專利名稱：永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)城
本發(fā)明屬于一種動(dòng)力機(jī)械，以下簡(jiǎn)稱磁動(dòng)機(jī)，國(guó)際專利分類為磁永動(dòng)機(jī)H02N 11/00。
現(xiàn)有技術(shù)
由于能量轉(zhuǎn)化與守衡定f和機(jī)械能守恒定律在熱-電磁-風(fēng)-水轉(zhuǎn)換及合外力矩EM^O的旋 轉(zhuǎn)機(jī)械中，均已得到證明；相反，至今，各種磁動(dòng)機(jī)技術(shù)方案又無(wú)一成功，于是，長(zhǎng)期來(lái)， 磁動(dòng)機(jī)也被認(rèn)為是違背自然規(guī)律的，是不可能實(shí)現(xiàn)的，不具備實(shí)用性。(張文海對(duì)'磁動(dòng) 機(jī)'發(fā)明的分析評(píng)價(jià)，發(fā)明與革新，1993， N。l， P32、 33。劉興良等編著兩大迷夢(mèng)，北京， 科學(xué)普及出版社，1999年)。本發(fā)明的磁動(dòng)機(jī)將改寫這個(gè)歷史。
現(xiàn)代物理學(xué)指出磁場(chǎng)力為非保守力，其機(jī)械能不守恒(中國(guó)中學(xué)教學(xué)百科全書---物理 巻，P33，沈陽(yáng)出版社，1990年)。但這應(yīng)該改為電磁場(chǎng)力為保守力，其機(jī)械能守恒；永磁 場(chǎng)力為非保守力，其能量轉(zhuǎn)化和機(jī)械能不守恒。這個(gè)理論表明，傳統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)化與守衡定律 不適用于永磁場(chǎng)力結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，只要繞定軸旋轉(zhuǎn)的永磁場(chǎng)力矩EM-O，就可能實(shí)現(xiàn)不平 衡而旋轉(zhuǎn)！
但是，永磁體的本性是自身磁力線要力圖閉合平衡。因此，用簡(jiǎn)單形狀的多塊永磁體等 距離排列構(gòu)成轉(zhuǎn)子的任何方案，都因?yàn)楦鲏K的磁力線在小距離范圍內(nèi)已自身閉合或相互干擾
而趨于平衡，均不能做到i:m-o。所以，檢驗(yàn)這個(gè)理論是否正確的標(biāo)準(zhǔn)是，能否創(chuàng)建出永磁
場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力矩》阻力矩，并能不間斷地連續(xù)旋轉(zhuǎn)作功輸出剩余能量的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。本發(fā)明的磁動(dòng)
機(jī)將使這個(gè)美夢(mèng)成真！
從宏觀看，永磁力是與時(shí)間和地域無(wú)關(guān)的能源。可見，永磁力與電磁力、風(fēng)力、水力和 太陽(yáng)能的本質(zhì)不同。凡一次作用上后、無(wú)需再不斷添加能源而能連續(xù)不停地運(yùn)動(dòng)作功輸出能 量的，或需要不斷輸yV少量外界能源，才能連續(xù)不停地運(yùn)動(dòng)作功輸出多余能量的，即輸出遠(yuǎn) 大于輸入的機(jī)器，均為永動(dòng)機(jī)。本發(fā)明的磁動(dòng)機(jī)符合這個(gè)界定。
發(fā)明目的
本發(fā)明的目的是提出一種永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)含有轉(zhuǎn)子、定子和機(jī)架。機(jī)架支承轉(zhuǎn)子軸和定子。本發(fā)明的核心是采用 —種具有長(zhǎng)而大推力磁場(chǎng)區(qū)B的永磁體轉(zhuǎn)子單元和永磁體定子單元。 1.轉(zhuǎn)子和定子的結(jié) #征1. 1 一個(gè)轉(zhuǎn)子或一個(gè)定子均含有至少兩個(gè)永磁體單元，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子單元或定子單元。
1. 2 —個(gè)永磁體單元含有一塊或兩塊(含)以上永磁體，含多塊永磁體的單元采用搭接、疊接 或/和拼接方式構(gòu)成。
1. 3多個(gè)單元平拼出的轉(zhuǎn)子或定子的軸向長(zhǎng)度由需要而定。
1. 4燒結(jié)永磁體的單塊尺寸隨生產(chǎn)條件而定。粘結(jié)永磁體則很容易直接壓制成較大、且形式 復(fù)雜的單元。
1. 5單塊簡(jiǎn)單形狀的永磁體分為端極塊與面極塊。面極塊的N、 S極面尺寸大于側(cè)面尺寸(參 見圖l);端極塊的極面尺寸小于側(cè)面。
1. 6轉(zhuǎn)子2除含有永磁體轉(zhuǎn)子單元3外，或再含有輔助單元。輔助單元分為輔助永磁體單元 和超導(dǎo)體單元。超導(dǎo)體單元由多塊超導(dǎo)片拼成。輔助單元用來(lái)隔斷轉(zhuǎn)子相鄰永磁體單元的頭 部A區(qū)與尾部D區(qū)的部分異性磁力線，或隔斷轉(zhuǎn)子永磁體單元頭部A區(qū)指向同性定子永磁場(chǎng) 的阻力線。
