專(zhuān)利名稱(chēng)：磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁通路與磁能發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種動(dòng)力機(jī)械，特別是一種利用磁能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的動(dòng)力機(jī)械。
背景技術(shù)：
隨著人類(lèi)社會(huì)的飛速發(fā)展，能源需求成倍增加，而當(dāng)前貯存的石油、天然氣存貯量是不可再生的能源，總有消耗殆盡的憂慮；核能應(yīng)用方興未艾，但也存在核廢料難以處理的問(wèn)題；為此，人們?cè)诓粩嗟膶で筇剿髑鍧崱踩木G色能源，利用永磁體作為發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)能的嘗試，也在不斷探討之中。中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)92106522.1、99101214.3提出了永磁能作為能源轉(zhuǎn)換為動(dòng)能的設(shè)想，但它們提出的構(gòu)想與結(jié)構(gòu)存在諸多缺陷，致使無(wú)法連續(xù)旋轉(zhuǎn)。例如兩項(xiàng)申請(qǐng)都是應(yīng)用兩組有極磁體作為定子和轉(zhuǎn)子，通過(guò)極與極的互相作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。但實(shí)驗(yàn)證明一個(gè)磁系統(tǒng)如果沒(méi)有采取特殊的手段消除其自動(dòng)平衡的趨勢(shì)是無(wú)法實(shí)現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的。異極相吸必須做到“吸而不住”；同極相斥必須“斥而不阻”。這也是實(shí)現(xiàn)永磁能發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)作的最大困難。它們都沒(méi)有跨越出自平衡趨勢(shì)的束縛，因此難以轉(zhuǎn)動(dòng)。它們?cè)O(shè)置的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如齒輪傳動(dòng)、曲柄連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)等，其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)必須消耗功率，如不對(duì)這些功率進(jìn)行分析計(jì)算，難以獲知有用功率數(shù)。至于采用的飛輪、彈簧構(gòu)件等輔助動(dòng)力，也存在同樣的有效功率問(wèn)題。
磁力與機(jī)械力的關(guān)系和永磁能的應(yīng)用，是磁應(yīng)用領(lǐng)域的難題之一，人們普遍認(rèn)為，磁鐵之間的吸力，不能自行放去，欲使其恢復(fù)原有位置，必須有人用力把它們分開(kāi)，然后磁鐵才能作第二次的吸引，故單純的磁鐵不能連續(xù)作功。申請(qǐng)人通過(guò)理論探索和十余年的試驗(yàn)運(yùn)轉(zhuǎn)，發(fā)現(xiàn)了兩項(xiàng)有趣的試驗(yàn)結(jié)果其一是，傳統(tǒng)對(duì)藕合磁場(chǎng)的看法，如任何磁藕極子都有不可分割的兩個(gè)極，N極和S極，同極相斥異極相吸這一磁體相互作用的基本規(guī)律，在某些特定條件下，是可以改變的，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)，磁體的極是相對(duì)存在的，磁極只是磁場(chǎng)所及范圍內(nèi)場(chǎng)強(qiáng)最強(qiáng)的一個(gè)區(qū)域，隨著磁體形狀和周?chē)鷹l件的變化，這兩個(gè)極的變化是十分復(fù)雜的，在特殊情況下，極也可以消失而不復(fù)存在。請(qǐng)注意，這一特殊情況，并非是指從外部不斷施加的電力或機(jī)械力，例如，用一對(duì)永磁材料制成的圓環(huán)，把它沿周向磁化，這一圓環(huán)就不會(huì)出現(xiàn)極，也就是說(shuō)一個(gè)正磁荷置于周向連續(xù)的無(wú)極磁環(huán)中，它必定沿著指定方向不斷運(yùn)動(dòng)。
