专利名称:磁能机的作用系统的制作方法本发明是关于磁能机的作用系统。该系统是利用电子磁能量通过磁性极间具有相互作用(同性相斥、异性相吸)的自然属性使平面四杆机械(曲轴滑块机械或曲轴摇杆机械)做功输出机械功率。磁性极间的相互作用，在这里被定义为磁动力。近代，十七至十八世纪中叶，很多学者为发明一种可驾驶的动力装置进行了大量的工作，这种发明直到十八世纪八十年代才由瓦特的蒸汽机予以实现。获得热动力驱动的蒸汽机使人类社会产生了一场深刻的产业革命，把人类社会带进了工业化文明。到了十九世纪中叶，蒸汽机在广泛的使用中，进一步暴露出一些固有缺陷。因此，新的动力开发和转换装置都为人们所关注，通过许多学者的努力，获得了两路成功，一路是沿着热动力的方向发明了内燃机，一路是开拓了电动力发明了电机。这些成果更进一步地扩展了工业文明的天地，再次形成了产业革命，即第二次工业革命。不论热动力也好，电动力也好，他们都是中间动力，即都是利用天然资源释放能量通过转换作用而获得的，其本源是遵循过程关系。随着人类文明的发展，当今已构成一个庞大的能源系统，其包括开发、生产、转换、输送、分配、储存、综合利用和合理利用。而对这个能源系统的稳定和发展也系统地形成了能源科学，涉及着一系列的理论、方法、技术、产业、工程、经济、社会、方针和政策等等。通过第一次和第二次工业产业革命建立和发展起来的能源系统，虽然把人类文明推到了今天，但是，由于人类对能源的需求越来越多，然而，天然资源有限，生态环境制约，因此，摆在人类面前的问题至今仍是很严峻的。本发明的目的是为了提供一种电子磁能量通过磁性的相互作用获取机械功率的作用系统，以在彻底的意义上解决人类所面临的能源危机，该发明本源是遵循状态关系。而基于本发明系统设计制造的一系列各种用途的磁能机，其分类用以作为驱动发电设备、驱动交通工具及其他需要驱动的设备的驱动原动力。我们知道，电和磁都是在两千多年前就被发现了的自然现象。而电和磁的联系是直到十九世纪才被奥斯特发现。随后安培、法拉第、麦克斯韦等作了杰出的贡献，建立了经典电动力学。在1819年，电和磁的联系被发现后，很多学者就在考虑两个问题，即能不能使磁针在电流的作用下不断地转动？能不能使磁转变成电？这两个问题，法拉第分别在1821年和1831年都得到了肯定的答案。法拉第的成果为人类打开了电动力时代的大门，开辟了广阔的天地。但是，一个古老的磁性极间的磁性相互作用的自然现象，虽然人类对其应用有很多发明，可是作为一种驱动动力使机械做功输出机械功率并没有实现发明利用，其实，这是一个非常优越的动力，取之不完，用之不竭。本发明的基本思想是这样的利用平面四杆机械，在其机械的滑块(或摇杆)上构成特定的电磁铁，机架上也构造有与其对应的电磁铁。两个电磁铁的线圈接往特定的电源。该电源输给线圈的电流能调节和控制。这样构造的目的在于，当线圈有电流流通时，两个电磁铁极间便有磁性相互作用，而其作用不论是相斥作用或是相吸作用，都是使机械的曲轴获得转动转距。要满足这点，就需要有1)、流过电磁铁线圈的电流变化规律须与曲轴运转节奏协调。这个电流定义为同步电流，相应的电源定义为同步电源，他是一个交流发电机。2)、两个电磁铁的构造位置是极对极。而极间的磁性随同步电流的控制而进行同步相互作用。其作用的效果力与四杆平面平行。这对电磁铁，滑块(摇杆)上的定义为活磁，机架上的定义为定磁，总体关系定义为磁程。3)、如果将若干个磁程由曲轴联系起来扩充曲轴功率，这样，曲轴上的总机械功率为每个磁程作用输出的功率的总合成。而不同个磁程的同步电流存在相位，因此，采用多相制同步电源提供对应的相电流作为不同个磁程的同步电流以满足每个磁程作用输出功率的要求。4)、机械有关部件所用材料须避免电磁铁与之有铁磁作用而影响机械运行。
下面将进一步说明本发明的作用关系，先看机械方面的问题。附图1为机械方面的原理图。附图1中1为曲柄(轴)，2为连杆，3为活磁，4为机架，5为定磁，ABA为活磁机械运动的行程周。C为行程周的中点。附图1中所示的是曲柄(轴)滑块机械。而对曲柄(轴)摇杆机械其机械作用原理也是同等的。
