CN110350757A - 一种电机和发电方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电机，其包括磁体；导体，其设置在磁体的两极之间；以及动力系统；所述导体做与所述磁体内部的磁力线平行的相对运动；而现有的电机导体设置磁体的极面上，做切割磁力线运动。本发明电机的结构简单，电能转换效率高。优点是电能转换效率高，用现有的电机生产设备即可生产，不用再开发新的设备，对于改造现有电机也变得非常容易，只需改变一下电机磁体的磁极，电机的效率即可大幅度提高。

Description

一种电机和发电方法

技术领域

本发明涉及机电技术领域，特别地涉及一种电机和发电方法。

背景技术

现有的磁力电机都是根据法拉第的原型机改进而成，导体设置在磁体的极面上，在动力系统的驱动下做切割磁力线运动产生电能，能量转化率相对较低，随着能源的日渐紧张，人们迫切需要能量转化效率高的电机。

发明内容

本发明提供一种电机和发电方法，用于解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提出了电机，其包括：

磁体；

导体，所述导体设置在磁体的两极之间其与所述磁体内部的磁力线成十字式设置；和以及

动力系统，其与所述导体或所述磁体相连，

所述导体设置于所述磁体的非极面上或所述磁体在所述动力系统的驱动下做相对运动，所述相对运动的方向做与所述磁体内部的磁力线平行。

在一个实施方式中，所述导体的运动为直线运动。

在一个实施方式中，所述导体为导体线圈，所述磁体伸入所述导电线圈形成的腔体中。

在一个实施方式中，所述磁体为独体和/或异极相吸而连接成的组合磁体。

在一个实施方式中，所述导体采取区域磁化的方式磁化。

在一个实施方式中，所述导体的运动为旋转运动。

在一个实施方式中，所述的磁体采取同名磁极相对设置。

在一个实施方式中，所述导体的具有与所述磁体内部的磁力线垂直的截面。

根据本发明的第二方面，提供了一种发电方法，包括以下步骤：

S1、将所述导体设置在所述磁体的非极面上，使其与所述磁体内部的磁力线成十字式设置位于磁体的两极之间；

S2、使所述导体在所述动力系统的驱动下做与所述磁体内部的磁力线平行的相对运动。

现有的电机导体是设置在磁体的极面上，做切割磁力线运动，本发明导体设置在磁体的非极面上，做与磁体内的磁力线平行的运动。

本发明的优点在于：电能转换效率高；用现有的电机生产设备即可生产，不用再开发新的设备；对于改造现有的低效电机也变得非常容易。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。

图1是本发明实施例1电机的结构和工作原理示意图；

图2是现有技术公开的电机的结构和工作原理示意图；

图3是本发明实施例2电机的结构和工作原理示意图，也是图1的展开简图；

图4是本发明电机的工作原理辅助解析示意图；

图5是本发明电机的工作原理辅助解析示意图；

图6是本发明电机的工作原理辅助解析示意图；

图7是本发明实施例3磁体极相斥布局电机的结构和工作原理示意图；

图8是本发明实施例3磁体极相吸布局电机的结构和工作原理示意图；

图9是本发明实施例4电机的结构和工作原理示意图；

图10是本发明实施流体电机中电磁体和电能输出电极的位置关系示意图；

图11是本发明实施例5电机的结构和工作原理示意图；

图12a和图12b是本发明实施例6电机的结构和工作原理示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

应该理解，此处提供的所述附图和描述可能已经被简化以说明用于清晰理解本发明的元素，为了清楚的目的，同时删除在典型的类似装置、系统和方法中发现的其他元素。因此，本领域技术人员可以认出其他元素和/或步骤可以是期望的和/或必须的以实现此处所描述的所述设备系统和方法。然而，由于这些元素和步骤在本领域是已知的，并且他们无助于更好地理解本发明，此处可能不提供这些元素和步骤的讨论。本公开被认为固有包括所有这些元素、变化以及本领域技术人员已知的对公开元素和方法的修改。