第貳項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果是磁感應(yīng)線在外磁場(chǎng)中或在其它磁性材料附近會(huì)偏離原來(lái)的方向而發(fā)生畸變，畸變后的磁感應(yīng)線會(huì)產(chǎn)生畸變能，這個(gè)畸變能可用來(lái)作有用功。因此，畸變彎曲后的磁感應(yīng)線貯存著彈力勢(shì)能，它與其它自然界任何物體一樣，都有自發(fā)地使自己趨向勢(shì)能最小的穩(wěn)定狀態(tài)的特性。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服永磁能作為能源轉(zhuǎn)換為動(dòng)能不能連續(xù)旋轉(zhuǎn)以及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)耗功大的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的是提出一種利用磁能作為動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)，它能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，可重復(fù)充磁使用，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，便于工業(yè)化生產(chǎn)，且不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
本發(fā)明目的是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的按著本發(fā)明提供的磁容式磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁通路，是將一個(gè)經(jīng)過(guò)預(yù)充磁壓縮處理的永磁體(61)緊密連接一個(gè)具有高磁導(dǎo)率特性的軟磁材料(62)，以此作為一個(gè)基本節(jié)段；一個(gè)或多個(gè)基本節(jié)段組合形成一個(gè)封閉等截面環(huán)形無(wú)極磁容器(6)，所述磁容器的永磁體(61)兩磁極N、S分別與軟磁材料(62)兩端緊密連接，磁力線BNS集中在軟磁材料(62)內(nèi)部單向連續(xù)運(yùn)行，外部接近無(wú)磁場(chǎng)；沿磁容器外圍間隔設(shè)置激發(fā)磁體(5)，所述激發(fā)磁體的N0極靠近磁容器，S0極連接回路軛鐵(4)及外回路磁橋(3)、呈包圍磁容器態(tài)勢(shì)的激發(fā)磁體N0極激發(fā)并使磁容器中軟磁材料(62)顯示N、S極性，N0極排斥磁容器中的N極向外部放射形成強(qiáng)磁區(qū)，而激發(fā)磁體N0極與磁容器中的S端相吸，磁力線BN0與磁容器同向運(yùn)行，其外部形成無(wú)磁區(qū)，與激發(fā)磁體N0極相鄰區(qū)域附近形成的強(qiáng)大磁場(chǎng)差產(chǎn)生方向穩(wěn)定的切向力矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)高速轉(zhuǎn)動(dòng)而獲得有效機(jī)械能。
按著本發(fā)明提供的磁容式磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁通路，還具有如下附屬技術(shù)特征將漏磁重新引入工作磁場(chǎng)的漏磁回路，由高磁導(dǎo)率軟磁材料組成；所述漏磁回路環(huán)繞磁容器外圍并相隔小氣隙空間。
