RU2554924C2 - Dc motor with diagonal and round windings - Google Patents

Dc motor with diagonal and round windings Download PDF

Info

Publication number
RU2554924C2
RU2554924C2 RU2013105432/07A RU2013105432A RU2554924C2 RU 2554924 C2 RU2554924 C2 RU 2554924C2 RU 2013105432/07 A RU2013105432/07 A RU 2013105432/07A RU 2013105432 A RU2013105432 A RU 2013105432A RU 2554924 C2 RU2554924 C2 RU 2554924C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
ferromagnetic
toroid
windings
rotors
magnetic
Prior art date
Application number
RU2013105432/07A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013105432A (en
Inventor
Олег Фёдорович Меньших
Original Assignee
Олег Фёдорович Меньших
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Олег Фёдорович Меньших filed Critical Олег Фёдорович Меньших
Priority to RU2013105432/07A priority Critical patent/RU2554924C2/en
Publication of RU2013105432A publication Critical patent/RU2013105432A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2554924C2 publication Critical patent/RU2554924C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Dynamo-Electric Clutches, Dynamo-Electric Brakes (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Brushless Motors (AREA)

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering and can be used for creation of rotary motion of DC mechanical system. The engine contains two rotors rotating in mutually opposite directions with reference to the fixed axis which are installed mutually coaxially and implemented with the windings creating opposite oriented diagonal and round magnetic fields respectively on the right and left circles created by direct current in these windings located close to each other the turns of which are inclined to the planes of rotors orthogonal to the fixed axis of rotation of rotors and are evenly distributed along their annular (toroidally similar) volumes, and connection of these windings to DC source through the sliding slip rings is implemented so that formed diagonal and round magnetic fields are mutually opposite with the like magnetic poles.
EFFECT: creation of DC magnetic motor using diagonal and round configuration of rotor-stator or rotor-rotor magnetic fields (depending on design).
5 dwg

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для создания вращательного движения механической системы на постоянном токе без использования малонадежных элементов - коллекторов.The invention relates to electrical engineering and can be used to create rotational motion of a mechanical system at constant current without the use of unreliable elements - collectors.

Намагничивание ферромагнетиков с большой коэрцитивной силой (магнитотвердые материалы) осуществляют в насыщающих магнитных полях или с помощью обмотки соленоида, через которую пропускают импульс однонаправленного тока от заряженных высоковольтных импульсных конденсаторов [1-3]. Ранее автором были предложены способы так называемого косокругового намагничивания ферромагнитных тороидов [4-5].Magnetization of ferromagnets with high coercive force (hard magnetic materials) is carried out in saturating magnetic fields or using a solenoid winding through which a unidirectional current pulse from charged high-voltage pulse capacitors is passed [1-3]. Earlier, the author proposed methods of the so-called skew-circuit magnetization of ferromagnetic toroids [4-5].

Термин «косокруговое намагничивание» впервые был введен автором заявляемого технического решения. Такое намагничивание ферромагнитного тороида возникает при его помещении в насыщающее постоянное или однонаправленное импульсное магнитное поле, которое образуется суперпозицией двух отдельно создаваемых магнитных полей - тороидального и соленоидального, ортогонально ориентированных друг к другу. При этом векторы намагниченности ферромагнитного тороида с прямоугольным поперечным сечением наклонены к плоскости грани тороида в одном направлении по кругу. Проекция любого такого вектора намагниченности на ось, ортогональную к плоскости грани тороида, определяется напряженностью соленоидального магнитного поля, а проекция вектора намагниченности (тангенциальная составляющая) на плоскость грани определяется напряженностью тороидального магнитного поля. Эти магнитные поля образуются соответствующими обмотками, включенными, например, последовательно, через которые пропускают однонаправленные импульсы насыщающего тока в процессе намагничивания ферромагнитного тороида или постоянный ток.The term "oblique magnetization" was first introduced by the author of the claimed technical solution. Such magnetization of a ferromagnetic toroid occurs when it is placed in a saturating constant or unidirectional pulsed magnetic field, which is formed by a superposition of two separately created magnetic fields - toroidal and solenoidal, orthogonally oriented to each other. In this case, the magnetization vectors of a ferromagnetic toroid with a rectangular cross section are inclined to the plane of the face of the toroid in one direction in a circle. The projection of any such magnetization vector onto the axis orthogonal to the plane of the face of the toroid is determined by the intensity of the solenoidal magnetic field, and the projection of the magnetization vector (tangential component) onto the plane of the face is determined by the strength of the toroidal magnetic field. These magnetic fields are formed by the corresponding windings, included, for example, sequentially, through which unidirectional saturation current pulses are passed during magnetization of a ferromagnetic toroid or direct current.

В том случае, если на тороиде расположена обмотка вокруг направляющей тороида, в нем возникает намагниченность, магнитные силовые линии представляют собой замкнутые окружности, расположенные внутри тороида, а направление магнитных силовых линий соответствует движению правовращающего буравчика. Такой постоянный магнит с внешними ферромагнитными телами практически не вступает в силовое взаимодействие, так как снаружи тороида внешнее силовое магнитное поле практически отсутствует. Если при этом ферромагнитный тороид разместить в охватывающий его соленоид, витки которого расположены осесимметрично к оси симметрии тороида, то последний намагничивается так, что на его верхней и нижней гранях возникают полюсы постоянного магнита N и S, причем направление магнитных силовых линий от северного полюса N к южному полюсу S во внешней среде также подчиняется правилу правовращающего буравчика (при движении свободных электронов в проводнике соленоида по часовой стрелке, как по виткам буравчика, его ввинчивание указывает направление магнитных силовых линий поступательным движением буравчика). Такие постоянные магниты используются для фокусировки электронных пучков в лампах обратной волны или, например, в электромагнитных динамиках. В результате одновременного наложения этих двух различных намагничивающих ферромагнитный тороид полей - тороидального и соленоидального - и образуется так называемое косокруговое намагничивание ферромагнитного тороида, который затем освобождается от намагничивающих его обмоток.In the event that the winding is located on the toroid around the guide of the toroid, magnetization occurs in it, the magnetic field lines are closed circles located inside the toroid, and the direction of the magnetic field lines corresponds to the movement of the dextrorotor. Such a permanent magnet with external ferromagnetic bodies practically does not enter into force interaction, since there is practically no external magnetic force field outside the toroid. If, in this case, the ferromagnetic toroid is placed in a solenoid surrounding it, the turns of which are located axisymmetrically to the axis of symmetry of the toroid, the latter is magnetized so that the permanent magnet N and S poles appear on its upper and lower faces, and the magnetic field lines from the north pole N the south pole S in the external environment also obeys the rule of the right-handed gimlet (when free electrons move in the solenoid conductor clockwise, as in the turns of the gimlet, its screwing indicates Lenie magnetic field lines reciprocating thumb). Such permanent magnets are used to focus electron beams in backward wave tubes or, for example, in electromagnetic speakers. As a result of the simultaneous superposition of these two different fields magnetizing the ferromagnetic toroid - toroidal and solenoidal - the so-called oblique magnetization of the ferromagnetic toroid is formed, which is then freed from its magnetizing windings.

