CN101989478A - 一类铁磁性材料和顺磁性材料在制造电气设备上的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一类铁磁性和顺磁性材料在制造电气设备上的应用。该类材料包括铁磁性和顺磁性材料及铁氧体材料，材料是指纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料，上述材料应用在：各种电机转子及定子绕组线圈及线圈铁芯上；各种变压器、电磁铁及线圈，直线电动机上的线圈及往复驱动推动器上；各种电感器、继电器、逆变器上的线圈及线圈芯子。用铁磁性和顺磁性材料制造的电器设备节约电能30％以上，成本降低50％～60％以上。无线电发射机和接收机的灵敏度提高至少一个数量级，广泛用于电力系统，无线电和有线电，通信，家电，国防等行业。

Description

一类铁磁性材料和顺磁性材料在制造电气设备上的应用
技术领域
本发明涉及磁材料在制造电气设备上的应用，具体涉及一类铁磁性材料和顺磁性材料在制造电气设备上的应用。
背景技术
现有技术使用的各种发电机、电动机及风力发电机的转子及定子绕组的线圈；制造各种变压器、电磁铁以及各种线圈，其线圈包括各种感应线圈，各种无线电发射和接受线圈；制造各种电感器、继电器、逆变器上的线圈均由铁芯和铜质线圈组成；其铜质材料为逆磁性材料，铜的磁化率为χm＝-4.9×30-6；上述由铜质材料制造的各种电气设备均存在效率低，制造成本高，耗能高的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种效率高，制造成本低，耗能低的一类铁磁性材料和顺磁性材料在制造电气设备上的应用。
为了克服现有技术的不足，本发明的技术方案是这样解决的：本发的特特殊之处在于该类材料包括铁磁性材料和顺磁性材料及铁氧体材料，其铁磁性材料和顺磁性材料及铁氧体材料是指纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料，将上述材料应用在：
1)、制造各种发电机、电动机、风力发电机的转子及定子绕组线圈及线圈铁芯上；
2)、制造各种变压器、电磁铁以及各种线圈，其线圈包括各种感应线圈，各种无线电发射和接受线圈及线圈铁芯上；
3)、制造各种直线电动机上的线圈及往复驱动推动器上；
4)、制造各种电感器、继电器、逆变器上的线圈及线圈芯子方面。
所述该铁磁性材料和顺磁性性材料的应用为上述的铁磁性材料和顺磁性材料其中的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
本发明证明，制造各种电机、变压器、电磁铁以及线圈中，可以很少甚至不用铜质材料。
本发明与现有技术相比，用铁磁性材料和顺磁性材料设计制造的各种电器设备节约电能30％以上，制造成本降低50％～60％以上。各种无线电发射机和接收机(收音机、电视机、雷达、手机等)的灵敏度可大大提高(至少一个数量级)，我国90％的铜材依靠进口，采用本发明的材料，可减少进口铜材的数量，节约外汇，广泛用于电力系统，无线和有线电器，通信，家电，国防等行业。
附图说明
图1为本发明电机结构示意图；
图2为本发明普通变压器结构示意图；
图3为本发明可调电压的变压器结构示意图；
图4为本发明自藕变压器结构示意图；
图5为本发明直线电动机结构示意图；
图6为本发明垂直式继电器线圈结构示意图；
图7为本发明水平式继电器线圈结构示意图；
图8为本发明电感器双线圈结构示意图；
图9为本发明电感器单线圈结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对发明内容作进一步说明：
实施例1
一类铁磁性材料和顺磁性性材料在制造电气设备上的应用，该类材料包括铁磁性材料和顺磁性材料及铁氧体材料，其铁磁性材料和顺磁性材料及铁氧体材料是指纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料，将上述材料应用在：
1)、制造各种发电机、电动机、风力发电机的转子及定子绕组线圈及线圈铁芯上；
2)、制造各种变压器、电磁铁以及各种线圈，其线圈包括各种感应线圈，各种无线电发射和接受线圈及线圈铁芯上；
3)、制造各种直线电动机上的线圈及往复驱动推动器上；
4)、制造各种电感器、继电器、逆变器上的线圈及线圈芯子方面。
所述该铁磁性材料和顺磁性性材料的应用为上述的铁磁性材料和顺磁性材料其中的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