按著本發(fā)明提供的磁容式磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動(dòng)軸、控制機(jī)構(gòu)，磁能發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)含多個(gè)環(huán)狀的定子磁容器(6)和轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)；驅(qū)動(dòng)軸(9)分別連接磁開(kāi)關(guān)(1)和永磁耦合式離合器(10)，所述定子磁容器(6)由相同數(shù)目經(jīng)過(guò)充磁處理的永磁體(61)和具有高磁導(dǎo)率的軟磁材料(62)緊密連接組成封閉等截面；轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)的N0極靠近定子磁容器(6)，間隔設(shè)置于磁容器外圍，轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體的S0極連接回路軛鐵(4)。
按著本發(fā)明提供的磁容式磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，還具有如下附屬技術(shù)特征轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)呈弧形、圓柱面形，包圍著定子磁容器(6)的外部周界；所述轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)與定子磁容器(6)之間留有小氣隙空間。定子磁容器外部設(shè)置消除漏磁影響的屏蔽套(63)和外回路磁橋(3)，所述屏蔽套(63)與定子磁容器的軟磁材料(62)外形相同，兩者之間留設(shè)小氣隙的封閉薄壁結(jié)構(gòu)。間隔設(shè)置的轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)的數(shù)目K1與定子磁容器數(shù)目K2的比值K＝K1/K2≈0.618。
利用現(xiàn)代超強(qiáng)永磁體(稀土釹鐵硼等)作為唯一的能源，通過(guò)精巧設(shè)計(jì)的“磁容器”有節(jié)奏地充放磁過(guò)程，使磁系統(tǒng)中耦合磁場(chǎng)互相作用而產(chǎn)生連續(xù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從而輸出有效機(jī)械功。
要使永磁體磁場(chǎng)能量全部轉(zhuǎn)換成有效機(jī)械功，應(yīng)設(shè)法將分布在永磁體周?chē)臻g的磁能全部聚集“壓縮”入一個(gè)特定的“容器”內(nèi)，即完成磁容器的充磁過(guò)程(正象電容器充電過(guò)程那樣)。充磁后的磁容器內(nèi)部?jī)?chǔ)存著巨大的磁能，而外部磁場(chǎng)近乎零值。再將作為轉(zhuǎn)子的激發(fā)磁體接近磁容器表面，導(dǎo)致磁容器內(nèi)部的磁場(chǎng)因受激發(fā)而向外放射，即磁容器的放磁過(guò)程(正象電容器放電過(guò)程那樣)。由此，在轉(zhuǎn)子磁體兩側(cè)形成很大的磁場(chǎng)差推動(dòng)轉(zhuǎn)子作高速轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得有效機(jī)械功。
本發(fā)明具有下述有益效果(1)打破對(duì)耦合磁場(chǎng)任何磁耦極子都有不可分割的N、S極的看法，采用無(wú)極環(huán)狀磁容器使磁系統(tǒng)始終處于不平衡動(dòng)力狀態(tài)，而轉(zhuǎn)子激發(fā)永磁體始終受到兩側(cè)磁場(chǎng)差作用而產(chǎn)生正向力矩，負(fù)向力矩為零。建立起由平衡狀態(tài)(充磁)到不平衡狀態(tài)(放磁)再到平衡狀態(tài)(再充磁)的循環(huán)過(guò)程，從而改變磁場(chǎng)只作靜功的狀態(tài)。
(2)除了輸出軸外，磁能轉(zhuǎn)換為動(dòng)能時(shí)沒(méi)有設(shè)置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因而結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、磨耗少，其有效功率達(dá)到高水平。
(3)使用回路軛鐵屏蔽和外回路磁橋，使磁容器表面無(wú)磁場(chǎng)，通過(guò)封閉的無(wú)極環(huán)狀永磁體與連接的具有高磁導(dǎo)率μ的軟磁材料62，使磁容器內(nèi)充滿壓縮磁能，并使磁力線在磁容器內(nèi)運(yùn)行。
