約翰瑟爾發(fā)電機參考模板

1、約翰瑟爾發(fā)電機【設(shè)計與制造】瑟爾效能機（3D軟件繪制的照片） 有關(guān)瑟爾效能機中四環(huán)材質(zhì)層的代表性觀點： 瑟爾效能機呈扁平狀，由三個固定的磁環(huán)和相應(yīng)的許多被磁化的磁滾筒組成。這些磁滾筒一起圍繞固定的磁環(huán)旋轉(zhuǎn)，隨著速度的加快，穩(wěn)定地浮在距離磁環(huán)表面12毫米的圓軌道上運動，與內(nèi)、中、外三個環(huán)相互作用。每個環(huán)會使它外圍的磁滾筒繞著它旋轉(zhuǎn)，由于環(huán)的直徑越來越大，第一個環(huán)有12個磁滾筒，第二個環(huán)有22個，第三個環(huán)有32個，具體結(jié)構(gòu)為：環(huán)滾筒環(huán)滾筒環(huán)滾筒。瑟爾效能機的磁環(huán)和磁滾筒均由四種不同的材料從內(nèi)到外按一定順序組成： 第一層：銣，一種銀白色光澤的稀土金屬，用于收集和存儲來自一個開放系統(tǒng)的自由電子，是整個

2、裝置的核心，據(jù)說它作為電子對（譯者注：兩個自旋運動方向相反的電子）轉(zhuǎn)移到下一層的門第二層：永磁材料，作為電子加速器，其機制是磁滾筒繞磁環(huán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生變化的Sin波形磁場第三層：銅，作為從銣中獲得的高速電子的發(fā)射器，產(chǎn)生渦電流，從而使磁環(huán)與磁滾筒發(fā)生磁耦合。1 / 12 瑟爾效能機的設(shè)計與制造過程 本文的目的是重建約翰瑟爾在1946至1956年間的實驗品，涉及到瑟爾效能機的幾何設(shè)計、材料和制造過程。這里給出的信息是基于本文作者(S. Gunnar Sandberg)和瑟爾的私下交流，人們應(yīng)該把這些信息當(dāng)做進一步研究的基礎(chǔ)，并對它加以改進。 瑟爾效能機的基本驅(qū)動裝置叫回轉(zhuǎn)電池。根據(jù)應(yīng)用來劃分，它可以作

3、為發(fā)電線圈或轉(zhuǎn)換機械功率的，也可以當(dāng)做高壓電源。另外還有一個重要的特點就是可以升空?；剞D(zhuǎn)電池可以看成是一個電子發(fā)動機，它由條形圓柱環(huán)狀的永磁體組成。 圖1 回轉(zhuǎn)電池的核心，是最簡單的形式 圓盤（Plate） 單位固定的環(huán)形磁體 磁滾筒（Runner） 運動的圓柱形棒狀體 在運行期間，每個磁滾筒繞自身的中心軸自轉(zhuǎn)，同時繞圓盤中心點，在圓盤表面做無相對滑動的純滾動，如圖2所示，P點隨磁滾筒繞圓盤一周后回到原來的位置，所經(jīng)歷的軌跡需等于擺線的整數(shù)倍。 測量表明，產(chǎn)生的電勢差為圓盤和磁滾筒的徑向，圓盤為正極，磁滾筒為負極（如圖1）。原則上，磁滾筒和圓盤發(fā)生電磁偶爾后，不需要什么來保持回轉(zhuǎn)電池的運轉(zhuǎn)。然

4、而，作為一個扭矩發(fā)生裝置，它的管道和外殼必需適合于轉(zhuǎn)移產(chǎn)生的能量。而且，在應(yīng)用上，它是內(nèi)置在主結(jié)構(gòu)里的，磁滾筒應(yīng)該比圓盤要短，以防止磁滾筒被卡住。裝置運行時，為防止圓盤和磁滾筒間的機械和流電接觸，電磁相互作用和離心力使它們之間產(chǎn)生間隙，從而將摩擦幾乎降低為零。實驗表明，輸出的能量隨著磁滾筒數(shù)量的增加而增加；為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，圓盤直徑Dp與磁滾筒直徑Dr之比應(yīng)為一個大于等于12的正整數(shù)：( Dp / Dr ) = N = 12 ( N = 12, 13, 14, .)，而磁滾筒之間的間隙r應(yīng)該等于磁滾筒的直徑（如圖1）。 在之前的基礎(chǔ)上加更多的圓盤和磁滾筒可以做成復(fù)雜的回轉(zhuǎn)電池。 圖3 由A

