CN104767294B - 直流发电的方法、制备的圆盘、电机及应用 - Google Patents

Abstract

直流发电方法，包括设置磁力线平行于旋转轴的轴向旋转磁场，垂直于轴向旋转磁场设置增压环状圆盘，轴向旋转磁场的范围与增压环状圆盘的直径大小相对应，轴向旋转磁场磁力线进入增压环状圆盘并穿过增压环状圆盘中的导电层后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场，再沿轴向旋转磁场相反方向与轴向旋转磁场形成磁回路，增压环状圆盘中导电层分为至少两个导电区域，导电区域产生的电压由导线串联连接，过径向磁场的导线被磁屏蔽。本发明使用的环状圆盘，其内部的导电区域产生的电压串联连接，能够输出较大的电压；其内部的导电区域为环状圆盘状时，环状圆盘与轴向磁场之间的力均衡连续，没有脉动，其内部的导电区域为涡旋状时，环状圆盘与轴向磁场之间的力也很均衡连续，几乎没有脉动，所以不论作为发电机还是作为电动机，消除了由电机产生的震动。

Description

直流发电的方法、制备的圆盘、电机及应用

技术领域

本发明涉及增高圆盘电机电压的方法、制备的圆盘、电机及应用。具体就是增高法拉第圆盘直流发电机的电压的方法，依据该方法制备的圆盘，以及依据该方法制备的电机，包括发电机和电动机，发电机和电动机的应用。

背景技术

法拉第发现了电磁感应现象之后不久，他又利用电磁感应发明了世界上第一台发电机──法拉第圆盘发电机。这台发电机制构造跟现代的发电机不同，在磁场所中转动的不是线圈，而是一个紫铜做的圆盘。圆心处固定一个摇柄，圆盘的边缘和圆心处各与一个黄铜电刷紧贴，用导线把电刷与电流表连接起来；紫铜圆盘放置在蹄形磁铁的磁场中。当法拉第转动摇柄，使紫铜圆盘旋转起来时，电流表的指针偏向一边，这说明电路中产生了持续的电流。

法拉第圆盘发电机是怎样产生电流的呢？我们可以把圆盘看作是由无数根长度等于半径的紫铜辐条组成的，在转动圆盘时，每根辐条都做切割磁力线的运动。辐条和外电路中的电流表恰好构成闭合电路，电路中便有电流产生了。随着圆盘的不断旋转，总有某根辐条到达切割磁感线的位置，因此外电路中便有了持续不断的电流。

法拉第圆盘发电机虽然简单，有人说它像一只简陋可笑的儿童玩具，产生的电流甚至不能让一只小灯泡发光。但这是世界上第一台发电机，是它首先向人类揭开了机械能转化为电能的序幕。

把该金属圆盘看成有无数条半径组成，圆盘滚动时，相当于每条半径都绕圆心O转动而切割磁感线。根据右手定则可以判断，A、B、C等在磁场中金属半圆边线上的各点电势较高，而圆心O的电势较低，因此，圆心处将积累了大量的负电荷，而在磁场中的半圆边线上将积累有正电荷。金属圆一旦继续转动，部分在磁场中的金属边线必将跑至磁场外，而由于惯性，在该部分金属边线上仍旧带有正电荷，此时，圆心O处还是低电势，所以这些正电荷将沿半径方向流往圆心O而形成电流。

上述圆盘发电机为什么没有推广使用？是效率低吗？为什么？

归纳百度上的答案为：圆盘发电机没有推广使用是因为圆盘发电机比线圈电机效率低下。

首先线圈方式能够最大限度利用线圈进行发电，整个线圈一直在做切割磁感线运动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动，这样就浪费了很大一部分的机械能，发电的效率大打折扣。

其次圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀，导致电阻增大，将会产生比线圈更多的热量，浪费机械能。

最后圆盘发电机和线圈发电机在实际运用中，圆盘发电机摩擦比较大，发电机部件磨损比线圈发电机严重，圆盘发电机的机械能损失比线圈发电机大，线圈发电机能够更好的利用机械能，而且其的运动方向很好控制。圆盘发电机则不行。所以鉴于这些原因圆盘发电机没有得到普及。

