專利名稱：磁機(jī)的制作方法
磁機(jī)由于磁場具有能量，永磁體具有磁場，故利用永磁體磁場的能量做功是屬新能源開發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域。
迄今為止，世界上還沒有能成功的單純運(yùn)用永磁體的磁場做功的先例。而電磁場做功則早已成功并獲得了極其廣泛的應(yīng)用。電磁場的廣泛應(yīng)用，是由于人通過電的形式隨心所欲地控制它產(chǎn)生、消失或改變方向，而永磁體未能被廣泛地應(yīng)用，是由于人類到今天還沒有找到隨心所欲地控制永磁場的辦法。
永磁場與電磁場都是磁場，它們具有磁場的共性，永磁場又不同于電磁場，它具有不能消失、不可改變的特點(diǎn)，這是區(qū)別于電磁場的個(gè)性。所以利用永磁場也需要依據(jù)永磁場的個(gè)性，使用與對待電磁場不同的方式，來開發(fā)永磁場的磁能。
本發(fā)明的目的就是通過對永磁場特殊性的認(rèn)識，找出一種能夠利用永磁場這種特殊性的方式，開發(fā)出永磁場的磁能，使之做功。
本發(fā)明的方案是制做一個(gè)圖(1)所示的轉(zhuǎn)子，圖(2)所示的定子。按圖(3)的要求裝配，利用具有一定交角的兩個(gè)磁場產(chǎn)生的力矩使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)利用轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，改變定子磁場兩極臨界處的小磁體的極性(以下稱變極)，從而保持兩磁場的交角不變，轉(zhuǎn)動(dòng)力矩不變。
另外兩個(gè)措施是1、轉(zhuǎn)子極頂位置加上銜鐵，以消除或減弱轉(zhuǎn)子磁場對變極的小磁體的作用力。2、在轉(zhuǎn)子兩側(cè)的部位開個(gè)缺口，通過改變磁力線的分布使轉(zhuǎn)動(dòng)力矩增強(qiáng)。
由于磁機(jī)是自身具有能量并運(yùn)用這種能量產(chǎn)生動(dòng)力，它結(jié)構(gòu)簡單、維修方便，與現(xiàn)有的電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、外燃機(jī)相比無噪聲、無污染。它不需要電力供應(yīng)，因此無需拖著電線，也無電壓危險(xiǎn)。它不需要燃料供應(yīng)，不僅省去了燃料箱，而且絕無火災(zāi)。可適用一切電機(jī)、內(nèi)燃、外燃等等動(dòng)力機(jī)械的領(lǐng)域。
本機(jī)結(jié)構(gòu)立剖面圖(5)。定子架中的小磁體由上、下軸承固定，轉(zhuǎn)子通過端蓋與定子架結(jié)合，另有隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形齒條，能與需要變極的小磁體的棘輪逐一接觸，以使小磁體完成變極動(dòng)作。變極后的小磁體在滑道中定位，滑道盤與轉(zhuǎn)子連成一體。此外還有能任意改變定、轉(zhuǎn)子磁場夾角的操縱器，使磁機(jī)能由操縱器控制，由0°-90°任意改變兩磁場夾角、使磁機(jī)啟動(dòng)、產(chǎn)生力矩、產(chǎn)生最大的力矩和停止。
用永磁體制成一個(gè)轉(zhuǎn)子如圖(1)，用若干個(gè)小磁體制成一個(gè)定子如圖(2)，小磁體上下兩端用軸承固定在定子架上，要求小磁體的極面不與定子架接觸并且小磁體能夠自由轉(zhuǎn)動(dòng)。定子、轉(zhuǎn)子按圖(3)形成裝配起來，令定子、轉(zhuǎn)子兩個(gè)磁場方向具有一個(gè)夾角，利用永磁體磁場同極相斥異極相吸的性質(zhì)，此時(shí)的轉(zhuǎn)子在定子磁場中就能產(chǎn)生一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即動(dòng)力矩。顯然，角度不同時(shí)產(chǎn)生的力矩也不同，最大的動(dòng)力矩在于兩極磁場夾角為90°。轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)，在兩磁場夾角為180°時(shí)停止。