实施例2
图1所示，用铁磁性材料和顺磁性材料制造发电机和电动机，按下述步骤进行：
1)、在机壳4内腔中固定连接至少一个电磁铁芯或永久磁铁芯骨架2作为定子；
2)、在电磁铁芯或永久磁铁芯骨架2中心安装有至少一个或一组永久磁铁或电磁铁1作为转子；
3)、在电磁铁芯或永久磁铁芯骨架2上缠绕用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈3，线圈3的数量根据发电机和电动机的设计功率计算缠绕线圈3的匝数；
4)、所选用的电磁铁芯或永久磁铁芯骨架2和用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈3的材料均为纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁硅合金，铁铝合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料。
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料其中的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
用铁磁性材料和顺磁性材料制造的发电机，当外界输入一个动力给用电磁铁芯或永久磁铁芯制成的转子，电磁铁芯或永久磁铁芯转子旋转产生的磁场与用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈定子的磁场发生作用，从而在定子线圈中产生连续的电动势，即为发电机。
用铁磁性材料和顺磁性材料制造的电动机，当外界电能输入给用铁磁性材料和顺磁性材料制成的定子线圈，该定子线圈产生的磁场与永久磁铁或电磁铁制成的转子或嵌入用铁磁性材料和顺磁性材料制成的转子的磁场发生作用，使转子旋转，即为电动机。
实施例3
图2所示，用铁磁性材料和顺磁性材料制造变压器，按下述步骤进行：
1)、在机壳7内腔中固定连接一个铁芯6；
2)、在铁芯6的一端缠绕初级线圈5，另一端缠绕次级线圈8；
3)、在铁芯6上缠绕初级线圈5、次级线圈8的数量根据变压器的设计容量计算缠绕初级线圈5和次级线圈8的匝数；
4)、所选用的铁芯6初级线圈5和次级线圈8的材料为纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁硅合金，铁铝合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料的其中一种，或两种，或叁种以上同时使用。
实施例4
图3所示，用铁磁性材料和顺磁性材料制造管状调压变压器，按下述步骤进行：
1)、在机壳15内腔中固定连接一个第一管状铁芯9，在第一管状铁芯9的内腔中套入一个第二管状铁芯12，在第二管状铁芯12的内腔中套入一个第三管状铁芯14；
2)、在第一管状铁芯9上缠绕第一初级线圈10和第二初级线圈11；
3)、在第二管状铁芯12上缠绕次级线圈12；
4)、在管状铁芯9上缠绕的第一初级线圈10和第二初级线圈11、在第二管状铁芯12上缠绕的次级线圈13的数量根据变压器的设计容量计算线圈10和线圈11及次级线圈13的匝数；
5)、所选用的第一管状铁芯9、第二管状铁芯12、第三管状铁芯14，管状铁芯上缠绕的第一初级线圈6和第二初级线圈7及次级线圈4的材料为纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁硅合金，铁铝合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
6)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
所述管状铁芯2，管状铁芯3为伸缩管状铁芯。
实施例5
图4为本发明自藕变压器结构示意图；一种用铁磁性材料和顺磁性材料制造自藕变压器的方法，按下述步骤进行：
1)、一个变压器铁芯16上缠绕满至少一个完整线圈17；
2)、在线圈17的电压输出侧设有自由滑动接触的调压触臂18；
4)、在线圈17的电压输入侧设有抽头20；
5)、调压触臂18与电压输出端19连接；
6)、所选用铁芯和线圈均为纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁钴镍合金，铁镍锰合金，铁硅铝合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
