專利名稱:永磁能源電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于最高級能源永磁場能源的一種全新運(yùn)用方法。
由磁能密度公式
/V=B2/2μ(見《大學(xué)物理》二冊204頁)可得,磁場能
隨磁場所占空間的體積V成正比。
從剛體的定義知道,輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)屬于剛體的轉(zhuǎn)動(dòng),根據(jù)轉(zhuǎn)動(dòng)定律繞轉(zhuǎn)軸的剛體所受的合外力矩M等于剛體對該軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與角加速度β的乘積,即M=Jβ(見《大學(xué)物理》一冊155頁),設(shè)作用在輪上的合外力為F,輪半徑為R,質(zhì)元繞軸半徑為r的圓周運(yùn)動(dòng),輪軸上各質(zhì)元的質(zhì)量為△m,則有M=FR=Jβ=∑r2△mβ即β=FR/J=FR/∑r2△m,可見,輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的角加速度β,跟作用在輪上的外力F與輪半徑R的乘積成正比,跟輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(或輪軸上各質(zhì)元的質(zhì)量△m與該質(zhì)元至軸心的距離r的平方的乘積的總和)成反比,所以,如果保持作用在輪上的外力F和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J恒定不變,則輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角加速度β隨輪半徑R的增大而正比地增大。所以,由角速度公式ω=ω0+βt(見《大學(xué)物理》一冊36頁)得,當(dāng)角初速度ω0時(shí),輪半徑為R的輪軸的角速度ω=βt,由力矩的功率公式P=Mω(見《大學(xué)物理》一冊155頁)得,其輸出功率P=FRβt;如果將此輪軸的輪半徑增加為2R,保持作用力F和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J恒定不變,則其角加速度為2β,在相同時(shí)間t內(nèi),角速度為2βt,其輸出功率為P*=4FRβt,所以P/P*=FRβt/4FRβt=1/4,即P*=4P表明,輪軸的輸出功率隨輪半徑的增大而大大的增大。假設(shè)輸出功率P=FRβt而半徑為R的輪是由6個(gè)人圍成圓圈固定不動(dòng),用力F作用在輪上傳遞性地推動(dòng)著連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),由于輪半徑的增大,輪轉(zhuǎn)動(dòng)的圓周長2πR隨之正比地增大,那么輸出功率P*=4Fβt而半徑為2R的輪就應(yīng)是12個(gè)人圍成圓圈固定不動(dòng),用力F傳遞性地推動(dòng)著連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng),可見,輪軸的輸出功率隨輪半徑的增大而大大地增大,不是憑空而增大,而是人(即施力物)做功的能量隨輪半徑的增大而正比地增多做功而增大來的,如果用永磁鐵圍成圓圈代替人,根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理,在輪上制造電磁鐵磁極作為永磁場傳遞性地推動(dòng)輪軸連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的手柄。這樣,也正好附合磁場能隨磁場所占空間的體積V成正比的這一規(guī)律。因此,盡量地增大輪半徑使圍成圓圈的永磁場能量增多,就可以制造成極為大量的永磁場能量做功的全新型永磁能源電動(dòng)機(jī)。
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)耗電功率大的缺點(diǎn)、水輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電必須在水流能源豐富的地方才能工作以及到用戶要用大量的輸電設(shè)備的缺點(diǎn),解決社會(huì)上電能緊張缺少的局面,提供一種能夠直接向外界供給轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和電能的全新型永磁能源電機(jī)。
運(yùn)用永磁場能源的一種全新方法的要點(diǎn)是在一內(nèi)徑特別大的圓環(huán)鑄鋼為磁軛的內(nèi)表面上均勻?qū)ΨQ地嵌放滿多對(一般三對)圓弧內(nèi)外表面分別為南(S)北(N)極的永磁鐵,在相鄰接頭處填滿隔磁原料隔磁而作為定子,根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理,在輪半徑特別大的輪軸的輪上制造永磁場推動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁鐵磁極手柄為轉(zhuǎn)子(如附
圖1所示),一般在輪上制造與永磁極相同數(shù)量的電磁極手柄與定子上的永磁極一一對應(yīng),如果是給轉(zhuǎn)子接直流電源,在軸上就應(yīng)制作換向片,不管輪上制作一對或與永磁極數(shù)相同的換向片,而且換向片與永磁極必須同軸對稱(如附圖1所示);一般都按附圖2所示的基本方法供電;如果是給轉(zhuǎn)子接交流電源,在輪上就必須制造產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的電磁極手柄。在軸上制作滑環(huán),不管轉(zhuǎn)子上接直流或交流電源,都應(yīng)在端蓋或定子上制裝電刷,然后將轉(zhuǎn)子放入定子內(nèi),讓電刷與換向片或滑環(huán)接觸,封裝上端蓋,就構(gòu)造成一臺微小電功率輸入大額定功率輸出的全新型永磁能源電動(dòng)機(jī),使用時(shí)直接向外界供給轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。
