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磁能电力增益源

电机技术 | 发布时间:2017-11-12 | 人气: | #评论# |本文关键字:磁能,电机
摘要:一、以物质的能量角度观察既有电机产品的问题: 众所周知、既有 电机 产品是利用磁力线(磁能)将动能和电能相互转换的技术和产品,其能量转换效率=输出能/输入能,目前为止此 效率(约

一、以物质的能量角度观察既有电机产品的问题:

      众所周知、既有电机产品是利用磁力线(磁能)将动能和电能相互转换的技术和产品,其能量转换效率=输出能/输入能,目前为止此效率(约为 98%)<100%,并且被视为颠扑不破的、真理。

1、 如下图所示、比较各种能源效应公式、 (表 1:各种能源激发转换表)

有以下疑问:

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1) 最下行的电机类产品能效转化公式为什么会与其他能源有所不同?

2) “磁“仅仅是能量转换的“介质“吗?磁不是”能“吗?如果是能、电机中的本能”磁能“去哪里了?如果不是能量、磁悬浮是什么?

3) 如果认可磁是能、那么它同核能及空气能相比较、能效比不能大于 100%的科学依据是什么?还是仅仅因为到目前为止没有电机产品做到大于 100%呢?


2、 对“能量守恒“的全面系统认识

        通常我们认为的“能量守恒”、如摩擦生热是将动能转化为热能、产生的热能不会大于摩檫机械能、此为“能量守恒”最重要的组成部分之一。那么“钻木取火”点燃了整个森林所发出的热量是不能超过“钻木”的机械能吗?显然不是。

       其实、在这里摩擦作功只是能量转换的第一个阶段、动能(称机械动能)转化为热能(称机械热能);

        这部分机械热能激发木材内部能量中的热能(物质本能中的热能部分,而不是全部本能)、以燃烧的方式被释放出来,此为能量转换的第二个阶段;而物质本能中的其他能量则以其他物质方式,如氮氧化物、碳化物等方式或续存或转化,是能量转化的第三之后乃至第 N 多个阶段。

        所以、闻电机效率过百则色变者、是以“摩擦生热”去衡量“钻木取火”,将能量守恒的概念停留在能量转化的第一阶段了。故此、认识到能量转化的多阶段性,认识到机械能之间的转化与物质本能的激发释放关系,才可能全面系统地理解能量守恒,才有可能去探索新能源。

      物质的本能:依照爱因斯坦的质能守恒定律 E=mC²公式,任何每公斤的物质有 250 亿 KWH 的能量,每小时释放 5.7 万 KWH 时可释放 50 年。能量守恒遵循质能守恒定律。

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     磁铁的引力能:1 公斤铷铁硼磁体能够吸引 640 公斤的铁物质,依照引力能公式 F=GMm╱R,每公斤铷铁硼磁铁具有 1.1 万 KWH 的引力能。

(其中 F 为引力能,M 为地球质量、m 吸引物质质量,R 为地球半径,引力常量 G 值大的标准为 G=6.67259×10-

11N·m2/kg2。)


3、 既有电机能效违背能量叠加原理(既有电机的磁能设计问题之所在)作为常识而言:1 公斤的磁铁如果能吸起 100 公斤的铁块,则 10 公斤的磁铁可以吸引 100 公斤的铁块。

        用 1 根火柴点燃 1 桶汽油释放 1 万大卡的热量,则点燃同样 2 桶汽油可以得到 2 万大卡的热量。此为能量叠加原理。

        但是、既有电机产品输入 1 瓦功率时,无论电机内是 1 公斤磁铁还是 1000 公斤磁铁,输出均小于 1 瓦功率,这个现象单纯用阻力损耗不能圆满解释。如同重锤木块不能点燃劈柴一样,不能说木材没有能量,而是激发能量的方法出了问题,导致木材的能量没有释放出来,改为钻木取火后能量才得以释放。

        当然,当物质的本能没有被激发出来时该物质仍然可以起到能量的传导作用,如同木材不作为燃料使用时可以作为杠杆传递能量。所以,我们认为,由于设计问题既有电机目前只充当类似杠杆的能量传递作用,而没有激发出磁性物质的本能才导致的能效比小于 100%。


