Использование постоянных магнитов в электротехнике и электроэнергетике. Униполярный мотор замкнутого магнитного поля

Жорже Гуала-Валверде (Jorge Guala-Valverde), Педро Маззони (Pedro Mazzoni)

Униполярный мотор-генератор

ВВЕДЕНИЕ

Продолжая наши исследования двигательной электромагнитной индукции, начатые нами ранее , мы решили выявить наличие крутящего момента в «замкнутом магнитном поле» в униполярных моторах-генераторах. Сохранение кинетического момента исключает частное взаимодействие между создающим поле магнитом и проводом, по которому течет напряжение, как это наблюдается в ранее изученных конфигурациях «открытого магнитного поля». Баланс кинетического момента теперь наблюдается между активным током и магнитом, а также его ярмом целиком.

Электродвижущая сила, вызываемая вращающимися магнитами

На рисунке отображено свободное вращение по часовой стрелке магнита, северный полюс которого проходит под двумя проводами: пробником и контактным проводом, находящимися в покое в лабораторных условиях. В обоих вышеуказанных проводах электроны движутся центростремительно. Каждый провод становится источником электродвижущей силы (ЭДС). В случае если концы проводов соединены, цепь представляет собой два идентичных источника электродвижущей силы, соединенных в противофазе, что препятствует движению тока. Если закрепить пробник на магните, обеспечив, таким образом, непрерывность течения тока по проводам, то постоянный ток будет течь по всей цепи . Если же пробник находится в состоянии покоя относительно магнита, индукция будет наблюдаться только в контактном проводе, находящемся в движении относительно магнита. Пробник играет пассивную роль, являясь проводником тока .

Вышеизложенное экспериментальное открытие, находясь в полном соответствии с электродинамикой Вебера , ставит точку в вопросе недопонимания принципов двигательной электромагнитной индукции , а также укрепляет позиции сторонников теории «линий вращающегося поля» .

Рис. 1. Униполярный установочный магнит, пробник и контактный провод

Крутящий момент, наблюдаемый в свободно врашаюшихся магнитах

Двигатель, отображенный на Рис. 1, имеет и обратно направленное действие: путем пропускания постоянного тока через соединенные электрически, но механически развязанные провода, мы получаем конфигурацию мотора.

Очевидно, что если пробник припаян к контактному проводу, образуя, таким образом, закрытый контур, компенсация крутящего момента препятствует вращению магнита и контура.

Униполярный мотор замкнутого магнитного поля

В целях изучения свойств униполярных моторов, действующих при замкнутом в железном сердечнике магнитном поле, нами были внесены небольшие изменения в предыдущие эксперименты .

Ярмо поперечно пересекает расположенная коллинеарно с осью магнита левая часть провода-контура, через который протекает постоянный ток. Несмотря на то, что сила Лапласа воздействует на эту часть провода, этого недостаточно для того, чтобы развить крутящий момент. Как верхняя горизонтальная, так и правая вертикальная части провода расположены в области, на которую не оказывает влияние магнитное поле (не принимая во внимание магнитное рассеяние). Нижняя горизонтальная часть провода, далее по тексту именуемая пробником, расположена в зоне наибольшей интенсивности магнитного поля (воздушный зазор). Сам контур не может рассматриваться как состоящий из пробника, присоединенного к контактному проводу.

Согласно постулатам электродинамики, пробник будет являться активной областью создания углового момента в катушке, а само вращение будет иметь место в случае, если сила тока будет достаточной для преодоления момента силы трения.

Описанное выше навело нас на мысль, что для того, чтобы усилить действие данного эффекта, необходимо заменить одинарный контур катушкой, состоящей из п контуров. В описываемой в данный момент конфигурации «активная длина» пробника достигает приблизительно 4 см, N = 20, а магнитное поле на пробнике достигает величины 0,1 Тесла.

Хотя динамическое поведение катушки легко предсказуемо, того же самого нельзя сказать о магните. С точки зрения теории мы не можем ожидать непрерывного вращения магнита, поскольку это подразумевало бы создание углового момента. Вследствие пространственных ограничений, налагаемых конструкцией ярма, катушка не в состоянии совершить полный оборот и, после незначительного углового перемещения, должна столкнуться с находящимся в состоянии покоя ярмом. Непрерывное вращение магнита подразумевает создание несбалансированного углового момента, источник которого трудно определить. Более того, если мы допускаем совпадение кинематического и динамического вращения , мы должны, по всей видимости, ожидать силовое взаимодействие между катушкой, магнитом, а также сердечником как полностью намагниченного массива. Для того чтобы подтвердить данные логические выводы на практике, нами были проведены следующие эксперименты.

ЭКСПЕРИМЕНТ N 1

1-a. Свободное вращение магнита и катушки в лабораторных условиях

Центробежный в нижней части контура постоянный ток, сила которого варьируется от 1 до 20 А, подается на катушку, располагающуюся на северном полюсе магнита. Ожидаемый угловой момент наблюдается, когда сила постоянного тока достигает значения приблизительно в 2 А, что является достаточным условием для преодоления трения опор катушек. Как и ожидалось, вращение меняет свое направление на обратное при подаче в контур центростремительного постоянного тока.

Вращение магнита не наблюдалось ни в одном случае, хотя значение момента силы трения для магнита не превышало 3-10 ~ 3 Н/мΘ

1-b. Магнит с прикрепленной к нему катушкой

Если катушку прикрепить к магниту, как катушка, так и магнит будут совместно вращаться в направлении по часовой стрелке при достижении центробежным постоянным током (в активной части контура) силы, превышающей значение 4 А. Направление движения меняется на обратное при подаче в контур центростремительного постоянного тока. Вследствие компенсации действие-противодействие данный эксперимент исключает частное взаимодействие между магнитом и катушкой. Наблюдаемые свойства вышеописанного двигателя сильно отличается от эквивалентной конфигурации «открытого поля». Опыт указывает нам на то, что взаимодействие будет происходить между системой «магнит + ярмо» как единым целым и активной частью катушки. С целью пролить свет на данный вопрос нами были проведены два независимых друг от друга эксперимента.

Пробник свободно вращается в воздушном зазоре, тогда как контактный провод остается прикрепленным к опоре. В случае если внутри пробника течет центробежный постоянный ток, сила которого приблизительно равна 4 А, регистрируется вращение пробника по часовой стрелке. Вращение происходит против часовой стрелки в случае, если на пробник подается центростремительный постоянный ток. При повышении силы постоянного тока до уровня в 50 А вращение магнита также не наблюдается.

