Магнитный подвес своими руками

Магнитный подшипник на постоянных магнитах.

решил и я отметится в этой теме. на мой взгляд видео довольно безграмотное, так что вполне можно по-свистеть из партера.

перебрав в голове кучу схем, посмотрев принцип подвеса в центральной части в видео Белецкого, поняв как работает игрушка «левитрнон», пришел к простой схеме. понятно, что опорных шипа должно быть два на одной оси, сам шип выполнен из стали, а кольца жестко на оси зафиксированны. вместо цельных колец вполне можно уложить не очень большие магниты в форме призмы или цилиндра расположенные по окружности. принцип такойже как в известной игрушке «ливитрон». только вместо героскопического момента, который не дает волчку опрокинутся мы используем «распор» между жестко закрепленными на оси подставками.

ниже видео с игрушкой «ливитрон»

а здесь схема которую предлагаю я. по сути это и есть игрушка на видео выше, но как я уже говорил, ей необходимо что-то что не давало бы опорному шипу опрокинутся. в видео выше используется гироскопический момент, я использую две подставки и распор между ними.

в другом своем видио господин белицкий всеже вытачил конические магнитопроводы, даже сделал оттверстие по сиредине упора. но вместо того, чтобы прилипить магнит-кольцо и оставить в серидине упора напряженность поля минимальной, он зачем-то использовал магнит-цилинд (цельный кругляк). и удивляется говорит «вроде шип в упоре находит стабилизацию, но при дальнейшим продвижении в упор — прилипает к магниту.» глубокомысленное заявление — оказывается если ферромагнетик поднести вплотную к магниту он прилипнит к магниту — мягко говоря нобелевка.

шип скорей всего надо делать острей и пройти черз кольцо — но не суть. попробуем обосновать работу это конструкции, как я её вижу:

магниты отатлкиваются, значит слабое место — нужно стабилизировать эти шипы по оси. здесь я использовал такую идею: магнит пытается вытолкнуть шип в зону с наименьшей напряженностью поля, т.к. шип имеет противоположную кольцу намагниченость и сам магнит кольцевой, где в достаточно большой области, расположенной вдоль оси, напряженность меньше чем на переферии. т.е. распределение напряженности магнитного поля по-форме напомянает стакан — в стенке напряженность максимальна, а на оси минимальна.

шип должен стабилизироваться по оси, с одновременным выталкиванием из кольцевого магнита в зону с наименьшей напряженностью поля. т.е. если таких шипа два на одной оси и кольцевые магниты жестко зафиксированны — ось должна «зависнуть».

получается, что находится в зоне с меньшей напряженностью поля наиболее энергетически выгодно.

думаю автор этой картинки в рассуждения особо не вдовался и сделал все «по-понятиям»:

порывшись еще в интернете нашел похожую конструкцию:

здесь тоже формируется зона с меньшей напряженностью, находится она тоже по оси между магнитами, так же используется угол. в общем идеалогия очень похожая, однако если говрить о компактном подшипнике — вариант выше выглядит лучше, однако требует магнитов специальной формы. т.е. разница между схемами в том, что я выдавливаю в зону с меньшей напряженностью опорную часть, а в схеме выше само формирование такой зоны обеспечивает положение на оси.
для наглядности сравнения я перерисовал свою схему:

по сути они зеркальны. вообще идея не нова — все они крутятся вокруг одного и того же, у меня даже есть подозрения, что автор ролика выше просто не искакал предполагаемых решений

здесь практически один в один, если конические упоры сделать не цельным, а составными — магнитопровод + кольцевой магнит, то получится моя схема. я бы даже сказал начальная неоптимизированная идея — рисунок ниже. только рисунок выше работает на «притяжение» ротора, а я изначально планировал «отталкивание»

для особо одаренных хочу заметить, данный подвес не нарушает теоремы (запрет) Ирншоу. дело в том что речь идет здесь не о чисто магнитном подвесе, без жесткой фиксации центров на оси т.е. одна ось жестко зафиксирована, ничего работать не будет. т.е. речь идет о выборе точки опоры и не более того.

