CN103117687A - 磁力变形杠杆机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁力变形杠杆机，由椭圆形定子永磁铁斥力(向心力)轨道，偏离轴心(轴心左边小于右边)固定在机体上。任意变的平行四边形杠杆永磁铁转子轮，可绕转动轴转动。当启动速度使转子轮达到完全离心状态后，转子永磁铁与定子永磁铁的相互斥力压缩平行四边形杠杆形变，重心位移，磁力对物体作功，迫使转动轴左右两边形成无法改变的力矩差，在这个合力无法为零的力矩差作用下，这个系统以匀速状态转下去。实现了将永磁力转化为动能的机械，磁力变形杠杆机。由于相互斥力无接触并实现了磁悬浮消除了摩擦力，实现了人们的理想，将永磁铁的无限能量转化成了一种永恒的清洁新能源，解决了能源危机和污染两大难题。用于一切大型机械的动力。

Description

磁力变形杠杆机

1、技术领域

本发明涉及一种用永磁铁同极相斥力，压缩可任意变形的平行四边形杠杆，发生形变，重心位移，对物体做功，并实现了磁悬浮，消除了摩擦力，实现了用永磁铁同极相斥的作用力为动力的磁力变形杠杆机。 

2、背景技术

用磁铁做成发电机、电动机，仪器、仪表和磁悬浮列车，是人人公知实事，永磁铁有永恒的具大的作用力，但是相互作用力总是大小相等，方向相反，合力为零。所以一直没有办法将磁力转化成动能。为了解决以上难题，经过多年的探索和实验，终于研究出了以永磁铁的相互作用：大小相等，方向相反，合力为零的斥力压缩可任意变形的平行四边形杠杆发生形变做功，迫使转动轴左右两边形成了无法改变的力矩差，实现了以永磁铁的同极相互斥力为动力的磁力变形杠杆机，解决了能源危机和污染两大难题。 

3、发明内容

本发明是通过以下技术方案实现的，所述的磁力变形杠杆机，由转动轴、轮体架，平行四边形杠杆永磁转子组(永磁铁转子，齿轮，限位装置防碰撞轮)椭圆形定子永磁铁斥力(向心力)轨道，防碰撞轨道及机体等部件构成。 

上述的平行四边形杠杆永磁铁转子组的，末端的转动轴上设有只能自由转动60度的永磁铁转子，内端分别与两个齿轮固定成一体，中间的转动轴上设有防碰撞轮，然后将组装好的平行四边形杠杆永磁铁转子组，对称 地分别用杠杆转动轴安装在轮体架的轴孔上，组成可任意变形的平行四边形杠杆永磁铁转子轮，主转动轴装上轴承，由轴承瓦合支架用紧固螺栓固定在机体上。 

2、上述的永磁铁转子：由不锈钢片制成的永磁铁转子外壳，并设有转动轴孔，里面设有安装永磁铁的空间，安装后的永磁铁N极从圆心指向外周，只能在限位的转动轴上自由转动60度的夹角，确保转子永磁铁的N极在定子永磁铁相斥力的调节下与定子永磁铁的斥力(向心力)轨道的方向始终保持平行状态。 

3、上述的平行四边形杠杆的齿轮，两个齿轮分别与平行四边形杠杆内端固定成一体，组装后的转子总承将齿轮与轮体架呈60度夹角，用杠杆转动轴安装在轮体架的轴孔上，由于齿轮的相向运动原理，所有的平行四边形杠杆只能沿着轮体架的60度的夹角自由伸缩运动，但不能在轮体架上发生扭转运动，目的是：确保平行四边形杠杆运动到轴心左下方时，也就是定子永磁铁斥力(向心力)轨道半径缩小时，转子永磁铁与定子永磁铁的相互斥力方向与运动方向始终保持垂直方向，不管这个垂直方向的相互斥力有多大，它只能压缩平行四边形杠杆发生形变，缩小轴心左边的力矩，却不能阻碍平行四边形杠杆的运动。 