ЭКСПЕРИМЕНТ N 2

2-а. Механически разъединенные пробник и контактный провод

В качестве пробника нами использовался провод L-образной формы. Пробник и контактный провод электрически соединяются через чашки, наполненные ртутью , однако механически они разъединены (Рис. 3 + фото 1).

2-b. Пробник прикреплен к магниту

В данном случае пробник присоединяется к магниту, при этом оба свободно вращаются в воздушном зазоре. Вращение по часовой стрелке наблюдается в случае, когда сила центробежного постоянного тока достигает значения в 10 А. Вращение меняет направление на противоположное, если подается центростремительный постоянный ток.

Контактный провод, являющийся причиной вращения магнита в эквивалентной конфигурации «открытого поля», теперь располагается в области меньшего воздействия поля, являясь пассивным элементом создания углового момента.

С другой стороны, намагниченное тело (в данном случае - ярмо) не в состоянии вызвать вращение другого намагниченного тела (в данном случае - самого магнита). «Увлечение» магнита пробником представляется наиболее приемлемым объяснением наблюдаемого феномена. Для того чтобы подкрепить последнюю гипотезу дополнительными экспериментальными фактами, заменим имеющий равномерный цилиндрический магнит другим магнитом, у которого отсутствует круговой сектор, составляющий 15º (фото 2). В данной модификации проявляется сингулярность близкого воздействия, которой ограничивается магнитное поле .

2-c. Пробник, свободно вращающийся в области сингулярности магнита.

Как и ожидалось, вследствие изменения полярности поля, при прохождении по пробнику центробежного тока силой около 4A пробник вращается в направлении против часовой стрелки, тогда как магнит вращается в противоположном направлении. Очевидно, что в данном случае имеет место локальное взаимодействие в полном соответствии с третьим законом Ньютона.

2-d. Пробник, прикрепленный к магниту в области сингулярности магнитного поля.

В случае если к магниту прикреплен пробник и по цепи направлен постоянный ток силой достигающей 100A, вращения не наблюдается, несмотря на тот факт, что момент силы трения равен указанному в пункте 2-Ь. Компенсация действие-противодействие сингулярности уничтожает взаимное вращательное взаимодействие между пробником и магнитом. Следовательно, данный эксперимент опровергает гипотезу о скрытом угловом моменте, воздействующем на магнит.

Таким образом, активная часть контура, по которому течет ток, является единственной причиной движения магнита. Экспериментальные результаты, достигнутые нами, показывают, что магнит больше не может являться источником реактивных моментов вращения, как это наблюдается в конфигурации «открытого поля». В конфигурации с «замкнутым полем» магнит играет лишь пассивную электромеханическую роль: он является источником магнитного поля. Взаимодействие сил теперь наблюдается между током и всем намагниченным массивом.

Фото 2. Эксперименты 2-е и 2-d

ЭКСПЕРИМЕНТ N 3

3-а. Симметричная копия эксперимента 1-а

Ярмо весом в 80 кг подвешивалось с помощью двух стальных проводов длиной 4 метра, прикрепленных к потолку. При установке катушки с 20 витками наблюдается поворот ярма на угол в 1 градус при достижении силой постоянного тока (в активной части ярма) значения, равного 50А. Ограниченное вращение наблюдается над линией, с которой совпадает ось вращения магнита. Незначительное проявление данного эффекта легко наблюдается при использовании оптических средств. Вращение меняет свое направление на противоположное при изменении направления постоянного тока.

При присоединении катушки к ярму не наблюдается никакого углового отклонения даже при достижении силой тока значения равного 100А.

Униполярный генератор «замкнутого поля»

Если униполярный мотор-генератор является двигателем, изменяющим направление вращения на обратное , выводы, относящиеся к конфигурации мотора, могут быть применены, с соответствующими изменениями, к конфигурации генератора:

1. Осциллирующая катушка

Пространственно ограниченное вращение катушки генерирует ЭДС, равную NwBR 2 /2, меняющую знак при изменении направления вращения на обратное. Параметры измеряемого на выходе тока не изменяются при присоединении катушки к магниту. Данные качественные измерения производились при помощи катушки с 1000 витками, которая передвигалась вручную. Выходной сигнал усиливался при помощи линейного усилителя. В случае, когда катушка оставалась в состоянии покоя в лаборатории, скорость вращения магнита достигала 5 оборотов в секунду; однако в катушке не регистрировалось наличие электрического сигнала.

2. Разделенный контур

Эксперименты по выработки электрической энергии с пробником, механически отделенным от контактного провода, нами проведены не были. Несмотря на это, и благодаря полной обратимости, продемонстрированной электромеханической конверсией , легко сделать вывод о поведении каждого компонента в реально действующем двигателе. Применим, шаг за шагом, все выводы, сделанные по работе мотора, к генератору:

ЭКСПЕРИМЕНТ 2-А"

При вращении пробника вырабатывается ЭДС, меняющая знак при изменении направления вращения на обратное. Вращение магнита не может вызвать появление ЭДС.

ЭКСПЕРИМЕНТ 2-В"

В случае если пробник прикреплен к магниту и при этом производится его вращение, будет получен результат, эквивалентный описанному в эксперименте №2а. В случае с любыми конфигурациями, использующими «замкнутое поле» вращение магнита не играет сколько-нибудь существенной роли в генерации ЭДС. Вышеприведенные выводы частично подтверждают некоторые ранее сделанные, хотя и ошибочные в отношении конфигурации «открытого поля», заявления, в частности, принадлежащие Пановскому и Фейнману .

ЭКСПЕРИМЕНТЫ 2-С" И 2-D"

Пробник, находящийся в движении относительно магнита, будет являться причиной выработки ЭДС. Появление ЭДС не наблюдается при вращении магнита, к которому в сингулярности его поля прикреплен пробник.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Феномен униполярности в течение почти двух столетий представляет собой область теории электродинамики, являющуюся источником множества трудностей в ее изучении . Целый ряд проведенных экспериментов, включавших в себя исследование конфигураций как «закрытого», так и «открытого» поля, позволил выявить их общую особенность: сохранение углового момента.

Реактивные силы, источником которых является магнит в «открытых» конфигурациях, в «закрытых» конфигурациях имеют своим источником весь намагниченный массив. Указанные выше выводы находятся в полном соответствии с теорией об Амперовых поверхностных токах, являющихся причиной магнитных эффектов . Источник магнитного поля (сам магнит) индуцирует Амперовы поверхностные токи на ярмо целиком. Как магнит, так и ярмо взаимодействуют с омическим током, пересекающим цепь.

