專利名稱：線性發電機組的制作方法
技術領域：
本發明和其它發電機一樣是一種能量轉化裝置。但本發明已在傳統意義上的發電機——能量轉化裝置有所重大突破，因為它是將固定受磁導線或線圈的固定物的分子勢能轉化成電能，所以是一款″真正意義″上的″發電機″。
背景技術：
風力發電，水利發電存在地域限制。火力發電和核能發電存在污染，太陽能發電投資太大，且它們無一例外地存在一個瓶頸即它們需要有不斷地新的能源輸入才能有不斷地電能輸出。
如水利發電需要不斷地有水的勢能轉化成水輪機的動能，再轉化成電能。風力發電需要有不地風能輸入。火力發電需要有不斷地礦物化學能轉化成電能。
究其原因是因為傳統意義上的發電機由于結構設計上的問題——磁場中的導線必須在外力作用下克服安培力的作用才能有電能輸出。
1911年科學家就發現了″超導現象″，它的磁場強度高達1000特，而它卻不能在發電機中得到應用，就是由于這一瓶頸的存在。
而我所發明的這一款發電機，由于結構設計和設計理念上地重大改革——讓其它能源(如重力勢能、分子勢能或磁能等)能參與到轉化成電能這個過程中來，所以其突破了上述瓶頸，使得″超導現象″中的高磁場強度得到完美應用。由于利用的是清潔型能源(如重力勢能。磁能或分子勢能等)，所以其環保，無污染。且它是一次投資終年受益。
發明內容
本發電機組同其它發電機一樣是一款能量化裝置，但由于它采用展開式結構設計理念，大膽地使其它能源參與到電能轉化過程當中，因而它已經突破了其它發電機所不能突破地——必須有不斷地新能源輸入才能不斷地有電能輸出這一瓶頸。因為它利用地是發電機自身的″分子勢能″(或聯合勵磁體的重力勢能或磁能或其它分子勢能)來發電，而無需其它能源輸入，所以它已經并非通常意義上地——僅僅是能量轉換地發電機，而是真正意義上地發電機——盡管它也是一種能量轉換裝置，但它轉換的是發電機″自身″的分子勢能(或聯合勵磁體的重力勢能或磁能或其它分子勢能)，所以它才是一款真正意義上地″發電機″。
因為在這里磁極做為轉子(我們姑且也稱其為轉子，盡管在有些利用方式時，其不一定是轉動)，它的移動，僅僅是產生電能的″一個基本條件″，它僅需在移動時，克服自身移動時所產生地摩擦力即可——這是本發明的最基本特征。
它還具有以下特性1.網索式反應由于本發明僅需一個原動力機(可以是蒸汽輪機，水輪機或者是由蓄電瓶或其它電力帶動地電機)帶動發電機，即可利用發電機自身的″分子勢能″和勵磁體的重力勢能聯合發電(還有分子勢能和磁能聯合發電以及分子勢能和分子勢能聯合發電等發電方式)，而無需其它能源投入。
所以，在前一發電機發出地電量允許情況下，后面可以接入許多一連串的這樣的發電機，使其像素鏈一樣成——放射性接入。且不同機組之間在同頻(僅指交變發電機)的情況下，可以互聯互動，網狀發展。
2.無限增殖性是指在前一發電機發出電量允許地情況下，后面可以無限制地接入這樣的發電機。
3.自勵的特點是指發電機發出地電除供電網，電器，或其它發電機外，還可以供自身使用(指用電池或電機做原動機的情況下)。
其大，中，小皆亦，即其可以投建大中小型發電廠，亦可以利用其″自勵性″用于車輛，船舶，飛機，航天器等一切需要動力且需要移動的機械。
技術方案首先是設計理念和構上地突破它大膽采用開放性展開式結構，線性設計理念(包括環型設計和直線型)。從而使得重力勢能，磁能，分子勢能等能源能夠參與到電能轉化過程中來。
其次，采用固定電樞(即受磁導線或線圈)，移動磁極的發電方式。這樣當磁極移動時，導線也同樣切割磁力線，而由于其是固定的，固定物的分子勢力平衡了安培力，亦即固定物的分子勢能就轉化成了電能。
正是由于采用上述結構和設計理念，從而使得該發電機同以往發電機相比已經發生了質地變化——無須新的能源輸入，在磁極移動地情況下即有電流輸出，且在這里磁極地移動僅僅成為一般條件，特別是當運動軌跡為線形時或者成環形且電流輸出頻率一定時(60或50赫茲的交變電流)，輸出電量的大小(環形時指磁極循環一周)已經與勵磁磁極的移動速度無關，僅與設計規模大小有關——這是該發電機的又一基本特征。如圖1(C1-6)所示這是因為(以圖1(C1)普例來說明)由于頻率一定，而圓的周長又一定，如果速度快的情況下，環形上的線圈個數將減少，如果速度慢，環形上的線圈個數將增多。所以，其繞環形一周的總發電量不變。再如特例圖1(C3-5)的情況。
