一种把保守场转变为非保守场的永磁装置的制作方法

本发明涉及一种非保守场永磁装置，特别涉及到一种把保守场转变为非保守场的永磁装置。

背景技术：

众所周知，永磁体具有两极性，磁性北极n，磁性南极s，折断后仍为两极（n级、s极）。单个磁极不存在。同时，永磁体具有指向性，如果把一个永磁体悬挂起来，就会发现它的南极指向地理南磁极，北极指向地理北磁极。永磁体磁极间具有相互作用的磁力，同名磁极相斥、异名磁极相吸。永磁体周围存在着一种物质，能使磁针偏转，这种物质在物理学上被称作磁场，该磁场是公知的保守场。尽管永磁体之间具有互吸与互斥作用的磁力，但利用吸力或斥力做功输出之后，运动磁体的位置就会发生变动，若要使它回到原先的位置，外部不对它加入同等的功是办不到的。例如，当一块永磁体受到斥力离开另一块永磁体之后，如果外部不对这块离开后的永磁体施于同等的功是不可能把它压迫回到另一块永磁体的身旁的。换句话说，利用永磁体吸力或斥力对外输出的功，实际上是源于外部克服永磁体吸力或斥力所输入的功。输出等于输入，整个过程遵循能量守恒定律。显然，在此过程中，若不涉及外部能量而能利用永磁体做功输出无疑是天方夜谭。究其原因，只能归咎于永磁体是保守场。由此可见，把保守场转变为非保守场至关重要。

中国发明专利申请名称是“磁动机”，申请号201010190586.4，被驳回的理由是，永磁体周围建立的磁场是一种保守场，磁力做功的过程类似于重力做功，都是一种势能的转化。对于处于磁场中的磁体来说，其所获得的势能都是外部的能量。将两块磁铁相对拉开一定的距离，则磁铁之间具有一定的势能，外部能量消失后磁铁之间相对运动，将外部能量所做的功转化为动能，外部能量大则转化的势能大，输出的动能大，外部能量小则转化的势能小，输出的动能小。在此过程中，磁铁只是产生能量转换的介质而已，并非是将磁铁所蕴含的磁能转化为其它能。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种把保守场转变为非保守场的永磁装置，以解决保守场永磁体所存在的上述问题。

上述发明目的，是通过下述具体技术方案实现的：一种把保守场转变为非保守场的永磁装置，包括外观形状呈空芯圆柱体的永磁磁幄，永磁磁幄由两个空芯半圆柱体永磁体合并而成，其中一个空芯半圆柱体永磁体的外表面呈n极，而s极全部朝向空芯半圆柱体永磁体之内，称为n极半圆磁幄，另一个空芯半圆柱体永磁体的表面呈s极，而n极全部朝向空芯半圆柱体永磁体之内，称为s极半圆磁幄，一个完整的永磁磁幄，由两个异极的n极半圆磁幄和s极半圆磁幄合并而成，合并之处称为磁幄吻合处，两个异极的空芯半圆柱体永磁体均由至少一块永磁体组成，在永磁磁幄的圆形顶端通过粘贴或固定件固定的方式固定有一个横截面是倒u形的硅钢罩，倒u形硅钢罩的宽度等于或大于永磁磁幄的圆面直径，展开长度等于或大于永磁磁幄的圆面直径加上永磁磁幄两侧高度之和，硅钢罩固定在永磁磁幄时，硅钢罩对称中心线与磁幄吻合处重合，永磁磁幄所固定的硅钢罩厚度的选择以硅钢罩对称中心线外所检测的磁场强度与未覆盖硅钢罩前的磁幄吻合处外所检测的磁场强度比较，磁场强度降低或减弱5—95倍为宜。