Тангенциальные составляющие двух намагниченных ферромагнитных тороидов, векторы намагниченности которых расположены взаимно встречно одноименными полюсами, кроме известного отталкивания таких намагниченных тороидов друг от друга вдоль оси их симметрии, совпадающей с проекциями векторов намагниченности, образованными действием намагничивающего соленоидального магнитного поля, будут образовывать вращательные моменты, образующиеся от воздействия тороидальных намагничивающих полей, причем действующие на эти тороиды вращательные моменты имеют противоположные знаки, как это указано в [7].The tangential components of two magnetized ferromagnetic toroids, the magnetization vectors of which are located at opposite poles of the same name, in addition to the known repulsion of such magnetized toroids from each other along their symmetry axis, which coincides with the projections of the magnetization vectors formed by the action of the magnetizing solenoidal magnetic field, will form rotational effects of toroidal magnetizing fields, and rotational acting on these toroids omenty have opposite signs, as specified in [7].

Заявляемое техническое решение основано на использовании взаимодействия статических магнитных полей с так называемой косокруговой конфигурацией (название введено автором). Как известно, магнитные поля постоянных магнитов распределены в пространстве таким образом, что всегда можно построить некоторую поверхность с непрерывной производной по координатам X, Y и Z, к которой магнитные силовые линии этого поля перпендикулярны. Однако в случае косокругового магнитного поля такую поверхность построить невозможно, как это станет ясно из дальнейшего рассмотрения. Поэтому косокруговое распределение в пространстве магнитного поля является принципиально новым видом магнитного поля.The claimed technical solution is based on the use of the interaction of static magnetic fields with the so-called oblique configuration (name entered by the author). As you know, the magnetic fields of permanent magnets are distributed in space in such a way that you can always build some surface with a continuous derivative with respect to the coordinates X, Y and Z, to which the magnetic lines of force of this field are perpendicular. However, in the case of a skew-circular magnetic field, such a surface cannot be constructed, as will become clear from further consideration. Therefore, the oblique distribution in the space of the magnetic field is a fundamentally new type of magnetic field.

Целью изобретения является создание нового типа магнитного двигателя постоянного тока с использованием косокруговой конфигурации ротор-статорного или ротор-роторного магнитных полей (в зависимости от конструктивного исполнения).The aim of the invention is the creation of a new type of magnetic DC motor using the oblique configuration of the rotor-stator or rotor-rotor magnetic fields (depending on the design).

Указанная цель реализуется в заявляемом двигателе постоянного тока с косокруговыми обмотками, использующем встречно-косокруговое магнитное взаимодействие, отличающемся тем, что вращающиеся во взаимно противоположных направлениях относительно неподвижной оси два ротора, соосно установленные между собой, выполнены с обмотками, создающими встречно ориентированные косокруговые магнитные поля соответственно по правому и левому кругам, создаваемые постоянным током в этих обмотках, расположенных вблизи друг от друга, витки которых наклонены к плоскостям роторов, ортогональных неподвижной оси вращения роторов, и равномерно распределены по их кольцевым (тороидально подобным) объемам, а подсоединение этих обмоток к источнику постоянного тока через скользящие токосъемники осуществлено так, что образующиеся косокруговые магнитные поля являются взаимно встречными с одноименными магнитными полюсами.This goal is realized in the inventive direct current motor with oblique windings using counter-oblique magnetic interaction, characterized in that two rotors coaxially mounted between themselves rotating in mutually opposite directions relative to the stationary axis are made with windings creating counter-oriented oblique magnetic fields, respectively on the right and left circles, created by direct current in these windings located close to each other, whose turns are inclined They are connected to the planes of the rotors orthogonal to the fixed axis of rotation of the rotors, and are evenly distributed over their annular (toroidally similar) volumes, and the connection of these windings to the DC source through sliding current collectors is carried out so that the generated oblique magnetic fields are mutually opposite with the same magnetic poles.

Достижение поставленной цели объясняется возникновением вращательного момента между двумя соосно установленными роторами с косокруговыми магнитными полями по правому и левому кругам за счет известного эффекта отталкивания постоянных магнитов друг от друга, возрастающего при их сближении одноименными магнитными полюсами. В данном случае отталкивание происходит как вдоль оси симметрии тороидально подобных роторов, так и по всем касательным к их образующим. Токосъем в указанных вращающихся вместе с роторами обмотках осуществляется подключением их выводов к скользящим контактам кольцевых токосъемников, закрепленных изолированно и неподвижно на оси вращения роторов, которые связаны с источником постоянного тока. Такие обмотки автором названы косокруговыми, поскольку они распределены по кругу в кольцевом объеме, и сечения витков этих обмоток по всему кольцевому объему наклонены под некоторым ненулевым углом к неподвижной оси вращения роторов.Achieving this goal is explained by the occurrence of a rotational moment between two coaxially mounted rotors with oblique magnetic fields along the right and left circles due to the well-known effect of repulsion of permanent magnets from each other, which increases when they approach each other with the same magnetic poles. In this case, repulsion occurs both along the axis of symmetry of toroidally similar rotors, and along all tangent to their generators. Current collection in the indicated windings rotating together with the rotors is carried out by connecting their terminals to the sliding contacts of the ring current collectors, which are fixed in isolation and motionless on the axis of rotation of the rotors, which are connected to a direct current source. The author called such windings oblique because they are distributed in a circle in the annular volume, and the cross-sections of the turns of these windings throughout the annular volume are inclined at a certain non-zero angle to the fixed axis of rotation of the rotors.

Изобретение понятно из представленных рисунков.The invention is clear from the presented drawings.

На рис.1 дана схема построения заявляемого двигателя, она содержит:Fig. 1 gives a diagram of the construction of the inventive engine, it contains:

1 - ферровещество в форме параллелепипеда.1 - a ferro-substance in the form of a parallelepiped.

2 - обмотка, сечения витков которой наклонены под углом φ к плоской грани ферритового образца 1 с прямоугольным сечением,2 - winding, the coil sections of which are inclined at an angle φ to the flat face of the ferrite sample 1 with a rectangular section,

3 - источник постоянного тока, образующий насыщающее магнитное поле для данного типа ферровещества.3 - a direct current source forming a saturating magnetic field for a given type of ferro-matter.

В результате намагничивания ферромагнитного параллелепипеда 1 возникает его намагниченность, векторы которой наклонены по отношению к его плоской грани под углом φ (прямо-косая намагниченность). Этот рисунок поясняет принцип создания косокруговой намагниченности тороидального ферромагнетика - ферромагнитного кольца (тороида), если параллелепипедоидальный образец 1 превратить в тороидальный замыканием его концов между собой с образованием кольца.As a result of magnetization of a ferromagnetic parallelepiped 1, its magnetization occurs, the vectors of which are tilted with respect to its flat face at an angle φ (right-oblique magnetization). This figure explains the principle of creating a oblique magnetization of a toroidal ferromagnet - a ferromagnetic ring (toroid), if the parallelepipedal sample 1 is turned into a toroidal closure of its ends with each other with the formation of a ring.

На рис.2 представлена схема силового взаимодействия двух одинаковых параллелепипедов ферровещества с подключенными к источнику постоянного тока их обмотками, как показано на рис.1, и расположенными вблизи друг от друга. На рис.2 показан дополнительно:Figure 2 shows a diagram of the force interaction of two identical parallelepipeds of ferro-matter with their windings connected to a constant current source, as shown in Fig. 1, and located close to each other. Figure 2 additionally shows:

4 - дополнительный параллелепипед из ферромагнитного вещества с аналогичной обмоткой 2, которая также включена к источнику постоянного тока 3, но взаимно встречно обмотке 2 на параллелепипеде 1. Параллелепипеды 1 и 2 расположены вблизи друг от друга взаимно параллельно, а главные оси параллелепипедов (вдоль их длины) коллинеарны.4 - an additional parallelepiped made of ferromagnetic substance with a similar winding 2, which is also connected to a direct current source 3, but mutually opposite to winding 2 on the parallelepiped 1. The parallelepipeds 1 and 2 are located mutually parallel to each other, and the main axes of the parallelepipeds (along their length ) are collinear.

