延中心线和垂直中心线磁场生成方法及磁枢电机技术

本发明专利技术提供了延中心线和垂直中心线磁场生成方法及磁枢电机，所述方法包括以下步骤：使用磁场材料制作双层或多层内外嵌套并同心的桶型结构；使用永磁体或线圈励磁的方法使磁场不通过轴心，延平行于中心线方向和垂直于中心线方向形成磁场回路；在内筒或外筒延垂直于中心线方向切开，及内外桶之间，做工作磁间隙和磁场滑环磁间隙；在工作磁间隙两侧分别做S极性或N极性，同极性磁极阵列；有效载流导线在工作磁间隙中间，延平行于中心线方向或垂直于中心线方向穿过，均匀分布。该设备具有体积小、功率大、损耗少的优点；本发明专利技术的特点：纯直流供电不换向；唯一特征磁场回路，磁极分布不是沿环绕中心线的方向排列。

【技术实现步骤摘要】
延中心线和垂直中心线磁场生成方法及磁枢电机
本专利技术属于能量转换
，具体涉及延中心线和垂直中心线磁场生成方法及磁枢电机，包括(直流电动势)电能转换成动能设备无时变场电动机，以及动能转换成(直流电动势)电能无时变场发电机。
技术介绍
现有的变压器只能用于交流电的电压升降，若要将直流电进行电压的变换，需先使用逆变器将直流电转换为交流电，然后再用变压器进行升降压，需要的设备成本高，并且经过多次转换，能量损失较多，效率很低。在均匀磁场中，发生运动且运动方向与磁力线方向不平行的导线，其两端会产生一个电压，电压的大小与导线长度和运动速度成正比。通电导线在磁场中会受到磁场施加的力而运动，力的大小与导线长度、磁场强度成正比。因此从理论上来说，只要能生成无限大的均匀磁场，就能实现直流电的直接升降压转换：将输入导线和输出导线固定在一起，由于输入导线中有电流通过，输入导线受力运动并且带动输出导线运动，输出导线两端即产生感应电动势。然而无限大均匀磁场环境不能实现，那我们换个角度看这个问题，基于本专利，就是让载流导线在相对无限大均匀磁场中不停运动的方法：把磁场材料做成同心圆，内外圆之间即形成沿垂直于中心线方向方向的磁场；将导线设置在内外圆之间，与内外圆的环绕中心线的方向平行，导线沿环绕中心线的方向做圆周运动。相对于导线，内外圆间的磁场环境是不变的，相对于导线的运动方向，是没有尽头的。此方法是能实现相对无限大磁场环境，人们寻找的磁单极也只是为了实现这一功能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种延中心线和垂直中心线磁场生成方法，以及基于该方法制作的磁枢式纯直流电机。如图2所示直流升降压设备就是把直流电动机和直流发电机做在一起，比机械性的把电动机和发电机连在一起更有优越性。为实现以上目的，本专利技术采用如下技术方案：延中心线和垂直中心线磁场生成方法，包括以下步骤：使用磁场材料制作双层或多层内外嵌套并同心的桶型结构；使用永磁体或线圈励磁的方法使磁场不通过轴心，延平行于中心线方向和垂直于中心线方向形成磁场回路；在内筒或外筒延垂直于中心线方向切开，及内外桶之间，做工作磁间隙和磁场滑环磁间隙；在工作磁间隙两侧分别做S极性或N极性，同极性磁极阵列；有效载流导线在工作磁间隙中间，延平行于中心线方向或垂直于中心线方向穿过，均匀分布。其中：任何转子面向工作间隙的侧面都要做同极性磁极阵列，面向磁场滑环间隙的侧面不能做磁极阵列；工作间隙两侧的转子旋转方向相同，磁场滑环间隙两侧的转子旋转方向相反。所述环形转子的数量为多个，沿所述中心轴的中心线方向排列，且各环形转子之间留有间隙。所述载流导线的数量为多根，均匀分布在工作磁间隙中。磁枢电机，该电机是一种直流升降压设备，包括中心轴、环形转子和载流导线；所述中心轴和环形转子均使用磁场材料制成；所述环形转子套设在所述中心轴上，能够绕所述中心轴转动，二者之间留有间隙；所述环形转子的数量为多个，各个所述环形转子之间均留有间隙，所述载流导线从间隙中穿过；所述载流导线包括输入导线和输出导线，二者之间固定为一体。实施例中环形转子的数量为六个，沿平行于中心线方向方向排列，且任意两个相邻的所述环形转子之间均留有间隙。所述中心轴为圆柱形，其直径小于所述环形转子的内径；所述环形转子与所述中心轴之间留有间隙。该设备还包括励磁线圈，所述励磁线圈设置在所述中心轴与所述环形转子之间的间隙中。磁枢电机，该电机是一种磁枢式纯直流电机，包括定子和转子；所述定子为圆筒形，所述转子为带有中心轴的圆柱形；所述转子设置在所述定子内部，二者之间留有空隙，且二者的中心轴线重合；还包括多组同极性磁极阵列，均设置在所述转子中，实施例为两组，N极性和N极性各一组。磁极阵列的组数量可以是单数。还包括载流导线；所述载流导线穿过所述转子与所述定子之间的空隙；还包括磁场滑环，所述磁场滑环就是两侧存在相对运动，允许磁场通过形成回路的间隙。定转子间存在有效载流导线时，这个间隙的转子侧是工作间隙，定子侧则是磁场滑环间隙。所述定子上还设置有过线孔，所述过线孔为沿垂直于中心线方向方向的通孔；所述载流导线穿过过线孔，并经过所述转子与所述定子之间的空隙延伸到定子外部。磁枢电机，该电机为滑环式有刷纯直流电机，利用同极性磁极阵列的特性，其载流导线延环绕中心线的方向360度旋转，磁场环境不变；与碳刷接触用于导电的是滑环而不是换向器。同极性磁极阵列的作用：由于用顺磁材料制成的环形磁极在环绕中心线的方向上对磁场的约束力非常小，为防止在环绕中心线的方向上磁场和转子出现相对运动；增强转子在环绕中心线的方向上对磁场的约束力。本专利技术采用以上技术方案，利用内圈磁极和外圈磁极的分布结构，在两个磁极之间的间隙形成沿平行于中心线方向和垂直于中心线形成回路的磁场；该磁场能够用于制作磁枢式纯直流电机，以及直流升降压设备，该设备具有体积小、功率大、损耗少的优点。本方法的最大特点是：1、不需要时变场；2、磁场回路和磁力线走向，与其他的电机和变压器(往下简称其他设备)有本质的区别。其他设备的磁力线延垂直于中心线方向不同极性对称分布，经环绕中心线的方向形成磁场回路。本方法的电机和直流升降压设备的磁力线是延垂直于中心线方向同极性对称分布，经平行于中心线方向形成磁场回路。以前的电机(不论交流还是直流供电的)，和变压器都必须依赖时变场才能工作。本方法则依赖于载流导线和磁场的相对位置变化，不必制造时变场。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术延中心线和垂直中心线磁场生成方法的流程图；图2(a)是本专利技术实施例一提供的直流升降压设备的结构示意图；图2(b)是本专利技术实施例一提供的直流升降压设备的外圈磁极的外侧结构示意图；图2(c)是本专利技术实施例一提供的直流升降压设备的外圈磁极的内侧结构示意图；图2(d)是本专利技术实施例一提供的直流升降压设备的第一环形转子的结构示意图；图2(e)是本专利技术实施例一提供的直流升降压设备的第四环形转子的结构示意图；图2(f)是本专利技术实施例一提供的直流升降压设备的磁通回路示意图；图2(g)是本专利技术实施例一提供的载流导线示意图；图3是本专利技术中所定义的方向说明图；图4是本专利技术实施例二提供的双转子电机的剖面结构示意图；图5是本专利技术提供的图4图6图8的侧视图；图6是本专利技术实施例三提供的单转子永磁励磁或磁极阵列磁极分别励磁(线圈)电机的剖面结构示意图；图7是本专利技术实提供的图6图8的定子的俯视图；图8是本专利技术实施例四提供的单转子独立线圈励磁电机的剖面结构示意图；图9(a)是本专利技术实施实例五滑环电机同极性磁极阵列的结构示意图；图9(b)是本专利技术实施实例五滑环电机同极性磁极阵列的S极同极性励磁式磁极阵列的结构示意图；图9(c)是本专利技术实施实例五滑环电机同极性磁极阵列的N极同极性励磁式磁极阵列的结构示意图；图9(d)是本专利技术实施实例五滑环电机同极性磁极阵列中导电滑环的结构示意图。图中：2-环形转子；21-第一环形转子；22-第二环形转子；23-第三环形转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
延中心线和垂直中心线磁场生成方法，其特征在于，包括以下步骤：使用磁场材料制作双层或多层内外嵌套并同心的桶型结构；使用永磁体或线圈励磁的方法使磁场不通过轴心，延平行于中心线方向和垂直于中心线方向形成磁场回路；在内筒或外筒延垂直于中心线方向切开，及内外桶之间，做工作磁间隙和磁场滑环磁间隙；在工作磁间隙两侧分别做S极性或N极性，同极性磁极阵列；有效载流导线在工作磁间隙中间，延平行于中心线方向或垂直于中心线方向穿过，均匀分布。