由于活磁线圈和定磁线圈是接往特定的同步电源，而同步电源提供给线圈的同步电流使得磁程作用同步，即活磁从A去往B，再由B返回到A，在这样一个往返的机械运动过程中，磁程作用使得曲柄(轴)获得转距，就是活磁在A去往B的单行程半周，磁程为同性作用，活磁受一个磁推力的作用使曲柄(轴)获得转距，而活磁从B返回A的单行程半周，磁程为异性作用，活磁受一个磁吸力的作用使曲柄(轴)也获得转距。在一个ABA的活磁行程周内，如果AB和BA两个单行程半周曲柄(轴)都受磁程作用而有转距，这种磁程作用定义为全行程作用。如果AB和BA两个单行程半周曲柄(轴)只有一个受磁程的作用而有转距，另一个是靠转动惯量将其带动，这种磁程作用定义为半行程作用。关于磁程作用的实质须进一步考察电磁作用的能量关系。
电路的构成是由同步电源与一定的接线方式(为了施于各种控制，电路里应接有相应控制的调节器和开关，这里只关心能量问题)同定磁和活磁线圈组成、电路上的定磁和活磁充当的是电感性元件作用。因此，无论电流的变化规律如何，定磁和活磁的等效电感总是成立的。设定磁自感为L1，是定常数;活磁自感为L2，也是定常数;而定磁同活磁之间存在一个互感M(·)。由于活磁是在机械运动，所以这个互感是与之关联的变量。为了说明问题的方便，这里的电感是作为纯电感处理，忽略电磁铁的铜耗和铁耗，而对问题的本质没有影响。
同步电流为i，i1和i2是总电流i的两个分电流，而i2是经过整流得到的。输入电感前的变化规律如附图2示意i1和i2是分别同时输入L1和L2(或反过来是分别同时输入L2和L1)的。
众所周知，纯电感在电路里作为元件是不消耗能量的，而只对能量进行存入和放出的作用。在这里，定磁和活磁的能量分别为W1和W2即W1＝ 1/2 L1i21+M(·)i1i2(1)W2＝ 1/2 L2i22+M(·)i1i2(2)M(·)随活磁的机械运动，有这样的变化规律。就是活磁在AB单行程半周运动，其｜M(·)｜呈随之减小，在BA单行程半周运动，其｜M(·)｜呈随之增大，｜M(·)｜的最大值呈现于A处，最小值呈现于B处。现在来看M(·)对W1和W2的作用。
如果M(·)是某个定常数(即活磁不能进行机械运动的情况)，有i1和i2流通定磁和活磁，不论磁性的磁程作用如何，并不存在电功率传递的事实。另一方面，作为纯电感是不消耗能量的。W1和W2只反映能量在电路电感里存入与释放的动态关系。而当活磁能进行机械运动，M(·)呈随之运动的变量，上述关系是否还成立？关于这一点，通过下列分析作结论。
在AC区间，i1和i2作用于定磁和活磁是冲电建立磁场的过程，在C点电流均为最大值，｜M(·)｜是随活磁的运动而减小的，而等效电感作用是随之而加大。这就使得电流注入随之趋缓。但是，无论这个过程如何，活磁到达C点时，定磁和活磁储存的能量是与电流的过程无关，而只决定于C点电流的状态值。整个区间，活磁受磁推作用。
在CB区间，i1和i2作用于定磁和活磁是放电失去磁场的过程。在B点电流均为最小值，由于｜M(·)｜继续随活磁的运动而减小，而等效电感作用继续加大，这就使得电流的释放也随之趋缓。而无论这个过程如何，活磁到达B点时，定磁和活磁所剩的能量还是与电流过程无关，只决定于B点电流的状态值。整个区间，活磁受推作用。
在BC区间，i1和i2作用于定磁和活磁是冲电建立磁场的过程。不过i1是建立反向磁场(以AC区间而言)，到C点电流均为最大值，｜M(·)｜随活磁的运动而增大，而等效电感作用是随之而加大的，这就使得电流注入随之趋缓。同样，无论这个过程如何，活磁到达C点时，定磁和活磁储存的能量是与电流的过程无关，而只决定于C点电流的状态值。整个区间，活磁受磁吸作用。
在CA区间，i1和i2作用于定磁和活磁是放电失去磁场的过程，由于｜M(·)｜继续随活磁的运动而增大，而等效电感作用继续加大，这就使得电流的释放也随之趋缓。而无论这个过程如何，活磁到达A点时，定磁和活磁所剩的能量还是与电流过程无关，只决定于A点电流的状态值，整个区间，活磁受磁吸作用。
因此，可以看出在ABA行程周，活磁受磁程作用产生机械运动，从而使得电路里存在了变量M(·)的作用，这个作用在电路里使i1和i2在定磁和活磁的波形趋缓，而W1和W2同M(·)为定常数时一样只反映能量在电感里存入和释放的动态关系。虽然活磁在做机械功，但是电路的能量同活磁做机械功的能量是不存在转换关系的。
