專利名稱：電容電感振蕩回收電流永磁發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
1、本發(fā)明屬于電磁技術(shù)領(lǐng)域。
2、本發(fā)明是利用永磁的相互吸引力和排斥力作為機(jī)器的動(dòng)力。
3、電容電感振蕩回收電流永磁發(fā)動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱永磁發(fā)動(dòng)機(jī))，由定子、轉(zhuǎn)子、移子、光電驅(qū)動(dòng)大功率晶體管零壓降開關(guān)，電容電感振蕩回收電能變壓器、保壓節(jié)能閘、蓄電電容、發(fā)電機(jī)、蓄電池組成。附圖2-01是永磁發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，1、3為轉(zhuǎn)子，2為定子，4為移子，5為光電開關(guān)，6為發(fā)電機(jī)，7為支架。定子由非導(dǎo)體材料(如電木)、永磁、發(fā)電機(jī)線圈等組成，如

圖1-01所示。定子永磁為空芯園柱體，兩截面為磁極，將園柱形永磁沿園周分12等分(必要時(shí)可增減等分?jǐn)?shù)目)，沿軸線方向截去一部分永磁，截去后留下的空隙供容納移子。永磁內(nèi)側(cè)安置發(fā)電機(jī)線圈。轉(zhuǎn)子分為上下轉(zhuǎn)子(轉(zhuǎn)子可根據(jù)定子數(shù)增減)，分別置于定子的兩截面，轉(zhuǎn)子永磁磁場(chǎng)方向與定子永磁磁場(chǎng)方向垂直，每個(gè)轉(zhuǎn)子永磁數(shù)目及位置角度與定子永磁數(shù)目及位置角度相對(duì)應(yīng)，每個(gè)轉(zhuǎn)子的永磁極同向，并沿園周等分排列嵌入支架中，如圖1-02所示。上下轉(zhuǎn)子與定子產(chǎn)生的力的轉(zhuǎn)向應(yīng)相同。移子由鐵、磁芯和線圈組成，線圈為常用電磁線圈和超導(dǎo)體線圈。線圈一般為450～500匝，電流為7～13安，12個(gè)移子(可隨定子的永磁數(shù)目增減)并聯(lián)分別裝在定子永磁的12個(gè)空隙中，通入直流電時(shí)產(chǎn)生的磁極極性應(yīng)與定子永磁極性同向，磁感應(yīng)強(qiáng)度相等。光電開關(guān)由開有12等分方孔的施轉(zhuǎn)園盤、光電斷路器(如圖2-02所示)、光電觸發(fā)器、大功率晶體管零壓降開關(guān)組成。
4、工作原理如圖1-01所示，1為定子，2為轉(zhuǎn)子，在不通電時(shí)定子十二塊永磁與裝在永磁空隙中的移子形成十二對(duì)NS磁極。當(dāng)轉(zhuǎn)子在外力的作用下按順時(shí)針方向移動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)子中心線a越過移子中心線b時(shí)，轉(zhuǎn)子的S磁極與定子的S磁極，轉(zhuǎn)子的N磁極與定子的S磁極產(chǎn)生同性相斥異性相吸的作用，使轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子中心線a與前方移子中心線b′接近時(shí)，轉(zhuǎn)子因永磁的相互作用會(huì)停止向前運(yùn)動(dòng)。把轉(zhuǎn)子從b～b′移動(dòng)的位置分為動(dòng)力磁場(chǎng)區(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)定子與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生力的作用使轉(zhuǎn)子向前運(yùn)動(dòng)的相對(duì)磁場(chǎng)分為動(dòng)力磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子進(jìn)入移子中心線b′后停止運(yùn)動(dòng)的位置到越過移子中心線b′轉(zhuǎn)子在永磁的作用下向前運(yùn)動(dòng)的始點(diǎn)，把這一段距離分為阻力磁場(chǎng)區(qū)域，在阻力磁場(chǎng)區(qū)域內(nèi)，阻礙轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)的相對(duì)磁場(chǎng)分為阻力磁場(chǎng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入阻力磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，移子通入直流電，產(chǎn)生與定子永磁磁極相同的極性，當(dāng)移子產(chǎn)生的磁感應(yīng)強(qiáng)度與定子永磁磁感應(yīng)強(qiáng)度同等時(shí)，阻力磁場(chǎng)被消除，轉(zhuǎn)子依其貫性通過阻力磁場(chǎng)區(qū)域。