Магнитная муфта с мультипликацией
 

Имхо самый болваноустойчивый вариант - магнитная муфта с мультипликацией.

два ротора рядом друг с другом разного диаметра на них чередующимися полюсами магниты.
Не нужно вращающеся магнитное поле преобразовывать в электричество, а потом обратно.

Вот первое, что попалось в сети по этому вопросу http://www.youtube.com/watch?v=mTDlFW_aKpg

Офигенная идея! Но боюсь, что для киловатта. С другой стороны, на таких оборотах и моменты копеечные.

При 7000 об/мин и мощности 1кВт имеем момент всего 1,36н*м. Так что магниты должны справится. Вообще очень интересная идея, надо будет попробовать сделать, а то вдруг такой мультик и для ветряков подойдет.

Решено, привод для компрессора http://windpower-russia.ru/forum/sho...1&postcount=11
попробую сделать магнитной муфтой с мультипликацией.
petruha256 , огромное спасибо за идею!

В принципе, используя магнитную связь можно имитировать любую зубчатую передачу (цилиндрическую, коническую, червячную, зубчатореечную). Зубья заменяются на магниты с чередующимися полюсами, а остальное остаётся без изменений. Можно применять везде, где требуется бесконтактность.

Пока есть только два очевидных недостатка: 1. ограничение момента, 2. Нехилая радиальная нагрузка на подшипники.

Всё остальное - полнейший шоколад! Требований к точности установки - никаких. Меняя зазор передачу можно использовать как регулируемую динамометрическую муфту. Самое главное - нет прямого контакта, а значит и нагрева. Такая передача может быть очень скоростной.

Подобно трёхфазным двигателям, такая передача вполне может быть синхронной и асинхронной. Думаю, что синхронная даст больший передаваемый момент, поэтому её стоит рассматривать в первую очередь.

Понятно, что передаваемый момент будет тем больше, чем большее количество магнитов одновременно находятся на расстоянии обеспечивающем их взаимодействие. Резервы для увеличения этого параметра - увеличение диаметра колёс и применение колёс с внутренним зацеплением (по аналогии с шестернями).

Вот видео про такие трансмиссии:
http://www.youtube.com/watch?v=_qpHM...eature=related
http://www.youtube.com/watch?v=TtIkY...eature=related


По запросу "магнитный редуктор" вылезла такая ссылка:http://ntpo.com/invention/invention3/17.shtml
Не врубаюсь откуда там берётся редукция. ИМХО оба вала будут крутиться с одной скоростью.

По второму пункту проблему можно частично решить чередующимися дисками (первичный-вторичный-первичный), как на 9-й секунде 2-го видео.
Если первичный ротор (набор дисков) придвигать ко вторичному то после определенной глубины взаимного пересечения притяжение дисков сменится отталкиванием. В общем выбрать такое взаимное положение, при котором среднее значение силы притяжения/отталкивания будет равняться нулю.
По мере движения сила будет пульсировать, но это совсем другие значения будут по сравнению с простым притяжением (как в самом начале видео)

Хочу высказать свои мысли насчет магнитного мультипликатора.
Делать предлагаю по схеме, как на 9 секунде видео. Как я понял, у них магниты направлены одноименными полюсами друг к другу и один магнит держится между двумя другими за счет отталкивания. Я предлагаю магниты чередовать (рис. 1) и крепить их так, что бы расстояние между соседними магнитами на обоих дисках было одинаковым. Тогда диски будут удерживаться за счет и притяжения и отталкивания магнитов.
Что бы уменьшить нагрузки на подшипники, маленьких дисков делаем 2 и диски устанавливаем так, что бы в крайней точке магниты немного расходились (идея petruha256) (рис. 2).

Может, всё же магнитный аналог планетарки? Есть аксиальный её вариант, т.е. три диска. Крайние с магнитами, средний с железяками (водило!)

А можно картиночку или ссылку с описанием такой передачи.

Ну так первое видео на 4-м посте, это и есть планетарка. Как она работает, умозрительно понять не смог, надо чертить.

Кроме такой, коаксиальной планетарки возможна и аксиальная, когда роторы не кольцевые а дисковые. Такую картинку тоже где-то встречал, сейчас сразу не нашёл.