(4)充滿壓縮磁能的磁容器在激發(fā)磁體的磁化作用下導(dǎo)致“容器”內(nèi)的強(qiáng)磁場(chǎng)因受激發(fā)而向外放射。因而在轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)兩側(cè)產(chǎn)生強(qiáng)大的磁場(chǎng)差。由此推動(dòng)轉(zhuǎn)子作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)而獲得有效機(jī)械功。
(5)首次組裝后的磁機(jī)工作壽命約8-10年。當(dāng)剩磁衰減至初始磁場(chǎng)的80％以下時(shí)，再次充磁后可重復(fù)使用。


圖1無(wú)極環(huán)狀永磁體工作狀態(tài)圖(A)充磁進(jìn)行中(B)充磁后圖2(A)磁力線在磁容器的軟磁材料內(nèi)部運(yùn)行(B)受外部磁場(chǎng)磁化，磁力線從軟磁材料中擠出圖3激發(fā)磁體工作狀態(tài)圖(A)未受激發(fā)磁體磁化前，磁容體的工作狀態(tài)
(B)放磁狀態(tài)圖4磁機(jī)結(jié)構(gòu)徑向示意圖(A)K-K剖面5磁機(jī)結(jié)構(gòu)軸向示意6磁機(jī)開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)示意圖(A)驅(qū)動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)(B)驅(qū)動(dòng)軸停轉(zhuǎn)圖7永磁耦合式離合器示意圖(A)工作軸旋轉(zhuǎn)的合狀態(tài)(B)工作軸停轉(zhuǎn)的離狀態(tài)
具體實(shí)施例方式現(xiàn)結(jié)合附圖及實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明參見(jiàn)圖1-3充磁后的環(huán)形無(wú)極永磁體是一個(gè)內(nèi)存磁能的磁容器6，該磁容器由數(shù)目相同的永磁材料61與具有高磁導(dǎo)率μ的軟磁材料62組成，環(huán)形的軟磁材料62分成與永磁體61相同數(shù)目的節(jié)段，61與各段軟磁材料緊密連接而形成一個(gè)封閉的等截面特殊容器，磁容器內(nèi)貯存著強(qiáng)大的磁場(chǎng)，而外表處于零磁場(chǎng)狀態(tài)。磁容器6的內(nèi)部沿周向運(yùn)行著單向無(wú)極磁力線BNS。軟磁材料62采用中空的圓管或矩形管，選用的軟磁材料為電工軟鐵、純鐵、硅鋼、坡莫合金等等，該軟磁材料62與永磁體61的N、S極接觸面緊密無(wú)隙。
永磁體作為宏觀磁藕極子，都有不可分割的兩個(gè)極，N極和S極，同極相斥，異性相吸是磁體相互作用的基本規(guī)律，但隨著磁體形狀和周?chē)鷹l件的變化，例如在一個(gè)連續(xù)均勻的圓環(huán)中，讓永磁體61的兩個(gè)極N、S分別與軟磁材料62兩端緊密接觸，磁力線BNS完全集中在軟磁材料62內(nèi)。為了消除磁容體6的表面因漏磁引起的反向阻力，設(shè)置了軟磁材料做成的屏蔽套63，使漏磁在該屏蔽套63中通過(guò)。該屏蔽套63為薄型封閉結(jié)構(gòu)，與永磁體61的接觸面留有小氣隙空間。
在磁容器外圍設(shè)置若干個(gè)轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體5，它有兩個(gè)磁極N0、S0，圍繞南極S0所設(shè)置的激發(fā)磁體回路軛鐵4，其目的是引走南極S。使緊貼磁容器中軟磁材料62的激發(fā)磁體正極N0不斷地激發(fā)磁容器內(nèi)部磁場(chǎng)，完成對(duì)表面無(wú)磁場(chǎng)的部分磁容器表面重新磁化過(guò)程，激發(fā)磁體5的正極N0為弧形，圓柱面形，它包圍著磁容器軟磁材料62的整個(gè)周界。兩者之間留有小氣隙空間。
試驗(yàn)證明在試件兩端相對(duì)用同極性磁體磁化，試件表面會(huì)產(chǎn)生很強(qiáng)的磁場(chǎng)，由于在磁容器6表面兩端的極已不存在，也就不會(huì)產(chǎn)生試件體內(nèi)的退磁場(chǎng)。
磁感應(yīng)線在外磁場(chǎng)中或在其它磁性材料附近會(huì)偏離原來(lái)的方向而發(fā)生畸變，畸變后的磁感應(yīng)線會(huì)產(chǎn)生畸變能，這個(gè)畸變能可用來(lái)作有用功。因此，畸變彎曲后的磁感應(yīng)線貯存著彈力勢(shì)能，它與自然界任何其它物體一樣，都有自發(fā)地使自己趨向勢(shì)能最小的穩(wěn)定狀態(tài)的特性。