7)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述铁磁性材料和顺磁性材料的一种，或两种，或三种以上同时使用。
实施例6
图5所示，一种用铁磁性材料和顺磁性材料制造直线电动机的方法，按下述步骤进行：
1)、在机壳23内腔中至少安装一块电磁铁或永久磁铁25作为往复驱动推动器，在往复驱动推动器侧面固定连接一个曲轴联接环24；
2)、在电磁铁或永久磁铁25左端相间隔至少安装有第一线圈铁芯21，第一线圈铁芯21上缠绕用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈22作为第一定子，永久上磁铁或电磁铁25右端相间隔至少安装有第二线圈铁芯27及线圈26作为第二定子，第三线圈铁芯29及线圈28作为第三定子；
3)、第一线圈铁芯21上缠绕用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈22，第二线圈铁芯27上缠绕用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈26，第三线圈铁芯29及线圈28的数量根据直线电动机的设计功率计算缠绕线圈的匝数；
4)、所选用的电磁铁芯或永久磁铁芯25和用铁磁性材料和顺磁性材料制成的线圈16和线圈20的材料均为纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁硅合金，铁铝合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
实施例7
图6所示，一种用铁磁性材料和顺磁性材料制造垂直式继电器的方法，按下述步骤进行：
1)、一个弹簧片30的一端连接一个触头31；
2)、在线圈铁芯32上缠绕用铁磁性材料或顺磁性材料制作的线圈33；
3)、在线圈铁芯32上缠绕用铁磁性材料或顺磁性材料制作的线圈33的数量根据继电器的设计容量计算线圈33的匝数；
4)、所选用的线圈铁芯32，线圈33的材料均为纯铁质，镍质，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁碳合金，铁镍锰合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁硅铝合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料合顺磁性材料的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
实施例8
图7所示，一种用铁磁性材料合顺磁性材料制造水平式继电器的方法，按下述步骤进行：
1)、一个弹簧片36的一端连接一个触头34；
2)、在线圈铁芯35上缠绕用铁磁性材料或顺磁性材料制作的线圈37；
3)、在线圈铁芯35上缠绕用铁磁性材料或顺磁性材料制作的线圈37的数量根据继电器的设计容量计算线圈37的匝数；
4)、所选用的线圈铁芯35，线圈37的材料均为纯铁质，镍质，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁碳合金，铁镍锰合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁硅铝合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料的一种，或两种或叁种以上同时使用。
实施例9
图8所示，一种用铁磁性材料和顺磁性材料制造双线圈电感器的方法，按下述步骤进行：
1)、在线圈铁芯38上缠绕有铁磁性材料或顺磁性材料制作的第一线圈39；
2)、在线圈铁芯38上相间隔缠绕有铁磁性材料或顺磁性材料制作的第二线圈40；
3)、第一线圈39、第二线圈40的匝数数量根据电感器的设计容量计算第一线圈39、第二线圈40的匝数；
4)、所选用的线圈铁芯38、第一线圈39、第二线圈40的材料均为纯铁质，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁碳合金，铁镍锰合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁硅铝合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
实施例10
图9所示，一种用铁磁性材料和顺磁性性材料制造单线圈电感器的方法，按下述步骤进行：
1)、在线圈铁芯42上缠绕有铁磁性材料或顺磁性材料制作的线圈41；