На рис.3 представлена одна из возможных моделей заявляемого двигателя с ротор-роторным косокруговым взаимодействием и содержит следующие элементы:Figure 3 presents one of the possible models of the inventive engine with rotor-rotor oblique interaction and contains the following elements:

1 и 4 - два одинаковых ферромагнитных кольца с прямоугольным сечением,1 and 4 - two identical ferromagnetic rings with a rectangular cross section,

2 - обмотки, одинаково выполненные на ферромагнитных кольцах 1 и 4 с наклоном сечений их витков под некоторым углом φ (не равным нулю) к плоским граням этих колец и включенные между собой по направлению тока в них взаимно встречно,2 - windings equally made on ferromagnetic rings 1 and 4 with a slope of the sections of their turns at a certain angle φ (not equal to zero) to the flat faces of these rings and connected to each other in the direction of current in each other,

3 - источник постоянного тока,3 - DC source,

5 - неподвижная ось вращения роторов на основе ферромагнитных колец 1 и 4,5 - fixed axis of rotation of the rotors based on ferromagnetic rings 1 and 4,

6 - скользящий токосъемник первого ротора на ферромагнитном кольце 1 с обмоткой 2,6 - sliding current collector of the first rotor on a ferromagnetic ring 1 with a winding 2,

7 - скользящий токосъемник второго ротора на ферромагнитном кольце 2 с обмоткой 2,7 - sliding current collector of the second rotor on a ferromagnetic ring 2 with a winding 2,

8 - общий скользящий токосъемник для первого и второго роторов, соединяющий выводы8 - a common sliding current collector for the first and second rotors connecting the terminals

их обмоток 2,their windings 2,

9 - траверсы крепления ферромагнитных колец 1 и 4 с подшипниками качения,9 - traverse mounting ferromagnetic rings 1 and 4 with rolling bearings,

10 - подшипники качения для обеспечения вращения первого и второго роторов относительно неподвижной оси 5 во взаимно противоположных направлениях.10 - rolling bearings to ensure rotation of the first and second rotors relative to the fixed axis 5 in mutually opposite directions.

Направления вращения первого и второго роторов указаны фигурными стрелками, расстояние между параллельно расположенными гранями ферромагнитных колец 1 и 4 равно h. В последовательно-встречно соединенных обмотках 2 протекает ток I, а его направление указано стрелками. Средний радиус ферромагнитных колец показан как R.The directions of rotation of the first and second rotors are indicated by curly arrows, the distance between the parallel faces of the ferromagnetic rings 1 and 4 is equal to h. In series-counter-connected windings 2, current I flows, and its direction is indicated by arrows. The average radius of the ferromagnetic rings is shown as R.

Этот рисунок поясняет работу двигателя на примере силового взаимодействия дифференциальных площадок на торцах первого и второго роторов, расположенных друг от друга на расстоянии h и имеющих косокруговое намагничивание с взаимно встречным расположением векторов намагниченности. При этом каждый из таких векторов образован суперпозицией магнитных полей - соленоидального магнитного поля НС и тороидального магнитного поля НТ, образующегося от протекающего в обмотках 2 постоянного тока I. Дифференциальный вектор силы расталкивания F первого и второго роторов на ферромагнитных кольцах 1 и 4 совпадает с направлением суммарного вектора напряженности HΣ, модуль которого H Σ = [H C 2 + H T 2 ] 1 / 2

Figure 00000001
, где НС и НТ - векторы напряженности соответственно соленоидального и тороидального магнитных полей. Скалярная составляющая этого дифференциального вектора F в проекции на торцевую плоскость роторного ферромагнитного тороида 1 и равная F=Fcosφ, где ф=arctg[НСТ], является той движущей дифференциальной силой, которая составляет вращательный момент, величина которого равна произведению интеграла ∫dF по поверхности торца S ферромагнитного тороида 1 на средний диаметр R последнего (предполагается, что ферромагнитные тороиды являются одинаковыми по габаритам). На рис.2 и 3 указано расстояние h между торцами первого и второго роторов на ферромагнитных кольцах 1 и 4.This figure illustrates the operation of the engine by the example of the force interaction of differential platforms at the ends of the first and second rotors located at a distance h from each other and having oblique magnetization with a mutually opposing arrangement of magnetization vectors. Moreover, each of these vectors is formed by a superposition of magnetic fields - a solenoidal magnetic field Н С and a toroidal magnetic field Н Т , which is generated from a direct current flowing in windings 2. The differential vector of repulsion force F of the first and second rotors on ferromagnetic rings 1 and 4 coincides with the direction of the total intensity vector H Σ , the module of which H Σ = [H C 2 + H T 2 ] one / 2
Figure 00000001
where Н С and Н Т are intensity vectors of solenoidal and toroidal magnetic fields, respectively. The scalar component of this differential vector F in the projection onto the end plane of the rotor ferromagnetic toroid 1 and equal to F = Fcosφ, where φ = arctan [Н С / Н Т ], is the driving differential force that makes up the rotational moment, the value of which is equal to the product of the integral ∫ dF over the surface S of the ferromagnetic toroid 1 by the average diameter R of the latter (it is assumed that the ferromagnetic toroids are the same in size). Figures 2 and 3 show the distance h between the ends of the first and second rotors on the ferromagnetic rings 1 and 4.

На рис.4 дана линейная развертка части взаимодействующих ферромагнитных колец 1 и 4 (тороидов) с косокруговым взаимодействием в линеаризованном представлении для доказательства возникновения ненулевого вращательного момента.Figure 4 shows a linear scan of a part of the interacting ferromagnetic rings 1 and 4 (toroids) with a skew circle interaction in a linearized representation to prove the occurrence of a nonzero torque.

На рис.5 дан график распределения сил, действующих между доменной цепью одного тороида относительно доменных цепей другого тороида, полученный расчетным путем по программе MathCad и доказывающий возникновение вращательного момента в рассматриваемой паре намагниченных ферромагнитных колец 1 и 4.Figure 5 shows a graph of the distribution of forces acting between the domain chain of one toroid relative to the domain chains of another toroid, obtained by calculation using the MathCad program and proving the occurrence of torque in the considered pair of magnetized ferromagnetic rings 1 and 4.

Рассмотрим действие заявляемого устройства.Consider the action of the claimed device.

