Электрический генератор Стивена Марка без использования движущихся частей.

Электрический генератор Стивена Марка имеет не менее одного постоянного магнита, и по меньшей мере одно отверстие, проникающее в объем его ферромагнитнного сердечника. Отверстие и магнит должны быть размещены таким образом, чтобы отверстие в ферромагнитном сердечнике обеспечивало перехват магнитного потока от постоянных магнитов.

Первый провод вводной катушки "6" намотан вокруг ферромагнитного сердечника с целью перемещения магнитного потока внутри кольцевого сердечника в сочетании с постоянными магнитами.

Второй провод "4" проходит через отверстия, проникающие в объем ферромагнитного сердечника, с целью перехвата этого перемещения магнитного потока, тем самым создается электро-движущая сила на выходе "5".

Таким образом, колебания напряжения на первом проводе вводной катушки "6" вызывает перемещение магнитного потока постоянного магнита относительно отверстия. Изменяющийся магнитный поток, проникая в объем сердечника, включает электродвижущую силу вдоль провода "4", проходящего через отверстия в ферромагнитном сердечнике.

Механическое действие электрического генератора, поэтому, синтезируется без использования движущихся частей.

Подробное описание изобретения.

Рисунок 1 .изображает частично в разобранном виде воплощение электрического генератора Стивена Марка.Детали были пронумерованы и нумерация с этого рисунка переносится на рисунки 1,2 и 3 соответственно

Цифра 1 представляет собой постоянный магнит с Северным полюсом направленным внутрь мягкого ферромагнитного сердечника этого устройства. Цифра 2 обозначает постоянные магниты, желательно такой же формы и композиции, с их южными полюсами направленными внутрь к противоположной стороне, или противоположной поверхности устройства. Буквы S и N обозначают эти магнитные полюса в чертеже.

Другие магнитные полярности и конфигурации могут также с успехом использоваться, показанный шаблон лишь иллюстрирует один из эффективных способов добавления магнитов к сердечнику.

Магниты могут быть сформированны из любого поляризованного магнитного материала. В порядке убывания эффективности, наиболее желательно применять постоянный магнит из следующих материалов: Неодим-Железо-Бор , магниты Самарий кобальт, магниты из сплава AlNiCo (Альнико) или керамические стронций-барий или свинцово-ферритные магниты. Основным фактором, определяющим состав материала для постоянного магнита является сила магнитного потока конкретного типа материала. В варианте изобретения, эти магниты могут быть заменены одним или более электромагнитами для производства требуемого магнитного потока. В другом варианте изобретения, может быть применено наложенние постоянного тока смещения к выходному проводу для создания требуемого магнитного потока, вместо, или в сочетании с постоянными магнитами.

Цифрой 3 обозначен магнитный сердечник. Этот сердерник является важным членом генератора, определяя характеристики выходной мощности, оптимальный Тип магнита, электрическое сопротивление и рабочий диапазон частот. Этот сердечник может иметь любую форму, состоять из любого ферромагнитного материала, образованного любым процессом (спекание, литье, склеивания, обматываем изолентой и т. д.) Широкий спектр геометрий, материалов и процессов известны в искусстве изготовления магнитопроводов , эффективные общие материалы включают, но не ограничиваются, аморфные металлические сплавы (например, что продается под обозначением товарного знака Metglas по Metglas Inc., Конвэй ЦС), нанокристаллические сплавы, марганец и цинковое железо, а также любой ферритный подходящий элемент , включая любой комбинации магнитотвердые и магнитомягкие ферриты, порошки металлов и ферромагнитных сплавов, пластин из кобальта и/или железа и кремний-железной электротехнической стали. Это изобретение успешно использует любой ферромагнитноый материал, при функционировании в качестве заявленного. В варианте с тороидальным сердечником показан на рисунке.

