飞碟、磁能、反重力专题讲座

 

刘中凯2021年6月于北京

 

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《比迪尼SG完整高级手册》第6章

简单的低阻力发电机

（The Simple Low-Drag Generator）

刘中凯 译

2021年6月于北京

 

在前面的章节里，我们从理论层面上考查了建造一个在发电时具有最小机械阻力（电机反向运动效应）的发电机的可能性。在本章中，我们将详细探讨比迪尼在上世纪80年代研发的，已经实现了这一目标的增能器设计。

基本构型

图1这两张图摘自约翰的原著《比迪尼的自由能源发电机》，1984年出版。在第一张图中，我们可以看到，“增能器”看起来好像是由一个轮子制成，轮子上有许多北极朝外的磁铁，磁铁正对着一个有许多线圈的装置，线圈中心有粗看起来像是钢制螺栓的东西。在第二张图中，显示了两个基本的结构，下面的那个看起来像是一个上面有两块磁铁的轮子，轮子对着一个线圈，线圈绕在大概是铁芯的材料上，线圈与一个简单的，由一个二极管和一个电容组成的电路连接在一起。

将这些想法表述的清楚一些，就是另一张图简单的来说，如下面图2所示，显示的是一个带铁心的线圈，对着一个上面有一些北极朝外的磁铁的轮子，线圈与一个简单的，由一个二极管和一个电容组成的电路连接在一起。这就是基本的“增能器”的构造和方法。

 

    这也是一个“增能器”或“低阻”发电机的基本构型，下面，让我们看看这个东西能做什么，以及它是如何工作的。

 

对楞次定律各种力的分析

为了简化这个分析，只需要想象一下如上面图3所示的那些组件的配置就可以了，在图的底部，有一个铁芯，铁芯外面绕着线圈，在铁芯的上面，是一个轮子，轮子上有一列北极朝外的磁铁。红箭头代表轮子的转向。

当轮子旋转时，磁铁通过铁芯，产生一系列复杂的相互作用，这些作用包括：

1．铁芯的磁化

2．作用于轮子的吸引力

3．由于铁芯中磁通的变化而在线圈中感生的电压

图4说明了所有这些相互作用。

 

在图4中，中间的黑色矩形代表线圈铁芯，矩形内有许多垂直、平行的线条。

在铁芯的右侧，显示了线圈与二极管和电容电路连在一起，还显示了一个紧贴在旁边但没连在一起的一个电阻符号。

铁芯上方的蓝色窗框代表轮子上的一块永久磁铁，和这块磁铁通过铁芯时的5个可能的位置。红箭头代表磁铁从位置A移动到E的方向。N代表磁铁N极面向铁芯。

在蓝色窗框上方，是一连串绿色的箭头，代表当磁铁通过铁芯时对轮子施加的机械力。绿箭头指向机械力的方向，绿箭头的大小代表了在那个位置的机械力的相对大小。

在绿箭头的上面是一个蓝色的曲线图，代表铁芯中的磁场强度。最后，在图的底部，红色的曲线图代表当磁铁通过铁芯时线圈中感生出的电压。

可以看到，这就是复杂的相互作用的“snapshot”(快照，或简要的描述)，这些相互作用每当一块磁铁通过铁芯时都会发生。现在让我们把这些过程一步步地捋一遍。

蓝色的曲线，表示当磁铁从A点运动到E点时，铁芯中磁场的强度。当磁铁在A点时，铁芯中的磁场开始缓慢磁化，然后，当磁铁到达B点时，磁化迅速上升，当磁铁到达C点，也就是在铁芯正上方时，磁化达到峰值。当磁铁越过这个位置后，铁芯的磁化快速下降，直到磁铁达到D点为止，然后，当磁铁运动到E点时，磁化继续减弱。

对轮子施加的机械力量大小,如果只考虑强度而不考虑方向的话，如绿箭头所示，也呈现类似的分布。因此，当磁铁处于A点时，轮子上承受的力量是弱的，但是由于这个力与轮子的转向平行（红箭头），因此这个力增加了旋转的冲力。这是一种由永久磁铁作用在轮子上的正向的旋转力。