2. 永磁體單元的fla^征
2. 1每個(gè)永磁體轉(zhuǎn)子單元周邊附近的小范圍內(nèi)的磁場(chǎng)，稱為單元磁場(chǎng)。按磁力線方向及磁 性，單元磁場(chǎng)分為七個(gè)區(qū)，即A、 B、 C、 D、 E、 F、 G。其中A、 B、 C、 G四個(gè)區(qū)同性，它們與 D、 E、 F三個(gè)區(qū)性相異。轉(zhuǎn)子單元周邊的磁力線，在A、 B、 C及D區(qū)處與定子單元的磁力線 相接觸，受同性相斥或異性相吸而產(chǎn)生推力矩或阻力矩。
(D轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)的A區(qū)磁力線處在頭部的正面，與B區(qū)磁力線的走向相反。其特點(diǎn)是與 定子同性磁力線相交、相斥，成為阻止轉(zhuǎn)子前進(jìn)的阻力磁場(chǎng)區(qū)，構(gòu)成小阻力矩Ma。
② B區(qū)在正面中部,其長(zhǎng)度與A或C區(qū)的長(zhǎng)度之比值P大于3，更優(yōu)的"值大于5。轉(zhuǎn) 子單元B區(qū)磁力線的走向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相反,且最靠近定子單元的B區(qū)，因而受定子同性磁 場(chǎng)相斥作用，構(gòu)成大推力矩Mb，帶動(dòng)轉(zhuǎn)子前進(jìn)。故B區(qū)是驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)前進(jìn)的主推力磁場(chǎng)區(qū)。
當(dāng)轉(zhuǎn)子單元的B區(qū)與定子磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)接近時(shí)，將有一些B區(qū)磁力線被擠壓，趨倒向C區(qū)。
③ C區(qū)在單元正面的尾部，與尾部后面的異性D區(qū)磁力線相連。C區(qū)有部分磁力線可能 與同性定子磁場(chǎng)相遇而相斥，構(gòu)成小推力矩Mc。當(dāng)轉(zhuǎn)子單元C區(qū)與定子磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)接近時(shí)，C 區(qū)的長(zhǎng)度將會(huì)發(fā)生變化。
④ D區(qū)在尾部或尾部正面。它將力圖與定子異性磁力線相吸，是阻礙轉(zhuǎn)子前進(jìn)的阻力磁 場(chǎng)；但D區(qū)大多距定子單元較遠(yuǎn)，或與定子磁力線的接觸長(zhǎng)度短，強(qiáng)度小，因而構(gòu)成較小的 阻力矩Md。
⑤ E區(qū)在B區(qū)的背面，與定子磁場(chǎng)不相遇。
敏F區(qū)在頭部后面，少部分與G區(qū)異性磁力線相連。
⑦G區(qū)在頭部的正前方及后面，與定子同性磁力線不相交。少部分的G區(qū)與F區(qū)異性磁 力線相連。2. 2永磁體定子單元的磁場(chǎng)特點(diǎn)與轉(zhuǎn)子單元類似，但有兩點(diǎn)不同。第一，定子單元有對(duì)稱或 基本對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式，此時(shí)它沒有C、 D區(qū)(圖5);第二，定子單元A區(qū)的部分磁力線可能 成為同性相斥、推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元B區(qū)的推力線。
2. 3轉(zhuǎn)子單元與定子單元之間的氣隙越小，則兩者間的相斥力越大，推力矩Mb或H:越大； 但須避免運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，因氣隙太小，兩者間出現(xiàn)較大的異性吸力。
3. 轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)
3. 1 —個(gè)轉(zhuǎn)子采用相同或不同類型的單元。
3. 2由多個(gè)轉(zhuǎn)子單元合組成的轉(zhuǎn)子外周邊緣附近的磁場(chǎng)，即轉(zhuǎn)子單元磁力線與定子單元磁力 線相交接觸處小范圍內(nèi)的磁場(chǎng)，稱為轉(zhuǎn)子外邊緣磁場(chǎng)，簡(jiǎn)稱轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。它仍以各單元原磁場(chǎng) 的B區(qū)為基本特征；差別在于，因各單元的相互影響，單元頭尾處A、 C、 D區(qū)磁力線走向和 磁強(qiáng)度有較大的改變。這種變化的力度主要取決于各轉(zhuǎn)子單元的類型及單元之間的關(guān)系。(參 見

圖12、 13)
3. 3轉(zhuǎn)子單元間的距離足夠大者，相鄰單元的A與D異性區(qū)相互影響少，即吸力小，從而 使轉(zhuǎn)子相鄰單元A、 D區(qū)的變化小。