通過分析可知如果受磁線圈的直徑，個數一樣，磁極的磁場強度一樣，那么，以每分1500轉的圖1(C3)所組成的圖1(C6)和以每分750轉的圖1(C4)(以及以每秒500轉的圖1(C5))，磁極每轉動一周的發電量相同。
所以，這種情況下在頻率一定時，輸出電量的大小只與投資規模大小有關，而與速度無關(因為速度是一定地)。
在線形時，由于軌道的長度一定，所以速度無論快慢。其發電總量仍是一定(但在直流發電機其軌道為環型時，和交變發電機軌道亦為環型且不限制頻率時卻是速度越快越好。速度越快，發電量越大，功率越大)。
象一般發電機一樣，我發明的這一款發電機同樣有直流發電機和交變發電機(其包括交流發電機和方向隨時間周期變化。但電流強度不一定變化地交變發電機。如電流為鉅形)。其中交變發電機根據相位多少有可分為單相，二相三相，四相，五相...乃至多相。
按運動軌跡分為線形(可以用于火車的技術改造)和環形，按磁極移動方式分為輪軌式和磁浮式，其中磁浮式按磁浮方式又可分為常規磁浮和超導磁浮。
按勵磁方式分為常規勵磁和超導勵磁。
按磁極排列方式分為用于直流發電機的N極(或...N-N-N-N...)和S極(或...S-S-S-S...)勵磁方式，和用于交變發電機的...N-N-N-N-N...和...S-S-S-S-S...式，以及...NSNSNSN...和...SNSNSNS...式。
按照勵磁電流的穩恒性分為穩恒直流勵磁和非穩恒直流勵磁。
按照運轉方式分為水平面單層和水平面多層，以及非水平面單層和非水平面多層等。
按照能源聯合方式可分為分子勢能和重力勢能聯合，分子勢能和磁能聯合，分子勢能和分子勢能聯合等方式。而實際上在整個運動過程中，特別是多層次發電時，各種能源利用方式相互交織在一起，根本無法區分，只是做為能源來源分析時之用。
圖1(a)是直流發電機側面示意圖。
圖1(b)是交變電流(其中包括交流電和正弦交流電)發電機簡單側面示意圖(采用...NSNSN..式勵磁方式)。
圖1(c)是幾個圓環。表示其運動軌跡是環型。
其中圖1(C1)表示是最簡單地線性環型圖1(C2，3，4，5)是根據圖1(C1)演變而來。
其中圖1(C2)是直流發電機的受磁導線示意圖。
圖1(C3-5)是交變發電機受磁線圈示意圖。
圖1(C6)是由若干個圖1(C2)或者是若干個圖1(C3)或圖1(C4)或圖1(C5)等分別組合后的側面示意圖。
圖2(a)是輪軌式(跟輪軌式火車一樣)多層發電機截面示意圖。
圖2(b)是磁懸浮式(跟磁浮列車一樣)多層式發電機截面示意圖。
圖3為三相交變發電機線圈排列示意圖。
圖4是由圖1(C6)演變而來的直流發電機示意圖。
其中圖1(a)是直流發電機側面示意圖。
磁極(N極和S極)是由內燃機。電力機車。線性電機或蒸汽機或者其它動力機械帶動地一系列磁極。上邊和下邊的小黑點是導線地橫截面，它們分別并聯在一起，與外線形成閉合回路它們相當于電源。V表示一系列連結在一起的磁極以一定的速度朝箭頭所指方向移動。
圖1(b)是交變電流(其中包括交流電和正弦交流電)發電機簡單側面示意圖(采用...NSNSN..式勵磁方式)。
一系列連結在一起的磁極(相鄰的二個勵磁磁極N極和S極之間用磁屏蔽裝置隔開，如圖中11所示)同樣是在動力機的帶動下，以一定的速度V朝箭頭所指方向移動。平行四邊形所示為被固定的線圈，且下邊的線圈和所對應的上邊的線圈的初始位置相同。線圈ABCD是一系列線圈中的任意一個。YZ是任一勵磁磁極的縱向長度。它的長度等于線圈的縱向長度(即AB或DC的長度)。
圖1(c)是幾個圓環。表示其運動軌跡是環型。
其中圖1(C1)表示是最簡單地線性環型。如果是直流發電機，則環型上是一些并聯在一起且被固定的導線。如果是交變發電機，則環型上是一些被固定的線圈。
圖1(C2，3，4，5)是根據圖1(C1)演變而來。其組合后效果如圖1(C6)所示。環型的中心圓是用來通過轉動軸的。
其中圖1(C2)是直流發電機的受磁導線示意圖。
圖1(C3-5)是交變發電機受磁線圈示意圖。其中圖1(C3)是在圖1(C6)中2所示的動力機的轉速為每分1500轉時的受磁線圈示意圖，圖1(C4)是每分750轉時的示意圖，圖1(C5)是每分500轉時的示意圖。
