專利名稱：分子電流動(dòng)力機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到電動(dòng)機(jī)。
現(xiàn)在的電動(dòng)機(jī)，均包括定子和轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子有鐵磁性磁導(dǎo)體，或稱為第一鐵心和第二鐵心。第一鐵心有永磁結(jié)構(gòu)或電磁結(jié)構(gòu)的主磁極。第二鐵心有電流線圈，電流線圈可以經(jīng)接通電源或經(jīng)電磁感應(yīng)產(chǎn)生電流，線圈電流與主磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生動(dòng)力。這種電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)是要消耗大量的電力。
本發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)一種動(dòng)力裝置，使得在運(yùn)行中不需消耗電力或只需消耗很少的電力。
這個(gè)目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，即包括定子和轉(zhuǎn)子。定子和轉(zhuǎn)子分別設(shè)有第一鐵心和第二鐵心，第一鐵心設(shè)有永磁結(jié)構(gòu)或電磁結(jié)構(gòu)的主磁極。本發(fā)明還包括有第二磁極和分流磁極。第二磁極設(shè)置在第一鐵心上，與主磁極相差一定的位置角度。分流磁極極對(duì)數(shù)是第二磁極極對(duì)數(shù)的兩倍，每一對(duì)分流磁極分別與一個(gè)第二磁極位置角度相同，位于第二磁極的兩側(cè)。在第二鐵心中，分流磁場(chǎng)磁通方向垂直于主磁場(chǎng)磁通方向和第二磁場(chǎng)磁通方向?；蛘弑景l(fā)明還包括分流磁極和設(shè)置在環(huán)形第二鐵心上的第二磁場(chǎng)勵(lì)磁線圈。第二磁場(chǎng)勵(lì)磁線圈是環(huán)形螺線管。分流磁極的極對(duì)數(shù)與主磁極極對(duì)數(shù)相同，每一對(duì)分流磁極分別與一個(gè)主磁極位置角度相同，位于主磁極的兩側(cè)。所有兩側(cè)有分流磁極的主磁極均具有相同的極性。在第二鐵心中，分流磁場(chǎng)磁通方向垂直于主磁場(chǎng)磁通方向和第二磁場(chǎng)磁通方向。
本發(fā)明的動(dòng)力裝置，其主磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)以及分流磁場(chǎng)的磁化場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)均作用于第二鐵心，并在第二鐵心的不同部位產(chǎn)生不同方向和不同大小的未抵消分子電流。未抵消分子電流分別與各磁極氣隙磁場(chǎng)相作用，產(chǎn)生大小不等、方向相反的轉(zhuǎn)矩，正反方向的轉(zhuǎn)距不平衡，就有了動(dòng)力輸出。動(dòng)力裝置運(yùn)轉(zhuǎn)中，第二鐵心相對(duì)于主磁極運(yùn)動(dòng)，磁通的變化，在分子電流的運(yùn)行空間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的方向與分子電流的方向相反，使分子電流的能量得以消耗。分子電流能量的消耗對(duì)應(yīng)分子熱運(yùn)動(dòng)的降低，所以第二鐵心的溫度降低，第二鐵心與周圍環(huán)境有了溫差，于是周圍環(huán)境的熱能向第二鐵心補(bǔ)充。
這樣，本發(fā)明利用環(huán)境的熱能作功，電能損耗僅是勵(lì)磁線圈的電阻損耗。如果各磁極均為永磁結(jié)構(gòu)，則無(wú)需消耗人工電能。本發(fā)明可以永久性地解決能源問(wèn)題，可以減少燃燒化學(xué)能源帶來(lái)的空氣污染，還可以利用第二鐵心的低溫產(chǎn)生冷凝水，避免可能出現(xiàn)的世界性飲水危機(jī)。
以下借助于附圖
對(duì)本發(fā)明加以說(shuō)明。
圖一是本發(fā)明第一例的橫剖面圖。該例在第一鐵心上設(shè)有第二磁極，是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)之一。圖中僅示出第二鐵心被磁化后最外層的未抵消分子電流，最內(nèi)層的未抵消分子電流與受力分析無(wú)關(guān)，未示出。
圖二是本發(fā)明第一例的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化后的橫剖面圖，該例將主磁極和第二磁極合并設(shè)置。
圖三是本發(fā)明第一例的縱剖面圖。該例分流磁極氣隙磁通的方向?yàn)檩S線方向。
圖四是圖三例的改進(jìn)結(jié)構(gòu)。該例分流磁極氣隙磁通方向?yàn)閺骄€方向。
圖五是本發(fā)明第二例的橫剖面圖。該例在環(huán)形第二鐵心上設(shè)有環(huán)形螺線管式勵(lì)磁線圈，是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)之二。為圖面清晰計(jì)，未示出環(huán)形螺線管，僅示出環(huán)形螺線管通電后產(chǎn)生的第二磁場(chǎng)磁通。圖中還示出了主磁場(chǎng)和分流磁場(chǎng)磁通。各未抵消分子電流未示出。