В свете проведенных экспериментов представляется возможным высказать пару замечаний о противоречии между концепциями «вращающихся» и «неподвижных» силовых линий магнитного поля:

При наблюдении «открытых» конфигураций напрашивается предположение, что силовые линии магнитного поля вращаются, будучи «прикрепленными» к магниту, тогда как при наблюдении «замкнутых» конфигураций упомянутые выше силовые линии, предположительно, направлены на весь намагниченный массив.

В отличие от «открытых» конфигураций, в «закрытых», благодаря системе «магнит + ярмо», существует лишь активный момент вращения κ (M+Y) , C , воздействующий на активный (омический) ток С . Реакция активного тока на систему «магнит+ярмо» выражается в эквивалентном, но противоположном моменте вращения κ C , M+Y) . Общее значение момента вращения равно нулю: L - L M+Y L C - 0 и означает, что (Iw) M+Y =- (I) C .

Проведенные нами эксперименты подтверждают результаты измерений Мюллером униполярной двигательной индукции в применении к генерации ЭДС . К сожалению, Мюллеру (подобно Уэзли ) не удалось систематизировать наблюдавшиеся им факты.

Произошло это, по все видимости, по причине неверного понимания частей процесса взаимодействия. В своем анализе Мюллер сконцентрировал внимание на паре магнит-провод, нежели на системе «магнит + ярмо»/провод, которая по сути, и является физически релевантной.

Итак, логическое обоснование теорий Мюллера и Уэзли имет некоторые сомнения относительно сохранения момента вращения.

ПРИЛОЖЕНИЕ:
ДЕТАЛИ ЭКСПЕРИМЕНТА

С целью уменьшить момент силы трения на несущую часть магнита, нами было разработано приспособление, изображенное на Рис. 4 и фото 3.

Магнит был помещен нами в тефлоновую «лодочку», плавающую в чаше, наполненной ртутью. Сила Архимеда уменьшает фактический вес данного приспособления. Механический контакт между магнитом и ярмом достигается путем использования 4-х стальных шариков, размещенных в двух круглых канавках, имеющих форму окружности и расположенных на совмещенных поверхностях магнита и ярма. Ртуть добавлялась нами до момента достижения свободного скольжения магнита по ярму. Авторы выражают признательность Тому Е. Филипсу и Крису Гажлиардо за ценное сотрудничество.

Новая Энергетика N 1(16), 2004

Литература

Жорже Гуала-Валверде (Jorge Guala-Valverde), Педро Маззони (Pedro Mazzoni) Униполярный мотор-генератор // «Академия Тринитаризма», М., Эл № 77-6567, публ.12601, 17.11.2005

Электрогравитация это просто

Как было показано ранее, одним из важнейших преимуществ многофазных систем является получение вращающегося магнитного поля с помощью неподвижных катушек, на чем основана работа двигателей переменного тока. Рассмотрение этого вопроса начнем с анализа магнитного поля катушки с синусоидальным током.

Магнитное поле катушки с синусоидальным током

При пропускании по обмотке катушки синусоидального тока она создает магнитное поле, вектор индукции которого изменяется (пульсирует) вдоль этой катушки также по синусоидальному закону Мгновенная ориентация вектора магнитной индукции в пространстве зависит от намотки катушки и мгновенного направления тока в ней и определяется по правилу правого буравчика. Так для случая, показанного на рис. 1, вектор магнитной индукции направлен по оси катушки вверх. Через полпериода, когда при том же модуле ток изменит свой знак на противоположный, вектор магнитной индукции при той же абсолютной величине поменяет свою ориентацию в пространстве на 1800. С учетом вышесказанного магнитное поле катушки с синусоидальным током называютпульсирующим.

Круговое вращающееся магнитное поле двух- и трехфазной обмоток

Круговым вращающимся магнитным полем называется поле, вектор магнитной индукции которого, не изменяясь по модулю, вращается в пространстве с постоянной угловой частотой.

Для создания кругового вращающегося поля необходимо выполнение двух условий:

Оси катушек должны быть сдвинуты в пространстве друг относительно друга на определенный угол (для двухфазной системы – на 90 0 , для трехфазной – на 120 0).

Токи, питающие катушки, должны быть сдвинуты по фазе соответственно пространственному смещению катушек.

Рассмотрим получение кругового вращающегося магнитного поля в случае двухфазной системы Тесла (рис. 2,а).

При пропускании через катушки гармонических токов каждая из них в соответствии с вышесказанным будет создавать пульсирующее магнитное поле. Векторы и, характеризующие эти поля, направлены вдоль осей соответствующих катушек, а их амплитуды изменяются также по гармоническому закону. Если ток в катушке В отстает от тока в катушке А на 90 0 (см. рис. 2,б), то .

Найдем проекции результирующего вектора магнитной индукции на оси x и y декартовой системы координат, связанной с осями катушек:

Модуль результирующего вектора магнитной индукции в соответствии с рис. 2,в равен

Полученные соотношения (1) и (2) показывают, что вектор результирующего магнитного поля неизменен по модулю и вращается в пространстве с постоянной угловой частотой , описывая окружность, что соответствует круговому вращающемуся полю.

Покажем, что симметричная трехфазная система катушек (см. рис. 3,а) также позволяет получить круговое вращающееся магнитное поле.

Каждая из катушек А, В и С при пропускании по ним гармонических токов создает пульсирующее магнитное поле. Векторная диаграмма в пространстве для этих полей представлена на рис. 3,б. Для проекций результирующего вектора магнитной индукции на

оси декартовой системы координат, ось y у которой совмещена с магнитной осью фазы А, можно записать

Приведенные соотношения учитывают пространственное расположение катушек, но они также питаются трехфазной системой токов с временным сдвигом по фазе на 1200. Поэтому для мгновенных значений индукций катушек имеют место соотношения

; ;.

Подставив эти выражения в (3) и (4), получим:

В соответствии с (5) и (6) и рис. 2,в для модуля вектора магнитной индукции результирующего поля трех катушек с током можно записать:

,

а сам вектор составляет с осью х угол a, для которого

,

Таким образом, и в данном случае имеет место неизменный по модулю вектор магнитной индукции, вращающийся в пространстве с постоянной угловой частотой , что соответствует круговому полю.

Магнитное поле в электрической машине

С целью усиления и концентрации магнитного поля в электрической машине для него создается магнитная цепь. Электрическая машина состоит из двух основных частей (см. рис. 4): неподвижного статора и вращающегося ротора, выполненных соответственно в виде полого и сплошного цилиндров.