на всамом деле, если посмотреть видео Белецкого, то там видно, что примерно такая конфигурация полей уже используется где не поподя, не хватает только финального штриха. конический магнитопровод распределяет «отталкивание» по двум осям, третью же ось Ирншоу велел зафиксировать иначе, я не стал спорить и жестко её зафиксировал механически. почему Белецкий не попробывал такой вариант я не знаю. фактически ему нужно два «ливитрона» — подставки зафиксировать на оси, а на волчки соединить например медной трубкой.

еще можно заметить, что можно использовать наконечники из любого дастаточно сильного диамегнетика в место магнита полярности противоположной магнитному опорному кольцу. т.е. заменить связку магнит+конический магнитопровод, просто на конус из диамагнетика. фиксация на оси будет более надежной, но диамагнетики не отличаются сильным взаимодействием и нужны большие напряженности поля и большой «объем» этого поля, чтобы применять это хоть как-то. за счет того что поле аксильно равномерное относительно оси вращения, изменения потока магнитной индукции происходить при вращении не будет т.е. подобный подшипник не создаёт противодействия вращению. в этом кстати и слабое место т.е. ось вращения должна точно совпадаь с осью симетрии магнитного поля, и чем больше она не совпадает — тем больше изменение потока со всеми вытикающими.

по логике вещей такой принцип должен быть применим и для подвески плазмы — пропатченная «магнитная бутылка» (пробкотрон), что же поживем — увидем.

почему я так уверен в результате? ну потому что его не может не быть 🙂 единственно что возможно придется сделать магнитопроводы в форме конуса и чашки для более «жесткой» конфигурации поля.
ну и такжк можно найти видео с подобным подвесом:

здесь автор не использует каких-либо магнитопроводов и использует упор на иглу, как в общем-то и нужно, понимая теорему Ирншоу. но ведь кольца уже жестко закреплены на оси, значит можно распереть ось между ними, чего лего добится используя конические магнитопроводы на магнитах на оси. т.е. пока не пробили «дно» «магнитного стакана» магнитопровод все труднее впихнуть в кольцо т.к. магнитная проницаемость воздуха меньше чем магнитопровода — уменьшение воздушной прослойки приведет к возрастанию напряженности поля. т.е. одна ось жестко закреплена механически — тогда опор на иглу будет не нужен. т.е. см. самый первый рисунок.

P.S.
вот чего нашел. из сери дурная голова рукам покая не дает — автор тот еще белецкий — накручено там мама не горюй — конфигурация поля довольно сложная, более того не однородная по оси вращения т.е. при вращении буде изменение пока магнитной индукции в оси со всеми вытикающими. обратите внимание на шарик в кольцевом магните, с другой же стороны в кольцевом магните цилиндр. т.е. человек тупо испохабил принцип подвеса описанный здесь.

ну или пропаичил подвес на фотографии т.е. перцы на фото используют опор на иглу, а он в место иглы повесил шарик — ай шайтан — сработало — кто бы мог подумать (помню мне доказывали что я не правильно понимаю теорему Ирншоу), однако ума повесить два шарика и использовать всего два кольца видимо не хватает. т.е. количество магнитов в устройстве на видео можно легко сократить до 4-х, а возможно до 3-х т.е. конфигурацию с цилиндром в одном кольце и шариком в другом можно считать экспериментально доказаной работающей см. рисунок изначальной идеи. там я использовал два симитричных упора и цилинд + конус, хотя считаю что конус что часть сферы от полюса до диаметра работают одинакого.

стало быть сам упор выглядит так — это магнитопровод (т.е железный, никелевый и т.п.)в него просто

закладывается магнит-кольцо. ответнаая часть такая же, только наоборот 🙂 и работают два упора в распоре- товарищ Ирншоу запретил рабоать по одному упору.

