專利名稱：永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)屬于一種動(dòng)力機(jī)械，以下簡稱磁動(dòng)機(jī)，國際專利分類所謂磁永
動(dòng)機(jī)H02N 11/00。
背景技術(shù)：
由于能量轉(zhuǎn)化與守衡定律和機(jī)械能守恒定律在熱-電磁-風(fēng)-水的轉(zhuǎn)換及合外力矩x:M^
的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，均已得到證明；相反，至今，各種磁動(dòng)機(jī)技術(shù)方案全未成功，于是，長期來， 磁動(dòng)機(jī)也被認(rèn)為是違背自然規(guī)律的，是無法實(shí)現(xiàn)的，是不具備實(shí)用性的(張文海對(duì)(磁動(dòng) 機(jī)，發(fā)明的分析評(píng)價(jià)，發(fā)明與革新，1993， NOl， P32、 33。劉興良等編著兩大迷夢(mèng)，北京， 科學(xué)普及出版社，1999年)。本發(fā)明的磁動(dòng)機(jī)將改寫這個(gè)歷史。
現(xiàn)代物理學(xué)指出磁場(chǎng)力為非保守力，其機(jī)械能不守恒(中國中學(xué)教學(xué)百科全書-一物理 巻，P33,沈陽出版社，1990年)。這個(gè)理論應(yīng)明確為除微電路中有磁能增值外，宏觀的電 磁場(chǎng)力作功遵守能量守恒定律；永磁場(chǎng)力為非保守力，永磁場(chǎng)力作功不遵守能量守衡定律， 其機(jī)械能不守恒。這也就是說，只要繞定軸旋轉(zhuǎn)的永磁場(chǎng)力矩i:M^0，就可能出現(xiàn)不平衡而 連續(xù)旋轉(zhuǎn)！
然而，永磁體的形態(tài)多為對(duì)稱，本性又是自身磁力線要力圖閉合平衡。因此，用低磁能 積材料或簡單形狀的多塊永磁體等距離排列構(gòu)成轉(zhuǎn)子的任何方案，均因?yàn)楦鲏K的磁力線在小 距離范圍內(nèi)已自身閉合或相互干擾而趨于平衡，不能做到EM^0。另外，在沒有發(fā)明釹鐵硼 等高磁能積材料之前，研制永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，則屬于無物質(zhì)基礎(chǔ)。所有失敗方案的關(guān)鍵都是,沒 能創(chuàng)建出可以推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的永磁場(chǎng)動(dòng)力矩。
永磁力與電磁力、風(fēng)力、水力和太陽能的本質(zhì)不同。永磁場(chǎng)力是與地域無關(guān)的能源。相 對(duì)說來，也是在相當(dāng)長時(shí)間內(nèi)，性能變化不大的能源。凡一次作用上后、無需再不斷添加能源 而能連續(xù)不停地運(yùn)動(dòng)作功輸出能量的，或需要輸入少量外界能源，才能連續(xù)不停地運(yùn)動(dòng)作功 輸出多余能量的，即輸出遠(yuǎn)大于輸入的機(jī)器，均為永動(dòng)機(jī)。本發(fā)明符合這個(gè)界定。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種永磁場(chǎng)動(dòng)力矩》總阻力矩，并能推動(dòng)轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)作功輸出能 量的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)。具體技術(shù)方案如下
1.轉(zhuǎn)子和定子結(jié)構(gòu)
1. 1 一種永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)含有轉(zhuǎn)子、定子和機(jī)架。機(jī)架支承轉(zhuǎn)子軸和定子。所用單塊永磁體按 極面與側(cè)面尺寸之比，分為面極塊(參見圖2、圖3e3)與端極塊(圖4)。
1. 2 —個(gè)轉(zhuǎn)子含有至少一個(gè)永磁體單元，簡稱轉(zhuǎn)子單元； 一個(gè)定子也含有至少一個(gè)永磁體單 元，簡稱定子單元。1. 3 —個(gè)轉(zhuǎn)子單元和一個(gè)定子單元？分別由""fe(閣2)或多塊永磁體構(gòu)成(圖3 11)。任意 兩塊永磁體可簡化歸納為采用面極塊或者端極塊的極面、側(cè)面或邊緣，與面極塊或者端極塊 的極面、側(cè)面或邊緣的搭接、疊接、對(duì)接(或稱為拼接)或間隔的方式連接(圖3示一些典 型構(gòu)造)。
基于兩塊連接方式，多塊永磁體構(gòu)成的轉(zhuǎn)子單元或定子單元自然為搭接、疊接、對(duì)接 和/或間隔的方式連成。(圖4 11示出形狀各異的單元模型?？梢姡啥鄩K永磁體構(gòu)成的單 元結(jié)構(gòu)復(fù)雜紛繁、變化無窮，但它們又都是遵守不對(duì)稱原則、基于兩塊永磁體連接方式的變 形和推廣。)
1. 4 一個(gè)轉(zhuǎn)子2除含有永磁體轉(zhuǎn)子單元3外，或再含有輔助轉(zhuǎn)子單元。輔助轉(zhuǎn)子單元分為永 磁體輔助轉(zhuǎn)子單元和超導(dǎo)體轉(zhuǎn)子單元。超導(dǎo)體轉(zhuǎn)子單元由多塊超導(dǎo)片拼成。輔助轉(zhuǎn)子單元用 來隔斷相鄰永磁體轉(zhuǎn)子單元的頭部與尾部的部分異性相吸磁力線，或隔斷永磁體轉(zhuǎn)子單元與 定子永磁場(chǎng)相斥或相吸而成為阻力的磁力線。
2. 轉(zhuǎn)子單元和轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)
2. 1 —個(gè)轉(zhuǎn)子單元周邊附近的小范圍內(nèi)的永磁體磁場(chǎng)，稱為轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)。按磁力線方向及 磁性，轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)分為七個(gè)區(qū)，它們的外邊界線對(duì)應(yīng)分為七段，此七個(gè)區(qū)段即A、 B、 C、 D、 E、 F、 G。(區(qū)指面，段指線，若無特別說明， 一般并不嚴(yán)格區(qū)別。)A、 B、 C三個(gè)區(qū)面向定子。 B和C區(qū)在轉(zhuǎn)子單元中部；E、 F兩個(gè)區(qū)在轉(zhuǎn)子單元背面，不接觸定子磁場(chǎng)。A、 B、 C、 G四個(gè) 區(qū)與定子磁場(chǎng)同性，D、 F兩個(gè)區(qū)與定子磁場(chǎng)異性。G與F區(qū)和C與D區(qū)分別異性相聯(lián)。E區(qū) 的磁力線方向不確定(見圖4b、圖9)。 A區(qū)的磁力線方向與B和C區(qū)的相反。
2. 2各轉(zhuǎn)子單元組合成轉(zhuǎn)子。各轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)矢量疊加成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，但它保持各個(gè)獨(dú)立單元 磁場(chǎng)的主要特性。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)作功，輸出動(dòng)力矩M。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的推力區(qū) 采用轉(zhuǎn)子單元的B區(qū)或者A區(qū)。(采用B或A區(qū)，將決定轉(zhuǎn)子單元的結(jié)構(gòu)形式及定子單元的運(yùn) 動(dòng)方式。)
2. 3采用B區(qū)為推力區(qū)的特點(diǎn)是(參見圖I2 18)
