克莱门特·菲格拉的大功率静止发电机
本帖最后由 能量海 于 2017-8-7 03:21 编辑
第三章:静脉冲系统
克莱门特•菲格拉的大功率静止发电机
克莱门特·菲格拉和他的无限能量机
电压源于当前发电机的总电流,是感应线圈每一匝里生成的所有的感应电流的总和。因此,如果这些感应电流是通过旋转感应线圈、或通过改变通过它们的磁通而生成的,那也不要紧。在第一种情况下,需要比生成的电量更大量的机械功,而在第二种情况下,所需要产生磁通量的变化的力是如此微不足道,以至于可以轻易地从设备生成的输出取得。
这台机器由一个固定的电感电路组成,包括数个有软铁芯的电磁铁,用以增强感应电路中的感应,感应电路同样是位置固定而静止的,而它包括几个精确定位的线圈。由于两个电路都不转动,所以没必要把它们做成圆形的,而且两者之间也不必留下空间。
第三章:静脉冲系统
克莱门特•菲格拉的大功率静止发电机
加那利群岛的克莱门特·菲格拉(Clemente Figuera)逝于1908年。他是一个备受尊崇的人,一个工程师和大学教授。他荣获多项专利并为尼古拉·特斯拉所熟知。菲格拉的设计在外形上是非常朴素的。
1902年的《每日邮报》宣称:菲格拉先生——加那利群岛的林业工程师,并且多年是拉斯帕尔马斯的圣奥古斯丁学院的物理学教授——发明了一种不需要燃料的发电机。菲格拉先生构建了一个粗糙的装置,通过它,尽管它体积小并有瑕疵,他却获得了550伏来应用到自己的房子的照明和驱动20匹马力的电机。
菲格拉装置看起来像一个复杂的变压器,但事实上并非如此,相反,它是两组七个相对的电磁铁,带有一个定位在每个电磁铁对之间的线圈。电磁铁的实际位置和输出线圈是重要的,因为它们定位互相非常接近,而且相邻的电磁铁之间和输出线圈之间由于其贴近而有感应磁场。
两组电磁铁用极低电阻、高电流的导线绕制——或可能,甚至用厚的箔片。菲格拉专利所提供的资料指出,专利中有关电磁铁将用字母“N”和“S”提及,而现在认为那两个字母是故意误导,因为人们往往认为这些字母指的是“北磁极”和“南磁极”,而实际上,电磁铁几乎肯定是彼此相对的,即,以北极彼此面对——或可能,以南极彼此面对。由上可见的配置相信是这样的:

这个配置在黄色输出线圈的中间产生一个磁的布洛赫壁(或磁空点),而那个磁平衡点的位置非常容易迁移——如果给两组电磁铁的电源稍有改变,而那个磁平衡点的任何移动都会由于磁力线切割黄色输出线圈里的导线线匝而产生可观的电输出。而上面所示的略图标出电磁铁和输出线圈之间的一个小的间隙,不能完全肯定需要任何那样的间隙,而当绕制三个线圈时,如果它们是各自分开的同,会更方便,在绕制和组装时,其磁芯可以很好地推到一起去形成一个连续的磁路径。
另一件困扰人(包括我)的事是专利中画的像个电机换向器的东西,但这不是菲格拉发电机设计的部件。它看起来就像这样:

点线表明内部电连接,那么例如,接点14连接到接点13,但让我再次强调,这个零件不是设计的部分,而当它用于“解释”实际运行时,如果它不打算误导人们的实际操作,我是不会吃惊的。
这个点一直被强调,而且强调实际运行设备是性质上是磁,并能做成这样的结构:

这看起来像是一个非常简单的装置,但它在菲格拉设计中是一个主要重要的项目。首先,磁芯是实芯铁(有时称“软铁”,但如果你被它那样的铁条抽,你肯定不会称它是“软”的)。 这样一个铁芯的最重要的特性是它的磁性能,因为它能储存能量。请记住这个开关设备主要是 实际上的磁性。它看起来像这样:

然后这个磁芯用粗导线绕制——也许是美国线规线10号线或标准线规线12号线(2.3×2.3平方线)。导线线匝要紧,并列,表面顶部完全扁平,因为导线将被滑动电刷接触:

滑动黄铜触点或“电刷”的尺寸规格要使它连接跨两个相邻的导线,这样当电刷触点绕导线圆周滑动时才永远不会发生打火。电刷由一个小的直流电机驱动。为了使滑动电刷接触导线,要把导线上半边的塑料绝缘去除,同时保留下半边绝缘防止线匝碰到一起短路。导线绕着铁芯的一半左右,而导线留下短的一节做一个电连接。于是把一个附加绕组覆盖磁芯剩余的一半,并再次在裁切导线前留下一节作为连接。这给了你两个绕组,每个绕磁芯覆盖180度。导线线匝用胶带或细绳围绕着磁芯的侧边紧紧捆扎,因为那样可以把导线牢固地就位。每一侧的两个导线端头连接在一起,得到一个360度的绕组,有分开180度的良好的电连接。
有很多方法去配置小直流电机,以使它驱动电刷滑块。电机可以安装一个穿过磁芯的长条上,或在主板上,或用皮带或齿轮传动链装在一边。电刷绕磁芯向哪个方向运动并不重要。 旋转的速度不是关键,虽然它决定输出的交变频率。大多数情况下,输出将给加热元件供电,或将被转换为直流,去给出本地总输电线的频率和电压。
当我们第一次看到像这样的设备,我们马上会想到电流流动传递通过绕制在磁芯上的导线。它显得好像电流受到电刷位置和两个输出之间的导线的总长度的限制,但实际上尽管这在一定程度上是对的,但电流流动的主要控制为圆形铁芯内的磁场,并且那个场导致磁阻(电流流动阻力)与电刷和每个输出之间的线圈匝数成正比。这改变了电流到“N”组电磁铁相比于电流到“S”组电磁铁的流动。
随着所集的“N”组电磁铁产生的磁强的增大,“S”组电磁铁产生的磁强下降。 但是,随着“N”组电磁铁的磁功率战胜“S”电磁铁的磁场,那个磁场得到回推到换向器装置的软铁芯内,本质上在那个铁芯里储存能量。 当系统需要更换加热失去的能量时,它可用存储在换向器芯里的磁能,提高整体效率。在这个设计中,电流流动通过电磁铁总是在同一方向,而且从来不会降到零,只是在其强度内摆动。

尽管以上草图显示一个12伏的电池,没有充分的理由为什么不应该是24伏或更高,特别是如果所用缠绕电磁铁的导线是较小直径的。产生磁场的所需功率值与磁场强度无关,而细导线、大匝数、小电流流过导线比之粗导线、小匝数、大电流流过那些线匝,能产生更强的磁场。
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下面是本节更新后被删除的内容,有网友认为原帖也很有参考价值,故重新贴出:
加那利群岛的克莱门特·菲格拉逝于1908年。他是一个备受尊崇的人,一个工程师和大学教授。他荣获多项专利并为尼古拉·特斯拉所熟知。菲格拉的设计在外形上是非常朴素的。他通过把变压器拆分成三个部分而回避了性能谋杀的楞次定律磁反馈。两个部分构成初级绕组,并显示在左边和右边。第三部分在中间的是次级绕组。由于把初级拆分成两个部分,楞次定律在这个设计中失效了,使我们得到一个优异的性能,从次级绕组汲取的电流对初级绕组的两半里的电流流动没有影响。而且,在初级绕组的两个半边的电流持续流动时没有反电动势。克莱门特所使用的非常巧妙的方法,使得初级的两个半边里的电流强度反复振荡,先是一边比另一边获得多得多的电流,然后又比另一边少得多的电流。这在次级生成了交流电,可以汲取出来作有用功、点灯、加热器、电机等等。下面的信息来自一个希望保持匿名的人。在2012年10月30日,关于他所修复的菲格拉专利所遗失的某些内容,他做出以下注解。他说:
克莱门特·菲格拉和他的无限能量机
我是从特斯拉的一篇文章里第一次听说克莱门特·菲格拉的。1902年的《每日邮报》宣告,菲格拉先生是加那利群岛的一名林业工程师,并且连续多年在拉斯帕尔马斯的圣奥古斯丁学院任物理学教授,他发明了一种不需要燃料的发电机。报纸文章说:“他声称已经发明了一种发电机,可以收集能够存储的电的流体,并应用到无限的用途,例如,在商店、铁路和制造商。他不会给出他的发明的关键,但声明非同寻常的一点仅仅是,花了这么长时间才发现了一个简单的科学事实。菲格拉先生构建了一个粗糙的装置,通过它,尽管它体积小并有瑕疵,他却获得了550伏来应用到自己的房子的照明和驱动20匹马力的电机。菲格拉先生不久来到伦敦,没带模型或草图,但却带了一台工作的装置。他的发明包括一台发电机、一台电动机、一个控制器或调节器,而整个装置是如此简单,以至于一个孩子也能让它工作。”(摘自《永动机——历史的迷思》)。
当我在一个论坛时,有人提到克莱门特·菲格拉,并提供一些有关他的工作的文件链接[1]。在一个文件中,我发现了看来是他的其中一个专利的唯一的书面草图。在还原了变淡的显示导线连接的线条后,我很惊讶地看到菲格拉先生绘图的实施和我自己的一个超一的变压器之间的相似性。
我极其渴望读到菲格拉先生的工作及其“无限能量机”的操作的任何相关信息。看起来非常可疑的是书面描述机器最重要的部分已经“丢失”。于是我决定只是为自己琢磨出这台机器来。这真的没有花我太长时间,因为我能够比较容易解开这个谜。这份文件是我对菲格拉先生的“无限能量机”是如何工作的解释:

帕特里克指出:经过广泛的实验和测试,在他所建立的论坛的成员协助下,下面的材料是基于他的原始文本的一个2015版的升级——仅仅由于在构建菲格拉变压器组件时使用的磁芯形状。尽管有涡流损耗,建议电磁铁芯是实心的,而不是层叠的——那会损失芯的很多横截面。

