MOTOR DE IMÁN DE CHARLES FLYNN

 La patente estadounidense 5.455.474 de 3 de octubre de 1995 y se muestra en su totalidad en el Apéndice, da detalles de este diseño interesante. Se dice: "Esta invención se refiere a un método para producir energía útil con imanes como la fuerza impulsora y representa una mejora importante con respecto a las construcciones conocidas y es uno que es más simple de construir, se pueden hacer para ser auto partida, es más fácil de ajustar , y es menos probable que se fuera de ajuste. La presente construcción también es relativamente fácil de controlar, es relativamente estable y produce una increíble cantidad de energía de salida teniendo en cuenta la fuente de la conducción de energía que se utiliza. La presente construcción hace uso de imanes permanentes como fuente de conducción de energía, pero muestra un nuevo medio de control de la interacción magnética o el acoplamiento entre los miembros de imán y de una manera que es relativamente resistente, produce una cantidad sustancial de energía de salida y par motor, y en un dispositivo capaz de ser utilizado para generar cantidades sustanciales de energía ".

La patente describe más de un motor. El primero de ellos es así cuando se ve desde el lado:

Una vista de despiece, muestra las diferentes partes claramente

Esta construcción es relativamente simple y, sin embargo la operación es de gran alcance. La potencia es proporcionada por tres imanes, que se muestra sombreada en azul y amarillo. El imán inferior está en la forma de un disco con los polos dispuestos en las caras grandes, circulares, planas. Este es el imán de estator que no se mueve. Posicionado por encima de ella es un disco hecho de material no magnético (sombreada en gris) y que tiene dos imanes incrustados en ella. Este disco es el rotor y está unido al eje vertical central.

Normalmente, el rotor no gire, pero entre los dos discos hay un anillo de siete bobinas que se utilizan para modificar los campos magnéticos y producir la rotación de gran alcance. La alimentación de estas bobinas es muy simple y se dispone por el resplandor de un rayo de luz rojo Infra de uno de los Diodos emisores de luz a través de una ranura en un disco-calendario óptica unida al eje de rotación. Los LEDs y los fototransistores están alineados con los centros de las siete bobinas. La posición y el ancho de los controles de tragamonedas que fototransistor se encendido y por cuánto tiempo permanece encendida. Este es un acuerdo muy ordenado y compacto. La parte realmente interesante del diseño es cómo las bobinas modifican los campos magnéticos para producir la potencia de salida del dispositivo. La orientación de los polos del imán puede ser intercambiados, siempre que esto se hace para los tres imanes.

Aquí se muestra la situación en la que uno de los imanes del rotor ha girado a donde está por encima de una de las bobinas que aún no está encendida. El polo sur del imán del rotor es atraído por el polo Norte, que es la totalidad de la cara superior del imán de estator como se muestra por las tres flechas. Si se aplica un voltaje a la bobina, entonces este acoplamiento magnético se rompe y alterado. Si se desarrolla cualquier par de torsión como resultado de la bobina de ser activado, entonces se desarrollará a ambos lados de la bobina energizada. Si la bobina no está encendido, entonces no habrá plena atracción entre los imanes y se producirá ninguna fuerza de rotación. Usted se dará cuenta de que hay dos imanes giratorios (un número par) y siete bobinas (un número impar) por lo que cuando uno de los imanes del rotor está por encima de una bobina, entonces el otro no lo es. Este escalonamiento de las dos posiciones es esencial para la generación de par de torsión suave y continuo de rotación y la auto-arranque sin necesidad de girar el eje manualmente.

Este diagrama muestra un trozo de ambos lados del disco del rotor, para explicar el funcionamiento de las bobinas. A la izquierda, el imán 56 se superpone a la bobina 32 y la bobina 34. bobina 32 está encendido y esto rompe el vínculo magnético en el lado izquierdo del imán 56. Pero, la bobina 34 no está encendido, por lo que la atracción entre el imán 56 y el imán de disco bajo las bobinas se mantiene. Aunque esta atracción está en un ángulo hacia abajo, se crea un empuje en el rotor, la conducción hacia la derecha como se muestra por la flecha roja.

