[发明专利]介质磁导极化技术原理及应用

说明书

本发明公开一种基础电磁技术原理方案，利用导磁材料上的瑕隙结构造成局域空间磁导极化而使得电磁作用极化，瑕隙结构是指的是人为导磁介质物理边界面变造和属性变造，磁导极化表现为介质内场的空间差异性，瑕隙结构就是用来扩大这种差异性，造成介质内场和受力的“各向异性”，为便于应用，还需强化技术手段磁极磁通分流。电磁作用极化产生电磁辐射或失衡力矩，因而适宜做成电机和传感器。得益于拼合分段磁路规范导磁介质运动，永磁同步电动机最为高效节能，不换向、无级变速、小惯量，可小电流而大功率，安全简便，且空间拓扑结构灵活，可多轨并行和空间弯曲。惯性传感器简便小巧，能高精度测量相对运动，多层次嵌套应用可分解或还原复杂运动。

技术领域

本发明公开一种新电磁技术原理，特别涉及电机和仪表等领域。

背景技术

十九世纪经典电磁理论走向完善，随之电机电力走向了工业化实用，然电磁理论是形而上学的，需要导磁材料的功能辅助，却忽视其独立功能地位。这种状况一直延续到现在，就算是磁阻电机和感应电机，导磁材料作为了独立的物理结构，也是仅仅是对材料本身属性能导磁的利用，并不是深度利用，任何有益的电磁作用都发生在了导磁材料之外。这样的坏处是显而易见的，如功率因数限制，为寻求磁路最大化畅通，需要尽可能减少路径上介质内部的属性差异，然而任何导磁材料内部瑕疵是必然存在的，磁导受限是必然的，电机就必须付出相应的冗余体积和惯性。对导磁材料的认识局限还限制了电磁理论的应用方式，如现在所有电机都是单路径磁通循环，这是电磁理论发展时理论抽象需要而缺省导磁材料状态下磁极磁路循环的必然，却惯性的延续两个世纪到现在近两百年。单路径磁通循环弊端是，整个系统的载流和磁路需要按时序轮换工作，造成至少三分之一空间闲置，严重浪费了功率密度，且工作通路的电磁循环还要被空置部分干扰，效率还有折扣。这种认知局限还具有思维定势，要维持磁通单路径循环的空间冗余要求，必须有换向与凸极等额外结构给与功能支撑，锁死了一个系统的功率上限。机电技术的歧路与末节，靠物理结构修修补补是不够的，需要新的技术方法给以理论上解决。

发明内容

本发明重新审视了导磁材料的独立功能地位，应用电磁作用局域化思想，提出了一种有益电磁作用直接发生在导磁材料内部的技术理论方案，将改善上述缺陷。根植空间思维，转移一般电磁应用中导体与磁隙是有益作用发生场所，本发明提出了扩大导磁材料内电磁作用差异的方法，将无差别空间电磁作用，收缩到个别点或区域，成为突出的电磁作用，电磁作用集中化且有益化，即介质内磁导极化可造成电磁作用极化。

与一般经验认知不同，导磁材料尽管一直辅助角色功能，但却具有无法忽视的特色功能。一个典型实例是，匀强磁场中运动的导体棒会产生电流，给这个导体包裹上软磁材料会加强这以效果，此时，在磁场中不运动的检测线圈也会产生感应电流，尽管这个电流远小于导体棒内的。这个电流虽有稳定周期，却震荡明显，峰值杂乱。如果除去软磁材料，检测线圈不会产生感应电流。这足以说明，空间磁导不均匀分布影响了场强分布。

由此启示，磁场中运动的不均匀磁导材料能产生电磁扰动或辐射，空间频率转化为了时间频率。

验证实验中，在与场强方向平行的平面内匀速转动软磁材料盘同样引起了检测线圈的感应电流，不同方位读数不相同，随距离衰减，当然也随转速增大。更特殊的是，场强的波动会传输到毗邻的其他磁通循环空间内，无论它们方向是什么关系。这些说明，这种场的波动完全可以当作一种独立的能量辐射，是近场三维立体扰动，变化量交变且大小随辐射距离快速衰减，这种电磁波动表现出了真正的各向异性。这是本发明方案理论启发点。

显然，逆向应用也该是成立的，时变电磁场可以驱动不均匀导磁材料运动，时间频率转化为空间频率。然而目前经验告诉我们，时变电磁场进入导磁材料内部只会引起磁滞磁损及涡流等有害损耗。究其原因，导磁材料内电磁作用无差别化十分有害。