圖1(C6)是由若干個圖1(C2)或者是若干個圖1(C3)或圖1(C4)或圖1(C5)等及其勵磁磁極組合后的側面示意圖。
其中1可以是有若干由圖1(C2)所示的受磁導線組成地，或者是由若干圖1(C3)所示的線圈組成的(或者是由許多圖1(C4)或許多圖1(C5)所示的線圈組成)，被固定地受磁部分。2是動力機(可以是電機。變速機，蒸汽機等)。N.S是勵磁磁極。3是轉動軸。4是外殼，受磁體就固定在外殼上。V是指固定在轉動軸上的勵磁磁極以速度V沿箭頭所指方向轉動。
圖1(C1-5)單片立式利用時均可在車輛車輪兩側，用來發電。
1(C6)既可以用于需要移動地動力機械(如車輛，船舶，飛機等)，又可以用于電網供電。
圖2(a)是輪軌式(跟輪軌式火車一樣)多層發電機截面示意圖。
中間N極和S極是勵磁磁極，6是道軌，7是車輪，橫線5是受磁體導線。8是同名磁極，主要用于平衡在轉彎時所產生的向心力。
圖2(b)是磁懸浮式(跟磁浮列車一樣)多層式發電機截面示意圖。
中間N極和S極是勵磁磁極，兩邊同名磁極(即圖中所示的兩對N極)是磁浮磁極，5所示的上下橫線是受磁導線。同名磁極8也是用于平衡彎道時所產生的向心力的。
圖3為三相交變發電機線圈排列示意圖(為了直觀，沒有標出相對應的初始相位相同且固定在一起的勵磁磁極)。線圈ABCD.EFGH.IJKL分別代表各列線圈中地任意一個，它們依次相差三分之一周期。即線圈EFGH落后于線圈ABCD三分之二AB，而線圈IJKL又落后于線圈EFGH三分之二FG(AB等于FG又等于JK)。
圖4是由圖1(C6)演變而來的直流發電機示意圖。
其中2仍是動力機，9是固定軸。用以固定橫截面如圖1(C2)所示的受磁導線。固定軸周圍的無數黑點即為導線。10是接入強大直流電的勵磁螺旋線圈。4仍為外殼，用于固定螺旋線圈。V是指勵磁螺旋線圈以速度V沿箭關所示方向轉動。
具體實施方案1.下邊我將直流發電機地設計原理和構造結合圖1(a)，圖2(a)，圖2(b)給以簡單說明圖1(a)是直流發電機側面示意圖。
磁極(N極和S極)是由內燃機。電力機車。線性電機或蒸汽機或者其它動力機械帶動地一系列磁極，下邊的小黑點和上邊的小黑點是導線地橫截面，它們分別并聯在一起且與外線形成閉合回路相當于電源，之間既可以串聯又可以并聯，又可以獨立供電。
2.當由動力機械帶動地一系列磁極不停地繞圓環做圓周運動，導線即不斷地切割磁力線，導線中即不斷有電流產生。感生電流地方向可由右手定則確定。
在這里，由于導線是固定地，所以固定物的分子勢力平衡了安培力，固定物的分子勢能就轉化成了電能。
3.這一款式的直流發電機根據發電機磁極的勵磁方式可分為常規勵磁(即一般地磁鐵或電磁鐵等)和超導勵磁(即用超導材料來勵磁)，根據是否磁浮可分為磁浮式和輪軌式，其中磁浮式又分為常規磁浮和超導磁浮。根據運轉方式可分為水平面運轉和非水平面運轉，水平面運轉是指勵磁磁極在一個與導線平行地水平面上運轉。非水平面運轉是指勵磁磁極是在一個非水平面平面上運轉(包括豎直平面)。其與導線地平行關系不變，其中輪軌式由于要克服輪與軌之間地摩擦力，需用牽引功率較大，運動速度慢，但其投資小，成本低。磁浮式速度快，成本高，投入大。但輸出功率也大(指軌道為環形時)。因為在磁場中，運動導線里的感生電動勢的大小，跟磁感應強度。導線長度。動運速度以及運動方向和磁力線方向的夾角的正弦成正比，所以我們應盡量提高其運轉速度和勵磁磁極的磁感應強度，因為導線的長度不可能無限增加，所以體現這一款式設計最佳方式是超導勵磁(磁感應強度大)，常規磁浮(投資小，速度高)。
4.由于磁極在圓環上做地是圓周運動，所以這里就有一個離心力和向心力問題，解決這一問題有兩個方法(1).利用火車彎道技術，即外軌高于內軌，利用重力與支持力(磁浮時則是浮力)地合力，使其等于向心力。
(2).利用磁浮技術，即利用同名磁極間地斥力，使斥力等于向心力。這時就需在圓環的外圓增加一系列磁極，在運動的勵磁磁列外側相對應的位置增加同名磁極。如圖2(a).(b)所示的8處。
(3).利用連線來平衡向心力。即利用通過圓心均勻分部地許多直徑連線連接各點，由于各點地離心力大小相等(由于各連接點質量相同，并且因各勵磁磁極相互連結在一起，所以速度亦相同)，方向相反，從而使各連接點離心力相互抵消而保持平衡。