Прежде всего дадим представление о косокруговом распределении магнитного поля в пространстве декартовой системы координат. Пусть векторы предварительной намагниченности ферромагнитного тороида коллинеарны с осью Z, а плоскость торца последнего расположена параллельно плоскости XY декартовой системы координат. При намагничивании ферромагнитного тороида током подмагничивания I от регулируемого источника постоянного тока 3 соответствующие магнитные силовые линии в объеме тела ферромагнитного тороида располагаются по правому или левому кругам в зависимости от направления тока в обмотках подмагничивания 2 согласно известному «правилу буравчика». Поскольку наложение этих двух магнитных полей НC и НT, являющихся в любой точке ферромагнетика взаимно ортогональными, образует результирующее магнитное поле НΣ на основе принципа суперпозиции полей, то становится ясным, что все векторы результирующего магнитного поля НΣ наклонены к плоскости торца ферромагнитного тороида под некоторым углом ф=arctg[НCT], а наклон этих векторов вправо или влево от вертикали к плоскости торца определяется подмагничиванием ферромагнитного тороида соответственно по правому или левому кругам. Косокруговой характер образующегося магнитного поля связан с тем, что все точки исхода указанных векторов НΣ с поверхности торца распределены по его кольцевой поверхности. Учитывая эффект «вмороженности» магнитных силовых линий в домены ферромагнетика, имеющие сечение Δs в плоскости торца (поперечный размер домена порядка долей микрона), проекции векторов НΣ на плоскость торца ферромагнитного тороида для двух смежных доменов, расположенных на одной окружности (соосной тороиду), составляют между собой малый угол Δαi=2π/ni, где ni - число магнитных доменов, размещенных вдоль данной окружности радиуса Ri. При расстоянии между доменами, равномерно распределенными в ферровеществе, равном Δr, число ni для окружности радиуса Ri равно ni=2πRi/Δr. При этом RMIN≤Ri≤RMAX, где RM1N и RMAX - соответственно минимальный и максимальный радиусы ферромагнитного тороида. Следовательно, угол Δαi=2π/ni=Δr/Ri, а индекс i=1, 2, 3, …k, где k=(RMAX-RMIN)/Δr, то есть общее число групп магнитных силовых линий (доменных цепей), исходящих с плоскости торца ферромагнитного тороида площадью S, равно First of all, we give an idea of the oblique distribution of the magnetic field in the space of the Cartesian coordinate system. Let the preliminary magnetization vectors of the ferromagnetic toroid be collinear with the Z axis, and the plane of the end face of the latter located parallel to the XY plane of the Cartesian coordinate system. When a ferromagnetic toroid is magnetized by a magnetizing current I from an adjustable constant current source 3, the corresponding magnetic lines of force in the body volume of the ferromagnetic toroid are located on the right or left circles depending on the direction of the current in the magnetization windings 2 according to the well-known "drill rule". Since the superposition of these two magnetic fields H C and H T , which are mutually orthogonal at any point of the ferromagnet, forms the resulting magnetic field H Σ based on the principle of field superposition, it becomes clear that all the vectors of the resulting magnetic field H Σ are inclined to the plane of the end face of the ferromagnetic toroid at some angle φ = arctan [Н C / Н T ], and the slope of these vectors to the right or left from the vertical to the plane of the end face is determined by magnetizing the ferromagnetic toroid, respectively, in the right or left circles. The oblique character of the generated magnetic field is due to the fact that all the exit points of the indicated vectors H Σ from the end surface are distributed over its annular surface. Taking into account the effect of “freezing-in” of magnetic lines of force into the domains of a ferromagnet having a section Δs in the end plane (the transverse domain size is of the order of a micron fraction), the projections of the vectors Н Σ onto the plane of the end face of the ferromagnetic toroid for two adjacent domains located on the same circle (coaxial toroid), constitute a small angle Δα i = 2π / n i , where n i is the number of magnetic domains located along a given circle of radius R i . When the distance between domains evenly distributed in the ferro-matter is Δr, the number n i for a circle of radius R i is n i = 2πR i / Δr. Moreover, R MIN ≤R i ≤R MAX , where R M1N and R MAX are the minimum and maximum radii of the ferromagnetic toroid, respectively. Therefore, the angle Δα i = 2π / n i = Δr / R i , and the index i = 1, 2, 3, ... k, where k = (R MAX -R MIN ) / Δr, that is, the total number of groups of magnetic field lines (domain chains) emanating from the plane of the end face of a ferromagnetic toroid of area S is

k i = 1 k n i S / Δ s

Figure 00000002
(при этом сечение домена Δs включает также и его окрестность). Векторы НΣ, исходящие из точек, расположенных на одном и том же луче с его началом, лежащим на оси Z (с центром ферромагнитного тороида в плоскости его торца), являются взаимно коллинеарными. Из указанного выше ясно, что не существует гладкой поверхности (с непрерывной производной по координатам X, Y и Z), которая удовлетворяет условию ортогональности к ней магнитных силовых линий. Поверхность, удовлетворяющая такому условию, в случае косокруговой намагниченности ферромагнитного тороида, является поверхностью с разрывами, то есть не отвечающей условию непрерывности производной по координатам X, Y и Z. k i = one k n i S / Δ s
Figure 00000002
(in this case, the cross section of the domain Δs also includes its vicinity). The vectors H Σ emanating from points located on the same ray with its origin lying on the Z axis (with the center of the ferromagnetic toroid in the plane of its end face) are mutually collinear. From the above it is clear that there is no smooth surface (with a continuous derivative with respect to the coordinates X, Y, and Z) that satisfies the condition of orthogonality to it of magnetic field lines. A surface that satisfies this condition, in the case of oblique magnetization of a ferromagnetic toroid, is a surface with discontinuities, that is, does not meet the continuity condition for the derivative with respect to the X, Y, and Z coordinates.

