专利名称：永磁能源电机的制作方法
技术领域：
本发明属于最高级能源永磁场能源的一种全新运用方法。
由磁能密度公式
/V＝B2/2μ(见《大学物理》二册204页)可得，磁场能
随磁场所占空间的体积V成正比。
从刚体的定义知道，轮轴的转动属于刚体的转动，根据转动定律绕转轴的刚体所受的合外力矩M等于刚体对该轴的转动惯量J与角加速度β的乘积，即M＝Jβ(见《大学物理》一册155页)，设作用在轮上的合外力为F，轮半径为R，质元绕轴半径为r的圆周运动，轮轴上各质元的质量为△m，则有M＝FR＝Jβ＝∑r2△mβ即β＝FR/J＝FR/∑r2△m，可见，轮轴转动的角加速度β，跟作用在轮上的外力F与轮半径R的乘积成正比，跟轮轴的转动惯量(或轮轴上各质元的质量△m与该质元至轴心的距离r的平方的乘积的总和)成反比，所以，如果保持作用在轮上的外力F和转动惯量J恒定不变，则轮轴的转动角加速度β随轮半径R的增大而正比地增大。所以，由角速度公式ω＝ω0+βt(见《大学物理》一册36页)得，当角初速度ω0时，轮半径为R的轮轴的角速度ω＝βt，由力矩的功率公式P＝Mω(见《大学物理》一册155页)得，其输出功率P＝FRβt;如果将此轮轴的轮半径增加为2R，保持作用力F和转动惯量J恒定不变，则其角加速度为2β，在相同时间t内，角速度为2βt，其输出功率为P＊＝4FRβt，所以P/P＊＝FRβt/4FRβt＝1/4，即P＊＝4P表明，轮轴的输出功率随轮半径的增大而大大的增大。假设输出功率P＝FRβt而半径为R的轮是由6个人围成圆圈固定不动，用力F作用在轮上传递性地推动着连续转动，由于轮半径的增大，轮转动的圆周长2πR随之正比地增大，那么输出功率P＊＝4Fβt而半径为2R的轮就应是12个人围成圆圈固定不动，用力F传递性地推动着连续转动，可见，轮轴的输出功率随轮半径的增大而大大地增大，不是凭空而增大，而是人(即施力物)做功的能量随轮半径的增大而正比地增多做功而增大来的，如果用永磁铁围成圆圈代替人，根据电动机的工作原理，在轮上制造电磁铁磁极作为永磁场传递性地推动轮轴连续转动的手柄。这样，也正好附合磁场能随磁场所占空间的体积V成正比的这一规律。因此，尽量地增大轮半径使围成圆圈的永磁场能量增多，就可以制造成极为大量的永磁场能量做功的全新型永磁能源电动机。
本发明的目的是为了克服现有电动机耗电功率大的缺点、水轮机拖动发电机发电必须在水流能源丰富的地方才能工作以及到用户要用大量的输电设备的缺点，解决社会上电能紧张缺少的局面，提供一种能够直接向外界供给转动动能和电能的全新型永磁能源电机。
运用永磁场能源的一种全新方法的要点是在一内径特别大的圆环铸钢为磁轭的内表面上均匀对称地嵌放满多对(一般三对)圆弧内外表面分别为南(S)北(N)极的永磁铁，在相邻接头处填满隔磁原料隔磁而作为定子，根据电动机的工作原理，在轮半径特别大的轮轴的轮上制造永磁场推动轮轴转动的电磁铁磁极手柄为转子(如附
图1所示)，一般在轮上制造与永磁极相同数量的电磁极手柄与定子上的永磁极一一对应，如果是给转子接直流电源，在轴上就应制作换向片，不管轮上制作一对或与永磁极数相同的换向片，而且换向片与永磁极必须同轴对称(如附图1所示);一般都按附图2所示的基本方法供电;如果是给转子接交流电源，在轮上就必须制造产生旋转磁场的电磁极手柄。在轴上制作滑环，不管转子上接直流或交流电源，都应在端盖或定子上制装电刷，然后将转子放入定子内，让电刷与换向片或滑环接触，封装上端盖，就构造成一台微小电功率输入大额定功率输出的全新型永磁能源电动机，使用时直接向外界供给转动动能。