A區(qū)處在轉(zhuǎn)子單元頭部，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相同，產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子前進(jìn)的阻力矩 Ma。 B和C區(qū)正面面對(duì)定子，它們的磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相反，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子前進(jìn)的大 小推力矩Mb、 Mc。 D區(qū)在尾部，部分磁場(chǎng)受定子異性磁場(chǎng)相吸而產(chǎn)生小阻力矩Md。 (D區(qū)大多 離定子單元較遠(yuǎn)，或與定子磁力線的接觸長度短。)
B段長度〉A(chǔ)或C段，最佳比值y大于3。(雖然y《3時(shí)也可能使轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，但輸出功
小。)
一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M等于受定子單元同性磁場(chǎng)相斥而得的各個(gè)單元B與C區(qū)推力矩 EMb與EMc之和，與各種阻力矩i:Ma、 ￡Md、 1^,,及1^1之合的差值，即 M = ￡Mb十EMc -EMa -EMd -EM。 -EM,，其中，EMa為受定子同性磁場(chǎng)相斥而得的各個(gè)轉(zhuǎn)子單元A區(qū)阻力矩之合，EMd為受定子異性 磁場(chǎng)相吸而得的各個(gè)轉(zhuǎn)子單元D區(qū)阻力矩之合，EM。為克服摩擦阻力和空氣阻力等損耗功折 合成的阻力矩，！]M,為活動(dòng)定子和/或轉(zhuǎn)子外加動(dòng)力耗功等折合成的阻力矩。
2. 4采用A區(qū)為推力區(qū)的特點(diǎn)是(圖2 b、

圖17 e)
A區(qū)處在轉(zhuǎn)子單元尾部，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相反，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子前進(jìn)的推力矩 Ma。 B和C區(qū)離定子單元較遠(yuǎn)，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相同，產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子前進(jìn)的阻力 矩EMb、 EMc。
一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M等于
M = SMa —EMb —EMc -EMd -EM。 —EM,。
3. 定子單元
3. 1定子單元采用固定式21或活動(dòng)式。后者采用進(jìn)退單元22 (圖M)、半旋轉(zhuǎn)單元23 (圖 15)、旋轉(zhuǎn)單元24 (圖16)、平移-旋轉(zhuǎn)單元32 (圖17)或同步單元33 (圖18)。
3. 2活動(dòng)定子單元的動(dòng)力，由轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)和/或外部能源提供。后者采用間斷或連續(xù)式， 作用于活動(dòng)定子單元和/或轉(zhuǎn)子外邊緣(圖17e)。
3. 3永磁體定子單元的磁場(chǎng)特點(diǎn)與轉(zhuǎn)子單元類似，但有兩點(diǎn)不同。第一，定子單元有對(duì)稱或 基本對(duì)稱的結(jié)構(gòu)形式，此時(shí)它有A、 G、 F而無C、 D區(qū)(圖3cl、圖5)。第二， 一個(gè)定子僅有 一個(gè)完全或近于封閉的圓形永磁體定子單元時(shí)，該定子單元僅有同性磁場(chǎng)面對(duì)轉(zhuǎn)子，而無或 少有異性區(qū)(參見圖12b)。
3. 4定子單元與轉(zhuǎn)子單元的磁力線方向相反或相同。方向相同時(shí)，切向分力大小相等，方向 相同，有助于活動(dòng)定子單元的運(yùn)動(dòng)(見圖lb、 14d、 16b、 17a、 17b、 17d、 17e、 18b)。
4. 轉(zhuǎn)子或定子的軸向長度按需要而定，采用多個(gè)單元對(duì)接而成。
5. 由相位不同的多個(gè)轉(zhuǎn)子同軸連成一體的磁動(dòng)機(jī)，能克服單個(gè)轉(zhuǎn)子由于一種相位受力不均 勻而出現(xiàn)的轉(zhuǎn)子不平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。
6. 永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的結(jié)合，除采用同軸或異軸的傳統(tǒng)方式外，采用永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)與 發(fā)電機(jī)的永磁體合一結(jié)構(gòu)，能節(jié)約專用發(fā)電機(jī)用的永磁體材料。(圖19)
7. 由各種鋼材和/或塑料預(yù)制成單元用的蜂窩式板架結(jié)構(gòu)，然后把永磁體置入其中就位，將 很方便地實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化。板架結(jié)構(gòu)的兩端有蓋板，用螺栓固定。要滿足各永磁塊相斥或相 吸對(duì)板架強(qiáng)度和剛度的要求。玩具用無色或彩色透明塑料板架，永磁塊用彩色顯示N、 S極， 有助于提高趣味性和普及科學(xué)知識(shí)。
8. 本發(fā)明的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)將成為一種新的綠色能源，用作動(dòng)力機(jī)或玩具。它的結(jié)構(gòu)簡單， 制造容易，成本低。圖1磁力線相斥的作用力與反作用力方向圖
圖2單個(gè)面極塊的磁力線圖
圖3各種連接方式及其A D區(qū)示意圖
圖4端極塊對(duì)接或搭接成的單元模型圖
圖5六個(gè)面極塊平拼成的單元模型圖
圖6含梯形塊的單元模型圖
圖7含梯形塊的大頭單元模型圖
圖8 —個(gè)較復(fù)雜的大頭單元模型圖
圖9含梯形塊而腰薄的單元模型圖
圖10 —個(gè)凸形單元模型圖
圖11 一個(gè)標(biāo)明等強(qiáng)度線的單元模型圖
圖12 —個(gè)固定定子的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖13轉(zhuǎn)子有兩種單元的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖14進(jìn)退定子22的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖15半旋轉(zhuǎn)定子23的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖16旋轉(zhuǎn)定子24的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖17平移-旋轉(zhuǎn)定子32的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖18同步定子33的磁動(dòng)機(jī)示意圖
圖19 一種發(fā)電機(jī)的示意圖
具體實(shí)施例方式
在以下各圖中，永磁塊的N極用黑色和S極用灰色顯示，單元磁場(chǎng)A D段用談色粗線標(biāo) 出。模型圖4一11的永磁體用燒結(jié)釹鐵硼N40或N50的25X50X50ram塊切成。模型照片的磁