Mientras esto sucede, la situación en torno al otro lado del disco del rotor, se muestra a la derecha. Aquí, el imán 54 está por encima de la bobina 36 y que la bobina no está encendido, así que no hay coche que resulta en una u otra dirección. La bobina adyacente 38 también no está encendido y así no tiene efecto sobre la rotación. Este método de funcionamiento es muy similar a la del diseño del motor de Robert Adams descrito en el capítulo siguiente. Es importante entender que este método de funcionamiento es nada como la de los pulsadores de John Bedini donde la rotación de un disco es causada por el pulso eléctrico aplicado a una bobina. En cambio, aquí, la bobina actúa como un escudo magnético, contando con la mínima potencia posible para hacer su trabajo. La bobina es, en efecto, un escudo que no tiene partes móviles, y por lo tanto es un mecanismo muy inteligente para superar la tendencia de los imanes del rotor de bloqueo a los imanes de estator y la prevención de rotación.

En cualquier momento, seis de los siete bobinas están inactivos, lo que en efecto, sólo una bobina se alimenta. Esto no es un importante consumo de corriente. Es importante comprender que la potencia de este motor es proporcionado por los imanes permanentes que tiran una hacia la otra. Cada uno de los dos imanes se aplica una tracción horizontal en el rotor cada séptimo de una vez, es decir, cada 51.1 grados en la rotación. Como las bobinas son un número impar, el rotor para crear una atracción magnética cada 25,5 grados en la rotación, primero de un imán de rotor y luego desde el otro imán del rotor.

Se deduce entonces, que la potencia del motor se puede aumentar mediante la adición de más imanes. El primer paso en esta búsqueda de potencia adicional es añadir un segundo imán de disco y bobinas en el otro lado del rotor, de modo que hay una segunda tracción sobre el imán. Esto tiene la ventaja añadida de que equilibra las tire hacia abajo de la primera imán de disco con un tirón hacia arriba, dando un empuje horizontal mejorada y equilibrada como se muestra aquí:

La bobina de conmutación con la capa adicional de bobinas se muestra aquí:

Esto produce un empuje horizontal más grande. Aunque este diseño va para un rendimiento óptimo, le sugiero que una forma mucho más sencilla de construcción con un anillo de imanes de neodimio circulares estándar podría ser utilizado en lugar de un imán de disco grande, y bobinas circulares ordinarios colocados en la parte superior de los imanes circulares:

Para aumentar la potencia del eje de salida más nuevo, se pueden añadir conjuntos adicionales de imanes y bobinas como se muestra aquí:

Se debe recordar que la sección de sincronización se muestra más arriba podría ser sustituido por un circuito temporizador NE555 que genera un flujo constante de impulsos de encendido / apagado. Cuando esos impulsos se alimentan a las bobinas, el motor gira, slaving sí mismo a la frecuencia del pulso. Esto da un control de velocidad inmediata para el motor, así como evitando la necesidad de que el posicionamiento preciso del disco ranurado que permite que los LEDs para brillar directamente sobre los fototransistores en el instante apropiado. Si se toma este enfoque, entonces la sección de sincronización se muestra arriba se omite.

La circuitería que Charles especifica para la alimentación de las bobinas para bloquear los campos magnéticos de los imanes permanentes utiliza MOSFETs de canal N y es muy simple. Aquí está su circuito para conducir una de las bobinas:

Se utilizan sólo cinco componentes. La corriente a través de la bobina está controlada por un transistor. En este caso se trata de un transistor de efecto campo generalmente se llama una "FET". El tipo más común de FET se utiliza, es decir, un FET "N-canal", que es el equivalente aproximado a un transistor NPN como se describe en el capítulo 12. Un FET de este tipo se apaga cuando el voltaje en él es "puerta" (marcado "g" en el diagrama) es 2.5 voltios o inferiores. Se enciende cuando la tensión sobre el mismo de la puerta es de 4,5 voltios o más.

