CN1489264A - 电磁互动及其直接发电方法 - Google Patents

Abstract

电磁互动及其直接发电方法是属电磁领域和发电技术领域。利用电磁互动及其直接发电方法剖析说明了磁和电是怎样的互动关系，解决了长期以来人们一直想解决而无法解决的直流发电机的构造复杂、需要换向以及换向产生火花、电流脉动；交流发电机构造、制造复杂，以及耗能多、体积大等问题。不加任何附加装置构造的直流发电机构造、制造简单。从发电机的输出端直接输出如同电池输出一样的直流电。构造的交流发电机，构造、制造简单，体积小，节能等。解决以上问题的要点是利用电磁互动的自然规律。利用电磁互动自然规律主要用途可作研究电磁的其它领域，以及风力发电、水利发电、火力发电等其它发电；汽车、火车、磁悬浮列车、船舰、航天、航空和测速等诸多用途。

Description

电磁互动及其直接发电方法

技术领域：

电磁互动及其直接发电方法属于电磁和发电技术领域。

背景技术：

随着人类的发展，人们现代生活，现代生产越来越离不开电能。然而，自然界中无直接可利用的自然电能，产生电能需要发电换能器。目前，人们还是以发电机作主要的发电换能器；发电机可以将多种形式的能转换为电能，如：风力发电是将风能转换为电能；水利发电是将水能转换为电能：火力发电是将热能转换为电能；机械力发电，是将运动势能转换为电能，等等。任何电机都体现着电和磁相互作用，如：电动机体现着电作用于磁；发电机体现着磁作用于电。

发明内容：

由于电磁应用广泛，一百年多年来，人们一直根据电流的磁效应和电磁感应的理论研究和发展。但电流的磁效应和电磁感应理论只能解释电生磁，磁生电的表面现象，利用电磁感应理论构造的发电机就存在一些难以克服的问题，如发电机的构造复杂、耗能、体积大，以及直流发电机需要换向，和换向时产生火花及电流脉动等问题。为此，特提出以下方案：

一、磁电的存在形式：

磁铁具有吸铁的性质，称为磁性。任一磁铁都有两个磁极，即N极(北极)和S极(南极)。磁铁是由无数微观磁性特质叠加合并组成的。(如图1)

1.磁粒线(非磁力线)：是微观磁性物质在磁铁的两极(即N极和S极)端叠加延伸组成的微观线。(如图1)

2.磁化线(磁粒线的另一种形式)：是被磁化的物体里面的微观磁性物质在磁铁磁极(N极或S极)顺延磁粒线叠加延伸的微观线。(如图2)

3.电(非正、负电荷)：是以整体存在形式，如磁场一样相对静止，具有可波动性，(如气体、液体)存在于各空间的微观物质。

微观物质、微观磁性物质、磁粒线及磁化线都是肉眼看不到的。

二、电磁互动(非电磁感应)

1.磁生电：

如图3(a)，磁铁一极(N极)垂直于导线，此时磁粒线是竖直的；如图3(b)若向左移动磁铁，磁粒线向右偏转。磁粒线偏转时如同扇叶偏转时产生压力，导线内形成互动电流，电流方向如图3(b)所示；如果将磁铁向右移动，此时磁粒线偏转方向和电流方向与图3(b)相反，如图3(e)。

若将磁铁的磁极方向改变，用磁铁的S极垂直于导线，此时磁粒线也是竖直的，这时微观磁性物质叠加方向相反，如图3(c)；再将磁铁向左移动，此时磁粒线向右偏转，如图3(d)；磁粒线偏转时同扇叶偏转时产生压力，导线内形成互动电流，电流方向如图3(d)所示；如图3(f)，如果将磁铁向右移动，此时，磁粒线偏转方向和电流方向与图3(d)相反。综上所述得出以下结论：

如图4(a)，导体垂直于磁铁，并在磁铁的N极一端作顺时针旋转，旋转时导体内产生互动电流，电流流向纸里，如图4(b)，导体作逆时针旋转时，产生的互动电流流向纸面；如图4(c)导体垂直于磁铁并在磁铁S极一端作顺时针旋转时，导体内产生的互动电流流向纸面；如图4(d)，导体逆时针旋转时，导体内产生的互动电流流向纸里。

无论是用磁铁的一极围绕导体向一定方向转动，还是导体垂直于磁铁在磁极一端向一个方向旋转，产生的互动电流总是流向一方。

由电磁互动产生的电压为互动电压；由电磁互动产生的电流为互动电流。

在一定的磁场中产生的互动电压的大小由下式决定：

U＝Blνsinα

在一定的磁场中产生的互动电流的大小，由下式决定：

I＝Blφνsinα

式中U---产生的互动电压，V；

    I---产生的互动电流，A；

    B---磁场的强度，T；

    l---导体在磁场中的长度，m；

    ν---导体、磁铁的运动或旋转速度，m/s；

    α---导体、磁铁的运动方向与磁粒线的夹角(°)；

    φ---导体的直径的大小，mm.