力線大多被描繪加工過，以便更明確顯示。
面極塊的N、 S極面尺寸大于側(cè)面尺寸。端極塊的N、 S極面尺寸小于側(cè)面。 同性A與B區(qū)的分界線29。異性C與D區(qū)和F與G區(qū)的分界線28。
圖1示轉(zhuǎn)子2上的一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3與一個(gè)旋轉(zhuǎn)定子單元24的同性磁力線30相斥時(shí)，作 用力與反作用力的兩種關(guān)系。
圖1上半部示轉(zhuǎn)子單元3與定子單元24的磁力線方向相反時(shí)，作用力與反作用力(F, 與F2)大小相等、方向相反，服從牛頓第三定律。如圖al示，向左的反力F,推動(dòng)轉(zhuǎn)子2向 左順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，向右的反力F2推動(dòng)定子單元24向右順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖a2示徑向分力Fm與F2 及切向分力Fu與F2t。
圖1下半部示兩種單元的磁力線方向相同時(shí)(圖bl)，作用力與反作用力(^與F2)大 小相等，徑向分力方向相反(圖b2的Fh與F2j，服從牛頓第三定律；而切向分力方向相同(圖 b2的Fw和F2t，另見圖18b的力T)，即力方向不符合牛頓第三定律。圖示向左上斜的反力R 推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3向左順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，向左下斜的反力F2推動(dòng)定子單元20也向左、但為逆時(shí)針旋 轉(zhuǎn)。采用切向分力方向相同的結(jié)構(gòu)，不僅相斥力大，而且還易于避免它們的N、 S磁力線相吸。顯而易見轉(zhuǎn)子單元力矩F^R 〉旋轉(zhuǎn)定子單元力矩F2t打(圖al、 bl)。轉(zhuǎn)子的半徑R越 大，轉(zhuǎn)子單元數(shù)量越多，輸出功率越大。
圖2a是一塊燒結(jié)釹鐵硼N40的梯形永磁體。磁力線30的五條等強(qiáng)度線40表明永磁體 的磁場(chǎng)強(qiáng)度是隨距離的高次方衰減(參見圖11)，因而，尖端表面磁強(qiáng)度達(dá)5000Gs，表面達(dá) 2500GS;離開表面后，磁強(qiáng)度急速降低到500—300—200—100—50Gs。
圖2b是一塊弧形永磁體示意圖。其彎曲度可隨轉(zhuǎn)子半徑R而定?？捎盟腁區(qū)或B區(qū)作 為推力區(qū)。
圖3-1和3-2中的al d5示出兩塊永磁體用不同連接方式構(gòu)造成的部分典型結(jié)構(gòu)。a系 列為搭接，b為疊接，c為對(duì)接，d為間隔，e為多塊永磁體。
圖3al示面極塊極面與面極塊異性極面的面搭接。與單個(gè)面極塊的對(duì)稱磁場(chǎng)相比，兩塊 搭接后的A、B區(qū)均增長。
圖3a2示兩個(gè)端極塊側(cè)面搭接。與單個(gè)端極塊的磁場(chǎng)相比，搭接后的B區(qū)增大，但外邊 界線B段中部含有少量反向(向左)的磁力線，這不符合B段磁力線應(yīng)一致向一邊倒的要求。 若認(rèn)定把A、 B區(qū)的外邊界線向外移，擴(kuò)大到&、 B工處，則A,段部分磁力線將從向左轉(zhuǎn)向右， 使Bi段左部增長；但A,、 B,段因遠(yuǎn)離永磁體，磁強(qiáng)度將降低。在多塊連成的單元結(jié)構(gòu)中，這 種搭接應(yīng)用很廣(圖9左前面的塊16與塊16)。
圖3a3示端極塊S極面與面極塊N極面搭接。當(dāng)搭接面不緊密時(shí)，圖示S不會(huì)被N極全 磁化掉。B段中部遠(yuǎn)離永磁體，磁強(qiáng)度低。(圖10里的塊18與塊12類似這種搭接。)
圖3a4示端極塊側(cè)面與端極塊極面搭接。圖示左塊尺寸和磁強(qiáng)度均小，其S性段基本上 被右邊大塊N強(qiáng)行磁化，改變成為N性，相當(dāng)于兩塊變成了一個(gè)整塊，故B段變長。
圖3a5示端極塊邊緣與面極塊極面成線搭接。圖示端極塊S極面未直接接觸面極塊N極 面，S未被N磁化，而是兩塊的很多S-N線相吸。向右的B段磁力線很長。但右部的磁力線 方向，在遠(yuǎn)離7乂磁體后，才從向左轉(zhuǎn)向右(圖7的塊15與塊18，圖11的塊16與塊72及右 端塊6與塊18)。與此相反，是面極塊邊緣與端極塊側(cè)面成線搭接(圖11的塊16與塊18)。
圖3a6示端極塊75邊緣與塊76側(cè)面的線搭接。為了避開塊75的S，及避開塊76的N 極向左的很長的磁力線，外邊界線B段中部，被迫向外移，磁強(qiáng)度減小。(圖9左前部的塊4 與塊12為異性線搭接；中右部的塊8與16和塊8與塊13為同性線搭接。)
圖3a7端極塊側(cè)面與面極塊極面搭接。B段中部也被迫外移。(圖11右端的塊16與塊18 也可屬于此種搭接。)
圖3bl端極塊側(cè)面與面極塊極面疊接。與圖a7搭接相比，只因搭接較長而稱為疊接。(圖 11的塊11與塊19。)
圖3b2面極塊異性極面疊接。(圖11的塊19與塊17。)
圖3b3兩個(gè)端極塊側(cè)面疊接。圖示同性相斥力大。若要這種疊接，則需要將左右部捆綁。 (圖ll的并排塊11與塊11。)圖3cl兩個(gè)面極塊側(cè)面對(duì)接。圖示對(duì)稱結(jié)構(gòu)的對(duì)稱磁場(chǎng)有A、 G、 F而無C、 D區(qū)(參見 圖5)。
圖3c2兩個(gè)端極塊異性極面對(duì)接(拼接)，目的是加大端極塊的長度或同時(shí)改變外形尺 度。圖示左邊小S已被右邊大N磁化，改性成為N，相當(dāng)于兩塊變成了一塊，異性C、 D區(qū)的 分界線28向左移。(圖4b的塊5與塊10,塊10與塊14等；圖11后面的塊12與塊11，塊 11與塊75等。)
圖3c3兩個(gè)面極塊邊緣對(duì)接。圖示彎曲的B段長度增大。(圖8右端塊19與塊19。)
圖3c4端極塊極面與端極塊邊緣對(duì)接。圖示對(duì)接處的磁力線與圖c2的不同，B段中部必 須遠(yuǎn)離永磁體，避開右塊向左的磁力線。(圖9右端塊8與塊16。)
圖3c5面極塊側(cè)面與端極塊極面對(duì)接。(圖9左端的塊19與右邊相鄰塊16類似這種對(duì)接， 或認(rèn)為應(yīng)屬于間隔。)
圖3c6面極塊邊緣與端極塊極面對(duì)接，磁力線與圖c5近似。(圖6的塊19與右塊對(duì)接。)
圖3dl兩個(gè)面極塊側(cè)面相間隔，氣隙處的磁力線與圖cl示緊緊對(duì)接的有異。間隔越大， 差別越多。(圖9的大塊72側(cè)面與右塊19側(cè)面相間隔。)
圖3d2兩個(gè)端極塊側(cè)面相間隔。(圖4a各塊之間可視為不同尺度的間隔。)
圖3d3面極塊邊緣與面極塊邊緣或側(cè)面相間隔。(圖9的塊72與左塊19的間隔類似。)
圖3d4端極塊極面與面極塊邊緣或側(cè)面相間隔。(圖9中部的塊19邊緣與右塊16極面相 間隔。)
圖3d5面極塊極面與端極塊側(cè)面或極面相間隔。圖示A段長。(圖11的塊19與后塊76， 塊72與后塊ll或塊75。)
圖3el為三個(gè)端極塊構(gòu)成的一種標(biāo)準(zhǔn)模塊形式。它是在圖a6塊75與76搭接后，再加小 塊77而成。塊77的S段，被塊76的N磁化，圖a6中部的S線被擋住。三個(gè)端極塊連接成 的這種小模塊應(yīng)用很廣。(塊77的作用，相當(dāng)于圖9正面的塊5、塊4或塊8。)
圖3e2為四塊連成。塊78與塊79和塊80與塊81為疊接。可知，增加塊78后，大大矯 正了塊79左邊向左的磁力線方向(參見圖2a)，但確導(dǎo)致B段中部遠(yuǎn)離永磁體。