圆盘发电机上面的一个盘相当有圆周阵列的无数条导线，但每次工作的就只是B*ds的磁通量，现在的发电机都是N*B*ds的磁通量。N是很大的，所以电压，功率都比圆盘发电机高得多！

上述解释，对于“线圈方式能够最大限度利用线圈进行发电，整个线圈一直在做切割磁感线运动。而圆盘很大一步在外面没有做切割磁感线运动，这样就浪费了很大一部分的机械能，发电的效率大打折扣”的解释，完全可以将圆盘完全置入磁场，就能解决这个问题。

对于“圆盘和线圈相比也存在材质很难分布均匀，导致电阻增大，将会产生比线圈更多的热量，浪费机械能” 的解释，圆盘通过电流的截面积大，电阻应该小，至于材质的不均匀，现代技术完全能够解决。

对于“圆盘发电机和线圈发电机在实际运用中，圆盘发电机摩擦比较大，发电机部件磨损比线圈发电机严重，圆盘发电机的机械能损失比线圈发电机大，线圈发电机能够更好的利用机械能，而且其的运动方向很好控制”的解释，由于圆盘发电机要摩擦圆盘外缘，转速高的话确实摩擦比较大。

对于“圆盘发电机上面的一个盘相当有圆周阵列的无数条导线，但每次工作的就只是B*ds的磁通量，现在的发电机都是N*B*ds的磁通量。N是很大的，所以电压，功率都比圆盘发电机高得多！”的解释，由于P=UI，U=Bω，要想增大电流，就必须增大转速或者增加圆盘半径，这些显然比较麻烦。

如何增大圆盘发电机电压，减小圆盘发电机摩擦，是需要解决的问题。法拉第悖论（Faraday paradox）是一个关于法拉第感应定律的三个物理实验。

一、假设磁铁为固定不动，不能旋转，只让圆盘旋转，则检流计会测量到直流。这实验设备的功能类似电动机，因此称为“法拉第电动机”、又称为法拉第圆盘（Faraday disc）、或单极发电机（homopolar generator）。

二、假设圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，则检流计不会测量到直流。

三、假设让圆盘与磁铁以同角速度旋转，则检流计会测量到直流，如同第一步骤得到的结果。

上面二的结论，假设圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，则检流计不会测量到电流。维基百科的解释为：从金属刷到转动轴这一路径产生与圆盘相同的电压，所以检流计不会测量到电流，由于圆盘为固定不动才能没有圆盘摩擦，这似乎阻绝了减小圆盘摩擦的可能。

发明内容

本发明要解决的问题是：圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，包括从金属刷到转动轴这一路径也固定不动，如何让圆盘产生电压？并且如何使电压串联？解决了这两个问题，就解决了法拉第圆盘发电机输出高电压的问题，同时也解决了电刷摩擦耗能问题。

对于圆盘为固定不动，不能旋转，只让磁铁旋转，包括从金属刷到转动轴这一路径也固定不动，如何让圆盘产生电压？这个问题，只要将从金属刷到转动轴这一路径的导线进行磁屏蔽，即导线置入软磁材料管，如软铁管中，仅有圆盘切割磁力线即可。将这种情况制造成发电机或者电动机，仅仅是一条思路。

另一条思路为，改变磁力线路径，轴向磁力线穿过圆盘后，沿径向伸出轴向磁场，然后形成回路。

基于这个思路，本发明是这样实现的，

直流发电方法，包括设置磁力线平行于旋转轴的轴向旋转磁场，垂直于轴向旋转磁场设置增压环状圆盘，所述轴向旋转磁场的范围与增压环状圆盘的直径大小相对应，轴向旋转磁场磁力线进入增压环状圆盘并穿过增压环状圆盘中的导电层后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场，再沿轴向旋转磁场相反方向与轴向旋转磁场形成磁回路，所述增压环状圆盘中导电层分为至少两个导电区域，导电区域产生的电压由导线串联连接，过径向磁场的导线被磁屏蔽。

所述轴向旋转磁场为磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场；每个轴向旋转磁场磁力线进入增压环状圆盘并穿过对应导电层后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场，再沿对应轴向旋转磁场相反方向之后与对应轴向旋转磁场形成磁回路，所述增压环状圆盘中导电区域产生的电压串联，过径向磁场的导线被磁屏蔽。