各圖中，(1)為主磁場(chǎng)磁通。(2)為第二磁場(chǎng)磁通。(3)為分流磁場(chǎng)磁通。
圖一例中，第二鐵心為轉(zhuǎn)子的組成部分。第二磁場(chǎng)磁化場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)作用于第二鐵心，在主磁極下產(chǎn)生未抵消分子電流(4)。未抵消分子電流(4)與磁通(1)相作用產(chǎn)生逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩。主磁場(chǎng)磁化場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)作用于第二鐵心，在第二磁極下產(chǎn)生未抵消分子電流(5)。未抵消分子電流(5)與磁通(2)相作用產(chǎn)生順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩。若無(wú)磁通(3)，逆時(shí)針?lè)较蚝晚槙r(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩大小相等，無(wú)動(dòng)力輸出。分流磁場(chǎng)磁化場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)作用于第二鐵心產(chǎn)生未抵消分子電流(6)，其方向垂直于未抵消分子電流(5)的方向。末抵消分子電流(6)與磁通(2)相作用不產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。但是，未抵消分子電流(6)與未抵消分子電流(5)是未抵消分子電流的兩個(gè)分量，未抵消分子電流(6)的增加，將使未抵消分子電流(5)減小，順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩隨之減小。磁通(3)密度越大，第二鐵心磁飽和度越高，分流作用越強(qiáng)，順時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩越小，逆時(shí)針?lè)较虻霓D(zhuǎn)矩相對(duì)越大，則輸出轉(zhuǎn)矩越大。改變磁通(1)或磁通(2)的方向，可改變輸出轉(zhuǎn)矩的方向。同時(shí)改變磁通(1)和磁通(2)的方向，輸出轉(zhuǎn)矩方向不變。由此可見(jiàn)，主磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)也可均用單相交流電勵(lì)磁。分流磁場(chǎng)磁通方向與輸出轉(zhuǎn)距方向無(wú)關(guān)。如果將分流磁極做成可調(diào)節(jié)型，使得可相對(duì)主磁極和第二磁極移動(dòng)，則可以改變輸出轉(zhuǎn)矩的大小和方向。本例中，若分流磁極順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蛞苿?dòng)，輸出轉(zhuǎn)矩均減小。若移動(dòng)接近45度位置角度，輸出轉(zhuǎn)矩接近為零；若移動(dòng)超過(guò)45度位置角度，輸出轉(zhuǎn)矩反向?yàn)轫槙r(shí)針?lè)较?；若移?dòng)接近90度位置角度，輸出轉(zhuǎn)矩將接近順時(shí)針?lè)较虻淖畲笾?。此時(shí)，原來(lái)的主磁極就成了第二磁極，原來(lái)的第二磁極就成了主磁極。本例是將主磁極和第二磁極分別設(shè)置。如果無(wú)需調(diào)節(jié)輸出轉(zhuǎn)矩方向或已經(jīng)設(shè)置了分流磁極的位置調(diào)節(jié)裝置，則可將主磁極和第二磁極合并設(shè)置，使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化如圖二所示。
圖三中，示出了圖一例分流磁極的設(shè)置方式。本例中，磁通(3)經(jīng)第二鐵心、分流磁極(7)和機(jī)殼構(gòu)成磁回路。通常，轉(zhuǎn)軸應(yīng)用非磁性鋼做成，以免其將磁通短路，使輸出轉(zhuǎn)矩下降。此時(shí)分流磁極設(shè)置為永磁結(jié)構(gòu)或電磁結(jié)構(gòu)均十分簡(jiǎn)單。如果轉(zhuǎn)軸是用磁性鋼做成，則轉(zhuǎn)軸中也應(yīng)通過(guò)磁通(3)，此時(shí)分流磁極設(shè)置為電磁結(jié)構(gòu)比較方便。
圖四為另一例分流磁極的設(shè)置方式，其在第二鐵心的兩側(cè)設(shè)有引導(dǎo)環(huán)(8)。該方式將圖三中分流磁極(7)下的氣隙磁通方向由軸向變?yōu)閺较?，使得氣隙大小的控制和整機(jī)裝配均較方便。引導(dǎo)環(huán)(8)也可直接將第二鐵心沿軸向延長(zhǎng)而得到。
圖五例，第二鐵心為定子的組成部分。第二磁場(chǎng)由第二鐵心上的環(huán)形螺線管通電勵(lì)磁。分流磁場(chǎng)只設(shè)置在主磁場(chǎng)的一種極性的磁極下，即只設(shè)置在N極或S極下。磁通(3)可經(jīng)第二鐵心、分流磁極和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成磁回路。本例主磁極極對(duì)數(shù)大于一，這樣可在轉(zhuǎn)子上對(duì)稱設(shè)置分流磁極，以有利于轉(zhuǎn)子平衡。機(jī)殼應(yīng)使用非磁性材料制成，以免其將磁通短路造成輸出轉(zhuǎn)矩減小，機(jī)殼也應(yīng)有較高的電阻，以減小渦流損耗。