圖3e3為多個(gè)面極塊分別疊接或?qū)佣?，外形類似圖2b。塊85為方形，可視為面或 端極塊。三塊83異極面疊接成一體，解決了燒結(jié)塊不夠大的問題。經(jīng)過塊82和84，使左前 邊緣形成曲線。兩塊86與塊87可視為對(duì)接或間隔。若把右端塊89換成較厚塊88,整個(gè)磁 力線形狀變化并不大。
以上各圖顯示，連接方式的區(qū)分是相對(duì)的兩塊永磁體相互接觸多少，才被視為搭接或 疊接？相互距離多大，才被視為間隔而不是對(duì)接？屬于極面、側(cè)面或是邊緣連接關(guān)系？有些 連接難于精確界定，只能近似地認(rèn)定是屬于何種連接方式。(例如，圖9左端的塊16與塊11， 塊ll與塊ll，可勉強(qiáng)視為端極塊側(cè)面相搭接或疊接。)任何連接方式，均會(huì)使永磁塊之間磁力線相互傳遞和干擾，疊加成新的磁場(chǎng)，從而改變 原獨(dú)立永磁塊某些部位的磁力線方向和強(qiáng)度。連成的新單元的外邊緣長度、磁強(qiáng)度和磁力線 方向，不僅取決于各塊之間的連接方式，還與各塊的形狀、尺寸、磁強(qiáng)度及相對(duì)位置有關(guān)。 靈活運(yùn)用各種連接方式，調(diào)整各永磁塊的尺寸、形狀及位置，最有效地發(fā)揮每塊永磁體的作 用，即可構(gòu)造出滿足設(shè)計(jì)要求的單元結(jié)構(gòu)。但不用電腦程序優(yōu)化設(shè)計(jì)，不可能創(chuàng)建出理想形 狀。
從圖3中的a2、 a6、 a7、 bl、 el等圖可見在較長的B區(qū)內(nèi)，可能出現(xiàn)局部磁力線反向 和/或者性異。這與B的定義相違。避免之法是，要么將外邊界線B段外移至Bi，要么改變相 關(guān)磁塊的構(gòu)造；最終，應(yīng)以與定子磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)相交時(shí)，是否出現(xiàn)吸力或反向磁力線過于嚴(yán)重， 進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整。
把一些由多塊構(gòu)成的標(biāo)準(zhǔn)模塊，作為一個(gè)整體的永磁塊與其它永磁塊相連，將提高設(shè)計(jì) 和制造效率。
圖4 圖11示出幾個(gè)用多塊永磁體手工構(gòu)成的粗糙的單元模型。它們的B段與A或C 段的長度之比值U多大于3。
模型的永磁塊，用燒結(jié)釹鐵硼N40或N50的大塊切成。面極塊和端極塊有多種截面，但 圖中僅標(biāo)出很少數(shù)塊的尺寸標(biāo)記。例如，面極塊19約為6 6.5X50咖(前位數(shù)代表極向)。 各塊的軸向長度均約為50mm。模型加工用了塑料紙帶51(圖5)、繩索55(固定相斥和/或相吸 塊的位置)、鐵片67和68(圖9)、木片(間隔永磁塊)及膠等；最后用鉛絲圍捆單元，并用 速凝粉固定。
除圖5夕卜，各單元周邊附近的小范圍內(nèi)的磁場(chǎng)均可分為七個(gè)區(qū)。部分圖的D區(qū)在單元的 正面(如圖4b、圖6 9、 11)，易與定子單元的磁力線接觸而產(chǎn)生較大的異性吸力，從而構(gòu) 成阻力矩Md,設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量避免。
圖4全用端極塊連接成。
圖4a用相同的端極塊10間隔連成。左邊的間距小，磁場(chǎng)強(qiáng)度大。中部兩塊間距太大， 有向左的磁力線界入B段。若要使用，可縮小間距，或設(shè)定外邊界線在&、 B,處，即可回避。
圖4b應(yīng)用了幾個(gè)圖3el示的小模塊，如塊14、塊16加小塊10。塊12與塊9、塊5與 塊10及塊10與塊14，均為異性極面對(duì)接。塊12與塊5及塊12與塊10均為側(cè)面疊接。塊 12與塊14及塊14與塊16為搭接。塊11與塊9和塊12為大間隔。B段中部也有向左的磁力 線，可把外邊界線定義在A" Bi處。
圖5a示六個(gè)面極塊18，采用間隔約4mm的對(duì)接方式，背部緊吸在一根厚約4咖、寬約 40咖的鐵弧條52上。前面用塑料紙帶51護(hù)住，并用繩索55捆緊。照片對(duì)稱的右半部經(jīng)過 加工處理，關(guān)系清楚。實(shí)際上，當(dāng)結(jié)構(gòu)不完全對(duì)稱時(shí)，磁力線也將不完全對(duì)稱，如圖b示。 這類結(jié)構(gòu)僅適合作定子單元。
圖6 8示單元模型的中右部很相近。圖9示，中右部的端極塊13與塊16,為異性側(cè)面搭接。
左后部的梯形端極塊71極面與右邊端極塊14和16,可認(rèn)為是異性極面相對(duì)接，或是極 面與極邊緣成線搭接。
左部面極塊19極面與端極塊12側(cè)面，面極塊72極面與端極塊16或塊8側(cè)面，中部面 極塊19極面與端極塊11或塊74側(cè)面，均可認(rèn)為是疊接。
左后部塊16與塊71，塊16與小塊8，中部的塊11與塊74，都是端極塊異性極面對(duì)接。
左前的塊5與塊12，塊4與塊9，中右部塊8與塊13，均可認(rèn)為是端極塊極面或極邊緣， 與端極塊極面相對(duì)接。
面極塊72的極面，與后面的端極塊71和塊16的側(cè)面相間隔。
單元左部，經(jīng)過塊19、 16、 12等多種連接方式配合，矯正了梯形面極塊72左部原向左 的磁力線(圖2a示)，使其改向右，并增大了B區(qū)左段長度。面極塊72與后部端極塊71之 間，塊72與右邊面極塊19和端極塊11之間，以及該塊19與右邊端極塊16之間，距離均較 大間。由此可見靈活應(yīng)用各種連接方式的效果。
(其中梯形塊71的長度方向由兩塊對(duì)拼成，故兩端極面用鐵片67和68吸住，用索捆緊。)
圖10中的B區(qū)彎曲度很大。
圖11面極塊18右端，再向前翹起或向后退一些，引起B(yǎng)區(qū)中部磁力線的形狀變化不大。 圖12a為一個(gè)以B區(qū)為推力區(qū)的轉(zhuǎn)子單元3的示意圖。
圖12b示4個(gè)固定定子單元21和8個(gè)轉(zhuǎn)子單元3。定子單元21比轉(zhuǎn)子單元3長約一倍。 定子單元21相斥轉(zhuǎn)子單元3的B區(qū)磁力線進(jìn)一步向右傾斜。轉(zhuǎn)子單元3之間的接口氣隙25， 是C區(qū)磁力線倒向右的出口。定子與轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)動(dòng)態(tài)接近時(shí)，各轉(zhuǎn)子單元頭尾處A、 C、 D區(qū)磁 力線必相互干擾，磁力線走向和強(qiáng)度會(huì)有較大改變；A和B區(qū)被擠壓，分別趨倒向G區(qū)和C 區(qū)；C與D區(qū)，及G與F區(qū)異性相連的磁力線也發(fā)生了變化。所以， 一個(gè)孤立的轉(zhuǎn)子單元磁 場(chǎng)的Ma、 Mb、 Mc及Md的大小，只有相對(duì)意義，A、 B、 C、 D區(qū)及其被稱為"小范圍內(nèi)的磁 場(chǎng)"的外邊界線的界定，也并無確切定義。只有組成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)并與定子磁場(chǎng)相交接觸處，才 是兩者的真實(shí)外邊界線(另見圖14d、 14e、 17f)。即，轉(zhuǎn)子單元A D區(qū)的外邊界線的位置， 開始選型時(shí)，只須粗略界定。
轉(zhuǎn)子單元之間的距離，即接口氣隙25足夠大者，相鄰單元的A與D區(qū)異性吸力相互影響 小，即單元的磁力線的變化小。接口氣隙25太小，將逼迫B區(qū)磁力線斜方向，改變成垂直于 轉(zhuǎn)子邊緣的放射線狀，成為僅有圖1所見的徑向分力Fln，不再有切向分力Flt，從而失去推力矩 Flt*R (許多失敗方案的根本原因就在于此)。故，單元間氣隙25的大小、特別是單元A、 C區(qū) 的磁場(chǎng)強(qiáng)度與磁力線方向、分界線28及29的朝向，是影響能否構(gòu)成轉(zhuǎn)子2外邊緣總體磁力 線方向，或者B或A推力區(qū)(特別是在圖14 17示活動(dòng)定子情況時(shí))的磁力線方向，基本上一邊 倒的主要因素。
