專利名稱：接觸半導(dǎo)體電容脈沖動力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用電子技術(shù)將熱能轉(zhuǎn)換為機械能的設(shè)備。中國在常規(guī)能源結(jié)構(gòu)方面與發(fā)達國家相比有一個弱點，這就是煤炭多，石油少。煤炭的開采、運輸要消耗大量的人力和物力，在消費時對環(huán)境和大氣的污染比石油要嚴重。這不僅加大了對環(huán)保的壓力，同時也制約了我國國民經(jīng)濟的發(fā)展。另一方面，我國綜合國力雖然有很大的發(fā)展，但距我們的理想還相距甚遠；人民生活雖然比過去大大改善，但與發(fā)達國家相比還有相當大的距離，這是一個很大的矛盾。我國社會生產(chǎn)力還比較低，原因在于機械化程度還不高，我們對自然資源的占有太少，尤其對能源的占有與發(fā)達國家相比，人均水平就更少。發(fā)展就是向自己的對立面轉(zhuǎn)化。向大自然索取自己發(fā)展所需要的能源將掃清前進道路上的障礙。
本發(fā)明的目的在于應(yīng)用半導(dǎo)體電子技術(shù)將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)化為有用的機械能加以利用。
為達到本發(fā)明的目的，首先要做的是克服理論上的障礙，清除前進路上的拌腳石?？茖W技術(shù)中最頑固、最保守、最反動的觀點集中表現(xiàn)就是熱力學第二定律?，F(xiàn)在能源短缺、生態(tài)環(huán)境惡化、大氣污染等問題得不到合理解決原因就在于科學技術(shù)工作者迷信熱力學第二定律，把它當作偶象崇拜。熱力學第二定律沒有理論根據(jù)，辯證法不承認熱力學第二定律絕對正確。熱力學第二定律片面地挑選經(jīng)驗，并只挑選對自己基礎(chǔ)有利的經(jīng)驗，然后把它夸大為絕對，并且用孤立的、封閉的方法，用靜止的觀點來觀察自然現(xiàn)象。用這種觀點和方法，難道能得出不可懷疑的真理嗎？它所否定的東西，難道就真的不可能嗎？我們承認所有的能量轉(zhuǎn)化都是由一種差別轉(zhuǎn)化為另一種差別，但溫度的同一并不等于沒有差別。在同一溫度下，各種物體的輻射常數(shù)是不同的。不同金屬相接觸就產(chǎn)生一定的電位差，而N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體相接觸的電位差比金屬的還要大，它的電位差隨摻雜的濃度提高而加大。所以將兩個二極管和兩個半導(dǎo)體電容器串聯(lián)起來使之充電，再用電感器放電，反復(fù)磁化，同樣也可以把熱能完全轉(zhuǎn)化為所需要的機械能。在歷史上，曾經(jīng)有很多人企圖發(fā)明一種發(fā)動機，它可以把海水、空氣中的熱能轉(zhuǎn)化為機械能加以利用。由于海水和大氣中的熱量是用不盡的，所以把這種發(fā)動機叫做第二種永動機。但所有的努力都失敗了，就導(dǎo)致了它的否定，并以定律形式肯定了這種否定，第二永動機是造不成的。如果用歷史唯物主義觀察科學技術(shù)，就不難發(fā)現(xiàn)，任何一種科學發(fā)現(xiàn)和技術(shù)發(fā)明，都是一個歷史的過程。有許多重大發(fā)明，不僅是由同時代許多人做出的，有的甚至幾代人的努力方才能完成。科學技術(shù)是生產(chǎn)力，生產(chǎn)力是物質(zhì)的、客觀的東西，一個具有歷史意義的發(fā)明，不是某些人主觀上想發(fā)明就能構(gòu)思出來的。第二種永動機由于科學方法的不正確，技術(shù)條件的不成熟，失敗是不可避免的。首先熱力學方法本身就是錯誤的，熱力學是以熱的宏觀表面現(xiàn)象為基礎(chǔ)的，沒有深入認識熱的本質(zhì)，沒有考慮到微觀物理機制，這就不可避免地把過程的真實關(guān)系掩蓋起來。現(xiàn)有的熱機都是以有兩個熱源同時存在為基礎(chǔ)，這是由于現(xiàn)存的熱機是以氣體為工質(zhì)，溫度的變化可以引起氣體狀態(tài)壓強和體積的變化，所以把熱能轉(zhuǎn)化為機械能需要有溫差，但是現(xiàn)有熱機的能量轉(zhuǎn)換方式不是唯一的，熱能的轉(zhuǎn)化還有其他方式。熱和電一樣，都是帶電粒子的運動，因此，可以互相轉(zhuǎn)化。但是在不同導(dǎo)體組成的閉合電路中把熱能轉(zhuǎn)化為電能也需要在不同接點上有溫差存在才有可能?！叭魏我?guī)定和限制同時就是否定”，在這里電路的閉合就是一個限制因素，在封閉電路中由逸出功引起的電位差之和是零，電流只能由外來的因素引起。