如果轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)過程中每前進(jìn)一個(gè)小磁體的位置的同時(shí)，又將定子磁場NS臨界處的小磁體通過外力旋轉(zhuǎn)180°來改變它的極性，那么這一步動(dòng)作完成之后的定、轉(zhuǎn)子磁場夾角仍然是90°，如此運(yùn)行下去就能使轉(zhuǎn)子連續(xù)地運(yùn)行下去并且始終保持不變的動(dòng)力矩。定子上小磁體通過轉(zhuǎn)動(dòng)達(dá)到變換極性的目的，而變極所需的外力取自于轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩。即通過一套齒輪、棘輪、定位滑道等裝置，把定子中需要變極的小磁體與具有動(dòng)力矩的轉(zhuǎn)子聯(lián)系起來，利用轉(zhuǎn)子在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的動(dòng)能推動(dòng)這個(gè)小磁體旋轉(zhuǎn)180°。完成這個(gè)動(dòng)作之后的小磁體脫離轉(zhuǎn)子的齒條，進(jìn)入定位滑道。轉(zhuǎn)子每前進(jìn)一個(gè)小磁體的位置，這個(gè)動(dòng)作就完成一次。
小磁體變極所需要的力就是運(yùn)動(dòng)的阻力，小磁體在定、轉(zhuǎn)子磁場中運(yùn)動(dòng)所需要的力矩就是阻力力矩。阻力矩的大小與小磁體的磁矩、磁力強(qiáng)度及小磁體的磁場方向與外磁場即轉(zhuǎn)子的磁場方向的夾角有關(guān)。
動(dòng)力矩與阻力矩的大小，是磁機(jī)能否運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵。
例如一部磁機(jī)的定子由15個(gè)小磁體組成，轉(zhuǎn)子每前進(jìn)半步的位置，完成對一個(gè)臨界面的小磁體的變極，每個(gè)小磁體變極的阻力矩有多大，轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩有多大，可以通過計(jì)算求得。
若轉(zhuǎn)子的磁場強(qiáng)度為H，小磁體的磁矩是P，所需要的力矩是M阻，小磁體的磁場方向與轉(zhuǎn)子磁場方向由0°旋轉(zhuǎn)到180°時(shí)，它需要的力矩在各個(gè)角度時(shí)是不同的，關(guān)系式為M阻＝P·H·sinθ
嚴(yán)格應(yīng)是dM阻＝P·H·sinθdθ當(dāng)0由0°……90°……180°時(shí)，sin0的值是在0……1……0之間變化。
即M阻的數(shù)值0……1……0PH之間由于每個(gè)小磁體對于轉(zhuǎn)子磁場的位置是不同的，因而每個(gè)小磁體對轉(zhuǎn)子產(chǎn)生動(dòng)力矩的作用也是不同的，它們的大小由小磁體磁矩P、轉(zhuǎn)子磁場強(qiáng)度H及小磁體所在的位置與轉(zhuǎn)子磁場的夾角0有關(guān)。關(guān)系式為M＝P·H·sinθ所有的小磁體產(chǎn)生的力矩的總和，即轉(zhuǎn)子所具有的動(dòng)力矩M動(dòng)是M動(dòng)＝ΣP·H·sinθ如果第一個(gè)小磁體與轉(zhuǎn)子的夾角為0度，那么15個(gè)小的力矩分別為夾角(0°)M1＝0(PH)(24°)M2＝0.4067(48°)M3＝0.7431(72°)M4＝0.9511(96°)M5＝0.9945(120°)M6＝0.8660(144°)M7＝0.5878(168°)M8＝0.2079
(192°)M9＝0.2079(216°)M10＝0.5878(240°)M11＝0.8660(264°)M12＝0.9945(288°)M13-0.9511(312°)M14＝0.7431(336°)M15-0.4067總和M動(dòng)＝9.5142(PH)在轉(zhuǎn)子從第一個(gè)小磁體的位置前進(jìn)到第二個(gè)小磁體位置的過程中，M動(dòng)的數(shù)值也會由于各個(gè)小磁體的相對位置同時(shí)改變而有所變化，小磁體數(shù)量越多，數(shù)值變動(dòng)幅度越小。起始和終了時(shí)相等，即M動(dòng)＝9.5142(PH)，為最小，在中間時(shí)M動(dòng)最大。