На статоре расположены три одинаковые обмотки, магнитные оси которых сдвинуты по расточке магнитопровода на 2/3 полюсного деления , величина которого определяется выражением

,

где - радиус расточки магнитопровода, а р – число пар полюсов (число эквивалентных вращающихся постоянных магнитов, создающих магнитное поле, - в представленном на рис. 4 случае р=1).

На рис. 4 сплошными линиями (А, В и С) отмечены положительные направления пульсирующих магнитных полей вдоль осей обмоток А, В и С.

Приняв магнитную проницаемость стали бесконечно большой, построим кривую распределения магнитной индукции в воздушном зазоре машины, создаваемой обмоткой фазы А, для некоторого момента времени t (рис. 5). При построении учтем, что кривая изменяется скачком в местах расположения катушечных сторон, а на участках, лишенных тока, имеют место горизонтальные участки.

Заменим данную кривую синусоидой (следует указать, что у реальных машин за счет соответствующего исполнения фазных обмоток для результирующего поля такая замена связана с весьма малыми погрешностями). Приняв амплитуду этой синусоиды для выбранного момента времени t равной ВА, запишем

Просуммировав соотношения (10)…(12), с учетом того, что сумма последних членов в их правых частях тождественно равна нулю, получим для результирующего поля вдоль воздушного зазора машины выражение

представляющее собой уравнение бегущей волны.

Магнитная индукция постоянна, если. Таким образом, если мысленно выбрать в воздушном зазоре некоторую точку и перемещать ее вдоль расточки магнитопровода со скоростью

,

то магнитная индукция для этой точки будет оставаться неизменной. Это означает, что с течением времени кривая распределения магнитной индукции, не меняя своей формы, перемещается вдоль окружности статора. Следовательно, результирующее магнитное поле вращается с постоянной скоростью. Эту скорость принято определять в оборотах в минуту:

.

Принцип действия асинхронного и синхронного двигателей

Устройство асинхронного двигателя соответствует изображению на рис. 4. Вращающееся магнитное поле, создаваемое расположенными на статоре обмотками с током, взаимодействует с токами ротора, приводя его во вращение. Наибольшее распространение в настоящее время получил асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором ввиду своей простоты и надежности. В пазах ротора такой машины размещены токонесущие медные или алюминиевые стержни. Концы всех стержней с обоих торцов ротора соединены медными или алюминиевыми же кольцами, которые замыкают стержни накоротко. Отсюда и произошло такое название ротора.

В короткозамкнутой обмотке ротора под действием ЭДС, вызываемой вращающимся полем статора, возникают вихревые токи. Взаимодействуя с полем, они вовлекают ротор во вращение со скоростью , принципиально меньшей скорости вращения поля 0 . Отсюда название двигателя - асинхронный.

Величина

называется относительным скольжением . Для двигателей нормального исполнения S=0,02…0,07. Неравенство скоростей магнитного поля и ротора становится очевидным, если учесть, что при вращающееся магнитное поле не будет пересекать токопроводящих стержней ротора и, следовательно, в них не будут наводиться токи, участвующие в создании вращающегося момента.

Принципиальное отличие синхронного двигателя от асинхронного заключается в исполнении ротора. Последний у синхронного двигателя представляет собой магнит, выполненный (при относительно небольших мощностях) на базе постоянного магнита или на основе электромагнита. Поскольку разноименные полюсы магнитов притягиваются, то вращающееся магнитное поле статора, которое можно интерпретировать как вращающийся магнит, увлекает за собой магнитный ротор, причем их скорости равны. Это объясняет название двигателя – синхронный.

В заключение отметим, что в отличие от асинхронного двигателя, у которого обычно не превышает 0,8…0,85, у синхронного двигателя можно добиться большего значенияи сделать даже так, что ток будет опережать напряжение по фазе. В этом случае, подобно конденсаторным батареям, синхронная машина используется для повышения коэффициента мощности.

Литература

Основы теории цепей: Учеб. для вузов /Г.В.Зевеке, П.А.Ионкин, А.В.Нетушил, С.В.Страхов. –5-е изд., перераб. –М.: Энергоатомиздат, 1989. -528с.

Бессонов Л.А. Теоретические основы электротехники: Электрические цепи. Учеб. для студентов электротехнических, энергетических и приборостроительных специальностей вузов. –7-е изд., перераб. и доп. –М.: Высш. шк., 1978. –528с.

Теоретические основы электротехники. Учеб. для вузов. В трех т. Под общ. ред. К.М.Поливанова. Т.1. К.М.Поливанов. Линейные электрические цепи с сосредоточенными постоянными. –М.: Энергия- 1972. –240с.

Контрольные вопросы

Какое поле называется пульсирующим?

Какое поле называется вращающимся круговым?

Какие условия необходимы для создания кругового вращающегося магнитного поля?

Какой принцип действия у асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором?

Какой принцип действия у синхронного двигателя?

На какие синхронные скорости выпускаются в нашей стране двигатели переменного тока общепромышленного исполнения?

Эта статья посвящена рассмотрению моторов, работающих на постоянных магнитах, с помощью которых предпринимаются попытки получить КПД>1 путем изменения конфигурации схемы соединений, схем электронных переключателей и магнитных конфигураций. Представлено несколько конструкций, которые можно рассматривать в качестве традиционных, а также несколько конструкций, которые представляются перспективными. Надеемся, что эта статья поможет читателю разобраться в сущности данных устройств перед началом инвестирования подобных изобретений или получением инвестиций на их производство. Информацию о патентах США можно найти на сайте http://www.uspto.gov .

Введение

Статья, посвященная моторам, работающим на постоянных магнитах, не может считаться полной без предварительного обзора основных конструкций, которые представлены на современном рынке. Промышленные моторы, работающие на постоянных магнитах, обязательно являются двигателями постоянного тока, так как используемые в них магниты постоянно поляризуются перед сборкой. Многие щеточные моторы, работающие на постоянных магнитах, подключаются к бесщеточным электродвигателям, что способно снизить силу трения и изнашиваемость механизма. Бесщеточные моторы включают в себя электронную коммутацию или шаговые электромоторы. Шаговый электромотор, часто применяемый в автомобильной промышленности, содержит более длительный рабочий вращающий момент на единицу объема, по сравнению с другими электромоторами. Однако обычно скорость подобных моторов значительно ниже. Конструкция электронного переключателя может быть использована в переключаемом реактивном синхронном электродвигателе. В наружном статоре подобного электродвигателя вместо дорогостоящих постоянных магнитов используется мягкий металл, в результате чего получается внутренний постоянный электромагнитный ротор.