Понятно. Думал о такой конструкции, но у неё есть большой недостаток - используется железо. Металлические части, которые находятся между магнитами, постоянно меремагничиваются. А теперь представь сколько ты потеряешь на гестерезисе и токах Фуко при 7000об/мин. Так что такой вариант, при больших оборотах точно не подойдет. Надо делать из немагнитных и токонепроводящих материалов.

Есть вариант использовать вместо железа ферриты. К магнитам липнут отлично, Фуки не боятся.

Стал изучать вопрос и наткнулся вот на такую проблему
Если говорить в конкретных числах, то нашел, что индукция насыщения у ферритов 0,3-0,4Т. Для сравнения, у ЭТС, которая используется в статорах, индукция насыщения от 1,7-2Т(зависит от марки).
Наша передача работает за счет силы притяжения магнитов. Как я понял, сила притяжения магнита зависит от квадрата магнитной индукции. Это значит, что при прочих равных, используя ферриты мы получим максимальный момент в 16 раз меньше, чем если бы мы использовали ЭТС. Тут возникает вопрос, а хватит ли у передачи с ферритами максимального момента, что бы удовлетворить твоим потребностям.

Похоже не пойдёть магнитный редуктор, может простой шестерёнчатый редуктор на базе двигателя Д-6 (дырчик) изготовить ,там редукция 4.1:1 получится и пилу даже на максимум не надо будет выводить??!

Почему?

Такие быстроходные зубчатые передачи уже однозначно требуют циркуляционной смазки и высокой точности установки зубчатых колёс, которые также должны быть повышенной точности. Не коленочное это дело.

Д-6 редуктор работает всу***, и ресурс у него приличный.
3 поршня поменяешь, пока станет заметен на глаз износ шестерён.
сам картер редуктора при этом позволяет залить масло, но в Д-6 это недопустимо, потомучто в самОй большой шестерне находится сухое сцепление, а если от него отказаться, то можно и мазать, лить.
Это , если использовать в качестве корпуса картер двигателя.
хы ! А родное магнето можно заюзать в качестве тахогенератора и источника возбуждения для основного генератора )))
------------------------------------------------------
Д-6 -- моторчик моего детства и юности, даже сейчас, в 50 лет почти с закрытыми глазами разберу - соберу )))

А в моточасах это сколько?

Саня77, Не знаю, люди годами без замены ездят, ну, сезон безобразной эксплуатации, не меньше.
мощность порядка киловатта (1,2 ЛС по паспорту)
рабочие обороты коленвала 4500
нагрузка знакопеременная и рывками, редуктору хоть бы что.
думаю, несколько лет на ветряке отработает
-- металл шестерён ещё тот, советский, не пластилин!

Причем здесь ветряк?
речь идет о центробежном нагнетателе с оборотами 22500 в минуту и потребляемой мощности 1,5 квт.

petruha256, сорри, разошёлся...
но это был ответ на предложение использовать именно этот редуктор :
http://windpower-russia.ru/forum/sho...8&postcount=13

Потому как согласен с вашими доводами,ну и сложно будет надёжно крепить магниты для таких:shok: оборотиков!

Добавлено через 4 минуты
Такие быстроходные МАГНИТные передачи уже \\\ Не коленочное это дело. :unknw:

Ну почему же? Не вижу особых проблем. Сверлим в дисках точные отверстия. Запрессовываем туда дисковые магниты и расклёпываем диски в пределах фасок магнитов. Точность влияет только на балансировку, больше ни на что. Точность установки колёс не сотки как у ЗК, а миллиметры. Механического контакта нет, значит качество поверхности рояли не играет. По сравнению с железной зубчатой парой, проще раз в тыщу.

ЗЫ компрессор будет всё же 4-х ступенчатым. Мощность - киловатт, 19000 об/мин.

Хочется понять, сколько магнитов надо для затеи. Чтобы расчитать момент, надо решить задачку с 3-мя магнитами, а именно - определить зависимость Fx от X.
То БенГанн: можно ли это сделать в программе? Если нет, то придётся купить 3 магнита и тянуть динамометром.

Меня в этом вопросе вот что интересует - поскольку магнитный поток будет изменяться в зависимости от взаимного положения магнитов - он и в магнитах будет изменяться (магнитная цепь замкнута через воздух), отсюда фуко в самих магнитах должны съедать часть мощности и нагревать их - не приведет ли это к размагничиванию?