En este circuito queremos que el FET para encender cuando el disco de temporización del motor está en la posición correcta y estar apagada en todos los otros momentos. Esto se arregla haciendo brillar la luz de un diodo emisor de luz o "LED" a través de un agujero en el disco de tiempo que gira con el eje del motor. Cuando el agujero se encuentra frente al LED para la bobina que se va a encenderse, la luz brilla a través del agujero y en un dispositivo sensible a la luz, Charles ha optado por utilizar un transistor sensible a la luz, pero una resistencia dependiente de la luz, como un ORP12 podría ser utilizado en su lugar. Cuando la luz incide sobre el dispositivo "Opto1" en el diagrama de circuito, de la resistencia cae dramáticamente, elevando la tensión en la puerta de la FET y de ponerlo en marcha. Cuando el disco de temporización de agujero se mueve pasado el LED, la luz se corta y la tensión de puerta FET gotas hacia abajo, cambiando el FET apagado. Esta disposición hace que la bobina del motor que se enciende y se apaga en el momento justo para dar un poderoso giro del eje del motor. En el circuito, la resistencia "R1" está ahí para asegurarse de que la corriente que fluye a través del LED no es excesivo. La resistencia "R2" tiene un valor bajo en comparación con la resistencia de "Opto1" cuando no hay luz cae sobre él, y esto es la tensión de puerta del FET a un valor bajo, asegurándose de que el FET está completamente fuera.

Como puede ver, esto es básicamente un circuito muy simple. Sin embargo, como uno de estos circuitos se utiliza para cada bobina (o cada par de bobinas si hay un número par de bobinas en esta rebanada del motor), el circuito en la patente parece bastante complicado. En realidad, es muy simple. La resistencia "R1" se utiliza para limitar el flujo de corriente a través de todos los LED utilizados y no sólo un LED. Se podría, por supuesto, utilizar una resistencia para cada LED si querías. El circuito para la alimentación de dos bobinas (y no muestra el disco de cronometraje) se ve así:

La sección dentro de la línea discontinua verde siendo el circuito idéntico para la segunda bobina. Esta adición al circuito se realiza para cada bobina, en cuyo punto, el motor está listo para funcionar. Si, como sería normal, se utilizan varias capas de imanes, a continuación, las bobinas posicionados uno encima del otro pueden estar conectados en una cadena como esta:

Conexión de varias bobinas "en serie" (en una cadena como esta), reduce el número de componentes electrónicos necesarios y se asegura de que los pulsos a cada una de estas bobinas es exactamente en el mismo instante. Alternativamente, es posible conectar estas bobinas de uno a otro "en paralelo", la elección está dictada generalmente por la resistencia de las bobinas. El dibujo de la patente se muestra arriba parece indicar que hay una gran brecha entre los LED y los dispositivos ópticos. Esto probablemente no es el caso ya que la mayoría de la gente elige para mantener el espacio entre el LED y el dispositivo dependiente de la luz tan pequeña como sea posible, su montaje de modo que estén justo por encima del disco de temporización a cada lado de la misma.

En esta patente, Charles Flynn comenta que este motor de imán se puede utilizar para casi cualquier propósito donde se requiere una unidad de motor o motor y donde la cantidad de energía disponible o requerido para producir la fuerza motriz puede variar poco a nulo. Charles ha producido motores de este tipo que son capaces de girar a gran velocidad - 20.000 rpm y con par sustancial. Velocidades menores también pueden ser producidos, y el motor se pueden hacer para ser auto-arranque. Debido a la baja potencia necesaria para hacer funcionar el dispositivo, Charles ha sido capaz de hacer funcionar el motor con sólo una batería de nueve voltios seco, fuera de la plataforma.

Una aplicación que parece más apropiado para este diseño de motor es el calentador Frenette se muestra en el Capítulo 14. El uso de este motor para accionar los discos en el interior del tambor calentador produciría un calentador que parece estar impulsado por sólo una batería de nueve voltios. Sin embargo, mientras que es la apariencia, la realidad es que el poder de este motor viene de los imanes permanentes y no de la batería. La corriente de la batería sólo se utiliza para evitar el tirón hacia atrás de los imanes y no se utiliza para accionar el motor.