По закону Фарадея, вращающий момент в основном возникает из-за тока в обкладках бесщеточных двигателей. В идеальном моторе, работающем на постоянных магнитах, линейный вращающий момент противопоставлен кривой частоты вращения. В моторе на постоянных магнитах конструкции как внешнего, так и внутреннего ротора являются стандартными.

Чтобы обратить внимание на многие проблемы, связанные с рассматриваемыми моторами, в справочнике говорится о существовании «очень важной взаимосвязи между моментом вращения и обратной электродвижущей силой (эдс), чему иногда не придается значения». Это явление связано с электродвижущей силой (эдс), которая создается путем применения изменяющегося магнитного поля (dB/dt). Пользуясь технической терминологией, можно сказать, что «постоянная вращающего момента» (N-m/amp) равняется «постоянной обратной эдс» (V/рад/сек). Напряжение на зажимах двигателя равняется разности обратной эдс и активного (омического) падения напряжения, что обусловлено наличием внутреннего сопротивления. (Например, V=8,3 V, обратная эдс=7,5V, активное (омическое) падение напряжения=0,8V). Этот физический принцип, заставляет нас обратиться к закону Ленца, который был открыт в 1834г., через три года после того, как Фарадеем был изобретен униполярный генератор. Противоречивая структура закона Ленца, также как используемое в нем понятие «обратной эдс», являются частью так называемого физического закона Фарадея, на основе которого действует вращающийся электропривод. Обратная эдс - это реакция переменного тока в цепи. Другими словами, изменяющееся магнитное поле естественно порождает обратную эдс, так как они эквивалентны.

Таким образом, прежде чем приступать к изготовлению подобных конструкций, необходимо тщательно проанализировать закон Фарадея. Многие научные статьи, такие как «Закон Фарадея - Количественные эксперименты» способны убедить экспериментатора, занимающегося новой энергетикой, в том, что изменение, происходящее в потоке и вызывающее обратную электродвижущую силу (эдс), по существу равно самой обратной эдс. Этого нельзя избежать при получении избыточной энергии, до тех пор, пока количество изменений магнитного потока во времени остается непостоянным. Это две стороны одной медали. Входная энергия, вырабатываемая в двигателе, конструкция которого содержит катушку индуктивности, естественным образом будет равна выходной энергии. Кроме того, по отношению к «электрической индукции» изменяемый поток «индуцирует» обратную эдс.

Двигатели с переключаемым магнитным сопротивлением

При исследовании альтернативного метода индуцированного движения в преобразователе постоянного магнитного движения Эклина (патент № 3,879,622) используются вращающиеся клапаны для переменного экранирования полюсов подковообразного магнита. В патенте Эклина №4,567,407 («Экранирующий унифицированный мотор- генератор переменного тока, обладающий постоянной обкладкой и полем») повторно высказывается идея о переключении магнитного поля путем «переключения магнитного потока». Эта идея является общей для моторов подобного рода. В качестве иллюстрации этого принципа Эклин приводит следующую мысль: «Роторы большинства современных генераторов отталкиваются по мере их приближения к статору и снова притягиваются статором, как только минуют его, в соответствии с законом Ленца. Таким образом, большинство роторов сталкиваются с постоянными неконсервативными рабочими силами, и поэтому современные генераторы требуют наличия постоянного входного вращающего момента». Однако «стальной ротор унифицированного генератора переменного тока с переключением потока фактически способствует входному вращающему моменту для половины каждого поворота, так как ротор всегда притягивается, но никогда не отталкивается. Подобная конструкция позволяет некоторой части тока, подведенного к обкладкам двигателя, подавать питание через сплошную линию магнитной индукции к выходным обмоткам переменного тока…» К сожалению, Эклину пока не удалось сконструировать самозапускающуюся машину.

В связи с рассматриваемой проблемой стоит упомянуть патент Ричардсона №4,077,001, в котором раскрывается сущность движения якоря с низким магнитным сопротивлением как в контакте, так и вне его на концах магнита (стр.8, строка 35). Наконец, можно привести патент Монро №3,670,189, где рассматривается схожий принцип, в котором, однако, пропускание магнитного потока игается с помощью прохождения полюсов ротора между постоянными магнитами полюсов статора. Требование 1, заявленное в этом патенте, по своему объему и детальности кажется удовлетворительным для доказательства патентоспособности, однако, его эффективность остается под вопросом.

Кажется неправдоподобным, что, являясь замкнутой системой, мотор с переключаемым магнитным сопротивлением способен стать самозапускающимся. Многие примеры доказывают, что небольшой электромагнит необходим для приведения работы якоря в синхронизированный ритм. Магнитный двигатель Ванкеля в своих общих чертах может быть приведен для сравнения с представленным типом изобретения. Патент Джаффе №3,567,979 также может использоваться для сравнения. Патент Минато №5,594,289, подобный магнитному двигателю Ванкеля, является достаточно интригующим для многих исследователей.

Изобретения, подобные мотору Ньюмана (патентная заявка США №06/179,474), позволили обнаружить тот факт, что нелинейный эффект, такой как импульсное напряжение, благоприятен для преодоления эффекта сохранения силы Лоренца по закону Ленца. Кроме того, сходным является механический аналог инерциального двигателя Торнсона, в котором используется нелинейная ударная сила для передачи импульса вдоль оси перпендикулярно плоскости вращения. Магнитное поле содержит момент импульса, который становится очевидным при определенных условиях, например, при парадоксе диска Фейнмана, где он сохраняется. Импульсный способ может быть выгодно использован в данном моторе с магнитным переключаемым сопротивлением, при условии, если переключение поля будет производиться достаточно быстро при стремительном нарастания мощности. Тем не менее, необходимы дополнительные исследования по этой проблеме.

Наиболее удачным вариантом переключаемого реактивного электромотора является устройство Гарольда Аспдена (патент №4,975,608), который оптимизирует пропускную способность входного устройства катушки и работу над изломом B-H кривой. Переключаемые реактивные двигатели также объясняются в .

Мотор Адамса получил широкое признание. Например, в журнале Nexus был опубликован одобрительный отзыв, в котором это изобретение называется первым из когда-либо наблюдавшихся двигателей свободной энергии. Однако работа этой машины может быть полностью объяснена законом Фарадея. Генерация импульсов в смежных катушках, приводящих в движение намагниченный ротор, фактически происходит по той же схеме, что и в стандартном переключаемом реактивном моторе.

