根据“能量的转换和守恒定律”,人们认为全球性能源危极不可避免(因能量最终消耗于机械功)。面临着能量危极,迫使人们不得不在“能量的转换和守恒定律”规范之外探索新的永恒能源,来持久的满足人类无限增长的能耗需要。所谓永恒能源,就是它的能量不随作功而消耗,或能量的消耗与作功无关,如“太阳能”、“万有引力能”,“地球引力能”、“永磁能”本章所说的“磁动机”就是利用“永磁能”作功的动力装置。 目前人类利用的能源种类很多,一次性能源(石油、煤炭、天然气),不再生能源(水力、风力),以及“原子能”、“太阳能”“生物能”等,但实际应用的多半是消耗性一次能源,由于一次性能源的储量不断下降,特别是石油的供应日趋紧张,人们把代替石油的希望,寄托在煤碳液化技术上,但毕近还有许多问题需要解决,现阶段还不能大量使用,而且煤碳地储量也是有限的。处于目前的能源供应紧张,和未来的能源危极,急需一种无能耗能作功的新型永恒能源产生。但目前的能源领域,还没有听说过有永恒能源,根本没有把“永磁能”(永久磁铁)当作能源。所以,“磁动机”属于开拓性发明,它的原理色函着一个科学新发现:永磁能无能耗能作功,和一个科学新发明:合力为零的磁场隔离法,现然已知,“磁动机”是新发现和新发明的共同产物,如果没有这两条理论为基础,也就不会有“永恒能源”和“磁动机”这种名词产生。
根据科学的新发现-永磁能无能耗能作功,和科学的新发明-合力为零的磁场隔离法,我们将开拓出全新的能源技术领域-永磁能。它足以克服全球性能源危机,和满足未来不可估量的能源消耗。希望审查员师付慎重从事,开拓者艰难,需要扶持,我恳切希望得到专家的承认,和领导的支持。
磁动机是利用永久磁铁同性相斥和异性相吸的动能为能量基础的。过去人们认为,永久磁铁是静磁能,和重力能一样不能作功,然而,事物总是不断发展的,经我多年探索,研究出一种简单实用的磁场隔离法,有了磁场隔离法,永久磁铁的静磁能转化为机械能就有了理论根据。在永久磁铁的应用实践中,我们还发现了永磁能具有低消耗和高超效能作功的性能,这种独特的性能,在磁场隔离法的配合下,永久磁铁便成了人类的永久能源,利用永久能源(永久磁铁)产生机械功的“磁动机”是一种低消耗,和超高效能的永磁发动机,它和电动机、内燃机一样,任何机械都能带动,它的功率大小和转速高低可以任意设计,起动和停止也很方便,具体原理与应用请看下面讲叙。
科学新发现-永磁能无能耗能作功:
永久磁铁具有同性相斥移动和异性相吸移动的性质。能够使该物体移动的作用力,称它具有能量,移动物体的重量和路程及摩擦力,就是能量对该物体所作的功。如汽油、柴油着火爆发,能推动活塞移动,这是油的热量对活塞作了功;而永久磁铁互相作用,同样能产生移动现象,这是磁力对该磁性材料作了功。虽然两者都有移动作功的现象,但是,热量作功明显消耗了燃料,要经过能量的转换方式;而磁力作功,则没有能量的转化方式,也没有明显的消耗磁性。根据客观事实的不同,说明了一个是高消耗性作功;一个是低消耗性作功。按照“能量的转换和守恒定律”来说,功必须是某种能量转换而来的,但是,“永磁能”作功,则是超越了“能量守恒定律”,产生出超高效能的机械功,这种特殊的性能,虽然违反了“能量的转化和守恒定律”,但却能使我们获得重大的经济利益,不符合“能量守恒定律”,是因为不在它的应用范围之内。