本發(fā)明結(jié)構(gòu)通過(guò)轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體5與定子磁容器6相互作用提供的結(jié)構(gòu)使耦合磁場(chǎng)在周向任何位置都處于不平衡、不穩(wěn)定狀態(tài)，始終有同一方向的切向力矩存在，而磁體總要停留在磁阻最小的穩(wěn)定位置上。例如圖3(B)顯示轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體N0極的左側(cè)，磁容器軟磁材料62周邊受到外部激發(fā)磁體N0的阻截，它的兩個(gè)N0極分別與磁容器軟磁材料62兩端接觸，相反方向的磁力線BNS與BN0同極，而使磁容器6中的磁力線BNS被迫從磁容器軟磁材料62中擠出，形成強(qiáng)磁區(qū)域，并與激發(fā)磁體N0互相排斥，形成放磁狀態(tài)。在激發(fā)磁體N0的右側(cè)，受到激發(fā)磁體5磁場(chǎng)激勵(lì)使磁容器6表面的S0端與激發(fā)磁體5的磁力線BN0相吸，導(dǎo)致激發(fā)磁體的磁力線BN0進(jìn)入磁容器的軟磁材料62中，由于BN0與BNS同向運(yùn)行，軟磁材料62中的磁力線不會(huì)外溢，仍集中在磁容器的軟磁材料內(nèi)向右運(yùn)行，其外部磁場(chǎng)仍處于零狀態(tài)。同時(shí)，激發(fā)磁體的N0極被右側(cè)未受外界磁場(chǎng)影響的軟磁材料62吸向右方。因此，N0兩側(cè)的磁場(chǎng)差導(dǎo)致轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)N0受到左斥右吸的磁力作用而連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
激發(fā)磁場(chǎng)BNO能進(jìn)入62中與磁容器內(nèi)部磁力線BNS起作用的原因是62雖被激發(fā)磁體強(qiáng)烈磁化呈現(xiàn)磁極N、S，但尚未達(dá)到飽和狀態(tài)，還能容納進(jìn)入的BNO。軟磁材料62能被外磁場(chǎng)迅速磁化，而當(dāng)外磁場(chǎng)消失后62中被磁化的磁場(chǎng)也同時(shí)消失，盡管由于磁滯效應(yīng)，磁化磁場(chǎng)消失要滯后些時(shí)間，但與機(jī)械運(yùn)動(dòng)速度相比，磁的傳播速度超過(guò)其幾個(gè)數(shù)量級(jí)，不會(huì)對(duì)連續(xù)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生不利影響。62宜選用高μ值材料，如電工軟鐵、純鐵、硅鋼等。
圖1為無(wú)極環(huán)狀永磁體的工作狀態(tài)圖，圖1(A)是一個(gè)磁場(chǎng)被壓縮入永磁材料62中充磁的典型實(shí)例。
圖1(B)中的磁力線BNS總是要約束自己，盡量聚集到軟磁材料62內(nèi)部中去，正象電流總是要盡量聚集到導(dǎo)體中去那樣。
圖2(A)為永磁體61與軟磁材料62接觸并磁化后的磁力線運(yùn)行情況，其中，磁力線BNS在軟磁材料62內(nèi)部運(yùn)行。
圖2(B)中的磁力線BNS從磁容器的軟磁材料62中向外放射。
兩種狀態(tài)的區(qū)別在于磁體與軟磁材料62的接觸方式不同。前者是磁極N、S兩極分別與62兩端緊密接觸，磁力線BNS完全集中在62內(nèi)，外部磁場(chǎng)近乎為零；后者兩個(gè)N0極分別與62兩端接觸，相反方向的磁力線“頂?！倍粩D出62外，在外部形成強(qiáng)磁區(qū)。在工程上，要使軟磁材料磁化而獲得高磁場(chǎng)無(wú)須提供很強(qiáng)的外磁場(chǎng)。因?yàn)楦擀誊洿挪牧显谳^小的外磁場(chǎng)下就能達(dá)到很大的磁化強(qiáng)度M。由電磁學(xué)公式B＝μ0(M+H)可知能夠獲得高的B值。磁化后的62成了磁體的組成部分。