2)、线圈41的匝数数量根据电感器的设计容量计算线圈41的匝数；
4)、所选用的线圈铁芯42、线圈41的材料均为纯铁质，镍质，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁碳合金，铁镍锰合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁硅铝合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料；
5)、所选用的铁磁性材料和顺磁性性材料为上述的铁磁性材料和顺磁性材料的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
综上所述，长期以来人们对发电机和电动机的认识，是根据法拉第-麦克斯韦电磁感应定律。即所谓“磁能生电”，“电能生磁”。发电机之所以能产生电动势，是因为转子线圈的切割定子磁场磁力线所致。
经过发明人的理论研究和实验研究证明，发明人认为法拉第-麦克斯韦的电磁感应理论仅反应了电磁场作用的瞬时电动势现象，而瞬时的电动势不能连续工作。发明人还从理论和实验方面证明，磁场与电场是不能直接发生作用的。因为静电场无磁场，即是说，电场并不能“产生”磁场(因为静电场也是电场)。只有运动的电场才具有磁场。这可以用安培右手定则描述。在以往通用的发电机工作原理图中，在原为铜质材料作成的线圈位置处，即在同一磁埸中的同一位位置处，用相同规格(各种几何参数都相同)，但磁化率不相同的铁磁介质或顺磁性性介质，如铁，则介质中会表现出不同的磁场强度。这是法拉第-麦克斯韦电磁感应原理无法解释的。之所以有这种现象，是由于铜为逆磁性物质，其铜的磁化率为χm＝-4.9×30-6；而铁为铁磁性物质，其磁化率χm＝+102～+106，上述铜的磁化率与铁磁性材料和顺磁性物质磁化率相比较，二者之间的磁化率相差太大，磁化率越高，显示的磁场强度越大，磁场强度越大表明其做功的能力越大。因此，在外磁场的作用下，与逆磁性的铜质材料比较起来，铁磁性的铁质材料很容易被磁化，从而表现出很强的磁场。
本发明人的理论研究和实验研究结果证明，用具有强磁性的铁磁性材料和顺磁性材料制作成的继电器与用逆磁性材料制作成的线圈制作的继电器，电感器相比，前者不仅在理论上科学、正确，而且会具有明显的节能效果。
用本发明提供的原理和材料制造的电机的功率可提高30％以上，制造成本可降低50％～70％。
各种类型的电磁铁及各种继电器，用本发明提供的理论和材料制造的电磁铁可节约电能50％以上，制造成本降低60％以上。
用本发明提供的理论和材料制造的变压器制造成本可降低50％以上，体积减少50％以上。
各种车船的动力机，如汽车的动力机等用本发明提供的理论和材料制造的车船用动力机是完全电磁型的，结构安全可靠，不受环境温度的影响，可实现500km/H的以上的高速运行，且制造成本较低。这种动力机彻底实现了对环境零排放和零污染。
按2000年全国各发电厂生产的电能计算，若全国机电行业采用本发明制造的电动机每年节约的电能相当于5个长江三峡发电站所产生的电能量，或者50个大亚湾核电站所产生的电能量。同时，用本发明提供的用铁磁性材料和顺磁性材料制造的各种发电机，电动机，变压器，各类线圈进行改造，其节能效果远比建多个发电厂经济效益更好，电动机的节能可以带来对产品成本的降低，对广大消费者带来实惠。若本发明技术在全世界范围进行推广，其节能效果远比建5个三峡发电站或者50个大亚湾核电站大的多。

Claims (2)

1.一类铁磁性材料和顺磁性材料在制造电气设备上的应用，其特征在于该类材料包括铁磁性材料和顺磁性材料及铁氧体材料，其铁磁性材料和顺磁性材料及铁氧体材料是指纯铁质，镍质，铁碳合金，铁镍合金，铁钴镍合金，铁钴合金，铁铝合金，铁硅合金，铁硅铝合金，铁镍锰合金，铁与稀土元素合金材料，或铁氧体材料，将上述材料应用在：
1)、制造各种发电机、电动机、风力发电机的转子及定子绕组线圈及线圈铁芯上；
2)、制造各种变压器、电磁铁以及各种线圈，其线圈包括各种感应线圈，各种无线电发射和接受线圈及线圈铁芯上；
3)、制造各种直线电动机上的线圈及往复驱动推动器上；
4)、制造各种电感器、继电器、逆变器上的线圈及线圈铁芯上。
2.根据权利要求1所述的铁磁性材料和顺磁性材料在制造电气设备上的应用，其特征在于所述该铁磁性材料和顺磁性性材料的应用为上述的铁磁性材料和顺磁性材料其中的一种，或两种，或叁种以上同时使用。
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