3. 4轉(zhuǎn)子2的半徑R越大，輸出功率越大。
4. 一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M近似地等于，受定子單元磁場(chǎng)同性相斥而得的大小推力矩EMb、 SMc之合，與各阻力矩I]Ma、 EMd等之合的差值，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，不停地連續(xù)作功， 輸出剰余能量折合成的動(dòng)力矩
其中，i:W)為克服機(jī)械運(yùn)動(dòng)摩擦的摩擦力矩，i:N^為其它耗能折合成的阻力矩。
5. 定子單元采用固定式或活動(dòng)式，即固定定子單元(參見圖12、 13)或活動(dòng)定子單元。
5. 1活動(dòng)定子單元采用半旋轉(zhuǎn)式22、進(jìn)退式23、旋轉(zhuǎn)式24或同步式33,即半旋轉(zhuǎn)定子單元 22 (圖14)、進(jìn)退定子單元23 (圖15)、旋轉(zhuǎn)定子單元24 (圖16)、同步定子單元33 (圖17)。
5. 2當(dāng)轉(zhuǎn)子單元B區(qū)到達(dá)時(shí)，半旋轉(zhuǎn)式22、進(jìn)退式23或旋轉(zhuǎn)式24三種活動(dòng)定子單元才迅 速逼近，相斥、推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3前進(jìn)；而當(dāng)轉(zhuǎn)子單元3的A區(qū)或D區(qū)到達(dá)之前，該活動(dòng)定子 單元的主推力磁場(chǎng)B區(qū)已離開，這樣，就減小了活動(dòng)定子單元磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)相互作用 而產(chǎn)生的阻力矩Ma或Md。
5. 3前三種活動(dòng)定子單元之間的距離相隔適當(dāng)，以便既可設(shè)置更多的活動(dòng)推力單元，又能減 小運(yùn)動(dòng)時(shí)相鄰活動(dòng)單元之間產(chǎn)生的相互影響與阻力。
5. 4兩個(gè)或多個(gè)活動(dòng)定子單元采用各自獨(dú)立的或相互配合的聯(lián)動(dòng)推拉力P裝置。聯(lián)動(dòng)推拉力 裝置用鉸、連桿、齒輪或/和鏈索等構(gòu)件組成。聯(lián)動(dòng)推拉力裝置的作用，是使力P推動(dòng)一個(gè)活 動(dòng)定子單元前進(jìn)的過(guò)程，同時(shí)也就是拉動(dòng)另一個(gè)活動(dòng)定子單元回退的過(guò)程?；蛘呦喾础?5. 5活動(dòng)定子單元的動(dòng)力，由外部或轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)提供。6. 由相位不同的多個(gè)轉(zhuǎn)子同軸連成一體的磁動(dòng)機(jī)，能克服單個(gè)轉(zhuǎn)子由于一種相位受力不均勻 而出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子不平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
7. 永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的結(jié)合,除采用同軸或異軸的傳統(tǒng)方式外,采用永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電 機(jī)的永磁體合一結(jié)構(gòu),能節(jié)約專用發(fā)電機(jī)用的永磁體材料。但合一的結(jié)構(gòu)要復(fù)雜些。(圖1S)
8. 由各種鋼材/和塑料預(yù)制成單元用的蜂窩式板架結(jié)構(gòu)，然后把永磁體置入其中就位，將很 方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。板架結(jié)構(gòu)的兩端有蓋板，用蟝栓固定。玩具用無(wú)色或彩色透明塑料 板架，永磁塊用色彩顯示N、 S極，有助于提高趣味性和普及科學(xué)知識(shí)。
發(fā)明效果
本發(fā)明的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低，可用作動(dòng)力機(jī)或玩具。它將成為 一種新能源，實(shí)現(xiàn)人類幾百年來(lái)不斷追求"永動(dòng)機(jī)"的夢(mèng)想！
附困說(shuō)明
圖1單塊梯形永磁體的磁力線圖
圖2單塊弧形永磁體的磁力線示意圖
圖3端極塊永磁體平拼成的單元模型圖
圖4端極塊永磁體搭接成的單元模型圖
圖5六個(gè)面極塊永磁體平拼成的單元模型圖
圖6含梯形永磁體的較復(fù)雜單元的模型圖
圖7含梯形永磁塊的大頭單元模型圖
圖8 —個(gè)大頭單元模型圖
圖9含梯形永磁塊而腰薄的單元模型圖
圖10 —個(gè)凸形單元模型圖