Вне зависимости от основного типа материала сердечника он изготовлен с отверстиями, через которые могут проходить провода. Провод 4 служит в качестве средства вывода и поочередно проходит через соседние отверстия сердечника 3 (это видно на рис. 1 и рис. 2). Путь, проходимый проводом 4 извивается , проходя через каждое соседнее отверстие в обратном направлении. Если используется четное количество отверстий, то провод 4 выйдет на той же стороне сердечника, где он впервые вошел, когда все отверстия заполнены. В результате пара замыкающих проводов может быть скручена как указано под Цифрой 5. Выходной провод 4 может также сделать несколько проходов через каждое отверстие в сердечнике. Выходной провод имеет извилистый узор, но не обязательно волнообразный, т.к. эта форма приведена в качестве примера. Существует много эффективных стилей соединений, на этом рисунке показана самая простая.

Цифра 6 на рис. 1, 2 и 3 показывает на частичное изображение входной обмотки, или катушки индуктивности, которая используются для сдвига поля постоянного магнита в сердечнике. Как правило, этот провод катушки окружает сердечник огибая его. Для кольцевого тороидального сердечника, входная катушка 6 напоминает внешнюю обмотоку типичного тороидального трансформатора. Для ясности, лишь несколько витков катушки 6 показаны в каждом из чертежей на рисунках 1, 2 и 3. На практике, эта катушка может охватить весь сердечник, или конкретные разделы сердечника, включая или не включая магниты.

Рис. 2 показывает тот же генератор Стивена Марка, что представлен на рис. 1, глядя на него сверху, поэтому взаимное расположение основных отверстий (пунктирные линии), пути выхода провода, и позиций магнитов (в затененных местах) несколько проясняется.

Показанный генератор использует сердечник с 8 радиально просверленными отверстиями. Расстояние между этими отверстиями равны. Как показано, каждое отверстие смещено на 45 градусов от следующего. Все центры отверстий лежат вдоль общей плоскости, эта воображаемая плоскость, сосредоточена на полпути вдоль вертикальной толщины сердечника. Сердечник любой формы и размера может включать два или, много больше, до сотни отверстий, и аналогичное количество магнитов. Существуют и другие варианты, такие как генераторы с несколькими рядами отверстий, зигзагом и по диагонали, или выходной провод 4 который крепится прямо на основной материал сердечника. В любом случае, основные магнитные взаимодействия, показанные на рис. 3, происходят в каждом отверстие в сердечнике, как показано ниже.

На рис. 3 показана та же конструкция электрического генератора Стивена Марка, но вид сбоку.Кривизна сердечника была перенесена на рисунок для целей иллюстрации. Магниты представлены схематично, выступающими от сердечника сверху и снизу, стрелка указывает направление магнитного потока - стрелки указывает на север, хвостом на юг.

На практике, свободные, неприкрепленные полярные концы магнитов генератора могут остаться как есть, в открытом воздухе, или быть снабжены общим ферромагнитным проводником, соединяющим неиспользованный Северный и Южный полюса вместе, как магнитное земли. Этот общий обратный путь обычно сделан из стали, железа или аналогичного материала, которые принимают форму черных корпус устройства. Это может послужить дополнительным стимулом для защиты шасси . Магнитный поток может вернуться и через другой ферромагнитный сердечник в повторение настоящего изобретения, образуя стек или расслоенной серии генераторов, общие магниты между сердечниками генератора. Любые такие дополнения не влияют на принцип работы самого генератора, и поэтому были исключены из этой иллюстрации

Два примера диаграмм потока приведены на рисунке 3. Каждый пример показан в пространстве между схематично изображенными частями вводной катушки 6. Маркер положительной или отрицательной полярности указывает направление входного тока в примененной входной катушке. Этот применяемый ток создает модулирующий магнитный поток , который используется для имитации движения постоянных магнитов, и это показано как двухвостая горизонтальная стрелка (а) указывает вправо или влево в зависимости от полярности тока.

В любом случае, вертикальный поток, попадая в сердечник (b, 3) от внешних постоянных магнитов (1, 2) сдвигается вдоль, в основном, по направлению двухвостной стрелки, представляющей магнитный поток входной катушки 6 (а). Эти изогнутые стрелки (b) в пространстве между магнитами и отверстиями можно увидеть как сдвиг или изгиб (а-b), как если бы они были ручьем или струей воздуха с учетом меняющегося ветра (а).