這個(gè)磁機(jī)是運(yùn)行半步時(shí)第一個(gè)臨界面小磁體變極，運(yùn)行下半步時(shí)，第二個(gè)臨界面小磁體變極。所以兩個(gè)小磁體在轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)中構(gòu)成的阻力矩是錯(cuò)動(dòng)開排列的，兩面的M阻合起來是第一臨界面0……1……0……1PH第二臨界面1……0……1……OPH即磁機(jī)運(yùn)行中的阻力矩比較穩(wěn)定，接近于1PH。
圖(1)的轉(zhuǎn)子制成的形狀兩側(cè)帶有兩個(gè)缺口，目的是使磁力線在此集中，缺口的大小相當(dāng)于一個(gè)小磁體的直徑。當(dāng)一個(gè)小磁體處于缺口位置時(shí)受到的力可增加一倍，見圖(4)。兩端的兩個(gè)缺口可使轉(zhuǎn)子增加2PH的動(dòng)力矩。
即M動(dòng)＝9.5+2＝11.5(PH)
圖(1)轉(zhuǎn)子的頂端即小磁體的變極區(qū)加一塊銜鐵，目的是改變局部磁力線的分布，使轉(zhuǎn)子頂部的磁力線由銜鐵引導(dǎo)而向兩側(cè)分布，見圖(4)。小磁體變極運(yùn)動(dòng)不受轉(zhuǎn)子磁場的影響。此時(shí)旋轉(zhuǎn)一個(gè)小磁體的阻力矩可為0。
此時(shí)磁機(jī)的動(dòng)力矩是M運(yùn)＝M動(dòng)-M阻-11.5-0-11.5(PH)轉(zhuǎn)子所做的功，W＝Mθ，在每前進(jìn)一步時(shí)是11.5×0.4187(弧度)＝4.82(PH)轉(zhuǎn)動(dòng)一周所做的功是4.82×15＝72.3(PH)這種磁機(jī)的轉(zhuǎn)子部分也可在變極區(qū)以增大磁極間距離的方式來減弱對小磁體變極的影響，也可制造非均勻強(qiáng)度磁場的轉(zhuǎn)子使變極區(qū)磁場強(qiáng)度弱些而產(chǎn)生動(dòng)力矩部分的磁場強(qiáng)些。小磁體的數(shù)目不定，可是奇數(shù)，也可是偶數(shù)。還可將轉(zhuǎn)子(內(nèi)心)固定而使定子(外殼)旋轉(zhuǎn)。
由于這種磁機(jī)的定、轉(zhuǎn)子之間保持不變的夾角，而對外部來說，定、轉(zhuǎn)子的磁場都是旋轉(zhuǎn)的，旋轉(zhuǎn)磁場加上線圈，很容易就成為一種發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
1.單純地使用永磁體的磁能產(chǎn)生動(dòng)能或電能是本發(fā)明的實(shí)質(zhì)，所以只利用永磁體的磁能產(chǎn)生動(dòng)能或電能屬本專利的保護(hù)范圍。
2.利用永磁體同極相斥、異極相吸的方法、運(yùn)用變極的方法、運(yùn)用增大動(dòng)力和減少或消除阻力的方法構(gòu)成本發(fā)明的核心，均屬專利保護(hù)范圍。
3.任意控制兩磁場的夾角達(dá)到啟動(dòng)、停止和改變輸出功率。既可用定子使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，又可固定轉(zhuǎn)子使定子外殼轉(zhuǎn)動(dòng)，都為本發(fā)明獨(dú)創(chuàng)，亦屬本專利保護(hù)范圍。
全文摘要
本發(fā)明磁機(jī)直接利用永磁體磁能產(chǎn)生動(dòng)能和電能。本發(fā)明采用了永磁體磁場同極相斥、異極相吸的方法產(chǎn)生動(dòng)力，運(yùn)用變極的方法保持動(dòng)力，運(yùn)用增大動(dòng)力和減小或消除阻力的方法，增加了動(dòng)力的輸出。磁機(jī)可應(yīng)用在需要?jiǎng)恿Φ臋C(jī)械上。
文檔編號H02N11/00GK1109227SQ9410362
公開日1995年9月27日 申請日期1994年3月25日 優(yōu)先權(quán)日1994年3月25日
發(fā)明者王建寧 申請人:王建寧