请注意,旋转接触电刷要求是一个“先接后断开”类型的。也就是说,它需要到横桥跨接相邻的定子接触片之间的间隙,以便由于电流流动的中断而没有火花。
按照菲格拉先生的,可以不用永磁建造一台“超一”(over-unity)的变压器,而且是基于一个非常简单的理念。菲格拉的发电机包含三行的电磁铁,每一行连成串联。“S”行和“N”行起着变压器初级的作用,而“y”行电磁铁,位于中间,起次级的作用。“S”和“N”分别表示南极和北极。该装置包括一个具有多个抽头的电阻器“R”,连接到桶体“G”和电刷“O”形成的配电器。电刷“O”在桶“G”内旋转,转换连接电阻器抽头。当电刷“O”绕着8个抽头旋转时,它产生两阶半周正弦波,为90°的互为异相。我认为,图.14是菲格拉先生在他的专利中最初披露的接线图。该系统的最重要的组成部分是图.14的A-A截面中所示的电磁铁配置。请记住,在图.15所示的每个电磁铁相当于如在图.14中所示七个电磁铁串联连接的一行。另外,我建议,在构建这种装置时,至少在第一次实施时,您要试着复制专利中机器的所有细节。例如,图.14所示的“S”和“N”电磁铁的顶部区域约等于两倍的“y”电磁铁的顶部区域。

即使菲格拉先生用了阶梯正弦电流Ips和Ipn,我考虑在图.15所示的电阻,是一种具有无限“抽头”的线性可变电阻,而生成的电压和电流是纯半周正弦波,是90°异相的。“S”和“N”电磁铁的线圈连接在一起,并接到电池的负极。两个电磁铁的另一端连接到电阻“R”的两端。滑动触点“O”连接到电池的正极端子,并不断旋转反复进行由左到右的电气连接,然后又回到从右到左跨接多抽头电阻“R”。滑动触点“O”的位置决定直流电流Ips和Ipn穿过初级线圈“S”和“N”的大小程度。例如,当电刷在位置1时,“S”线圈接收电池的全电压,产生最大电流Ips和最大磁场Bps,而同时,电流Ipn和“N”线圈的磁场Bpn是在其最低值,因为它们现在连接到电池是通过电阻“R”的最大值。图.21显示了流经这些线圈的电压、电流和磁场波形。在次级线圈"y"感应的电压是正弦交流电压。当电流Ips和Ipn的幅度相等时,次级电压应为零。在这个点上,磁场Bps和Bpn感应幅度相同而极性相反的两个电压。

在图.16至图.20中所示的是“S”、“N”和“y”电磁铁的磁相互作用。图.16说明了电刷“O”在位置1的时候的情况。这里,电流Ips和磁场Bps是其最大值,而电流Ipn和磁场Bpn则在其最小值。当次级电流Isy开始流动,线圈“y” 根据楞次定律产生一个与磁场Bps相对的磁场Bsy。结果,在“y”电磁铁的顶部创建了一个南极而在底部创建了一个北极。因为磁铁的同极性相斥和异极性相吸,很可能是感应磁场Bsy2的一部分被转移到“N”电磁铁的铁芯,它表示一个较低的磁阻路径。而且,如果感应磁场Bsy可以改变路径以避开生成它的相反的磁场Bps,那么,就有可能会得到一个超一(over-unity)的变压器。

图.17说明了当滑动触点“O”在位置3时的情况。初级电流Ips和初级磁场Bps的大小减小,而初级电流Ipn和磁场Bpn的大小却都增大。初级电流Ips(和Bps)仍大于初级电流Ipn(和Bpn)。如图所示,感应磁场Bsy2的一部分仍然耦合到“N”电磁铁。

图.18所示的是当电刷在位置M时可能出现的情况。这个位置恰好在电阻“R”的中间,而电流Ips和Ipn大小相同,因而磁场Bps和Bpn也相同。在次级线圈“y”中感应的净电压Vsy、电流Isy、和磁场Bsy均为零。

图.19显示了滑动触点“O”处在位置6时的情况。初级电流Ips和初级磁场Bps的大小仍然下降,而初级电流Ipn和磁场Bpn的大小则增大。初级电流Ips(和Bps)现在比初级电流Ipn(和Bpn)要小。因为“N”电磁铁的磁场Bpn强于“S”电磁铁的磁场Bps,感应电压Vsy、电流Isy和磁场Bsy的极性依据楞次定律皮翻转。在这种情况下,次级电磁铁“y”现在北极在顶部而南极在底部,使得“y”电磁铁与“N”相斥而与“S”相吸。由于在现在“N”电磁铁磁阻较高而“S”电磁铁磁阻较低,预期感应磁场Bsy的一部分会与“S”电磁铁耦合,并因此,楞次定律效应被最小化。