在開放的電路中，N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體相結(jié)合也會形成內(nèi)電場，用這種電場激發(fā)兩個相連的半導(dǎo)體電容器充電，這就把熱能轉(zhuǎn)化為電能，這種電能是靜電性的能量，但是動和靜并沒有不可愈越的鴻溝，只要用一電感線圈的兩端接觸一半導(dǎo)體電容器的兩極，由于電容器的放電將使電感器磁化，當電感器與電容器斷開，電容器恢復(fù)原來的帶電狀態(tài)，電感器再與另一個電容器接觸并被反向磁化。電感器循環(huán)往復(fù)與兩個電容器相接觸，又斷開，就被反復(fù)磁化，利用磁體的同性相斥、異性相吸的性質(zhì)，就可以轉(zhuǎn)化為機械運動。在連接電容器間的電路中發(fā)生的是方向不變的脈沖電流，利用它也可以推動脈沖電機旋轉(zhuǎn)。雖然不能將沒有溫度差別的常溫物體的熱量直接轉(zhuǎn)化為機械能，但卻可以在開路導(dǎo)體中將沒有溫差的常溫物體的熱能轉(zhuǎn)化為電能，再轉(zhuǎn)化為磁能，最后轉(zhuǎn)化為機械能。在轉(zhuǎn)化過程中關(guān)鍵的一環(huán)就是電子從逸出功低的一端進入高的一端，能量來源于物體中的熱能，這是能量轉(zhuǎn)化的基礎(chǔ)。第二種永動機否定的否定就從這里產(chǎn)生。海洋、空氣、地熱能和太陽能的有效利用都靠這一過程。自然界中沒有不可利用的能源。第二永動機不僅具有可能性，而且還具有歷史的必然性。
本發(fā)明由于能將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)化為有用的機械能，這就為農(nóng)業(yè)機械化提供了動力。我國農(nóng)業(yè)機械化水平不高，其中有一個重要原因是受到柴油短缺的限制。柴油價格昂貴，加大了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的成本，這就使得農(nóng)民寧肯用自己的體力而不愿意使用機械的原因。當我們學會了能把周圍物體中的熱能去開動機器的時候，將大大降低能耗在生產(chǎn)成本中的比重，就可把廣大農(nóng)民從土地上解放出來。我國由于人口眾多，森林的過度砍伐，生態(tài)環(huán)境遭到嚴重的破壞，造成水土流失，河道淤積。每年從上游沖積到下游河道中的泥沙達到幾十億噸，這是對下游人民生命和財產(chǎn)造成極大的威脅。要清除長期積累在河道中的淤泥，需要消耗大量的機械能，在過去很難用以柴油機為動力的機械來完成。當我們學會了把水中的熱能轉(zhuǎn)化為機械能的時候，就可把每年淤積在河道中的大量泥沙運送到適當?shù)牡胤饺?。我國是一個多山的國家，有很多山區(qū)經(jīng)濟不發(fā)達，其原因在于缺水。當我們能把水和空氣的溫度降低并把水從低處引向高處，那就可促進山區(qū)經(jīng)濟的發(fā)展。我國是一個缺水的國家，每人平均淡水量僅為世界的四分之一，水資源短缺成為我國國民經(jīng)濟的制約因素。在生產(chǎn)和生活中又把大量的淡水污染了，另外我國還有大量的鹽堿地需要改造。過去雖然也有許多海水淡化專利技術(shù)和設(shè)備出現(xiàn)，但有一個共同的特點，都要消耗大量的常規(guī)能源，成本高，難以推廣。本發(fā)明的出現(xiàn)，標志著人類能源最終解決了，這樣海水淡化，污水處理和鹽堿地改造也就迎刃而解了。我國雨量分布的特點是南多北少，東多西少，西北廣大地區(qū)雨量最少，制約了當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，這是由于我國地形造成的，由于中部許多橫斷大山擋住了季風的結(jié)果。過去要改變這種狀況是無能為力的?，F(xiàn)在終于有了解決的辦法可以在秦嶺等高大的山頂上架設(shè)上萬臺巨大的鼓風機，用降低空氣中的溫度的熱量轉(zhuǎn)化成機械能為動力，把潮濕的空氣從山南排向山北，這就改變了我國北方干旱少雨的氣候，并為防治荒漠化、改造沙漠創(chuàng)造條件，同時也緩解南方洪澇災(zāi)害所造成的損失。由于人口的增加和資源的缺乏，開發(fā)海洋就成為人們向往的事情。但要開發(fā)海洋就要消耗大量機械能，用常規(guī)動力機械就要給海洋帶來污染。本發(fā)明只要將海水的溫度降低就可以轉(zhuǎn)化為機械能，無論是開采和運輸海洋資源都不會給海洋帶來污染。另外開發(fā)南極也一樣，需要大量的機械能，以柴油機為動力源需要從一萬多公里外運送燃料，工作時不可避免的給南極空氣帶來污染和使空氣的溫度升高，象目前這樣小規(guī)模的觀測并不會給南極造成不良影響。但如果大規(guī)模進行開發(fā)，必定會造成意想不到的后果。本發(fā)明在南極開發(fā)的應(yīng)用，無論規(guī)模大小，都不會給環(huán)境造成不良后果。