Результирующее движение полей постоянных магнитов вызывает их поток (b), проходящий то назад , то вперед через отверстия и провод 4, проходящий через эти отверстия. Это просто, как в механическом генераторе, когда магнитный поток пересекает проводник на своем пути, то в проводнике наводится ЭДС или напряжение . При подключении электрической нагрузки между концами этого провода (цифра 5 на рис. 1, 2) ток может протекать через нагрузку в замкнутом контуре, обеспечивая электроэнергией необходимой для выполнения работы. Входной переменный ток через входную катушку 6 создает переменное магнитное поле (а), в результате чего поля постоянных магнитов 1 и 2 сдвигаются (b) в сердечнике 3, индуцируя электрическую энергию через нагрузку (прилагается к клеммам 5) как если бы основные магниты (1, 2) сами бы физически двигались. Однако, никакого механического движения нет.

В механическом генераторе электрической энергии движение магнитного поля приводится в действие мощным физическим источником (например, паровой турбиной). Турбина нужна для того, чтобы преодолеть тормозной эффект происходящий от магнитных полей и восстановить генерируемую движущимися магнитными полями ЭДС.

В механическом генераторе, индуцированный ток питания электрической нагрузки возвращается назад через выходной провод 4, создавая вторичное индуцированное магнитное поле, приложение силы которого направлено против первоначального магнитного поля, индуцированного первоначальной ЭДС . А поскольку ток нагрузки вызывает свои вторичные магнитные поля, противоположные первоначальному направлению действия индукции, то источнику первоначальной индукции потребуется дополнительная энергия, чтобы восстановить себя и продолжать производить электричество. В механическом генераторе, по-прежнему присутствует энергия индуцированного потока (с), вызванная током нагрузки. Однако, в нем нет потока от постоянных магнитов (б), так в нем нет магнита. Это заставляет индуцированный поток (с), окружающий отверстие, а также входной поток (в) от входной катушки 6, продолжить свой путь вдоль сердечника по обе стороны от каждого отверстия.

oo36 В представленном электрическом генераторе Стивена Марка не действуют механические силы. Генератор в данном изобретении также позволяет использовать индуцированное вторичное магнитное поле таким образом, чтобы не вызвать противодействия, но вместо того, и в результате ускоряет движение магнитного поля. Настоящее изобретение не требует потребления природных ресурсов для выработки электроэнергии, потому что в настоящем изобретении нет механического привода, и потому что магнитные поля не действуют друг на друга разрушая друг друга во взаимном противостоянии.

oo37 Представленный электрический генератор индуцирует магнитное поле ( в результате электрического тока, протекающего через нагрузку и через выходной провод 4 ), которое представляет собой замкнутый контур вокруг отверстия в сердечнике (4, с). Магнитное поле, наводимое в настоящем генераторе, создает магнитный поток в виде замкнутых контуров в ферромагнитном сердечнике. Магнитное поле окружает каждое отверстие в сердечнике с выходным проводом 4, оно похоже на резьбу винта опоясывающей вал винта.

0038 В этом генераторе, магнитное поле от провода 4 , сразу окружает каждое отверстие в сердечнике (с). Поскольку провод 4 может иметь противоположное направление через каждое соседнее отверстие, то направление результирующего магнитного поля также будет противоположным. Направления стрелкок (b) и (c), в каждом отверстие, противоположны, т.е. движутся в противоположных направлениях, так (b) - индуцированнный поток и (C) индуктированный поток, т.е. каждая стрелка направлена против друг друга во время генерирования электроэнергии.

0039 Однако, эти магнитные противоположности фактически направлены против постоянных магнитов, которые впрыскивают свои потоки в сердечник, но не являются источником переменного магнитного поля входного сигнала 6. В настоящем твердотельном генераторе, выходной индуцированный поток (4, с) направлен против постоянных магнитов (1, 2), но не против входного потока (6 а), который основан на синтезе виртуального движения этих магнитов (1, 2) путем намагничивания сердечника 3.