Источник

Проверка схемы магнитного подвеса на постоянных магнитах

Ниже рассмотрена конструкция магнитного подвеса Николаева, который утверждал, что можно обеспечить левитацию постоянного магнита без упора. Показан опыт с проверкой работы данной схемы.

Сами неодимовые магниты продаются в этом китайском магазине.

Магнитная левитация без затрат энергии – фантастика или реальность? Можно ли сделать простейший магнитный подшипник? И что же на самом деле показал Николаев в начале 90-х? Давайте рассмотрим эти вопросы. Каждый, кто когда-либо держал в руках пару магнитов, наверняка задавался вопросом: “Почему не получается заставить один магнит парить над другим без посторонней поддержки? Обладая таким уникальным свойством, как постоянное магнитное поле, они отталкиваются одноименными полюсами совершенно без затрат энергии. Это великолепная основа для технического творчества! Но не все так просто.

Еще в 19 веке британский ученый Earnshaw доказал, что используя только постоянные магниты, невозможно устойчиво удерживать левитирующий объект в гравитационном поле. Частичная левитация или, иначе говоря, псевдолевитация, возможна лишь при механической поддержке.

Как сделать магнитный подвес?

Простейший магнитный подвес можно сделать за пару минут. Понадобятся 4 магнита в основании,чтобы сделать опорную базу, и пара магнитов, закрепленных на самом левитирующим объекте, в качестве которого можно взять, например, фломастер. Тем самым мы получили парящую конструкцию с неустойчивым равновесием по обе стороны оси фломастера. Стабилизировать положение поможет обычный механический упор.

Простейший магнитный подвес с упором

Эту конструкцию можно настроить таким образом, чтобы основной вес левитирующего объекта ложился на опорные магниты, а боковая сила упора была настолько мала, что механическое трение там практически стремится к нулю.

Теперь было бы логично попытаться заменить механический упор на магнитный, чтобы добиться абсолютной магнитной левитации. Но, к сожалению, сделать это не получается. Возможно, дело в примитивности конструкции.

Альтернативная конструкция.

Рассмотрим более надежную систему такого подвеса. В качестве статора используются кольцевые магниты, сквозь которые проходит ось вращения подшипника. Оказывается, в определенной точке кольцевые магниты обладают свойством стабилизировать другие магниты вдоль своей оси намагниченности. А в остальном имеем то же самое. Нет устойчивого равновесия вдоль оси вращения. Это и приходится устранять регулируемым упором.

Рассмотрим конструкцию более жесткую.

Возможно здесь удастся стабилизировать ось при помощи упорного магнита. Но и здесь так и не удалось добиться стабилизации. Возможно, упорные магниты нужно размещать с обеих сторон от оси вращения подшипника. В интернете давно обсуждается видео с магнитным подшипником Николаева. Качество изображения не позволяет детально рассмотреть эту конструкцию и складывается впечатление что ему удалось добиться устойчивой левитации исключительно при помощи постоянных магнитов. При этом схема устройства идентична показанной выше. Добавлены лишь второй магнитный упор.

Проверка конструкции Геннадия Николаева.

Сначала посмотрите полное видео, на котором показан магнитный подвес Николаева. Этот ролик заставил сотни энтузиастов в России и за рубежом попытаться сделать конструкцию, которая смогла бы создать левитацию без упора. Но, к сожалению, в настоящее время не создана действующая конструкция такого подвеса. Это заставляет усомниться в модели Николаева.

Для проверки была сделана точно такая-же конструкция. Кроме всех дополнений были поставлены такие же, как у Николаева, ферритовые магниты. Они слабее неодимовых и не выталкивают с такой огромной силой. Но проверка в серии экспериментов принесла только разочарование. К сожалению, и эта схема оказалась нестабильной.

Заключение.