实践是检验自然科学真理的唯一标准,“永磁能”究竟是不是真正能无能耗而能作功?我们可以举以些使用实例进行分析说明:如喇叭背面用作电磁振动的磁铁,根据作用与反作用定律可知,音圈磁场的作用力与永久磁铁磁场的反作用力是相等的,按照“能量守恒定律”来说,它们各自的磁场能产生相等的作用力,应该消耗相等的能量,但事实并不是这样,比如一个20瓦喇叭每天响3小时多,一个月算100小时,用电2度,一年24度,十年240度,但是,用于20瓦喇叭磁铁充磁的电,大约不超过两度,而应用10年以上的喇叭永久磁铁的磁场并没有明显减弱。再比如有些微型直流电动机,定子磁铁也用永久磁铁代替,根据作用力和反作用力定律来说,转子的电磁场依靠定子的永磁场反作用力,才能使转子旋转,也就是说,转子电磁场和定子永磁场的作功是相等的,而转子电磁场需要电流维持,而定子永磁场则不消耗任何能量而本能的存在,而且和喇叭上的永磁铁一样,磁场也不减弱。这些实践经验足以说明永磁能无能耗能作功的事实,但是,有些科技人员误认为,永久磁铁的磁场不减弱是因为电磁场不断的给它补充了能量(不断的给它充磁),这种说法是正确的吗?正确与否我们可以从下面的实验得到证实。就是拿两块同样的永久磁铁,一块在下,一块在上,把上面的磁铁固定住,使它能吸引提起下面的磁铁,若吸住用手拿下来让它再吸,提起一次所作的功就是下面磁铁的重量乘以两磁铁的间距,假如磁铁的重量是1公斤,能够吸引提起的间距是0.05公斤·米,提起10次作的功就是0.5公斤·米,100次就是5公斤·米,1000次就是50公斤·米。目前每吨最好的永磁材料,最大可能储存的能量约等于200克汽油的燃烧热能量,根据汽油的燃烧值可知,200克汽油的总热为2200卡,平均每公斤永磁材料储能为2.2卡,根据热功当量可知,1公斤最好的永磁材料储能量为9.2焦耳,9.2焦耳≈9.2公斤·米,根据上面的实验情况来说,吸引200次以后,作的功就等于10公斤·米,按照能量守恒定律来说,储能量为1公斤9.2焦耳的永磁材料,经200次作功以后,它的储能量就完全消耗完毕,但是,事实并非是这样,经我实验,吸引提起5000次以后,总功为250公斤·米,但永磁材料仍然保持着原有的磁场强度,这是为什么呢?难道说人的手给它补充了能量(不断的给它充磁),不是,手在这里只代替了磁场隔离法,使磁铁能连续作功,人的手也根本不能给它充磁,这个实验,确卓的证实了永磁能无能耗能作功的性能属实。
只于永磁能无能耗能作功的真正物理道理,我们还得从永磁材料本身的机理和充磁的原理进行分析说明,根据“能量的转化和守恒定律”来说:永久磁铁的磁性是由电能转换而来的,但深入分析,这完全是一点表面现象,因为,在未磁化以前,永磁材料内部的每个磁分子相当于一个环形电流,不过,各分子环流的取向是杂乱无章的,它们的磁矩互相抵消,宏观看起来,不显示磁性,而充磁的时候,在强大的电流磁化场的定向力矩作用下,迫使磁分子定向排列,从而发挥了材料内在的能量(显示出磁性),由于永磁材料具有较强的矫顽力,所以,在磁化场取掉以后,仍然保持着较强的剩磁。由此可见,永磁材料的磁场产生与保留,与内在的磁分子和本身的矫顽力是分不开的,而电流磁化场只是促成磁分子定向排列的外因条件。永磁铁的磁场是磁分子组织起来的集体力量,也就是说,是磁分子定向排列的结果,矫顽力是固定磁分子定向的一种力量,而电流磁化场是促成永磁材料磁场形成的条件。为了更进一步说明磁化的机理,我们还可以作一下实验:就是用已充好磁的永久磁铁,给碳钢充磁,结果是许多材料都带了磁性,而原来的永久磁铁的磁性却没有丝毫减弱,这就充分说明,永磁材料的磁性不是电能转换而来,而是磁化场只起了使磁分子定向排列的外因影响。在科学研究工作中,必须注意区别原因与条件,例如:有些东西在雨季里发霉,空气潮湿是发霉的一个条件,而发霉的原因则是霉菌的存在。把氢气和氧气放在一个瓶内,通过电流,就生成水、氢和氧在一起是水生成的原因,电流通过是水生成的条件,相比之下,磁分子和矫顽力是产生永恒磁场的原因,电流磁化场是产生永磁场的条件。在磁化场完成磁化任务以后,维护磁场稳恒存在的力量就是材料本身的矫顽力,那么,矫顽力高的,就不易失磁,相反,就易失磁,在使用过程中,高温与强烈振动能加速分子运动,有助于磁分子恢复原来的(杂乱无章)的位置,所以,高温与强烈振动是引起退磁的两大外因,但在使用过程中,这两大外因是可以避免的,只要我们选用了矫顽力较高的永久磁铁、稀土钴等,在几百年的作功使用过程中,磁性是不会减弱的,因磁场强度相等的磁铁互相作用,不会扰乱磁分子的定向排列。