圖11 一個(gè)標(biāo)明等強(qiáng)度磁力線的復(fù)雜單元模型圖
圖12 —個(gè)固定定子的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖13轉(zhuǎn)子有兩種永磁體單元的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖14半旋轉(zhuǎn)定子22的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖15進(jìn)退定子23的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖16旋轉(zhuǎn)定子24的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖17同步定子33的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖18 —種發(fā)電機(jī)的示意圖
具體實(shí)施例
在下列各附圖的永磁體單元中，異性C、 D區(qū)或F、 G區(qū)的分界線28,同性A、 B區(qū)的分 界線29。 A、 B、 C三個(gè)區(qū)用談色粗線標(biāo)出。各個(gè)永磁體單元模型照片的磁力線大多被推繪加工過(guò)，以便更明確顯示。除圖7中右部的少數(shù)永磁塊及繩索關(guān)系保持原照片狀態(tài)外，各塊永 磁體的N極用黑色或紅色顯示，S極用灰色或淡藍(lán)色。
附圖l示出一塊梯形永磁體，是由燒結(jié)釹鐵硼N40的25X50X50 ,塊切成。圖中繪出 了磁力線31的五條等強(qiáng)度線30。尖端表面磁強(qiáng)度達(dá)5000GS,表面達(dá)2500Gs。離開表面后， 磁強(qiáng)度急速降低到一500—300—200—100—50Gs。其B區(qū)與A區(qū)的長(zhǎng)度之比值u接近3。但 A區(qū)既太長(zhǎng)，磁強(qiáng)度又太高，故它不理想。
閣2是根據(jù)本發(fā)明繪出的一個(gè)由單塊弧形永磁體構(gòu)成的單元。其正面磁力線大多一邊倒 向右，w值大于3，推力矩Mb與Mc之合大，阻力矩Ma與Md之合小。其彎曲度可隨轉(zhuǎn)子半 徑R而定，使A區(qū)盡量短、且離定子單元較遠(yuǎn)。
弧形的加工，對(duì)燒結(jié)釹鐵棚霈要用線切割，對(duì)粘結(jié)釹鐵硼則可很方便地壓成。 普通旋刀切成的平面極塊可疊成梯形，做成類似于圖l、 2的截面形狀。
圖3 圖11給出了用多塊永磁體構(gòu)成的九個(gè)不同形狀的單元模型。它們采用了不同的搭 接、疊接或/和拼接方式。除圖5對(duì)稱單元沒有C、 D區(qū)外，每個(gè)單元的磁場(chǎng)均可分為七個(gè)區(qū)， B區(qū)與A或C區(qū)的長(zhǎng)度之比值ii多大于3。部分圖的D區(qū)在單元尾部的正面(如圖4、 6 9、 11),易與定子單元的磁力線接觸而產(chǎn)生較大的異性吸力的阻力矩Md。模型用的永磁塊，均 用燒結(jié)釹鐵硼N40或N50的大塊切成。面極塊和端極塊有多種截面尺寸，但圖中僅標(biāo)出很少 數(shù)塊的尺寸標(biāo)記，從4 19,例如，最小截面的端極塊4約為5X1 mm (前位數(shù)代表極向)， 端極塊16約28X5 mm，面極塊19約6X50 mm。各塊的軸向長(zhǎng)度均約為50mm。模型加工用 了塑料紙帶51、鉛絲繩索55(圖5)、鐵片、木片及膠等，最后用鉛絲圍捆單元，并用速凝粉 固定。僅圖1和圖11標(biāo)有等強(qiáng)度線30。
實(shí)際結(jié)構(gòu)的單元形狀無(wú)窮，材料也可是其它高性能的永磁體。但這些未經(jīng)計(jì)算、由手工 做成的模型表明，通過(guò)電腦優(yōu)化分析將可設(shè)計(jì)出U值遠(yuǎn)大于3及Mb大的單元。
圉5a示六塊面極體18背部緊粘吸在一根厚約4 mm、寬約40咖的鐵弧條52上。前面 用塑料紙帶51攔住。磁塊間用鉛絲繩索55捆綁。照片左半部模糊，對(duì)稱的右半部是經(jīng)加工 處理而成，關(guān)系清楚。實(shí)際上，當(dāng)結(jié)構(gòu)不完全對(duì)稱時(shí)，磁力線將不完全對(duì)稱，如圖b示。這 種結(jié)構(gòu)僅適合作定子單元。
閣12b示的一個(gè)定子20上有4個(gè)永磁體固定定子單元21和轉(zhuǎn)子2上有8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3。 獨(dú)立單元3的磁力線示意圖見圖a。定子單元21約比轉(zhuǎn)子單元3長(zhǎng)一倍。
