約翰瑟爾發(fā)電機(jī)設(shè)計(jì)與制造

1、英譯中版-約翰瑟爾發(fā)電機(jī)【設(shè)計(jì)與制造】原原帖：原帖：感謝吧主提供資料。瑟爾效能機(jī)（3D軟件繪制的照片）有關(guān)瑟爾效能機(jī)中四環(huán)材質(zhì)層的代表性觀(guān)點(diǎn)：     瑟爾效能機(jī)呈扁平狀，由三個(gè)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(yùn)動(dòng)，與內(nèi)、中、外三個(gè)環(huán)相互作用。每個(gè)環(huán)會(huì)使它外圍的磁滾筒繞著它旋轉(zhuǎn)，由于環(huán)的直徑越來(lái)越大，第一個(gè)環(huán)有12個(gè)磁滾筒，第二個(gè)環(huán)有22個(gè)，第三個(gè)環(huán)有32個(gè)，具體結(jié)構(gòu)為：環(huán)滾筒環(huán)滾筒環(huán)滾筒。瑟爾效能機(jī)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：

2、 第一層：銣，一種銀白色光澤的稀土金屬，用于收集和存儲(chǔ)來(lái)自一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng)的自由電子，是整個(gè)裝置的核心，據(jù)說(shuō)它作為電子對(duì)（譯者注：兩個(gè)自旋運(yùn)動(dòng)方向相反的電子）轉(zhuǎn)移到下一層的門(mén)第二層：永磁材料，作為電子加速器，其機(jī)制是磁滾筒繞磁環(huán)旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生變化的Sin波形磁場(chǎng)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。瑟爾效能機(jī)的設(shè)計(jì)與制造過(guò)程     本文的目的是重建約翰瑟爾在1946至1956年間的實(shí)驗(yàn)品，涉及到瑟爾效能機(jī)的幾何設(shè)計(jì)、材料和制造過(guò)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

3、流，人們應(yīng)該把這些信息當(dāng)做進(jìn)一步研究的基礎(chǔ)，并對(duì)它加以改進(jìn)。     瑟爾效能機(jī)的基本驅(qū)動(dòng)裝置叫回轉(zhuǎn)電池。根據(jù)應(yīng)用來(lái)劃分，它可以作為發(fā)電線(xiàn)圈或轉(zhuǎn)換機(jī)械功率的，也可以當(dāng)做高壓電源。另外還有一個(gè)重要的特點(diǎn)就是可以升空?；剞D(zhuǎn)電池可以看成是一個(gè)電子發(fā)動(dòng)機(jī)，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(jiǎn)單的形式         圓盤(pán)（Plate） 單位固定的環(huán)形磁體     

4、    磁滾筒（Runner） 運(yùn)動(dòng)的圓柱形棒狀體圖2     在運(yùn)行期間，每個(gè)磁滾筒繞自身的中心軸自轉(zhuǎn)，同時(shí)繞圓盤(pán)中心點(diǎn)，在圓盤(pán)表面做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的純滾動(dòng)，如圖2所示，P點(diǎn)隨磁滾筒繞圓盤(pán)一周后回到原來(lái)的位置，所經(jīng)歷的軌跡需等于擺線(xiàn)的整數(shù)倍。     測(cè)量表明，產(chǎn)生的電勢(shì)差為圓盤(pán)和磁滾筒的徑向，圓盤(pán)為正極，磁滾筒為負(fù)極（如圖1）。原則上，磁滾筒和圓盤(pán)發(fā)生電磁偶爾后，不需要什么來(lái)保持回轉(zhuǎn)電池的運(yùn)轉(zhuǎn)。然而，作為一個(gè)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

5、在主結(jié)構(gòu)里的，磁滾筒應(yīng)該比圓盤(pán)要短，以防止磁滾筒被卡住。裝置運(yùn)行時(shí)，為防止圓盤(pán)和磁滾筒間的機(jī)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(shí)驗(yàn)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(yùn)行，圓盤(pán)直徑Dp與磁滾筒直徑Dr之比應(yīng)為一個(gè)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(pán)和磁滾筒可以做成復(fù)雜的回轉(zhuǎn)電池。圖3   

