利用重力磁力的能源裝置的製作方法

2023-07-28 15:26:51 2

專利名稱：利用重力磁力的能源裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一個利用物體重量和磁力作用的動力能裝置，其特殊的機構向外負荷輸出穩恆的能量。
由於「能量守恆定律」屬實踐中的總結性定律，所以長期以來導致人們對它的全面性提出疑問，並不斷研製出各種類型的「永動機」。例如，國內期刊《今日科技》(1993年第8期23頁郭彤供稿)刊載的《磁力自動風扇》；及《當代世界實用發明與新技術覽要》(吉林大學出版社1992年印刷81頁)一書中登載的《磁就力驅動裝置》(日本特開昭58-8273號)，則都是因為理論上和實踐中違背了「能量守恆定律」和沒有考慮實際摩擦損耗等。所以至今世界上沒有尋求到任何成功的「永動機」。
本發明目的是提供一個如下的裝置它為無需任何外界能源(或只起動時需能量供應)的原動力(能源)；能輸出穩定的功率；長年不停歇地運轉；低成本和製做簡單；對環境無公害影響。與常說的「永動機」本質不同在使此裝置理論上遵循「能量守恆定律」，實際中克服摩擦損耗。
本發明的技術方案，主要有以下內容(a)把兩塊豎立平行的相同大小磁鐵(磁強相同，且磁場分布一致)的同極面相對放置，再將一相對小的片狀磁塊的同極面朝下，並放入上述兩塊大磁鐵空隙之間；這時除去作用在小磁塊上的各種力、力矩等外，同時有使小磁塊向上運動的合力(實驗證實)。且此力在空隙任何位置都不為零；把小磁塊從下往上移動，此力的平均值大幹小磁塊自重。作為發明，利用這個永久磁鐵的特殊性。
(b)把上述兩個規則小磁塊用一過轉軸連杆兩端連接(小磁塊極面與杆垂直定位，統稱為一個單元)，將連杆中心位置處與轉軸接牢；且以過轉軸豎直線為中心線，使中心線一側(如左側)的小磁塊頂端距轉軸半徑R(米)大於另一側(如右側)的小磁塊頂端距轉軸半徑r(米)；如此使機構由n個相同單元在轉軸上以間隔π/n角度排列成轉輪；並將上述兩個大磁鐵對分別放置於豎直中心線上下與轉軸等距的小磁塊通過處；且使小磁塊對稱位於大磁鐵間隙中間；大磁鐵極面與轉輪面平行。由於此裝置一側(如左側)小磁塊重(w，公斤)力矩作用，使轉輪克服各種阻力和損耗逆時針轉動；每經過π/n周期時，轉到中心線上的單元上下兩端小磁塊都在磁場作用下，由同極面朝上翻轉成同極面向下，並沿導槽克服阻力向上分別滑動(R－r)距離；使機構恢復初始狀態或獲得2w(R－r)的勢能，在相應角速度θ(1/秒)下，轉輪連續轉動。(c)轉輪小磁塊總重量造成的摩擦力矩為2wnf1r1f1—滾動軸承摩擦係數；r1—滾動軸承摩擦半徑，米。轉輪其它構件總重量(為簡化，其餘構件重都折算到連杆上)造成的摩擦力矩為2smRnf1r1＝2smlf1r1n2/π其中l＝Rπ/ns—璉杆橫截面積，米2；m—連杆材料比重，公斤/米3；l—相鄰連杆端頭間的圓弧長，米。轉輪轉動時中心上單元上下小磁塊徑向位移產生柯氏加速度阻力矩和摩擦矩分別為4θ2R2w，4wf1r1Vr2+2R24Wf1r1R]]>Vr—小磁塊徑向位移最大速度，米/秒。轉輪總的空氣和重力式掛鈎(用來小磁塊定位)阻矩為(f＋G)nf—角度π內一個單元空氣阻矩平均值，公斤·米；G—角度π內一個單元重力式掛鈎阻矩平均值，公斤·米。(d)要使此轉輪連續轉動，希望有正力矩(左側)w(R-r)i=1n-1Sin(/ni)2nwf1r1+2smlf1r1n2/+42R2w+4wf1r1R+]]>總E+磁場作用與R有關的內力矩平均值+(f＋G)n總E—與R、n無關的全部阻力矩總和，公斤·米。上式右邊為裝置各類阻力全部表達項，除後兩項外，各項取π/n周期中最大值。