所述永磁块为钕铁硼、铁氧体或胶磁材料组成。

所述永磁磁幄为空芯圆柱体或空芯方形体；

所述倒u形硅钢罩为硅钢片罩；

所述硅钢片罩至少由一层硅钢片组成；

所述u形硅钢片套的弯曲处为直角。

采取上述措施的本发明，永磁磁幄的磁场分布有别于常规永磁体，磁幄吻合处存在径向磁场n、s，磁幄吻合处径向磁场的两边存在反径向磁场s、n。本发明在永磁磁幄加上硅钢罩的作用在于弱化径向磁场与反径向磁场的磁场强度并使两者变成非对称，从而使之呈现非保守场的态势。当保守场永磁体变成非保守场永磁装置时，若外置常规永磁体——轮式磁棒在受到非保守场永磁装置吸引并做功输出时，无疑可依靠由非对称磁场形成的磁力差的作用，无障碍地越过非保守场永磁装置。经试验表明，永磁磁幄厚度与永磁磁幄直径的比例、永磁磁幄高度与永磁磁幄直径的比例以及与硅钢片罩厚度之间的关系很难实现一种比例关系，因为采用不同的永磁材料，情况就会发生变化。进一步试验表明，无论采用何种永磁材料做磁幄，只需要把空心永磁磁幄上磁体吻合处之外的磁场强度通过加上硅钢罩使得其磁场强度降低或减弱5—95倍即可实现把保守场转变为非保守场的基本目的。也就是说，实现把保守场转变为非保守场技术的目的，需要通过钕铁硼或铁氧体或胶磁材料或其它永磁材料做成的永磁磁幄上加上硅钢罩的技术手段来达到，永磁磁幄的规格选择及所加上的硅钢罩的厚度以永磁磁幄上的磁体吻合处外所检测的磁场强度与未覆盖硅钢片罩前的磁体吻合处外所检测的磁场强度比较，磁场强度降低或减弱5—95倍即得。本发明通过在磁幄上加上硅钢罩后实现了磁幄上磁体吻合处外的磁场强度的弱化，弱化值达5—95倍。

附图说明

图1是本发明实施例1结构示意图；

图2是本发明永磁磁幄的结构示意图；

图3是本发明实施例2的结构示意图；

图4是本发明实施例3的结构示意图。

附图序号说明：永磁磁幄1，n极半圆磁幄，2，s极半圆磁幄，3，硅钢罩4，磁幄吻合处5，硅钢罩对称中心线。

具体实施方式

实施例1

如附图1所示，本发明主要由永磁磁幄1和硅钢罩4组成，永磁磁幄1的外观形状呈现空芯圆柱体状，由两个空芯半圆柱体的永磁体合并而成，其中一个空芯半圆柱体是n极永磁体2，其内表面呈现n极，外表面呈现s极，因此其n极全部朝向永磁磁幄1的内芯，另一个空芯半圆柱体是s极永磁体3，其内表面呈现s极，外表面呈现n极，因此其s极全部朝向永磁磁幄1的内芯，如此，n极永磁体2和s极永磁体3对应地相吸而合并成完整的空芯圆柱体的永磁磁幄1，合并后的永磁磁幄1顶端与底端均呈圆形，两者合并处呈一合并轴线称为磁幄吻合处5，在永磁磁幄1的顶端通过粘贴方式或固定件固定的方式固定有一个倒u形的硅钢罩4，倒u形硅钢罩的宽度等于或大于永磁磁幄的圆面直径，展开长度等于或大于永磁磁幄的圆面直径加上永磁磁幄两侧高度之和，因此，硅钢罩4能罩住永磁磁幄1，硅钢罩4罩住永磁磁幄1时，硅钢罩固定在永磁磁幄时，硅钢罩对称中心线与永磁磁幄吻合处重合。磁幄厚度、磁幄直径、磁幄高及硅钢罩4的厚度这些数值直接影响了永磁磁幄1的磁场强度的变化，而经多次检测表明，磁幄厚度与磁幄直径的比例、磁幄高与磁幄直径的比例与硅钢片罩厚度之间的关系很难实现一种比例关系，因为采用不同的永磁材料，情况就会发生变化。进一步试验表明，无论采用何种永磁材料做永磁磁幄1，只需要把永磁磁幄1上磁幄吻合处5之外的磁场强度通过覆盖硅钢罩4使得其磁场强度降低或减弱5—95倍即可实现把保守场转变为非保守场的基本目的。也就是说，实现把保守场转变为非保守场技术的目的，需要通过钕铁硼或铁氧体或胶磁材料或其它永磁材料做成的永磁磁幄1上覆盖硅钢罩4的技术手段来达到，永磁磁幄1的规格选择及所覆盖的硅钢罩4的厚度以永磁磁幄1上的磁幄吻合处5外所检测的磁场强度与未覆盖硅钢罩4前的磁幄吻合处5外所检测的磁场强度比较，磁场强度降低或减弱5—95倍即得。在本实施例中，永磁磁幄1直径26cm、高13cm、永磁磁幄1厚度2.6cm，硅钢罩4的厚度分别是12.31mm、1.98mm及3.63mm。永磁磁幄1的外观形状还可以呈现空芯四方柱体状，其n极永磁体2和s极永磁体3的设置，以及硅钢罩4的设置均与空芯圆柱体的永磁磁幄1及硅钢罩4设置相同。