下面将结合附图对本发明作进一步详述。

实施例1

如图1所示电机包括：磁体1、导体2和动力系统(图中未标出)。

这里，导体2为线圈，磁体1位于线圈形成的腔内，N极在上，S极在下，可以理解的，对于线圈的每段导线与在其腔内磁体的内磁力线都是成十字式设置的，导体2在动力系统的带动下做上下运动，这种运动是与磁体的内磁力线呈平行的相对运动，这种布局和运动模式产生的电力最强，如在一个试验中，电表显示电流2.4mA；在磁体1的上和/或下的极面上再吸上一块磁体形成组合磁体，导体2还是上下运动，产生的电力得到增强；如在磁体1左侧或右侧的磁体非极面再吸上一块磁体，导体2仍做上下运动，产生的电量反而小了许多；当磁体1以其中心轴5为旋转轴旋转时，产生的电力也较弱，所以本申请选择独立的磁体或异极相吸连接的磁体组合。

进一步说明，如图3所示，它是图1的展开简化图，导体2设置在磁体1的非极面上，与磁体1内部的磁力线成十字式布局，导体2在如箭头所示方向上做往复或单向运动，这种运动与磁体的内磁力线平行。

现有电机如图2所示，导体设置在磁体的极面上，做切割磁力线运动，这时产生的电量较弱，如在一个试验中，电表示电流0.5mA；在左、右非极面上再吸上一块磁体，放入线圈内做切割磁力线运动时，产生的电量进一步减弱。

可以看出两种模式发电量的显著区别。

当用于电机性能的教学演示时，采用活动放置的正方形磁体，这样便于学生对磁体进行极向和面向的改变、对比观察和实验操作，以比较本发明电机与现有电机的区别点，为了定量研究的需要，该演示系统还配置有可调速的电动机。

在图4、图5和图6的模式中，磁体做上下、左右、纸里纸外三个平移自由度运动时产生的电量，仍以图4的模式，即磁体的内磁力线与导体成十字式布局产生的电量最多，而图5、图6模式产生的电量较少；磁体沿着轴5旋转产生的电量，同样是图4的模式布局大于图6布局产生的电量，旋转运动时图4和图5成为了同一种模式。

实施例2

一款用板材或膜材料构成的电机：如图3所示，图中的导体2和磁体1用板材或膜替代，甚至是石墨烯、碳纳米管、硼烯等只有一个原子层厚度的新型材料；导体2可以是铁磁体、反铁磁体、铁电单晶、半金属、拓扑绝缘体、半导体、普通导体和超导体等导电体；由导体膜—磁膜—导体膜；或磁膜—导体膜—磁膜构成三明治结构，或更多层堆叠，在动力系统的作用下做与磁力线平行的相对运动，产生电能。

实施例3

如图7所示发电机，导体2在动力系统(图中未标出)的驱动下沿着其对称轴轴5(该轴也是两个磁体1的对称轴)旋转，对于导体2对应磁体的相对较小区域，可以认为是做与磁体1的内磁力线平行的相对运动，这里是瓦形磁体，也可以是方形磁体，本例电机的磁体是极相斥布局，图8的磁体是极相吸布局，在相同方形磁体和线圈构成的发电机中，产生的电量依次是：图7模式>现有切割磁力线的模式>图8模式，所以对于旋转运动的发电机这里优选相邻两磁体同名磁极相斥设置；作为直流电动机时，同样是此模式需要的能量最少，如电压6V时此模式电机已高速旋转，而另外两种模式岿然不动。

实施例4

一款流体电机，如图9所示，呈液态的镓、钾钠合金、汞、铯等低熔点导体2在泵8的作用下，做与磁体1的磁力线平行的相对运动，由设置于纸里和纸外侧的至少一对电极将电能传输出去；再如用汞或其他低沸点导电体作为电机的导体2：处于真空腔7内的汞吸收热源9的能量，当达到356.9℃时形成蒸汽10，在泵8的作用下，汞蒸汽做与磁体1磁力线平行的相对运动；这里实例中磁体为永磁体，也可用如图10所示的电磁体，导电液体或气体在线圈内腔做与线圈磁力线平行的相对运动。

实施例5

一种能源综合利用系统：如图11，包括等离子体源(图中未标出)、等离子体平衡稳压舱6，由磁体1和位于等离子容流腔20内的由左向右运动的等离子体2组成的磁流体发电单元10、尾气风力发电单元7、由热管构成的余热回收网构成的低品味热能发电单元8。这例磁体1选择的是方形永磁体，也可以选择流线型、抛物线、摆线型或纺锤形磁体；也可以多个发电单元10并联阵列或串联阵列布局；由于永磁体或超导磁体对温度过于敏感，实施起来会有困难，可以采用由耐高温的材质制作的圆形或方形螺线管构成电磁体，使螺线管内腔成为等离子体容流腔20，这样结构更简化了，如果采用方形螺线管如图10，内腔截面可以做的很窄，使电能的转化率进一步得到提高。也可以在磁流体发电单元磁极的N或S侧增设一波荡器单元，提速和扭摆粒子使其产生更多的电能；也可以在一侧或是圆形布局的中央设置粒子源单元，如放射性物质，使放射性物质发射出的粒子与容流腔20内的粒子碰撞，为了使放射出的粒子重复利用，容流腔的内表面采用使粒子可以回弹的功能性材料，或用磁力约束，这样粒子就能在腔内往复运动，不停地撞击等离子体，实现能量的输出。