如圖3(A)、(B)所示，N0兩側(cè)把定子軟磁材料62分成兩個(gè)區(qū)域，左側(cè)呈放磁狀態(tài)，右側(cè)仍處于已充磁狀態(tài)，形成左右磁場(chǎng)差。在放磁區(qū)，N0進(jìn)入62內(nèi)阻截BNS向右運(yùn)行，BNS被迫從62中擠出，形成左側(cè)強(qiáng)磁區(qū)，并與N0互相排斥，推動(dòng)N0向右運(yùn)動(dòng)；在N0右側(cè)區(qū)域，BNO進(jìn)入62中，由于BNO與BNS近乎同向運(yùn)行，62中之BNS不會(huì)外溢，表面形成無(wú)磁區(qū)。N0被右側(cè)無(wú)外部磁場(chǎng)之62吸向右方。N0受到左斥右吸力矩的作用而連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。
磁容式永磁能發(fā)動(dòng)機(jī)有一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀的磁容器6和激發(fā)磁體5，磁容器6由相同數(shù)目的永磁體61和軟磁材料62組成。磁容器內(nèi)儲(chǔ)存著強(qiáng)大的磁場(chǎng)，而外表處于零磁場(chǎng)狀態(tài)。激發(fā)磁體5與磁容器6靠近，并不斷地激發(fā)磁容器內(nèi)部磁場(chǎng)，使其有節(jié)奏地完成充放磁過(guò)程。導(dǎo)致N0兩側(cè)始終存在著磁場(chǎng)差而推動(dòng)轉(zhuǎn)子連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。通過(guò)輸出軸獲得有效機(jī)械功。
環(huán)形的軟磁材料62分成與61磁體相同數(shù)目的節(jié)段。永磁體61與各段軟磁材料62緊密連接，形成一個(gè)封閉的等截面特殊“容器”，即磁容器6。磁容器內(nèi)部沿周向運(yùn)行著單向無(wú)極磁力線BNS。
在磁容器外圍設(shè)置間隔若干個(gè)激發(fā)磁體N0，N0的另一極S0由回路軛鐵4引走，使N0強(qiáng)烈外射。N0為弧形、圓柱面形，它包圍著62的整個(gè)周界。但留有缺口不影響磁容器的連接和定位。
磁容器6和激發(fā)磁體5之間留有小的氣隙空間。
采用高磁導(dǎo)率μ的軟磁材料做成屏蔽套63消除漏磁的影響，屏蔽套63為封閉薄壁結(jié)構(gòu)，與磁容器中的軟磁材料62外形相同，兩者之間留有小氣隙。
磁機(jī)由定子磁容器6和轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體5、驅(qū)動(dòng)軸9、磁開(kāi)關(guān)1、永磁離合器10、支承機(jī)架2組成。驅(qū)動(dòng)軸9的進(jìn)口端連接磁開(kāi)關(guān)1，輸出端連接永磁離合器10；為了保證磁機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，適時(shí)根據(jù)指令開(kāi)、停機(jī)以及與其它工作機(jī)的協(xié)調(diào)配合，設(shè)置控制機(jī)構(gòu)是重要的。
當(dāng)開(kāi)關(guān)永磁體13處于水平位置時(shí)，工作磁通過(guò)固定盤(pán)12自成回路，驅(qū)動(dòng)軸9不受工作磁通影響而自由旋轉(zhuǎn)。當(dāng)需要停車(chē)時(shí)，通過(guò)連接在磁開(kāi)關(guān)軸14上的操作手柄使磁開(kāi)關(guān)的旋轉(zhuǎn)軸14帶動(dòng)磁開(kāi)關(guān)兩極旋轉(zhuǎn)90°，這時(shí)，工作磁通通過(guò)固定盤(pán)12進(jìn)入與驅(qū)動(dòng)軸9固連的動(dòng)盤(pán)11，使磁力線在靜、動(dòng)盤(pán)間形成回路，導(dǎo)致動(dòng)盤(pán)11與驅(qū)動(dòng)軸9被牢牢吸住，磁機(jī)停止運(yùn)行。當(dāng)磁開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)軸14逆轉(zhuǎn)90°恢復(fù)到圖6(A)所示水平狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸9立即恢復(fù)旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。