实施例2

如图3所示，在本实施例中，永磁磁幄1与实施例1的永磁磁幄1相同，硅钢罩4变形为圆环状，直径大小不同的3-5个圆环状的硅钢罩4叠加固定而成，叠加的硅钢罩4通过粘贴或固定件固定在永磁磁幄1的侧面与磁幄吻合处5相贴。在本实施例中永磁磁幄1直径12.5cm、高9.4cm、厚2.5cm。硅钢罩4由3个直径大于永磁磁幄1的直径且从里到外直径递增的硅钢罩4叠加而成。本实施例的内环硅钢罩4周长75cm，中环硅钢罩4周长105cm，外环硅钢罩4周长125cm。三环高均为10cm，厚度均为0.33cm。

实施例3

如图4所示，在本实施例中，永磁磁幄1与实施例1的永磁磁幄1相同，硅钢罩4变形为与永磁磁幄1外形相似的只有下底开口的杯形罩状，硅钢罩4的内径比永磁磁幄1外径大1-2厘米，能完全把永磁磁幄1罩住，在本实施例中永磁磁幄1直径12cm，高9cm、厚2.5cm，杯形硅钢罩4外径15cm，高10cm，厚2.9mm。

检测实施例1

本检测实施例1与上述实施例1相对应，是对实施例1的检测，所检测的是永磁磁幄1的相关数值，及永磁磁幄1固定有硅钢罩4后相关数值，对两者进行比较。

单纯永磁磁幄1的相关数值

a、用高斯计通过“微积分”的方法测算出磁幄上磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米与平行且水平方向向右8厘米之间即以磁幄吻合处左右16厘米（本实施例称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为118.9高斯。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受118.9高斯磁场的作用而运动16厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=16×118.9m=1902.4m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出磁幄上磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米之外16厘米×2（本实施例称之为边距）与平行且水平方向向右8厘米之外16厘米×2（本实施例称之为边距）之和即64厘米（上述中距16厘米的4倍）的直线范围的平均磁场强度为29.72高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受29.72高斯磁场的作用而运动64厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=64×29.72m=1902.08m。

正功与负功刚好扺消为0，则利用永磁力做功输出为0。

显然，做功过程遵守能量守恒过程，符合保守场的特性。

本发明实施例1的相关数值

（1）当硅钢罩4的厚度为12.31mm，永磁磁幄1上磁幄吻合处5外检测的磁场强度比未覆盖硅钢罩4的磁场强度弱化6.7倍。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出磁幄上平面吻合中线1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米与平行且水平方向向右8厘米之间即以吻合中线左右16厘米（本发明称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为8.7高斯。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受8.7高斯磁场的作用而运动16厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=16×8.7m=139.2m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出磁幄上平面吻合中线硅钢板之上1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米之外16厘米×2（本发明称之为边距）与平行且水平方向向右8厘米之外16厘米×2（本发明称之为边距）之和即64厘米（上述中距16厘米的4倍）的直线范围的平均磁场强度为0.59高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受0.59高斯磁场的作用而运动64厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=64×0.59m=37.76m。

正功139.2m与负功37.76m差为101.44，则可利用永磁力做功输出。

（2）当硅钢罩4的厚度为1.98mm，永磁磁幄1上磁幄吻合处5外检测的磁场强度比未覆盖硅钢罩4的磁场强度弱化5倍。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出磁幄上平面吻合中线1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米与平行且水平方向向右8厘米之间即以吻合中线左右16厘米（本发明称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为25高斯。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受25高斯磁场的作用而运动16厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=16×25m=400m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上磁幄吻合处硅钢板之上1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米之外16厘米×3（本发明称之为边距）与平行且水平方向向右8厘米之外16厘米×3（本发明称之为边距）之和即96厘米（上述中距16厘米的6倍）的直线范围的平均磁场强度为3.36高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受3.36高斯磁场的作用而运动96厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=96×3.36m=322.56m。

正功400m与负功322.56m差为77.44m，则可利用永磁力做功输出。

（3）当硅钢罩4的厚度为3.63mm，永磁磁幄1上磁幄吻合处5外检测的磁场强度比未覆盖硅钢罩4的磁场强度弱化50倍。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米与平行且水平方向向右8厘米之间即以磁幄吻合处左右16厘米（本发明称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为2.2高斯。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受2.2高斯磁场的作用而运动16厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=16×2.2m=35.2m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上磁幄吻合处硅钢板之上1.5厘米高处平行且水平方向向左8厘米之外16厘米×2（本发明称之为边距）与平行且水平方向向右8厘米之外16厘米×2（本发明称之为边距）之和即64厘米（上述中距16厘米的4倍）的直线范围的平均磁场强度为0.7高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受0.7高斯磁场的作用而运动64厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=64×0.7m=44.8m。