上述直流发电方法的增压环状圆盘，所述增压环状圆盘为：导电层与软磁材料环叠置，磁力线沿软磁材料环径向伸出轴向旋转磁场，在磁力线穿过的软磁材料环轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽或者孔，导线置于避磁通道内。

所述环状圆盘中导电区域为：增压环状圆盘包含一组至少两层叠置的导电层，每层为一个导电区域，最后一层导电层相邻叠置软磁材料环；所述导电层域产生的电压串联，上述电压串联的方式为：连接第一导电层内侧的导线绕过软磁材料环连接第二导电层外侧，连接第二导电层内侧的导线绕过软磁材料环连接第三导电层外侧，以此类推，连接第一导电层外侧的导线与连接最后导电层内侧的导线之间构成叠层导电层区域，该叠层导电层区域产生的电压串联；

或者，所述增压环状圆盘中的导电区域为：增压环状圆盘为一层导电层，该导电层叠置软磁材料环；导电层沿径向断开为若干块径向导电块区域，连接第一导电块区域内侧的导线绕过软磁材料环连接相邻第二导电块区域外侧，连接第二导电块区域内侧的导线绕过软磁材料环连接相邻第三导电块区域外侧，以此类推，连接第一导电块区域外侧的导线与连接最后导电块区域内侧的导线之间即为同层导电块区域，该同层导电块区域产生的电压串联；

或者，所述导电层沿径向断开为若干块涡旋状径向导电块区域；

或者，所述导电层至少两层，每层构成同层导电块区域产生的电压串联之后，再将层之间的叠层导电层区域产生的电压再次串联。

直流发电方法的增压环状圆盘，所述增压环状圆盘为：两组导电层与软磁材料环叠置，软磁材料环置于两组导电层之间；磁力线沿软磁材料环径向伸出轴向旋转磁场，在磁力线穿过的软磁材料环轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽或者孔，导线置于避磁通道内。

所述增压环状圆盘中的导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层，两组导电层之间叠置软磁材料环，每组导电层包括至少两层叠置导电层，每个叠置导电层为一个导电区域；所述导电区域产生的电压串联，该电压串联方式为：连接第一组第一导电层内侧的导线过软磁材料环内侧连接第二组第一导电层内侧，连接第二组第一导电层外侧的导线过软磁材料环外侧连接第一组第二导电层外侧，连接第一组第二导电层内侧的导线过软磁材料环内侧连接第二组第二导电层内侧，以此类推，连接第一组第一导电层外侧的导线与连接第二组最后导电层外侧的导线之间构成两组叠层导电层区域，该两组叠层导电区域产生的电压串联；

或者，所述增压环状圆盘中导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层，两组导电层之间叠置软磁材料环，每组为一层导电层，该导电层沿径向断开为若干块径向导电块区域，连接第一组第一导电块区域内侧的导线过软磁材料环连接第二组第二导电块区域内侧，连接第二组第二导电块区域外侧的导线过软磁材料环连接第一组第二导电块区域外侧，连接第一组第二导电块区域内侧的导线过软磁材料环连接第二组第三导电块区域内侧，以此类推，连接第一组第一导电块区域外侧的导线与连接第二组最后导电块区域外侧的导线之间即为两组同层导电层区域，两组同层导电层区域产生的电压串联；

或者，所述增压环状圆盘中导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层，两组导电层之间叠置软磁材料环，每组导电层包括至少两层叠置导电层，每组中的每层导电层沿径向断开为若干块径向导电块区域，两组之间对应层构成两组同层导电块区域产生的电压串联之后，叠层之间再构成两组叠层导电层区域产生的电压串联；

或者，所述导电层沿径向断开为若干块涡旋状径向导电层区域。

增压环状圆盘制备的单面磁极电机，所述轴向旋转磁场为：与增压环状圆盘直径大小相对应、且磁力线为轴向的环状磁铁；所述增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒、或者增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管、或者增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒同时增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环径向绕开避磁通道进入软磁材料棒或者软磁材料管、或者同时进入软磁材料棒和软磁材料管形成磁回路；增压环状圆盘与转轴固定，或者软磁材料棒作为转轴与增压环状圆盘固定，环状磁铁与软磁材料管固定，构成电机。

