简式永磁电机
第一章:磁能
简式永磁电机
单独用永磁力去给电机提供动力是非常困难的。上而的迪特马尔•霍尔设计是少数能够在家里自制并测试的当中的一个。问题是几乎所有磁体都有对称的磁场，而磁力电机所需要的是不对称的磁场。因此，磁体的组合必须要用一能够把它们的正常场矫形的方式。您会注意到在霍尔电机中，驱动磁体是成角度的，而这是在电机中应用磁体的一个重要特征。
学校目前教给我们的环绕着一根磁条的磁场是这样的：
这是通过在靠近磁体的一张纸上撒上铁粉推导出来的。不幸的是，这个结论是不正确的，因为铁粉本身的存在就已经使磁场扭曲变型了。更仔细的测量表明，条形磁铁实际生成的场是这样的：
虽然这些图显示了只有两条线，其实是有很多的磁力线。重要的因素是，在一个典型的条形磁铁的每一个角都有一个旋转磁场。由此得出如果一行磁体放置成一个角度，那么将在一个单一的方向产生一个净场。例如，如果磁体逆时针旋转45°，那么结果如下：
以此配置，这里显示的磁体的相对的角会比较低，所以应该有一个净磁力恰好在磁体组的上方向右推。但是，情况并不像你可能想象的那样简单明了。上图没有显示的另外的磁力线作用于磁体的更外围，并互相影响，产生一个复杂的合成磁场。屡次发现在四或五个磁体后面要留下一个很短的间隙，才能使磁体继续前行。
两个男孩；安东尼和安德列亚斯用这种磁体配置做成一个磁轨，他们玩得很有趣，在这些成角度的磁体行之间发送一个滑动的磁铁。起初，他们用较便宜的陶瓷磁体，而使用钕磁作为移动件时，得到了一个非常令人满意的运动：
你会发现，他们成功地在他们的轨道的每一侧安排了18个一行的陶瓷磁体，而他们得到了非常好的效果。目前他们有一个视频放在网上：
移动磁体由四个12毫米x12毫米x12毫米（或半英寸x半英寸x半英寸）的钕磁组成，连接为北－南－北－南－北－南－北－南：
他们没有披露他们使用了什么材料的所有细节（无意多于有意地）。陶瓷定子磁体为48毫米x20毫米x10毫米，磁极在每个主面上。他们定位每块磁铁是用北极朝向轨道，而他们把磁体放置成45°角。定子磁体间有个15毫米的间距，而移动磁体则在轨道两侧之上。移动磁体由木条导向。
钕磁对这些陶瓷磁体具有非常不同的特性（不仅仅只是磁场强度方面）。对实验者来说，发现用一种磁铁时设备运行良好，而用另一种则不行，这是很正常的事。这里，开发人员也试过用五个成角度的两组钕磁放在他们的轨道两侧之上，结果是他们的移动磁体上有了更强大的斥力。
在这张图片里，磁铁由木销钉钉进木板基座来固定就位。他们用这些木销钉是为了避免任何可能改变磁场的其它磁铁紧固材料。
下一步他们将用他们的磁轨技术来给电机提供动力。不过，这已经尝试了多次，而得出的结论是：很难改变直磁轨去形成一个完整的圆。因此，我建议以下配置：
这里，一个简式圆盘转子有四块磁铁（用降级磁轨类型）定位安装在圆盘底面，因而当圆盘旋转时，它们移动穿过四组短的、成角度放置的定子磁体。转子轴是水平还是垂直并不重要。如果圆盘旋转良好，那么两个空芯捡拾线圈为一组可以定位在每一个定子磁体阵列之间，在转子磁体在头上经过时产生电力。如果制做人打算在转子轴上附加两个转子盘，那么两个转子盘应被定位在转子轴每旋转45°就能得到推力的地方，而不是这里显示的每隔90°的地方。这种款式的电机绝对是在一般人打造的范围内，而他们也愿意这样做。
我一直被要求说一说我本人是怎样处理构建这种性质的原型的。因为我的施工技能非常有限，我会这样做：
对于轴承，我会挑一个电脑散热风扇，因为它们有着非常好的轴承，如果手头的废旧电脑里面没有，那么可以用非常、非常便宜价格去买。风扇直径并不重要。一般来说，这些风扇看来是这个样子：
由于风扇的旋转部分通常不会突出到固定的框架的上方，就需要给出一个木制的或塑料的垫片来提供一个净空。垫片粘在风扇的中心，也许用Impact Evostick、环氧树脂或超级胶水。于是它看起来会像这样：
一个木制的方形可以拧到垫片上，就象这样：
而由于我对制作一个高质量的机械装置不抱希望，于是我会拿稳一枝铅笔对着支座，然后转动木板，这样，铅笔完全以风扇轴承为中心画了一个完美的圆。然后，把木板和垫片做好记号，以确定木板是在休息连接垫片的，我会拧下木板，并非常小心地沿着铅笔线裁切，再用细砂纸轻轻地抛光圆盘的边缘。
把圆盘拧回原处，转一下以确认圆盘的边缘在位置上是平衡的，边缘不会摇晃不定。其实，如果圆盘不完美，也没有什么大不了的，由于需要精确定位园子磁铁，并为此，当确定所需位置时，可通过旋转圆盘来产生另一条铅笔线。
永磁体的大小和强度相差很大，所以当购买磁铁时，测试的问题就是用安东尼和安德烈亚斯所用轨道类型。定子磁铁对轨道倾斜约45°，每一侧上只有四个，这是找到两组成角度的磁铁之间间距的情况，这样把定子磁体沿轨道推得最远。
虽然看到一台永磁电机完全自己旋转很有趣，但我们真的希望它能做有用功，所以我们安装输出线圈，以使转子磁体在旋转中通过它们：
把输出线圈连接到一起的一种有效方法来自法国的丹尼斯·萨布林（Denis Sabourin）。 线圈以双线并绕绕制，即，用每圈用两根相同长度的线并排缠绕，使用50克0.19毫米直径的线。然后，把它们连接成对，并成双成对平行放置，如下所示：
已经发现这种连接方法对于有磁铁移动通过它们的线圈是非常有效的，且输出可用于给焦耳小偷供电去给电池充电：
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