(4).其它解決方式。由于這是一款線性直流發電機，正是由于它地線性，決定了它除了水平面運轉(前面所講均為水平面運轉)還有其它運轉方式如非平面運轉中地一種——立式運轉，如果這種運轉方式用在車輛的車輪兩側，則其勵磁磁極就可以固定在輪胎的鐵圈上，二邊是二個圓型(只要不影響車輛行駛)地導線(最好采用圖1(C2)，因其不是線圈不會由于同名磁極產生，向外地斥力和向內的吸引力)，這樣當車輛運動時，由于磁極地轉動，兩邊地導線中即有電流產生。而其某一質點地向心力被直徑上相應地質點地向心力平衡為零。
5.交變發電機。
之所以稱其為交變發電機是因為其方向隨時間變化而周期性變化，但電流強度不一定隨時間發生周期性變化。也就是說電流強度可能不發生變化。如果電流強度也隨時間發生周期性正弦波形變化，即為正弦交流發電機。這一款發電機根據勵磁方式分為常規勵磁和超導勵磁。根據是否磁浮分為磁浮式和輪軌式。其中磁浮式又分為常規磁浮和超導磁浮。根據運轉方式分為水平面運轉和非水平面運轉根據線相地多少可分為單相。三相和多相(可以是四相。五相...)。根據勵磁電流地穩恒性分為穩恒直流和交流電經過″橋式整流″后地非穩恒直流勵磁。根據勵磁磁極地排列方式分為″...N空N空N...″.″...S空S空S...″和″...NSNSN...″式勵磁。
下面我先結合圖1(b)將設計原理和結構加以簡單說明圖1(b)是采用″...NSNSN...″式勵磁地單相交變電流發電機的簡單示意圖。磁極是由內燃機。電力機車。線性電機。蒸汽機或其它動力機械帶動地一系列磁極。上邊和下邊的平行四邊形表示受磁線圈。(為了方便分析其它能源也參與到電能轉化中來，先不考慮上邊線圈的存在)。
當由動力機械帶動地一系列磁極不停地繞如圖1(c1)所示地圓環做圓周運動線圈中即不斷有交變電流輸出，請參看圖1(b)中線圈ABCD。這里假設磁極以順時針方向旋轉，在圖1(b)中為從右向左運動，即速度V地箭頭所示，當任一磁極(N極)以勻速V向左運動，當它進入線圈ABCD，線圈ABCD中即有感生電流產生，其感生電流地方向為ABCDA(由楞次定律可知)，由右手螺旋定則可知線圈ABCD這時將產一個N極向上地磁極，這樣就與勵磁磁極(N極)磁場方向正好相反，由于同名磁極相斥，二者之間將產生排斥力，排斥力作用將使勵磁磁極向上移動(因為線圈為固定地)，但由于勵磁磁極及其附屬物自身有重量，如果斥力大于重力則勵磁磁極被向上浮起一定高度，直至斥力等于重力，如果斥力小于重力則磁極有向上浮起地趨勢但不會浮起。(注意在這里由于分析地是單個磁極和單個線圈，而實際情況是由于各勵磁磁極地縱向長度等于各磁極之間地間距(即N極和N極之間)，又等于各線圈地縱向長度，即圖1(b)中AB或DC的長度，又等于交變電流地二分之一周期所運動地距離，所以這時實際是整個勵磁磁列將被浮起或有被浮起地趨勢)。在這一過程中由于重力克服了線圈與勵磁磁極之間地斥力，又由于線圈是固定地，所以固定物的分子勢力平衡了導線BC上所產生的安培力，所以說是分子勢能轉化成了電能。同時由于重力平衡了斥力，使磁能利用最大化，所以我們可以認為是重力勢能轉化成了電能(至少它已經參與了能量轉化過程)。當勵磁磁極移出線圈時，由楞次定律可知線圈ABCD中將有感生電流產生，其感生電流方向為DCBAD，又由右手螺旋定則可知其感生電流將產生一個S極向上的磁極，這樣與勵磁磁極極性正好相反，由于異性磁極相互吸引所以兩者之間將產生一個吸引力，由于線圈是固定地，勵磁磁極被迫向下移動(或是向下地趨勢)，這時如果是輪軌式，則輪與軌之間向上地支撐力平衡了二者之間地吸引力以及勵磁磁極的重力，如果是磁浮式則斥力平衡了勵磁磁極與線圈間地吸引力以及勵磁磁極的重力。在這一過程中，由于導線AD是固定地，所以說是固定物的分子勢能轉化成電能。
6.電流強度與方向，以及正弦電流問題。