0040 Настоящий генератор использует магниты в качестве источника двигательного давления, так как они противятся или "прижимают" реакцию вызывающую выходной ток, который питает нагрузку. Эксперименты показывают, что высококачественные постоянные магниты могут быть магнитно "прижаты" в течение очень длительного периода времени, прежде чем стать размагниченными или израсходоваться.

0041 Pис. 3 иллюстрирует в том числе поток стрел (b) направленных противоположно индуцированного (наведенного) потока (с). В материалах обычно используемых в виде сердечника 3, поля текут во взаимно противоположных направлениях, как правило, исключают друг друга, как положительные и отрицательные числа, равные по величине суммы нулю.

0042 На остальных сторонах каждого отверстия напротив постоянного магнита, не взаимно противоположных плоскостях наводится поток (с), вызванных генератором токов нагрузки, однако, наведенного индуцируемого потока от постоянных магнитов (b) нет, так нет магнита на этой стороне. А для источника необходим поток. Это оставляет индуцированный поток (с), окружающий отверстие , а также входной поток (а) из входных катушек 6, продолжив свой путь вдоль сердечника по обе стороны от каждого отверстия.

0043 На стороне каждого отверстия сердечника, где магнит присутствует, активный (b) и реактивный (с) магнитный потоки заканчиваются и уничтожаются, будучи противоположно направленными. На другой стороне каждого отверстия, когда магнит не представлен, входной поток (а) и реактивный поток (с) имеют одно направление. Магнитный поток тем самым складывает в зонах, где наводится поток магнита (с) добавляясь к входному потоку (а). Это реверс для типичного генератора , где наводимый поток (с), является противоположно направленным входному потоку первоначальной индукции.

0044 Поскольку магнитное взаимодействие в этом электрическом генераторе представляет собой сочетание противодействующего магнитного потока и магнитного потока ускорения, то здесь больше нет общего магнитного торможения, или суммарного эффекта противодействия. Торможение и противодействие уравновешены с одновременным магнитным ускорением в пределах сердечника. Так как механическое движение отсутствует, то эквивалентный электрический эффект от холостого хода, или отсутствия противодействия, приводит к усилению и общему ускорению электрического входного сигнала (в пределах катушки 6). Правильный подбор постоянных магнитов (1, 2) и плотности магнитного потока, материала сердечника 3 и его магнитной характеристики, основных отверстий и расстоянием между ними , и техники выводных подключений позволяет создать варианты элктрогенератора, который при отсутствии электрической нагрузки на входе выдаст общее усиление входного сигнала на выходе. В конечном итоге это потребует меньше энергии для работы генератора. Поэтому, при увеличении количества энергии, выполняющей полезную работу, уменьшается количество энергии которое требуется для ее создания. Этот процесс продолжается и он работает от постоянных магнитов (1, 2), пока они не размагнитятся.

0045 В варианте данного изобретения, на рисунке 4 показана типичная операционная схема использования генератора этого изобретения. Прямоугольный входной сигнал, сформированный соответствующей транзисторной коммутационной схемой, подается на входные клеммы (S), т.е. первичную обмотку (а) понижающего трансформатора 11.Вторичная обмотка (b) входного трансформатора может иметь всего один виток, который соединяется с конденсатором 12 и входной катушкой (с) генератора 13, и образует последовательный колебательный контур. Частота применяемого прямоугольного входного сигнала (S) должна либо совпадать, либо быть составной суб-гармоники резонансной частоты этого тройного элемента : трансформатор-конденсатор-катушка индуктивности входной цепи.

0046. Генератор 13 выходной обмоткой (d), подключен к резистивной нагрузке L через выключатель 14. Когда переключатель 14 замкнут, генерируемая мощность рассеивается на L, где L - это любая резистивная нагрузка, например, лампы накаливания или резистивный нагреватель.

0047 После включения достигается резонанс в последовательном Колебательном контуре, а частота прямоугольного входного сигнала на S должна быть применена такая, чтобы комбинированное реактивное сопротивление полной индуктивности (b + c) было равно по величине противоположному реактивному сопротивлению емкости 12, электрические фазы тока и напряжения на генераторе 13 входной катушки (с) будут протекать на 90 градусов друг от друга в резонансной квадратуре. Энергия, получаемая от прямоугольного входного сигнала источника питания S теперь будет минимальной..