Замедление, о котором Адамс говорит в одном из своих Интернет сообщений, посвященных обсуждению изобретения, может объясняться экспонентным напряжением (L di/dt) обратной эдс. Одним из последних добавлений к этой категории изобретений, которые подтверждают успешность работы мотора Адамса, является международная патентная заявка №00/28656, присужденная в мае 2000г. изобретателям Бритс и Кристи, (генератор LUTEC). Простота этого двигателя легко объясняется наличием переключаемых катушек и постоянного магнита на роторе. Кроме того, в патенте содержится пояснение о том, что «постоянный ток, подводимый к катушкам статора, производит силу магнитного отталкивания и является единственным током, подводимым снаружи ко всей системе для создания совокупного движения…» Хорошо известным является тот факт, что все моторы работают по этому принципу. На странице 21 указанного патента содержится объяснение конструкции, где изобретатели выражают желание «максимизировать воздействие обратной эдс, которое способствует поддержанию вращения ротора/якоря электромагнита в одном направлении». Работа всех моторов данной категории с переключаемым полем направлена на получение этого эффекта. Рисунок 4А, представленный в патенте Бритс и Кристи, раскрывает источники напряжения «VA, VB и VC». Затем на странице 10 приводится следующее утверждение: «В это время ток подводится от источника питания VA и продолжает подводиться, пока щетка 18 не перестает взаимодействовать с контактами с 14 по 17». Нет ничего необычного в том, что эту конструкцию можно сравнить с более сложными попытками, ранее упомянутыми в настоящей статье. Все эти моторы требуют наличия электрического источника питания, и ни один из них не является самозапускающимся.

Подтверждает заявление о том, что была получена свободна энергия то, что работающая катушка (в импульсном режиме) при прохождении мимо постоянного магнитного поля (магнита) не использует для создания тока аккумуляторную батарейку. Вместо этого было предложено использовать проводники Вейганда , а это вызовет колоссальный Баркгаузеновский скачок при выравнивании магнитного домена, а импульс приобретет очень четкую форму. Если применить к катушке проводник Вейганда, то он создаст для нее достаточно большой импульс в несколько вольт, когда она будет проходить изменяющееся внешнее магнитное поле порога определенной высоты. Таким образом, для этого импульсного генератора входная электрическая энергия не нужна вовсе.

Тороидальный мотор

По сравнению с существующими на современном рынке двигателями, необычную конструкцию тороидального мотора можно сравнить с устройством, описанным в патенте Лангли (№4,547,713). Данный мотор содержит двухполюсный ротор, расположенный в центре тороида. Если выбрана однополюсная конструкция (например, с северными полюсами на каждом конце ротора), то полученное устройство будет напоминать радиальное магнитное поле для ротора, использованного в патенте Ван Гила (№5,600,189). В патенте Брауна №4,438,362, права на который принадлежат компании Ротрон, для изготовления ротора в тороидальном разряднике используются разнообразные намагничивающиеся сегменты. Наиболее ярким примером вращающегося тороидального мотора является устройство, описанное в патенте Юинга (№5,625,241), который также напоминает уже упомянутое изобретение Лангли. На основе процесса магнитного отталкивания в изобретении Юинга используется поворотный механизм с микропроцессорным управлением в основном для того, чтобы воспользоваться преимуществом, предоставляемым законом Ленца, а также с тем, чтобы преодолеть обратную эдс. Демонстрацию работы изобретения Юинга можно увидеть на коммерческом видео «Free Energy: The Race to Zero Point». Является ли это изобретение наиболее высокоэффективным из всех двигателей, в настоящее время представленных на рынке, остается под вопросом. Как утверждается в патенте: «функционирование устройства в качестве двигателя также возможно при использовании импульсного источника постоянного тока». Конструкция также содержит программируемое логическое устройство управления и схему управления мощностью, которые по предположению изобретателей должны сделать его более эффективным, чем 100%.

Даже если модели мотора докажут свою эффективность в получении вращающегося момента или преобразования силы, то из-за движущихся внутри них магнитов эти устройства могут остаться без практического применения. Коммерческая реализация этих типов моторов может быть невыгодной, так как на современном рынке существует множество конкурентоспособных конструкций.

Линейные моторы

Тема линейных индукционных моторов широко освещена в литературе. В издании объясняется, что эти моторы являются подобными стандартным асинхронным двигателям, в которых ротор и статор демонтированы и помещены вне плоскости. Автор книги «Движение без колес» Лэйтвайт известен созданием монорельсовых конструкций, предназначенных для поездов Англии и разработанных на основе линейных асинхронных моторов.

Патент Хартмана №4,215,330 представляет собой пример одного из устройств, в котором с помощью линейного мотора достигнуто перемещение стального шара вверх по намагниченной плоскости приблизительно на 10 уровней. Другое изобретение из этой категории описано в патенте Джонсона (№5,402,021), в котором использован постоянный дуговой магнит, установленный на четырехколесной тележке. Этот магнит подвергается воздействию со стороны параллельного конвейера с зафиксированными переменными магнитами. Еще одним не менее удивительным изобретением является устройство, описанное в другом патенте Джонсона (№4,877,983) и успешная работа которого наблюдалась в замкнутом контуре в течение нескольких часов. Необходимо отметить, что генераторная катушка может быть размещена в непосредственной близости от движущегося элемента, так чтобы каждый его пробег сопровождался электрическим импульсом для зарядки батареи. Устройство Хартмана также может быть сконструировано как круговой конвейер, что позволяет продемонстрировать вечное движение первого порядка.

Патент Хартмана основывается на том же принципе, что и известный эксперимент с электронным спином, который в физике принято называть экспериментом Стерна-Герлаха. В неоднородном магнитном поле воздействие на некий объект с помощью магнитного момента вращения происходит за счет градиента потенциальной энергии. В любом учебнике физики можно найти указание на то, что этот тип поля, сильный на одном конце и слабый на другом, способствует возникновению однонаправленной силы, обращенной в сторону магнитного объекта и равного dB/dx. Таким образом, сила, толкающая шар по намагниченной плоскости на 10 уровней вверх в направлении, полностью согласуется с законами физики.