5、,B,C三個部分構(gòu)成，每個部分又由一個圓盤和相應(yīng)的磁滾筒構(gòu)成。實驗表明，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行，每個部分應(yīng)該有相等的重量。 磁場形狀 由于磁化過程是直流和交流電的共同結(jié)果，每個磁體需要特定的磁極取向，來記錄一些單獨的南極和北極排列成的極線（如圖4）。 對磁場的測量表明，磁極均勻分布在大約1毫米跨度的空間內(nèi)；另外，磁極密度（定義為：單位極線上北極強度的總和）必需為常數(shù)，即 = ( Np / Dp ) = ( Nr / Dr ) = 常數(shù) 并且，圓盤與磁滾筒上兩極線的距離（dT）應(yīng)相等。兩極線可以自動交換，從而產(chǎn)生協(xié)調(diào)的運動。至于為什么可以獲得能量，其中的原理并不清楚，同樣，能量的源頭也無從得知。這

6、些都有待進一步研究，來建立輸出功率、速度、幾何、材料參數(shù)之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，例如質(zhì)量密度和材料的電磁特性。 磁性材料 最初用于實驗的磁體是由美國出口的兩種磁性鐵粉混合而成的?，F(xiàn)存的磁體之一包含以下元素：鋁、硅、硫、鈦、釹、鐵。其光譜如圖5所示 感應(yīng)線圈 如果把SEG作為發(fā)電機，感應(yīng)線圈必需由C形的軟鋼（瑞士鋼）或高鐵酸鹽猛合金構(gòu)成，以適合回轉(zhuǎn)電池，繞圈數(shù)和導(dǎo)線直徑應(yīng)根據(jù)使用來確定?；狙b置如圖6所示 制造過程 圖7 簡略的表明了制造的主要過程 第一步 磁性材料和黏合劑 未來的深入研究應(yīng)該可以找到比原始實驗中更加便宜、高效的材料和其他的黏合劑來改善它的性能。 第二步 權(quán)衡比重 通常，為了得到高效的磁

7、體，將適當(dāng)種類的元素和磁性鐵粉混合是關(guān)鍵。找到一個最佳的質(zhì)量比，就可以產(chǎn)生“最好的”磁場。然而，目前并不知道瑟爾在他的實驗中所用鐵粉的質(zhì)量比，新的磁性材料和最佳的幾何設(shè)計都是未來值得努力的研究領(lǐng)域。 第三步 混合 混合是一個很重要的過程，它決定了材料的可靠和均勻程度?？梢栽诨旌先萜骼锿◤姎饬魇够旌暇鶆?。實驗還表明，如果一個組成發(fā)電機的磁體都是同一批造出來的，性能會更好。 第四步 鑄模 在鑄模過程中，由磁性鐵粉和熱塑性的黏合劑組成的混合物在加熱使會被壓縮，同時又反彈。圖8所示的是用于黏合未被磁化的圓滾筒或圓盤（或部分圓盤）的工具。當(dāng)制造直徑Dp大于30厘米的圓盤時應(yīng)把整個部分放進去。鑄模過程對瑟

8、爾效應(yīng)會有很大影響，下面給出的數(shù)據(jù)應(yīng)該當(dāng)做參考，因為這些數(shù)據(jù)并不可行。 1. 壓力: 200-400 bars. 2. 溫度: 1500-2000攝氏度 3. 時間: 至少20分鐘 注：在釋放壓力前必需先降溫！ 第五步 加工 如果權(quán)衡比重和鑄模過程是正確無誤，此步可以跳過。但是，有必要拋光滾筒和圓盤的表面。 第六步 尺寸和外觀的檢查 第七步 磁化 滾筒和圓盤應(yīng)在直流場與交流場的結(jié)合下分別磁化，磁化電路如圖9所示。 自動控制開關(guān)的作用是同時打開直流電流idc和交流電流iac，在任意時刻，總磁（勢所產(chǎn)生的）力總是為正值，即MMF = idcN1 + iacN2 = 0 其中N1為直流導(dǎo)線的繞圈數(shù)，N2為交流導(dǎo)線的繞圈數(shù)?？偞帕﹄S時間的函數(shù)圖10所示磁化線圈大約由200圈銅絲導(dǎo)線圍成，交流線圈大約由附著在直流線圈之外的10圈螺銅導(dǎo)線圍成，如圖11所示。 建議參數(shù)值： 直流強度, idc = 15OA to 180A 交流強度, iac