[发明专利]磁能转换器

说明书

本发明涉及一种将磁能转换为机械能或电能的装置。

永磁体具有磁场，与消耗电能的电流产生的磁场完全等效。磁场相互作用有磁力产生，同性磁极间产生排斥力，异性磁极间产生吸引力。根据牛顿第一定律，力能够改变受力物体（或施力物体）的形状或运动状态，因此磁力具备作功的潜在能力。所以永磁体具有的磁场是一种能源，称为磁能。但是迄今为止，人类没把磁能当作真正的能源开发利用，其根本原因在于没有找到一种能够把磁能转换为工业上可方便利用的能量的转换方式，本发明成功地解决了这一难题，能够方便地把磁能转换成机械能或电能，对工业生产、日常生活、环境保护等都将带来显著进步，是能源开发的重大突破。经检索至今为止，国际国内尚无该种装置的设计理论。

多年来，很多人都对磁能的转换方式作过各种各样的尝试，但是全部都以失败告终，究其原因均在于未能跳出永动机设计的框框，违背了能量守恒原理。本发明虽然以现有自然法则为基础，但一反过去的常规设计，对自然法则进行了意料之外的巧妙组合，使磁能转换器的设计得以实现。

发明是这样实现的：装置由转子、定子、活塞及曲轴、圆锥齿轮副等传动机构和发电线圈等组成。转子、定子、活塞均主要由永磁体构成。转子外圈永磁环为两端面磁极各异的半圆环组成。转子内圈安装两个与活塞相同形状的平衡永磁体。定子位于转子左右两侧，完全对称。定子上有对应于转子外圈磁环直径且在一直径上分布的两个活塞套和对应于内圈平衡永磁体的磁环，磁环端面分成四个磁极。活塞位于活塞套内，永磁体活塞可作直线往复运动，通过曲轴变为转动。完全相同的两个圆锥齿轮，一个安装于曲轴转动轴上，一个安装于转子转轴上，实现90°转动换向和保证转子转动一周与活塞往复运动一个完整的行程完全同步，以保证活塞行程与转子外圈磁环之间的对应关系。启动瞬间，施加外力使转子转动，活塞受转子外圈磁极作用，必然一个活塞受吸引力，另一个活塞受排斥力，一直到对应的转子外圈磁极换向，而此时活塞到达最近（或最远位置），依靠转动惯量，超过曲轴死点，受吸引力的活塞变为受排斥力，受排斥力活塞变为受吸引力。活塞作用力通过曲轴、圆锥齿轮等传动机构使转子连续不断地转下去。根据牛顿第三定律，转子外圈磁环端面推动活塞运动时，活塞同时对转子施加作用力，但由于定子、活塞、曲轴等对转子是对称布置，转子两侧同位置处的活塞同为吸引力或排斥力，则转子轴向、径向受力均可被自动平衡掉，需要平衡的仅是转子圆周切向力，（即转子转动时与活塞作用力在圆周切线方向的分力），因此，定子上平衡磁环上对转子的作用力（在圆周切线方向的分力）应与此力大小相等、方向相反。这样，转子转动时相当于在无磁力作用条件下自由转动，阻转力矩仅为摩擦力矩。由于活塞所受磁力远大于摩擦力，故当启动瞬间略施外力使转子转动，转子就会加速转动，直到与输出功率相对平衡，转子就保持一定转速一直转下去。发电线圈绕在活塞套上，根据动磁生电原理，就可获得电能。活塞套可根据需要用软磁材料或非磁性材料制成。

由上可知，输入力是由圆锥齿轮从转子圆周切线方向提供;输出力是由转子磁环与活塞轴向方向相互作用产生，故输出力与输入力无直接联系。输出力仅与永磁材料的磁场强弱有关，材料好，磁力就大，输出功率就大。如此直接把磁能转换成机械能或电能了。现在，稀土永磁体已经发展到第三代，其产生的磁力是本身重量的六十倍，已在永磁电机中广泛应用，价格为人们普遍接受。故磁能转换器可立即从理论变为现实，对人类的生活、工业应用等都将带来不可估量的影响。