外邊界線的位置，或者說轉(zhuǎn)子單元與定子單元間的氣隙寬度，是決定推力矩Mb、Ma大小 的核心。兩者相距越近，氣隙越小，則斥力越大，推力矩Mb、 Ma也越大。但須避免氣隙寬度 太小，而使兩者產(chǎn)生異性磁場(chǎng)相吸。圖13a、 b示以B區(qū)為推力區(qū)的兩種轉(zhuǎn)子單元的示意圖。圖c為它們被交叉配用在半個(gè)轉(zhuǎn) 子2上的示意圖?？梢?，氣隙25處的磁力線變化很大。
圖14a示以B區(qū)為推力區(qū)的一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3和一個(gè)進(jìn)退定子單元22，分別處于初始位置 S。和T。。定子單元22的背部有輪38，可沿固定的外軌道37運(yùn)動(dòng)。圖b示轉(zhuǎn)子單元3從S。到 同時(shí)，定子單元22讓開轉(zhuǎn)子單元3頭部A區(qū)的阻力磁力線后(即減小阻力矩Ma)，才受 力P作用，迅速從T。對(duì)應(yīng)前進(jìn)到T,。此亥U，轉(zhuǎn)子單元3已開始受到定子單元22的小斥力PN 作用。圖c示轉(zhuǎn)子單元3到達(dá)S2，同時(shí)定子單元22到達(dá)T2，兩者的B區(qū)最近，使轉(zhuǎn)子單元3 受到最大的相斥推力矩Mb，被推向左旋轉(zhuǎn)。然后，轉(zhuǎn)子單元3隨轉(zhuǎn)子2繼續(xù)向左前進(jìn)，而定 子單元22則迅速向右退回到T。位置，迎接右邊下一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3的到來。用往復(fù)移動(dòng)機(jī)構(gòu)易 于實(shí)現(xiàn)這種進(jìn)退循環(huán)。
圖14d為圖c示轉(zhuǎn)子單元3與定子單元22接近時(shí)的一種磁力線示意圖。圖e示定子單元 22的磁力線方向相反。
如此可知，這種結(jié)構(gòu)的特征是進(jìn)退定子單元22受拉力作用，背部的輪38沿固定外軌 道37，從離轉(zhuǎn)子單元3最遠(yuǎn)的初始位置前進(jìn)逼近轉(zhuǎn)子單元3，相斥推動(dòng)它向前。然后，定子 單元22后退回到原位，同時(shí)，轉(zhuǎn)子單元3則繼續(xù)前進(jìn)。定子單元22受到的徑向反作用斥力 由外軌道37支承。
圖15示出三種以B區(qū)為推力區(qū)的半旋轉(zhuǎn)定子單元23的示意圖。圖a、 b示定子單元23 的固定軸31靠近轉(zhuǎn)子2邊緣。而圖c示的固定軸31遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)子邊緣。定子單元23繞軸31作 半旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，從位置T。一1\—T2，然后回到T。；同時(shí)，轉(zhuǎn)子單元3從位置S。—S,—S2，然后繼 續(xù)前進(jìn)。定子單元23在T2位置時(shí)推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3的力量最大。圖a、 c中的虛線為定子單元 23右端點(diǎn)運(yùn)動(dòng)軌跡。用往復(fù)擺動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)半旋轉(zhuǎn)循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
圖15b示定子單元23固定在長連桿27上。動(dòng)力軸26控制轉(zhuǎn)動(dòng)桿35上的外端軸36，推 動(dòng)連桿27的自由端作半旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。長連桿27可減少推動(dòng)定子單元23所需的動(dòng)力。虛線為外 端軸36的運(yùn)動(dòng)軌跡。
所以，這種結(jié)構(gòu)的特征是半旋轉(zhuǎn)定子單元23繞一個(gè)固定軸31半旋轉(zhuǎn)，從離轉(zhuǎn)子單元 3最遠(yuǎn)的初始位置旋進(jìn)逼近、相斥推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3前進(jìn)；然后，定子單元23后旋回到原位， 而轉(zhuǎn)子單元3同時(shí)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。
圖16a示一個(gè)以B區(qū)為推力區(qū)的旋轉(zhuǎn)定子單元24和一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3的對(duì)應(yīng)運(yùn)動(dòng)示意圖。 定子單元24繞固定軸31逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從T。一T,—T2;對(duì)應(yīng)地，轉(zhuǎn)子單元3順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，從 S。一S2。定子單元24旋近轉(zhuǎn)子單元3，并相斥推動(dòng)它旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，而定子單元24也繼續(xù)旋 轉(zhuǎn)前進(jìn)。用轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這種循環(huán)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，可充分發(fā)揮定子單元的慣性作用。圖b示轉(zhuǎn)子 單元3到&，定子單元24到Ti位置時(shí)的對(duì)應(yīng)圖。
因此，這種結(jié)構(gòu)的特征是旋轉(zhuǎn)定子單元24繞固定軸31旋轉(zhuǎn)，單元24與轉(zhuǎn)子單元3的 磁力線方向相同，產(chǎn)生同性相斥力使這兩種單元沿相反方向運(yùn)動(dòng)， 一個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)，另一個(gè)逆 時(shí)針轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)定子單元24旋近、并相斥推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3前進(jìn)。然后，兩者同時(shí)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。圖17a示以B區(qū)為推力區(qū)的平移-旋轉(zhuǎn)定子單元32的運(yùn)動(dòng)簡圖。這是一種平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)。 轉(zhuǎn)子單元3與定子單元32的磁力線方向相同、向右，同性相斥力使兩種單元的運(yùn)動(dòng)方向相反， 一個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)，另一個(gè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)。如圖示，當(dāng)轉(zhuǎn)子單元3的左端到達(dá)位置S2時(shí)，定子單元32 的左端已從距轉(zhuǎn)子最遠(yuǎn)位置T。，經(jīng)過T,到達(dá)離轉(zhuǎn)子單元3最近T2處，推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3繼續(xù)前 進(jìn)，而定子單元32則從T2處，經(jīng)過T3回到T。，再去準(zhǔn)備推動(dòng)下一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3。定子單元 32的右端，相應(yīng)從V。一I—V2—V3—V。處。用雙曲柄的四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)如此循環(huán)。