增压环状圆盘制备的双面磁极电机，所述磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场为：与增压环状圆盘直径大小对应、磁力线为轴向并且相同磁极相对设置的两个环状磁铁，所述增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒、或者增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管、或者增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒同时增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管，每个环状磁铁的磁力线进入增压环状圆盘穿过对应导电层后，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环径向绕开避磁通道进入软磁材料棒或者软磁材料管、或者同时进入软磁材料棒和软磁材料管形成磁回路；增压环状圆盘与转轴固定，或者磁材料棒作为转轴与增压环状圆盘固定，环状磁铁与软磁材料管固定，构成电机。

一种增压环状圆盘制备的单极电机应用在齿科涡轮手持钻，包括机头壳和机芯，机头壳设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置 LED灯，LED 灯连接机头壳内设置的电源；所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴的磁体涡轮，磁体涡轮的一端或者两端外侧为增压环状圆盘，增压环状圆盘固定在机头壳内，机头壳为软磁材料或者涡轮轴为软磁材料、或者机头壳和涡轮轴均为软磁材料，磁体涡轮端部的磁力线进入增压环状圆盘穿过对应导电层后，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环（104）径向绕开避磁通道进入软磁材料涡轮轴或者软磁材料机头壳、或者同时进入软磁材料涡轮轴和软磁材料机头壳形成磁回路；增压环状圆盘引出的导线对应电连接 LED 灯的正负极。

一种增压环状圆盘制备的电机应用在高速电动齿科手持钻，包括机头壳，机头壳内设由轴承支撑的转轴，转轴上固定环状磁铁，机头壳内与环状磁铁对应固定增压环状圆盘，转轴或者机头壳为软磁材料，或者转轴和机头壳均为软磁材料，构成电动机；所述环状磁铁是两个，所述增压环状圆盘是三个。

本发明使用的环状圆盘，其内部的导电区域产生的电压串联连接，能够输出较大的电压；其内部的导电区域为环状圆盘状时，环状圆盘与轴向磁场之间的力均衡连续，没有脉动，其内部的导电区域为涡旋状时，环状圆盘与轴向磁场之间的力也很均衡连续，几乎没有脉动，所以不论作为发电机还是作为电动机，消除了由电机产生的震动。由于不使用电刷，就没有摩擦损耗机械能；其次，通过电流为区域，能够通过大电流。再者，磁场不用变换方向，作为电动机能够持续加速，达到很高的转速。可以用在高速牙科手持钻中，作为发电机时，高速涡轮达到每分钟30万转，不会出现动平衡问题；作为电动机时，无极加速能够达到很高的转速也不出现动平衡问题，非常适合高速牙科手持钻使用。另外由于消除了由电机产生的震动，可以为高速车辆的车轮提供动力。

