直流发电的方法、制备的圆盘、电机及应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及增高圆盘电机电压的方法、制备的圆盘、电机及应用。具体就是增高法 拉第圆盘直流发电机的电压的方法，依据该方法制备的圆盘，W及依据该方法制备的电机， 包括发电机和电动机，发电机和电动机的应用。
【背景技术】
[0002] 法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发 电机--法拉第圆盘发电机。该台发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的 不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆也处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆也处各与一个黄 铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉 第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，该说明电路中产生了持续的 电流。
[0003] 法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？我们可W把圆盘看作是由无数根长度 等于半径的紫铜福条组成的，在转动圆盘时，每根福条都做切割磁力线的运动。福条和外电 路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根 福条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。
[0004] 法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电流 甚至不能让一只小灯泡发光。但该是世界上第一台发电机，是它首先向人类掲开了机械能 转化为电能的序幕。
[0005] 把该金属圆盘看成有无数条半径组成，圆盘滚动时，相当于每条半径都绕圆也0 转动而切割磁感线。根据右手定则可W判断，A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各点电 势较高，而圆也0的电势较低，因此，圆也处将积累了大量的负电荷，而在磁场中的半圆边 线上将积累有正电荷。金属圆一旦继续转动，部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外，而 由于惯性，在该部分金属边线上仍旧带有正电荷，此时，圆也0处还是低电势，所W该些正 电荷将沿半径方向流往圆也0而形成电流。
[0006] 上述圆盘发电机为什么没有推广使用？是效率低吗？为什么？ 归纳百度上的答案为；圆盘发电机没有推广使用是因为圆盘发电机比线圈电机效率低 下。
[0007] 首先线圈方式能够最大限度利用线圈进行发电，整个线圈一直在做切割磁感线运 动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动，该样就浪费了很大一部分的机械能，发 电的效率大打折扣。
[0008] 其次圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀，导致电阻增大，将会产生比线圈 更多的热量，浪费机械能。
[0009] 最后圆盘发电机和线圈发电机在实际运用中，圆盘发电机摩擦比较大，发电机部 件磨损比线圈发电机严重，圆盘发电机的机械能损失比线圈发电机大，线圈发电机能够更 好的利用机械能，而且其的运动方向很好控制。圆盘发电机则不行。所W鉴于该些原因圆 盘发电机没有得到普及。
[0010] 圆盘发电机上面的一个盘相当有圆周阵列的无数条导线，但每次工作的就只是 B*ds的磁通量，现在的发电机都是N地*ds的磁通量。N是很大的，所W电压，功率都比圆盘 发电机高得多！ 上述解释，对于"线圈方式能够最大限度利用线圈进行发电，整个线圈一直在做切割磁 感线运动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动，该样就浪费了很大一部分的机 械能，发电的效率大打折扣"的解释，完全可W将圆盘完全置入磁场，就能解决该个问题。
[0011] 对于"圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀，导致电阻增大，将会产生比线圈 更多的热量，浪费机械能"的解释，圆盘通过电流的截面积大，电阻应该小，至于材质的不 均匀，现代技术完全能够解决。
[0012] 对于"圆盘发电机和线圈发电机在实际运用中，圆盘发电机摩擦比较大，发电机部 件磨损比线圈发电机严重，圆盘发电机的机械能损失比线圈发电机大，线圈发电机能够更 好的利用机械能，而且其的运动方向很好控制"的解释，由于圆盘发电机要摩擦圆盘外缘， 转速高的话确实摩擦比较大。
[0013] 对于"圆盘发电机上面的一个盘相当有圆周阵列的无数条导线，但每 次工作的就只是B*ds的磁通量，现在的发电机都是N地*ds的磁通量。N是 很大的，所W电压，功率都比圆盘发电机高得多！"的解释，由于P=UI，U=B 押3 ?，要想增大电流，就必须增大转速或者增加圆盘半径，该些显然比较麻烦。
[0014] 如何增大圆盘发电机电压，减小圆盘发电机摩擦，是需要解决的问题。法拉第惇论 (Faradayparadox)是一个关于法拉第感应定律的H个物理实验。