以上所谈的,就是“永磁能无能耗能作功的物理道理”,但是实际上,并不是完全不消耗,而是磁性的消耗与永磁材料的矫顽力是成正比的,矫顽力为1000奥斯特的永磁材料,在上百年的使用中,它的磁性消耗将是微乎其微(1-2%)。所以我们不要把“能量守恒定律”强用在“磁动机”上,必须相信客观事实,承认“永磁能”不在“能量的转换和守恒定律”应用范围之内。
科学新发明-合力为零的磁场隔离法:
所为磁场隔离法,就是让相距很近的两块永久磁铁,互不干扰,失去作用力,而且要使隔离材料不受斥力和吸力的影响。目前的物理学中,尚无这种磁隔离材料存在,为了克服“磁动机”设计中正负力矩同时存在的现象,经我多年研究,摸索出一种简单实用的磁场隔离法。根据我的实验证实,三毫米厚的永久磁铁,只要磁场强度比需要隔离的磁铁高百分之四十,就能隔绝两块磁铁之间的作用力。可是,三毫米厚的隔离磁铁,虽能隔绝磁场,但它自身的磁磁场又会对被隔离磁铁产生作用力,为了使隔离磁铁对被隔离磁铁不起任何作用,必须将隔离磁铁的作用面设计成四级,即中间有两个同性磁极,两头有两个同性磁极,这样,受到的斥力和吸力互相抵消,所以,即能隔绝磁场的相互作用,又不受磁场的作用力(排斥力和吸引力的影响),参看图(3)。有了这种磁场隔离法,永久磁铁的静磁能转化为机械能就有了可靠的依据。如果没有磁场隔离法,设计一万个结构各不相同的磁力转动装置,也是正负力矩相等,不能转动的,见附图。(5、6、7、8),附图(8)的转子磁铁假设始终保持平行,这四种设计负力矩不够明显,但是实际上还是正负力矩相等,不能转动的。
本“磁动机”为了消除负力矩,将磁隔离材料作成半圆形,组成一个“合力为零的磁性隔离瓦”,见附图(4)。所为“合力为零的磁场隔离瓦”,就是在转动过程中,不受任何磁场阻力,而能隔绝负力矩的瓦形磁隔离器件。
利用转速比,取掉负力矩:
我们规定,顺时针方向转动的作用力为正力矩;反时针方向转动的作用力为负力矩。我们设计磁性隔离瓦的目的,是为了取掉“磁动机”设计中存在的负力矩。但是,在“磁动机”设计中;每个定子磁铁的N极场与转子的正负磁场交替作用,这就要求磁性隔离瓦,在正磁场到来之时避开,负磁场到来之时隔绝。本设计的转子共有三对正负磁场,当转子每转完一周,就会在每个定子磁铁上交换出现三个正力矩作用,和三个负力矩作用,这就需要3∶1的转速,即转子转一周,磁性隔离瓦转三周,从而适时的避开三次正力矩和隔绝三次负力矩。根据转速比,选用适当的齿轮,在转动过程中,就能彻底去掉“磁动机”设计中存在的负力矩。具体转动步骤见示意图:图中负A0场,代表转子负力矩场;正An场,代表转子正力矩场;B0和Bn分别代表定子磁铁的N极场;C0和Cn分别代表磁性隔离瓦。
图1中,定子的三个B0场,对转子的三个正An场的作用力为正力矩;定子的三个Bn场对转子的三个负A0场的作用力为负力矩。这时,安装在B轴上的磁性隔离瓦Cn,在转子与定子齿轮的带动下,以反时针方向穿过定子Bn场与转子负A0场的作用面,来隔绝定子Bn场与转子负A0场所产生的负力矩作用,从而发挥定子B0场与转子正An场的正力矩作用,使转子顺时针方向转动;见图(1)。但当转子负A0场与定子B0场相近时,定子B0场对转子A0场的作用力变成了负力矩,阻碍转子顺时针方向转动,这时,安装在B0轴上的磁性隔离瓦C0,在转子轴与定子轴上安装的齿轮带动下,以反时针方向穿过定子B0场与转子负A0场的作用面,来隔绝定子B0场对转子负A0场的负力矩作用,使转子继续顺时针方向转动。见图(2)。