2.电生磁

电流在运动中产生的压力，冲破了空间以及物质里面由微观磁性物质组成的，对外不显磁性相对静止的弱磁场，致使对外不显磁性的弱磁场中的磁性物质断开、运动、旋转，对外显磁性产生磁场。

两条平行导线，给其任意一条通电(直流电)，在通电瞬间另一条就产生互动电流，互动电流方向总是与通电导线的电流方向相反。把两条平行线做成线圈也是一样，绕线方向一致，互动电流方向就相反。(也就是说：用两条平行导线做成一个线圈，在其中一条线通电流，另一条线就产生互动电流，互动电流方向与通电电流方向相反。

三、直流发电机的直接发电方法

利用电磁互动方案构造的直流发电机的直接发电方法(如图5)

在磁铁的N极端，顺时针旋转N极磁场中的导体，和在磁铁的S极端逆时针旋转S极磁场中的导体，两条导体内分别产生跟电池一样的直流电，电流通过输电滑环，电刷，输电导线从直流电流表的+极流入，-极流出构成回路。

如果在磁铁N极磁场中逆时针旋转导体和在磁铁S极磁场中顺时针旋转导体，两条导体内产生的直流电，是从直流电流表的-极流入+极流出，构成回路。

如果固定导体，用磁铁的一极围绕导体转动，在导体的内部同样产生直流电。与现有的直流发电方法比较，有以下特点：

1.构造制造简单，灵活多样，用途广泛

2.电流平滑恒定

3.电压恒定稳定

4.无需换向

5.没有因换向产生的火花和电流脉动

6.运行可靠

7.绝缘散热好

四、交流发电机的直接发电方法

利用电磁互动方案构造的单相交流发电机的直接发电方法，如图6a、图6b：磁铁在线圈内，两极分别在线圈的两端并与线圈平行时，线圈内不产生互动电流，如图6a(1)。顺时针旋转线圈内的磁铁或逆时针旋转线圈内的磁铁直至旋转到180°止，线圈内产生同一方向的互动电流，如图6a(2)、图6a(3)所示。当磁铁转到180°时，线圈的方向没变，磁铁的两极方向正好与图6a(1)磁铁没转时相反，此时线圈内也没有互动电流，如图6b(1)。这时如果再顺时针旋转线圈内的磁铁，或逆时针旋转线圈内的磁铁，直至旋转到180°止，线圈内产生同一方向的互动电流，如图6b(2)、图6b(3)所示。无论磁铁在线圈内顺时针旋转一周或逆时针旋转一周都交变一次。电流、电压的波形跟线圈及支架的形状有关，也跟某段线圈匝数多少有关；也就是说，磁铁的两极转动到某一位置时，与该段线圈的距离和该段线圈匝数的多少有关；如果某一段线圈的层数和匝数是均匀的，又与运动的磁极保持一样的距离，那么该段输出的电流、电压是平滑恒定的直流电。根据以上情况可知，利用电磁互动方案，可以构造二相到多相交流发电方法，通过改变线圈支架的形状，在一个支架上做多个线圈，旋转磁铁，可以产生多相交流电，线电压与每个线圈相交或相距的弧度有关。

与现有的交流发电方法相比较有以下效果：

1.构造简单，灵活多样

2.制造容易、简单

3.节能

4.运行可靠

5.体积小

6.绝缘、散热好

7.维护维修容易

附图说明：

1---磁铁2---微观磁性物制质或是一段磁粒线3---磁粒线4---磁化线

5---被磁化的物体6---未被磁化的微观磁性物质7---导线或导体

8---磁铁移动方向9---电流方向10---顺时针旋转方向11---逆时针旋转

方向

12---电刷    13---输电滑环    14---输电导线    15---直流电流表    16---线圈

17---支架

具体实施方式

一、电磁互动

1.如图3(a)、(b)、(c)、(d)、(e)、(f)，用一根导线或导体放在磁铁一极端(N极或S极)磁场中并垂直于磁铁，向左或向右移动磁铁，导线内就产生互动电流，电流的方向如图3所示。由于用一根导体或导线产生的互动电流很微小，在万用表的直流电流档和直流电压档表现得不明显。为了直观，就增加导线的长度或用磁场强的磁铁，用多匝导线来增加导线的长度，用万用表的直流电流档和直流电压档测量就能很直观地表现出来。导线的匝与匝之间是相互绝缘的，多匝导线方向都是一致的，也就是说，导线不能折回。如果导线折回，两段导线产生的互动电流大小相同、方向相反，正好抵消。为什么说导线内产生的互动电流是在磁化线(磁粒线的另一种形式)偏转时产生的？