4、上述的防碰撞轮：是由轴承轮安装在平行四边形杠杆内端中间转动轴上，目的是：在静止时，防碰撞轮正好压在防碰撞轨道上，作用是：在静止时，(轴动轴心水平以上)的平行四边形杠杆的伸缩半径只小于离心状态时半径4-5毫米的间隙。这样就达到了因距离过大而产生的冲量过大而造成的碰撞现象。 

5、上述的椭圆形定子永磁铁斥力(向心力)轨道：用不锈钢片与钢板制成椭圆形定子永磁铁斥力(向心力)轨道外壳，偏离轴心(轴心左边 小于右边)地安装在机体的合适位置上。里边设有安装永磁铁的空间，安装后N极方向是从外周指向圆心，必须全部同极方向指向圆心。 

6、上述的防碰撞轨道：是用普通钢板制作成所需形状的防碰撞轨道，按所需要求安装在轴心水平以上的合适位置与机体合适位置上，目的是：在静止时，防碰撞轮，正好压在防碰撞轨道的中间。 

4、附图说明：

图1，是磁力变形杠杆机在运动状态的正体结构图 

图2，是单组平行四边形杠杆永磁铁转子总承的结构图 

图3，是分别表示转子永磁与定子永磁铁与机体、防碰撞轮与防碰撞轨道与机体相连接的断面俯视图。 

图4，是从图1的运动状态正体结构图中隔离出来的受力结构图，以便看清各结构的细节，和运动状态及受力情况。 

图5，是根据图4的受力结构，另外绘制的受力分析示意图，不是实际的结构图，目的是：以对正体结构的受力状态进行分析和理解。下边根据受力分析示意图5的编号，字母进一步说明受力状态。 

受力分析示意图5的编号说明 

编号：1、主转动轴，2、轮体架，4、平行四边形杠杆，6、转动轴，8、转子永磁铁，9、转子永磁铁外壳，10、定子永磁铁，11、定子永磁斥力(向心力)轨道。 

受力分析示意图5的字母说明 

A、黑点是永磁铁转动轴6，表示用虚线绘制的平行四边形杠杆永磁铁转子，在没有设置定子轨道时，假设的做圆周运动时的运动轨迹。 

B、黑点：是永磁铁转子的转动轴。 

A、B之间的黑点用箭头所指的这段距离是表示转子永磁铁与定子永磁铁相互压力压缩平行四边形杠杆发生形变时的位移距离。 

C、黑点：是永磁铁转动轴6，也表示用虚线绘制的平行四边形杠杆永磁铁转子在没有设置定子轨道时，假设的做圆周运动时运动轨迹。 

D.黑点：是转子永磁铁的转动轴。 

C、D黑点之间的箭头所指的这段距离，表示转子永磁铁与定子永磁铁，相互斥力压缩平行四边形杠杆，发生形变时的位移距离。 

E、黑点粗实线：表示平行四边形杠杆内端的齿轮的转动轴与轮体架轴孔的转动轴心，将360度分成36等份，每运动10度运动的轨迹连线。 

F、所指的同心圆虚线，是个参照虚线，是没有设置定子永磁铁斥力(向心力)轨道时平行四边形杠杆永磁铁转子做圆周运动轨迹的同心圆参照虚线。 

G、所示的虚线，表示平行四边形杠杆的伸缩方向，这个虚线也是表示转子永磁铁与定子永磁铁相互斥力做功时的压缩力的方向，始终垂直于运动方向。 

下面按以上受力分析示意图的标记进一步分析 

在磁力变形杠杆机的工作原理受力分析中，并不需要高深的理论知识，只需杠杆原理，力的三要素，和牛顿三定律、圆周运动的物理知识来分析就足够了。 

虽然磁力变形杠杆机是做变速圆周运动，但是向心力公式：mυ²/r也适应于变速圆周来求解磁力变形杠杆机的变速圆周运动时，向心力F的大小时，必须用质点在圆周上某一点的瞬时速度置求解。 

做圆周运动的物体总是需要有向心力，向心力的公式是F＝mυ²/r，式中的m是平行四边形杠杆永磁铁转子总承的质量，r是平行四边形杠杆永磁铁转子组上的齿轮的转动轴心，到主转动轴心的半径，这个向心力的来源是什么呢？ 