圖示一個(gè)雙整轉(zhuǎn)副的四鉸鏈機(jī)構(gòu)。主動(dòng)整轉(zhuǎn)副41和從動(dòng)整轉(zhuǎn)副42固定在機(jī)架上。主轉(zhuǎn) 動(dòng)副43和從轉(zhuǎn)動(dòng)副44固定在連桿即定子單元32上。主動(dòng)曲柄47帶動(dòng)連桿32及從動(dòng)曲柄 48，繞主動(dòng)整轉(zhuǎn)副41和從動(dòng)整轉(zhuǎn)副42作平移-旋轉(zhuǎn)。主轉(zhuǎn)動(dòng)副43和從轉(zhuǎn)動(dòng)副44的運(yùn)動(dòng)軌跡 45和46。雙整轉(zhuǎn)副41和42即是平移-旋轉(zhuǎn)定子單元32的兩個(gè)固定轉(zhuǎn)軸31。主動(dòng)整轉(zhuǎn)副41 由轉(zhuǎn)子軸1或轉(zhuǎn)子2帶動(dòng)，和/或再加外力幫助；定子單元32受到的反作用力，也幫助定子 單元運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子2順時(shí)針轉(zhuǎn)時(shí)，經(jīng)過變向輪實(shí)現(xiàn)定子單元32逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
圖17b示一種較復(fù)雜的平移-旋轉(zhuǎn)單元。采用無或者有外軌道49及安裝在背部的輪子38。 當(dāng)轉(zhuǎn)子單元3的左端到達(dá)位置&時(shí)，定子單元32的左端已從距轉(zhuǎn)子最遠(yuǎn)T。處，經(jīng)過T,到達(dá) T2處；之后，推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3前進(jìn)到S3處時(shí)，相應(yīng)地，定子單元32向左平移到T3處；然后， 轉(zhuǎn)子單元3繼續(xù)前進(jìn)，而定子單元32則離開、后旋到T4—l處，再平移回到T。位置。即，定 子單元32的左端運(yùn)動(dòng)，從位置T。一T,—T2—T3—T4—T5—T。，右端從V。一V,V2—V3—V4—V5— V。循環(huán)，中間點(diǎn)U。沿U,—U2路線旋進(jìn)。若有輪子38及外軌道49，則定子單元32從T2-V2到 T3-Va的平移路段，所受到的很大的垂直反力，由外軌道49承受。外軌道49的左端缺少部分， 有助于定子單元32運(yùn)動(dòng)。用組合機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)這種運(yùn)動(dòng)。
圖17c示主動(dòng)曲柄47安置在不同位置的示意圖。曲柄47布置在單元前部(圖cl)、中 部(圖c2、 c4)或尾部(圖c3、 c5)。從動(dòng)曲柄48在單元前部(圖c4、 c5)或尾部(圖c1 c3)。曲柄47和48的位置，隨定子單元32的形狀和A、 B段的磁強(qiáng)度而定。
圖17d示以A區(qū)為推力區(qū)的四個(gè)轉(zhuǎn)子單元3，受以B區(qū)為推力區(qū)的兩個(gè)定子單元32推動(dòng) 的示意圖。兩個(gè)定子單元32相距45。。因而，轉(zhuǎn)子2每旋轉(zhuǎn)45。，就有一個(gè)轉(zhuǎn)子單元3被 一個(gè)定子單元32推動(dòng)。圖示左側(cè)定子單元32最靠近轉(zhuǎn)子單元3時(shí)，右側(cè)定子單元32距轉(zhuǎn)子 2最遠(yuǎn)。圖示外加電動(dòng)機(jī)56通過傳動(dòng)帶57，適時(shí)帶動(dòng)摩擦輪58靠攏和助推轉(zhuǎn)子2旋轉(zhuǎn)。
圖17e示以B區(qū)為推力區(qū)的一對(duì)單元磁力線圖。轉(zhuǎn)子單元3采用圖9的B區(qū)作為推力區(qū)。 定子單元32使用圖6的B區(qū)和部份A區(qū)為推力區(qū)。對(duì)定子單元32而言，這些A區(qū)是阻力區(qū)， 阻礙定子單元32逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。若把框線59中的磁力線去掉，使定子單元32更靠近轉(zhuǎn)子 單元3，則推力將大增。
這就是說，此種結(jié)構(gòu)的特征是平移-旋轉(zhuǎn)定子單元32做一種平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)，單元32與 轉(zhuǎn)子單元3的磁力線方向相同，產(chǎn)生同性相斥力使這兩種單元沿相反方向運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)子單元3 順時(shí)針轉(zhuǎn)，定子單元32逆時(shí)針平移-旋轉(zhuǎn)；或者相反，轉(zhuǎn)子單元3逆時(shí)針轉(zhuǎn)，定子單元32作 順時(shí)針平移-旋轉(zhuǎn)。定子單元32接近推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元3前進(jìn)。然后，兩者同時(shí)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)?；顒?dòng)定子單元之間的距離必須相隔適當(dāng)，以便既可設(shè)置更多的活動(dòng)定子單元，增大對(duì)轉(zhuǎn) 子的推力，又能減小相鄰定子單元頭尾之間的相互影響，特別是減小相鄰定子單元之間有相 對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力。
圖18a示16個(gè)同步定子單元33與16個(gè)轉(zhuǎn)子單元3成對(duì)對(duì)應(yīng)設(shè)置的正視圖。它們的磁力 線方向相同，同性相斥產(chǎn)生的環(huán)向即切向相斥力T，大小相等、方向相同，相互推動(dòng)， 一起 作同步運(yùn)動(dòng)，向左前進(jìn)。圖b為一對(duì)以B區(qū)為推力區(qū)的單元放大示意圖。
同步定子單元33的支承，采用背輪、雙軸或背輪-雙軸方式。
背輪方式為，同步定子單元33的背部安裝輪子38 (圖a、 b)，沿外軌道37前進(jìn)。輪子 38與外軌道37是一個(gè)具有高摩擦力的接觸系統(tǒng)，采用橡膠輪或齒輪與齒軌結(jié)構(gòu)。軌道37為 平面、T型或槽型。同步單元33所受的徑向反力由外軌道37承受。
雙軸方式為，在轉(zhuǎn)子軸1的外周再套一個(gè)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)的空心軸61 (圖c)，通過輻桿64和 支墊物65，與同步單元33相連一起旋轉(zhuǎn)，即，定子單元33所受的徑向反力，由受拉力的輻桿 64傳給空心軸61承受。
背輪-雙軸方式為，定子單元33所受的徑向反力由外軌道37和/或輻桿64傳給空心軸 61承受(圖c)。
為了保證同步，也可設(shè)置連桿39，其一端固定在轉(zhuǎn)子2上，伸出的另一端與定子單元33 的頭部和/或尾部用鉸結(jié)(圖a)或雙鉸結(jié)(圖b);或者，再增加外動(dòng)力調(diào)節(jié)定子單元33的速 度。