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入動(dòng)力磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，斷開移子電流，動(dòng)力磁場(chǎng)使轉(zhuǎn)子向前運(yùn)動(dòng)，依照上述循環(huán)工作，機(jī)器就可以利用永磁的磁能向外輸出動(dòng)力。在移子線圈兩端接入電容電感振蕩回收電能變壓器。移子斷電時(shí)，因移子磁場(chǎng)收縮產(chǎn)生感應(yīng)電流，經(jīng)變壓器升壓回收蓄備于電容器中再次使用。一般可回收85%以上的能量。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)一個(gè)發(fā)電機(jī)，用一部分電補(bǔ)充線路及開關(guān)的損耗，以維持機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
5、為了節(jié)能在定子永磁旁都安置兩個(gè)線圈(如圖1-013、4所示)，當(dāng)移子通入直流電時(shí)，因同性相斥作用，使定子永磁的磁力線由移子的位置向線圈3、4移動(dòng)。當(dāng)移子使用超導(dǎo)體線圈時(shí)，外磁場(chǎng)磁力線無法穿透移子，磁力線完全向線圈3、4移動(dòng)，線圈3、4將產(chǎn)生更大的感應(yīng)電流。轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)，線圈3、4將產(chǎn)生感應(yīng)電流，形成與永磁發(fā)動(dòng)機(jī)共用轉(zhuǎn)好的發(fā)電機(jī)。
6、光電驅(qū)動(dòng)大功率晶體管零壓降開關(guān)。其原理如圖3所示，由光敏三極管T7、電阻R1R2R3R4R5R6、二極管D1D10D2、三極管T1、運(yùn)算放大器、場(chǎng)效應(yīng)管T2、電容C1、繼電器J等組成的光電觸發(fā)器;由二極管D5D4D3、電阻R8R7、電容C2C3、驅(qū)動(dòng)管T5、電容C5、電阻R11組成的分離電源驅(qū)動(dòng)電路;以及開關(guān)T6電阻R12壓敏電阻R13等組成。所謂零壓降開關(guān)是指開關(guān)管開通時(shí)，集電極、發(fā)射極間的電壓降小于0.01伏以下的開關(guān)。要達(dá)到上述指標(biāo)，開關(guān)基極驅(qū)動(dòng)要滿足四個(gè)條件一是基極驅(qū)動(dòng)使用分離電源。分離電源是指不受開關(guān)集電極的電壓變化影響的電源。二是基極驅(qū)動(dòng)電源電壓高于開關(guān)工作電源電壓(通常高于10伏)。三是在不燒壞開關(guān)基極的前提下，基極驅(qū)動(dòng)電流盡量大。四是驅(qū)動(dòng)管與開關(guān)管形成的價(jià)梯級(jí)數(shù)應(yīng)為1。
7、保壓節(jié)能閘，如圖3所示。由穩(wěn)壓管D7、二極管D6、場(chǎng)效應(yīng)管T3、三極管T4、電阻R9R10組成。當(dāng)電容C2、C3充足50伏電壓，電容C4充足24伏電壓時(shí)，C2、C3與C4電壓差為C3-C4＝26伏，穩(wěn)壓管D7因選用10伏的穩(wěn)壓值，而被給電容C2、C3充電的電源電壓擊穿，開通場(chǎng)效應(yīng)管T3，50伏直流電向電容C4充電。當(dāng)C2或C3-C4≤10伏時(shí)，穩(wěn)壓管D7阻斷，場(chǎng)效應(yīng)管關(guān)斷，停止向C4充電，始終保持C3、C2＞C410伏的電壓，為大功率零壓降開關(guān)的基極驅(qū)動(dòng)提供條件。
