专利名称：利用重力磁力的能源装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一个利用物体重量和磁力作用的动力能装置，其特殊的机构向外负荷输出稳恒的能量。
由于“能量守恒定律”属实践中的总结性定律，所以长期以来导致人们对它的全面性提出疑问，并不断研制出各种类型的“永动机”。例如，国内期刊《今日科技》(1993年第8期23页郭彤供稿)刊载的《磁力自动风扇》；及《当代世界实用发明与新技术览要》(吉林大学出版社1992年印刷81页)一书中登载的《磁就力驱动装置》(日本特开昭58-8273号)，则都是因为理论上和实践中违背了“能量守恒定律”和没有考虑实际摩擦损耗等。所以至今世界上没有寻求到任何成功的“永动机”。
本发明目的是提供一个如下的装置它为无需任何外界能源(或只起动时需能量供应)的原动力(能源)；能输出稳定的功率；长年不停歇地运转；低成本和制做简单；对环境无公害影响。与常说的“永动机”本质不同在使此装置理论上遵循“能量守恒定律”，实际中克服摩擦损耗。
本发明的技术方案，主要有以下内容(a)把两块竖立平行的相同大小磁铁(磁强相同，且磁场分布一致)的同极面相对放置，再将一相对小的片状磁块的同极面朝下，并放入上述两块大磁铁空隙之间；这时除去作用在小磁块上的各种力、力矩等外，同时有使小磁块向上运动的合力(实验证实)。且此力在空隙任何位置都不为零；把小磁块从下往上移动，此力的平均值大干小磁块自重。作为发明，利用这个永久磁铁的特殊性。
(b)把上述两个规则小磁块用一过转轴连杆两端连接(小磁块极面与杆垂直定位，统称为一个单元)，将连杆中心位置处与转轴接牢；且以过转轴竖直线为中心线，使中心线一侧(如左侧)的小磁块顶端距转轴半径R(米)大于另一侧(如右侧)的小磁块顶端距转轴半径r(米)；如此使机构由n个相同单元在转轴上以间隔π/n角度排列成转轮；并将上述两个大磁铁对分别放置于竖直中心线上下与转轴等距的小磁块通过处；且使小磁块对称位于大磁铁间隙中间；大磁铁极面与转轮面平行。由于此装置一侧(如左侧)小磁块重(w，公斤)力矩作用，使转轮克服各种阻力和损耗逆时针转动；每经过π/n周期时，转到中心线上的单元上下两端小磁块都在磁场作用下，由同极面朝上翻转成同极面向下，并沿导槽克服阻力向上分别滑动(R－r)距离；使机构恢复初始状态或获得2w(R－r)的势能，在相应角速度θ(1/秒)下，转轮连续转动。(c)转轮小磁块总重量造成的摩擦力矩为2wnf1r1f1—滚动轴承摩擦系数；r1—滚动轴承摩擦半径，米。转轮其它构件总重量(为简化，其余构件重都折算到连杆上)造成的摩擦力矩为2smRnf1r1＝2smlf1r1n2/π其中l＝Rπ/ns—琏杆横截面积，米2；m—连杆材料比重，公斤/米3；l—相邻连杆端头间的圆弧长，米。转轮转动时中心上单元上下小磁块径向位移产生柯氏加速度阻力矩和摩擦矩分别为4θ2R2w，4wf1r1θVr2+θ2R2≈4Wf1r1θR]]>Vr—小磁块径向位移最大速度，米/秒。转轮总的空气和重力式挂钩(用来小磁块定位)阻矩为(f＋G)nf—角度π内一个单元空气阻矩平均值，公斤·米；G—角度π内一个单元重力式挂钩阻矩平均值，公斤·米。(d)要使此转轮连续转动，希望有正力矩(左侧)w(R-r)Σi=1n-1Sin(π/n·i)≥2nwf1r1+2smlf1r1n2/π+4θ2R2w+4wf1r1θR+]]>总E+磁场作用与R有关的内力矩平均值+(f＋G)n总E—与R、n无关的全部阻力矩总和，公斤·米。上式右边为装置各类阻力全部表达项，除后两项外，各项取π/n周期中最大值。