На данный момент нами успешно изготовлен и испытан прототип электродвигателя запатентованной конструкции. Кроме того, двигатель EMField показал себя как более эффективная модель.

   Для сравнения был взят серийно производимый двигатель фирмы «JAMICON» 12V 0.55A (рис. 3), выполненный по классической схеме, с магнитопроводом внутри обмоток, выполненных как две обмотки, включенные встречно по схеме на рис. 2.

   Были произведены измерения индукции магнитного поля статора двигателя по рис. 3 и предлагаемого двигателя по рис. 1 для сравнения характеристик и подтверждения получаемого результата.

   Измерения проводились на одном и том же испытательном стенде и одним и тем же измерительным оборудованием: «TENMARS TM-192» s/n: 150701194.

В обоих двигателях обмоточный провод типа ПЭТВ диаметром 0.355 мм.

В двигателе «JAMICON» длинна провода обоих обмоток 36 м.

В любом такте работает только одна обмотка, следовательно, длина провода работающей обмотки 18 м.

На рис. 4 показаны измерения магнитного поля двигателя «JAMICON».

   Пунктирной линией изображены основные линии индукции магнитного поля B статора с разложением модуля индукции поля по осям XYZ в точке «a», в центре полюсного торца пакета пластин статора, точке «b» в центре зазора между полюсными торцами пакета пластин.

   Измерения во всех случаях проводились при напряжении питания 12V, токе 0.2A, частоте 70 Гц прямоугольными импульсами с коэффициентом заполнения 63,1%.

Индукция магнитного поля статора двигателя «JAMICON» в µТ:

Общая индукция по трём осям в точках «a» и «b»:

a – 164.2

b – 150.4

Индукция магнитного поля по осям в точке «a»:

Bax – 113.4

Bay – 117.3

Baz – 3.5

Индукция магнитного поля по осям в точке «b»:

Bbx – 35.1

Bby – 135.2

Bbz – 16.8

   На рис. 5 показаны измерения магнитного поля двигателя, выполненного как на рис. 1.

   Диаметр магнитопровода данного двигателя в плоскости, перпендикулярной вращению, т. е. в плоскости XY, равен диаметру магнитопровода из пакета пластин двигателя фирмы «JAMICON» в той же плоскости.

Одна обмотка, цилиндрического типа, в навал, длинна провода 17 метров.

Индукция магнитного поля статора двигателя на рис. 5 в µТ:

Общая индукция по трём осям в точках «a» и «b»:

a – 195.4

b – 164.3

Индукция магнитного поля по осям в точке «a»:

Bax – 18.5

Bay – 191.3

Baz – 18.8

Индукция магнитного поля по осям в точке «b»:

Bbx – 151.5

Bby – 32.5

Bbz – 34.3

   Погрешность измерения данного прибора 3 µТ ±(3.0%+30dgt) на частоте 50/60 Гц, разница в плоскости XY в точке «a» 29.4, в точке «b» 15.26, следовательно, больше, чем в пять раз, превышает погрешность измерения. Таким образом, предложенный двигатель создаёт магнитное поле статора с индукцией, значительно превышающей двигатель сравнения при обмотке из более короткого провода, что однозначно означает более высокий КПД.

   Для испытаний обмотка была выполнена отдельно от магнитопровода, на отдельном каркасе, и для лучшего сравнения специально была выполнена внавал (произвольные витки), а не виток к витку, чтобы быть менее эффективной для лучшего сравнения, а также для демонстрации пригодности любого типа намотки на любом оборудовании и не критичности к качеству намотки.

 Электродвигатель или генератор без щёточный (без коллекторный).

Электродвигатель (рис. 1, 2) состоит из:

1 – Ротора, который может являться магнитопроводом для постоянного магнита 3 или магнитов в роторе.

2 – Оси ротора.

3 – Постоянного магнита ротора, или нескольких постоянных магнитов.

4 – Подшипник, может быть выполнен в виде кольца из резины, полимеров, или металла.

5 – Стопорное кольцо.

6 – Магнитопровод статора, выполняется из магнитомягких материалов с высокой магнитной проницаемостью, например, из электротехнического железа, полимеров с наполнением магнитомягким материалом, ферритов, и прочих магнитомягких материалов.

7 – Полюсный участок магнитопровода статора.

8 – Обмотка статора. Соленоид. Одна или несколько катушек индуктивности.

9 – Каркас обмотки статора.

10 – Плата электронного контролёра.

11 – Датчик положения ротора.

12 – Подшипник оси ротора. Может быть подшипником скольжения или качения.

13 – Статор. С элементами крепления.

   Сечение С-С выполнено в разнесённом виде для удобства восприятия конструкции.

   Диаграмма основных линий магнитной индукции магнитопровода статора показана пунктирной линией на рис. 3.

Рис. 3

 Направление вектора магнитной индукции поля магнита ротора «B» и магнитного момента полюсных участков магнитопровода статора «m» показано на Рис. 4.

Рис. 4

Вектора в плоскости XY перпендикулярной оси вращения ротора находятся под большим или тупым углом.

   Известно, что выражение для вращающего момента «1 действующего со стороны магнитного поля на магнитный диполь M=B : где x является векторным произведением2.

– Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Теория поля. – Издание 7-е исправленное – М, Наука 1988 – 512 с. («Теоретическая физика», том 2)

– Ландау Л. Д., Лифшиц Е. М. Электродинамика сплошных сред. – Издание 7-е исправленное – М, Физматлит 2005 – 656 с. («Теоретическая физика», том 8)

– Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 5. Электричество и магнетизм. М. Мир, 1965

– Фейнман Р., Лейтон Р., Сэндс М. Фейнмановские лекции по физике. Том 6. Электродинамика. М. Мир, 1966

Уравнения Максвелла

Закон Ампера Максвелла

Сила Лоренца

Следствием из силы Лоренца является выражение для вращающего момента действующего со стороны магнитного поля на магнитный диполь.

Где:

m – вектор магнитного момента

х – векторное произведение

В случае плоского контура с электрическим током магнитный момент

Где:

I – сила тока в контуре

S – площадь контура

n – единичный вектор нормали к плоскости контура. Направление магнитного момента находится по правилу буравчика, если вращать ручку буравчика по направлению электрического тока, то направление магнитного момента будет совпадать с направлением поступательного движения буравчика.

Для произвольного замкнутого контура  магнитный момент

Где:

r – радиус вектор, проведённый из начала координат до элемента длинны контура dl

В общем случае произвольного распределения токов в среде.

Где:

J – плотность тока в элементе объёма dV

 

2 – Кочин Н. Е. Введение в векторный и тензорный анализ. 9-е изд., перераб. и доп. — М.: Наука, 1965. — 427 с.

   Векторное произведение двух векторов в трёхмерном евклидовом пространстве – вектор, перпендикулярный обоим исходным векторам, норма которого равна площади параллелограмма, образованного исходными векторами, а выбор из двух направлений определяется ориентацией пространства.

   В следствии чего векторное произведение полезно для анализа перпендикулярности векторов – модуль векторного произведения двух векторов равен произведению их модулей, если они перпендикулярны, и уменьшается до нуля, если векторы параллельны или антипараллельны.