下面結(jié)合附圖進一步說明。


圖1、半導(dǎo)體電容器X的N極板與二極管a的N極相連，二極管a的P極并聯(lián)三個開關(guān)K1、K2、K3，每個開關(guān)分別串聯(lián)一個電感器L1、L2、L3，三個電感器以并聯(lián)的方式聯(lián)結(jié)于半導(dǎo)體電容器Y的P極板，電容器Y的N極板并聯(lián)三個電感器L4、L5、L6，每個電感器分別串聯(lián)一個開關(guān)K4、K5、K6，三個開關(guān)以并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)于二極管b的N極，二極管b的P極與半導(dǎo)體X的P極相連。電感器L7的M端與半導(dǎo)體電容器X的N極之間接有開關(guān)K7，電感器L7的N端與半導(dǎo)體電容器X的P極之間接有開關(guān)K8，電感器L7的N端與半導(dǎo)體電容器Y的N極之間接有開關(guān)K9，電感器L7的M端與半導(dǎo)體電容器Y的P極板之間接有開關(guān)K10。關(guān)閉開關(guān)K1和K4，半導(dǎo)體電容器X和Y充電，電感器L1和L4磁化。
圖2、同時關(guān)閉開關(guān)K7和K8，半導(dǎo)體電容器Y的兩極板處在串聯(lián)體的兩端，仍保持原來的電荷，半導(dǎo)體電容器X處在串聯(lián)體的中間，電荷將中和在電感器L7上使其磁化，開啟開關(guān)K1和K4，關(guān)閉開關(guān)K2和K5。
圖3，同時開啟開關(guān)K7和K8，半導(dǎo)體電容器X的極板由處在串聯(lián)體的中間變?yōu)樘幵趦啥?，將恢?fù)原來的帶電狀態(tài)，在電路中發(fā)生由電容器N極板向P極板的電子流，電感器L2和L5被磁化。
圖4、同時關(guān)閉開關(guān)K9和K10，半導(dǎo)體電容器X的兩極板處在串聯(lián)體的兩端，仍保持原來的電荷，半導(dǎo)體電容器Y處在串聯(lián)體的中間，電荷將中和在電感器上使其反向磁化，開啟開關(guān)K2和K5，關(guān)閉開關(guān)K3和K6。
圖5、同時開啟開關(guān)K9和K10，半導(dǎo)體電容器Y的極板由處在串聯(lián)體的中間變?yōu)樘幵趦啥?，將恢?fù)原來的帶電狀態(tài)，在電路中將發(fā)生由電容器N極板向P極板的電子流，電感器L3和L6被磁化。
總之，在開關(guān)K7、K8和K9、K10交替關(guān)閉和開啟過程中，電容器X和Y分別發(fā)生充電和放電作用，使電感器L7反復(fù)磁化，利用它可以推動脈沖電機旋轉(zhuǎn)。開關(guān)K1、K4和K2、K5與K3、K6依次交替關(guān)閉與開啟，將L1、L4和L2、L5與L3，L6輪流磁化，利用它們可推動步進電機旋轉(zhuǎn)。
圖6是本發(fā)明實施附圖。電容器的N極板和P極板都是用高摻雜半導(dǎo)體板制成，二極管采用接觸電壓較高的隧道二極管。連接方式如下，半導(dǎo)體電容器X的N極板與隧道二極管a的負極相連，隧道二極管a的正極并聯(lián)三個電子開關(guān)KD1、KD2、KD3，開關(guān)分別串聯(lián)步進電機定子的三個磁極L1、L2、L3，三個磁極以并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)于半導(dǎo)體電容器Y的P極板，電容器Y的N極板并聯(lián)步進電機定子三個磁極L4、L5、L6，每個磁極分別串聯(lián)一個電子開關(guān)KD4、KD5、KD6，三個開關(guān)以并聯(lián)的方式聯(lián)結(jié)于隧道二極管b的負極，隧道二極管b的正極與半導(dǎo)體電容器X的P極相連。另一個脈沖電機的磁極L7的M端與半導(dǎo)體電容器X的N極板之間接有開關(guān)KD7，磁極L7的N端與半導(dǎo)體電容器X的P極板之間接有開關(guān)KD8，磁極L7的N端與半導(dǎo)體電容器Y的N極之間接有開關(guān)KD9，磁極L7的M端與半導(dǎo)體電容器Y的P極板之間接有開關(guān)KD10。