8、電路自動(dòng)調(diào)壓結(jié)構(gòu)(如圖3所示)。由電容電感振蕩回收電流變壓器、保壓節(jié)能閘、蓄能電容C4、二極管開關(guān)D9組成。當(dāng)開關(guān)T6導(dǎo)通時(shí)，電容C4放電，如果T6關(guān)斷時(shí)，電容C4放電后的電壓仍大于電源電壓，開關(guān)二極管D9阻斷，電源無法向電容C4充電，沒有能量補(bǔ)充。因線路有能量損耗，電容放電時(shí)釋放的電荷量總是大于由變壓器W1回收的電荷量。所以電容C4的電壓不會(huì)因變壓器W1升壓而高于放電時(shí)的電壓。當(dāng)電容C4放電后的電壓低于電源電壓時(shí)，開關(guān)二極管D9開通，給電容C4充電，保證電容C4不會(huì)因電路損耗使回收的電荷量小而降低電壓，達(dá)到自動(dòng)穩(wěn)壓的作用。只要電池、發(fā)電機(jī)的電壓是恒定的，電路電壓就不會(huì)升高。電容C4的電容量決定了電路的電壓值，容量越大電路的電壓越小，電容C4的最高電壓值V1等于回收移子釋放的能量Q與電容容量C之比與電源電壓V2之和，即V1＝Q/C+V2。改變電容的容量或改變發(fā)電機(jī)的電壓就可以調(diào)整電路電壓，用這個(gè)方法可以方便的調(diào)整機(jī)器的轉(zhuǎn)速。
9、實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的最好方式如圖3所示。采用24伏直流電源起動(dòng)，用24伏～40伏直流電運(yùn)行。啟動(dòng)時(shí)先合上開關(guān)a，電池經(jīng)燈炮E給電容C1C2C3C4充電，燈泡由亮變暗時(shí)，將轉(zhuǎn)子按順時(shí)針方向(轉(zhuǎn)子在動(dòng)力磁場(chǎng)區(qū)域運(yùn)動(dòng)的方向)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)合上開關(guān)b。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入阻力磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，轉(zhuǎn)盤使光電觸發(fā)器開通，繼電器J的常開觸點(diǎn)J1閉合，分離電源C2、C3經(jīng)達(dá)林頓管T5開通開關(guān)管T6，使移子通入直流電源，消除阻力磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子依其貫性通過阻力磁場(chǎng)區(qū)域。當(dāng)轉(zhuǎn)子進(jìn)入動(dòng)力磁場(chǎng)區(qū)域時(shí)，轉(zhuǎn)盤使光電觸發(fā)器關(guān)斷，繼電器釋放，觸點(diǎn)J1斷開，開關(guān)管T6關(guān)斷，移子L1磁場(chǎng)收縮產(chǎn)生感應(yīng)電流經(jīng)二極管D8電容C6和變壓器W1的初級(jí)線圈返回移子，初級(jí)線圈與電容C6產(chǎn)生振蕩，次級(jí)線圈升壓到50伏，整流經(jīng)二極管D3、D4給電容C2、C3充電，當(dāng)C3-C4＞10伏時(shí)，保壓節(jié)能閘迅速開通，給電容C4充電。這樣既保證了驅(qū)動(dòng)電源C2、C3的電壓高于開關(guān)工作電壓，又能充分回收移子釋放的能量。機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)帶動(dòng)交流發(fā)電機(jī)發(fā)出30～40伏的交流電經(jīng)整流，給電路補(bǔ)充能量，維持機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。