Mientras que el uso de un disco de cronometraje es una disposición muy satisfactoria, también es posible utilizar circuitos electrónicos en lugar del disco de cronometraje mecánica, los dispositivos opto y los LEDs. Lo que se necesita aquí es un dispositivo que produce una serie de impulsos de tensión que pueden ser utilizados para conducir el voltaje de puerta de cada FET desde debajo de 2,5 voltios a más de 4,5 voltios. Parece como si el bien conocido 555 Timer chip sería adecuado para esta tarea y que, sin duda, salirse de la batería de nueve voltios. Sin embargo, tenemos más de un conjunto de bobinas que deben ejecutar. Por ejemplo, si hemos decir, cuatro conjuntos de bobinas para conducir por encender cuatro transistores FET diferentes, uno tras otro, entonces podríamos usar un chip de "división por ocho", al igual que el chip 4022. Este chip se puede configurar para dividir por cualquier número de dos a ocho. Todo lo que se necesita para seleccionar el número de dividir por, es una conexión entre dos de las patas del chip.

La tensión de salida en los pines de marcado "1", "2", "3" y "4" pasa a alta, uno tras otro como se muestra en el diagrama de arriba. Así, cada uno de estos pines de salida estaría conectado a las puertas de FET en ese orden y los FET obtendría encendido en ese mismo orden.

Con el chip 4022, las conexiones para la tasa de división son los siguientes:

Para 'Se dividen por 7' operación, conecte el pin 10 al pin 15

Para 'Se dividen por 6' operación, conecte la 5 a la 15

Para 'Se dividen por 5 "de la operación, conecte el pin 4 al pin 15

Para 'Se dividen por 4' operación, conecte el pin 11 al pin 15

Para 'Se dividen por 3' operación, conecte el pin 7 al pin 15

Para 'Se dividen por 2' operación, conecte la 3 a la 15

Cuando se utiliza un circuito como este, la frecuencia del pulso del chip 555 está ajustado a un valor muy bajo, como la mitad de un segundo, por lo que el eje del motor puede empezar. Una vez que se mueve, la frecuencia del pulso se incrementa gradualmente para acelerar el motor para arriba. Una ventaja de este método es que permite el control de velocidad, y si el motor estaba siendo utilizado para alimentar un calentador Frenette, a continuación, el control de velocidad también actuaría como un control de la temperatura para el calentador.

Un posible circuito 555 de chips podría ser:

Como esto permite que la velocidad a ser controlado y cuando se alcanza la velocidad deseada, entonces el ancho de pulso se puede ajustar para dar el consumo de corriente mínimo para mantener esa velocidad. Hay, por supuesto, muchos otros circuitos adecuados que puedan ser utilizados en lugar de éste y en el capítulo 12 se llenan adentro en algunos de ellos, así como la explicación de cómo funcionan los circuitos y cómo construirlos.

Si se da la circunstancia de que es difícil encontrar los imanes circulares adecuados con los polos en las caras opuestas, entonces le sugiero que debería ser posible utilizar imanes rectangulares estándar en todo y bobinas rectangulares, como se muestra aquí:

Y mientras que esta disposición no es tan eficiente como magnéticamente un imán circular, tiene la conveniencia de permitir la construcción de un rotor de cualquier tamaño elegido. Idealmente, a diferencia del estator se muestra más arriba, debe haber un número impar de imanes, o en su defecto, un número impar de bobinas. Alternativamente, el rotor podría tener un número impar de imanes a fin de permitir la auto-arranque.

El objetivo de cada bobina es justa, y sólo justo, anular el campo magnético del imán permanente debajo de ella. El campo magnético producido por la bobina depende de la corriente que fluye en la bobina, el número de vueltas en la bobina y el área de la bobina. La corriente que fluye depende del diámetro del alambre y el voltaje aplicado a la misma. Es probable que sea necesario para montar un solo imán en el estator y experimentar con la bobina hasta que su unidad y la bobina de corriente permite el rotor gire libremente. Cualquiera que sea el resultado de la bobina es, debe ser aceptable para todos los imanes a pesar de que tienden a variar en fuerza un poco.

