專利名稱：電磁磁動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動輸出動力的電磁磁動機(jī)。
背景技術(shù)：
直流電動機(jī)的原理是固定部分由兩個(gè)磁極N極和S極組成，電樞在兩極中間旋轉(zhuǎn)。線圈兩端分別與固定在軸的兩個(gè)半園銅環(huán)相連接。這兩個(gè)半圓銅環(huán)稱為換向器，兩片之間相互絕緣，共同組成最簡單的換向器。換向器上裝有接通外電源的靜止電刷A、B。將電刷A接至電源的正極，電刷B接至負(fù)極。電流將從正極流出，經(jīng)過電刷A、換向片1、線圈abcd到換向片2和電刷B，最后回到負(fù)極。根據(jù)電磁定律，載流導(dǎo)體在磁場中受電磁力的作用，其方向應(yīng)用左手定則確定。如圖1所示的瞬間，導(dǎo)體ab中的電流方向由a到b，且導(dǎo)體ab處于N極下，導(dǎo)體ab可受電磁力的方向向左；導(dǎo)體cd所受電磁力方向向右，這樣便產(chǎn)生了一個(gè)轉(zhuǎn)矩。電樞按逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)起來。當(dāng)電樞自圖中所示位置轉(zhuǎn)過90度時(shí)，電刷與換向片間的絕緣物接觸，此時(shí)線圈中沒有電流流過，因而使電樞旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)矩消失。由于機(jī)械慣性的作用，電樞仍能轉(zhuǎn)過一個(gè)角度，電刷A及B將分別與換向片2及1接觸，線圈中又有了電流流過。這時(shí)電流將從電源正極流出，經(jīng)過電刷A，換向片2，線圈abcd到換向片1和電刷B，最后回到電源負(fù)極。導(dǎo)體ab中的電流改變了方向，由b至a，此時(shí)ab已由N極下轉(zhuǎn)移到S極下，故導(dǎo)體ab所受電磁力的方向向右，同理，處于N極下的導(dǎo)體cd所受的電磁力的方向向左。因此在電磁力產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩作用下，電樞繼續(xù)沿著逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，這樣，電樞便能一直旋轉(zhuǎn)下去。這就是直流電動機(jī)的基本原理。直流電機(jī)有可逆性，當(dāng)外力拖動時(shí)可以發(fā)電。在作電動機(jī)使用時(shí)，由于導(dǎo)體在磁場中旋轉(zhuǎn)，不斷地切割磁力線，因此，在導(dǎo)體中也會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，其方向可用右手定則判定。判定結(jié)果與外電源方向相反，稱之為反電動勢。在電能交換成機(jī)械能的時(shí)候，必須消耗感應(yīng)電動勢所消耗的能量，因此，電動機(jī)的效率永遠(yuǎn)不會大于1。電動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過程中，產(chǎn)生感應(yīng)反電動勢，就是現(xiàn)代電動機(jī)的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電磁磁動機(jī)，它能消除感應(yīng)的反電動勢，從而達(dá)到提高效率的目的，最終使效率大于1。
為了解決這一技術(shù)問題，必須從作用原理上徹底改變。電動機(jī)的作用原理是通電導(dǎo)體在磁場中作切割磁力線運(yùn)動；磁動機(jī)的作用原理是通電導(dǎo)體產(chǎn)生磁場，將鐵磁材料磁化產(chǎn)生上千倍的磁場強(qiáng)度。根據(jù)同性相斥異性相吸的原理產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。磁動機(jī)有固定部分和轉(zhuǎn)動部分。固定部分稱之為定子，轉(zhuǎn)動部分稱之為轉(zhuǎn)子。無論是定子還是轉(zhuǎn)子，它們勵(lì)磁的線圈纏繞方式都必須平行于磁力線，再運(yùn)轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)線不切割磁力線。只有滿足以上條件，磁能才能有效利用作功，效率大于1。


圖1為現(xiàn)代直流電機(jī)原理圖。
圖2為本發(fā)明的原理圖。