用永磁能源电动机拖动发电机发电，直接向外界供给电能，就构成永磁能源发电机。如果将发出的电功率的一少部分回送入永磁能源电动机，切除外电源，直接向外界供给电能，就构成独立永磁能源发电机。
从附图1可以看出，轮半径的增大，轮轴的转动惯量J＝∑r2△m将随着发生微小变化而增大，因此在实际中角加速度β＝FR/J不是随轮半径的增大而正比地增大。所以在制造直流永磁能源电动机中要尽量保持转动惯量J不随轮半径的增大而增大。设电磁极手柄的铁心用导磁率为μ的材料，线圈的有效面积为s，将螺环磁感应强度公式B＝μnI(见《大学物理》二册158页)代入直流电磁铁的吸引力公式F＝4×B2S×104(见《简明实用电工手册》7页)得电磁极手柄与永磁场间的作用力F＝4μn2I2S×104，则直流永磁能源电动机的输出功率P＊与输入的电功率Pλ间有P＊＝FRω＝4μn2P2λωS104/u2的关系。此式完全体现;保持轮上的作用力F＝4μ2n2P2λ×S×104/U2不变，直流永磁能源电动机的输出功率P＊随轮半径R的增大而大大地增大，交流永磁能源电动机是同步电动机，其角速度ω只与交流电的频率f有关，由交流电动机的力矩公式M＝P/w/p＝πD2LKBCosα/2(见《多相电动机直接设计法》一书264页)得其输出功率P＝πD2LKBwCosα/2p可知保持作用在轮上的力F＝πDLKBCosα和永磁极对数p不变，其输出功率P随轮半径D/2的增大而正比地增大，所以同一台永磁能源电动机制造成接入直流电源要比制造成接入交流电源的输出功率大得多。因此，从能源方面考虑，一般制造成直流永磁能源电动机的输出功率较大。
P＝πD2LKBwCosα/2p中，K为电磁铁的表面电流密度，B为气隙中的有效磁通密度，a是B领先K的角度，在制造交流永磁能源电动机的过程中，先根据输入的电功率P用永磁同步电动机的设计系列公式计算出K和B而制造产生旋转磁场的电磁极手柄，保持F和永磁极对数p恒定不变，增大轮半径用此式算出所要制造永磁能源电动机的输出功率。
附图1是本发明中，转子轮上只有一对电磁极手柄的直流永磁源电动机的横截面结构的示意图。
附图2是本发明中，直流永磁能源电动机的电磁极手柄的线圈的基本供电示意图。
附图1中，1是轮上的电磁极手柄，2是轴上的换向片，3是永磁铁，4是磁轭，5是隔磁层。
附图2中，1表示电磁极手柄的线圈;2表示轴上的换向片;3表示电刷。
权利要求
1.一种利用永磁能源的全新方法-永磁能源电动机、其特征是在圆环铸钢的内表面上嵌放多对圆弧内外表面分别为南北极的永磁铁作为定子、根据电动机的工作原理、在轮轴的轮上制造磁场推动轮轴转动的电磁铁磁极手柄作为转子、制造成小电功率输入、大额功率输出的永磁能源电动机、使用时直接向外界供给转动动能。
2.根据权利要求1所述永磁能源电动机、其特征是用永磁能源电动机发电、直接向外界供给电能。
全文摘要
永磁能源电机是运用永磁场能做功的一种能源机械，在一内径特别大的圆环铸钢的内表面上对称地嵌放满多对圆弧内外面分别为南北极的永磁铁作为定子，根据电动机的工作原理，在轮半径特大的轮轴的轮上制造永磁场推动轮轴转动的电磁铁磁极手柄作为转子，构造成永磁能源电动机。
文档编号H02K23/04GK1062243SQ9010978
公开日1992年6月24日 申请日期1990年12月2日 优先权日1990年12月2日
发明者姜森林 申请人:姜森林