(e)上式兩邊同乘以周期π/n有w(R-r)/ni=1n-1Sin(/ni)2nwf1r1/n+2smlf1r1n2//n+42R2w]]>π/n＋4wf1r1θRπ/n＋總E·π/n＋(f＋G)n·π/n其中磁場作用與R有關的內力矩平均值·π/n＝0 (不計自身飛輪損失時，後面細討論)i=1n=1Sin(/ni)63.6882|n=100;636.94|n=1000;6369.42|n=10000;|]]>63695.2|n＝100000既i=1n=1Sin(/ni)/n2]]>有2w(R－r)≥2wf1r1π＋2smlf1r1n＋4wf1r1θRπ/n＋4θ2R2wπ/n＋總E·π/n＋(f＋G)π既保持轉輪轉動的必要條件為中心線上的上下兩小磁塊向上位移勢能，必須大於或等於所有阻力矩在π/n周期內所作功。此式說明該裝置連續轉動的條件遵循「能量守恆」。(f)將上式移項，其中R＝ln/π總E·π/n＋(2smf1r1l＋4wθ2l2/π)n≤2w[(R－r)－f1r1π]－4wf1r1θl－－(f＋G)π……A當系統其它參數固定不變，而只改變n時，從A式左邊看出以n為自變量的函數y(左邊)有一極小值y(n)極小≤2[(R－r)－f1r1π]－4wf1r1θl－(f＋G)πy′(n)＝-總E·π/n2＋2smf1r1l＋4wθ2l2/π＝0有 代入A式後總E·π(2smf1r1l＋4wθ2l2/π)≤{w[R－r)－f1r1π]－2wf1r1θl－－(f＋G)π/2}2……C(g)由於在π/n周期中，部分阻力矩功不為常量，而是一個波動值，為使轉動平穩連續，使裝置由N個獨立轉輪(其中對應2N個固定大磁鐵對)相互等角錯位、同轉軸縱向排列製成，等效飛輪平穩作用，裝置對外輸出能為單個轉輪的N倍。在實際允許時(考慮工藝、幹擾等)，N加大好。當考慮飛輪損耗時(有Δθ變量)，不等式A中各阻力項也相應有一變量(損耗)與之疊加，從形式上看A式各阻力項中包含飛輪損耗後的表達式不變，只數值變化。(h)在π/n周期中，總E為下列阻力最大值的合力矩磁感損耗(磁材料用大電阻率的，其它材料為非磁性，軸承除外)、外負荷阻耗、常阻力矩(力偶矩等)、磁場作用產生摩擦矩、小磁塊滑動撞擊摩擦矩等。總E不是n和R的函數。(i)裝置轉動角速度θ可利用初始外力起動或自行起動達到。並設θ為裝置持續均恆角速度，相應其它參數都滿足不等式A，人為調節θ可改變裝置轉動狀態或仍保持原轉動狀態(取決相應f1的變化)。理論上θ可小到任意值(θ≠0)。(j)直接改變裝置轉軸軸承的潤滑狀態，可減少摩擦係數f1；同時溫度、速度、材料、載荷等對f1均有一定影響。當f1小到一定值時，對裝置保持轉動狀態有利(f1≠0)。(k)從A式看出，在裝置全部阻耗確定後，如採用減少r1、m、s、l，增大(R－r)的辦法也可使裝置易於保持轉動狀態。但由於r1(需固有一定半徑)、m(強度物質有相當重量)、s(面積一定剛度好)、l(需保持一定尺寸)、R－r(一定尺寸、材料的磁強度一定)都有一定變化範圍，所以對A式的影響是有限的。(1)可使(f＋G)π/2遠小於w(R－r)(可用真空環境和減少掛鈎重量、擺動角度)；並由A式、c式可知其它參數一定，單元數n增大(一定範圍內)有利轉輪自轉；同時其它參數不變，裝置滿足能量不等式的必要條件為f1和θ減小到一定值時(理論上)，一定有不等式C和A成立，這時裝置能保持長期自轉。
本發明裝置由於採用特別的技術、設計，使其有方便、經濟、簡單、安全等特點；可應用於各個領域、環境、家庭等，實現能源充足、永恆。
下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細說明。


圖1為裝置整體結構示意圖。
圖2為圖1的裝置結構側視示意圖。
圖3為小磁塊在磁場中沿導槽上滑狀態圖。