У меня вопрос по картинке. Центральный магнит притягивается к боковым магнитам или они его отталкивают?
Elcut позволяет рассчитать силу взаимодействия магнитов, но он считает только двумерные задачи. Попробую задать производителям программы вопрос, может они подскажут, как посчитать, то что нам надо.

Сорри, забыл перевернуть средний магнит:) Он притягивается к обоим крайним (см. рис) При этом зазор в 1.5 мм меняться не может. В положении как на рисунке система в равновесии, Fx=0. Если двигать средний магнит вправо зафиксировав верхний и нижний, то появится возвращающая сила. У неё будет максимум, потом начнёт падать. Зависимость этой силы от перемещения и надо узнать. Задачу можно упростить до двухмерной. Пусть все магниты будут 10х10х5. Как пересчитать для круглого, думаю что догадаюсь.

Там конечно всё сложнее будет. Полюса ведь чередуются. Сила будет возрастать из-за отталкивания от следующей пары внешних магнитов. А когда встанет с ними соосно, опять снизится до нуля. Наверное, правильнее сначала задать хоть какой-то шаг. Хотя для грубой оценки и так сойдёт. Картинка актуальна для большого шага между магнитами.

Кажется, при установившихся моментах не сильно он должен меняться. Охлаждение при таких оборотах будет хорошее. Но конечно может быть всякое, надо пробовать.

Проблема в том, что я не знаю как задать третий размер магнита. Т.е. не понятно для какого магнита я нахожу силу то-ли для 10x10x5 то-ли 10x100x5. Уже задал вопрос, вроде в течении дня должны ответить.

Я все думал, как же лучше сделать, что бы система работал за счет притяжения(как у тебя) или за счет отталкивания(как в ролике). Если делать за счет притяжения, то мне кажется, момент будет больше, но меня смущает неустойчивость положения среднего диска. Т.е. если средний диск сдвинется немного вверх, то сила притяжения верхнего магнита увеличится, а нижнего ослабнет и появится сила, которая будет продолжать выводить диск из среднего положения. Если делать на отталкивании, то такой проблемы не будет, так как сила будет возвращать средний диск в точку равновесия.

Я думаю, что максимальный момент появится, когда внутренний магнит окажется посередине между двумя разноимёнными парами. Одна пара будет его притягивать, а вторая отталкивать.

Это аксиальный ,мне думается , что радиальный с внутренним зацеплением магнитов (малый ротор внутри большого) наамного предпочтительнее??!

Так сначала казалось. Но этот вариант отпал, из-за большой нагрузки на подшипники. Теперь рассматриваю только аксиальный вариант. Двойной венец на ведомом диске в который входит ведущий диск. Силы уравновешены.

Разработчики Elcut-а так мне и не ответили, поэтому решил провести небольшой эксперимент. Собрал простенькую установку (см. фото). Использовал магниты диаметром 6мм и толщиной 3мм. Центральная дощечка свободно крутится. В ней просверлено сквозное отверстие и вставлены два сцепленных магнита (дощечка толщиной 6мм потому и два магнита). В дощечки по краям вставлено по одному магниту. Магниты работают на отталкивание. Зазоры примерно по 1мм. Подвешивал к центральной дощечки груз и измерял усилие, которое надо приложить, что бы провернуть её между крайних дощечек. Получилось, что надо приложить усилие 4,5Н.
Как я уже считал раньше, при 7000об/мин и мощности 1кВт, момент равен 1,36Н*м. Значит при измеренном усилии, ведущий шкив должен иметь радиус 30см. Но это при учете взаимодействия только 3 магнитов, в реальности одновременно могут работать несколько рядов магнитов. Завтра обработаю результаты в Elcut-е и примерно скажу, какое усилие будет при использование магнитов 10х5мм.

Я тоже собираюсь заняться макетами. Уже наколупал со старой гены магнитов 20х9х5 :)
30см колесо, это плохо. Я рисовал мульт 3:1 с "6-зубой ведомой шестернёй" Д36мм(диаметр осей магнитов), там усилие нужно чуть меньше 3 кг. 10х5 вряд ли хватит, надо помощнее. Главное, понять какие магниты покупать, 10х10, 15х5 или ещё какие.

