专利名称：磁动力系统的制作方法
技术领域：
本发明属于以永磁体磁场为媒介应用于力学研究技术领域，形成一套完备的热力过程方案，也就是在永磁体磁场作用下，形成热力效应的核心装置。
背景技术：
本发明的背景课题主要在于如下论述磁性的论文，一、路峻岭等在《大学物理》2005年24卷第9期42页刊出的《永磁体同性磁极相吸现象的研究》，文中介绍，两个同极相对的永磁体中间放置一个大小适当的软磁材料，人为的使两个永磁体同极靠拢，能够表现出先排斥后吸引的“同性磁极相吸”过程；二、《中国工程科学》2007年第9卷第4期88页公布的范良藻撰《科学新闻》，文中介绍冯劲松的关于永磁体磁场作用与温度变化的关系，不同的永磁材料在相互吸引与相互排斥过程的同时，都伴随着温度变化，少的有2-3°C，多的有7-8°C之多；三、《物理与工程》2011年21卷第6期介绍了葛哲屹等《磁性弹簧振动研究》，对磁体及静磁场间的受力合计计算以及磁性弹簧的应用做出了具体分析；四、对于永磁体磁场中的弹性势能，尚未有专门的著作给予概括与总结，但是却也被人们所接受，最典型的事例就是2011年上海市高考试题第33题的永磁体磁场势能问题，永磁体磁场排斥势能(试题附图c中I曲线)表现为曲线。五、Nature Volume492 Issue7429 Publishedonlinel9 December2012The Josephson heat interferometer 介绍意大利比萨的 NEST 纳米科学研究所的科学家Francesco Giazotto和Mari a Jose Martinez_P6rez在研究中发现，磁场能控制个体间热流传递的方向，使热量可能从较冷个体传递到较热个体。该发现在一定程度上颠覆了热传递，使热量可能从较冷个体传递到较热个体。这显然违反热力学第二定律——热量永远从较热个体传递到较冷个体。其中，最主要的一项是冯劲松发现的永磁体磁场作用与温度变化的关系，不属于磁热效应范畴,而是证明自然界存在磁场热力效应的有力证据。
发明内容
发明磁动力系统以磁场作用与温度变化作为基础理论支撑，目的在于以磁场为媒介，系统内可用势能大于储存势能。经过多次试验发现，有益于本发明的实验现象如下发现1.对比两个钕铁硼永磁体同极相对应与两个铁氧体永磁体同极相对应，排斥势能曲线线型如图1所示线型有胖瘦之分，胖瘦程度与该永磁体的磁场强度无关，只与该永磁体的材料成分有关。由此可以证明，各种材料永磁体的排斥势能总量与该种永磁体同极接触时的最大排斥力的比值不同。也就是说，将各种永磁体的规格制作成使其同极接触时最大排斥力为IOON或其他统一数值，相比较，各种永磁体的排斥势能积分有大有小，这一现象属于科学漏洞，还没有一个严谨的学术词汇来定义。说明磁场强度较大的如钕铁硼永磁体相互排斥过程表现为，同极接触时斥力大，相距渐远斥力迅速递减(见图1中曲线2);磁场强度小的永磁体同极接触时斥力虽小，相距渐远斥力递减幅度不大(见图1中曲线I)。
发现2.对《同性磁极相吸现象的研究》中同性磁极相吸过程的磁场力通过F-X图像作出具体分析，如图7中曲线(10)所示，路峻岭等指出“当使一个永磁体的N极靠近附加软磁材料棒永磁体的N极的过程最初(如图7中曲线IOA点开始)排斥很强(到BA)。但是在接近某一尺度时(B点到C点)时，(以C点为分界点)突然斥力变成了引力，两个原来同性的磁极吸引到了一起。两个永磁体同极相吸过程的能量变化，要参照冯劲松的实验观测温度变化进行判断。发现3.磁场排斥的弹性力不同于弹簧弹性力，排斥势能的计算方法是，磁场的排斥势能不能套用胡克定律，但是在F-X图像上把整个势能曲线看做是多个微小的点组成的，每个微小的点沿切线方向仍然适合于胡克定律，势能总量用积分求解。