圖4為小磁塊在大磁鐵對磁場中基本運動受力圖。
本發明裝置如圖1在矩形小磁塊重量矩作用下，轉輪以θ角速度逆時針旋轉；通過傳動器(1)(圖2)將能量輸出；虛線輪是為增大輸出、平穩轉動，成等角錯位、同轉軸的相同結構；並有如下說明1.當同極小磁塊大面(與大磁鐵對極面垂直)向下，與豎立矩形大磁鐵對(2)和(3)短邊平行或成小角度時，小磁塊受到大於其自重的向上分力作用(實驗證明)。因此小磁塊(5)(帶滑動軸及定位杆)沿閉合導槽(4)(如圖3)克服阻力向上位移(R－r)。圖1和圖3所示導槽(4)材料用非磁性、小摩擦係數、輕質管狀物做成；為保證上滑，除減輕小磁塊(5)滑動軸兩側的定位杆重外，可變化大磁鐵對(2)、(3)參數。
2.小磁塊(5)在上下大磁鐵對(2)和(3)磁場中基本受力及運動軌跡如圖4。在平行紙平面以外的磁合力、合力矩等，由於小磁塊在大磁鐵對間隙中對稱，所以全部抵消(由於誤差不能完全抵消量，轉換到總E中和對小磁塊上滑造成阻力)。在導槽上下兩頂端處各安上一重力掛鈎(6)(圖3，鉤對稱放置、開口大)，自動限制和保持小磁鐵(5)位置按圖4所示變化。導槽轉到豎直位置時，上下小磁塊(此時與大磁鐵同極面向上)突然脫鉤(掛鈎由於其重力及小磁塊轉矩作用)；兩小磁塊受力矩轉動(90°＜，＜180°)後，以同樣豎直位置向上爬升(此時小磁塊與大磁鐵對同極面翻轉向下，向上平均受力大幹向下平均受力，其爬升時間小於轉過π/n周期所用時間)，升至導槽頂端後被掛鈎定位。在連杆(7)連接的上下兩個小磁塊(5)通過大磁鐵對(2)、(3)運動時，磁作用對於轉軸阻力功，除有常量(與R、n無關)外，因小磁塊(5)受磁力、運動軌跡關於軸水平線對稱，所以單元在經過上下磁鐵對(2)和(3)周期(這裡為π/n)中，其餘所有磁作用內力矩阻力功正負抵消(如不計飛輪損失)。其中上下大磁鐵對(2)、(3)間隙中的小磁塊(5)在過轉軸豎直中心線位置(大磁鐵垂直對稱軸右側)翻轉上升。由於中心線右側場強大於左側(大磁鐵周邊場強強且梯度大，既右側處小磁塊受升力和力矩大)，為了使處於右側的下大磁鐵對(3)中的小磁塊上升時間大於或等於位於左側的上大磁鐵對(2)中的小磁塊上升時間(因有θ角速度，實際由中心線開始上升，轉過a角後完成上升)，在連杆兩端的導槽沿轉輪旋轉方向一側的滑道上增加摩擦係數，促使小磁塊由開始上滑到結束中(轉輪相應的轉角為α)，上下大磁鐵對(2)、(3)中的磁力矩(與R有關的)沿轉輪旋轉方向作功等於或大於逆旋轉方向作功。與此同時，由於大磁鐵對場強、梯度下周邊大於內上側，當連接兩端上下小磁塊的連杆單元旋轉到距中心線還有不大於α轉角內(翻轉上滑前)，如與R相關的合磁矩為同旋轉方向取決大磁鐵對(2)內時，小磁塊上滑(R－r)距離應位於對稱大磁鐵對(2)、(3)水平對稱軸或由所趨向轉軸方位一側。相反，與R相關的合磁矩為同旋轉方向取決大磁鐵對(3)內時，上滑(R－r)距離應位於接近對稱大磁鐵對(2)、(3)水平對稱軸至離開轉軸方位一側。
3.在不影響測量精度，並保持1、大小磁鐵及間隙、主結構形式與原裝置一樣外，可根據機構力矩平衡原理測出總E值。其實測總E用機構的單元數n及半徑R可儘量小，外形可簡化。所測得的總E值，實際中應加上誤差修正值。總E≈M－w總foro－w結構foro－4θo2wr22－4wforoθor2……DM—單元兩端小磁塊通過大磁鐵對時，機構轉動所需最大力矩(可測)。w總—實測機構全部小磁塊的重量。w結構—實測機構整個轉動重量(小磁塊重量除外)。fo，ro—實測機構軸承的滾動摩擦係數和半徑。θo—小磁塊通過大磁鐵對平均角速度。w—小磁塊重量。r2—單元最大半徑減去小磁塊上滑距離。