定子單元21的磁力線相斥轉(zhuǎn)子單元3的B區(qū)磁力線進(jìn)一步倒向右并增強(qiáng)C區(qū)強(qiáng)度。斜向 安置的單元3之間的接口空氣隙26，是B、 C區(qū)磁力線倒向右的出口。該處的B、 C區(qū)磁力線 將共同一起相斥右邊單元3的A區(qū)磁力線，逼使其方向發(fā)生變化，把A區(qū)后段的磁力線擠壓 去與左邊D區(qū)磁力線相連，并把A區(qū)前段指向左前方定子單元21的阻力磁力線擠壓轉(zhuǎn)向右傾斜，變成推力線，從而使轉(zhuǎn)子2外邊緣磁力線與定子單元21磁力線的接觸區(qū)域的全部磁力線 方向，均程度不同地更向右斜，形成向右一邊倒的推力區(qū)，構(gòu)成推力矩Ma及Mc，推動(dòng)轉(zhuǎn)子2 順時(shí)針旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。顯然，這種結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力矩M很大。
左邊單元3的D區(qū)部分磁力線還會(huì)與右邊單元3的異性G區(qū)部分磁力線相連。但D區(qū)磁 力線未跨過(guò)轉(zhuǎn)子2的外緣去接觸定子單元磁場(chǎng)。
空氣隙26的大小、轉(zhuǎn)子單元3的A、 C區(qū)的磁強(qiáng)度、分界線28及29的朝向，是影響轉(zhuǎn) 子2外邊緣總體磁力線方向能否構(gòu)成基本上一邊倒的主要因素。
圖13a、 b示出兩種永磁體轉(zhuǎn)子單元的磁力線示意圖。圖c為它們被交叉配用在半個(gè)轉(zhuǎn)子 2上的磁動(dòng)機(jī)示意圖，可見，接口空氣隙26處的磁力線變化很大，在定子20上可安置3個(gè) 很長(zhǎng)的固定定子單元21。
圖14示出半旋轉(zhuǎn)定子單元22的工作過(guò)程示意圖。
圖14a僅示出一個(gè)比較短的半旋轉(zhuǎn)定子單元22和轉(zhuǎn)子2上的一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3。定子單元 22的一端連著固定鉸34，另一端T?？勺杂尚D(zhuǎn)。當(dāng)單元3順時(shí)針前進(jìn)到達(dá)S。位置，其A區(qū) 阻力線剛接近單元22的異性D區(qū)，產(chǎn)生吸力拉單元3向左前進(jìn)。
圖14b示單元3從S。繼續(xù)前進(jìn)到達(dá)Sj立置，同時(shí)，單元22的T。端受推力P作用，迅速 從T。逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到達(dá)終點(diǎn)L，而滑卡41從右邊伸出，把它頂住不動(dòng)。此刻可見，兩種單元方 向相反的B區(qū)磁力線正面對(duì)面地同性相斥，強(qiáng)有力地推動(dòng)單元3前進(jìn)。圖c示單元22被滑卡 41鎖在1\后，則無(wú)需再消耗任何能量，即可繼續(xù)推動(dòng)單元3從St進(jìn)到S2。若單元22更短些， 則從T。到T,耗能P更少，而到Ti后的停頓時(shí)間將更長(zhǎng)。如果單元22與單元3長(zhǎng)度相近，則 圖b與圖c將合為一步，且無(wú)需再用滑卡41。力P的動(dòng)力由外部或轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)提供。
圖14d為單元3從S2再進(jìn)到S3，同時(shí)，滑卡41向右撤回，單元22從T,向后旋回到原始 位置T。。如此循環(huán)，單元22繞鉸34來(lái)回旋轉(zhuǎn)，也就是推動(dòng)單元3前進(jìn)的過(guò)程。
圖14e示一個(gè)轉(zhuǎn)子2上有四個(gè)相位差90度的單元3;定子20上相差45度等距離安置有 八個(gè)單元22,它們被交叉對(duì)稱地排列分成兩組,每組四個(gè)， 一組逼近單元3時(shí),另一組后退離 開。較短的單元22固定在長(zhǎng)連桿49上。推拉連桿49自由端旋轉(zhuǎn)的力P，由環(huán)行拉索或鏈46 代替，它繞過(guò)靠近轉(zhuǎn)子邊的滑輪48,由與轉(zhuǎn)子2順時(shí)針同向旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力輪及換向器裝置47 帶動(dòng),控制索或鏈46的進(jìn)退。若省去滑輪48，則裝置47須靠近轉(zhuǎn)子。當(dāng)轉(zhuǎn)子2前進(jìn)，四個(gè)單 元3均到達(dá)S,時(shí)，對(duì)應(yīng)的一組定子單元22也受索或鏈46的拉力而旋進(jìn)到達(dá)T,，推動(dòng)單元3 即轉(zhuǎn)子2前進(jìn)；與此同時(shí)，另一組單元22則后退到T。。