電子開關(guān)KD1、KD4和KD2、KD5和KD3、KD6依次交替關(guān)閉與開啟，在電子開關(guān)KD7、KD8和KD9、KD10交替導(dǎo)通與關(guān)斷，每導(dǎo)通一次，與它相連的電機轉(zhuǎn)動30角度，每關(guān)斷一次，上面的電機轉(zhuǎn)動30角度，將兩個電機裝在同一轉(zhuǎn)動軸上，利用電子開關(guān)激發(fā)器控制開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，電機就可連續(xù)旋轉(zhuǎn)，將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)化為電機旋轉(zhuǎn)運動的機械能。
導(dǎo)體間的相互接觸，電壓只與兩端的金屬性質(zhì)有關(guān)，而與中間導(dǎo)體的性質(zhì)無關(guān)，這就造成導(dǎo)體串聯(lián)不能產(chǎn)生高壓的原因。串聯(lián)起來的電容器卻不同，中間的電容器電壓不會消失，這樣就可以利用電容器串聯(lián)的方法來提高接觸電壓，半導(dǎo)體電容器也一樣，用串聯(lián)的方法可以得到任何電感所需要的接觸電壓。只要能制出大容量的接觸電容器，第二種永動機就將從空想變?yōu)楝F(xiàn)實。這是科學技術(shù)自己的、內(nèi)在的、必然運動的結(jié)果。
權(quán)利要求
1.一種以熱能轉(zhuǎn)化為機械能的半導(dǎo)體動力裝置，其特征在于半導(dǎo)體電容器X的N極板與隧道二極管a的負極相連，隧道二極管a的正極并聯(lián)三個電子開關(guān)KD1、KD2、KD3，每個開關(guān)分別串聯(lián)步進電機定子的三個磁極L1、L2、L3，三個磁極以并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)于半導(dǎo)體電容器Y的P極板，電容器Y的N極板并聯(lián)步進電機定子三個磁極L4、L5、L6，每個磁極分別串聯(lián)一個電子開關(guān)KD4、KD5、KD6，三個電子開關(guān)以并聯(lián)方式聯(lián)結(jié)于隧道二極管b的負極。隧道二極管b的正極與半導(dǎo)體電容器X的P極相連，另一個脈沖電機的磁極L7的M端與半導(dǎo)體的電容器X的N極板之間接有電子開關(guān)KD7，磁極L7的N端與半導(dǎo)體電容器X的P極板之間接有電子開關(guān)KD8，磁極L7的N端與半導(dǎo)體電容器Y的N極板之間接有電子開關(guān)KD9，磁極L7的M端與半導(dǎo)體電容器Y的P極板之間接有電子開關(guān)KD10，電子開關(guān)KD1、KD4和KD2、KD5與KD3、KD6依次交替關(guān)閉與開啟，在電子開關(guān)KD7、KD8和KD9、KD10交替導(dǎo)通與關(guān)斷，每導(dǎo)通一次，與它相連的電機轉(zhuǎn)動30角度，每關(guān)斷一次，上面的電機轉(zhuǎn)動30角度，將兩個電機裝在同一轉(zhuǎn)動軸上，利用電子開關(guān)激發(fā)器控制開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷，電機就可連續(xù)旋轉(zhuǎn)，將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)化為電機旋轉(zhuǎn)運動的機械能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種將熱能直接轉(zhuǎn)換為機械能的半導(dǎo)體動力裝置。利用隧道二極管激發(fā)兩個相連的半導(dǎo)體電容器X和Y帶電,每個電路并聯(lián)三個電子開關(guān)各自串聯(lián)一個電感器,電子開關(guān)KD7、KD8將電容器X和電感器L7連接,電子開關(guān)KD9、KD10將電容器Y和電感器L7連接,通過電子開關(guān)的導(dǎo)通與關(guān)斷,L1、L4和L2、L5與L3、L6輪流磁化,L7反復(fù)磁化,推動脈沖電機旋轉(zhuǎn),將常溫物體的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。
文檔編號H02N11/00GK1272717SQ99125650
公開日2000年11月8日 申請日期1999年12月24日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月24日
發(fā)明者石運達, 張金鋒, 石鐘艷 申請人:石運達