый способ контроля магнитного взаимодействия. Это устройство может быть использовано, чтобы генерировать достаточное количество энергии.
Патент описывает больше, чем одну конструкцию:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Вид с разнесенными частями:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Данная конструкция является относительно простой, но с мощным потенциалом. Питание обеспечивается тремя магнитами, окрашенными в голубой и желтый цвета. Нижний магнит выполнен  в форме диска. Это статорный магнит, который не двигается. Расположенный над ним диск, изготовленный из немагнитного материала (затененный серым цветом) в который вмонтировано два магнита. Это диск ротора и он крепится к центральному вертикальному валу.
 Просто так ротор не будет вращаться, но между дисками есть кольца из семи катушек, которые используются для изменения магнитного поля и производят мощное вращение. Для включении этих катушек используется фотопара которая управляется (вкл/выкл) сквозь прорези в оптическом-тайминг диске, прикрепленный к вращающемуся валу. Светодиоды и фото-транзисторы совмещены с центрами семи катушек. Положение и ширина прорези управляет тем, какие фото-транзисторы включаются и как долго они остается под напряжением. Это очень аккуратное и компактное размещение. Рассмотрим как катушки изменяют магнитное поле, чтобы создать непрерывное вращение двигателя. Ориентация полюсов магнита могут быть поменяны местами, при условии, что это делается для всех трех магнитов.

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Показанная здесь ситуация, когда один из магнитов ротора поворачивается туда, где одна из катушек еще не включена. Южный полюс магнита ротора притягивается к Северному полюсу, которым является вся верхняя плоскость магнита статора, как показано тремя стрелками. Если напряжение прикладывается к катушке, тогда эта магнитная связь нарушается и изменяется. Если крутящий момент складывается в результате включенной катушки, тогда он будет развиваться в обе стороны под напряжением катушки. Если катушка не запитывается, то там будет только притяжения между магнитами и никакая сила вращения производиться не будет. Вы заметили, что есть два вращающихся магнита (четное число) и семь катушек (нечетное число), поэтому, когда один из магнитов ротора находится над катушкой, то другие нет. Это ошеломляюще, условие имеет огромное значение для формирования плавного, непрерывного вращения и самозапуск без какой-либо необходимости крутить вал вручную.