參見(jiàn)圖7(A)，永磁耦合式離合器10處于“合”狀態(tài)時(shí)，磁機(jī)驅(qū)動(dòng)軸9的旋轉(zhuǎn)通過(guò)錐形摩擦片109和驅(qū)動(dòng)側(cè)永磁體105的N極與工作側(cè)永磁體106的S極的耦合使工作軸101與驅(qū)動(dòng)軸9同步旋轉(zhuǎn)。圖7(B)顯示當(dāng)需要工作軸101停轉(zhuǎn)時(shí)，通過(guò)撥叉滾子104使驅(qū)動(dòng)側(cè)永磁體105的N極向左移動(dòng)一段距離，使錐形摩擦片109與錐面分離，N極與S極相互拉開(kāi)距離。此時(shí)，驅(qū)動(dòng)軸9與錐形摩擦片109繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，而驅(qū)動(dòng)側(cè)永磁體的N極不再旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)軸9通過(guò)滑動(dòng)軸承108與驅(qū)動(dòng)側(cè)永磁體N作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。彈簧103受到撥叉滾子104的壓力，當(dāng)需要工作軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，只要放松撥叉滾子104，彈簧103自動(dòng)將驅(qū)動(dòng)側(cè)永磁體N極右移至“合”的狀態(tài)。
在實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體5的數(shù)目K1與磁容器6的分段數(shù)K2，采用優(yōu)選黃金分割比例，即K＝K1/K2，即按照斐波那契級(jí)數(shù)1、2、3、5、8、13、21……，每項(xiàng)為前兩項(xiàng)之和，次第兩項(xiàng)之比近似于黃金分割數(shù)K≈0.618。圖4所示實(shí)施例結(jié)構(gòu)取K＝3/5。
為了增加總功率，可以在軸向串聯(lián)若干個(gè)單位，整機(jī)功率是全部單元功率之和。各單元互相錯(cuò)開(kāi)一個(gè)初始角度，使受力均勻，轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)。
磁容器中的無(wú)環(huán)壓縮永磁體61與高磁導(dǎo)率軟磁材料62可采用可拆卸的結(jié)構(gòu)，如用固定膠粘接。
使用字母、符號(hào)磁開(kāi)關(guān)1、動(dòng)盤(pán)11、固定盤(pán)12、開(kāi)關(guān)永磁體13、磁開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)軸14、支承機(jī)架2、支座21、滾動(dòng)軸承22、外回路磁橋3、回路軛鐵4、轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體5、激發(fā)磁體磁力線BNO、磁容器6、環(huán)狀無(wú)極永磁體61、高磁導(dǎo)率軟磁材料62、屏蔽套63、磁力線BNS、連接板7、定位套8、花鍵套81、驅(qū)動(dòng)軸9、驅(qū)動(dòng)軸套91、永磁耦合式離合器10、工作軸101、滾動(dòng)軸承102、彈簧103、撥叉滾子104、驅(qū)動(dòng)磁體105、工作磁體106、工作軸套107、滑動(dòng)軸承108、錐形摩擦片109。
N磁體北極；S磁體南極；B磁感應(yīng)強(qiáng)度(磁力線)；H磁場(chǎng)強(qiáng)度；M磁化強(qiáng)度；ω0角速度；N0激發(fā)磁體北極；S0激發(fā)磁體南極；BNO激發(fā)磁體磁力線。
權(quán)利要求