Используя промышленые качественные магниты (включая сверхпроводящие магниты, при температуре окружающей среды, разработка которых в настоящее время находится на завершающей стадии), будет возможна демонстрация перевозки грузов, обладающих статочно большой массой, без затрат электричества на техническое обслуживание. Сверхпроводящие магниты обладают необычной способностью годами сохранять исходное намагниченное поле, не требуя периодической подачи питания для восстановления напряженности исходного поля. Примеры того положения, которое сложилось на современном рынке в области разработки сверхпроводниковых магнитов, приведены в патенте Охниши №5,350,958 (недостаток мощности, производимой криогенной техникой и системами освещения), а также в переизданной статье, посвященной магнитной левитации .

Статический электромагнитный момент импульса

В провокационном эксперименте с использованием цилиндрического конденсатора исследователи Грэм и Лахоз развивают идею, опубликованную Эйнштейном и Лаубом в 1908 году, в которой говорится о необходимости наличия дополнительного периода времени для сохранения принципа действия и противодействия. Цитируемая исследователями статья была переведена и опубликована в моей книге , представленной ниже. Грэм и Лахоз подчеркивают, что существует «реальная плотность момента импульса», и предлагают способ наблюдения этого энергетического эффекта в постоянных магнитах и электретах.

Эта работа является вдохновляющим и впечатляющим исследованием, использующим данные, основанные на работах Эйнштейна и Минковского. Это исследование может иметь непосредственное применение при создании, как униполярного генератора, так и магнитного преобразователя энергии, описанного ниже. Данная возможность обусловлена тем, что оба устройства обладают аксиальным магнитным и радиальным электрическим полями, подобно цилиндрическому конденсатору, использовавшемуся в эксперименте Грэма и Лахоза.

Униполярный мотор

В книге подробно описываются экспериментальные исследования и история изобретения, сделанного Фарадеем. Кроме того, уделяется внимание тому вкладу, которое привнес в данное исследование Тесла. Однако в недавнем времени был предложен ряд новых конструкторских решений униполярного двигателя с несколькими роторами, который можно сравнить с изобретением Дж. Р.Р. Серла.

Возобновление интереса к устройству Серла также должно привлечь внимание к униполярным двигателям. Предварительный анализ позволяет обнаружить существование двух различных явлений, происходящих одновременно в униполярном двигателе. Одно из явлений можно назвать эффектом «вращения» (№1), а второй - эффектом «свертывания» (№2). Первый эффект может быть представлен в качестве намагниченных сегментов некоего воображаемого сплошного кольца, которые вращаются вокруг общего центра. Примерные варианты конструкций, позволяющих произвести сегментацию ротора униполярного генератора, представлены в .

С учетом предложенной модели может быть рассчитан эффект №1 для силовых магнитов Тесла, которые намагничиваются по оси и распологаются вблизи одиночного кольца с диаметром 1 метр. При этом эдс, образующаяся вдоль каждого ролика, составляет более 2V (электрическое поле, направленное радиально из внешнего диаметра роликов к внешнему диаметру смежного кольца) при частоте вращения роликов 500 оборотов в минуту. Стоит отметить, что эффект №1 не зависит от вращения магнита. Магнитное поле в униполярном генераторе связано с пространством, а не с магнитом, поэтому вращение не будет оказывать влияния на эффект силы Лоренца, имеющий место при работе этого универсального униполярного генератора .

Эффект №2, имеющий место внутри каждого роликового магнита, описан в , где каждый ролик рассматривается как небольшой униполярный генератор. Этот эффект признается чем-то более слабым, так как электричество вырабатывается от центра каждого ролика к периферии. Эта конструкция напоминает униполярный генератор Тесла , в котором вращающийся приводной ремень связывает внешний край кольцевого магнита. При вращении роликов, имеющих диаметр, приблизительно равный одной десятой метра, которое осуществляется вокруг кольца с диаметром 1 метр и при отсутствии буксировки роликов, вырабатываемое напряжение будет равно 0,5 Вольт. Конструкция кольцевого магнетика, предложенная Серлом, будет способствовать усилению B-поля ролика.

Необходимо отметить, что принцип наложения применим к обоим этим эффектам. Эффект №1 представляет собой однородное электронное поле, существующее по диаметру ролика. Эффект №2 - это радиальный эффект, что уже было отмечено выше . Однако фактически только эдс, действующая в сегменте ролика между двумя контактами, то есть между центром ролика и его краем, который соприкасается с кольцом, будет способствовать возникновению электрического тока в любой внешней цепи. Понимание данного факта означает, что эффективное напряжение, возникающее при эффекте №1 составит половину существующей эдс, или чуть больше 1 Вольт, что примерно в два раза больше, чем вырабатываемое при эффекте №2. При применении наложения в ограниченном пространстве мы также обнаружим, что два эффекта противостоят друг другу, и две эдс должны вычитаться. Результатом этого анализа является то, что примерно 0,5 Вольт регулируемой эдс будет представлено для выработки электричества в отдельной установке, содержащей ролики и кольцо с диаметром 1 метр. При получении тока возникает эффект шарикоподшипникового двигателя , который фактически толкает ролики, допуская приобретение роликовыми магнитами значительной электропроводности. (Автор благодарит за данное замечание Пола Ла Виолетте).

В связанной с данной темой работе исследователями Рощиным и Годиным были опубликованы результаты экспериментов с изобретенным ими однокольцевым устройством, названным «Преобразователем магнитной энергии» и имеющим вращающиеся магниты на подшипниках. Устройство было сконструировано как усовершенствование изобретения Серла. Анализ автора этой статьи, приведенный выше, не зависит от того, какие металлы использовались для изготовления колец в конструкции Рощина и Година. Их открытия достаточно убедительны и детальны, что позволит возобновить интерес многих исследователей к этому типу моторов.

Заключение

Итак, существует несколько моторов на постоянных магнитах, которые могут способствовать появлению вечного двигателя с кпд, превышающим 100%. Естественно, необходимо принимать во внимание концепции сохранения энергии, а также должен исследоваться источник предполагаемой дополнительной энергии. Если градиенты постоянного магнитного поля претендуют на появление однонаправленной силы, как это утверждается в учебниках, то наступит момент, когда они будут приняты для выработки полезной энергии. Конфигурация роликового магнита, который в настоящее время принято называть «преобразователем магнитной энергии», также представляет собой уникальную конструкцию магнитного мотора. Проиллюстрированное Рощиным и Годиным в Российском патенте №2155435 устройство является магнитным электродвигателем-генератором, который демонстрирует возможность выработки дополнительной энергии. Так как работа устройства основана на циркулировании цилиндрических магнитов, вращающихся вокруг кольца, то конструкция фактически представляет собой скорее генератор, чем мотор. Однако это устройство является действующим мотором, так как для запуска отдельного электрогенератора используется вращающий момент, вырабатываемый самоподдерживающимся движением магнитов.