磁动力系统的结构由四个永磁体与一块软磁材料板组成,如示意图2、图3、图4、图5所示，四个永磁体分别是定永磁体a、b,动永磁体c、d,定永磁体体积横向(顺着软磁材料板方向)略大或出两个永磁体并联组成。横向略大或并联的部分属于定永磁体a、b的辅助永磁体，a、c同极相对，b、d同极相对，外侧对齐，辅助永磁体置于内侧，相对的两对永磁体相距略远磁场基本互不干扰。定永磁体及其辅助永磁体由无磁性的材料固定，动永磁体固定在无磁性材料的纵向滑轨上。软磁材料板放置在无磁性材料的横向滑轨上，靠近定永磁体a、b而不接触，在四个永磁体间横向往复运行，软磁材料板的往复运行有左右两个止点；动永磁体C、d顺着定永磁体对它的排斥方向，垂直于软磁材料板进行纵向往复运行，动永磁体的纵向往复运行有上下两个止点。磁动力系统获得势能增量储存的方法如图2所示,动永磁体c位于下止点不动，磁场弹性力做负功W1将软磁材料板从左止点运行至图3所示右止点，W1转化为势能Epl，在F-X图像显示如图8中曲线11所示，保持软磁材料板不动，不使Epl释放即可获得动永磁体c与定永磁体a的相互排斥的势能Ep2,将动永磁体c排斥至上止点,在F-X图像显示(图7中曲线9)所示；再使动永磁体d向定永磁体b靠拢，磁场弹性力做负功W2将动永磁体d推动到使其与定永磁体b既不排斥也不相吸的点(图7所示曲线IO-C点)，W2转化为势能Ep3,因为磁场的重新分布，动永磁体d的磁场与定永磁体b的磁场相接触的点进入到软磁材料板内部，它们不再排斥，进而相互吸引，自发的形成势能Ep4，推动永磁体d到达下止点如图4所示位置；然后，维持动永磁体d不动，使软磁材料板从右止点运行至左止点(如图5所示)，即获得定永磁体b与动永磁体d的排斥势能；动永磁体c向定永磁体a靠拢过程与动永磁体d向定永磁体b的靠拢过程一致。这就完成了磁动力系统的一个循环，系统内就能够形成可释放的弹性势能大于弹性力做负功储存的势能的情况，用不等式表示I Ep2+Ep41 > Epl+Ep3式中Epl、Ep3为磁场弹性力做负功转化的势能，取负值，Ep2, Ep4为磁场能量自发形成，取正值。实现磁动力系统|ep2+ep4| > ep1+ep3的细节是软磁材料板的材质及薄厚程度与Epl数值相关，亦与Ep3、Ep4相关；软磁材料板的行程要尽量缩短，可以使Epl数值尽量变小，又要保证位于左止点时软磁材料板能使定永磁体a的磁感线全部去吸引软磁材料板，同时，定永磁体b的磁极要全部显露出来，定永磁体b的辅助永磁体的磁感线可使定永磁体b的磁感线全部用于排斥动永磁体d。位于右止点时方向相反,情况相同；动永磁体下止点与软磁材料板略有间隙，这一间隙要大于软磁材料板与定永磁体之间的间隙，拉开Epl与Ep2的比值；上止点确定在两个永磁体排斥力减少到与动永磁体运行过程中受到的阻力相等的点，可以使Ep2的利用最大化。在磁动力系统中，因为软磁材料板所占的厚度、软磁材料板与动、定永磁体之间的两个间隙占用了磁场排斥力最大的部分，因此，要选用中远程排斥力大的永磁材料。参照图1中曲线1、图7中曲线9及前述发现1，选用排斥势能曲线粗胖型且两磁体接触时斥力较小的永磁体，可以使Epl数值变小，拉开Epl与Ep2的比值。磁动力系统中的磁场弹性势能不等式辩证解析如果不考虑磁动力系统中的摩擦及阻力，维持磁动力系统中所有永磁体位置不变，软磁材料板从左止点运行到右止点，再返回左止点，在总位移为零，总功量为零；维持磁动力系统中的软磁材料板处于右止点不变，左侧动永磁体在上下止点之间做一次往返，总位移为零，总功量为零；右侧动永磁体在上下止点沿图7中曲线10A-B-C-D-C-B-A做一次往返，总位移为零，总功量为零。