Как известно, суммарная сила Fs, действующая между полюсами с магнитными потоками Ф1 и Ф2 на расстоянии d=h/sinφ, то есть вдоль векторов HΣ по всей плоскости S торца ферромагнитного тороида 1, где h - расстояние между торцами ферромагнитных тороидов 1 и 4, равна Fs1Ф2/4πµ0d21Ф2sin2φ/4πµ0h2. Магнитные потоки Ф1 и Ф2 определяются произведениями индукций ферромагнитных тороидов В=µ0НΣ на площадь S торцов ферромагнитных тороидов, то есть Ф=µ0HΣS [Вб], где µ0=1,256*10-6 Гн/м - абсолютная магнитная проницаемость вакуума, НΣ - напряженность магнитного поля на торцах магнитов [А/м], размеры S и d соответственно в [м2] и [м]. Сила Fs разлагается на нормальную F и касательную F|| составляющие, вычисляемые как F=Fsinφ и F||=Fcosφ, где угол φ=arctg (Н||). Ясно, что с уменьшением расстояния h между торцами ферромагнитных тороидов квадратично возрастает сила Fs косокругового отталкивания. Возникающий вращательный момент М=FsRcosφ=Ф1Ф2Rsin2φcosφ/4πµ0h2. Максимум вращательного момента достигается при ф*=0,955 рад, для которого функция sin2φcosφ*=0,385, и, следовательно, максимум вращательного момента равен Мах М=3,06 µ0 R(НS/h)2*10-2 [Дж], при условии равенства модулей магнитных потоков Ф1 и Ф2 тороидов 1 и 2. Произведение величин RS=π2RMIN5(λ+1)3(λ-1)2/2 по конструктивному параметру λ=RMAX/RMIN, где RMAX и RMIN - соответственно максимальный и минимальный радиусы ферромагнитных тороидов 1 и 4 [м], и при λ=1,25 имеем для максимального момента Мах М=0,107 µ0 RMIN5(HΣ/h)2 [Дж]. Так, при НΣ=10 кА/м, h=0,005 м и радиусе RMIN=0,1 м получим максимальный момент Мах М=5,35 Дж. Если скорость вращения роторов относительно оси 5 (рис.3) будет равна n=50 об/с, то наибольшая мощность заявляемого двигателя составит более 1,5 кВт при объеме двигателя около 0,02 м3. Как следует из полученной формулы, для Мах М увеличение мощности двигателя достигается увеличением диаметра ферромагнитных тороидов и их сближением между собой, а также выбором ферроматериала тороидов с высокими значениями намагниченности, например ферритов SmCo3, имеющих энергетическое произведение (ВН)max величиной 320 Тл.кА/м (40 млн. Гс.э) [1-2].As is known, the total force F s acting between the poles with magnetic fluxes Ф 1 and Ф 2 at a distance d = h / sinφ, that is, along the vectors H Σ along the entire plane S of the end face of the ferromagnetic toroid 1, where h is the distance between the ends of the ferromagnetic toroid 1 and 4, is equal to F s = Ф 1 Ф 2 / 4πµ 0 d 2 = Ф 1 Ф 2 sin 2 φ / 4πµ 0 h 2 . The magnetic fluxes Ф 1 and Ф 2 are determined by the products of the inductions of the ferromagnetic toroids B = µ 0 H Σ by the area S of the ends of the ferromagnetic toroids, that is, Ф = µ 0 H Σ S [Wb], where µ 0 = 1,256 * 10 -6 GN / m is the absolute magnetic permeability of the vacuum, H Σ is the magnetic field strength at the ends of the magnets [A / m], sizes S and d, respectively, in [m 2 ] and [m]. The force F s decomposes into a normal F and a tangent F || components calculated as F = Fsinφ and F || = Fcosφ, where the angle φ = arctan (Н / Н || ). It is clear that with decreasing distance h between the ends of the ferromagnetic toroids, the force F s of the skew circular repulsion increases quadratically. The resulting torque M = F s Rcosφ = Ф 1 Ф 2 Rsin 2 φcosφ / 4πµ 0 h 2 . The maximum torque is achieved at φ * = 0.955 rad, for which the function sin 2 φcosφ * = 0.385, and therefore, the maximum torque is Max M = 3.06 µ 0 R (НS / h) 2 * 10 -2 [J ], provided equal magnetic fluxes modules F 1 and F 2 toroids 1 and 2. The product quantities RS = π 2 R MIN 5 (λ + 1) 3 (λ-1) 2/2 of the design parameters λ = R MAX / R MIN , where R MAX and R MIN are the maximum and minimum radii of the ferromagnetic toroids 1 and 4 [m], respectively, and for λ = 1.25 we have for the maximum moment Max M = 0.107 µ 0 R MIN 5 (H Σ / h) 2 [J]. So, for H Σ = 10 kA / m, h = 0.005 m and radius R MIN = 0.1 m, we obtain the maximum moment Max M = 5.35 J. If the speed of rotation of the rotors relative to axis 5 (Fig. 3) is equal to n = 50 r / s, then the maximum power of the claimed engine will be more than 1.5 kW with an engine volume of about 0.02 m 3 . As follows from the obtained formula, for Max M, an increase in engine power is achieved by increasing the diameter of the ferromagnetic toroids and bringing them closer together, as well as by choosing the toroid ferromaterial with high magnetization values, for example, SmCo 3 ferrites having an energy product (HV) max of 320 T. kA / m (40 million GS.e) [1-2].

Отметим, что ферромагнитные тороиды с указанной предварительной намагниченностью с образованием полюсов N и S на их торцах широко применяются в различных областях техники, например, при производстве электродинамиков, ламп обратной волны, в ускорителях заряженных частиц (электронов и протонов), адронном коллайдере в ЦЕРН е и т.д., и методика создания таких магнитов с намагничиванием от источника тока 3 хорошо отработана.Note that ferromagnetic toroids with the indicated preliminary magnetization with the formation of N and S poles at their ends are widely used in various fields of technology, for example, in the production of electrodynamics, backward wave tubes, in charged particle accelerators (electrons and protons), and the hadron collider at CERN e etc., and the methodology for creating such magnets with magnetization from a current source 3 is well established.

Изменением тока подмагничивания I от регулируемого источника постоянного тока 3 можно регулировать мощность двигателя.By changing the bias current I from an adjustable DC source 3, you can adjust the motor power.

Использование взаимодействия статических магнитных полей при косокруговом намагничивании ферромагнитных тороидов 1 и 4 (рис.3) по правому и левому кругам требует доказательства возникновения вращательного момента одного тороида относительно другого.The use of the interaction of static magnetic fields during oblique magnetization of ferromagnetic toroids 1 and 4 (Fig. 3) along the right and left circles requires proof of the occurrence of the torque of one toroid relative to another.

Рассмотрим силовое взаимодействие хотя бы одного магнитного домена (доменной цепи), расположенного на поверхности одного ферромагнитного тороида 1 со всеми магнитными доменами (доменными цепями), расположенными на поверхности другого ферромагнитного тороида 4, как показано на рис.4. Если при таком рассмотрении окажется, что результирующая касательная сила, приложенная к одному из тороидов (обладающих вращательной подвижностью - тороиду 4, при неподвижно закрепленном тороиде 1) со стороны другого, будет не равна нулю, то такое же точно рассмотрение будет правомерным и для всех других доменов, и парциальные силы будут складываться, создавая совокупный вращательный момент. Для такого рассмотрения достаточно взять какие-то части ферромагнитных тороидов 1 и 4 и представить их в виде эквивалентной линейной конструкции, как показано на рис.4. Пусть расстояние между поверхностями тороидов 1 и 4 равно h, а угол наклона центральных (осевых) силовых линий доменов относительно плоскостей соответствующих тороидов равен φ, и для доменов А тороида 1 и В тороида 4 осевые силовые линии взаимно встречно направлены. Расстояние между оппозитно расположенными доменами А и В равно, как нетрудно понять, r0=h/sinφ. Расстояние между доменами А и С, когда домен С расположен относительно вертикальной оси симметрии, проходящей через домен А, на текущем расстоянии x в пределах - L/2≤x≤L/2, равно r(x)=(h22)1/2. Важно иметь в виду при расчетах наличие диаграммы направленности элементарного прямого постоянного магнита, каковым является ориентированный домен [3].Let us consider the force interaction of at least one magnetic domain (domain chain) located on the surface of one ferromagnetic toroid 1 with all magnetic domains (domain chains) located on the surface of another ferromagnetic toroid 4, as shown in Fig. 4. If, under such a consideration, it turns out that the resulting tangent force applied to one of the toroids (having rotational mobility - toroid 4, with the toroid 1 fixed) from the other side is not equal to zero, then the same exact consideration will be valid for all other domains, and partial forces will add up, creating a cumulative torque. For such a consideration, it is sufficient to take some parts of the ferromagnetic toroids 1 and 4 and present them in the form of an equivalent linear construction, as shown in Fig. 4. Let the distance between the surfaces of toroids 1 and 4 be equal to h, and the angle of inclination of the central (axial) lines of force of the domains relative to the planes of the corresponding toroids is φ, and for domains A of toroid 1 and B of toroid 4 the axial lines of force are mutually directed. The distance between the opposite located domains A and B is equal to, as is easily seen, r 0 = h / sinφ. The distance between domains A and C, when domain C is located relative to the vertical axis of symmetry passing through domain A, at a current distance x in the range - L / 2≤x≤L / 2, is r (x) = (h 2 + x 2 ) 1/2 . It is important to keep in mind when calculating the presence of the directivity pattern of an elementary direct permanent magnet, which is the oriented domain [3].