第二鐵心橫剖面通?？蔀閳A環(huán)形狀。由于第二鐵心上僅是與主磁極相對(duì)的表面上的未抵消分子電流與主磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生動(dòng)力，所以第二鐵心的內(nèi)外徑之差可適當(dāng)減小。第二鐵心的內(nèi)外徑之差減小后，其剖面面積減小，可能使其磁通密度過(guò)大，此時(shí)應(yīng)適當(dāng)增加主磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)，以減小主磁極和第二磁極的磁力線通過(guò)面積，使之與第二鐵心磁力線通過(guò)面積相適應(yīng)。另外，第二鐵心中，分流磁場(chǎng)磁通在斥力作用下，會(huì)沿軸向逐漸向兩邊擴(kuò)展至主磁場(chǎng)磁極下。在第二鐵心軸向長(zhǎng)度的二分之一處，這種擴(kuò)展達(dá)到最大值，這會(huì)減小動(dòng)力的輸出。第二鐵心的軸向長(zhǎng)度越大，分流磁場(chǎng)磁通的擴(kuò)展影響越大。主磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)的磁極對(duì)數(shù)增加后，磁極沿圓周方向的長(zhǎng)度減小，第二鐵心的軸向長(zhǎng)度相對(duì)增加，如果分流磁場(chǎng)磁通的擴(kuò)展影響不能忽略，應(yīng)適當(dāng)減小第二鐵心的軸向長(zhǎng)度。第二鐵心軸向長(zhǎng)度減小，會(huì)減小動(dòng)力輸出，此時(shí)，可將多個(gè)軸向長(zhǎng)度較小的分子電流動(dòng)力機(jī)沿軸向排列，串聯(lián)安裝在一起。所以，多極對(duì)數(shù)和多級(jí)串聯(lián)安裝是大功率分子電流動(dòng)力機(jī)的重要結(jié)構(gòu)方式。
由于第二鐵心在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度降低，與外部有熱能交換，所以第二鐵心設(shè)置為定子更合適。在機(jī)殼外部，還可以加裝換熱器和風(fēng)機(jī)，增加熱交換效率，減少機(jī)殼與環(huán)境的溫差，避免機(jī)殼上的冷凝水結(jié)冰。
本發(fā)明可以在以上已闡明的基本結(jié)構(gòu)上作許多變型設(shè)計(jì)。例如第二鐵心可做成圓錐形，或者做成盤形等等，以使其適應(yīng)不同設(shè)備或不同安裝空間的要求。
權(quán)利要求
分子電流動(dòng)力機(jī)，包括定子和轉(zhuǎn)子；定子和轉(zhuǎn)子分別設(shè)有第一鐵心和第二鐵心；第一鐵心設(shè)有永磁結(jié)構(gòu)或電磁結(jié)構(gòu)的主磁極，其特征是還包括有第二磁極和分流磁極；第二磁極設(shè)置在第一鐵心上，與主磁極相差一定的位置角度；分流磁極極對(duì)數(shù)是第二磁極極對(duì)數(shù)的兩倍，每一對(duì)分流磁極分別與一個(gè)第二磁極位置角度相同，位于第二磁極的兩側(cè)；在第二鐵心中，分流磁場(chǎng)磁通方向垂直于主磁場(chǎng)磁通方向和第二磁場(chǎng)磁通方向；或者還包括有分流磁極和設(shè)置在環(huán)形第二鐵心上的第二磁場(chǎng)勵(lì)磁線圈；第二磁場(chǎng)勵(lì)磁線圈是環(huán)形螺線管；分流磁極的極對(duì)數(shù)與主磁極極對(duì)數(shù)相同，每一對(duì)分流磁極分別與一個(gè)主磁極位置角度相同，位于主磁極的兩側(cè)；所有兩側(cè)有分流磁極的主磁極均具有相同的極性；在第二鐵心中，分流磁場(chǎng)磁通方向垂直于主磁場(chǎng)磁通方向和第二磁場(chǎng)磁通方向。
全文摘要
分子電流動(dòng)力機(jī)解決了現(xiàn)有電動(dòng)機(jī)需消耗大量電力的問(wèn)題。其包括設(shè)有第一鐵心和第二鐵心的定子和轉(zhuǎn)子。第一鐵心設(shè)有主磁場(chǎng)和第二磁場(chǎng)。另外還設(shè)有分流磁場(chǎng)。三個(gè)磁場(chǎng)的磁化場(chǎng)場(chǎng)強(qiáng)作用于第二鐵心,在第二鐵心的不同部位產(chǎn)生不同方向和不同大小的未抵消分子電流,各未抵消分子電流與上述磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生不能相互抵消的轉(zhuǎn)距并輸出動(dòng)力。本發(fā)明不消耗或很少消耗電力,永久性解決能源問(wèn)題,減少環(huán)境污染,并可產(chǎn)生冷凝水,避免飲水危機(jī)。
文檔編號(hào)H02K57/00GK1423401SQ0114304
公開(kāi)日2003年6月11日 申請(qǐng)日期2001年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者崔寶林 申請(qǐng)人:崔寶林