在一个实施例中，所述动力系统为储能飞轮，不排除热机能、风能、潮汐能、波浪能、核能等，他的优势是不需要持续供能。

由于电机和电动机是可以相互转换的，当为导体通电以后本装置就成为一款电动机，这里仅介绍一例。

实施例6

一种列车驱动系统：如图12a和图12b所示，推进系统包括磁体1，由超导(或普通导体)线圈构成的管道100，管道内壁面构造有可供电源接入的触点A、B……M、N…，所述管道不能采取轴向多层绕制的方式，那样整个螺线管都处于通电状态，达不到分段磁化的目的，采用单层螺线管或径向延长的螺线管并联或串联阵列；

所述磁体不限于是永磁体，可以是电磁体如超导线圈形成的强磁，其上(当然可以是运动车体的其他位置)设有固定距离的滑动触点AA和MM，为电能输出端口，当需要改变牵引力时该距离是可以调节的；载有电源或可接入电源。

本发明的列车驱动系统是这样工作的：当列车需要运行时，电源通过滑动触点AA与线圈2上的触点A接触，MM与M接触，构成回路，线圈AM段被磁化，在磁力的驱动下列车前行，这时触点被带动前行，假设现在不再供电，如果供入直流电，列车将停在被磁化的线圈的中部，如果供入的是交流电将停在磁化线圈段的外部，但是无论列车停在那里都与线圈再次构成电连接的回路，当再次通电时列车重复上述过程，实现列车运行，这里是AM段、BN段渐次磁化的，运行将非常平稳。如果由线圈2构成的管道是真空的，没有空气的阻力，列车又在悬浮状态，列车运行速度将非常快。这一模式改成竖直或倾斜布局，即适合弹射各种目标物，如火箭、导弹、飞行器等。

根据本发明的第二方面，提供了一种发电方法，包括以下步骤：

S1、使所述导体设置在所述磁体的非极面上，使其位于磁体的两极之间，并与所述磁体内部的磁力线成十字式设置；

S2、使所述导体在所述动力系统的驱动下做与所述磁体内部的磁力线平行的相对运动，产生电能。

在上述实施例中，导体位于磁体的两极之间，可以是如图1所示的沿磁体的磁力线方向螺旋式延伸，也可以是如图4所示的沿垂直于磁体的磁力线方向螺旋式延伸，还可以是如图7所示的形成一个闭环结构。

其中，本发明所述的“十字式设置”是指，导体的至少一个截面与磁体内部的磁力线垂直。

附图中并未按照实际的比例绘制；在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

虽然在本文中参照了特定的实施方式来描述本发明，但是应该理解的是，这些实施例仅仅是本发明的原理和应用的示例。因此应该理解的是，可以对示例性的实施例进行许多修改，并且可以设计出其他的布置，只要不偏离所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1.一种电机，包括：

磁体；

导体，所述导体设置在磁体的两极之间；以及

动力系统，其与所述导体或所述磁体相连，

其特征在于，所述导体或所述磁体在所述动力系统的驱动下做相对运动，所述相对运动的方向与所述磁体内部的磁力线平行。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述导体的运动为直线运动。

3.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述导体为导体线圈，所述磁体伸入所述导电线圈形成的腔体中。

4.根据权利要求3所述的电机，其特征在于，所述磁体为独体和/或异极相吸而连接成的组合磁体。

5.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述导体采取区域磁化的方式磁化。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于，所述导体的运动为旋转运动。

7.根据权利要求6所述的电机，所述的磁体为相对设置的同名磁极。

8.根据权利要求1或2所述的电机，其特征在于，所述导体的具有与所述磁体内部的磁力线垂直的截面。

9.一种发电方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述导体设置在所述磁体的非极面上，使其位于磁体的两极之间；

S2、使所述导体在所述动力系统的驱动下做与所述磁体内部的磁力线平行的运动。