0048 Резонансная энергия от генератора входного сигнала может быть измерена при подключении пробника напряжения в контрольных точках (V), расположенный через генератор входной катушки, вместе с токовыми клещами вокруг точки (i) , расположенный последовательно с генератором входной катушкой (с). Мгновенное векторное произведение этих двух измерений показывает энергию, циркулирующую на вход генератора, в конечном счете необходимую для смещения полей постоянных магнитов с тем, чтобы создавать полезные индукции. Такая ситуация сохраняется до тех пор, пока магниты не размагнитятся.

0049 Для специалистов в данной области будет очевидным , что квадратные (меандр) волны ( _П_П_П_ ) могут быть поданы непосредственно на входные клеммы генератора (C) без использования заказных компонентов. При этом понятно , что с таким прямым возбуждением выгодный эффект перегенерации не может быть реализован в полной мере . Использование же резонансного колебательного контура, в частности, с включением конденсатора 12, как это предлагается, способствует рециркуляции энергии во входную цепь, как правило, производя эффективное возбуждение и сокращение необходимой потребляемой мощности, т.к. это уже давно применяется.

0050 Всё вышеказанное направлено на воплощение настоящего изобретения, но могут быть разработаны и другие или дополнительные варианты для осуществления этого изобретения (генератор Стивена Марка на постоянных магнитах без движущихся частей) без отклонения от основных результатов оного:

1. Устройство для выработки электроэнергии, устройство включает в том числе один или несколько постоянных магнитов.

Ферромагнитный сердечник, перехватывая поток, испускаемый от указанного постоянного магнита (ов), с одной или более катушками проволоки, оказывающими магнитную модуляцию на указанный сердечник.

Одно или несколько отверстий в сердечнтке, проникающих в объем указанного сердечника.

Один или несколько выходных проводов, проходящих через указанные отверстия в сердечнике, в результате указанные отверстия в сердечнике перехватывают магнитный поток от магнитов, проходящий в этом сердечнике.

2. Устройство по п. 1, в котором провода катушек, намотанные вокруг указанного ферромагнитного сердечника, модулируют воздействие и взаимодействие потоков от указанных магнитов и от указанных отверстий в сердечнике, пропускающих через себя указанный выходной провод.

3. Устройство по п. 2, отличающийся тем, что модуляция создает электродвижущую силу ЭДС вдоль выходного провода, проложенного через отверстия в сердечнике.

4. Устройство по п. 3 дополнительно содержащее резонансный контур, состоящий из конденсатора и указанной катушки с проводом, который наматывается вокруг указанного ферромагнитного сердечника для магнитной модуляции указанного сердечника.

5. Устройство по п. 3 дополнительно содержащее резонансный контур, состоящий из конденсатора и указанных выходных проводов проходящих через отверстия в сердечнике для выдачи выходной энергии.

6. Устройство по п. 5, включающее согласующий импедансный трансформатор, индуктор и индуктор-конденсатор сети в указанном резонансном контуре.

7. Устройство по п. 2, в котором посредством магнитной модуляции указанного сердечника достигается взрыв внешне генерируемого магнитного поля, например, магнитного поля Земли, либо другого независимого источника внешне генерируемого магнитного потока, в замещении, или в сочетании с постоянными магнитами.

8. Устройство по п. 2, в котором один или более указанных постоянных магнитов замещен одним или более электромагнитами для создания необходимого магнитного потока.

9. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что указанный выходной провод несет наложенный постоянный ток смещения для формирование требуемого магнитного потока, вместо, или в сочетании с указанными постоянными магнитами.

10. Устройство по п. 2, дополнительно содержащую цепь , которая состоит из одного или нескольких электрических реактивных сопротивлений с указанным проводом катушки (катушек) намотанных вокруг ферромагнитного сердечника для магнитной модуляции указанного сердечника, отличающийся тем, что указанное электическое реактивное сопротивление включает в себя конденсатор, катушку индуктивности, трансформатор и их комбинации.