当启动速度υ满足于mυ²/r＝mg这个关系式时，即

有F＝G，这时平行四边形杠杆永磁铁转子做圆周运动的向心力，完全是由它所受的重力G提供的。 

但这个系统所需的启动速度υ，远大于以上这个关系式，当mυ²/r＞mg即υ＞√gr时，有F＞G，重力G就不是以提供平行四边形杠杆永磁铁转子组做圆周运动的向心力了，这时左边的平等四边形杠杆末端转动轴上的永磁铁必然对定子永磁铁斥力轨道施加一个向外的压力，根据牛顿第三定律，定子永磁铁必然施加一个向内的压力，向心力不足的部分就由这个定子永磁铁与转子永磁铁产生的相互斥力来补足，这时平行四边形杠杆永磁铁转子组做圆周运动所需的向心力F是重力GCOSθ和相互斥力的合力即： 

F＝GCOSθ+F_斥力＝mυ²/r 

实际启动速度υ必须满足mυ²/r＞10mg，半径＝1米，线速度υ＝10米/秒的启动速度就可以满足于以上关系式。 

从上述的关系式已知，这时的磁力变形杠杆机，必然呈完全离心状态，只要达到完全离心状态，转动轴左右两边的力矩差之比为：7∶10，这时在这个系统里有三个力相互作用。即：支持力、重力、磁力。 

(1)支持力：(转动轴)与所受重力G相互平衡，不做功。是守恒的。 

(2)重力：轮体架对称地分布在转动轴上，相互平衡，不作功。 

平行四边形杠杆永磁转子组对称地由转动轴装配在轮体架的轴孔上，无论转动到什么位置，都是对称的，两边的个数和所受的重力不会发生变化，是守恒的，但是只要达到离心状态以后转动轴左右两边的平行四边形杠杆由于形变，它们的重心都不相等，也就是作用点不相等，从图5的受力图里看到：将360度分成36等份的，与轮体架呈60度的夹角的36条虚线，就是四组平行四边形杠杆，每运动10度的实际运动轨迹，这36条虚线长度，也就是轴心左右两边的力矩差的大小。如果将左右两边36个永磁转子轴心，从左到右两边对称地通过转动轴心连成一条线，当作18条杠杆来分析就会发现，这18条通过轴心的力臂，左边都小于右边。从上述的各个角度的分析，机械能都是守恒的，可以认定：这个系统里的力矩差变化，是由转子永磁铁与定子永磁铁相互斥力，压缩平行四边形杠杆，形变，重心位移，也就是说磁力对重力做功来实现的。 

(3)磁力：是指转子永磁铁与定子永磁铁的同极相互斥力，虽然定子永磁铁斥力(向心力)轨道是固定不动，但平行四边形杠杆永磁转子是运动的，当运动至左边时，也就是轨道半径小于平行四边形杠杆永磁转子的最大长度时，这时重力G就不是以提供做圆周运动的向心力了，这时平行四边形杠杆永磁转子有远离圆心的趋势，对定子永磁铁斥力(向心力)轨道，施加一个向外的压力。根据牛顿第三定律，定子永磁铁必然施加一个向内的压力，这时转子永磁铁与定子永磁铁同极相斥的作用力，压缩平行四边形杠杆，发生形变，重心位移，压缩力对物体做功，力的大小为F，位移的大小为S，力F的方向与位移方向的夹角为α，按照W＝FS的定义，力F对物体所做的功为： 