在上述勵磁磁極(N極)地移入和移出過程中可以看出，線圈中感生電流地方向發生了二次正好相反地變化，即一個周期性變化。當下一個勵磁磁極(N極)移入和移出線圈時將重復上述過程，線圈中地感生電流又以生一次周期性變化。由于這里分析地是一個線圈地情況，而實際性況是由于各勵磁磁極之間間距相等(指N極和N極之間)，并且各個線圈地縱向長度(即AB或DC的長度)相等，所以各勵磁磁極(N極)同時移入與之相對應地線圈，又同時移出線圈，緊接著又同時移入下一個與之相對應地線圈，又同時移出該線圈，如此不停地重復上述過程，而各個線圈中地感生電流亦隨之不停地發生周期性變化。由于在磁場中，運動導線里的感生電動勢的大小，跟磁感應強度。導線長度。運動速度以及運動方向和磁力線方向的夾角的正弦成正此。在上述過程中，由于磁感應強度。導線長度地值一定，又是勻速，運動方向在磁力線方向上無分量所以感生電動勢的大小一定，且由于對于各個線圈而言其電阻值恒定(排除溫度因素)，所以其電流值恒定。對于上述過程而言，其產生地即為電流值不變，而方向周期性變化地交變電流(即矩形電流。這里的電流值不變，只是一種分析意義上地不變而實際上由于線圈有里外之分，導線地有效長度將有所變化，所以電流強度將有所變化，但非正弦變化)。
如果想得到正弦交流電，可以改變磁感應強度。
改變磁感應強度就是改變勵磁磁極線圈中勵磁電流地強度，即接入正弦交流電經過橋式整流后地脈沖直流電，要求當某一勵磁磁極在移入線圈ABCD地一瞬間，其電流強度為零(即磁感應強度為零)，緊接著呈正弦半波波形增大，到二分之一AB(或DC)時達到最大，隨后逐漸減小，到磁極完全移進線圈時又為零。這時線圈ABCD與勵磁磁極完全重合(因為磁極的縱向長度與線圈的縱向長度AB或DC相等)。勵磁磁極移出時將重上述過程。(注意如果存在相位差一定要在接入線圈前調整，以使勵磁磁極的磁感強度在移入或移出線圈地一瞬間磁感應強度為零，在二分之一縱向線圈長度時達到最大)。這樣經過勵磁磁極地移入和移出，線圈ABCD中即有正弦交流電產生(方向和電流強度都隨時間發生周期性變化)。同樣，所有線圈中同時有交流電產生。(傳統意義上地交流電是由于旋轉式發電機線圈在切割磁力時線圈的速度因在磁力線方向有分量，從而使線圈地速度呈正弦性變化，才使得線圈中感生電流呈正弦性變化。而實際上對電器來說，電流強度是否改變對其并無大地影響)。
7.周期問題。(仍結合圖1(b)說明)由于這是一款交變電流發電機，所以它將涉及到周期。頻率。速度與線圈的縱向長度(即AB或CD的長度)和勵磁磁極之間地間距等一系列問題。我國規定交流電地頻率是50赫，周期是0.02秒，而有的國家規定交流電地頻率為60赫，周期是0.0167秒。這里以我國規定50赫，周期0.02秒為例并結合圖1(b)進行分析。首先確定勻速圓周運動地一系列勵磁磁極地速度。比如為每小時200公理。那么AB或CD的長度以及勵磁磁極間地距離和勵磁磁極地縱向長度(即圖1(b)中YZ的長度)就等于磁極在0.01秒(即二分之一周期)所通過的距離，即0.556米。這樣當勵磁磁極運行二倍地0.556米，線圈中地感生電流正好一個周期。方向和電流強度均發生一個周期的變化，隨著勵磁磁極地不停運轉，線圈中即不斷有周期為0.02秒的交變電流輸出。
8.受磁體(受磁導線或受磁線圈)間地連接方式(仍以圖1(b)為例說明交變發電機受磁線圈之間的連接方式)。
圖1(b)為″...NSNSN...″勵磁式交變發電。線圈ABCD是一系列線圈中的任意一個。勵磁磁極從右向左移動(如圖箭頭V所示)。
當任一磁極(仍以N極為例)移入線圈ABCD，線圈中即有感生電流產生，電流方向為逆時針方向(即ABCDA)，當磁極移出線圈時，線圈中的感生電流方向為順時針方向(即ADCBA)。當磁極移入其前面的一系列線圈時的情況也是一樣，所以各個線圈之間可以采用首相連接的方式(即串連方式)。
而實際上各個線圈本身就是一個電源，各線圈間及可以串聯又可以并聯，串聯或并聯時其各線圈間連接地原則是在任何時刻，始終使各個線圈中電流流向保持一致。各層之間線圈的串并聯原則也一樣。
直流發電機亦是如此由于其每根受磁導線都相當于一個電源，所以其也既可并聯又可串連。串并聯的原則一樣。
9.″...NSNSN...″式勵磁方式說明(仍以圖1(b)為例)。
當N極移入線圈ABCD，線圈ABCD中即有感生電流產生，其方向為逆時針方向(即ABCDA)，而當N極移出ABCD進入下一個線圈時時，線圈ABCD中電流方向為順時主向(即ADCBA)，而下一個線圈中感生電流方向仍為逆時針方向。而與此同時當S極移入ABCD線圈時所產生感生電流同樣也是ADCBA。而當N極移出下一個線圈移入更下一個線圈時，下一個線圈中感生電流方向又變為順時針方向，而與此同時移入下一個線圈的S極使該線圈所產生感生電流的方向也是順時針方向。依次類推......