圖3為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4為本發(fā)明的右視圖具體實(shí)施方式
下面作進(jìn)一步說明磁動機(jī)的定子由8個(gè)磁極組成，每個(gè)磁極上繞有相同的兩組線圈。兩組線圈分別為S組和N組，是兩股導(dǎo)線并繞而成，纏繞的匝數(shù)和方向都相同，但是所通電流方向不同，而且繞組不能同時(shí)通電，S組通N組斷電，N組通S組斷電。因此定子磁極的極性是不斷變化的，一會里SN狀，一會呈NS狀。
轉(zhuǎn)子由4個(gè)磁極組成，每個(gè)磁極有一組繞組線圈。轉(zhuǎn)子4個(gè)磁極按上下左右對稱放置。相對磁極極性相同，相鄰磁極極性相反。當(dāng)繞組通上直流電時(shí)，應(yīng)用右手螺旋定則可以判定磁極極性。轉(zhuǎn)子磁極的極性是固定不變的，因此，轉(zhuǎn)子磁極除了用繞組勵(lì)磁外，還可以用永久磁鐵。
為了實(shí)現(xiàn)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極的同性相斥，異性相吸，使轉(zhuǎn)子不斷的轉(zhuǎn)動，采取對定子磁極繞組進(jìn)行配電的方法。配電裝置是由電子開關(guān)、6個(gè)滑輪及碳刷組成，6個(gè)滑輪是隨轉(zhuǎn)子一起轉(zhuǎn)動。碳刷是固定的。6個(gè)滑輪分別由a、b、c、d、e、f表示，a、b兩滑輪是相同。兩滑輪外緣裝有紫銅環(huán)，它是用來將外電源4通過碳刷紫銅環(huán)接通轉(zhuǎn)子磁極勵(lì)磁線圈的。同時(shí)分別接有電源2電源3的正極。c、d兩滑輪結(jié)構(gòu)與a、b相同，也是在絕緣體的外緣裝有紫銅環(huán)。它是將外電源2、外電源3的負(fù)極分別通過碳刷接到紫銅環(huán)上。e、f兩滑輪結(jié)構(gòu)與a、b不同，它是在絕緣體的外緣裝有4只大小相同放置距離相等的紫銅塊。紫銅塊長度占60°圓周角，距離為30°圓周角?；喩系?只紫銅塊，相對的兩只用導(dǎo)線連接，使4只紫銅塊被分為兩組，使其一組通正電，另一組通負(fù)電。圖2中以直線畫出的銅塊為接正電滑塊，以斜線畫出的銅塊為接負(fù)電滑塊。e、f兩輪上的滑塊如圖上所示，對應(yīng)取齊放置。e輪上的正電滑塊通過b輪上的紫銅環(huán)經(jīng)過碳刷與電源2正極連接；e輪上的負(fù)電滑塊通過c輪上的紫銅環(huán)經(jīng)過碳刷與電源3負(fù)極連接；f輪上的正電滑塊通過a輪上的紫銅環(huán)經(jīng)過碳刷與電源3正極連接；f輪上的負(fù)電滑塊通過d輪上的紫銅環(huán)經(jīng)過碳刷與電源2負(fù)極連接。
e、f兩滑輪上各放4個(gè)碳刷，其擺放位置是在定子磁極1、2、3、4號磁極的中心線處。1、2、3、4號磁極每個(gè)磁極配備一套直流電子開關(guān)。因?yàn)檗D(zhuǎn)子磁極上下為同極性，左右為同極性，所以定子也必須迎合轉(zhuǎn)子上下同極性，左右同極性。因此，1號磁極和5號磁極同極性；2號磁極和6號磁極同極性；3號磁極和7號磁極同極性；4號磁極和8號磁極同極性，這樣，5號磁極N組線圈并接在1號磁極N組線圈上，5號磁極S組線圈并接在1號磁極的S組線圈上。同理，6、7、8號磁極對應(yīng)并接到2、3、4號磁極上。
直流電子開關(guān)有左右兩個(gè)可控硅。左邊一只控制N組線圈，右邊一只控制S組線圈。左邊可控硅的控制極首端接e滑輪的碳刷上，尾端接f滑輪的碳刷上。相反，右邊可控硅的控制極首端接f滑輪的碳刷上；尾端接e滑輪的碳刷上。
圖2是磁動機(jī)定子、轉(zhuǎn)子、滑輪的展開圖?，F(xiàn)以1號磁極為例說明動作過程當(dāng)電源接通時(shí)，對應(yīng)1號磁極的滑塊在e滑輪上的有正電，f滑輪上的有負(fù)電。由于左右可控硅的控制極首尾端接法為對調(diào)方式，因此左邊可控硅具備觸發(fā)條件，左邊可控硅導(dǎo)通。右邊可控硅不具備觸發(fā)條件，右邊可控硅不導(dǎo)通。這樣，N組線圈有電，1號磁極呈NS性狀。由于左邊可控硅的導(dǎo)通，使電容C3充電，左片為負(fù)，右片為正。同理，2號磁極也呈NS性狀，5號6號磁極也呈NS性狀。這時(shí)，1號5號磁極下的轉(zhuǎn)子磁極也是NS性狀。因此，轉(zhuǎn)子向左方轉(zhuǎn)動。