W＝F_斥力SCOSα 

那么可以证明：定子永磁铁虽然是固定不动的，但与转子永磁铁与定子永磁铁的相互斥力却始终为这个系统做功，是这个系统产生力矩的原因，也是加速度的原因。 

有人会问：定子永磁铁轨道是固定不动的，不产生位移是怎么对转子做功？ 

这个问题在以上已多次说明了这个原因，下面再引用柴油机的缸筒缸盖与活塞的做功原理来进一步说明，柴油机的活塞是运动的，平行四边形杠杆永磁铁转了也是运动的，缸筒和缸盖也是固定不运动的，与活塞的相互作用，可以对外做功，那么固定不动的定子永磁铁斥力(向心力)轨道为什么就不能与转子永磁铁相互作用力对外做功呢？如果去掉缸筒盖，柴油机还能做功吗？磁力变形杠杆机如果去掉定子永磁铁斥力轨道，也照样不能做功，可以证明：磁力变形杠杆机的做功原理与柴油机的缸筒活塞的做功原理完全相同，并无丁点差别之处，不过是缸筒活塞做功是用的柴油的化学能，磁力变形杠杆机是用的永磁铁的相互作用力，下边用柴油机、磁力变形杠杆机工作原理对比表详述二者之间的相同之处与不同之处。见柴油机磁力变形杠杆机工作原理对比表。 

柴油机、磁力变形杠杆机工作原理对比表 

(4)离心运动：实际上这个系统由于防碰撞轮与防碰撞轨道的作用，就是在静止时，已经处于离心状态。只不过比完全离心状态的半径只小于4-5毫米的距离，只要用外力达到离心状态时，防碰撞轮就会离开防碰 撞轨道，不相接触，呈完全无摩擦状态。 

在这个系统里，平行四边形杠杆做圆周运动时，总有远离圆周的趋势，做圆周运动的速度越大，离心的速度也越大，当运动至定子斥力(向心力)轨道的半径从最小又开始逐渐增大时巨大的离心运动，迫使转子永磁铁对定子永磁铁施加一个向外的压力，根据牛顿第三定律，定子永磁铁必然对转子永磁铁施加一个向内的压力，向心力不足的部分就由相互斥力来补足，这时平行四边形杠杆永磁转子做圆周运动的向心力F是重力GCOSθ和相互斥力的合力即： 

F＝GCOSθ+F_斥力＝mυ²/r 

这个系统的实际启动速度必须满足mυ²/r＞10mg，即计算半径r＝1米，线速度＝10米/秒，就可以满足以上关系式，这个启动速度有这么大的向心力，根据牛顿第三定律，必然有个与向心力等大的反作用力，(为了便于描述，在这里暂时称它为

)既然启动速度使这个系统做圆周运动的向心力mυ²/r＞10mg，那么必然也有个10倍于重力的

必然迫使转子永磁铁的斥力紧紧地挤压着定子永磁铁斥力(向心力)轨道的方向无摩擦地运动，也就是说在离心运动的作用下，又将被相互斥力压缩的平行四边形杠杆甩长，平行四边形杠杆又发生了一次形变和重心位移，对物体又做了一次功，所做的功为： 

W＝F_离SCOSα 

可以证明：这个

离心运动也始终为这个系统做功，向心力的方向永远垂直于运动方向，对物体不做功。 

有人会问：这个系统的运动是启动外力提供的，一旦失去外力就会停下来？下面对这个系统在失去外力以后，这个速度是如何变化的，以半径 r＝1米，线速度υ＝10米/秒，这时必然呈完全离心状态，此时以后的力矩差再也不会改变，转动轴左右的力矩差之比为7∶10，写成等式为： 

10米/秒＝7∶10 

以上这个等式关系为启动外力的作用，外力消除之后的时刻由于惯性，这个物体不能立刻停下来，必然还以原有速度运动一段距离，以后的变化从10米/秒时刻为依据： 

10米/秒＝7∶10从等式已知，在这个力矩差的作用下，必然加速至 

11米/秒＝7∶10等式不变，加速度至 

12米/秒＝7∶10等式不变，加速度至 

.........50米/秒，这个等式依旧不变，还在继续加速度。 

有人会问：这个系统能做正功，也应该做负功，还是要停下来？ 

实际上这个问题在刚开始设计时就知道这个现象，所以在这个设计方案中将平行四边形杠杆的伸缩方(也就是相互斥力方向)向始终垂直于运动方向，在这个垂直于运动方向的相互斥力只能产生压缩平行四边形杠杆，使其产生形变，使重心位移而做正功，却不阻碍运动。在受力分析图中也可以清晰地看到这个压缩方向始终垂直于运动方向。 