10、本發(fā)明與現(xiàn)有的電機(jī)有本質(zhì)的區(qū)別，現(xiàn)有的電機(jī)是將電變?yōu)榇女a(chǎn)生同性相斥、異性相吸使電機(jī)運(yùn)行的，是耗電能的，而本發(fā)明在不通電的情況下就可以形成動(dòng)力磁場(chǎng)，產(chǎn)生同性相斥，異性相吸效應(yīng)，輸出動(dòng)力時(shí)不損耗任何能量。雖然克服阻力磁場(chǎng)也需電能，電路和開關(guān)有能量損耗，但是由于使用了大功率零壓降開關(guān)和電容、變壓器等特殊結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行回收85%以上的能量，永磁發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的動(dòng)能遠(yuǎn)大于線路損耗，只用發(fā)電機(jī)發(fā)出部分電能補(bǔ)充線路損耗，就可以達(dá)到不消耗外來能量的情況下輸出動(dòng)力的目的。永磁發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力大小由定子、轉(zhuǎn)子的個(gè)數(shù)，及園半徑尺寸決定，轉(zhuǎn)子與定子間的間隙越小，園半徑越大，永磁的磁感應(yīng)強(qiáng)度越大，動(dòng)力就越大。定子與移子形成的NS磁極越多，動(dòng)力越大。
權(quán)利要求
1.電容電感振蕩回收電流永磁發(fā)動(dòng)機(jī)(以下簡(jiǎn)稱永磁發(fā)動(dòng)機(jī))屬于電磁學(xué)領(lǐng)域，現(xiàn)有的直流電機(jī)是用永磁作定子或轉(zhuǎn)子，將電變?yōu)榇女a(chǎn)生同性相斥，異性相吸效應(yīng)，使電機(jī)運(yùn)行的，是消耗能量的，而永磁發(fā)動(dòng)機(jī)只需永磁自身的磁能和永磁特殊的排列方式，在不通電的情況下，就可以形成動(dòng)力磁場(chǎng)，產(chǎn)生同性相斥，異性相吸的作用，在輸出功率時(shí)不需損耗任何能量。使用本發(fā)明的特征是利用永磁的相互吸引力和斥力作為動(dòng)力，利用移子產(chǎn)生的磁極消除阻力磁場(chǎng)，電容電感振蕩變壓器回收電能再次利用，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電補(bǔ)充電路能量損耗。
2.移子由常用電磁線圈或超導(dǎo)體線圈、鐵、磁芯組成。
3.使用大功率晶體管零壓降開關(guān)的特征是①使用分離電源作開關(guān)基極驅(qū)動(dòng)。②基極驅(qū)動(dòng)電源電壓高于開關(guān)工作電源電壓。③在不燒壞開關(guān)基極的前提下，使用最大基極驅(qū)動(dòng)電流。④驅(qū)動(dòng)管與開關(guān)管組成的價(jià)梯級(jí)數(shù)應(yīng)為1。
4.本發(fā)明專用電路①由穩(wěn)壓管、場(chǎng)效應(yīng)管、三極管、電容構(gòu)成的保壓節(jié)能閘。②大功率晶體管零壓降開關(guān)。③電容電感振蕩回收電流變壓器。④由保壓節(jié)能閘、變壓器、蓄能電容、晶體管零壓降開關(guān)、二極管開關(guān)組成的能量低損耗高回收率自動(dòng)調(diào)壓的專用電路。
5.用改變電容容量和發(fā)電機(jī)電壓的方法進(jìn)行調(diào)整機(jī)器轉(zhuǎn)速。
6.定子安裝發(fā)電線圈，構(gòu)成與永磁發(fā)動(dòng)機(jī)共用轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)。
全文摘要
電容電感振蕩回收電流永磁發(fā)動(dòng)機(jī)，其主要特征為利用永磁相互吸力和排斥力作為動(dòng)力，用移子產(chǎn)生的磁極消除阻力磁場(chǎng)，用電容電感振蕩變壓器回收電能并蓄備于電容中再次使用。帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電補(bǔ)充線路損耗。本發(fā)明采用大功率晶體管零壓降開關(guān)，電容電感振蕩回收電流變壓器，蓄能電容，保壓節(jié)能閘、開關(guān)二極管等組成的能量低損耗、高回收率、自動(dòng)穩(wěn)壓的專用電路。采用改變蓄能電容容量、發(fā)電機(jī)電壓進(jìn)行調(diào)速。
文檔編號(hào)H02N11/00GK1091555SQ9310241
公開日1994年8月31日 申請(qǐng)日期1993年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1993年2月26日
發(fā)明者王秉平 申請(qǐng)人:王秉平