【技术特征摘要】
1.延中心线和垂直中心线磁场生成方法，其特征在于，包括以下步骤：使用磁场材料制作双层或多层内外嵌套并同心的桶型结构；使用永磁体或线圈励磁的方法使磁场不通过轴心，延平行于中心线方向和垂直于中心线方向形成磁场回路；在内筒或外筒延垂直于中心线方向切开，及内外桶之间，做工作磁间隙和磁场滑环磁间隙；在工作磁间隙两侧分别做S极性或N极性，同极性磁极阵列；有效载流导线在工作磁间隙中间，延平行于中心线方向或垂直于中心线方向穿过，均匀分布。2.根据权利要求1所述的延中心线和垂直中心线磁场生成方法，其特征在于：任何转子面向工作间隙的侧面都要做同极性磁极阵列，面向磁场滑环间隙的侧面不需要做磁极阵列；工作间隙两侧的转子旋转方向相同，磁场滑环间隙两侧的转子旋转方向相反。3.根据权利要求1所述的延中心线和垂直中心线磁场生成方法，其特征在于：所述环形转子的数量为多个，沿所述中心轴的中心线方向排列，且各环形转子之间留有间隙。4.根据权利要求1所述的延中心线和垂直中心线磁场生成方法，其特征在于：所述载流导线的数量为多根，均匀分布在工作磁间隙中。5.磁枢电机，其特征在于：该电机是一种直流升降压设备，包括中心轴、环形转子和载流导线；所述中心轴和环形转子均使用磁场材料制成；所述环形转子套设在所述中心轴上，能够绕所述中...

【专利技术属性】
技术研发人员：段采标，
申请(专利权)人：段采标，
类型：发明
国别省市：河北,13