有人还会这样说，在你这个系统没有能源供应，那不是个永动机了吗？ 

这个问题问得好：永动机的设计者都是站在无能量供应的基础上设计的，所以都以失败而告终，但是在这个磁力变形杠杆机系统里有个永恒的相互磁力，始终为这个系统提供能量。通过压缩、形变、位移方式而对物体做功的原理，就象柴油机一样将柴油的化学能，通过吸气、压缩、做功、 排气的方式转化成动能原理是完全相同，并没有丁点差别。只不过是柴油机用的是柴油的化学能转化成力，再去做功，而磁力变形杠杆机直接用的是永恒的磁铁的相互作用力去做功，这是因为以前，没有设计出直接用磁力做功的先例，才让人们说三道四。 

综上所述，除了空气阻力以外，再也没有什么力来阻碍这个系统的运动，当加速度的向心力大于这个系统的安全系数时，就会破坏这个系统，那必须设法使它保持所需的匀速状态才能使用，空气阻力正好是个使这个系统保持匀速的外力，例如用加大叶轮的面积而加大空气阻力的面积，使空气阻力与匀加速保持平衡状态时就达到了可使用的匀速状态。 

这个系统有多大的能量，用动能公式1/2mυ²就可以求出这个系统的动能，然后再根据需求去设计多么大的机械，这只是工艺上的问题，在使用过程中，只需定期更换轴承和转动轴和注入润滑油，无须维修。 

磁力变形杠杆机械能源供应是永磁铁的相互斥力，那么就发现了一种全新的恒定的，人造清洁新能源，这样就解决了能源危机和污染两大难题。 

5、具体实施方式 

本发明所述的磁力变形杠杆机，包括主转动轴1，轮体架2，齿轮3，平行四边形杠杆4，限位装置5，杠杆转动轴6，防碰撞轮7，转子永磁铁8，转子永磁铁外壳9，定子永磁铁轨道10，椭圆形定子永磁铁斥力轨道外壳11，防碰撞轨道12，轴承瓦合支架13，机体14，主转动轴承15，轮体架轴承16，紧固螺栓17等组成。 

主转动轴1，装上轴承16后，由轴承瓦合支架13，用紧固螺栓17固定在机体14上。 

轮体架2，按照图1与图4的要求，用普通钢材制成一体，然后由键槽与键固定在主转动轴1的合适位置上。 

平行四边形杠杆4，按照图2用不锈钢板制成所需形状的若干块制件(不锈钢的目的是：与磁铁不产生吸引作用)。然后，用杠杆转动轴6，组装成可任意变形的平行四边形杠杆组。 

平行四边形杠杆组末端转动轴的转子永磁铁8：是由不锈钢片制成的设有转轴孔的永磁铁转子外壳9，里边设有安装永磁铁8的空间，安装后的永磁铁8的N极方向从圆心指向外周。 

平行四边形杠杆组内端的齿轮2，按照图2的要求，两个齿轮3，与平行四边形杠杆4，的内端由键与键槽与杠杆4，的内端固定一体，由杠杆转动轴6，与轮体架2，上的轴孔相连接。 

平行四边形杠杆组的防碰撞轮7，是由轴承轮装配在平行四边形的中间杠杆转动轴6上。 

装配成完正的平行四边形杠杆永磁铁转子组，然后由杠杆转动轴6，对称地分别安装在轮体架6的轴孔上，安装后的每组平行四边形杠杆永磁铁转子组的伸缩方向，与轮体架2，的方向呈60度的夹角，目的是：确保平行四边形杠杆4，的伸缩方向，与转子永磁铁与定子永磁铁的同极相斥作用力的方向与运动方向始终保持垂直方向，不管这个垂直于运动方向的同极相斥的作用多大，这个相互作用只能压缩平行四边形杠杆形变，重心位移，而对系统做功，却不阻碍这个系统的运动。这个与轮体架6，形成60度夹角是这系统成功的关键所在。 