从图1至2可知,转子的三个负A0场始终起负力矩(反时针方向转动之势)作用;而转子的三个正An场始终起正力矩(顺时针方向转动之势)作用。所以,转子在六个定子磁铁组成的磁场中旋转,定子磁铁的三个Bn场和三个B0场,轮流交换起正力矩作用或负力矩作用。但在转子与定子齿轮的带动下,B0和Bn轴上安装的磁性隔离瓦,C0和Cn也同时转动着,磁性隔离瓦C的转动速度是转子的三倍,转子齿轮一百二十齿数,六个定子齿轮各是四十齿数,转子的负磁场A0,受到定子磁场的负力矩作用,在3∶1齿数的齿轮带动下,磁性隔离瓦C正好隔绝了转子的三个负A0场受到的负力矩作用,不让其互相作用,正好避开了转子三个正An场受到的正力矩作用,使其互相作用,转子在三个正An场受到的正力矩作用下,正常转动,产生能量,带动工作机作功。
根据简单试验和理论推理,我们可以阐明磁动机定理:“由永久磁铁组成的转子和定子,是个正负力矩相等的势能系统,取掉负力矩,正力矩就能使转子产生旋转运动,对外作功。”
按照“磁动机”的转动原理来说,永久磁铁组成的转子和定子在磁性隔离瓦的使用与转速比的调节下,才是永久磁铁的静磁能转化成机械能,根据转动原理,便产生了操作(起动与停止)方法。本“磁动机”的起动原理,是人为的将转子移到势能位置(手摇起动),并使转子与磁性隔离瓦的转速达到配合协调;显而己见,停止转动的原理,就是让磁性隔离瓦与转子形成分离(离合器停机),使隔离瓦首先停转,失去隔离负力矩的作用,从而使转子恢复正负力矩相等的静止状态。“磁动机”的起动与停止,实在是方便而可靠。
磁动机的附属机组:
为了适应各种工作机的转速需要,本发明“磁动机”可以设计成各种转速不同的机型。
由于转速取决于极数多少,极数越少,转速越高,极数越多,转速越低。
四极:四个定子部件,转子装有两个槽形磁铁,齿轮转速比为2∶1。
六极:六个定子部件,转子装有三个槽形磁铁,齿轮转速比为3∶1。见总装图(磁能73号),与转子部件和定子部件图,总装左视图中的转子与磁性隔离瓦位置,就是安装对号位置,红线表示磁性隔离瓦,磁性隔离瓦固定套是在转子齿轮的带动下,以1∶3的转速转动的,定子磁铁是固定不动的。
八极:八个定子部件,转子装有四个槽形磁铁,齿轮转速比为4∶1。
十极:十个定子部件,转子装有五个槽形磁铁,齿轮转速比为5∶1。
十二极:十二个定子部件,转子装有六个槽形磁铁,齿轮转速比为6∶1。
十四极:十四个定子部件,转子装有七个槽形磁铁,齿轮转速比为7∶1。
十六极:十六个定子部件,转子装有八个槽形磁铁,齿轮转速比为8∶1。
十八极:十八个定子部件,转子装有九个槽形磁铁,齿轮转速比为9∶1。
二十极:二十个定子部件,转子装有十个槽形磁铁,齿轮转速比为10∶1。
二十二极:二十二个定子部件,转子装有十一个槽形磁铁,齿轮转速比为11∶1。
二十四极:二十四个定子部件,转子装有十二个槽形磁铁,齿轮转速比为12∶1。
本设计附属机组虽多,转子的转速各不相同,但在槽形磁铁的角度和槽口尺寸相同的情况下,所有机型定子齿轮的转速是一样的,也就是说,转子外园质点的运动速度是一样的。假设定子齿轮是6000转/分,那么,转子的转速就是比例系数(齿轮转速比)乘以6000转/分,就是各自的转速。比如四极的比例系数是 1/2 ,转速就是 1/2 ×6000=3000转/分;六极的比例系数是 1/3 ,转速就是 1/3 ×6000=2000转/分;十二极的比例系数是 1/6 ,转速就是 1/6 ×6000=1000转/分;二十四极的比例系数是 1/12 ,转速就是 1/12 ×6000=500转/分。不过,现在还不知道定子齿轮的转速究竟是多少,只能确定它们各自的转速关系是这样。