附图说明

图1为单面磁极磁力线径向向外伸出结构示意图。

图2为单面磁极磁力线径向向内伸出结构示意图。

图3为单面磁极磁力线既向内又向外伸出的结构示意图。

图4为双面磁极磁力线径向向外伸出结构示意图。

图5为双面磁极磁力线径向向内伸出结构示意图。

图6为双面磁极磁力线径向内外均伸出的结构示意图。

图7为单侧导电层外侧设避磁槽的环状圆盘剖面结构示意图。

图8为单侧导电层内侧设避磁槽的环状圆盘剖面结构示意图。

图9为单侧导电层内外侧均设避磁槽的环状圆盘剖面结构示意图。

图10为单侧导电层内外两侧均设避磁孔的环状圆盘剖面结构示意图。

图11为双侧导电层外侧设避磁槽的环状圆盘剖面结构示意图。

图12为双侧导电层内侧设避磁槽的环状圆盘剖面结构示意图。

图13为双侧导电层内外侧均设避磁槽的环状圆盘剖面结构示意图。

图14为内外两侧均设避磁槽的环状软磁材料环的结构示意图。

图15为单侧导电区域串联示意图。

图16为径向导电区域示意图。

图17为单侧涡旋导电区域串联示意图。

图18为图17的局部放大图。

图19为单侧多层涡旋导电区域示意图。

图20为两组多层导电区域串联示意图。

图21为两侧单侧涡旋导电区域串联示意图。

图22为单面磁极电机结构示意图。

图23为单面磁极电机另一种结构示意图。

图24为双面磁极电机结构示意图。

图25为双面磁极电机另一种结构示意图。

图26为自发电涡轮齿科手持钻的结构示意图。

图27为自发电涡轮齿科手持钻的另一种结构示意图。

图28为高速电机齿科手持钻示意图I。

图29为高速电机齿科手持钻示意图II。

图30为高速电机齿科手持钻示意图III。

具体实施方式

如图1-6所示，一种直流发电方法，包括设置磁力线平行于旋转轴的轴向旋转磁场101，垂直于轴向旋转磁场101设置增压环状圆盘，上述轴向旋转磁场101的范围与增压环状圆盘的直径大小相对应，轴向旋转磁场101磁力线进入增压环状圆盘并穿过增压环状圆盘中的导电层102后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场101，再沿轴向旋转磁场相反方向与轴向旋转磁场101形成磁回路103，所述增压环状圆盘中导电层102分为至少两个导电区域，导电区域产生的电压由导线串联连接，过径向磁场的导线被磁屏蔽。其中，图1-3为单面磁极直流发电方法。

如图4-6所示，轴向旋转磁场101为磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场；每个轴向旋转磁场磁力线进入增压环状圆盘并穿过对应导电层后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场，再沿对应轴向旋转磁场相反方向之后与对应轴向旋转磁场形成磁回路103，上述增压环状圆盘中导电区域产生的电压串联，过径向磁场的导线被磁屏蔽。

如图7、8、9、14所示，增压环状圆盘为：导电层102与软磁材料环104叠置，磁力线沿软磁材料环104径向伸出轴向旋转磁场101，在磁力线穿过的软磁材料环104轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽105或者孔106，导线置于避磁通道内。此时，磁力线沿软磁材料环104径向伸出轴向旋转磁场时，由于槽105或者孔106导磁率非常小，磁力线就绕过避磁通道，避磁通道内的导线就不切割磁力线；当磁力线沿软磁材料环104径向向外伸出时，避磁通道设在软磁材料环外缘，当磁力线沿软磁材料环104径向向内伸出时，避磁通道设在软磁材料环104内缘，当磁力线沿软磁材料环104径向既向内又向外伸出时，软磁材料环内外缘均设避磁通道。其中，图7-10，图15-19适用单面磁极，如图7磁力线向外，如图8内侧，图9两侧，图10两侧孔。此种情况下，上述直流发电方法中增压环状圆盘的导电层区域，有以下四种形式：

其一，如图15所示，导电层区域为：增压环状圆盘包含一组至少两层叠置的导电层，每层为一个导电区域，最后一层导电层相邻叠置软磁材料环104；所述导电层域产生的电压串联，上述电压串联的方式为：连接第一导电层107内侧的导线112绕过软磁材料环104连接第二导电层108外侧，连接第二导电层（108）内侧的导线112绕过软磁材料环104连接第三导电层109外侧，以此类推，连接第一导电层107外侧的导线与连接最后导电层（图中为第三层）内侧的导线之间构成叠层导电层区域，该叠层导电层区域产生的电压串联；

其二，如图16所示，增压环状圆盘中的导电区域为：增压环状圆盘为一层导电层102，该导电层叠置软磁材料环104；导电层102沿径向断开为若干块径向导电块区域110，连接第一导电块区域111内侧的导线绕过软磁材料环104连接相邻第二导电块区域113外侧，连接第二导电块区域113内侧的导线绕过软磁材料环104连接相邻第三导电块区域114外侧，以此类推，连接第一导电块区域111外侧的导线与连接最后导电块区域115内侧的导线之间即为同层导电块区域，该同层导电块区域产生的电压串联；此时，电流的路径可以为软磁材料环104缠绕的环状线圈状。

其三，如图17、18所示，增压环状圆盘中的导电区域为：导电层102沿径向断开为若干块涡旋状径向导电块区域116。其中，第一涡旋状径向导电块区域117的内侧通过导线112绕过软磁材料环104连接第二涡旋状径向导电块区域118的外侧，第二涡旋状径向导电块区域118的内侧通过导线112绕过软磁材料环104连接第三涡旋状径向导电块区域119的外侧，以此类推，第一涡旋状径向导电块区域117的外侧绕过软磁材料环104连接最后涡旋状径向导电块区域120的内侧，由此构成导电层102。