由以上分析可看出S極移入某一線圈時所產生地感生電流總是和N極移出該線圈所產生地感生電流方向上相一致。所以″...NSNSN...″較″...N空N空N...″式勵磁方式時功率將成倍提高。
10.三相或多相問題及其初始相位差如何產生。
由于該款發電機運轉形式地特點，決定了該款發電機可以有二相，三相，五相，七相...乃至多相之分，要想得到多相電流，只要在圖1(c1)所示圓環上增加所需數量地呈環形排列地線圈以及與之其相對應地數列勵磁磁極即可。例如圖3所示。
圖3所示為三相交變發電機示意圖。
初始相位差問題(仍結合圖1(b)說明)由三相交流電可以看出其三相初始相位依次相差三分之一周期，而三個三分之一周期正好為一個周期，所以具體到這款發電機如果想得到三相交變電流也必須使三相(即各列線圈)之間各線圈依次相差三分之一周期，即三分之一兩倍AB(或CD，因為二倍AB或CD為一個周期)。如圖3所示圖3為三相交變發電機線圈排列示意圖(為了直觀，沒有標出相對應地勵磁磁極)。線圈ABCD.EFGH.IJKL分別代表各列線圈中地任意一個，它們依次相差三分之一周期。即線圈EFGH落后于線圈ABCD三分之二AB，而線圈IJKL又落后于線圈EFGH三分之二FG(AB等于FG又等于JK)。
因此，要想得到更多相的交變電流，只要增加所需相數呈環形排列地線圈，并且使各列線圈依次相差所需相數的倒數周期(如三相為三分之一周期，五相為五分之一周期，七相為七分之一周期.....)。
注意，以上所述產生交變電流還有一個前題條件無論采用何種勵磁方式，必須使各列同名勵磁磁極初始位置保持整齊一致。
另外也可以采用讓圓環上各列線圈初始位置保持整齊一致，而讓各列勵磁磁極初始位置依次相差所需相數的倒數周期的方法來產生。
以上是同層面時各列之間的相位差的產生方法，而各層之間也可采用上述方法。
另外，還有如果圖1(C6)如為交變發電機時，其相位差如何產生。
讓我們來先認識一下如果圖1(C6)所示為交變電流時，其受磁線圈和勵磁磁極如何組裝。
圖1(C6)是由若干個圖1(C3)或是由若干個圖1(C4)(或圖1(C5))所組合成，它們的勵磁磁極的橫截面和它們的受磁線圈一樣，分為一個二分之一圓的N極和一個二分之一圓的S極。圖1(C4)為二個四分之一圓N極和二個四分之一圓S極，且成交叉排列為NSNS狀(圖1(C5)為三個六分之一N極和三個六分之一S極，呈NSNSNS狀排列)，使它們成為兩個二分之一圓柱和四個四分之一圓柱(或六個六分之一圓柱)，且它們之間使用屏蔽裝置屏蔽開。
其相位差如何產生(以三相為例)a.采用磁極初始相位相同，而受磁線圈依次相差三分之二扇形外周長的方法。這樣三個線圈為一組，三個線圈為一組b.采用線圈初始相位相同，而磁極依次相差三分之二扇形外周長的方法。這時圖1(C6)中所示的第三個線圈安移在和第二個線圈并排的位置，第五個線安在和第三個線圈并排的位置，且它們之間用磁屏蔽裝置隔開。這樣六個為一組(因為同一磁極所勵的一組線圈為一相)。
c.采用線圈和磁極相位均相同，而三個原動機(即圖中2所示)的驅動時間相差三分之0.02秒。
例如如果動力機為電機，則可通過調整相位差或啟動時間來解決。
11.單相、三相及多相式發電機地受力平衡問題。
由于交變發電機在磁列運轉過程中，當勵磁磁極移出線圈時，勵磁磁極與線圈間將產生一個吸引力，而由于線圈是固定地，這樣在重力和吸引力作用下必然是磁列向下移動(或者有向下移動趨勢)。而當磁極移出時，磁極和線圈之間將產生一個吸引力，特別對于磁浮式發電機來說，由于磁浮磁極間地磁浮力一定，這樣由于勵磁磁極和線圈間產生地斥力和吸引力的存在必然是磁列上下顛浮(特別是單相交變發電機)，從而影響磁列平穩運行，因此就應設法平衡掉它(斥力和吸引力)。下面我設計了幾種方式來平衡它。
a.請參看圖1(b)，(其橫截面如圖2(a)或圖2(b)所示)。
圖中線圈ABCD和其上邊的線圈(即S極所對的線圈)代表上下兩個完全重合地線圈組中任意一組，且兩個線圈大小相同，初始位置相同，又被同一磁極的N極和S極勵磁，勵磁磁極是勵磁磁列中地任意一個。當N極移入線圈ABCD，S極也同時移入ABCD上邊的線圈。線圈ABCD中感生電流方向為逆時針主向(即ABCDA)，而其上邊的線圈中感生電流方向同樣為逆時針方向。線圈ABCD與其勵磁磁極間形成地斥力使其勵磁磁極向上移動(線圈ABCD及其上邊的線圈均被固定)，而上邊的線圈與其勵磁磁極之間形成地斥力使該磁極向下移動，由于初始位置相同，所以這兩個力始終大小相等，方向相反，因此作用在磁極上后，正好相互抵消掉(即被平衡掉)。
當磁極移出時也同樣作用力也正好大小相等，方向相反，且作用在一條直線上，所以也抵消為零。
這樣不論是用于單相或者是多相，輪軌式或磁浮式都不會有上下浮動現象，特別是對磁浮式更為適合，因為無需磁浮力來平衡吸引力。而實際上采用這種平衡方式平衡時，已與重力大小無關，因為這種方式已不是將重力勢能或磁能轉化成電能而是將分子內能(更準確地說是分子勢能)轉化成電能(因為重力勢能或其它能已經不在參與到電能轉化過程中來。此時采用的是分子勢能和分子勢能聯合地方式)。
