本发明属机械工程领域。 本发明的理论根据是库仓定律:
F=9×109(q1q2)/(r2) F-牛顿
q1q2-库仓
r-米
若q1和q2各为1库仓,r为1米,则F等于9×109牛顿。永磁体充电时,脉冲电流达到1万安培的数量级,可见,永磁体内蕴藏着巨大电磁场力,如果利用这一电磁场力作功并输出,则其能源将是十分可观的。
本发明根据磁场同性相斥、异性相吸的原理,用机械办法使磁场力作功并输出,如忽略空气阻力和轴承摩擦力,则其效率高达90%以上,所以永磁能源机是输出永磁材料内的能量的机器。本发明可用作发电,用作汽车、拖拉机、飞机的发动机、用作舶泊、火车以及其它一切运输加工机械的动力机等。
本发明的主要结构和部件:
1.本发明由转子、锭子、往复机构、传动齿轮和过渡齿轮等组成。
2.转子结构:转子中间是轴,轴上安装永磁体,构成地球南北极即N、S极。极对数P,P=1……n;n是正整数。同时主轴上还安装输出齿轮等。主轴亦可作输出轴。
3.锭子是固定主轴和往复机构用。
4.往复机构:可以是曲柄连杆结构、偏心轮结构以及其它形式的往复机构。往复机构上部有导轨、导向滑块、导向滑块上端装有同一极性永磁体。往复机构的数目是n,n=1……m,m是正整数。
5.导向滑块顶端永磁材料的极性必须是同一极性。在同一轴上可以装m个转子,m=1……n,n是正整数。
根据极对数P和往复机构n可以设计出各种不同输出方法和输出转速的能源机。
现举例说明“永磁能源机”的运转原理,见图1,图1是一台,P=1,n=12,转速6000转/分,功率W=23.37KW,效率η=97%的“永磁能源机”原理图。
一、本机结构:
“永磁能源机”由:1、主轴(输出轴);2、12个永磁体;3、12个导向滑块;4、12个曲柄连杆机构;5、12个功率传递齿轮;6、1个主轴输出齿轮;7、2个过渡配比齿轮;8、12个曲柄输出齿轮等8个部分组成。
二、运转原理:
本机安装时必须按图1所示安装:即O1是曲柄连杆的最高零位,O7是最低零位,每个曲柄连杆都差30°角,永磁滑块的上端为S极,下端为N极,功率传递齿轮与曲柄功率输出齿轮以及主轴输出齿轮传动比为1∶1∶1,本机器按图示那样安装起来后,将立即运转(安装时要将其中一个齿轮用闸梢固定,安装完后再拔掉),当拔掉其闸梢后,本机器立即运转。(在运转时还要加控制系统,否则要飞车,破坏本机器)。主轴按顺时针方向旋转,曲轴按逆时针方向旋转。主轴顺时针旋转一周,每个曲柄连杆逆时针旋转一周即往复一次。
三、原理分析:
见图1,按图上所示,这一期间,除O1和O7二缸(导轨、滑块、曲柄连杆简称缸)外,其余缸全处于相吸和相斥状态,并全按逆时针方向输出功。O1缸产生P1和P2力,产生力矩M1,并阻止主轴按顺时针旋转,O7缸也产生P3和P4力,产生力矩M2,但利于主轴旋转。
假设1、如果P1、P2产生的力矩M1小于其它10个缸所作功之和,这本发明不能成立。
假设2、如果P1、P2产生的力矩M1小于10个缸所作功之和,则运转,本发明成立。为此特作如下简化计算:
1.图2的曲线是根据“永磁材料及其应用”宋后定,陈培林编,机械工业部出版,1984年7月第一版第267页的理论数据而制P-Lg/D曲线:
P-永磁体吸力;Lg-间隙;D-永磁体直径;
Br乘Hcb开方=10000G;Br-剩磁;Hcb-矫顽力;
Lm-永磁体高度;Lm=D。
2.图3是单缸,单位面积输出功曲线,假设:
a=20mm;R=10mm;Lg/D=1;
Lm-永磁体高度;R-曲轴半径;
a-永磁体宽度;Ⅰ、Ⅱ为作功区。
注:为便于计算,假设永磁体直径D等于长方体ad的宽度a。即a=D。
3.图4是主轴旋转30°的耗功曲线。
4.作功计算,假设:S=ad;a=20mm;d=160mm;
Lg/D=1;Lg=20mm;R=10mm;
L1=10mm;(见图1)
a-永磁体宽度;d-永磁体长度;S-永磁体顶部面积;
R-曲轴半径;L1-力臂。
a、在O1位置主轴旋转30度耗功:
M1= 1/2 P1L1M1-力矩
P1= 1/2 PS= 1/2 ×4×2×16=64kg;
P1-永磁体吸力;P-永磁体单位面积吸力;
M1= 1/2 ×64×1=32×kgcm
W1= 1/2 M1ω= 1/2 ×32× 180/30 ×π=8.37kgcm;
W1-主轴旋转30°耗功;ω-角速度。
b、每一缸往复一次作功计算:
永磁体相斥和相吸力相等(略有差异),为便于计算、根据图2,用作图法得平均受力 P=1.6kg。往复一次行程为40毫米。作用力F:
F=2×16×1.6=51.2kg;
则单缸往复一次作功:W2:
W2=51.2×4=204.8kgcm=2.048kgM:c、在O7位置有利于主轴旋转力矩M2,
P2=0.5kg:
M2= 1/2 P2SL2= 1/2 ×0.5×32×1=8kgcm;
L2-力臂:
W3= 1/2 Mω= 1/2 ×8× 30/180 ×π=2.09kgcm;
W3-在O7位置主轴转30度耗功
所以η= (204.8-8.37+2.09)/204.8 %=97%
(忽略轴承摩擦力和空气阻力)
d.设计转速6000转/分钟:
则,功率W4= (12×2.048×100)/102 =23.37KW
结论:本发明成立,效率高达90%以上,能长期地输出能量,并不需外界任何能源,因此称“永磁能源机”。