Motor cu bobine din fibră de carbon (cu conductivitate electrica ridicată) și înlocuitor de ferită din grafit pirolitic

Să ne imaginăm un sistem compus dintr-un rotor fabricat dintr-un material compozit care conține grafit pirolitic și o bobină din fibră de carbon. Rotorul este plasat într-un câmp magnetic generat de magneți permanenți.

Fibra de carbon conductivă electric poate fi extrem de subțire, ceea ce permite realizarea unor bobine cu un număr foarte mare de spire într-un spațiu restrâns

Avantaje ale unui număr mare de spire:

• Inductanță crescută: Inductanța unei bobine este direct proporțională cu pătratul numărului de spire. Un număr mare de spire va duce la o inductanță mai mare, ceea ce poate fi benefic în anumite aplicații (de exemplu, stocarea energiei magnetice).
• Câmp magnetic mai intens: Inducția magnetică generată de o bobină este direct proporțională cu numărul de spire. Cu cât sunt mai multe spire, cu atât câmpul magnetic va fi mai intens.
• Fibra de carbon și grafitul pirolitic au rezistivitate electrică mai mare decât cuprul, ceea ce minimizează pierderile de energie cauzate de curenții turbionari.
• Eliminarea efectului Lenz: Bobina din fibră de carbon și ferită din grafitul pirolitic diamagnetic ar putea reduce frânarea magnetică asociată efectului Lenz, (existent mai pregnant, în cazul bobinelor de cupru și ferita clasică - la multe motoare se folosește cu dublu scop și ca generator, la frânare) crescând eficiența motorului.

Grafitul are o proprietate remarcabilă: anizotropia. Aceasta înseamnă că proprietățile sale, inclusiv conductivitatea electrică și diamagnetismul, variază în funcție de direcție.

Directionarea presării și efectele sale:

• Conductivitatea electrică: Prin presarea grafitului în anumite direcții, se poate controla modul în care electronii se deplasează prin structura sa cristalină. Astfel, se poate obține o conductivitate electrică mai mare pe o anumită direcție și o conductivitate mai mică pe alte direcții. Acest lucru este util în aplicații unde este necesară o direcționare precisă a curentului electric, cum ar fi în electrozi sau în contacte electrice.
• Diamagnetismul: Similar cu conductivitatea electrică, diamagnetismul grafitului poate fi și el influențat de direcția presării. Prin controlarea orientării cristalelor de grafit, se poate obține un diamagnetism mai pronunțat pe o anumită direcție. Acest lucru ar putea fi exploatat în aplicații care necesită levitație magnetică sau ecranare magnetică.

Azitropia:

• Prin presarea grafitului pirolitic în timpul fabricației rotorului, conductivitatea electrică a acestuia este direcționată în așa fel încât să favorizeze fluxul de curent în bobina din fibră de carbon într-o anumită direcție.
• Acest lucru ar putea duce la o intensificare a câmpului magnetic generat de bobină și la o interacțiune mai puternică cu câmpul magnetic al magneților permanenți.
• Rezultatul ar putea fi o forță de rotație mai mare și o accelerație mai rapidă a rotorului.

Obsevație: Prin presarea grafitului în unghiuri diferite s-ar putea realiza ecrane magnetice care să fie folosite la motoare electice sau să protejeze dispozitivele sensibile de interferențe electromagnetice.

Diamagnetismul:

• Grafitul pirolitic este un material diamagnetic, ceea ce înseamnă că este respins de câmpul magnetic al magneților permanenți.
• Prin orientarea cristalelor de grafit în timpul fabricației rotorului, diamagnetismul poate fi amplificat pe o anumită direcție.
• Această forță de repulsie ar putea genera o levitație magnetică a rotorului, reducând frecarea cu lagărele și contribuind la o rotație mai eficientă.

Combinația azitropie - diamagnetism:

• Prin combinarea azitropiei și a diamagnetismului, s-ar putea obține un motor electric cu proprietăți unice:
  • O forță de rotație mai mare datorită conductivității electrice direcționate.
  • O accelerare a rotorului datorită levitației magnetice, amplificată de cele două proprietăți .
  • O eficiență energetică crescută.

Este important de menționat că aceasta este o simulare simplificată.

În realitate, interacțiunea dintre azitropie, diamagnetism și câmpul magnetic este complexă și necesită o analiză detaliată.

Factori precum:

• Intensitatea câmpului magnetic
• Geometria rotorului
• Proprietățile fibrei de carbon
• Temperatura de funcționare

...pot influența semnificativ performanța sistemului.

Pentru a explora mai aprofundat această idee, ar fi necesare simulări și experimente practice.

Totuși trebuie îmbunătățite proprietățile fibrei de carbon pentru a fi superconductive dar și ale grafitului pirolitic. Fără aceste noi inovații prelucrarea acestor materiale în câmp electromagnetic de teslaforeză rezultatele motorului descris nu are o eficiență semnificativă. Această descriere este oentru un motor în viitorul apropiat.