Эту диаграмму направленности следует определить с учетом установленного факта, что напряженность магнитного поля вдоль оси магнита Н|| вдвое выше, чем поперек этой оси H. Этому известному условию удовлетворяет диаграмма вида Н(α)=Н||(1+cosα)/2, где α - угол меду исследуемым направлением на домен А и осью симметрии прямого магнита (домена С). Так, при α=0 имеем Н(0)=Н||, а при α=π/2 имеем Н(π/2)=H||/2=H. Угол α для произвольно расположенного домена С на расстоянии x относительно вертикальной оси симметрии (при x=0) находится как α=φ+arctg(|x|/h) - для интервала по x в пределах - L/2≤x≤0, то есть при отрицательных значениях x, и α=φ-arctg(Ч/h) - для интервала 0≤x≤L/2, то есть для положительных значений x.This radiation pattern should be determined taking into account the established fact that the magnetic field along the axis of the magnet H || twice as high as H across this axis. This well-known condition is satisfied by a diagram of the form H (α) = H || (1 + cosα) / 2, where α is the angle between the investigated direction of domain A and the axis of symmetry of the direct magnet (domain C). So, for α = 0 we have H (0) = H || , and for α = π / 2 we have H (π / 2) = H || / 2 = H . The angle α for an arbitrarily located domain C at a distance x relative to the vertical axis of symmetry (for x = 0) is found as α = φ + arctan (| x | / h) - for an interval in x within the range - L / 2≤x≤0, that is, for negative values of x, and α = φ-arctg (H / h) - for the interval 0≤x≤L / 2, that is, for positive values of x.

Как известно, если магнитный момент домена обозначить как М, то напряженность магнитного поля Н(r) на расстоянии r(x) под углом α находится согласно выражению:As you know, if the magnetic moment of a domain is denoted as M, then the magnetic field strength H (r) at a distance r (x) at an angle α is found according to the expression:

H(x) = (H( α )/H || ) M / 2 π μ 0 r ( x ) 3 = ( 1 + cos α ) M / 4 π μ 0 ( h 2 + x 2 ) 3 / 2 = = [ 1 + cos ( ϕ a r c t g ( x / h ) ) ] M / 4 π μ 0 ( h 2 + x 2 ) 3 / 2 . ( 1 )

Figure 00000003
H (x) = (H ( α ) / H || ) M / 2 π μ 0 r ( x ) 3 = ( one + cos α ) M / four π μ 0 ( h 2 + x 2 ) 3 / 2 = = [ one + cos ( ϕ - a r c t g ( x / h ) ) ] M / four π μ 0 ( h 2 + x 2 ) 3 / 2 . ( one )
Figure 00000003

Поскольку домен А «видит» домен С под тем же углом α (так как плоскости разверток 1 и 4 являются взаимно параллельными), то сила взаимодействия между двумя доменами А и С вдоль направления соединяющего их отрезка г(х) равна:Since domain A “sees” domain C at the same angle α (since the scan planes 1 and 4 are mutually parallel), the interaction force between two domains A and C along the direction of the segment connecting them r (x) is equal to:

F ( x ) = Ф 1 Ф 2 / 4 π μ 0 ( h 2 + x 2 ) , ( 2 )

Figure 00000004
F ( x ) = F one F 2 / four π μ 0 ( h 2 + x 2 ) , ( 2 )
Figure 00000004

где Ф120qH(x) - магнитный поток с площадок q доменов А и С, и тогда:where Ф 1 = Ф 2 = μ 0 qH (x) is the magnetic flux from the sites q of domains A and C, and then:

F(x) = μ 0 q 2  Í(õ) 2  / 4  π  (h 2 + õ 2 ) = = q 2  [1 + cos ( ϕ  - arctg (õ / h))] 2  M 2 / 64  π 3 μ 0  d  8  (1 + õ 2 / h 2 ) 4  (3)

Figure 00000005
F (x) = μ 0 q 2 Í (õ) 2 / four π (h 2 + õ 2 ) = = q 2 [one + cos ( ϕ - arctg (õ / h))] 2 M 2 / 64 π 3 μ 0 d 8 (one + õ 2 / h 2 ) four (3)
Figure 00000005

Нетрудно понять, что в левой половине от вертикальной оси симметрии, то есть в промежутке - L/2≤x≤0 возникают силы торможения, а в правом, для 0≤x≤L/2, - силы ускорения элемента 1 в направлении фигурной стрелки на рис.4.It is easy to understand that in the left half of the vertical axis of symmetry, that is, in the interval - L / 2≤x≤0, braking forces arise, and in the right, for 0≤x≤L / 2, the acceleration forces of element 1 in the direction of the curly arrow in fig. 4.

Эти силы торможения и ускорения F(x)|| являются проекциями сил F(x) на горизонтальную плоскость. Проекции сил F(x) на эту плоскость равны F(x)|| These braking and acceleration forces F (x) || are the projections of the forces F (x) on the horizontal plane. The projections of the forces F (x) onto this plane are equal to F (x) ||

F(x) || = F(x) cos [arctg (h/ x)] = F(x) / [1 + (h / x)2] 1/2 (4)

Figure 00000006
F (x) || = F (x) cos [arctg (h / x)] = F (x) / [1 + (h / x) 2] 1/2 . (four)
Figure 00000006

Обозначая постоянный множитель k=q2M2/64π3µ0h8=const(x) с размерностью этого коэффициента в ньютонах, получим из (3)Denoting the constant factor k = q 2 M 2 / 64π 3 µ 0 h 8 = const (x) with the dimension of this coefficient in Newtons, we obtain from (3)

F ( x ) | | = k [ 1 + cos ( φ a r c t g   ( x / h ) ) ] 2 / [ 1 + ( h / x ) 2 ] 1 / 2 ( 1 + x 2 / h 2 ) 4 = k ψ ( x ) .   ( 5 )

Figure 00000007
F ( x ) | | = k [ one + cos ( φ - a r c t g ( x / h ) ) ] 2 / [ one + ( h / x ) 2 ] one / 2 ( one + x 2 / h 2 ) four = k ψ ( x ) . ( 5 )
Figure 00000007

Постоянный множитель k нас не интересует, и при интегрировании мы его можем опустить, проверив, чему будет равен интеграл от ψ(x) по всему промежутку - L/2≤x≤L/2, поскольку нас интересуют только касательные составляющие сил F(x). Тогда получим распределение безразмерных относительных сил ψ(x) на длине L в виде:We are not interested in the constant factor k, and during integration we can omit it by checking what the integral of ψ (x) over the entire interval is equal to - L / 2≤x≤L / 2, since we are only interested in the tangent components of the forces F (x ) Then we obtain the distribution of dimensionless relative forces ψ (x) over the length L in the form:

ψ ( õ) = [1 + cos( ϕ -arctg(x/h))] 2 /[1 + (h 2 + x 2 )] 1/2 (1 + x 2 /h 2 ) 4 ( 6 )

Figure 00000008
ψ ( õ) = [one + cos ( ϕ -arctg (x / h))] 2 /[one + (h 2 + x 2 )] 1/2 (one + x 2 / h 2 ) four ( 6 )
Figure 00000008

График функции ψ(x) представлен на рис.5.The graph of the function ψ (x) is shown in Fig. 5.

Площадь под графиком в его левой части существенно меньше площади под графиком в его правой части, что означает, что относительная сила ускорения больше относительной силы торможения. При этом равнодействующая этих сил не равна нулю, и ферромагнитный тороид 4 с косокруговым намагничиванием будет вращаться относительно неподвижного ферромагнитного тороида 1 с встречным косокруговым намагничиванием против часовой стрелки. Если первый и второй роторы (рис.3) могут свободно вращаться относительно неподвижной оси 5, то они будут вращаться во взаимно противоположных направлениях.The area under the graph in its left side is significantly smaller than the area under the graph in its right side, which means that the relative acceleration force is greater than the relative braking force. The resultant of these forces is not equal to zero, and the ferromagnetic toroid 4 with oblique magnetization will rotate relative to the stationary ferromagnetic toroid 1 with counter oblique magnetization counterclockwise. If the first and second rotors (Fig. 3) can freely rotate relative to the fixed axis 5, then they will rotate in mutually opposite directions.