[0015] 一、假设磁铁为固定不动，不能旋转，只让圆盘旋转，则检流计会测量到直流。该实 验设备的功能类似电动机，因此称为"法拉第电动机"、又称为法拉第圆盘（Faradaydisc)、 或单极发电机化omopolargenerator)。
[0016] 二、假设圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，则检流计不会测量到直流。
[0017]H、假设让圆盘与磁铁W同角速度旋转，则检流计会测量到直流，如同第一步骤得 到的结果。
[0018] 上面二的结论，假设圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，则检流计不会测 量到电流。维基百科的解释为：从金属刷到转动轴该一路径产生与圆盘相同的电压，所W检 流计不会测量到电流，由于圆盘为固定不动才能没有圆盘摩擦，该似乎阻绝了减小圆盘摩 擦的可能。
【发明内容】
[0019] 本发明要解决的问题是：圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，包括从金属 刷到转动轴该一路径也固定不动，如何让圆盘产生电压？并且如何使电压串联？解决了该 两个问题，就解决了法拉第圆盘发电机输出高电压的问题，同时也解决了电刷摩擦耗能问 题。
[0020] 对于圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，包括从金属刷到转动轴该一路径 也固定不动，如何让圆盘产生电压？该个问题，只要将从金属刷到转动轴该一路径的导线 进行磁屏蔽，即导线置入软磁材料管，如软铁管中，仅有圆盘切割磁力线即可。将该种情况 制造成发电机或者电动机，仅仅是一条思路。
[0021] 另一条思路为，改变磁力线路径，轴向磁力线穿过圆盘后，沿径向伸出轴向磁场， 然后形成回路。
[0022] 基于该个思路，本发明是该样实现的， 直流发电方法，包括设置磁力线平行于旋转轴的轴向旋转磁场，垂直于轴向旋转磁场 设置增压环状圆盘，所述轴向旋转磁场的范围与增压环状圆盘的直径大小相对应，轴向旋 转磁场磁力线进入增压环状圆盘并穿过增压环状圆盘中的导电层后，磁力线沿径向伸出轴 向旋转磁场，再沿轴向旋转磁场相反方向与轴向旋转磁场形成磁回路，所述增压环状圆盘 中导电层分为至少两个导电区域，导电区域产生的电压由导线串联连接，过径向磁场的导 线被磁屏蔽。
[0023] 所述轴向旋转磁场为磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场；每个轴向旋转磁场磁 力线进入增压环状圆盘并穿过对应导电层后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场，再沿对应 轴向旋转磁场相反方向之后与对应轴向旋转磁场形成磁回路，所述增压环状圆盘中导电区 域产生的电压串联，过径向磁场的导线被磁屏蔽。
[0024] 上述直流发电方法的增压环状圆盘，所述增压环状圆盘为；导电层与软磁材料环 叠置，磁力线沿软磁材料环径向伸出轴向旋转磁场，在磁力线穿过的软磁材料环轴向侧面 设置避磁通道，避磁通道为槽或者孔，导线置于避磁通道内。
[0025] 所述环状圆盘中导电区域为：增压环状圆盘包含一组至少两层叠置的导电层，每 层为一个导电区域，最后一层导电层相邻叠置软磁材料环；所述导电层域产生的电压串联， 上述电压串联的方式为：连接第一导电层内侧的导线绕过软磁材料环连接第二导电层外 侦U，连接第二导电层内侧的导线绕过软磁材料环连接第H导电层外侧，W此类推，连接第一 导电层外侧的导线与连接最后导电层内侧的导线之间构成叠层导电层区域，该叠层导电层 区域产生的电压串联； 或者，所述增压环状圆盘中的导电区域为；增压环状圆盘为一层导电层，该导电层叠置 软磁材料环；导电层沿径向断开为若干块径向导电块区域，连接第一导电块区域内侧的导 线绕过软磁材料环连接相邻第二导电块区域外侧，连接第二导电块区域内侧的导线绕过软 磁材料环连接相邻第H导电块区域外侧，W此类推，连接第一导电块区域外侧的导线与连 接最后导电块区域内侧的导线之间即为同层导电块区域，该同层导电块区域产生的电压串 联； 或者，所述导电层沿径向断开为若干块润旋状径向导电块区域； 或者，所述导电层至少两层，每层构成同层导电块区域产生的电压串联之后，再将层之 间的叠层导电层区域产生的电压再次串联。
[0026] 直流发电方法的增压环状圆盘，所述增压环状圆盘为；两组导电层与软磁材料环 叠置，软磁材料环置于两组导电层之间；磁力线沿软磁材料环径向伸出轴向旋转磁场，在磁 力线穿过的软磁材料环轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽或者孔，导线置于避磁通道 内。
[0027] 所述增压环状圆盘中的导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层，两组导电 层之间叠置软磁材料环，每组导电层包括至少两层叠置导电层，每个叠置导电层为一个导 电区域；所述导电区域产生的电压串联，该电压串联方式为；连接第一组第一导电层内侧 的导线过软磁材料环内侧连接第二组第一导电层内侧，连接第二组第一导电层外侧的导线 过软磁材料环外侧连接第一组第二导电层外侧，连接第一组第二导电层内侧的导线过软磁 材料环内侧连接第二组第二导电层内侧，W此类