Просчитал разные варианта в Elcut-е, вот к каким выводам пришел
1) Сила растет с увеличением толщины магнитов. Причем до толщины 5мм сила увеличивается быстрее чем масса магнитов, например, три магнита толщиной 4мм дадут силу на 46% больше чем магниты толщиной 3мм(масса магнитов увеличилась только на 33%). При больших толщинах увеличение силы равно увеличению массы, а с 8-9мм сила начинает отставать. Поэтому, я думаю, оптимально будет брать магниты толщиной 5-6мм, а если не хватает момента делать 5 или 7 дисков.
2) В Elcut-е мы задаем толщину и ширину магнита, а длинна, видимо, берется стандартная. У меня получился очень интересный результат, если магниты работают на отталкивании, то магниты 6х5мм дают почти такую же силу, как и магниты 10х5мм. А вот магниты 10х10мм и 6х10мм дают разную силу.

Пока писал сообщение, в голову пришла мысль - видимо есть некоторая оптимальная форма сечения магнита, при которой достигается максимальное отношение силы к массе магнитов. Вечером попробую найти это оптимальное сечение.

Новый компрессор почти готов, пора заниматься приводом. Больше всего по-прежнему нравится магнитная муфта с мультипликацией. Появились некоторые соображения по работе этого устройства.
Самое главное – не надо бояться радиальных нагрузок на подшипники от взаимного притяжения магнитов ведомого и ведущего колеса. Проиллюстрировал это тремя картинками. Верхний магнит – подвижный, вместо пар сил изображена только одна сила действующая на подвижный магнит.
Значительная нагрузка от взаимопритяжения магнитов присутствует только в состоянии покоя, когда передача не нагружена (см. рис. 1) или когда она находится в крайнем, неустойчивом положении равновесия (сдвиг на 1 магнит, рис 3). Рабочее же положение передачи будет где-то посередине (рис 3). В какой-то момент нагружения передачи сила притяжения к разноимённому магниту и сила отталкивания от одноимённого станут равны по оси Y. Пока предполагаю, что это произойдёт когда подвижный магнит встанет посередине между двумя разноимёнными магнитами второго колеса (рис 2). Также предполагаю, что максимальное усилие по оси Х (момент на передаче) также будет в этом положении.
Разумеется, свести в ноль силы по оси лучится только на одном режиме работы передачи. У меня как раз такой случай! Мало того, изменяя магнитный зазор между ведущими и ведомыми магнитами можно добиться равновесного положения с минимальным давлением на подшипники.
ИТОГО: пока склоняюсь к передаче из двух «шестерен», одна из которых – с внутренним зацеплением. (Рис4) магниты собираюсь использовать свои любимые 9х20х5 (их есть у меня:))

Неясный пока момент - какое расстояние между магнитами оптимально. Попробую заняться макетированием.

Тут, я думаю, нас спасет только эксперимент.

Сделал измерялку.
Увы, чуда не произошло. Магниты лучше ставить вплотную. При увеличении зазора усилие падает. При зазоре шириной с магнит падает почти вдвое. Если ставить вплотную, усилие около 4 кг.
Завтра продолжу. Интересно, стальная подложка сильно повлияет? Очень уж хочется без железа сделать, чтобы гистерезис не мешал.

Доброго всем времени. Я раньше интересовался магнитными муфтами, только без мультипликации. В прошлом году сделал мотор Бедини в основе работы которого лежит взаимодействие постоянного магнита с соленоидом. Так вот этот моторчик работает на взаимном отталкивании одноименных полюсов и весьма неплохо крутится. Лучше всего работают северные полюса магнитов. Может муфту лучше делать на отталкивании, чем на притяжении?

С уважением, Сергей.

В муфте магниты как притягиваются, так и отталкиваются. Момент как раз и появляется когда магнит переходит их зоны притяжения в зону отталкивания (см. выше)

Пока приторможу муфту, попробую электромеханическую передачу. Собственно, мне годится и то и другое. Муфта получается очень сложным изделием. Я собрался делать внутреннее зацепление и теперь не знаю как внутренние магниты закрепить. Пока только мрачные мысли об алмазном инструменте и пазах в магнитах для их механической фиксации. Бандаж изнутри не намотаешь. Если делать алюминиевую втулку, толсто получится, увеличится зазор и придётся увеличивать диаметры. Две наружные шестерни не светят, получается не то направление вращения. Переделывать компрессор или привод ломает. Пока не придумаю приемлемый способ делать не буду.

А просто эпоксидный смолы не хватит? Их же центробежная сила будет удерживать, а не отрывать.
Если все же хочется чем нибудь магниты придерживать, то можно просверлить отверстия и примотать их(см. рисунок).