之后,如圖14f示，轉(zhuǎn)子2再前進(jìn)45度,原本在S,的單元3到達(dá)S"同時(shí)，原在T。的單元 22則旋進(jìn)到達(dá)T,去推動(dòng)單元3,而原在T,的單元22則后退到T。。如此循環(huán)。由于連桿49較 長(zhǎng),故只霈較小的力P即可使單元22逼近到TJ立置。八個(gè)單元22分為兩組，分時(shí)推動(dòng)單元3 前進(jìn)，因而所需的力P之合較小。單元3的同性斥力也幫助單元22從T,離開、后退到T。。圖15為一個(gè)進(jìn)退定子單元23的工作過(guò)程示意圖。圖a僅示出一個(gè)受切向力P作用，處 于T。位置的單元23和一個(gè)處于S。位置的轉(zhuǎn)子單元3。兩者的B區(qū)長(zhǎng)度近似。單元23的背部 配置有輪35，可沿固定的外軌道36進(jìn)退。圖b示單元23受力P作用從T。前進(jìn)到T,，同時(shí)， 轉(zhuǎn)子單元3對(duì)應(yīng)從S。到S,。此刻，單元3已開始受到單元23的小斥力^作用。圖c示單元3 和單元23同時(shí)到達(dá)S" T2,單元23被伸出的滑卡42鎖住。兩者的B區(qū)最近，單元23受到 的徑向反作用斥力由外軌道36支承，單元3受到最大的相斥推力矩Mb,被推向左前進(jìn)。然 后，單元3隨轉(zhuǎn)子2繼續(xù)向左前進(jìn)，而單元23則迅速向右退回到T。位置，準(zhǔn)備迎接右邊下一 個(gè)轉(zhuǎn)子單元3的到來(lái)。如此循環(huán)。圖d為圖c示兩種單元用的一類磁力線示意圖。
圉16a示出一個(gè)旋轉(zhuǎn)定子單元24和一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3的對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)示意圖。單元24繞自身 的固定轉(zhuǎn)軸32旋轉(zhuǎn)，與轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)向相反， 一個(gè)順時(shí)針、 一個(gè)逆時(shí)針。定子單元24從T。一 T,—T2,轉(zhuǎn)子單元3對(duì)應(yīng)地從S。一S,—S2。這類似于把圖15的進(jìn)退定子單元23的運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)化。 其優(yōu)點(diǎn)之一是可以利用單元24的旋轉(zhuǎn)慣性力矩。圖b、 c、 d為兩種單元在三個(gè)位置時(shí)的放大 圖。圖c示單元3與單元24的B區(qū)磁力線方向相同向右，此時(shí)，單元24所需的推動(dòng)力較小， 兩者的C、 D區(qū)也易于對(duì)稱出理。若單元24的B區(qū)磁力線方向相反向左，則情況相反。
圖17a示16個(gè)同步定子單元33,及與之對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)子2上有16個(gè)單元3。單元33背部的 輪子38沿固定的外軌道37旋轉(zhuǎn)。輪子38與外軌道37是一個(gè)具有高摩擦力的接觸系統(tǒng)，例 如采用橡膠輪與高摩擦力軌或齒輪與齒軌等；軌道37為平面、T型或槽型。圖b示一對(duì)單元 3、 33的放大圖，其磁力線基本相同，B區(qū)同向相斥，成為作用與反作用的對(duì)應(yīng)關(guān)系。它們的 B、 C區(qū)磁力線引起的環(huán)向力，構(gòu)成推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3的力矩Mb和Mc，使單元3和單元33同時(shí) 前進(jìn)。左邊頭部A區(qū)互為阻力磁力線，阻止單元3前進(jìn)的阻力矩Ma。 Mb與Mc之合，顯然遠(yuǎn) 大于Ma。由于單元3與單元33的結(jié)構(gòu)及磁強(qiáng)度可能約有不同，為了保證同歩旋轉(zhuǎn)，設(shè)置一 根連桿39，其一端固定在轉(zhuǎn)子2上，伸出的另一端與同步定子單元33鉸結(jié)(圖a)或雙鉸結(jié) (圖b)?；蛟偌油鈩?dòng)力自動(dòng)控制定子單元33的速度。
圑18a示轉(zhuǎn)子2上有4根輻桿64，各桿外端固結(jié)有4個(gè)轉(zhuǎn)子單元3和與之對(duì)應(yīng)的4個(gè)異 性永磁體配套單元63,單元3的S極與單元63的N極構(gòu)成一種比較強(qiáng)而均勻的永磁場(chǎng)。圖b 為其A—A剖視圖。在桿64的一側(cè)或如圖示的兩側(cè)磁場(chǎng)中，設(shè)置有定子繞組66。當(dāng)轉(zhuǎn)子2旋 轉(zhuǎn)時(shí)，繞組66切割磁力線發(fā)電。如此，再連續(xù)設(shè)置幾層單元63和繞組66，則可充分發(fā)揮最 外層配套單元63永磁材料的作用。
雖然本發(fā)明提供了一些實(shí)施例及其具體說(shuō)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白，在本發(fā)明 實(shí)質(zhì)內(nèi)容的限定范圍內(nèi)，容易作出其它的各種變形。附困標(biāo)記
A G--永磁體單元外周附近磁場(chǎng)的分區(qū)號(hào)，19 --面極塊截面約6X50 mm，
M --輸出剩余能量折合成的動(dòng)力矩，20 —定子，
Ma--轉(zhuǎn)子單元A區(qū)的小阻力矩，21 —永磁體固定定子單元，即固定定子，