这样运行，因为各自环路积分为零，不违反热力学第一第二定律。然而，如按磁动力系统具体实现方式运行，形成I Ep2+Ep4 I > I Ep1+Ep3 I，描述为磁场弹性力做负功转化为Epl和Ep3，Epl和Ep3不释放就可以得到Ep2+Ep4的增量储存，根据能量守恒定律，所增储存量来源于永磁体在排斥及吸引过程中伴随温度变化的热量，说明热力学第二定律不能适合于磁动力系统，则磁动力系统就成为磁场热力过程的核心技术。如果考虑磁动力系统中的摩擦及阻力，摩擦及阻力最终将以转化为热的形式传递到磁动力系统以外，但是不影响磁动力系统内部热力效应的客观形成。磁动力系统的发明过程如图6所示，如果是两个永磁体同极相对中间置一软磁材料板，这是典型的永动机，当软磁材料板横向脱离两个永磁体的磁场，行程会很远，用于克服软磁材料板内部磁畴方向转变所用功量就会很多，搭配不当，就得不偿失；如将定永磁体附加一个辅助永磁体，软磁材料板横向行程就可以缩短，辅助永磁体的磁场可以使定永磁体的磁场专用于对动永磁体排斥，软磁材料板的一个往复行程所用功量以右行取负值，左行取正值，正负值代数和等于前述Epl ;动永磁体的往复行程用功量以上行取正值，下行时前半程克服排斥阻力做功取负值，下行后半程相吸取正值，正负值代数和等于前述ep2+ep4-ep3，这样，单体的磁动力系统就形成了，其效果是|ep2+ep4| >
Epl+Ep3 ；将两个单体磁动力系统左右对称布置，两个软磁材料板中间用其他材料连接在一起，或者把两块软磁材料板合成一块，就形成了前述磁动力系统，对比单体的磁动力系统，软磁材料板的单次行程用力平稳。本发明的有益效果是选用排斥势能曲线粗胖型且两磁体接触时斥力较小的永磁体，较好材质软磁材料板组成的磁动力系统中，确定好软磁材料板的左右止点，动永磁体的上下止点，在永磁体磁场作用下，温度变化多少不要过多考虑，就系统内的势能情况做出最简单的选择就是
Ep2+Ep4 > Epl+Ep31 ο Ep2+Ep41 -1 Epl+Ep3所剩数值就可开发出可用能。
图1是比较两种永磁体排斥过程F-X曲线图；图2、3、4、5是磁动力系统示意图；图6是磁动力系统演化过程图；图7、8是磁动力系统中三种势能的F-X曲线图。其中图2是说明书摘要附图。图中，I钕铁硼永磁体排斥势能曲线，2铁氧体永磁体排斥势能曲线，3动永磁体d，4动永磁体c, 5软磁材料板,6定永磁体a, 7辅助永磁体,8定永磁体b, 9动永磁体从下止点到上止点受排斥的势能曲线，10动永磁体从上止点向下止点靠拢过程的势能曲线，11软磁材料板单次行程磁场弹性力做负功转化成的势能曲线。本发明
具体实施例方式系统内能够形成可释放的弹性势能大于弹性力做负功储存的势能的情况，如图2所示，动永磁体c位于下止点不动，磁场弹性力做负功W1将软磁材料板从左止点运行至图3所示右止点，W1转化为势能Epl,在F-x图像显示如图8中曲线11所示,保持软磁材料板不动，不使Epl释放即可获得动永磁体c与定永磁体a的相互排斥的势能Ep2,释放Ep2将动永磁体c排斥至上止点,在F-x图像显示如图7中曲线9所示；再使动永磁体d向定永磁体b靠拢，磁场弹性力做负功W2将动永磁体d推动到使其与定永磁体b既不排斥也不相吸的点(图7所示曲线IO-C点)，W2转化为势能Ep3,因为磁场的重新分布，动永磁体d的磁场与定永磁体b的磁场相接触的点进入到软磁材料板内部，它们不再排斥，进而相互吸引，自发的形成势能Ep4,推动永磁体d到达下止点如图4所示位置；然后，维持动永磁体d不动，使软磁材料板从右止点运行至左止点(如图5所示)，即获得定永磁体b与动永磁体d的排斥势能；动永磁体c向定永磁体a靠拢过程与动永磁体d向定永磁体b的靠拢过程一致，这就完成了磁动力系统的一个循环，根据具体实验验证实验材料永磁体采用济南磁铁材料厂生产的铁氧体永磁体，规格50X50X25mm，动永磁体为四个串联形成50 X 50 X IOOmm的规格；定永磁体及其辅助永磁体由八个并联在一起形成50 X 100 X IOOmm的规格；软磁材料板材料软铁，规格400 X 120 X 2. 