(e)上式两边同乘以周期π/n有w(R-r)π/n·Σi=1n-1Sin(π/n·i)≥2nwf1r1π/n+2smlf1r1n2/π·π/n+4θ2R2w·]]>π/n＋4wf1r1θRπ/n＋总E·π/n＋(f＋G)n·π/n其中磁场作用与R有关的内力矩平均值·π/n＝0 (不计自身飞轮损失时，后面细讨论)Σi=1n=1Sin(π/n·i)≈63.6882|n=100;636.94|n=1000;6369.42|n=10000;|]]>63695.2|n＝100000既πΣi=1n=1Sin(π/n·i)/n≈2]]>有2w(R－r)≥2wf1r1π＋2smlf1r1n＋4wf1r1θRπ/n＋4θ2R2wπ/n＋总E·π/n＋(f＋G)π既保持转轮转动的必要条件为中心线上的上下两小磁块向上位移势能，必须大于或等于所有阻力矩在π/n周期内所作功。此式说明该装置连续转动的条件遵循“能量守恒”。(f)将上式移项，其中R＝ln/π总E·π/n＋(2smf1r1l＋4wθ2l2/π)n≤2w[(R－r)－f1r1π]－4wf1r1θl－－(f＋G)π……A当系统其它参数固定不变，而只改变n时，从A式左边看出以n为自变量的函数y(左边)有一极小值y(n)极小≤2[(R－r)－f1r1π]－4wf1r1θl－(f＋G)πy′(n)＝-总E·π/n2＋2smf1r1l＋4wθ2l2/π＝0有 代入A式后总E·π(2smf1r1l＋4wθ2l2/π)≤{w[R－r)－f1r1π]－2wf1r1θl－－(f＋G)π/2}2……C(g)由于在π/n周期中，部分阻力矩功不为常量，而是一个波动值，为使转动平稳连续，使装置由N个独立转轮(其中对应2N个固定大磁铁对)相互等角错位、同转轴纵向排列制成，等效飞轮平稳作用，装置对外输出能为单个转轮的N倍。在实际允许时(考虑工艺、干扰等)，N加大好。当考虑飞轮损耗时(有Δθ变量)，不等式A中各阻力项也相应有一变量(损耗)与之叠加，从形式上看A式各阻力项中包含飞轮损耗后的表达式不变，只数值变化。(h)在π/n周期中，总E为下列阻力最大值的合力矩磁感损耗(磁材料用大电阻率的，其它材料为非磁性，轴承除外)、外负荷阻耗、常阻力矩(力偶矩等)、磁场作用产生摩擦矩、小磁块滑动撞击摩擦矩等。总E不是n和R的函数。(i)装置转动角速度θ可利用初始外力起动或自行起动达到。并设θ为装置持续均恒角速度，相应其它参数都满足不等式A，人为调节θ可改变装置转动状态或仍保持原转动状态(取决相应f1的变化)。理论上θ可小到任意值(θ≠0)。(j)直接改变装置转轴轴承的润滑状态，可减少摩擦系数f1；同时温度、速度、材料、载荷等对f1均有一定影响。当f1小到一定值时，对装置保持转动状态有利(f1≠0)。(k)从A式看出，在装置全部阻耗确定后，如采用减少r1、m、s、l，增大(R－r)的办法也可使装置易于保持转动状态。但由于r1(需固有一定半径)、m(强度物质有相当重量)、s(面积一定刚度好)、l(需保持一定尺寸)、R－r(一定尺寸、材料的磁强度一定)都有一定变化范围，所以对A式的影响是有限的。(1)可使(f＋G)π/2远小于w(R－r)(可用真空环境和减少挂钩重量、摆动角度)；并由A式、c式可知其它参数一定，单元数n增大(一定范围内)有利转轮自转；同时其它参数不变，装置满足能量不等式的必要条件为f1和θ减小到一定值时(理论上)，一定有不等式C和A成立，这时装置能保持长期自转。
本发明装置由于采用特别的技术、设计，使其有方便、经济、简单、安全等特点；可应用于各个领域、环境、家庭等，实现能源充足、永恒。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细说明。
图1为装置整体结构示意图。
图2为图1的装置结构侧视示意图。
图3为小磁块在磁场中沿导槽上滑状态图。
图4为小磁块在大磁铁对磁场中基本运动受力图。