图.20说明了电刷“O”在位置8时的情况。初级电流Ipn和磁场Bpn在其最大值。感应的次级电压Vsy、电流Isy、和磁场Bsy同样也是最大,而极性却与它们在位置1的时候相反。同样,感应的次级磁场Bsy被吸引——通过减轻“S”电磁铁的楞次定律效应。
我们的感激归于匿名的制作人,他提供了上述关于此前我从未听说过的克莱门特•菲格拉“的工作的信息。最近,overunity.com论坛的会员“hanlon1492”在这里 http://www.overunity.com/12794/r ... chine/#.UXu9gzcQHqU 分享了菲格拉1908年的完整的专利译本,这是他死前几天递交的,而在这里转载要感谢“hanlon1492”的工作和他免费共享成果:
克莱门特•菲格拉专利(1908年) 44267号(西班牙)
农业、工业和商业总理事会发展部。发明专利。已过期。卷宗号44267。如果D·克莱门特•菲格拉提出要求则做出说明。代理人布弗恩先生。1908年10月31日部里登记在册呈交,1908年11月2日11:55妥收。
“菲格拉”发电机
背景
如果我们在一个旋转磁场内旋转一个闭合回路,用闭合回路与磁力线成直角定位,只要有运动,就会在闭合回路中诱导出一个电流,而该诱导的电流的符号将取决于闭合回路移动的方向。
如果我们在一个旋转磁场内旋转一个闭合回路,用闭合回路与磁力线成直角定位,只要有运动,就会在闭合回路中诱导出一个电流,而该诱导的电流的符号将取决于闭合回路移动的方向。
这是法国人皮克西发明的原版的所有磁力机和电动发电机的基础,而后来由克拉克修改和完善以达到今天的现行发电机的设计。
这个理论所基于的原理,对于感应回路或磁路的运动有着不可避免的需要,所以,这些机器被认为是转换机械功为电能的转换器。
本发明的原理
认真思考一下一台发电机在运转时发生了什么,我们看到,感应电路的线圈的线匝靠近和远离磁铁或电磁铁的磁流中心,而那些线匝,当旋转的时候,穿过不同的磁强的磁场部分,因为,当最大磁强在每个电磁铁芯的中心时,这个作用会在感应线圈离开电磁铁中心时削弱,只有当它以与第一个相反的符号接近另一个电磁铁的中心时,才会再次增强。
认真思考一下一台发电机在运转时发生了什么,我们看到,感应电路的线圈的线匝靠近和远离磁铁或电磁铁的磁流中心,而那些线匝,当旋转的时候,穿过不同的磁强的磁场部分,因为,当最大磁强在每个电磁铁芯的中心时,这个作用会在感应线圈离开电磁铁中心时削弱,只有当它以与第一个相反的符号接近另一个电磁铁的中心时,才会再次增强。
因为我们都知道,当一个闭合电路靠近和离开一个磁流的中心时,看到的效果与电路静止时是一样的,而磁场在强度上增强和减弱,均由于磁流穿越电路的任何变化产生了感应电流。然后,要考虑的是,建造一台机器的可能性,它将运转,基于——而不是根据运动的原理,像当前发电机所做的那样,而是基于磁场的强度的增强和减弱的原理上,或者是基于产生磁场的电流的强度上。
电压源于当前发电机的总电流,是感应线圈每一匝里生成的所有的感应电流的总和。因此,如果这些感应电流是通过旋转感应线圈、或通过改变通过它们的磁通而生成的,那也不要紧。在第一种情况下,需要比生成的电量更大量的机械功,而在第二种情况下,所需要产生磁通量的变化的力是如此微不足道,以至于可以轻易地从设备生成的输出取得。
时至今日,尚无基于这个原理建造的机器用于大电流的生产,而除了其它优点,还克服了运动的必要性,因此,需要能量来产生它。
为了实现大型工业电流的生产,应用只要改变穿过一个感应电路磁通流就能提供电流的原理,上述的披露应该是足够的,但是,由于这个运行原理需要体现在实际的机器中,需要陈述以充分披露如何达成这一原理的实际应用。
这一原理并不新,因为它只是1831年法拉第所说的电磁感应定律的一个结果:在这个专利中是新的并得到声明的是,这个原理应用到一台机器上而产生了大型工业电流,而到目前为止,它 这个原则应用到一台机器生产大型工业电流,而到目前为止,这种电流的获得只是从机械功转换为电能。
因此,我们将对一台基于在专利中公开了的上述原理的机器进行描述,但必须明白,专利所寻求的这个原理的应用是什么,所有的机器的建造均基于此原理,并将被包括在本专利的范畴内,无论采用什么样的形式和手段去应用。
“菲格拉”可变励磁发电机的说明
这台机器由一个固定的电感电路组成,包括数个有软铁芯的电磁铁,用以增强感应电路中的感应,感应电路同样是位置固定而静止的,而它包括几个精确定位的线圈。由于两个电路都不转动,所以没必要把它们做成圆形的,而且两者之间也不必留下空间。
这里不断变化的是激励电流的强度,它驱动电磁铁,而这是用了一个电阻来实现的,工作电流通过电阻循环,电流取自电源,并被传递通过一个或多个电磁铁。电流较高时,电磁铁的磁化增强,而较低时,磁化降低。因而,穿过感应电路的磁场随着电流强度的变化而不同。
为了有助于理解这种想法,便宜的是参考附图,只需一张草图就足以帮助理解做出来的机器是怎样运行去实现上文所述的原理要点的。