用永磁能源電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,直接向外界供給電能,就構(gòu)成永磁能源發(fā)電機(jī)。如果將發(fā)出的電功率的一少部分回送入永磁能源電動(dòng)機(jī),切除外電源,直接向外界供給電能,就構(gòu)成獨(dú)立永磁能源發(fā)電機(jī)。
從附圖1可以看出,輪半徑的增大,輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J=∑r2△m將隨著發(fā)生微小變化而增大,因此在實(shí)際中角加速度β=FR/J不是隨輪半徑的增大而正比地增大。所以在制造直流永磁能源電動(dòng)機(jī)中要盡量保持轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J不隨輪半徑的增大而增大。設(shè)電磁極手柄的鐵心用導(dǎo)磁率為μ的材料,線圈的有效面積為s,將螺環(huán)磁感應(yīng)強(qiáng)度公式B=μnI(見《大學(xué)物理》二冊158頁)代入直流電磁鐵的吸引力公式F=4×B2S×104(見《簡明實(shí)用電工手冊》7頁)得電磁極手柄與永磁場間的作用力F=4μn2I2S×104,則直流永磁能源電動(dòng)機(jī)的輸出功率P*與輸入的電功率Pλ間有P*=FRω=4μn2P2λωS104/u2的關(guān)系。此式完全體現(xiàn);保持輪上的作用力F=4μ2n2P2λ×S×104/U2不變,直流永磁能源電動(dòng)機(jī)的輸出功率P*隨輪半徑R的增大而大大地增大,交流永磁能源電動(dòng)機(jī)是同步電動(dòng)機(jī),其角速度ω只與交流電的頻率f有關(guān),由交流電動(dòng)機(jī)的力矩公式M=P/w/p=πD2LKBCosα/2(見《多相電動(dòng)機(jī)直接設(shè)計(jì)法》一書264頁)得其輸出功率P=πD2LKBwCosα/2p可知保持作用在輪上的力F=πDLKBCosα和永磁極對數(shù)p不變,其輸出功率P隨輪半徑D/2的增大而正比地增大,所以同一臺永磁能源電動(dòng)機(jī)制造成接入直流電源要比制造成接入交流電源的輸出功率大得多。因此,從能源方面考慮,一般制造成直流永磁能源電動(dòng)機(jī)的輸出功率較大。
P=πD2LKBwCosα/2p中,K為電磁鐵的表面電流密度,B為氣隙中的有效磁通密度,a是B領(lǐng)先K的角度,在制造交流永磁能源電動(dòng)機(jī)的過程中,先根據(jù)輸入的電功率P用永磁同步電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)系列公式計(jì)算出K和B而制造產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場的電磁極手柄,保持F和永磁極對數(shù)p恒定不變,增大輪半徑用此式算出所要制造永磁能源電動(dòng)機(jī)的輸出功率。
附圖1是本發(fā)明中,轉(zhuǎn)子輪上只有一對電磁極手柄的直流永磁源電動(dòng)機(jī)的橫截面結(jié)構(gòu)的示意圖。
附圖2是本發(fā)明中,直流永磁能源電動(dòng)機(jī)的電磁極手柄的線圈的基本供電示意圖。
附圖1中,1是輪上的電磁極手柄,2是軸上的換向片,3是永磁鐵,4是磁軛,5是隔磁層。
附圖2中,1表示電磁極手柄的線圈;2表示軸上的換向片;3表示電刷。
權(quán)利要求
1.一種利用永磁能源的全新方法-永磁能源電動(dòng)機(jī)、其特征是在圓環(huán)鑄鋼的內(nèi)表面上嵌放多對圓弧內(nèi)外表面分別為南北極的永磁鐵作為定子、根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理、在輪軸的輪上制造磁場推動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁鐵磁極手柄作為轉(zhuǎn)子、制造成小電功率輸入、大額功率輸出的永磁能源電動(dòng)機(jī)、使用時(shí)直接向外界供給轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述永磁能源電動(dòng)機(jī)、其特征是用永磁能源電動(dòng)機(jī)發(fā)電、直接向外界供給電能。
全文摘要
永磁能源電機(jī)是運(yùn)用永磁場能做功的一種能源機(jī)械,在一內(nèi)徑特別大的圓環(huán)鑄鋼的內(nèi)表面上對稱地嵌放滿多對圓弧內(nèi)外面分別為南北極的永磁鐵作為定子,根據(jù)電動(dòng)機(jī)的工作原理,在輪半徑特大的輪軸的輪上制造永磁場推動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)的電磁鐵磁極手柄作為轉(zhuǎn)子,構(gòu)造成永磁能源電動(dòng)機(jī)。
文檔編號H02K23/04GK1062243SQ9010978
公開日1992年6月24日 申請日期1990年12月2日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月2日
發(fā)明者姜森林 申請人:姜森林