本发明装置如图1在矩形小磁块重量矩作用下，转轮以θ角速度逆时针旋转；通过传动器(1)(图2)将能量输出；虚线轮是为增大输出、平稳转动，成等角错位、同转轴的相同结构；并有如下说明1.当同极小磁块大面(与大磁铁对极面垂直)向下，与竖立矩形大磁铁对(2)和(3)短边平行或成小角度时，小磁块受到大于其自重的向上分力作用(实验证明)。因此小磁块(5)(带滑动轴及定位杆)沿闭合导槽(4)(如图3)克服阻力向上位移(R－r)。图1和图3所示导槽(4)材料用非磁性、小摩擦系数、轻质管状物做成；为保证上滑，除减轻小磁块(5)滑动轴两侧的定位杆重外，可变化大磁铁对(2)、(3)参数。
2.小磁块(5)在上下大磁铁对(2)和(3)磁场中基本受力及运动轨迹如图4。在平行纸平面以外的磁合力、合力矩等，由于小磁块在大磁铁对间隙中对称，所以全部抵消(由于误差不能完全抵消量，转换到总E中和对小磁块上滑造成阻力)。在导槽上下两顶端处各安上一重力挂钩(6)(图3，钩对称放置、开口大)，自动限制和保持小磁铁(5)位置按图4所示变化。导槽转到竖直位置时，上下小磁块(此时与大磁铁同极面向上)突然脱钩(挂钩由于其重力及小磁块转矩作用)；两小磁块受力矩转动(90°＜，＜180°)后，以同样竖直位置向上爬升(此时小磁块与大磁铁对同极面翻转向下，向上平均受力大干向下平均受力，其爬升时间小于转过π/n周期所用时间)，升至导槽顶端后被挂钩定位。在连杆(7)连接的上下两个小磁块(5)通过大磁铁对(2)、(3)运动时，磁作用对于转轴阻力功，除有常量(与R、n无关)外，因小磁块(5)受磁力、运动轨迹关于轴水平线对称，所以单元在经过上下磁铁对(2)和(3)周期(这里为π/n)中，其余所有磁作用内力矩阻力功正负抵消(如不计飞轮损失)。其中上下大磁铁对(2)、(3)间隙中的小磁块(5)在过转轴竖直中心线位置(大磁铁垂直对称轴右侧)翻转上升。由于中心线右侧场强大于左侧(大磁铁周边场强强且梯度大，既右侧处小磁块受升力和力矩大)，为了使处于右侧的下大磁铁对(3)中的小磁块上升时间大于或等于位于左侧的上大磁铁对(2)中的小磁块上升时间(因有θ角速度，实际由中心线开始上升，转过a角后完成上升)，在连杆两端的导槽沿转轮旋转方向一侧的滑道上增加摩擦系数，促使小磁块由开始上滑到结束中(转轮相应的转角为α)，上下大磁铁对(2)、(3)中的磁力矩(与R有关的)沿转轮旋转方向作功等于或大于逆旋转方向作功。与此同时，由于大磁铁对场强、梯度下周边大于内上侧，当连接两端上下小磁块的连杆单元旋转到距中心线还有不大于α转角内(翻转上滑前)，如与R相关的合磁矩为同旋转方向取决大磁铁对(2)内时，小磁块上滑(R－r)距离应位于对称大磁铁对(2)、(3)水平对称轴或由所趋向转轴方位一侧。相反，与R相关的合磁矩为同旋转方向取决大磁铁对(3)内时，上滑(R－r)距离应位于接近对称大磁铁对(2)、(3)水平对称轴至离开转轴方位一侧。
3.在不影响测量精度，并保持1、大小磁铁及间隙、主结构形式与原装置一样外，可根据机构力矩平衡原理测出总E值。其实测总E用机构的单元数n及半径R可尽量小，外形可简化。所测得的总E值，实际中应加上误差修正值。总E≈M－w总foro－w结构foro－4θo2wr22－4wforoθor2……DM—单元两端小磁块通过大磁铁对时，机构转动所需最大力矩(可测)。w总—实测机构全部小磁块的重量。w结构—实测机构整个转动重量(小磁块重量除外)。fo，ro—实测机构轴承的滚动摩擦系数和半径。θo—小磁块通过大磁铁对平均角速度。w—小磁块重量。r2—单元最大半径减去小磁块上滑距离。