其四，如图19所示，增压环状圆盘中的导电区域为：导电层102至少两层，每层构成同层导电块区域产生的电压串联之后，再将层之间的叠层导电层区域产生的电压再次串联，即构成了多层导电层叠加，且每层导电层分块的结构121；本实施例中，同层及叠层的意思和前三种描述的方式一样。

如图11-13所示，上述增压环状圆盘为：两组导电层102与软磁材料环104叠置，软磁材料环104置于两组导电层之间；磁力线沿软磁材料环104径向伸出轴向旋转磁场101，在磁力线穿过的软磁材料环104轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽105或者孔106，导线置于避磁通道内。此时，磁力线沿软磁材料环104径向伸出轴向旋转磁场时绕过避磁通道。如图11，软磁材料环104外周设置软磁套管，软磁套管将软磁材料环104内磁力线吸引形成磁回路，使磁力线沿径向向外伸出时，软磁材料环104外侧设置避磁通道。图12中是内侧设置避磁通道，图13、15中为两侧设置避磁通道。此种情况下，上述直流发电方法中增压环状圆盘的导电层区域，有以下四种形式：

a、如图11-13，20所示，上述增压环状圆盘中的导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层122，123，两组导电层之间叠置软磁材料环104，每组导电层包括至少两层叠置导电层，每个叠置导电层为一个导电区域；所述导电区域产生的电压串联，该电压串联方式为：连接第一组第一导电层124内侧的导线过软磁材料环104内侧连接第二组第一导电层125内侧，连接第二组第一导电层125外侧的导线过软磁材料环104外侧连接第一组第二导电层126外侧，连接第一组第二导电层126内侧的导线过软磁材料环内侧连接第二组第二导电层127内侧，以此类推，连接第一组第一导电层124外侧的导线与连接第二组最后导电层128外侧的导线之间构成两组叠层导电层区域，该两组叠层导电区域产生的电压串联；图中是为了显示连接关系，将连接导线集中外露，事实上连接导线置于软磁材料环的避磁槽内，连接导线沿圆周分散设置。

b、如图21所示，上述增压环状圆盘中导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层122，123，两组导电层之间叠置软磁材料环104，每组为一层导电层，该导电层沿径向断开为若干块径向导电块区域，连接第一组第一导电块区域150内侧的导线过软磁材料环104连接第二组第一导电块区域151内侧，连接第二组第一导电块区域151外侧的导线过软磁材料环104连接第一组第二导电块区域152外侧，连接第一组第二导电块区域152内侧的导线过软磁材料环104连接第二组第二导电块区域153内侧，以此类推，连接第一组第一导电块区域150外侧的导线与连接第二组最后导电块区域154外侧的导线之间即为两组同层导电层区域，两组同层导电层区域产生的电压串联；此时，该导电区域的结构可以理解为“上下两组，每组分块”，电流的路径最好为环状线圈缠绕环状软磁材料环的线圈路径。

c、所述导电层沿径向断开为若干块涡旋状径向导电层区域。

d、增压环状圆盘中导电区域为：增压环状圆盘为上下两组导电层，两组导电层之间叠置软磁材料环，每组导电层包括至少两层叠置导电层，每组中的每层导电层沿径向断开为若干块径向导电块区域，两组之间对应层构成两组同层导电块区域产生的电压串联之后，叠层之间再构成两组叠层导电层区域产生的电压串联；此时，该导电区域的结构可以理解为“上下两组，每组分层分块”。

如图21、22所示，上述增压环状圆盘制备的单面磁极电机是指：轴向旋转磁场101为：与增压环状圆盘直径大小相对应、且磁力线为轴向的环状磁铁129；所述增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒130、或者增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管131、或者增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒130同时增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管131，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环104径向绕开避磁通道进入软磁材料棒130或者软磁材料管131、或者同时进入软磁材料棒130和软磁材料管131形成磁回路；增压环状圆盘与转轴132固定，或者软磁材料棒130作为转轴132与增压环状圆盘固定，环状磁铁129与软磁材料管131固定，构成电机。当单面磁极电机作为发电机时，旋转环状磁铁129，增压环状圆盘产生直流电。当单面磁极电机作为电动机时，增压环状圆盘通入直流电，环状磁铁129带动软磁材料管131转动，构成单面磁极圆盘电动机；当然要配上轴承好外壳，可以外套车轮为车轮提供动力。