用一条软磁材料棒或钢铁轴，在轴上面均匀地绕漆包线做成线圈，用磁铁的一极(N极或S极)从线圈始端往线圈末端移动，均匀移动时，线圈内产生均匀的直流电流，如果磁铁的磁极不变，接着再从线圈的始端往末端移动时，线圈内产生的直流电流比上次要小得多。如果多重复几次，线圈内产生的直流电流会更小。如果磁铁在线圈上做往复运动，即磁铁从线圈的始端移动到末端后，再从末端往始端运动，这时线圈内产生直流电流与磁铁从线圈的始端往末端移动时产生的直流电流大小相等，方向相反。磁铁继续再往复从始端往末端移动，这时线圈内产生的直流电流大小跟第一次大小相等。也就是说，磁铁做往复运动，每次线圈内产生的直流电流是一样大小。这是因为钢铁轴内微观磁性物质被磁化后(或极化后)随着磁铁运动磁化线偏转。如果不反方向移动磁铁，磁化线不偏转，线圈内将不产生电流，这就是重复移动磁铁线圈内产生电流越来越小的缘故，也是往复移动磁铁时线圈内每次产生一样大小直流电流的缘故。

2.用两条漆包线并在一起，在其中一条通直流电，在通电一瞬间，另一条将产生与通电电流方向相反的互动电流，两条漆包线并的越长、越近，用万用表的直流电流档或直流电压档测量就越直观。

假如把两条漆包线分别做成两个空心线圈，将一个线圈放在另一个线圈内，在其中一个线圈通上交流电，另一个线圈也产生互动交流电，也就是说不通过铁心材料，两条导线可以做成变压器。

二、直流发电机直接发电方法

如图5，是利用磁铁的两极，在两极磁场中分别装两条旋转导体，在每一条导体上分别装两个输电滑环，两个滑环分别装在靠近磁极的两边。通过电刷把所产生的直流电流输送出去(或用导电液体代替输电滑环和电刷)。根据所需直流电压电流方向，分别调节两极磁场中两导体的旋转方向。导体在磁场中旋转和产生互动电流方向如图所示。产生直流电流电压的大小跟磁极的磁场强度有关，跟导体旋转速度有关，与导体的材料有关。例：在一定磁场、一样的转速，用同样粗细的一根软磁钢棒和一根铜棒，钢棒产生的直流电流、电压是铜棒产生的直流电流、电压的十几到几十倍。但是由于软磁钢棒阻抗比较大，两个输电滑环离磁极越远，输出的直流电就越小。铜棒的输电滑环装在什么位置，电流电压变化不大。注：导体产生直流电是由磁极磁场中那一段导体产生的。

三、交流发电机的直接发电方法

如图6，是一个单相交流发电机，主要由固定部分(定子)和转动部分(转子)构成的；转子是由轴和磁铁组成，定子主要由线圈和支撑转子和线圈的支架组成。线圈是由漆包线绕制在支架上，支架最好用绝缘材料做成，支架和线圈是相互绝缘的。为了制作方便，线圈和支架可以做成两半合并而成。转子用磁铁或电磁铁做成，安装在线圈内部。线圈的匝层与旋转的磁极距离越近，磁场的强度越强，产生的互动电流、互动电压就越大，磁铁做的越短，就越节能。如果在线圈的外周(也就是磁极端部转动对应圆周部分)用软磁材料屏蔽，产生的互动电流、互动电压将大大增加，此时所耗能也相应地增加。

如果构造二相交流发电机：就把支架做成四边形，在四边形支架上绕两个线圈，第二个线圈的绕向同第一个线圈的绕向一致。如果需要每相产生的互动电流和互动电压相等，那么第二个线圈所用的漆包线与第一个线圈所用的漆包线粗细一样，匝数也应一样。

构造三相交流发电机：就是把线圈支架做成六边形，在六边形支架上绕三个相同的线圈。

构造多相交流发电机：就是把线圈支架做成多边形，在多边形支架上做多个相同的线圈，转动线圈内的磁铁就产生多相交流电。

Claims (7)

1.一种电磁互动方法：其特征在于利用磁产生电能是通过磁铁的两极(N极或S极)由磁粒线偏转而产生的。

2.一种直流发电机的直接发电方法：其特征在于不附加任何装置，不需换向，不用整流，从导体的两端直接输出直流电。

3.一种交流发电机的直接发电方法：其特征在于利用磁铁在线圈内转动，从线圈导线两端直接输出交流电。

4.如权利要求2所述的一种直流发电机的直接发电方法：其特征在于无需利用铁心，用一根直导体在磁铁端旋转，从导体的两端就能得到直流电流。

5.如权利要求3所述的一种交流发电机的直流发电方法：其特征在于利用磁铁在线圈内转动，可以构成单相到多相交流发电机，产生单相到多相交流电 。

6.如权利要求3所述的一种交流发电机直接发电方法：其特征在于无需利用铁心，从线圈中直接产生交流电。

7.如权利要求1所述一种电流互动方法：其特征在于磁动电动，电动磁动。

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