正功35.2m与负功44.8m差为负9.6m，则可利用永磁力做功输出，但运动方向相反。

检测实施例2

本检测实施例2与上述实施例2相对应，是对实施例2的检测，所检测的是永磁磁幄1的相关数值，及永磁磁幄1固定有多个环形硅钢罩4后相关数值，对两者进行比较。

单纯磁幄的相关数据

a、用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米与平行方向向右3厘米之间即以磁幄吻合处左右6厘米（本实施例称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为80高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受80高斯磁场的作用而运动6厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=6×80m=480m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）与平行且水平方向向右3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）之和即36厘米（上述中距6厘米的6倍）的直线范围的平均磁场强度为13.33高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受13.33高斯磁场的作用而运动36厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=36×13.33m=479.88m。

正功与负功刚好扺消为0，则利用永磁力做功输出为0。

显然，做功过程遵守能量守恒过程，符合保守场的特性。

本实施例2的相关数据

环形硅钢片罩为三个圆环，三环同一处重叠并压在永磁磁幄的上侧面。内环硅钢罩4周长75cm，中环硅钢罩4周长105cm，外环硅钢罩4周长125cm。三环宽度均为10cm，厚度均为0.33cm。

、用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米与平行方向向右3厘米之间即以磁幄吻合处左右6厘米（本发明称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为8.2高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受8.2高斯磁场的作用而运动6厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=6×8.2m=49.2m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）与平行且水平方向向右3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）之和即36厘米（上述中距6厘米的6倍）的直线范围的平均磁场强度为0.66高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受0.66高斯磁场的作用而运动36厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=36×0.66m=23.76m。

正功49.2m与负功23.76m差为25.44m，则可利用永磁力做功输出。

检测实施例3

本检测实施例3与上述实施例3相对应，是对实施例3的检测，所检测的是永磁磁幄1的相关数值，及永磁磁幄1固定有杯状硅钢罩4后相关数值，对两者进行比较。

单纯磁幄的相关数据

a、用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米与平行方向向右3厘米之间即以磁幄吻合处左右6厘米（本实施例称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为108高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受108高斯磁场的作用而运动6厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=6×108m=648m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）与平行且水平方向向右3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）之和即36厘米（上述中距6厘米的6倍）的直线范围的平均磁场强度为17.99高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受17.99高斯磁场的作用而运动36厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=36×17.99m=647.64m。

正功与负功刚好扺消为0，则利用永磁力做功输出为0。

显然，做功过程遵守能量守恒过程，符合保守场的特性。

实施例3的相关数据

a、用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米与平行方向向右3厘米之间即以磁幄吻合处左右6厘米（本实施例称之为中距）的直线范围的平均磁场强度为1.1高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受1.1高斯磁场的作用而运动6厘米时，磁场力f所做的平均正功为：a=6×1.1m=6.6m。

用高斯计通过“微积分”的方法测算出永磁磁幄上侧面磁幄吻合处1.5厘米高处平行且水平方向向左3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）与平行且水平方向向右3厘米之外6厘米×3（本实施例称之为边距）之和即36厘米（上述中距6厘米的6倍）的直线范围的平均磁场强度为0.28高斯（两边距的径向磁力方向相同但与中距的径向磁力方向相反）。根据f=mh（f表示磁场力，h表示磁场强度，m表示磁极强度），则一根磁极强度为m的磁棒一端受0.28高斯磁场的作用而运动36厘米时，磁场力f所做的平均负功为：a=36×0.28m=10.08m。

正功6.6m与负功10.08m差为负的3.48，则可利用永磁力做功输出。

通过上述三个检测实施例表明，保守场永磁体所体现的n、s之磁极强度是对称的、平衡的，所以利用永磁力做功的做功过程遵守能量守恒定律。但非保守场永磁装置就不同，它所表现的n、s之磁极强度是非对称的、不平衡的，而非对称、不平衡往往会产生一种具有驱动作用的差值——“磁力差”。建立“磁力差”的过程是通过永磁磁幄履盖硅钢罩实现的，而该过程并不消耗能量。