由此可見，這種結(jié)構(gòu)的特征是同步定子單元33與轉(zhuǎn)子單元3成對(duì)對(duì)應(yīng)設(shè)置，它們的磁 力線方向相同，同性相斥產(chǎn)生大小相等、方向相同的環(huán)向，即切向相斥力而相互推動(dòng)， 一起同 歩運(yùn)動(dòng)。
圖19a示轉(zhuǎn)子2上有4根輻桿63，各桿外端固結(jié)有4個(gè)轉(zhuǎn)子單元3和與之對(duì)應(yīng)的4個(gè)異 性永磁體配套單元34，轉(zhuǎn)子單元3的S極與配套單元34的N極構(gòu)成一種比較強(qiáng)和均勻的永 磁場(chǎng)。圖b為其A--A剖視圖。在輻桿63外端部的一側(cè),或如圖示的上下兩側(cè)磁場(chǎng)中，安置定 子繞組66。當(dāng)轉(zhuǎn)子單元3旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞組66切割磁力線發(fā)電。如此，可充分發(fā)揮配套單元34 永磁材料的作用。
雖然本發(fā)明提供了一些實(shí)施例及其具體說明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員明白，在本發(fā)明 實(shí)質(zhì)內(nèi)容的限定范圍內(nèi)，容易作出其它的各種變化。附圖標(biāo)記
A G—單元外周附近磁場(chǎng)的分區(qū)或分段號(hào)，
&、 Bi --單元外磁場(chǎng)的分段號(hào)，
Fi、 F2—同性磁力線相斥的作用與反作用力，
Fln、 F2n --徑向作用與反作用力，
Flt、 F2t --切向作用與反作用力，
M —輸出剩余能量折合成的動(dòng)力矩，
Ma —轉(zhuǎn)子單元A區(qū)的小阻力矩，
Mb —轉(zhuǎn)子單元B區(qū)的大推力矩，
Mc --轉(zhuǎn)子單元C區(qū)的小推力矩，
Md --轉(zhuǎn)子單元D區(qū)的小阻力矩，
Mo —機(jī)械摩擦阻力矩，
—其它耗能折合成的阻力矩， P —推拉活動(dòng)定子的力或所耗的能， Pn —活動(dòng)定子單元的斥力， R —轉(zhuǎn)子半徑， r --旋轉(zhuǎn)定子的半徑， S。 S3 —轉(zhuǎn)子單元端部的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)， T 一同步環(huán)向力即切向力， T。 T5 —活動(dòng)定子單元端部的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，
U。 U2 --平移-旋轉(zhuǎn)單元中部的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)，
V。 V5 —平移-旋轉(zhuǎn)單元左端的運(yùn)動(dòng)點(diǎn)， U —B區(qū)與A或C區(qū)的長度之比，
1 --轉(zhuǎn)子軸，
2 —轉(zhuǎn)子或轉(zhuǎn)子外邊緣的運(yùn)動(dòng)軌跡，
3 —永磁體轉(zhuǎn)子單元， 端極塊截面約為
4 一 5X1跳 5 — 8Xlmm， 6 — 25Xl線 7 — 8X2跳
8 — 11 12X2mm,
9 — 26X2跳 10 — 8 11X2跳 11 -- 32X3mm, 12 — 26 28X3跳 13 — 32X4線 14 — 26 28X4跳 15 — 17X5咖，16 — 26 28X5跳
17 —面極塊截面約5X16 mm，
18 —面極塊截面約5X50 m，
19 —面極塊截面約6 6. 5X50咖，
20 —活動(dòng)定子，
21 —永磁體固定定子單元，
22 —進(jìn)退定子單元，
23 -半旋轉(zhuǎn)定子單元，
24 —旋轉(zhuǎn)定子單元，
25 —?dú)庀叮?br> 26 —?jiǎng)恿S，
27 —長連桿，
28 — N-S場(chǎng)的分界線，
29 — A、 B區(qū)同性磁場(chǎng)的分區(qū)線，
30一磁力線，
31活動(dòng)定子單元用的固定轉(zhuǎn)軸,
32一平移-旋轉(zhuǎn)定子單元，連桿，
33一同步定子單元，
34一永磁體配套單元，
35--轉(zhuǎn)動(dòng)桿，
36--外端軸，
37一固定外軌道，
38一輪子，
39一轉(zhuǎn)子2上伸出的連桿，
40一等強(qiáng)度線，
41--主動(dòng)整轉(zhuǎn)副，
42--從動(dòng)整轉(zhuǎn)副，
43一主轉(zhuǎn)動(dòng)副，
44一從轉(zhuǎn)動(dòng)副，
45一主轉(zhuǎn)動(dòng)副43的運(yùn)動(dòng)軌跡，
46--從轉(zhuǎn)動(dòng)副44的運(yùn)動(dòng)軌跡，
47一主動(dòng)曲柄，
48--從動(dòng)曲柄，
49一平移-旋轉(zhuǎn)單元的外軌道，
51--塑料帶，
52一鐵弧條，
55一繩索，
56一電動(dòng)機(jī)，
57--傳動(dòng)帶，
58--摩擦輪，
59一框線，
61—空心軸，
63一轉(zhuǎn)子2的輻桿，
64一同步定子單元33的輻桿，
65一支墊物，
66一定子繞組，
67、,68 --鐵片，厚約2咖，
71一梯形端極塊腰高約25nrn,
72-梯形面極塊腰高大者約20mm:
73--端極塊截面約12X1.2mm,
74--端極塊截面約15X3mm，
75一端極塊截面約32X5mm，
76--端極塊截面約26X6咖，
75' 78 —端極塊，
79'、89 —面極塊。
權(quán)利要求
1. 一種永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，含有轉(zhuǎn)子、定子和機(jī)架，機(jī)架支承轉(zhuǎn)子軸和定子，所用單塊永磁體按極面與側(cè)面尺寸之比，分為面極塊與端極塊，其特征在于(1)一個(gè)轉(zhuǎn)子含有至少一個(gè)永磁體單元，即轉(zhuǎn)子單元；一個(gè)定子也含有至少一個(gè)永磁體單元，即定子單元；(2)一個(gè)轉(zhuǎn)子單元和一個(gè)定子單元，分別由一塊或多塊永磁體構(gòu)成；任意兩塊永磁體采用面極塊或者端極塊的極面、側(cè)面或邊緣，與面極塊或者端極塊的極面、側(cè)面或邊緣的搭接、疊接、對(duì)接或間隔的方式連接；基于兩塊連接方式，多塊永磁體構(gòu)成的單元為搭接、疊接、對(duì)接和/或間隔的方式連成；(3)一個(gè)轉(zhuǎn)子單元周邊附近的小范圍內(nèi)的永磁體磁場(chǎng)，稱為轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)；按磁力線方向及磁性，轉(zhuǎn)子單元磁場(chǎng)分為七個(gè)區(qū)，它們的外邊界線對(duì)應(yīng)分為七段，此七個(gè)區(qū)段即A、B、C、D、E、F、G；A、B、C三個(gè)區(qū)面向定子，B和C區(qū)在單元中部；E、F兩個(gè)區(qū)在單元背面，不接觸定子磁場(chǎng)；A、B、C、G四個(gè)區(qū)與定子磁場(chǎng)同性，D、F兩個(gè)區(qū)與定子磁場(chǎng)異性；G與F區(qū)和C與D區(qū)分別異性相聯(lián)；E區(qū)的磁力線方向不確定；A區(qū)的磁力線方向與B和C區(qū)的相反；各轉(zhuǎn)子單元組合成轉(zhuǎn)子，各單元磁場(chǎng)矢量疊加成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)，它產(chǎn)生推動(dòng)轉(zhuǎn)子連續(xù)旋轉(zhuǎn)作功，輸出動(dòng)力矩M；轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