當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一定角度后，1號磁極所對應(yīng)的滑塊，f滑輪上的有正電，e滑輪上的有負(fù)電，使右邊可控硅具備了觸發(fā)條件，右邊可控硅導(dǎo)通，使S組線圈有電。同時(shí)，C3通過右邊可控硅給左邊可控硅加反向電壓，使其截止。C3又開始反向充電，為右邊可控硅截止作準(zhǔn)備。這時(shí)，1號磁極呈SN性狀。同理，2號磁極呈SN性狀，5號6號磁極呈SN性狀。這時(shí)1號5號下邊對應(yīng)的轉(zhuǎn)子也換成了SN性狀。轉(zhuǎn)子將繼續(xù)向左轉(zhuǎn)動。繞組中并聯(lián)電容C1、C2是防止磁極變換過程中產(chǎn)生高電壓，對可控硅加以保護(hù)。R1、R2是耗能電阻，防止振蕩。
磁極極性轉(zhuǎn)換中，為了不依靠機(jī)械慣性作用，采用3臺以上式。其吸引、排斥作用角互為120°。同時(shí)功率更大，運(yùn)轉(zhuǎn)均勻。
圖3是磁動機(jī)結(jié)構(gòu)的主視圖。為了清楚，定子磁極采用了旋轉(zhuǎn)剖示。為了拆裝方便，機(jī)殼分為上下兩半式。為了使結(jié)構(gòu)緊湊，下軸承與下端蓋鑄成一體。為了運(yùn)行可靠，軸承潤滑采用強(qiáng)力潤滑，有進(jìn)油、回油管道。1為機(jī)殼下部，2為軸承端蓋，3為軸，4為軸瓦，5為軸承蓋，6為配電輪，7為碳刷架，8為上端蓋，9為轉(zhuǎn)子磁極，10為定子磁極座，11為機(jī)殼上部，12為定子線圈，13為定子磁極，14為轉(zhuǎn)子線圈，15為轉(zhuǎn)子磁極座，16為風(fēng)扇，17為鍵。
圖4是磁動機(jī)結(jié)構(gòu)的右視圖。
磁動機(jī)功率的大小取決于轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩是轉(zhuǎn)子的切向力與轉(zhuǎn)子半徑的乘積，因此，轉(zhuǎn)子的切向力非常關(guān)鍵。轉(zhuǎn)子切向力與磁極吸力的關(guān)系經(jīng)分析可知，當(dāng)兩磁極全部重疊時(shí)，切向力為0；當(dāng)兩磁極遠(yuǎn)離無重疊時(shí)，切向力亦為0。最大切向力發(fā)生在兩磁極重疊一半的位置上。因此，可用作圖法求出切向力與吸力的關(guān)系平均切向力為最大吸力的12.5％。若圖3中定子與轉(zhuǎn)子鐵心截面積20cm×28cm，轉(zhuǎn)子半徑558mm，定子與轉(zhuǎn)子空氣隙1mm，空氣隙磁感應(yīng)B＝15000高斯，鐵心總長177.6cm，根據(jù)磁路計(jì)算，轉(zhuǎn)子每個(gè)磁極線圈匝數(shù)7000匝，電流1.5安，定子磁極線圈匝數(shù)3500兩組，電流1安，線徑1.5漆包線。磁勢公式Iw＝H1l1+H2l2，鐵心B＝15000高，H＝30安/厘米，查磁化曲線，空氣隙H＝0.8B，H＝12000安/厘米。電磁鐵吸力公式F＝(B/5000)×S，轉(zhuǎn)角加速度與轉(zhuǎn)矩、慣量矩關(guān)系M＝Iε，角速度與角加速度關(guān)系ω＝ω0+ε·t，角速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系ω=πn30]]>，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、功率關(guān)系M＝716.2N/n公斤·米。損耗硅鋼片間隙系數(shù)，漏磁，磁滯損耗，渦流損耗，定子磁極距離引發(fā)間歇系數(shù)，機(jī)械損耗，直流電阻損耗?？廴ジ黜?xiàng)損耗，最大轉(zhuǎn)矩M＝971.9公斤·米。當(dāng)750轉(zhuǎn)時(shí)克服慣量矩所需轉(zhuǎn)矩576.2公斤·米，剩余395.7公斤·米轉(zhuǎn)矩，可輸出414馬力。輸入僅僅1500瓦(2馬力)。輸出是輸入的200倍。