如果圖1(C6)所示為交變發電機，其力的平衡方式同上述一樣，電能的來源也一樣。
b.利用多相地初始相位差來平衡。
由于多相時有初始相位差，所以各列勵磁磁極不是同時移入或移出各自相對應的線圈，而是有的移進，有的移出，由于移入時產生地是斥力，移出時主生的是吸引力，這樣斥力和吸引力將有可能通過相互連結在一起地磁列被平衡掉，或者部分被平衡掉。
c.利用固定物的分子勢力來平衡。
如如果采用如圖1(C3-5)所示的線圈安裝在車輛兩側時。以及采用b種方式時，部分未被平衡掉的斥力或吸引力將被固定物的分子勢能平衡掉。
需說明的是無論哪一種平衡力地方式，只要不影響發電機運轉即可。
12.下面將通過力的平衡(包括動態平衡)。在原動機作用力不變的情況下，通過增加或減少受磁線圈(即通過觀察輸出電流的大小)，以及改變移動速度(包括改變齒輪比時的動態平衡地情況下)，改變勵磁強度(即使用超導勵磁)等來證明本發明的幾個基本特征，及電能的來源。
先了解一下動態平衡就是相對于靜止狀態的平衡，即物體在勻速狀態下的力平衡。
a.首先分析直流發電機(仍以圖1(a)為例)一系列磁極在動力機的帶動下，以一定的速度V移動，則由于導線是固定的，所以說是固定物的分子勢力平衡了安培力而轉化成了電能。牽引力僅僅是克服了摩擦力(包括空氣摩擦力)使磁列保持勻速運動狀態而矣。
現在，我們讓移動速度加快，而要加快速度，勢必要增大動力機的牽引力，在這時很容易使人認為增大的牽引力使電能增加大，其實不然，因為牽引力僅只是改變了磁列的運動狀態(即是磁列產生了加速度)。
首先，從力的平衡和改變速度來分析假如磁列的速度由每小時200公里提高到每小時400公里。在從200公里到400公里時，需要很大地牽引力(因為它要改變磁列的運動狀態，使其產生加速度)，而當速度達到400公里后并維持在400公里時，它所需的牽引力將大減小，因為它在此時僅需一個維持其速度的力即可(即僅需一個大約二倍于200公里時的牽引力來克服摩擦力，因為其不改變磁列的運動狀態，克服的力僅只有摩擦力，如果用能來衡量，電能的增加量比維持400公里/小時動力機所消耗的能量要大得多地多，因為動力的增加量是微乎其微地(維持400公里/小時比200公里/小時)，特別是對于磁浮式來說。而對圖1(C6)所示的發電機來說，僅只是改變了齒輪之間的變速比，而發電量卻大大增加)。
也就是說在維持400公里/小時時，僅需一個大約二倍于200公里時的力，這一且皆因牽引力無需克服安培力來發電，而是由因定物的分子勢力平衡了安培力而轉化成了電能。
因為安培力和牽引力是分別作用在不同物體上的力。盡管此時安培力增加了二倍(根據作用力等于反作用力，所以固定物的分子勢力也增加了二倍，因此電能也增加了二倍)。所以說磁極做為轉子時，它僅僅是產生電能的一個條件，它在移動時僅需克服摩擦力(磁浮式時僅只是空氣摩擦力，輪軌式時還有軌和輪之間的摩擦力，而采用圖1(C6)所示時則是軸承和軸的摩擦力)。
另外，再看圖2(a)或圖2(b)。我們假設此時，它們是直流發電機的橫截面。在不改變速度和在牽引力的情況下，我們增加或減少線圈的層數，牽引力的大小不變，但發電量卻成倍增加。這同樣也說明轉子的移動僅只是一個條件。
還有，如果采用超導勵磁，在其它條件不變的情況下，雖然，被轉化的電能大增加，但牽引力卻沒有增加。這同樣也能說明。
如果是直線形軌道，則發電量與速度無關，只與投資規模有關。這是因為軌道的長度一定，導線的個數也就一定，所以所發的電量就一定。但如果是環型，則不然，因為環型我們可以認為是無限伸展的，無限延伸的軌道。所以此時的速度越快，所發出的電量越多(如圖1(C6)如果2是一個變速裝置，改變齒輪的變速比來增大速度，雖然動力沒有增加，但發出的電量卻成倍增加)。
b.交變發電機和直流發電機基本一樣(包括力的平衡，改變線圈層數和超導勵磁等)。
當軌道為直線形時，發電量也和速度無關而和投資規模有關。而軌道為環型時，如果限定其頻率，也只與投資規模有關與速度無關，如果不限定頻率，則速度越大，發電量越大——這時，同樣可以看成是由于軌道的無限性伸展而引起。
13.下面重點介紹一下圖1(C6)和圖4。
因為其它的僅只是供分析或限于火車改造或用于車輛車輪兩側發電時之用，而大多數情況下使用圖1(C6))或圖4。
圖1(C6)是由若干個圖1(C2)或者是若干個圖1(C3)或圖1(C4)或圖1(C5)等分別組合后的側面示意圖。
其中1可以是有若干由圖1(C2)所示的受磁導線組成地，或者是由若干圖1(C3)所示的線圈組成的(或者是由許多圖1(C4)或許多圖1(C5)所示的線圈組成)被固定地受磁部分。2是動力機(可以是電機，變速機，蒸汽機等)。N.S是勵磁磁極，固定在轉動軸3上。3是轉動軸，4是外殼，受磁體就固定在外殼上。V是指勵磁磁極以速度V沿箭頭所指方向轉動。
如果受磁線圈是由許多的圖1(C2)所組成，則該發電機即為直流發電機。