能量与效率:
动力机械的能量大小,决定着它的输出功率,我们已知“磁动机”的能量来之永久磁铁的磁力,不难想出,它的能量f大小,决定于永久磁铁的体积U,和它的磁场强度B.f=U·B
根据磁动机的原理,我们可以总结出以下结论:“在永磁铁的形状和机械结构给定以后,产生机械功的大小,与磁场强度和设计体积成正比,机械功的永恒时间,与磁铁的矫顽力成正比。”这个结论就是“永磁能守恒定律”。
究竟本“磁动机”的功率有多大?暂时还找不到正确的计算方法,因没有正确的比例系数,现在的苦思也是多余的,初步成功之后,根据它的角速度和转矩,就可以正确的推算出本机的输出功率和内在的作用力。我们不必为它的输出功率大小而担扰,任何重大发明都不是一气呵成的事,都有研究、试验、发现问题再研究再试验的阶段。只要采用的永久磁铁磁场强度不低于10000高斯,我最低估计本设计能输出5马力。目前,永磁材料中的吸引大王“稀土钴”,一公斤能吸起三百公斤重的铁块,它的磁场强度比一般碳钢的磁场强130多倍,而我国稀土矿的储量是全世界总储量的5倍,如果“磁动机”普遍采用了稀土钴磁铁,它的能量将是非常可观的。
机械的效率,决定着它的使用价值。“磁动机”的效率与以下四点有关,①机械设计合理与否;②磁性隔离瓦标准与否;③安装位置正确与否;④磨擦力大小。注意提高这四项技巧,便是提高磁动机效率的有效途径。假如这四项都合乎要求,“磁动机”的效率N,就是磁场的理论能量m,和输出功X之比。
N= (100X)/(m)
为了提高转子正A场的磁场强度,增大An场的正力矩作用,必须把三个槽形磁铁的N极,安装在转子顺时针转动的前面,使本磁铁的强磁场作为An正力矩磁场,使相邻两个槽形磁铁的中间弱场,作为A0负力矩磁场,为了使磁力线尽量分布在正An场内,还可在负An场内加上抗磁材料氢,阻止相邻两磁铁的磁场感应。
“磁动机”虽是微消耗和超高效能的动力机械,但也应该讲求效率,目的为提高硬磁材料的利用率,使机械小型化,节约材料。
磁动机的应用价值:
“磁动机”是空前未有的低消耗,和超高效能的动力机械,所以,是经济实用的理想新能源。比如:一台用电动机带动的机械,用磁动机带动,就不用电了,一台拖拉机、汽车、一架飞机,用磁动机带动就不用油了,用“磁动机”带动发电机,就可以取代笼大的水力和火力,及原子能电站,而且长途输电线也就不值得用了。一句话,它可以带动任何工作机,取代现用的所有耗能高的动力机械。现在的机械化生产,能源消费很高,如果普遍的采用了磁力能源,石油和煤碳就可以不作燃料了,从而为工业增加了大量的原料来源,国民经济收入将会成倍增长,各项生产就能飞速发展。搞磁力能源,投资不大,利润无边,很值得我们努力钻研,投资实验。
实施发明的最佳方式:
能源是八大科学技术之首,是国民经济的先行官,能源发明关系到国家的重大经济利益,所以,我希望国家征用实施。
本发明“磁动机”所用材料,主要是玻璃钢和永磁材料,只要有这两种工厂,就可以联合试制,但各柴油机厂,电动机厂,以及所有动力机械厂,都是生产的对象。但最重要的问题是,确定机型和开发原材料,任何厂家都不得盲目生产,造成产品短期淘汰,坑害用户;国家必须大力开发原材料(永磁材料和玻璃钢),以降低产品成本,加快普及使用。
此项发明,国家除许可证贸易收入外,还可以向用户提取60%的能源基金。比如:一台用柴油机带动的拖拉机,一年须用1000元油费,改用了“磁动机”带动后,免去了油费,国家就可以向用户征收600元的能源基金,作为该项发明的推广费用。