1.一種磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁通路，其特征是將一個(gè)經(jīng)過(guò)預(yù)充磁壓縮處理的永磁體(61)緊密連接一個(gè)具有高磁導(dǎo)率特性的軟磁材料(62)，以此作為一個(gè)基本節(jié)段；一個(gè)或多個(gè)基本節(jié)段組合形成一個(gè)封閉等截面環(huán)形無(wú)極磁容器(6)，所述磁容器的永磁體(61)兩磁極N、S分別與軟磁材料(62)兩端緊密連接，磁力線BNS集中在軟磁材料(62)內(nèi)部單向連續(xù)運(yùn)行，外部接近無(wú)磁場(chǎng)；沿磁容器外圍間隔設(shè)置激發(fā)磁體(5)，所述激發(fā)磁體的N0極靠近磁容器，S0極連接回路軛鐵(4)及外回路磁橋(3)、呈包圍磁容器態(tài)勢(shì)的激發(fā)磁體N0極激發(fā)并使磁容器中軟磁材料(62)顯示N、S極性，N0極排斥磁容器中的N極向外部放射形成強(qiáng)磁區(qū)，而激發(fā)磁體N0極與磁容器中的S端相吸，磁力線BN0與磁容器同向運(yùn)行，其外部形成無(wú)磁區(qū)，與激發(fā)磁體N0極相鄰區(qū)域附近形成的強(qiáng)大磁場(chǎng)差產(chǎn)生方向穩(wěn)定的切向力矩，推動(dòng)轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)高速轉(zhuǎn)動(dòng)而獲得有效機(jī)械能。
2.按權(quán)利要求1所述的磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁通路，其特征是將漏磁重新引入工作磁場(chǎng)的漏磁回路，由高磁導(dǎo)率軟磁材料組成；所述漏磁回路環(huán)繞磁容器外圍并相隔小氣隙空間。
3.一種磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、驅(qū)動(dòng)軸、控制機(jī)構(gòu)，其特征是磁機(jī)內(nèi)含多個(gè)環(huán)狀的定子磁容器(6)和轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)；驅(qū)動(dòng)軸(9)分別連接磁開(kāi)關(guān)(1)和永磁耦合式離合器(10)，所述定子磁容器(6)由相同數(shù)目經(jīng)過(guò)充磁處理的永磁體(61)和具有高磁導(dǎo)率的軟磁材料(62)緊密連接組成封閉等截面；轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)的N0極靠近定子磁容器(6)，間隔設(shè)置于磁容器外圍，轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體的S0極連接回路軛鐵(4)。
4.按權(quán)利要求3所述的磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)呈弧形、圓柱面形，包圍著定子磁容器(6)的外部周界；所述轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)與定子磁容器(6)之間留有小氣隙空間。
5.按權(quán)利要求3所述的磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是定子磁容器外部設(shè)置消除漏磁影響的屏蔽套(63)和外回路磁橋(3)，所述屏蔽套(63)與定子磁容器的軟磁材料(62)外形相同，兩者之間留設(shè)小氣隙的封閉薄壁結(jié)構(gòu)。
6.按權(quán)利要求3或4所述的磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是間隔設(shè)置的轉(zhuǎn)子激發(fā)磁體(5)的數(shù)目K1與定子磁容器數(shù)目K2的比值K＝K1/K2≈0.618。
全文摘要
一種磁能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的磁通路與磁能發(fā)動(dòng)機(jī)，它有一個(gè)或多個(gè)環(huán)狀的磁容器和激發(fā)磁體，磁容器由相同數(shù)目的永磁體和高磁導(dǎo)率軟磁材料組成，內(nèi)貯強(qiáng)大磁場(chǎng)，而外表處于零磁場(chǎng)狀態(tài)，激發(fā)磁場(chǎng)N
文檔編號(hào)H02N11/00GK1629474SQ200310121709
公開(kāi)日2005年6月22日 申請(qǐng)日期2003年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月19日
發(fā)明者范祥位, 柳忠彬, 徐志平 申請(qǐng)人:范祥位