)的推力區(qū)采用單元的B區(qū)或者A區(qū)；(4)采用B區(qū)為推力區(qū)者，A區(qū)處在轉(zhuǎn)子單元頭部，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相同，產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子前進(jìn)的阻力矩Ma；B和C區(qū)正面面對(duì)定子，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相反，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子前進(jìn)的大小推力矩Mb、Mc；D區(qū)在尾部，部分磁場(chǎng)受定子異性磁場(chǎng)相吸而產(chǎn)生小阻力矩Md；B段長度＞A或C段，最佳比值μ大于3；一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M等于，受定子單元同性磁場(chǎng)相斥而得的各個(gè)單元B與C區(qū)推力矩∑Mb與∑Mc之和，與各種阻力矩∑Ma、∑Md、∑M0及∑M1之合的差值，即M＝∑Mb+∑Mc-∑Ma-∑Md-∑M0-∑M1，其中，∑Ma為受定子同性磁場(chǎng)相斥而得的各個(gè)單元A區(qū)阻力矩之合，∑Md為受定子異性磁場(chǎng)相吸而得的各個(gè)單元D區(qū)阻力矩之合，∑M0為克服摩擦阻力和空氣阻力等損耗功折合成的阻力矩，∑M1為活動(dòng)定子和/或轉(zhuǎn)子外加動(dòng)力耗功等折合成的阻力矩；(5)采用A區(qū)為推力區(qū)者，A區(qū)處在轉(zhuǎn)子單元尾部，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相反，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子前進(jìn)的推力矩Ma；B和C區(qū)離定子單元較遠(yuǎn)，磁力線方向與轉(zhuǎn)子前進(jìn)方向相同，產(chǎn)生阻止轉(zhuǎn)子前進(jìn)的阻力矩Mb、Mc；一個(gè)轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M等于M＝∑Ma-∑Mb-∑Mc-∑Md-∑M0-∑M1。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于定子單元采用固定式[21]或活動(dòng)式；后者采用進(jìn)退單元[22]、半旋轉(zhuǎn)單元[23]、旋轉(zhuǎn)單元[24]、平移-旋轉(zhuǎn)單元[32] 或同步單元[33];活動(dòng)定子單元的動(dòng)力，由轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)和/或外部能源提供。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于進(jìn)退定子單元[22]受拉 力作用，通過背部的輪[38]沿固定的外軌道[37]，從離轉(zhuǎn)子單元[3]最遠(yuǎn)的初始位置前進(jìn) 逼近單元[3]，相斥推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元[3]向前；然后，進(jìn)退定子單元[22]后退回到原位，轉(zhuǎn) 子單元[3]繼續(xù)前進(jìn)；進(jìn)退定子單元[22]受到的徑向反作用斥力由外軌道[37]支承。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于半旋轉(zhuǎn)定子單元[23]繞 一個(gè)固定軸[31]半旋轉(zhuǎn)，從離轉(zhuǎn)子單元[3]最遠(yuǎn)的初始位置旋進(jìn)逼近、相斥推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元 [3]前進(jìn)；然后，半旋轉(zhuǎn)定子單元[22]后旋回到原位，而轉(zhuǎn)子單元[3]繼續(xù)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于旋轉(zhuǎn)定子單元[24]繞固 定軸[31]旋轉(zhuǎn)，單元[24]與轉(zhuǎn)子單元[3]的磁力線方向相同，產(chǎn)生同性相斥力使這兩種單 元沿相反方向運(yùn)動(dòng)， 一個(gè)順時(shí)針轉(zhuǎn)，另一個(gè)逆時(shí)針轉(zhuǎn)；旋轉(zhuǎn)定子單元[24]旋近、并相斥 推動(dòng)轉(zhuǎn)子單元[3]前進(jìn)；然后，兩者同時(shí)繼續(xù)旋轉(zhuǎn)前進(jìn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于平移-旋轉(zhuǎn)定子單元[32] 做一種平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)，單元[32]與轉(zhuǎn)子單元[3]的磁力線方向相同，產(chǎn)生同性相斥力使這 兩種單元沿相反方向運(yùn)動(dòng)，定子單元[32]為平移-旋轉(zhuǎn)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于同步定子單元[33]與轉(zhuǎn) 子單元[3]成對(duì)對(duì)應(yīng)設(shè)置，它們的磁力線方向相同，同性相斥，產(chǎn)生大小相等、方向相同 的環(huán)向，即切向相斥力而相互推動(dòng)， 一起同步運(yùn)動(dòng)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于用后置入方式，把永磁體嵌 入預(yù)制的蜂窩式板架結(jié)構(gòu)；板架結(jié)構(gòu)的兩端有蓋板，用螺栓固定。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種永磁力發(fā)動(dòng)機(jī)。其轉(zhuǎn)子或定子含有至少一個(gè)永磁體單元。一個(gè)單元含有一塊或多塊永磁體。任意兩塊采用面極塊或端極塊的，與面極塊或端極塊的極面、側(cè)面或邊緣的搭接、疊接、對(duì)接或間隔的方式連接。采用單元的A或B區(qū)為推力區(qū)，后者的B段＞A或C段，最佳比值大于3。各單元磁場(chǎng)矢量疊加成轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子的動(dòng)力矩M等于各區(qū)推力矩之合，與各種阻力矩之合的差值，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)子做功輸出能量。定子單元采用固定式[21]或活動(dòng)式。后者采用進(jìn)退式[22]、半旋轉(zhuǎn)式[23]、旋轉(zhuǎn)式[24]、平移-旋轉(zhuǎn)式[32]或同步式[33]，動(dòng)力由轉(zhuǎn)子自身旋轉(zhuǎn)和/或外部提供。本發(fā)明將成為一種新的綠色能源，作成動(dòng)力機(jī)或玩具。其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。
文檔編號(hào)H02N11/00GK101286716SQ20071009801
公開日2008年10月15日 申請(qǐng)日期2007年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者祝培鈁 申請(qǐng)人:北京金科奧賽技術(shù)研究中心;陸毓敏;祝培鈁