假设电磁铁由标有“N”和“S” 的矩形表示。位于其两极之间是一个感应电路,由标记为“y”的小矩形的线条表示。一个电阻“R”,在这里只画出一个简单的形式,以帮助理解整个系统。显示为“+”和“-”的,是激励功率,来自外部源。图中可见,这个电阻的不同部分与一个嵌入到绝缘材料的固定圆桶的整流子铜条连接。滑动接触刷“O”永远是连接着一个以上的触点,通过旋转运送激励电流。电阻的一端连接到电磁铁N,另一端则连接电磁铁S。电阻末端的一半去连接圆桶的整流子铜条的一半。这些整流子铜条的另一半直接连接到第一组整流子铜条。
机器运行如下:电刷O在筒G内旋转,并且总是与两个整流子铜条接触。当电刷接触触点1时,电流从外部源流过电刷,并加电电磁铁N到其最大磁化值,但电流通过电磁铁S则不足以磁化它们,因为整体电阻R太大,不能有充足的电流磁化它们。由此,N电磁铁被充分加电,而S电磁铁则没有被充分加电而磁化。
当电刷与触点2连接时,全部电流不会通过电磁铁N,因为它必须通过电阻器的一部分。因此,一些电流将通过电磁铁S,因为它必须克服比前面更小的阻力。这同样的理由也适用于当电刷O与第一个半圆上的每一个不同的触点连接的时候。然后电刷O开始与另一半的整流子铜条连接,当中的每一个都直接连接到第一个一半中其相应的整流子铜条接触点上。简言之,电阻具有一个电流分离器的作用,反复轮流地给一组电磁铁或另一组电磁铁供电。可以看到电磁铁组N和组S以互补的方式运行,因为当第一组正在逐步加电时,另一组则正在逐步关闭。这个顺序不断重复,导致一个磁场有序地、不断变化地通过感应电路。这个动作可以通过一个电刷或一组电刷的仅仅是简单的旋转来维持,它是通过一个小电机的驱动而在桶G内在一个圆内旋转。
图中所指示的电流,一旦它已经流过电磁铁,就会返回到产生它的电源。来自这台设备的输出电流的一小部分可以被用来作为上述的“外部”激励功率,从而使机器自励和提供电流来运行移动电刷产生开关的小型电机。一旦以外部电源启动了,那个外部电源就可以被移除,而机器将继续无限期地在没有任何外部电源的情况下运行。
这项发明真的很新颖,很大胆,而最重要的是,在各个领域都具有巨大的技术和工业成果。直到基于证明这些原理的工作机被制造出来,由此证明这一理念是合理的和切实可行的,这项专利尚未提交申请。
“菲格拉”发电机的优点
1. 任何电压下的直流或交流电流的完全免费的产出,可用于:
a. 提供驱动力。
b. 光的生产。
c. 热的生产。
d. 所有其它现在电能的应用。
a. 提供驱动力。
b. 光的生产。
c. 热的生产。
d. 所有其它现在电能的应用。
2. 丝毫不需要任何种类的驱动力或化学反应或燃料消耗。
3. 需要很少或完全不需要润滑油。
4. 如此简单,以至可以轻松地由任何人操作。
5. 运行时不产生烟雾、 噪音或振动。
6. 无限的运行寿命。
7. 具有广泛的用途:家庭经营和工业。
8. 容易建造。
9. 廉价生产和销售。
注
一个20年的专利,要求为“新型电力发电机”,为“新电力发电机,所谓的可变激励的“菲格拉”,设计旨在为工业应用生产电流,而无需使用驱动力和化学反应。本机的本质特征是两个系列的电磁铁组成电感器电路,在其磁极之间放置着感应线圈。感应电路和电感器电路都保持静止,而仍然能够产生一个电流,这是通过磁场强度的不断改变而诱导出来的,它迫使激励电流(首次可以从任何外部电源获得)流过一个正在做旋转运动的电刷,与整流子铜条、或环形配电器的触点相连接,或触点连接到一个电阻的桶形,其值从最大值到最小值变化,或反之亦然,与运行的桶形的整流子铜条相一致,并出于这个原因,电阻由其一侧连接到电磁铁N,而电磁铁S在另一侧,以这样一种方式,即激励电流将接连地用或多或小的强度进行磁化,先是电磁铁,同时,降低或增加在第二组中的磁化强度,决定磁场在强度上的这些变化,感应中电流的生产,在大多数情况下我们可以使用做任何工作的电流,而其中只有一小部分被导出给旋转电刷的一个小的电动机的驱动,而另一小部分去继续激励电磁铁,而且,因此,把机器转换成为自激励的,成为能够移除当初用来激励电磁铁的外部电源。一旦机器在运转中,则无需任何新的力,机器将会无限期地连续运行。
一个20年的专利,要求为“新型电力发电机”,为“新电力发电机,所谓的可变激励的“菲格拉”,设计旨在为工业应用生产电流,而无需使用驱动力和化学反应。本机的本质特征是两个系列的电磁铁组成电感器电路,在其磁极之间放置着感应线圈。感应电路和电感器电路都保持静止,而仍然能够产生一个电流,这是通过磁场强度的不断改变而诱导出来的,它迫使激励电流(首次可以从任何外部电源获得)流过一个正在做旋转运动的电刷,与整流子铜条、或环形配电器的触点相连接,或触点连接到一个电阻的桶形,其值从最大值到最小值变化,或反之亦然,与运行的桶形的整流子铜条相一致,并出于这个原因,电阻由其一侧连接到电磁铁N,而电磁铁S在另一侧,以这样一种方式,即激励电流将接连地用或多或小的强度进行磁化,先是电磁铁,同时,降低或增加在第二组中的磁化强度,决定磁场在强度上的这些变化,感应中电流的生产,在大多数情况下我们可以使用做任何工作的电流,而其中只有一小部分被导出给旋转电刷的一个小的电动机的驱动,而另一小部分去继续激励电磁铁,而且,因此,把机器转换成为自激励的,成为能够移除当初用来激励电磁铁的外部电源。一旦机器在运转中,则无需任何新的力,机器将会无限期地连续运行。
本报告中所有相关的描述和细节以及图示中的示例均已附着。
1908年10月30日,巴塞罗那 签署:康斯坦丁· 德·布弗恩
1908年10月30日,巴塞罗那 签署:康斯坦丁· 德·布弗恩
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然而我绝不反对机械开关,尤其是在涉及到原型,有替代方法时。应用于电磁阵列的电压是这样的:

这里,波形有一个基电压,它总是在那里,而且在它的上面是一个正弦波(或接近正弦波)分量,产生一个始终是正的、但依市电频率变化的电源。虽然这种波形最终可以由发电机的输出提供,用于开发和测试的目的,它也许有可能用像这样的一个简单的配置:

在这个电路中,电源变压器有两个用一个次级的分开的6伏次级,一个二极管桥和平滑电容器来提供直流输出,然后与来自其它次级的交流输出相结合,得到所希望的波形,可以应用到菲格拉电磁铁阵列。要确保那个交流波形的电压比直流基电压低,一些二极管可以插进交流线路,降低输出电压。或者,直流次级可以是略高的电压——虽然可能需要两个变压器来实现这一点。
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有些实际问题是目前为止尚未涵盖而需要提及的。菲格拉专利显示了电磁铁只是矩形,而虽然C形电磁铁芯被标示和讨论,明显有可能电磁铁芯只是I形的,或甚至是一个短圆柱,它的宽数倍于它的高。这些更简单的形状使得它更容易建造,虽然在C形芯只需要3个直的部分放在一起。
虽然是绝对有可能用铁的固体支柱构造电磁铁的每一个芯,这样做,肯定会使得涡流在磁芯中产生热量,浪费过程中的有用能。因此,明智的是使用标准的制造方法,用许多薄铁片来组装每个铁心,每一个都由一层薄薄的绝缘材料与其相邻的片隔离。这些元件可从制造变压器的公司获得。
用铁或仅仅用铁对于构建电磁铁的每一个芯是必要的。尽管叠片铁芯的确使涡流最小化,这种应用里,叠片铁芯有一种很大的负磁效应(这通常不为人们所知的)。

我由衷赞成匿名撰稿人的建议:任何复制的尝试保持尽可能接近专利绘图中的配置,并有三个电磁铁一组的七个组。然而,随后的实验中,可以尝试一种较为容易施工技巧,使电磁铁在长度上七个独立的单元相等:

如果设计考虑到制造时尽可能少的结构,这种配置是具有优势的。
图.15显示两个电磁铁在顶部连接到电池负极而在底部连接到电池的正极。但是,一个在顶部标有北极而另一个的的顶部是南极,因此,或许做一些解释是用的。如果线圈被连接成这种方式,那么一个就要被绕成顺时针方向(“CW”)而另一个则是逆时针方向(“CCW”):

或另一种方法是让所有的电磁铁用相同方式绕制、调节和连接:

菲格拉设计的实施已经超过一百多年了,因而克莱门特那时是买不到任何半导体的,所以他用电机驱动转接器配置来做一个他所需要的电气开关。
尽管我绝不反对机械开关,尤其是在考虑到是一台原型机的时候,使用固态开关是有优势的,而且虽然我绝不是这一领域的专家,不过下面的建议可能对经验丰富的电路制做者是有益的。
尽管线绕电阻组只有八个连接点,由于来回切换的序列,开关必须要有十六个输出来使用。一种固态的16路开关模块,可心用两个除以十的CD4017集成电路来构建,如:

这种配置使16个输出成为序列,所以需要两个输出连接在一起以配合克莱门特使用的机械开关。大概两个输出直接连接在一起并不是明智的,因此需要在每个输出上必须要有一个隔离二极管(如1N4148型的)。请注意此处所示的针脚连接已经修订,似乎在这个电路里,第二个4017 芯片的输出脚3不会起预期的那样的作用:

8个功率晶体管可以依所需序列用于激励每个电阻的连接点。由于克莱门特采用了机械开关,电池采用什么方式连接就真的不重要了。我们可以通过应用PNP功率晶体管(或也许,P-沟道场效管)来匹配他的开关,这将使配置如下(如示只用八个连接中的两个):

或选择更容易的选项:

有个电子新手要求我给出一个这种电路的可能结构形式。我并不擅长于此,不过这里倒是有一些未优化的布线设计作为一个标准尺寸的常见的条状铜箔面包板:


经验丰富的实验人“富皮土”(Woopy)发布了一个测试这个菲格拉设计的工作原理的小实验的视频:
他把次级绕组短路,显示输入功率是完全不受次级电流的影响的。
他显示了一些非常有趣的示波器截屏:

第一个截屏让我惊讶,因为它清楚地表明:输出实际上是一个很好的方波,而我所期望的是一个正弦波,因为它出自一个有电感的线圈。第二个截屏非常清楚地显示,初级电磁铁的两个组的运行由于“富皮土”的6路机械开关配置是如何互为异相的。据报道菲格拉先生用他的原型机运行了20匹马力的电机,而如果那个电机满负荷,那么就是15千瓦的功率,可以轻而易举地为一个家庭提供能量。
切记,铁,如果电磁铁是由铁——无论是否是叠压——制造,那铁会限制频率,大概到500赫兹或更低,因此如果使用固态电路驱动变压器,有必要保持低频率。对于用机械开关的60Hz输出,需要电机在每分钟3600转下运行,这是相当快的,虽然肯定可以实现。此外,输出功率的限制,将通过在次级绕组的导线的电流负荷。附录的第一页有标准的美标线规和标准线规的电流负荷。
因为这种菲格拉设计是如此重要,是个低电压、高功率而无需调整的设计,因而我最近一直收到开始用它做实验的人们的要求,要求更详细的解释和一些组件值的建议。我不是一个电子学专家,所以我的建议仅仅是,即作为实验的一个可能的出发点而需要采纳的建议。
第一点是当电流流经其绕组时,变压器初级绕组的两半变成了电磁铁。随着电流的增加,电磁铁的强度增强。大电流:强磁体;小电流,弱磁体。
克莱门特·菲格拉电路要配置成通过线圈的电流是不同的,以使得当一个磁铁强时而另一个则弱。其运行如下:

在前面的图中,当机械的(或晶体管)开关在点“8”连接电池,我们得到上面所示的状态。电池的电流直接流过右边的电磁铁“A”,令其为最强的电磁铁。左边的电磁铁“B”同样也从电池获得电流,但那个电流已经减少了,因为它流经一个电阻。
在前图中,当开关切换而电池连接到点“1”时,我们得到这样的配置:

这里,电磁铁“B”无电阻障碍而获取到它的最大可能值的电流,令其成为最强磁铁,它可以是电阻的,同时电磁铁“A”由于有电阻而其得到的电流减少,使其成为系统运行时最弱的磁铁。
如果我们在这两个位置之间切换,我们会得到方波式的运行,但克莱门特并没有这样做。相反,他将电阻拆分成七个部分 (如果图.14画得没错,一个部分只有其它部分电阻的一半)。这使得配置如下:

当电池负极“N”连接到点“2”,那么流过电磁铁“B”的电流为电阻器R1所阻,而流过电磁铁“A”的电流为电阻器R2和R3和R4和R5和R6和R7所阻,它们在一起就比R1自身具有高得多的电阻。这使得通过电磁铁“B”电流远远大于流过电磁铁“A”的电流。
当电池负极“N”连接到点“3”,那么流过电磁铁“B”的电流为电阻器R1和R2所阻,而流过电磁铁“A”的电流为电阻器R3和R4和R5和R6和R7所阻,它们在一起就比R1和R2具有更高的电阻。这使得通过电磁铁“B”电流仍然大于流过电磁铁“A”的电流。
当电池负极“N”连接到点“4”,那么流过电磁铁“B”的电流为电阻器R1、R2和R3所阻,而流过电磁铁“A”的电流为电阻器R4、R5、R6和R7所阻,它们在一起就比R1、R2和R3具有更高的电阻。这使得通过电磁铁“B”电流在一定程度上大于流过电磁铁“A”的电流(几近平衡流,因为电阻R7只有每一个其它电阻值的一半)。
当电池负极“N”连接到点“5”,那么流过电磁铁“B”的电流为电阻器R1、R2、R3和R4所阻,而流过电磁铁“A”的电流为电阻器R5、R6和R7所阻,它们在一起就比R1、R2、R3和R4具有更低的电阻。这使得通过电磁铁“B”电流在一定程度上低于流过电磁铁“A”的电流。
当电池负极“N”连接到点“6”,那么流过电磁铁“B”的电流为电阻器R1、R2、R3、R4和R5所阻,而流过电磁铁“A”的电流为电阻器R6和R7所阻,它们在一起就比R1、R2、R3、R4和R5具有更低的电阻。这使得通过电磁铁“B”电流具有低得多的电流流过电磁铁“A”。
当电池负极“N”连接到点“7”,那么流过电磁铁“B”的电流为电阻器R1、R2、R3、R4、R5和R6所阻,而流过电磁铁“A”的电流为电阻器R7所阻,它就比R1、R2、R3、R4、R5和R6具有低得多的电阻。这使得通过电磁铁“B”电流具有低得多的电流流过电磁铁“A”。
克莱门特配置的电池切换序列是点1、2、3、4、5、6、7、8、8、7、6、5、4、3、2、1,重复一遍又一遍。这使得连接点1和8成为相比于中间点的连接的时间的两倍长,给出一种正弦波形,而不是锯齿形。
任何时候都有电流流过两个电磁铁。电流从不中断,正如你所见到的,电流强度每时每刻都在变化,而每个电磁铁也反复地比另一个更强。
克莱门特使用的机械开关将会完美运行,但仍会有电机噪音和开关触点的磨损。固态版本的会安静、更可靠和更耐久。有许多不同的方式来制做大多数的电子线路,而每个制做人都会有他自己最喜欢的构建电路的方法。这个菲格拉的电路没指定电池电压,所以有些人会想要使用12伏电池。由于许多场效应晶体管需要多达10伏电压来正确地切换,12伏电源是对他们来说可能有点低,所以我建议用比较旧的双极晶体管。
由于晶体管要携带通过电磁铁的电流,它需要有能够处理相当大的电流的能力。很常见的2N3055晶体管能做到这一点(像许多其它合适的晶体管一样)。对一个晶体管来说,置换速率是非常非常慢的,因此速度不成问题。电压是很低的,因此这同样不是一个问题,因此2N3055晶体管绝对是一个可能的选择。
像最大功率晶体管一样,通常电流增益在20和30之间是低的。这意味着若要正确切换,开关电流的二十分之一的一个电流要被馈送至该晶体管的基极。这个基极电流太高而不宜,所以我们可以通过加进一个一个低功率晶体管——例如2N2222晶体管——来提高晶体管增益约至6000。这两个晶体管以一种谓之“复合晶体管对”的配置连接在一起,看来像这样:

在这种配置中,两个集电极被连接在一起,而2N2222晶体管的发射极伺给2N3055功率晶体管的基极。用六千左右的高增益作为我们的晶体管对,我们需要限制电流通过其组合基极到发射极的联结点,所以在下面的建议电路中我们引入了一个限流电阻R8:

所示10K的电阻值将限制晶体管的电流到大约9安培,而4.7K电阻会得到大约18安培。每个晶体管对仅仅是时间的八分之一,但2N3055晶体管需要被安装在一个散热器上。如果用一个单个的金属板作为八个2N3055晶体管的散热器,那么每个晶体管之间必须用云母垫圈(可从晶体管供应商处得到)和薄片,因为2N3055晶体管的每个集电极就是其金属壳,而且在这个电路里,集电极并不连接到公共点。云母垫圈传递热量,而不传递电。当然也可以使用单独的散热片。
在上面的电路图中,电容器“C”可能是不必要的。切换需要保持一个恒定的电流流过两个电磁铁。我希望4017芯片开关要足够快,以允许这种情况发生。如果证明不是这样的话,那么一个小电容(或许100nF的或更小)可以延迟晶体管的断开时间恰好长得足以让序列中的下一个晶体管被接通,以提供所需的“先合后断”切换。
如上表所示,4017引脚通过1N4001(或类似的)二极管伺给晶体管对为:
芯片1脚3和芯片2脚6作为电阻连接点1。
芯片1脚2和芯片2脚5作为电阻连接点2。
芯片1脚4和芯片2脚1作为电阻连接点3。
芯片1脚7和芯片2脚10作为电阻连接点4。
芯片1脚10和芯片2脚7作为电阻连接点5。
芯片1脚1和芯片2脚4作为电阻连接点6。
芯片1脚5和芯片2脚2作为电阻连接点7。
芯片1脚6和芯片1脚9作为电阻连接点8。
芯片1脚2和芯片2脚5作为电阻连接点2。
芯片1脚4和芯片2脚1作为电阻连接点3。
芯片1脚7和芯片2脚10作为电阻连接点4。
芯片1脚10和芯片2脚7作为电阻连接点5。
芯片1脚1和芯片2脚4作为电阻连接点6。
芯片1脚5和芯片2脚2作为电阻连接点7。
芯片1脚6和芯片1脚9作为电阻连接点8。
这种菲格拉设计是非常有吸引力的,因为它使用仅仅是简单的、现成的材料、低压而且不难调整。如果输出的一部分被用来提供稳压电源作为输入功率,它也有自供电的潜力,而如果所选导线直径可以携带那么大的电流,所余输出功率至千瓦。第十二章是关于电子电路学的更加详尽的解释。
一个希望保持匿名的投稿人不喜欢上面所示的电路配置,而更喜欢这个他建造并测试过的电路:

在这个电路中的NPN结的达林顿晶体管BDX53并非在世界各地都能买到的,如果你那儿没有,那么用一个2N2222晶体管伺服一个2N3055(或TIP3055)晶体管,就像当初所示的那样,也同样能工作的。