Пристрій для отримання механічної енергії з магнітного поля феромагнетика

Реферат: UA 99159 U UA 99159 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до енергетичного машинобудування, а саме до пристроїв, в яких використовують явище значного збільшення енергії сумарного магнітного болю при внесенні феромагнетика в магнітне поле котушки з електрострумом. Це означає, що феромагнетик сам починає виробляти енергію. Відомий електродвигун, який перетворює електричну енергію у механічну, що відбувається при взаємодії електричного струму з магнітним полем, (див."Український Радянський Енциклопедичний Словник", 2-ге вид. 1986 р., том 1, стор. 578). Недоліком цього електродвигуна є те, що він має коефіцієнт корисної дії нижче 100 %, тобто затрачується енергії більше, ніж отримується. Відомий двигун внутрішнього згоряння, який має циліндр, поршень та кривошипно-шатунний механізм для передачі зусилля від поршня, що переміщується зворотно-поступально, до колінчастого вала, (див. там же, стор. 486). Для підвищення потужності двигуна застосовують декілька циліндрів (як правило, не більше дванадцяти, що обумовлено конструктивними та технологічними умовами). Це перешкоджає підвищенню потужності і звужує конструктивні можливості при проектуванні силових установок. Найбільш близьким аналогом є електромагніт, в якому магнітне поле створюється внаслідок протікання електроструму по обмотці, яка охоплює осердя, (див. там же, стор. 579). Недоліком цього електромагніта є те, що завдяки магнітному насиченню осердя, останнє перестає збільшувати енергію магнітного поля і стає неефективним при збільшенні струму. Це не дозволяє отримувати виграш в енергії при збільшенні потужності електромагніта. Крім того, такий електромагніт не може працювати автономно без сторонньої енергії. В основу конструкції заявленого пристрою поставлена задача збільшення потужності, спрощення конструкції механізму передачі механічної енергії, а також забезпечення автономної роботи пристрою за рахунок енергії; отриманої з магнітного поля феромагнетика. Поставлена задача вирішується тим, що для можливості збільшення потужності пристрою шляхом збільшення кількості осердь з феромагнетика, намагнічених не вище магнітного насичення, механічна енергія притягання якоря осердям передається через гідронасос на гідроакумулятор, з якого бере енергію у вигляді стисненої рідини споживач механічної енергії і з якого здійснюється живлення котушки електромагніту (при потребі). На фіг. 1 показана схема пристрою для отримання механічної енергії з магнітного поля феромагнетика, (в кінці робочого ходу), на фіг. 2 - пристрій в кінці зворотного ходу (вихідне положення). Пристрій складається з осердя 1 (феромагнетик), котушки індуктивності 2 з електрострумом, якоря 3 з феромагнітного матеріалу, зворотної пружини 4, джерела електроенергії 5 (наприклад, електроакумулятора), кінцевого вимикача з самоповерненням 6, тяги 7, впливаючої на вимикач 6 і з'єднаної з якорем 3, гідронасоса 8, гідроакумулятора 9, патрубків 10 та 11. Пристрій працює таким чином. В кінці робочого ходу (фіг. 1) розмикаються контакти вимикача 6, якір 3 перестає притягуватися осердям 1 і під впливом пружини 4 здійснює зворотний хід (фіг. 2). В кінці зворотного ходу замикаються контакти вимикача 6, по котушці 2 починає протікати електрострум, який створює магнітне поле, і якір 3, притягуючись до осердя 1, здійснює робочий хід, впливаючи на насос 8, який накачує рідину під тиском через патрубок 10 в гідроакумулятор 9, з якого бере енергію у вигляді стисненої рідини через патрубок 11 споживач механічної енергії. Для можливості регулювання та налагоджування роботи пристрою можливе застосування кінцевого вимикача 6 з запізненням при відключенні. Для прикладу можна привести електромагніт з котушкою і дерев'яним осердям, по якій 2 протікає струм 25 а, поперечний переріз осердя 25 см довжина 300 см, кількість витків котушки -7 2 2100. Магнітна індукція: 22·10 вб/ см , або 220 гс, енергія магнітного поля 1,44 дж, або 0,146 кгс·м (див. Н.Н. Мансуров і B.C. Попов "Теоретична електротехніка", видання 8-е, 1963 p., cтop. 272). Така ж котушка з осердям із сталі Э 330 (3,5 % Si, решта Fe) буде мати магнітну індукцію при початковій магнітній проникливості μа=1500 (див. "Велика Радянська Енциклопедія", вид. 3е, том 15, стор. 180): 220·1500=330000 гс. Відривне зусилля електромагніта по формулі 2 50  B  F   Sкг  (див. Н.Н. Мансуров і В.С. Попов "Теоретична електротехніка", видання 8-е,  5000  2 55 1963 p., стор.275): F   330000   25  108900 кгс , де В - індукція в гс, S - площа поперечного    5000  2 перерізу осердя в см . Для того, щоб перемістити якір від притягальної поверхні осердя на 1 мм, (де притягальне зусилля рівне, приблизно, відривному) потрібна робота: 108900 кгс·0,001 м=108,9 кгс·м, тобто це отримана робота. Враховуючи, що струм в котушці з осердям і без нього - однаковий, відношення отриманої" енергії до затраченої буде: 108,9:0,146=745,8. Корисна робота буде: 108,9-0,146=108,7 кгс·м. При циклі роботи один хід в секунду електромагніт буде розвивати потужність: 108,7·9,8 н/сек=1065 вт. При використанні осердя з 1 UA 99159 U 5 10 15 20 більш дорогого сплаву 80 НМ (80 % Ni, 5 % Mo, решта Fe) при, μа=100000 (див. там же де і сталь Э 330) електромагніт буде розвивати потужність (при тому ж циклі, 1 хід в секунду) 4743 квт. при вазі осердя 58,5 кгс. Пристрій може працювати без сторонньої енергії доки не відбудеться магнітне старіння осердя з феромагнетика, але магнітні властивості його можуть бути відновлені. Регулювання потужності пристрою може бути здійснене як зміною струму в котушці електромагніту, так і зміною часу повернення контактів кінцевого вимикача 6 у вихідне положення, тобто зміною ритму роботи. Це може бути здійснено, наприклад, за допомогою пневматичного гальма (не показане). ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 1. Пристрій для отримання механічної енергії з магнітного поля феромагнетика, що містить котушку індуктивності, джерело електроструму для котушки, осердя котушки з феромагнетика, яке намагнічується в магнітному полі котушки, якір, який притягується до осердя, який відрізняється тим, що для отримання позитивної різниці між отриманою і затраченою енергіями, збільшення потужності і спрощення конструкції пристрою, робоче зусилля від притягання якоря осердям передається з якоря на гідроакумулятор через гідронасос, повернення якоря у вихідне положення відбувається за допомогою зворотної пружини завдяки відключенню котушки індуктивності від джерела електроструму кінцевим вимикачем після завершення робочого ходу, а ланкою відбору потужності є гідроакумулятор. 2. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для забезпечення автономної роботи пристрою, живлення котушки індуктивності здійснюється за рахунок енергії, яку виробляє сам пристрій. 3. Пристрій за п. 1, який відрізняється тим, що для регулювання потужності пристрою шляхом уповільнення повернення якоря у вихідне положення, застосовують гальмування ходу якоря. 2 UA 99159 U Комп’ютерна верстка В. Мацело Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3