6、60; 圖3 由A,B,C三個(gè)部分構(gòu)成，每個(gè)部分又由一個(gè)圓盤(pán)和相應(yīng)的磁滾筒構(gòu)成。實(shí)驗(yàn)表明，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，每個(gè)部分應(yīng)該有相等的重量。     磁場(chǎng)形狀     由于磁化過(guò)程是直流和交流電的共同結(jié)果，每個(gè)磁體需要特定的磁極取向，來(lái)記錄一些單獨(dú)的南極和北極排列成的極線(xiàn)（如圖4）。     對(duì)磁場(chǎng)的測(cè)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：?jiǎn)挝粯O線(xiàn)上北極強(qiáng)度的總和）必需為常數(shù)，即 = ( Np / Dp ) = ( Nr / Dr ) = 常數(shù)圖

7、4     并且，圓盤(pán)與磁滾筒上兩極線(xiàn)的距離（dT）應(yīng)相等。兩極線(xiàn)可以自動(dòng)交換，從而產(chǎn)生協(xié)調(diào)的運(yùn)動(dòng)。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(wú)從得知。這些都有待進(jìn)一步研究，來(lái)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(shí)驗(yàn)的磁體是由美國(guó)出口的兩種磁性鐵粉混合而成的。現(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所示圖5感應(yīng)線(xiàn)圈     如果把SEG作為發(fā)電機(jī)，感應(yīng)線(xiàn)圈必需由C

8、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(xiàn)直徑應(yīng)根據(jù)使用來(lái)確定。基本裝置如圖6所示制造過(guò)程     圖7 簡(jiǎn)略的表明了制造的主要過(guò)程     第一步 磁性材料和黏合劑     未來(lái)的深入研究應(yīng)該可以找到比原始實(shí)驗(yàn)中更加便宜、高效的材料和其他的黏合劑來(lái)改善它的性能。     第二步 權(quán)衡比重     通常，為了得到高效的磁體，將適當(dāng)種類(lèi)的元素和磁性鐵粉混合是關(guān)鍵。找到一個(gè)最

9、佳的質(zhì)量比，就可以產(chǎn)生“最好的”磁場(chǎng)。然而，目前并不知道瑟爾在他的實(shí)驗(yàn)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(jì)都是未來(lái)值得努力的研究領(lǐng)域。     第三步 混合     混合是一個(gè)很重要的過(guò)程，它決定了材料的可靠和均勻程度?？梢栽诨旌先萜骼锿◤?qiáng)氣流使混合均勻。實(shí)驗(yàn)還表明，如果一個(gè)組成發(fā)電機(jī)的磁體都是同一批造出來(lái)的，性能會(huì)更好。第四步 鑄模     在鑄模過(guò)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(huì)被壓縮，同時(shí)又反彈。圖8所示的是用于黏合未被磁化的圓滾筒或圓

10、盤(pán)（或部分圓盤(pán)）的工具。當(dāng)制造直徑Dp大于30厘米的圓盤(pán)時(shí)應(yīng)把整個(gè)部分放進(jìn)去。鑄模過(guò)程對(duì)瑟爾效應(yīng)會(huì)有很大影響，下面給出的數(shù)據(jù)應(yīng)該當(dāng)做參考，因?yàn)檫@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(shí)間: 至少20分鐘     注：在釋放壓力前必需先降溫！     第五步 加工    

11、; 如果權(quán)衡比重和鑄模過(guò)程是正確無(wú)誤，此步可以跳過(guò)。但是，有必要拋光滾筒和圓盤(pán)的表面。     第六步 尺寸和外觀(guān)的檢查第七步 磁化     滾筒和圓盤(pán)應(yīng)在直流場(chǎng)與交流場(chǎng)的結(jié)合下分別磁化，磁化電路如圖9所示。     自動(dòng)控制開(kāi)關(guān)的作用是同時(shí)打開(kāi)直流電流idc和交流電流iac，在任意時(shí)刻，總磁（勢(shì)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(xiàn)的繞圈數(shù)，N2為交流導(dǎo)線(xiàn)的繞圈數(shù)。

12、總磁力隨時(shí)間的函數(shù)圖10所示磁化線(xiàn)圈大約由200圈銅絲導(dǎo)線(xiàn)圍成，交流線(xiàn)圈大約由附著在直流線(xiàn)圈之外的10圈螺銅導(dǎo)線(xiàn)圍成，如圖11所示。     建議參數(shù)值：          直流強(qiáng)度, idc = 15OA to 180A         交流強(qiáng)度, iac = 0.1 to 0.2A         頻率 f = 1 - 3 MHz.     第八步 檢查