它的能量來源即是固定線圈的固定物的分子勢能。由于其受磁導線呈環形排列，所以，發電機的轉速越大越好，轉速越大，功率越大，發電量越大，且在動力機的功率許可的情況下，僅需調整動力機的變速比即可實現，無需再有其它能源輸入。
如果圖1(C6)所示為交變電流時，其受磁線圈和勵磁磁極如何組裝。
如果圖1(C6)是由若干個圖1(C3)或是由若干個圖1(C4)(或圖1(C5))所組合成，它們的勵磁磁極的橫截面和它們的受磁線圈一樣，圖1(C3)分為一個二分之一圓的N極和一個二分之一圓的S極。圖1(C4)分為二個四分之一圓N極和二個四分之一圓S極，且成交叉排列為NSNS狀(圖1(C5)為三個六分之一N極和三個六分之一S極，呈NSNSNS狀排列)，使它們分別成為兩個二分之一圓柱和四個四分之一圓柱(或六個六分之一圓柱)，且它們之間使用屏蔽裝置屏蔽開。
如果是由圖1(C3)所示的線圈及其所對應的磁極組成，且要求其頻率為50赫，則其轉速為1500轉/分。同樣圖1(C4)為750轉/分，圖1(C5)為500轉/分。
通過分析可知如果受磁線圈的直徑，個數一樣，磁極的磁場強度一樣，忽略磁屏蔽的影響。那么，以每分1500轉的圖1(C3)所組成的圖1(C6)和以每分750轉的圖1(C4)(以及以每分500轉的圖1(C5))所組成的圖1(C6)，旋轉一周，它們的發電量相同。所以，此時發電量的大小只與投資規模的大小有關(包括受磁線圈的直徑和磁場強度等方面)。
這里僅只是說它們分別循環一周的發量相同，但并不是說它們的功率相同。它們的功率將依次相差1/2和1/3。
它的能量來源同樣是固定線圈的固定物的分子勢能。如果在不限頻率的情況下，同樣也是轉速越快越好，發電量越多，如果在動力機功率允許的情況下，僅僅通過調整動力機的變速比即可實現。
圖4是由圖1(C6)演變而來的直流發電機示意圖。
其中2仍是動力機，9是固定軸。用以固定橫截面如圖1(C2)所示的受磁導線。固定軸周圍的無數黑點即為導線。10是接入強大直流電的用于勵磁的勵磁螺旋線圈。4仍為外殼，用于固定螺旋線圈。V是指勵磁螺旋線圈以速度V沿箭關所示方向轉動。
當動力機2帶動固定在外殼上的勵磁螺旋線圈轉動時，固定在固定軸上的導線即切割磁力線，導線中即有電流產生，固定物的分子勢能即轉化成電能，且轉速越快越好，發電量越多。同樣，在動力機功率允許的情況下，其轉速越在發電量越大。
由于該裝置的磁極沒有先后之分，也就沒有移進和移入之說，所以說該裝置只能是直流發電機(如果受磁體使用線圈，發出的同樣是直流電，而實際上如導線采用首和首，尾和尾相并聯時其和線圈一樣)。
14.超導在本發明中的應用。
由于本發電機是利用固定物的分子勢能發電，且無需其它能源來克服它，所以這就為超導體——這一強大的磁能場，提供了用武之地。可以采用以下幾種方法a.即一般地，將勵磁體改為超導勵磁體即可。
b.可將整個發電機置入超低溫環境下，將勵磁體改為使用超導材料即可(特別是對于圖4更實用)。
無論何種利用方式，只要注意臨界磁場強度和臨界電流強度即可。
正是由于超導體的高強磁場在本發明中得到完美應用，使得同等條件下的發電量將成百上千倍提高，且無需新的能源輸入。
權利要求
1.一種線性發電機組，各種形式的能源通過發電機源源不斷地轉化成電能，其特征是本發明無須其它新的能源的輸入轉化成電能，而是利用發電機自身的分子勢能或聯合其它能源，如重力勢能，磁能或其它分子勢能等，通過本裝置轉化成電能。
2.根椐權利1所述的線性發電機組，其特征是由于其采用展開式設計理念，線性結構設計，移動磁極固定電樞式發電方式，所以，當磁極移動時，被固定物固定的電樞同樣切割磁力線而產生電流，而固定物的分子勢能也就轉化成了電能。
3.根椐權利1所述的線性發電機組，其特征是由于其采用展開式設計理念，線性結構設計，移動磁極固定電樞式發電方式，所以，其磁極的移動也就成了一般條件，而且其還具有—網索式反應，無限增殖性和自勵性，以及在軌道為線形或為環形且交變發電機限定頻率時，其每移動一圈(線形為一定的長度)的發電量只與投資規模有關，而與速度無關等特性。
全文摘要
一種發電機，但它同以往的發電機已有了質的區別—其無須新的能源輸入，即可把發電機自身的分子勢能轉化成電能。皆因其采用展開式設計理念，線性結構設計，以及移動磁極固定電樞發電方式。所以，當磁極移動時，固定物的分子勢能就轉化成了電能。也從而使得其它如重力勢能。磁能以及其它分子勢能能夠參與到電能轉化過程中來。也因此使得轉子的移動成為一般條件。也使其具有了網索式反應，無限增殖性和自勵性，以及如果軌道為線形或為環形且交變發電機限定頻率時，磁極每移動一圈時，發電量的大小已與速度無關，只與投資規模的大小有關等特征。也使得超導體的高強磁場在該發電機中得到完美應用。
文檔編號H02N11/00GK1905337SQ20061004855
公開日2007年1月31日 申請日期2006年8月8日 優先權日2006年8月8日
發明者馮大威 申請人:馮大威