[发明专利]电磁运动能量产生装置与方法

说明书

技术领域

本发明隶属机电能源动力领域，主要涉及一种利用电磁作用产生机械运动能量的装置与其方法。

背景技术

我们现在使用的各类电动机既是一种利用电流通过线圈产生磁场，通过电流的通断或换向在定子与转子间形成定向磁力作用而驱动运转的，其铁芯电励磁工作状态一般在非线性区。在已有电力电子装置中，普遍见有由励磁绕组和铁心组成的电磁设备等相近技术的应用：如工业装置中的电励起重器既是一种由电励铁芯磁性控制其完成吸力和脱放等不同工作状态；电气开关中的继电器是当线圈中通入励磁电流时铁芯激磁产生磁力吸引衔铁完成电路的接通与关断等操控；电气装置中所采用的旋转电磁铁、步进电机等亦是由铁芯外部线圈中通入励磁电流时驱动转齿位移带动机轴旋转一定角度而达到操控目的；电力电子器件中的磁饱和稳压器、磁饱和放大器是利用铁磁临界磁饱和点处磁导率的变化，以达减小次级输出电压变化或使控制信号电流产生大的变化增益。依此，所属装置是利用电激铁磁变化特征，提供一种磁力作用或磁性控制，稳定工作状态或增强可调性，其目的是以达能量转换、操纵运移或工况控制等。

而本类装置虽也是利用电流通过线圈激磁铁芯产生大的电磁作用力，由磁力产生机械运动能量，但是以抑制或减小铁芯绕组在运动磁场中的感生反电势与抗磁阻力，回收反馈激磁绕组电感衰减能量，以大幅提高供电能量的输出效益比，有鉴于此，它是与现有各类电机等原动机不同意义的一种机电能量产生装置，其与既往装置工作状态与所达目的亦不同。

发明内容

为实现上述目的，本发明所提供的电磁运动能量产生装置与其方法即是采用以下技术过程来实现的。

1工作原理：

众所周知，自然界存在铁磁相吸与同极相斥这种磁力作用并已被我们广泛利用之。但磁场是位场，这种性质不因方向、位置的不同而改变，自然，想利用这种磁力使机器持续运转，则必须提供某种外部条件，使其相对位置周而复始方可形成连续转动。

电机既是一种用来进行电能和机械能之间相互变换的电磁机械装置。其作用原理基于法拉第-楞次与毕奥-萨伐尔电磁基本定律。能量形式的变换依赖于电机定子与转子之磁相互作用的运动，即必须具有磁力和与之相对运动的两个部分。现有多数电机中都使用铁磁材料构成铁心，以便用较小的励磁电流而获得较大的磁通，在相同励磁绕组匝数和电流条件下，铁芯路径中的磁感应强度可增大几百甚至几千倍。

直流电动机即是我们常见并广泛使用的一种利用磁力来做功的机电能量转换装置，它由磁极产生磁场，通入电枢绕组的电流方向随运动位置而变来产生单向持续磁力作用，其理论机电能量转换方程式：E_e(输入电能量UI)＝ε^-I_γ+I_γ²R_γ，I_γ²R_γ是电枢总电阻将电流动能转化为热量的部分，ε^-I_γ是转化为机械能时由绕组中所谓感生反电动势所消耗(抵减)的能量，输入能量与输出能量总量相等。其中电机的各种有功损耗均将变成热量，使电机温度升高。

而本类所述运转装置是在类似于常规电机本体上，借助定子与转子高磁导高磁饱和铁芯工作极上所设励磁绕组的电流激磁作用，在定子与转子电磁运转的一定相位区间，电激铁芯进入磁饱和态相吸与或相斥推动转子以达抑制或减小运动感生反电动势与抗磁阻力，并反馈励磁绕组电感衰减能量，以用较少的电激励磁输入(功率)而利用铁磁质间的磁力作用产生大的机械运动能量(功率)输出，即(E_m+I_γ²R_γ)＞E_e(UI)。E_m为装置产生的机械运动能量，I_γ²R_γ为电枢电阻将输入电流电子动能转化为热的部分，E_e(UI)为装置输入的总电量，因此，它是与现有各种原动机不同意义的一种机电能量产生装置。

磁动发电机则是把磁动机和发电机复合成一个工作系统，通过机电转换及回输维持磁动机的运转，使其成为一种输出大于输入而自持运转的机电能量产生装置。

1.1一些基本概念

在物理学中表述单位介质磁化程度的术语常用磁感应强度-简称磁强或磁感应密度-简称磁密或磁通密度来表示，本文中既称磁感应强度-简称磁感或磁强。为了便于该类装置工作原理及基本特征的说明，这里需要重申的两个基本概念是：