Примечание Построение графика по программе MathCad привело к необходимости переобозначений: h=Δ, φ=ф и x=β (по данным примененного шрифта на этой программе).Note The construction of a graph using the MathCad program led to the need for re-designations: h = Δ, φ = φ and x = β (according to the font used in this program).

Для нахождения суммарной относительной силы IΣ|| необходимо проинтегрировать функцию ψ(x) по всему промежутку L, задав известные величины h, L и φ. Задача решается корректно при условии h<L, что позволяет провести линеаризацию элементов 1 и 4, для упрощения расчетов (вместо части концентрических окружностей использовать параллельные прямые).To find the total relative strength I Σ || it is necessary to integrate the function ψ (x) over the entire interval L, specifying the known quantities h, L, and φ. The problem is solved correctly under the condition h <L, which allows linearization of elements 1 and 4 to simplify the calculations (use parallel lines instead of part of concentric circles).

I Σ | | = L / 2 L / 2 { [ 1 + cos ( ϕ a r c t g ( x / h ) ) ] 2 / [ 1 / ( h + ( h 2 / x 2 ) ] 1 / 2 ( 1 + x 2 / h 2 ) 4 } d x . ( 7 )

Figure 00000009
I Σ | | = - L / 2 L / 2 { [ one + cos ( ϕ - a r c t g ( x / h ) ) ] 2 / [ one / ( h + ( h 2 / x 2 ) ] one / 2 ( one + x 2 / h 2 ) four } d x . ( 7 )
Figure 00000009

При указанных на графике величинах h=0,003 м (Δ) и φ=π/4(ф) для промежутка L=0,01 м интегрированием (7) получаем IΣ:For the values h = 0.003 m (Δ) and φ = π / 4 (f) indicated on the graph for the interval L = 0.01 m, integration (7) gives I Σ :

I Σ | | = 0 0,005 { { 1 + cos [ ( π / 4 ) a r c t g ( x / 0,003 ) ] } 2 / [ 1 + ( 0,003 2 / x 2 ) ] 1 / 2 ( 1 + x 2 / 0,003 2 ) 4 } d x . 0,005 0 { { 1 + cos [ ( π / 4 ) a r c t g ( x / 0,003 ) ] } 2 / [ 1 + ( 0,003 2 / x 2 ) ] 1 / 2 ( 1 + x 2 / 0,003 2 ) 4 } d x 1,57.10 3 7,585.10 4 = 8.119.10 4 > 0 ( 8 )

Figure 00000010
I Σ | | = 0 0.005 { { one + cos [ ( π / four ) - a r c t g ( x / 0.003 ) ] } 2 / [ one + ( 0.003 2 / x 2 ) ] one / 2 ( one + x 2 / 0.003 2 ) four } d x . - - - 0.005 0 { { one + cos [ ( π / four ) - a r c t g ( x / 0.003 ) ] } 2 / [ one + ( 0.003 2 / x 2 ) ] one / 2 ( one + x 2 / 0.003 2 ) four } d x 1,57.10 - 3 - 7,585.10 - four = 8.119.10 - four > 0 ( 8 )
Figure 00000010

Знак больше или равно установлен, так как первый интеграл в (8) до конца не вычислен (можно было задать больший верхний предел, что усматривается из графика на рис.5). Из расчета следует, что относительная сила ускорения больше силы торможения в 1,57.10-3/7,585.10-4=2,09 раза!The sign is greater than or equal to set, since the first integral in (8) has not been fully calculated (a larger upper limit could be set, which can be seen from the graph in Fig. 5). From the calculation it follows that the relative acceleration force is 1.57.10 -3 /7.585.10 -4 greater than the braking force = 2.09 times!

Все остальные домены А на ферромагнитном тороиде 1 ведут себя точно так же. Их число определяется площадью грани SГP, отнесенной к площади полюса домена q, и число доменов n=SГP/q весьма велико. Так, если q=10-10 м2, а площадь грани тороида SГР=10 м2. то n=106 и относительная результирующая сила nIΣ||=811,9, и это число надо умножить на коэффициент k=q2М2/64π3µ0d8 для вычисления полной касательной силы, воздействующей на тороид 4, которая равна:All other domains A on the ferromagnetic toroid 1 behave exactly the same. Their number is determined by the area of the face S ГP referred to the area of the pole of the domain q, and the number of domains n = S ГП / q is very large. So, if q = 10 -10 m 2 and the face area of the toroid S ГР = 10 m 2 . then n = 10 6 and the relative net force nI Σ || = 811.9, and this number must be multiplied by the coefficient k = q 2 M 2 / 64π 3 µ 0 d 8 to calculate the total tangential force acting on the toroid 4, which is equal to:

F Σ || = (q S ГР  М 2 / 64  π 3   μ 0  h 8 ) I Σ || ,  ãäå I Σ || = f (I) .  (9)

Figure 00000011
F Σ || = (q S GR M 2 / 64 π 3 μ 0 h 8 ) I Σ || , ãäå I Σ || = f (I) . (9)
Figure 00000011

ВЫВОД: В предложенном устройстве возникает вращательный момент.CONCLUSION: In the proposed device there is a torque.

Таким образом, обосновано теоретически возникновение вращательного момента в заявляемой паре ферромагнитных тороидов с встречным косокруговым намагничиванием, обращенных друг к другу одноименными полюсами.Thus, theoretically justified the occurrence of a torque in the inventive pair of ferromagnetic toroids with counter oblique magnetization, facing each other with the same poles.

Вращательный момент возникает за счет протекания токов в обмотках 2 (рис.3), намотанных указанным выше образом на этих тороидах, что согласуется с законом сохранения и превращения энергии, и такая система не является изолированной.The rotational moment arises due to the flow of currents in the windings 2 (Fig. 3), wound on these toroids in the manner described above, which is consistent with the law of conservation and conversion of energy, and such a system is not isolated.

Рассмотренный тип двигателя постоянного тока не использует в своем составе коллектора, присущего известным двигателям постоянного тока. Вместо коллектора в нем использованы кольцевые электроды со скользящими контактами, что повышает надежность функционирования двигателя. Наличие в известных двигателях коллекторов вызывает искрение на них, поскольку при работе двигателей происходит непрерывно действующий разрыв в одних цепях и переключение тока на другие цепи (части обмоток роторов этих двигателей), что ускоряет износ рабочей поверхности коллекторов. Наличие кольцевых скользящих контактов не вызывает практически никакого искрения, и ток в обмотках 2 не прерывается во времени, что увеличивает существенно срок службы таких скользящих контактов. Такой двигатель не создает радиопомех.The considered type of DC motor does not use a collector inherent in the known DC motors. Instead of a collector, it uses ring electrodes with sliding contacts, which increases the reliability of the engine. The presence of collectors in known engines causes sparking on them, since during the operation of the engines there is a continuous rupture in some circuits and switching of current to other circuits (parts of the rotor windings of these engines), which accelerates wear on the working surface of the collectors. The presence of ring sliding contacts causes practically no sparking, and the current in the windings 2 does not interrupt in time, which significantly increases the service life of such sliding contacts. Such an engine does not cause radio interference.