Литература

1. Motion Control Handbook (Designfax, May, 1989, p.33)

2. «Faraday’s Law - Quantitative Experiments», Amer. Jour. Phys.,

3. Popular Science, June, 1979

4. IEEE Spectrum 1/97

5. Popular Science (Популярная наука), May, 1979

6. Schaum’s Outline Series, Theory and Problems of Electric

Machines andElectromechanics (Теория и проблемы электрических

машин и электромеханики) (McGraw Hill, 1981)

7. IEEE Spectrum, July, 1997

9. Thomas Valone, The Homopolar Handbook

10. Ibidem, p. 10

11. Electric Spacecraft Journal, Issue 12, 1994

12. Thomas Valone, The Homopolar Handbook, p. 81

13. Ibidem, p. 81

14. Ibidem, p. 54

Tech. Phys. Lett., V. 26, #12, 2000, p.1105-07

Томас Валон Integrity Research Institute, www.integrityresearchinstitute.org

1220 L St. NW, Suite 100-232, Washington, DC 20005

Сегодня постоянные магниты находят полезное применение во многих областях человеческой жизни. Порой мы не замечаем их присутствия, однако практически в любой квартире в различных электроприборах и в механических устройствах, если внимательно приглядеться, можно обнаружить . Электробритва и динамик, видеоплеер и настенные часы, мобильный телефон и микроволновка, дверца холодильника наконец - всюду можно встретить постоянные магниты.

Они применяются в медицинской технике и в измерительной аппаратуре, в различных инструментах и в автомобильной промышленности, в двигателях постоянного тока, в акустических системах, в бытовых электроприборах и много-много где еще: радиотехника, приборостроение, автоматика, телемеханика и т. д. - ни одна из этих областей не обходится без использования постоянных магнитов.

Конкретные решения с применением постоянных магнитов можно было бы перечислять бесконечно, тем не менее, предметом данной статьи станет краткий обзор нескольких применений постоянных магнитов в электротехнике и электроэнергетике.

Со времен Эрстеда и Ампера широко известно, что проводники с током и электромагниты взаимодействуют с магнитным полем постоянного магнита. На этом принципе основана работа многих двигателей и генераторов. За примерами далеко ходить не надо. Вентилятор в блоке питания вашего компьютера имеет ротор и статор.

Крыльчатка с лопастями представляет собой ротор с расположенными по кругу постоянными магнитами, а статор - это сердечник электромагнита. Перемагничивая статор, электронная схема создает эффект вращения магнитного поля статора, за магнитным полем статора, стремясь к нему притянуться, следует магнитный ротор - вентилятор вращается. Аналогичным образом реализовано вращение жесткого диска, и подобным образом работают .

В электрогенераторах постоянные магниты также нашли свое применение. Синхронные генераторы для домашних ветряков, например, - одно из прикладных направлений.

На статоре генератора по окружности располагаются генераторные катушки, которые в процессе работы ветряка пересекаются переменным магнитным полем движущихся (под действием дующего на лопасти ветра) постоянных магнитов, закрепленных на роторе. Повинуясь , пересекаемые магнитами проводники генераторных катушек направляют в цепь потребителя ток.

Такие генераторы используются не только в ветряках, но и в некоторых промышленных моделях, где вместо обмотки возбуждения на роторе установлены постоянные магниты. Достоинство решений с магнитами - возможность получить генератор с низкими номинальными оборотами.

В проводящий диск вращается в поле постоянного магнита. Ток потребления, походя через диск, взаимодействует с магнитным полем постоянного магнита, и диск вращается.

Чем больше ток - тем выше частота вращения диска, поскольку вращающий момент создается силой Лоренца, действующей на движущиеся заряженные частицы внутри диска со стороны магнитного поля постоянного магнита. По сути, такой счетчик - это небольшой мощности с магнитом на статоре.

Для измерения слабых токов применяют - очень чувствительные измерительные приборы. Здесь подковообразный магнит взаимодействует с маленькой токонесущей катушкой, которая подвешена в зазоре между полюсами постоянного магнита.

Отклонение катушки в процессе измерения происходит благодаря вращающему моменту, который создается из-за магнитной индукции, возникающей при прохождении тока через катушку. Таким образом, отклонение катушки оказывается пропорционально значению результирующей магнитной индукции в зазоре, и, соответственно, току в проводе катушки. Для малых отклонений шкала гальванометра получается линейной.

Наверняка на вашей кухне есть микроволновка. И в ней есть целых два постоянных магнита. Для генерации СВЧ-диапазона, в микроволновке установлен . Внутри магнетрона электроны движутся в вакууме от катода к аноду, и в процессе движения их траектория должна искривляться, чтобы резонаторы на аноде возбуждались достаточно мощно.

Для искривления траектории электронов, сверху и снизу вакуумной камеры магнетрона установлены кольцевые постоянные магниты. Магнитное поле постоянных магнитов искривляет траектории движения электронов так, что получается мощный вихрь из электронов, который возбуждает резонаторы, которые в свою очередь генерируют электромагнитные волны СВЧ-диапазона для разогрева пищи.

Чтобы головка жесткого диска точно позиционировалась, ее движения в процессе записи и считывания информации должны очень точно управляться и контролироваться. Снова на помощь приходит постоянный магнит. Внутри жесткого диска, в магнитном поле закрепленного неподвижно постоянного магнита, перемещается катушка с током, связанная с головкой.

Когда на катушку головки подается ток, магнитное поле этого тока, в зависимости от его значения, отталкивает катушку от постоянного магнита сильнее или слабее, в ту или иную сторону, таким образом головка приходит в движение, причем с высокой точностью. Этим движением управляет микроконтроллер.

В целях повышения эффективности энергопотребления, в некоторых странах для предприятий сооружают механические накопители электроэнергии. Это электромеханические преобразователи, работающие на принципе инерционного накопления энергии в форме кинетической энергии вращающегося маховика, называемые .

Так например, в Германии компания ATZ разработала кинетический накопитель энергии на 20 МДж, мощностью 250 кВт, причем удельная энергоемкость составляет примерно 100 Вт-ч/кг. При весе маховика в 100 кг, при вращении со скоростью 6000 об/мин, цилиндрической конструкции диаметром 1,5 метра нужны были качественные подшипники. В итоге нижний подшипник был изготовлен, конечно, на основе постоянных магнитов.