防碰撞轮7的作用，目的是在静止时，静止在在轴心水平以的平行四边形杠杆中间的防碰撞轮7，在静止时正好压在防碰撞轨道12上，使静 止在防碰撞轨道12上的平行四边形杠杆永磁铁转了的半径只小于运动时的离心状态的4-5毫米的距离，也就是说这个系统就是在静止状态也保持着离心状态，也就是力矩差状态，不过是存在摩擦力的状态，当启动外力的速度作用达到完全离心状态时，防碰撞轮7就会离开防碰撞轨道12，这样就达到因重力作用造成的距离过大，产生的冲量过大而造成的碰撞现象。 

定子永磁铁斥力(向心力)轨道：按图1与图4的要求，由不锈钢片与钢板制成的椭圆形定子永磁铁斥力轨道外壳11，里边设有安装永磁铁10的空间，然后按着图1和图3的要求，偏离轴心(轴心左边小于右边)地固定在机体14的合适位置，这个偏离轴心的位置应该计算好的轴心左右力矩差为7∶10的比例，然后将永磁铁10，安装在定子永磁铁斥力(向心力)轨道外壳11的空间里，安装后N极方向全部从外周指向圆心，磁极不能装反。 

防碰撞轨道12：是用铁板按照图1和图3的要求制成所需的防碰撞轨道，然后按图1和图3的要求固定在机体14的合适位置，安装后防碰撞轨道的位置，必须达到在静止时防碰撞轮7，在静止时，正好压在防碰撞道的中间位置。 

Claims (7)

1.磁力变形杠杆机由主转动轴1，与轮体架2，固定为一体，由轴承16，轴承瓦合支架14，固定在机体14上；平行四边形杠杆永磁铁转子组，其特征在于：用杠杆转动轴6，与轮体架2，组装后，只能与轮体架6，呈60度的夹角自由伸缩运动，但不能扭转；椭圆形定子永磁铁斥力(向心力)轨道，其特征在于：偏离轴心(轴心左边小于右力)固定在机体14的合适位置；防碰撞轨道，其特征在于：安装在主转动1的水平以上的机体14，的合适位置。

2.按照权利要求1，所述的平行四边形杠杆永磁转子组：其特征在于：用不锈钢板制做成框架杠杆4，由杠杆转动轴6，组装成平行四边形杠杆4，末端的转动轴6上，安装着只能在设定的60度夹角内自由转动的永磁铁转子外壳9，并设有转动轴孔，里边设有安装永磁铁8的空间，安装后的N级从圆心指向外周。

3.按照权利要求1，所述的平行四边形杠杆永磁转子的防碰撞轮：其特征在于：防碰撞轮7，安装在平行四边形杠杆4，内端中间的转动轴6上。

4.接照权利要求1，所述的平行四边形杠杆永铁转子组的齿轮3：其特征在于：平行四边形杠杆4，的内端与两个齿轮3，固定一体，由杠杆转动轴6，装配成可任意变形的平行四边形杠杆永磁铁转子组，然后将可任意变形的平行四边形杠杆永磁铁转子组，对称地分别由杠杆转的轴6，装配在轮体架2，的轴孔上；于轮体架2，形成60度的夹角，自由伸缩运动，但不能发生扭转，目的是：转子永磁铁与定子永磁铁产生的相互作力在压缩平行四边形杠杆的方向与运动方向始终保持垂直方向，使磁铁的相互作用力只能对平行四边形杠杆压缩，产生形变，重心位移而做功，却不阻碍这个系统的运动。

5.按照权利要求1，所述的平行四边形杠杆永磁转子组的限位装置，其特征在于：按照四组平行四边形杠杆永磁转子组的统一的半径要求，固定合适的位置。

6.按照权利要求1所述的椭圆形定子永磁斥力(向心力)轨道，其特征在于：偏离轴心(轴心左边小于右边)地固定在机体14，的合适位置，里边设有安装永磁铁的空间，安装后的N极方向全部同极从外周指向圆心。

7.权利要求1所述的防碰撞轨道：其特征在于：防碰撞轨道12，固定在转动轴心水平以上的机体14，的合适位置，固定好的防碰撞轨道12，的要求是：在静止时防碰撞轮7，正好压在防碰撞轨道12上。

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