8mm；固定永磁体的材料为塑料板；软磁材料板及动永磁体的滑轨为奥氏体202不锈钢滚珠滑轨；测量仪器为深圳市恩慈电子有限公司出品的HF-200型数显推拉力计，示值误差为 O. 5% ;软磁材料板与定永磁体间隙为1. 5mm,与下止点间隙为2. 2mm。软磁材料板单次行程距离55mm，磁场力做负功转化为Epl数值在F-χ图像显示为图8曲线11。动永磁体在上下止点间行程为120mm。测量其势能Ep2值在F_x图像显示为图7曲线9，Ep3值为曲线10中A-B-C部分，Ep4值为曲线10中C-D部分。上述数值均包含摩擦及阻力，在此情况下积分计算并对比，|ep2+ep4| : |ep1+ep3| =1.24 I。多出的24%可视为可开发的可用能。
权利要求
1.磁动力系统，特征是:两个动永磁体、两个定永磁体及其辅助永磁体两两同极相对，外侧对齐，相对的两对永磁体相距略远，磁场互不干扰，在定永磁体与动永磁体的下止点中间有一块软磁材料板横向往复运行，两个动永磁体配合纵向往复运行，根据永磁体排斥势能曲线的胖瘦程度选择永磁体，实现系统内自发形成的势能大于弹性力所做负功，实现Epa+Ep4 I > I Epl+Ep31，完成热力过程。
2.根据权利要求1，磁动力系统中动永磁体及其辅助永磁体由无磁性的材料固定，动永磁体与软磁材料板安装在无磁性材料的滑轨上。
3.根据权利要求1，获得势能增量储存的方法是:动永磁体c位于下止点不动，施加外力将软磁材料板从左止点运行至右止点，保持软磁材料板不动，即可获得动永磁体c与定永磁体a的相互排斥的势能Ep2,将动永磁体c排斥至上止点，再使动永磁体d向定永磁体b靠拢，先施加外力将动永磁体d推动到使其与定永磁体b既不排斥也不相吸的点，外力做功转化为势能Ep3,磁场能量自发的形成势能Ep4,推动永磁体d到达下止点位置,维持动永磁体d不动，施加外力使软磁材料板从右止点运行至左止点，使软磁材料板不动，即获得定永磁体b与动永磁体d的排斥势能,动永磁体c向定永磁体a靠拢过程与动永磁体d向定永磁体b的靠拢过程一致。
4.根据权利要求1，取磁动力系统一分为二的一半，形成单体的磁动力系统，特征是永磁体及其辅助永磁体与软磁材料板组成。
全文摘要
磁动力系统属于以磁场为媒介实现热力过程技术领域，以永磁体磁场作用与温度变化关系作为基础理论支撑，核心技术是由两个动永磁体、两个定永磁体及其辅助永磁体、一个软磁材料板组成，磁场力弹性力做功可以势能形式体现，单次移动软磁材料板由磁场力做负功转化为Ep1，不释放Ep1即可获得定永磁体与动永磁体相互排斥的Ep2，另一动永磁体向定永磁体方向靠拢，靠拢过程分为两个阶段，首先是磁场力克服排斥阻力做负功转化为Ep3，进而因为磁场再分布，自发的获得相互吸引的Ep4。选用势能与最大排斥力比值大的永磁体，适当搭配，可以实现|Ep2+Ep4|＞|Ep1+Ep3|。多出的势能部分可以转化为可开发的有用功。
文档编号H02N11/00GK103078561SQ20131001423
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月15日 优先权日2013年1月15日
发明者赵红日 申请人:赵红日