Mb--轉(zhuǎn)子單元B區(qū)的大推力矩，22 —半旋轉(zhuǎn)定子單元，
Mc--轉(zhuǎn)子單元C區(qū)的小推力矩，23 —進(jìn)退定子單元，
Md一轉(zhuǎn)子單元D區(qū)的小阻力矩，24 —旋轉(zhuǎn)定子單元，
Mo .--機(jī)械摩擦阻力矩，26 —空氣隙，
M,--其它耗能折合成的阻力矩，28 —N-S場(chǎng)的分界線，
P --推拉活動(dòng)定子的力或所耗的能，29 —A、 B區(qū)同性磁場(chǎng)的分區(qū)線，
PN--活動(dòng)定子單元的斥力，30 —等強(qiáng)度磁力線，
R --轉(zhuǎn)子半徑，31 - -磁力線，
So'^S3 —轉(zhuǎn)子單元端部的運(yùn)動(dòng)軌跡，32 —旋轉(zhuǎn)定子單元24的固定轉(zhuǎn)軸，
V T2 --活動(dòng)定子單元端部的運(yùn)動(dòng)軌跡，33 --同步定子單元，
-- B區(qū)與A或C區(qū)的長(zhǎng)度之比，34 —活動(dòng)定子單元用的固定鉸，
l --轉(zhuǎn)子軸，35 --進(jìn)退定子單元23用的輪子，
2 -一轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子外邊緣的運(yùn)動(dòng)軌跡，36 --進(jìn)退定子單元23的固定外軌道，
3 --永磁體轉(zhuǎn)子單元，37 --同步定子單元33的固定外摩擦軌道，
4 -—端極塊截面約為5X1咖，38 --同步定子單元33用的輪子，
5 -—端極塊截面約8X1 ,,39 --固結(jié)在轉(zhuǎn)子2上伸出的連桿，
6 -—端極塊截面約25X1咖，41 --半旋轉(zhuǎn)定子單元22用滑卡，
7 -—端極塊截面約8X2咖，42 --進(jìn)退定子單元用滑卡，
8 -—端極塊截面約12X2咖，46 —拉索或鏈，
9 -—端極塊截面約26X2咖，47 --動(dòng)力輪及換向器裝置，
10--端極塊截面約8X3咖，48 —滑輪，
11—端極塊截面約32X3鵬，49 一固定半旋轉(zhuǎn)定子單元22用的連桿，
12--端極塊截面約28X3鵬，51 --塑料帶，
13--端極塊截面約32X4咖，52 --鐵弧條，
14--端極塊截面約28X4咖，55 --鉛絲、繩索，
15—端極塊截面約17X5咖，63 --永磁體配套單元，
16—端極塊截面約28X5咖，64 --輻桿，
17—面極塊截面約5X16咖，66 --定子繞組。
18--面極塊截面約5X50 ,，
權(quán)利要求
1.一種永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，含有定子、轉(zhuǎn)子和機(jī)架，機(jī)架支承轉(zhuǎn)子軸和定子，其特征在于①一個(gè)轉(zhuǎn)子或一個(gè)定子均含有至少兩個(gè)永磁體單元，即轉(zhuǎn)子單元或定子單元；②一個(gè)單元含有一塊或兩塊(含)以上永磁體，后者采用搭接、疊接或/和拼接方式構(gòu)成；③一個(gè)單元周邊附近的小范圍內(nèi)的永磁體磁場(chǎng)稱為單元磁場(chǎng)；按磁力線方向及磁性，轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)分為七個(gè)區(qū)，即A、B、C、D、E、F、G，其中，B區(qū)為主推力磁場(chǎng)，B與同性的A或C區(qū)的長(zhǎng)度之比值μ大于3；④轉(zhuǎn)子單元周邊的磁力線，在A、B、C及D區(qū)處與定子單元的磁力線相接觸，受同性相斥或異性相吸而產(chǎn)生推力矩Mb、Mc或阻力矩Ma、Md；由各個(gè)轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)組合成的轉(zhuǎn)子外邊緣磁場(chǎng)，仍以各單元原B區(qū)磁場(chǎng)為基本特色，但各單元原頭尾處A、C、D區(qū)磁力線走向和磁強(qiáng)度有較大的變化；一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M近似等于推力矩∑Mb及∑Mc之合，與阻力矩∑Ma、∑Md、∑M0及∑M1之合的差值，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，不停地連續(xù)作功輸出剩余能量折合成的動(dòng)力矩M＝∑Mb+∑Mc-∑Ma-∑Md-∑M0-∑M1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于定子單元采用固定式單元 [21]或活動(dòng)式單元；活動(dòng)式單元采用半旋轉(zhuǎn)單元[22]、進(jìn)退單元[23]、旋轉(zhuǎn)單 元[24]或同步單元[33];活動(dòng)定子單元的動(dòng)力由外部或轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)提供。