Steorn. La compañía irlandesa Steorn han producido un sistema que es casi idéntica a la de motor de imán Charles Flynn se acaba de describir. Ellos llaman a su dispositivo "Orbo" y su funcionamiento es más o menos lo mismo. El avance realizado por Steorn es que se han ideado un sistema de enmascaramiento magnético muy inteligente utilizando toroides de ferrita de la herida con una bobina de alambre de cobre. Este es un método de mancha de atracción magnética de conmutación de encendido y apagado. Cuando la bobina lleva una corriente suficiente que genera un campo magnético circular en espiral alrededor del toroide y no salir a la calle el toroide. Este campo no tiene una atracción para los imanes externos. No hace ninguna diferencia si la dirección del flujo de corriente a través de la bobina se invierte como el campo magnético resultante sólo gira alrededor del toroide en la dirección opuesta y realiza exactamente de la misma bloqueo magnético del anillo de ferrita que forma el toroide. Si no circula corriente, entonces el alambre de cobre no bloquean la influencia del anillo de ferrita y los imanes permanentes en el rotor están fuertemente atraídos a él, haciendo que el rotor a girar.

En esta implementación, ocho anillos de ferrita se montan en el estator en cuatro lugares de noventa grados entre sí. Estos son enrolladas con bobinas de hilo de cobre que puede ser alimentado por una batería, a través de un mecanismo de tiempo. El rotor tiene incrustado en él, ocho pares de pequeños imanes permanentes, también espaciados noventa grados.

Exactamente de la misma manera que el motor Adams descrito en el capítulo 2, la corriente a través de las bobinas se establece en el nivel mínimo que permite que el rotor gire libremente. El mecanismo de sincronización se conmuta a continuación, y el motor y el rotor da una vuelta. Los imanes del rotor son atraídos fuertemente a sus anillos de ferrita correspondientes montados en los postes de estator y esto acelera el rotor.

Si no pasa corriente a través de las bobinas, entonces el rotor oscilará hacia atrás y hacia delante por un corto tiempo antes de venir a descansar con los imanes tan cerca de los anillos de ferrita como sea posible. Para impedir que esto suceda, los sentidos circuito de temporización cuando los imanes alcanzan los anillos de ferrita, y que pasa corriente mínima a través de las bobinas, atrapando los anillos dentro de un campo magnético que no tiene efecto sobre los imanes del rotor. El impulso del rotor hace que gire sobre allá de los anillos del estator a una posición donde los imanes están más cerca de los siguientes anillos de lo que son a las que sólo han pasado, momento en el cual, la corriente se corta y el magnética atracción a los anillos de ferrita devoluciones. Esto es idéntico a un modo de funcionamiento del motor de Adams.

El siguiente paso es también idéntica a la del motor Adams, a saber, añadir en algunas bobinas de captación para convertir parte de la energía magnética giratoria en energía eléctrica, ya sea para recargar la batería de conducción o para alimentar otros equipos, o ambos.

Arreglo de Steorn para hacer esto es añadir un disco adicional, que contiene imanes permanentes, a las bobinas del rotor y del alambre de posicionamiento opuesto esos imanes como es normal para un generador. Steorn elegir para mostrar la carga de la energía resultante hasta la batería de nuevo:

Tendemos a pensar en este tipo de motor de imán alimentado por ser de baja potencia. Esto es probablemente debido a que a menudo es el caso que la demostración de prueba de principio implementaciones muestran en dispositivos de menor importancia. Estos motores pueden ser muy poderosos y los que se muestra aquí, diseñado y construido por el Sr. Sung China tiene una potencia de salida de 20 kilovatios o quince caballos de fuerza:

Y otro diseño que tiene un diámetro mayor y aproximadamente 144 imanes tiene una salida informado de 225 caballos de fuerza

Usted se dará cuenta de que cada anillo de imanes se posiciona más en todo el borde del cilindro proporcionar impulsos poderosos de 64 imanes cada 22.5 grados de rotación, por lo que no es de extrañar que el motor tiene una gran potencia en el eje.