如图23、24所示，上述增压环状圆盘制备的双面磁极电机是指：磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场101为：与增压环状圆盘直径大小对应、磁力线为轴向并且相同磁极相对设置的两个环状磁铁129，所述增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒130、或者增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管131、或者增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒130同时增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管131，每个环状磁铁129的磁力线进入增压环状圆盘穿过对应导电层102后，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环104径向绕开避磁通道进入软磁材料棒130或者软磁材料管131、或者同时进入软磁材料棒130和软磁材料管131形成磁回路；增压环状圆盘与转轴132固定，或者磁材料棒130作为转轴132与增压环状圆盘固定，环状磁铁129与软磁材料管131固定，构成电机。当双面磁极电机作为发电机时，旋转环状磁铁129，增压环状圆盘产生直流电。当双面磁极电机作为电动机时，增压环状圆盘通入直流电，环状磁铁129带动软磁材料管转动，构成双极圆盘电动机；当然要配上轴承好外壳，可以外套车轮为车轮提供动力。

如图25、26所示，将增压环状圆盘制备的单极电机应用在齿科涡轮手持钻，包括机头壳1和机芯，机头壳1设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴3，钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置LED灯4，LED灯4连接机头壳1内设置的电源；所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳1中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴3的磁体涡轮21，磁体涡轮21的一端或者两端外侧为增压环状圆盘，增压环状圆盘固定在机头壳1内，如图25机头壳1为软磁材料或者涡轮轴3为软磁材料、或者如图28所示机头壳1和涡轮轴3均为软磁材料，磁体涡轮21端部的磁力线进入增压环状圆盘穿过对应导电层102后，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环104径向绕开避磁通道进入软磁材料涡轮轴或者软磁材料机头壳、或者同时进入软磁材料涡轮轴和软磁材料机头壳形成磁回路；增压环状圆盘引出的导线对应电连接 LED灯4的正负极。例如：磁体涡轮磁通量为0.5,T，环状圆盘内半径为r=3.3mm、外径为R=5mm，转速为分钟30万转即每秒5000转，那么一个涡旋导电区域产生的电压为：U=1/2BR2ω-1/2BR2ω=0.5×0.5×5000（0.005×0.005-0.0033×0.0033）=0.0186875（V）按每层50个涡旋导电区域，共5层，产生4.672V的电压，损耗30%，剩余3.2V。

如图27、28、29所示，将增压环状圆盘制备的单极电机应用在齿科涡轮手持钻，包括机头壳1，机头壳1内设由轴承133支撑的转轴132，转轴132上固定环状磁铁129，机头壳1内与环状磁铁129对应固定增压环状圆盘，转轴132或者机头壳1为软磁材料，或者转轴132和机头壳1均为软磁材料，构成电动机。构成的电动机可根据需要设置环状磁铁129和增压环状圆盘的数量，图中，环状磁铁129是两个，增压环状圆盘是三个。

Claims (5)

1.直流发电机，包括设置磁力线平行于旋转轴的轴向旋转磁场（101），其特征在于：垂直于轴向旋转磁场（101）设置增压环状圆盘，所述轴向旋转磁场（101）的范围与增压环状圆盘的直径大小相对应，轴向旋转磁场（101）磁力线进入增压环状圆盘并穿过增压环状圆盘中的导电层（102）后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场（101），再沿轴向旋转磁场相反方向与轴向旋转磁场（101）形成磁回路（103），所述增压环状圆盘中导电层（102）分为至少两个导电区域，导电区域产生的电压由导线串联连接，过径向磁场的导线被磁屏蔽；

所述增压环状圆盘为：导电层（102）与软磁材料环（104）叠置，磁力线沿软磁材料环（104）径向伸出轴向旋转磁场（101），在磁力线穿过的软磁材料环（104）轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽（105）或者孔（106），导线置于避磁通道内；