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于半旋轉(zhuǎn)定子單元[22] 的一端與固定鉸[34]相連，另一自由端受力P作用可繞鉸[34]旋轉(zhuǎn),旋進(jìn)時(shí)逼近 轉(zhuǎn)子單元[3]，相斥推動(dòng)它前進(jìn)，單元[3]與單元[23]的B區(qū)面對(duì)面時(shí)，推力矩 Mb最大；單元[22]后旋則離幵轉(zhuǎn)子單元[3]。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于進(jìn)退定子單元[23]受 力P作用，背部的輪[35]沿固定外軌道[36]進(jìn)退；進(jìn)到轉(zhuǎn)子單元[3]的近距離時(shí) 相斥推動(dòng)它向前，B區(qū)面對(duì)面時(shí)推力矩Mb最大。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)定子單元[24]繞 自身的固定轉(zhuǎn)軸[32]旋轉(zhuǎn)，其旋轉(zhuǎn)方向與轉(zhuǎn)子[2]的相反， 一個(gè)順時(shí)針、另一個(gè) 逆時(shí)針；單元[24]旋近并相斥推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元[3]前進(jìn)，B區(qū)面對(duì)面時(shí)推力矩Mb最大。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于同步定子單元[33]與 轉(zhuǎn)子單元[3]對(duì)應(yīng)設(shè)置，它們的磁力線基本相同，B區(qū)同向相斥， 一起作同步運(yùn) 動(dòng)；單元[33]背部的的輪子[38]沿外軌道[37]運(yùn)動(dòng)，兩者是一個(gè)具有高摩擦力 的接觸系統(tǒng)；在轉(zhuǎn)子[2]上固結(jié)有連桿[39]，它伸出并與單元[33]鉸結(jié)或雙鉸結(jié), 以保證單元[3]與單元[33]同步，或再加外動(dòng)力自動(dòng)控制單元[33]的速度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于在轉(zhuǎn)子單元[3]內(nèi)側(cè)對(duì)應(yīng) 設(shè)置異性永磁體配套單元[63],兩者構(gòu)成強(qiáng)而均勻的永磁場(chǎng)，在磁場(chǎng)中設(shè)置有 定子繞組[66];當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞組[66]切割磁力線發(fā)電。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁動(dòng)機(jī)，其特征在于用后置入方式，把永磁體 嵌入預(yù)制的蜂窩式板架結(jié)構(gòu)；板架結(jié)構(gòu)的兩端有蓋板，用螺栓固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)。它的轉(zhuǎn)子或定子均含有至少兩個(gè)單元。一個(gè)單元含有一塊或兩塊(含)以上永磁體，后者采用搭接、疊接或/和拼接方式構(gòu)成。一個(gè)轉(zhuǎn)子單元周邊附近的磁場(chǎng)稱為轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)，它分為A、B、C、D、E、F、G七區(qū)，B與同性A或C區(qū)的長(zhǎng)度比值μ大于3。一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M近似等于推力矩∑Mb及∑Mc之合，與阻力矩∑Ma、∑Md等之合的差值，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)做功輸出能量。定子單元采用固定式21或活動(dòng)式；活動(dòng)式單元采用半旋轉(zhuǎn)式22、進(jìn)退式23、旋轉(zhuǎn)式24或同步式33。用后置入式把永磁體嵌入預(yù)制的蜂窩式板架結(jié)構(gòu)。在轉(zhuǎn)子單元內(nèi)側(cè)設(shè)置異性配套單元，在其旋轉(zhuǎn)的永磁場(chǎng)中，有定子繞組切割磁力線發(fā)電。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，可用作動(dòng)力機(jī)或玩具。它將成為一種新能源。
文檔編號(hào)H02N11/00GK101286715SQ20061007876
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2006年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月11日
發(fā)明者祝培鈁 申請(qǐng)人:北京金科奧賽技術(shù)研究中心;陸毓敏