Проблема в том что кольцевые магниты, какими бы сильными они не были, не в состоянии удержать ось подшипников в равновесии при том усилии со стороны боковых упорных магнитов, которое нужно для ее боковой стабилизации. Ось просто соскальзывают в сторону при малейшем движении. Другими словами, сила, с которой кольцевые магниты стабилизируют ось внутри себя, всегда будет меньше силы, необходимой для стабилизации оси в боковом направлении.

Так что же все-таки показал Николаев? Если более внимательно посмотреть это видео, то возникает подозрение, что при плохом качестве видео просто не видно игольчатый упор. Случайно ли Николаев не старается демонстрировать самое интересное? Не отвергается сама возможность абсолютной левитация на постоянных магнитах, закон сохранения энергии здесь не нарушается. Возможно, еще не создали такую форму магнита, которая создаст необходимую потенциальную яму, надежно удерживающую связку других магнитов в устойчивом равновесии.

Источник

Полная магнитная левитация, моя вторая попытка. — Нужна идея, технари.

Для тех, кто интересуется техникой. Не даёт покоя мысль сделать независимый пассивный магнитный подвес. Теорема Ирншоу это запрещает, но в некоторых случаях не соблюдается. Нужна прорывная идея по магнитной стабилизации в трех плоскостях. Своё видео по последнему решению прилагаю.

Цитата (samoletuda @ 27.04.2015 — 17:56)

В каких системах будет применяться эти вещи? Явно не в силовых.

Конечно не в силовых, тут важно найти само решение, а применение появится, поверь, с этим проблем не будет.

Добавлено в 17:59

Цитата (coreglus @ 27.04.2015 — 17:54)

Летающую доску хочешь сварганить?)

такое тоже есть в моих планах, степ-бай-степ 🙂

Или я не до конца понял что вы хотели получить.

С упором я уже делал этим уже никого не удивишь

шар намагнитить чтобы в центре был один магнитный полюс, а на поверхности другой. и получится то чего ты добиваешься.
но вот каким образом намагнитить этот шар, вот это наверное вопрос вопросов.

вариант- собрать полую сферу из секторов магнитов на клей. но тут нужно как можно больше этих секторов, чтобы не было провалов магнитного поля

вроде представляю, что магнитные линии должны замыкаться, иначе поле будет равно нулю. теоретически расчитали-вычислили. но практически кто нибудь собирал такой полый шар?
рассчитать в 3д программе размеры кусочков-секторов и заказать на завод. потом на суперклей собирать. но подозреваю что таких кусочков нужно будет очень дофига

ищите лучше ) есть давно https://www.valtar.ru/Magnets4/mag_4_13.htm называется «радиальное намагничивание», вообще вы изобретаете велосипед (задача решена и существуют промышленные решения )

С уважением. ваш кэп-машиностроитель

Такую попытку сделал немецкий ученый Е. Штейнгровер, и его магнитная подвеска была буквально геркулесом по сравнению с подвесками Браунбека и Боердика. Подвеска Штейнгровера, использующая свойства как ферромагнетиков, так и диамагнетиков, позволила подвесить диск в точном электроприборе массой целых 50 г! Это в 1 000 раз больше, чем удавалось раньше.

Основную тяжесть в подвеске Штейнгровера «держит» постоянный кольцеобразный магнит, который центрует маленькие цилиндрические магнитики и тянет их вверх. Но так как такое положение неустойчиво (вспомним запрет Ирншоу!Всякая равновесная конфигурация точечных зарядов неустойчива, если на них кроме кулоновских сил притяжения и отталкивания ничто не действует.), то ось диска, на которую насажены эти стерженьки, тут же должна выскочить вверх или вниз. Изобретатель так и сконструировал ее, чтобы она чуть-чуть стремилась вниз. Но тут ось поддерживает диамагнитный подшипник в виде графитного кольца, отталкивающегося от сильного постоянного магнита. И отталкивание-то невелико – всего 0,04 Н, но этого хватает, чтобы сделать магнитный подвес устойчивым (рис. 341).

ЗЫ ps если ненайдете стукнитесь. пригоню вам из китая ))

Источник