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Этот рисунок показывает оба положения диска ротора, чтобы пояснить работу катушки. Слева, магнит 56 перекрывает катушки 32 и 34. Катушка 32 включена и это разрывает магнитную связь на левой стороне магнита 56. Но, катушка 34 не включена, так что притяжение между магнитом 56 и магнитным диском под катушкой остается. Хотя это положение находится под нисходящим углом, он создает давление на ротор, ведя его вправо, как показано красной стрелкой.
 Пока это происходит с магнитом 56, что же происходит с другой стороны диска с магнитом 54. Магнит 54 находится над незапитанной катушкой 36 так что нет результирующих сил в любом направлении. Соседняя катушка 38 тоже не включена и поэтому не оказывает никакого влияния на вращение. Этот способ работы является очень близким к конструкции мотора Роберта. Важно понимать, что этот метод работы не имеет ничего общего с принципом работы мотора-генератора Джона Бедини, где вращение диска вызывается электрическим импульсом, подаваемым на катушку. Вместо этого, здесь, катушки работают как магнитный экран, с потреблением минимально возможной мощности. Катушка является, по сути, щитом, который не имеет движущихся частей, и вместе с блоком управления является очень умным механизмом для преодоления точки взаимной компенсации магнитных потоков.
 В любой момент, шесть из семи катушек являются неактивными, так что по сути, только одна катушка запитывается. Это очень не большое потребление тока. Важно понимать, что мощность этого мотора обеспечивается постоянными магнитами, которых тянет друг к другу. У каждых из двух магнитов применяется горизонтальная тяга на роторе каждую одну седьмую оборота, то есть каждый 51.1 градус в повороте. Так как катушек нечетное число, ротор получает магнитное притяжения каждое 25.5 градусов в повороте, сначала от одного магнита ротора, затем от другого.
 Отсюда следует то, что мощность мотора может быть увеличена путем добавления дополнительных магнитов. Чтобы увеличить мощность, можно добавить второй магнитный диск и катушки с другой стороны ротора, так появляется вторая тяга на магните. Это уравновешивает ротор, что дает повышенную и сбалансированную горизонтальную тягу, как показано здесь:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Схема переключения катушек показана здесь:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Это увеличивает горизонтальную тягу.
 Можно создать гораздо более простую конструкцию, чем с целиковым кольцом статора, используем стандартные цилиндрические неодимовые магниты, а катушки размещаем на верхней части магнитов:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Для увеличения мощности выходного вала добавьте дополнительные наборы магнитов и катушек, как показано здесь:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Следует помнить, что для стабильной коммутации можно применить Таймер NE555, который генерирует стабильные импульсы Вкл / Выкл. Когда эти импульсы подаются на катушки, мотор вращается. Это дает контроль скорости двигателя, а также исключает необходимость точного позиционирования прорези диска, что позволяет Светодиодам светить непосредственно на фототранзисторы в соответствующее мгновение. Если такой подход принимается, то следующие разделы можно пропустить.
 На схемах Чарльз показывает, что питание на катушки подается через N-канальный МОП-транзистор. Вот его схема для коммутации одной из катушек:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Всего пять компонентов. Ток через катушки регулируется с помощью транзистора. В данном случае это полевой транзистор обычно называется "FET". Наиболее распространенный тип FET - "N-канальный", который является лучшим эквивалентом NPN транзистор, как описано в главе 12. Полевые транзисторы этого типа выключается, когда напряжение на его "затворе" (обозначен "g" на схеме) составляет 2,5 вольта или ниже. Он включается тогда, когда напряжение на его затворе - 4,5 вольта или больше.
 В этой схеме мы хотим, чтобы FET включался, когда синхронизационный диск находится в правильном положении и был выключен во всех остальных случаях. Чарльз решил использовать фото-транзистор, но можно использовать фото-резистор, например ORP12. Когда свет светит на "Opto1" устройства в принципиальной схеме, его сопротивление резко падает, поднимая напряжение на затворе полевого транзистора и открывает его. Этот механизм управляет обмоткой двигателя, чтобы включаться и выключаться в нужное время, чтобы дать мощное вращения вала двигателя. В цепи, резистор R1 является ограничивающим. Резистор R2 имеет низкое значение по сравнению с сопротивлением "Opto1" когда свет не падает на него, и это держит напряжении на затворе транзистора низким, чтобы FET полностью выключался.
 Как вы можете видеть, это очень простая схема. Цепь для питания двух катушек выглядит так:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Если используется несколько механизмов, то катушки расположенные друг над другом могут быть соединены так:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s

 Подключение нескольких катушек "в серию" (в цепочке), сокращает количество электронных компонентов, и импульсы в каждой из этих катушек появляются одновременно.
 В этом патенте, Чарльз Флинн замечает, что этот двигатель может быть использован практически для любых целей. Чарльз выпустил двигатели этого типа, которые способны вращаться на очень высокой скорости - 20000 оборотов в минуту и со значительным крутящим моментом.
 Ниже приведены примеры использования различных схем коммутации:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s, коммутация

 Выходное напряжение на контактах "1", "2", "3" и "4" переходит один за другим, как показано на схеме выше. Итак, каждый из этих выводов будет подключен к затвору FET в таком порядке и полевые транзисторы будет включен в том же порядке.
 Схема включения таймера N555 может быть такой:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s, N555

 Это позволяет контролировать скорость, когда требуемая скорость будет достигнута, длительность импульса может быть изменена, чтобы дать минимальный ток, и поддерживать эту скорость. Есть, конечно, много других подходящих схем, которые могли бы использоваться вместо этих.
 Если так случилось, что трудно найти подходящий кольцевыми магнитами с полюсами на противоположных сторонах, то я полагаю, что возможно использовать стандартные прямоугольные магниты и прямоугольные катушки, как показано здесь:

Магнитный двигатель Charles Flynn’s, диск

 И хотя этот механизм не столь эффективен, как круговой магнит, у него есть свои плюсы - это позволяет делать конструкцию ротора любого выбранного размера. В идеале, там должно быть нечетное количество магнитов.
 Цель каждой катушки - это просто нейтрализовать магнитное поле постоянного магнита под ней. Не забывайте это при конструкции двигателя, поэкспериментируйте с количеством витков и сечением провода, чтобы добиться свободного прохождения магнитов при минимальном токе.

 Автор: Patrick J. Kelly (перевод редакции http://ecolm.ru)

<<<--- Часть № 5                                                               Часть № 7 --->>>