同电机不一样。电机的原理是切割磁力线的导体将产生感应电动势，在磁场中的截流导体将受磁场力的作用。故任何电机都必须有一个闭合磁路和两个(或两个以上的)电路相键链，通过有关电路中磁链的变化实现功率的传递或能量的转换。而磁能机的原理是磁性极间同磁性相斥、异磁性相吸，固磁能机输出的机械功率是由于磁程作用使活磁顺高势位往低势位低自然规则实现的。反过来，要使活磁逆磁程作用由低势位往高势位移转，则必须有外界输入机械功才行。看来，对同步电流、磁程作用、机械做功还需要找他们的统一关系，关于这点。应从磁介质的微观机理来寻找。
我们知道，一切宏观物质的物理性质和化学过程都起源于电磁作用。由于原子是由原子核和绕核运动的电子所组成，每个电子以一定的轨道绕原子核作循轨运动，而电子本身带1.6021892×10-19库的负电量。因此，循轨运动的电子将产生一个与运动方向相反的等效电流作用的循轨磁矩。每个电子除了作循轨运动外，还有自旋运动，同样还将产生一个自旋磁矩。而每个原子的所有绕核运动的电子磁矩的总合成称为原子磁矩。在外磁场的作用下，原子中的每个电子都将受到洛仑兹力的作用，均有逆磁效应，即不论电子原来的运动情况如何，电子总要建立一个与外磁场方向相反的单元磁场。这种由进动而产生的磁矩叫附加磁矩，有一类物质，其原子磁矩为0，这类物质被称为逆磁物质。有一类物质，其原子磁矩不为0，但由于物质内部热运动的能量很大，原子磁矩的方向始终不能取得总体的一致，这类物质被称为顺磁物质。有一类物质，其具有晶体结构，由于原子点阵的排布，使得晶体成为具有原子磁矩合成的磁畴。当磁畴方向不一致时，物质不表现磁性，一旦受到外磁场的作用，只需不大的作用克服分子热运动的扰乱，就可使得磁畴的方向取向一致，在宏观上表现了显著的磁性，这类物质被称为强磁物质。在外磁场失去后，如果物质内的分子场能保持磁畴顺一致方向的排列，这种强磁物质所具有的是硬磁性。而在外磁场失去后，如果物质内的分子场不能保持磁畴顺一致方向的排列，这种物质所具有的是软磁性。因此，物质的宏观性取决于物质内部的微观机理。
到此，关于本发明作用系统的能量关系，通过以上说明，综合起来便是活磁做机械功，是由于磁程的同步作用，而磁程作用的大小取决于定磁和活磁的同步磁能积的大小。物质的磁性本源于电子绕核运动，磁性的宏观表现是由于物质有磁畴的微观机理，而获得表现是由外施安匝克服物质内分子场的作用使磁畴取向一致的结果。磁极磁能积的大小，一方面决定于磁畴单元磁性的大小，其二方面决定于磁畴取向一致的程度，前者是物质微观物性所确定的，后者可由外施安匝的强弱来调节。当磁畴取向一致的程度到顶时，便呈现磁饱和，安匝的大小决定干线圈的匝数和通过的电流值。因此，同步电流仅仅是作为控制作用而在线圈上产生同步安匝去克服铁芯物质内分子场的作用使磁畴取向一致同步性，从而使磁畴的微观磁性集中为宏观磁性进行同步磁程作用，使活磁顺高势往低位的自然规则去做功。另一方面被安匝作用的铁总磁畴取向动态过程对电路呈电感性，形成电路中的磁链变化作用，但是，这里不存在构成电机作用的功率传递或能量转换的电路与磁路的键链关系，因此，W1和W2只反映同步电流能量在电感里存入和释放的动态关系。这样，同步电源可以完全由曲轴付带运行，只要曲轴受启动转矩作用一经转动，电源送出同步电流输入定磁和活磁线圈，便产生了磁程作用，从而活磁做功使曲轴获得运行转矩输出机械功率，这个功率的调节和控制是通过对同步电流值的大小调节和控制实现的，磁程作用的节奏，同步电流的频率和曲轴的转速这三者与机械做功是关联协调的。此外，扩充曲轴功率的不同个磁程作用所需要的不同相位的同步电流是以同步电源构成多相制电源提供的对应相电流。


本发明是关于磁能机的作用系统。该系统是利用电子磁能量通过磁性极间具有相互作用(同性相斥、异性相吸)的自然属性使平面四杆机械(曲轴滑块或者摇杆机械)做功输出机械功率。而基于本发明系统设计制造的一系列各种用途的磁能机，可以作为驱动发电设备、驱动交通工具及其他需要驱动的设备的驱动原动力。