4.设计该发明装置时，为其简化，这里把转轮其它部件(除小磁块)重量都认为已折算到连杆(主要构件)中；f和G可认为很小，忽略不计；r2≈Ro(Ro实测总E机构中单元最大半径)，这里没计外负荷。取s＝0.0001米2(为增强刚度，单元连杆横截面做成异形面)。m＝0.384公斤/米3(取轻质木材等，为增强刚度不用软质材料)。r1＝0.005米(采用普通滚动轴承)。
l＝0.06米(取大磁铁宽度，磁铁长8厘米，厚1.6厘米)。
w＝0.007公斤(小磁块尺寸3×1.7×0.3厘米)。
R－r＝0.025米(实际爬升距离)。
fo＝0.0015。
Ro＝0.32米。
w结构＝0.2公斤。
w总＝10·w公斤。
θo≈0.01/秒。
M≈3w·0.43公斤·米。两大磁铁同极面间距4厘米(可调)。现仅讨论单个装置，实际中为N个装置组成。将上面有关数据代入D式解得总E≈0.01公斤·米(未加误差值)设取装置的f1≤0.0013(实际中取最小值，可采用高润滑和磁力轴承)θ≤0.01/秒(上限保障小磁块爬升时间)将以上参数代入B、C式中有R≈61.8米，n≈3235，其中R＝ln/π9.1545×10-11＜3100×10-11(满足能量不等式)。但由于R和n过大，实际不易实现，所以在可调范围内取n＝100时，R≈2米；其它参数不变，代入不等式A中有0.0003＜0.00035(满足能量不等式)所以按以上技术设计的“利用重力磁力的能源装置”现实可行，能自行转动。
权利要求
1.此利用重力磁力的能源装置，是用一过转轴连杆(7)两端连接距转轴不等距的可滑动的两小磁块(5)构成一个单元；以n个相同单元在转轴上间隔π/n角度排列成过转轴竖直线为中心线一侧单元重力矩大于另一侧的转轮；将两个固定大磁铁对(2)和(3)分别放置于中心线上下与转轴等距的小磁块通过处；其特征是，小磁块(5)被重力挂钩(6)定位垂直杆(7)，其同极面向上并位于与转轮面平行的相斥磁铁对(2)、(3)间隙中间；单元转到中心线上时，上下两小磁铁(5)受磁场作用，在导槽(4)中翻转上升(同极面向下)。
2.根据权利要求1所述的利用重力磁力的能源装置，其特征是，位于磁铁对(2)和(3)间隙中间的两小磁块(5)，在中心线上脱钩后翻转上升，与磁铁对间隙极面相同的同极面由朝上变朝下。
3.根据权利要求1所述的利用重力磁力的能源装置，其特征是，过轴竖直中心线位于磁铁对(2)和(3)的竖直对称轴一侧；其通过上下磁铁对(2)和(3)磁场内的两小磁块(5)受磁力、运动轨迹对称于过转轴水平线。
4.根据权利要求1所述利用重力磁力的能源装置，其特征是，让导槽(4)沿旋转方向一侧的滑道上滑摩擦系数大于另一侧上滑摩擦系数，使下小磁块上滑时间大于或等于上小磁块上滑时间(消除场强不均影响)。
5.根据权利要求1所述利用重力磁力的能源装置，其特征是，当其它参数不变，在一定范围内单元致n增加时，阻力能耗减少(有利装置转动)。
6.根据权利要求1所述利用重力磁力的能源装置，其特征是，其它参数一定，理论上把轴承摩擦系数f1和装置转轮角速度θ减少到一定值时(f1≠0，θ≠0)，总会让装置能保持长期自转(满足能量守恒)。
全文摘要
本发明是利用重力磁力的能源装置，要使此装置遵循“能量守恒”，利用滑动导槽内小磁块同极面朝下移入两平行竖立相斥的大磁铁间隙中，受到大于小磁块重力的向上力(向上滑动，增加势能)；将上述每两小磁块连接过转轴连杆两端，多杆等角做成一侧有重力矩作用的转轮；通过轴竖直线上的上下大磁铁对磁块内两小磁块，因受磁力、运动轨迹关于轴水平线对称，部分磁阻矩功被抵消；用于克服摩擦损耗的能量相对增加，以保持转轮在θ角速度转动。此装置简单、经济、安全、能源充足、永恒。
文档编号H02N11/00GK1122070SQ9510974
公开日1996年5月8日 申请日期1995年8月25日 优先权日1995年8月25日
发明者安东 申请人:安东