磁動機(jī)具有下列性質(zhì)1、定子、轉(zhuǎn)子磁極繞組導(dǎo)線纏繞方式所決定，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動過程中，導(dǎo)線平行于磁力線，導(dǎo)線不切割磁力線，不產(chǎn)生切割反電動勢。磁動機(jī)不可逆，只能作動力源，自身不能當(dāng)發(fā)電機(jī)使用。在作發(fā)電機(jī)原動機(jī)使用時(shí)，要加裝調(diào)速器，控制轉(zhuǎn)子磁極激磁電流，方法是改變可控硅導(dǎo)通角。2、根據(jù)電感公式L=μN2Sl]]>；磁場能量公式；W=LI22]]>，將電感代入能量公式得W=12·1Lμ·S·N2·I2]]>。從公式看出，由于匝數(shù)多，在電流不大的情況下，仍能產(chǎn)生巨大的磁場能量。3、實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)保持輸入功率不變時(shí)，增加鐵心截面積將增加輸出功率。4、實(shí)驗(yàn)證明當(dāng)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極相吸引時(shí)，將產(chǎn)生自感電動勢，定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與外電源激磁電壓同方向，轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與外電源激磁電壓同方向；當(dāng)定子磁極與轉(zhuǎn)子磁極相斥時(shí)，也產(chǎn)生自感電動勢，定子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與新加外電源激磁電壓同方向，轉(zhuǎn)子線圈產(chǎn)生感應(yīng)電動勢與外電源激磁電壓方向相反。以上結(jié)果表明自感電勢對磁動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)沒有不良影響。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)磁動機(jī)實(shí)質(zhì)上是開拓了一種新能源一磁能。所以盡管是用電產(chǎn)生磁，它的效率是可以大于1。從實(shí)施例看出輸出是輸入200倍。磁動機(jī)不消耗任何燃料。它和現(xiàn)代動力源柴油機(jī)相比，磁動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，管理方便，使用壽命長，運(yùn)行可靠，無噪音，無污染。是一種環(huán)境保護(hù)能源。當(dāng)今世界能源瀕于枯竭，磁動機(jī)將產(chǎn)生不可估量的經(jīng)濟(jì)效果和社會效果。磁動機(jī)發(fā)展前景也很廣闊。高溫超導(dǎo)、納米技術(shù)的應(yīng)用更會使磁動機(jī)如虎添翼。
權(quán)利要求
1.一種電磁磁動機(jī)，包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，固定部分稱之為定子，轉(zhuǎn)動部分稱之為轉(zhuǎn)子，其特征在于無論是定子還是轉(zhuǎn)子，它們勵(lì)磁的線圈纏繞方式都必須平行于磁力線，再運(yùn)轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)線不切割磁力線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電磁磁動機(jī)，其特征在于定子磁極是變化的。
全文摘要
一種電磁磁動機(jī)，包括固定部分和轉(zhuǎn)動部分，固定部分稱之為定子，轉(zhuǎn)動部分稱之為轉(zhuǎn)子，其特征在于無論是定子還是轉(zhuǎn)子，它們勵(lì)磁的線圈纏繞方式都必須平行于磁力線，再運(yùn)轉(zhuǎn)過程中導(dǎo)線不切割磁力線。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)磁動機(jī)實(shí)質(zhì)上是開拓了一種新能源——磁能。所以盡管是用電產(chǎn)生磁，它的效率是可以大于1。從實(shí)施例看出輸出是輸入200倍。磁動機(jī)不消耗任何燃料。它和現(xiàn)代動力源柴油機(jī)相比，磁動機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，造價(jià)低，管理方便，使用壽命長，運(yùn)行可靠，無噪音，無污染。
文檔編號H02K3/00GK1457130SQ0210971
公開日2003年11月19日 申請日期2002年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月9日
發(fā)明者孫秀明 申請人:孫秀明