二、磁阻—既有电机的诟病

       作为业内常识,磁阻影响电机效率最重要的原因,它导致电机转动时发热,而发热又导致退磁,使得电机寿命降低。国标 A 级标准电机的外壳温度为 60°c,而 E 级电机已超过 100°c。

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        如图 1B 所示一个既有盘式电机结构,将其磁铁部分如图 1A 展开,磁铁内侧放置线圈。假设线圈相邻有 CDEF 四个磁铁提供给线圈动力(绿线所示)时,相隔的 ABGH 四个磁铁由于极性与相邻磁铁的磁极相反,提供给线圈的必然是阻力(黄线所示),这个阻力就是磁阻。从图中可知,相邻 4 个磁极提供动力,而相隔 4 个磁极提供阻力。在不考虑力矩的情况下,磁能的动力阻力比为 1 比 1、磁能的动力阻力差为 0(磁能转化输出能=0)。至此推论,既有电机的机械效率为(98%)<100%,磁能激发效率为零。此时输入能只起到使线圈运动的作用,磁能被浪费在运动克服阻力中转化为热能。换而言之、磁力线在既有结构中只起到输入能的传导的(媒介)作用(重锤敲木效果)、並将磁能(摩擦生热)释放成热能,而并非电能或动能。


三、 对既有电机的改进 图 2

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        如图 2 所示、将磁铁的磁极结构由既有的左右结构改为上下结构,在同样的 8 块磁铁会产生 16 个磁极。从图中得知、如果相邻的 4 个磁铁的 8 个磁极使线圈产生动力时、相隔的 4 个磁铁(ABGH)中的 8个磁极中的半数与相邻磁铁的极性相同,故此也产生动力、而只有其余 4 个磁极产生磁阻。既、动力磁极为 12 个、阻力磁极只有 4 个。在不考虑力矩的情况下磁能的动力阻力比为 3 比 1、磁能的动力阻力差为 8(磁能转化输出能=8)。至此推论,既有电机的机械能转换效率为 98%,磁能激发效率为 800%(理论值),同时磁阻为原设计的 1/3,大幅度减少了温升。此时输入能除起到推动线圈运动的作用外,还可

以激发出磁场内部的能量(钻木取火效果)

           既有盘式电机的每组(2 个)磁铁为 NN 磁极相对,SS 磁极相对,称为(单)对向磁结构(左右或上下对向)。而改进后的磁铁结构中,除保留每组磁铁的左右对向磁结构外,由于改变的磁极方向,导致相邻磁铁的磁极也为对向磁结构(上下对向),称之为双对向磁结构(上下左右同时对向)

         如此对既有电机磁极的改进可以得到以下效果:

1、 磁阻减少为原结构磁阻的三分之一、电机的发热量被大幅度减少。

2、 激发出磁场内部能量、使得输出能大于输入能、也即电机效率超过 100%成为可能。

3、 由于电机效率有可能超过 100%,以及盘式电机的同轴性,所以电动机(效率>100%)和发电机(效率>100%)可以安装在同一轴上成为一体、以电动带动发电,达到对电力的增益增效的节电效果。

四、 电能倍增基本原理

       通常永磁体有轴向磁化(纵向充磁)和径向磁化(横向充磁)之分。既有盘式电机的磁极机构采用轴向磁化(纵向充磁)方式(如图 1B 所示)。

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        由于磁力线空间构图的复杂性,在此仅以最简单的构图说明磁极构造的变化导致电流变化的基本原理。

       如上图所示、假设结构 A 和机构 B 中磁铁的材料和质量完全相同,只是磁极构造不同:结构 A 为轴向磁化(纵向充磁),结构B 为径向磁化(横向充磁)。比较 AB 两个不同结构的磁极构造可知:机构 A 中的磁力线由 1 个 N 极到 1 个 S 极;而结构 B 的磁力线是由 2 个 N 极到 2 个 S 极,所以结构 B 中的磁通量相对结构 A得以倍增。

        根据电流是磁通量的变化率的基本原理(电流=磁通量×速度),当速度一定,磁通量倍增时,电流也增加一倍,也即相同电压和通电时间下(电能=功率×时间,功率=电压×电流,所以:电能=电压×磁通×速度×时间),磁通增加一倍即可达到电能倍增,也即结构 B 的磁极构造设计相对于结构 A、可以节电 50%。


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