Рассмотренная модель двигателя с двумя вращающимися роторами может быть заменена на модель «статор-ротор», для чего один из роторов выполняют неподвижным, и он становится статором, а ось вращения жестко скрепляется с другим ротором и передает в нагрузку вращательный момент, как это характерно для всех известных электрических двигателей. При этом в двигателе используется только два скользящих токосъемника вместо четырех, как в рассмотренной модели. Такая конструкция является аналогом заявленной, но более простой, чем рассмотренная, и может найти широкое практическое применение в промышленности и в бытовой технике.The considered model of an engine with two rotating rotors can be replaced by a “stator-rotor" model, for which one of the rotors is fixed, and it becomes a stator, and the axis of rotation is rigidly fastened to the other rotor and transfers torque to the load, as is typical for all famous electric motors. In this case, the engine uses only two sliding current collectors instead of four, as in the considered model. This design is an analogue of the claimed, but simpler than considered, and can find wide practical application in industry and in household appliances.

ЛитератураLiterature

1. Преображенский А.А., Биширд Е.Г. Магнитные материалы и элементы, 3 изд., М., 1986.1. Preobrazhensky A.A., Bishird E.G. Magnetic materials and elements, 3rd ed., M., 1986.

2. Февралева И.Е. Магнитотвердые материалы и постоянные магниты, К., 1969.2. Fevraleva I.E. Hard magnetic materials and permanent magnets, K., 1969.

3. Постоянные магниты. Справочник. М., 1971.3. Permanent magnets. Directory. M., 1971.

4. Меньших О.Ф. Способ косокругового намагничивания ферромагнитного тороида. Патент РФ №2391730, опубл. в бюлл. №16 от 10.06.2010.4. Smaller O.F. The method of oblique magnetization of a ferromagnetic toroid. RF patent No. 2391730, publ. in the bull. No. 16 dated 06/10/2010.

5. Меньших О.Ф. Способ косокругового намагничивания ферромагнитного тороида. Патент РФ №2392681, опубл. в бюлл. №17, от 20.06.2010.5. Smaller O.F. The method of oblique magnetization of a ferromagnetic toroid. RF patent No. 2392681, publ. in the bull. No. 17, dated 06/20/2010.

6. Меньших О.Ф. Способ намагничивания ферромагнитного тороида. Патент РФ №2451351, опубл. в бюлл. №14, от 20.05.2012.6. Smaller O.F. The method of magnetization of a ferromagnetic toroid. RF patent No. 2451351, publ. in the bull. No. 14, dated 05/20/2012.

7. Меньших О.Ф. Прибор для измерения силового взаимодействия ферромагнитных тороидов. Патент РФ №2405164, опубл. в бюлл. №33, от 27.11.2010.7. Smaller O.F. A device for measuring the force interaction of ferromagnetic toroids. RF patent No. 2405164, publ. in the bull. No. 33, dated November 27, 2010.

Claims (1)

Двигатель постоянного тока, содержащий два соосно установленных на некотором расстоянии друг от друга ферромагнитных тороида, способных свободно вращаться друг относительно друга, отличающийся тем, что ферромагнитные тороиды снабжены косокруговыми обмотками, включенными к источнику постоянного тока через скользящие контакты на неподвижной оси так, что создают встречно ориентированные косокруговые магнитные поля по правому и левому кругам. A DC motor, comprising two ferromagnetic toroids coaxially mounted at a certain distance from each other, capable of freely rotating relative to each other, characterized in that the ferromagnetic toroids are provided with oblique windings connected to the direct current source through sliding contacts on the fixed axis so as to create an opposite oriented oblique magnetic fields in the right and left circles.
RU2013105432/07A 2013-02-08 2013-02-08 Dc motor with diagonal and round windings RU2554924C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105432/07A RU2554924C2 (en) 2013-02-08 2013-02-08 Dc motor with diagonal and round windings

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105432/07A RU2554924C2 (en) 2013-02-08 2013-02-08 Dc motor with diagonal and round windings

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013105432A RU2013105432A (en) 2014-08-20
RU2554924C2 true RU2554924C2 (en) 2015-07-10

Family

ID=51384115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105432/07A RU2554924C2 (en) 2013-02-08 2013-02-08 Dc motor with diagonal and round windings

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2554924C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2611566C2 (en) * 2015-01-12 2017-02-28 Олег Фёдорович Меньших Dc motor with sliding contacts

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US406968A (en) * 1889-07-16 And alfred s
EP1303800B1 (en) * 2000-05-24 2006-02-08 Magtech As Magnetic controlled current or voltage regulator and transformer
US20060152324A1 (en) * 2000-05-24 2006-07-13 Magtech As Magnetically controlled inductive device
RU2392682C2 (en) * 2005-11-16 2010-06-20 Стр Мэньюфэкчуринг Индастриз Лимитед Isolating valve of transformer expander
RU2009107813A (en) * 2009-03-04 2010-09-10 Олег Федорович Меньших (RU) STABILIZED ELECTRIC GENERATOR WITH A MAGNETIC MOTOR ON FERROMAGNETIC TOROIDS WITH COSCOPIC MAGNETIZATION

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US406968A (en) * 1889-07-16 And alfred s
EP1303800B1 (en) * 2000-05-24 2006-02-08 Magtech As Magnetic controlled current or voltage regulator and transformer
US20060152324A1 (en) * 2000-05-24 2006-07-13 Magtech As Magnetically controlled inductive device
RU2392682C2 (en) * 2005-11-16 2010-06-20 Стр Мэньюфэкчуринг Индастриз Лимитед Isolating valve of transformer expander
RU2009107813A (en) * 2009-03-04 2010-09-10 Олег Федорович Меньших (RU) STABILIZED ELECTRIC GENERATOR WITH A MAGNETIC MOTOR ON FERROMAGNETIC TOROIDS WITH COSCOPIC MAGNETIZATION

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013105432A (en) 2014-08-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Halbach Application of permanent magnets in accelerators and electron storage rings
RU2642442C1 (en) Synchronous generator with two-circuit magnetic system
US8638016B2 (en) Electromagnetic structure having a core element that extends magnetic coupling around opposing surfaces of a circular magnetic structure
US10622851B2 (en) Motor having stator with coupled teeth
KR101324546B1 (en) Time difference generator using balance of both poles
US3412352A (en) Magnet assemblies for producing highly homogeneous magnetic fields
Otsuka et al. Study on plasma acceleration in completely electrodeless electric propulsion system
RU2554924C2 (en) Dc motor with diagonal and round windings
JPS63190311A (en) Permanent magnet type magnetic field generating device
USH1615H (en) Magnetic fields for chiron wigglers
GB1461521A (en) Focusing magnet
GB945610A (en) Velocity modulated discharge devices with magnetic beam focusing
Ravaud et al. Analytical expression of the magnetic field created by tile permanent magnets tangentially magnetized and radial currents in massive disks
WO2015184793A1 (en) Permanent magnet power-increasing transformer
RU2509385C1 (en) Method to create toroidal magnetic field
Zhiltsov et al. The calculation of the magnetic field in the working area of the linear motor with permanent magnets
RU2642129C2 (en) Device for investigating electric curl field
US9742252B2 (en) Magnetic electricity generator
CN211352011U (en) High molecular fluid magnetization charge acceleration motor based on magnetic field intensity amplification
Vavilov Selecting the Rotor’s Magnetic System in Electromechanical Energy Converters with Highly Coercive Permanent Magnets
JP3948511B2 (en) Magnetic field generator that combines electromagnet and permanent magnet in the vertical direction
RU2556642C1 (en) Direct current generator
RU2528435C2 (en) Direct current generator
NICOLESCU et al. High force heavy duty direct current actuator
JP6952997B2 (en) Mirror magnetic field generator and ECR ion source device