4.設計該發明裝置時，為其簡化，這裡把轉輪其它部件(除小磁塊)重量都認為已折算到連杆(主要構件)中；f和G可認為很小，忽略不計；r2≈Ro(Ro實測總E機構中單元最大半徑)，這裡沒計外負荷。取s＝0.0001米2(為增強剛度，單元連杆橫截面做成異形面)。m＝0.384公斤/米3(取輕質木材等，為增強剛度不用軟質材料)。r1＝0.005米(採用普通滾動軸承)。
l＝0.06米(取大磁鐵寬度，磁鐵長8釐米，厚1.6釐米)。
w＝0.007公斤(小磁塊尺寸3×1.7×0.3釐米)。
R－r＝0.025米(實際爬升距離)。
fo＝0.0015。
Ro＝0.32米。
w結構＝0.2公斤。
w總＝10·w公斤。
θo≈0.01/秒。
M≈3w·0.43公斤·米。兩大磁鐵同極面間距4釐米(可調)。現僅討論單個裝置，實際中為N個裝置組成。將上面有關數據代入D式解得總E≈0.01公斤·米(未加誤差值)設取裝置的f1≤0.0013(實際中取最小值，可採用高潤滑和磁力軸承)θ≤0.01/秒(上限保障小磁塊爬升時間)將以上參數代入B、C式中有R≈61.8米，n≈3235，其中R＝ln/π9.1545×10-11＜3100×10-11(滿足能量不等式)。但由於R和n過大，實際不易實現，所以在可調範圍內取n＝100時，R≈2米；其它參數不變，代入不等式A中有0.0003＜0.00035(滿足能量不等式)所以按以上技術設計的「利用重力磁力的能源裝置」現實可行，能自行轉動。
權利要求
1.此利用重力磁力的能源裝置，是用一過轉軸連杆(7)兩端連接距轉軸不等距的可滑動的兩小磁塊(5)構成一個單元；以n個相同單元在轉軸上間隔π/n角度排列成過轉軸豎直線為中心線一側單元重力矩大於另一側的轉輪；將兩個固定大磁鐵對(2)和(3)分別放置於中心線上下與轉軸等距的小磁塊通過處；其特徵是，小磁塊(5)被重力掛鈎(6)定位垂直杆(7)，其同極面向上並位於與轉輪面平行的相斥磁鐵對(2)、(3)間隙中間；單元轉到中心線上時，上下兩小磁鐵(5)受磁場作用，在導槽(4)中翻轉上升(同極面向下)。
2.根據權利要求1所述的利用重力磁力的能源裝置，其特徵是，位於磁鐵對(2)和(3)間隙中間的兩小磁塊(5)，在中心線上脫鉤後翻轉上升，與磁鐵對間隙極面相同的同極面由朝上變朝下。
3.根據權利要求1所述的利用重力磁力的能源裝置，其特徵是，過軸豎直中心線位於磁鐵對(2)和(3)的豎直對稱軸一側；其通過上下磁鐵對(2)和(3)磁場內的兩小磁塊(5)受磁力、運動軌跡對稱於過轉軸水平線。
4.根據權利要求1所述利用重力磁力的能源裝置，其特徵是，讓導槽(4)沿旋轉方向一側的滑道上滑摩擦係數大於另一側上滑摩擦係數，使下小磁塊上滑時間大於或等於上小磁塊上滑時間(消除場強不均影響)。
5.根據權利要求1所述利用重力磁力的能源裝置，其特徵是，當其它參數不變，在一定範圍內單元致n增加時，阻力能耗減少(有利裝置轉動)。
6.根據權利要求1所述利用重力磁力的能源裝置，其特徵是，其它參數一定，理論上把軸承摩擦係數f1和裝置轉輪角速度θ減少到一定值時(f1≠0，θ≠0)，總會讓裝置能保持長期自轉(滿足能量守恆)。
全文摘要
本發明是利用重力磁力的能源裝置，要使此裝置遵循「能量守恆」，利用滑動導槽內小磁塊同極面朝下移入兩平行豎立相斥的大磁鐵間隙中，受到大於小磁塊重力的向上力(向上滑動，增加勢能)；將上述每兩小磁塊連接過轉軸連杆兩端，多杆等角做成一側有重力矩作用的轉輪；通過軸豎直線上的上下大磁鐵對磁塊內兩小磁塊，因受磁力、運動軌跡關於軸水平線對稱，部分磁阻矩功被抵消；用於克服摩擦損耗的能量相對增加，以保持轉輪在θ角速度轉動。此裝置簡單、經濟、安全、能源充足、永恆。
文檔編號H02N11/00GK1122070SQ9510974
公開日1996年5月8日 申請日期1995年8月25日 優先權日1995年8月25日
發明者安東 申請人:安東