所述增压环状圆盘中导电区域为：所述导电层沿径向断开为若干块涡旋状径向导电块区域（116）。

2.直流发电机，包括设置磁力线平行于旋转轴的轴向旋转磁场（101），其特征在于：垂直于轴向旋转磁场（101）设置增压环状圆盘，所述轴向旋转磁场（101）的范围与增压环状圆盘的直径大小相对应，轴向旋转磁场（101）磁力线进入增压环状圆盘并穿过增压环状圆盘中的导电层（102）后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场（101），再沿轴向旋转磁场相反方向与轴向旋转磁场（101）形成磁回路（103），所述增压环状圆盘中导电层（102）分为至少两个导电区域，导电区域产生的电压由导线串联连接，过径向磁场的导线被磁屏蔽；

所述轴向旋转磁场（101）为磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场；每个轴向旋转磁场磁力线进入增压环状圆盘并穿过对应导电层后，磁力线沿径向伸出轴向旋转磁场，再沿对应轴向旋转磁场相反方向之后与对应轴向旋转磁场形成磁回路（103），所述增压环状圆盘中导电区域产生的电压串联，过径向磁场的导线被磁屏蔽；所述增压环状圆盘为：两组导电层（102）与软磁材料环（104）叠置，软磁材料环（104）置于两组导电层之间；磁力线沿软磁材料环（104）径向伸出轴向旋转磁场（101），在磁力线穿过的软磁材料环（104）轴向侧面设置避磁通道，避磁通道为槽（105）或者孔（106），导线置于避磁通道内；

所述增压环状圆盘中的导电区域为：所述导电层沿径向断开为若干块涡旋状径向导电层区域。

3.一种单面磁极电机，其包括权利要求1所述的增压环状圆盘，其特征在于：所述轴向旋转磁场（101）为：与增压环状圆盘直径大小相对应、且磁力线为轴向的环状磁铁（129）；所述增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒（130）、或者增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管（131）、或者增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒（130）同时增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管（131），所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环（104）径向绕开避磁通道进入软磁材料棒（130）或者软磁材料管（131）、或者同时进入软磁材料棒（130）和软磁材料管（131）形成磁回路；增压环状圆盘与转轴（132）固定，或者软磁材料棒（130）作为转轴（132）与增压环状圆盘固定，环状磁铁（129）与软磁材料管（131）固定，构成电机。

4.一种齿科涡轮手持钻，其包括权利要求3所述的单面磁极电机，包括机头壳（1）和机芯，机头壳（1）设置车针插孔，机芯包括涡轮和涡轮轴（3），钻针插孔处外部绕涡轮轴环绕设置 LED 灯（4），LED 灯（4）连接机头壳（1）内设置的电源；其特征在于：所述电源是微型发电机，微型发电机是指：机头壳（1）中的涡轮是磁方向平行于涡轮轴（3）的磁体涡轮（21），磁体涡轮（21）的一端或者两端外侧为增压环状圆盘，增压环状圆盘固定在机头壳（1）内，机头壳（1）为软磁材料或者涡轮轴（3）为软磁材料、或者机头壳（1）和涡轮轴（3）均为软磁材料，磁体涡轮（21）端部的磁力线进入增压环状圆盘穿过对应导电层（102）后，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环（104）径向绕开避磁通道进入软磁材料涡轮轴或者软磁材料机头壳、或者同时进入软磁材料涡轮轴和软磁材料机头壳形成磁回路；增压环状圆盘引出的导线对应电连接 LED 灯的正负极。

5.一种双面磁极电机，其包括权利要求2所述的增压环状圆盘，其特征在于：所述磁力线相对设置的两个轴向旋转磁场（101）为：与增压环状圆盘直径大小对应、磁力线为轴向并且相同磁极相对设置的两个环状磁铁（129），所述增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒（130）、或者增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管（131）、或者增压环状圆盘内孔轴向设置软磁材料棒（130）同时增压环状圆盘外缘轴向设置软磁材料管（131），每个环状磁铁（129）的磁力线进入增压环状圆盘穿过对应导电层（102）后，所述磁力线沿增压环状圆盘内软磁材料环（104）径向绕开避磁通道进入软磁材料棒（130）或者软磁材料管（131）、或者同时进入软磁材料棒（130）和软磁材料管（131）形成磁回路；增压环状圆盘与转轴（132）固定，或者磁材料棒（130）作为转轴（132）与增压环状圆盘固定，环状磁铁（129）与软磁材料管（131）固定，构成电机。