当磁铁运行过B点直达C点时，这个正向的机械力继续增强轮子的旋转。尽管磁铁在前行的过程中始终对轮子提供一个可观的正向作用力，而磁铁实际对铁芯的吸引力矢量，却是在逐渐越来越偏向垂直的方向。

当磁铁处于C点时，磁铁不会对轮子的旋转施加任何力，不管是促进还是阻碍，但此时磁铁的吸引力达到最大值。在这个位置，作用在铁芯上的磁力是100%垂直的，意味着磁力方向与旋转平面呈90°相位差。

当磁铁通过C点后，作用在轮子上的力发生反转，现在开始阻碍轮子的前进。当磁铁从C运动到E时，它对轮子产生一个“反向旋转作用”，其大小与磁铁从A-C产生的“正向旋转作用”完全一样。因此，通过铁芯的磁铁的整体运动并没对轮子产生“净扭矩”，只要线圈中不产生电流，就不会产生楞次力。

即使线圈中没有产生电流，由于铁芯的磁化，会在绕组中感生出一个电压。这个电压由图4中的红色曲线表示。这个感生电压随铁芯中的磁化强度的变化而变化。

这样，当铁芯磁化从B到C迅速上升时，感生电压也迅速上升。但是，当铁芯磁化在C点达到最高值时，磁化的“变化”停止了，这时，感生电压降到零。

这之后，由于铁芯磁化开始下降，这代表磁通在相反方向上的一种变化，这样，感生电压反转并迅速上升，达到负向的最高值。当朝着D运动，铁芯磁化迅速下降时，线圈的负值电压也下降。当磁铁运动到E时，铁芯失去所有磁场，而感生电压也重新返回到零。

这些就是对磁场的各种行为，以及由该磁场引发的各种机械力的完整分析。现在让我们看看，当线圈中产生电流时会发生什么，以及它们会带来哪些变化。

 

不同载荷下阻力系数的变化

标准发电机的电负荷与机械阻力之间呈现出的是一种线性关系，然而这种发电机却不一样。这就是为什么这种发电机有时也被称之为“间接感应”发电机的缘故，原因是通过增加固定的铁芯，产生了一种缓冲效应。

直接感应发电机，在产生的电流和出现的机械阻力或反向旋转扭矩之间，呈现的是一种线性关系。而间接感应发电机，在产生的电流和机械阻力之间，呈现的是一种非线性关系。

举个例子，下面的数据是通过对2014年模型展示大会上的一台Extra Coil Generator（附加线圈发电机） 所做的一系列实验收集的：

发电机无负载（开路）时轮子的转速 ------370转/分

发电机带有40个LED时轮子的转速 ------365转/分

发电机带0欧负载（短路）时轮子的转速 ------360转/分

发电机带100欧负载时轮子的转速 ------停转

发电机带300欧负载时轮子的转速 ------停转

发电机带1000欧负载时轮子的转速 ------360转/分

 

标准的发电机在开路时的速度最高，在短路时停车。我们的实验发电机，在开路和短路时显示的几乎是同样的最高速，而在中等负载时停车。这说明这个发电机，并不是在所有的情况下都是一个低阻力发电机，但是它可以在特定的条件下产生有效的电流和很低的阻力。

 

二极管和电容电路的负载效果

通过上面这些数据，你可以看到点亮40个LED的负载效果，使用二极管和电容电路，仅仅使SG的转速每分钟降低了5转。转速只损失了1.3%，这个转速正处于开路和短路负载效果之间。

对这台发动机，以目前它的结构来说，这几乎是一种理想的负载特征了。那么，这是怎么做到的？

 

 

图5是定时产生电流并给电容充电的那一瞬间的“快照”。二极管和线圈连在一起，这样当磁铁开始离开C点时，它会截取随后出现的电压的峰值。

这样在磁铁接近铁芯时，就使得轮子获得100%的前冲吸引力，因为在这段时间里没有电流产生。

电容中的电压，被负载降低至恰好低于线圈感生的峰值电压。由于线圈电压高于电容电压，线圈中产生了电流给电容充电，同时产生一个对抗外部磁场的机械楞次定律反作用力。

电流流动的时间段，以黑色区域标示在感生电压曲线图上。由这个电流产生的楞次反作用力，以与它引发的角度完全相反的反向力，作用于外部磁场。在这种情况下，它减弱了（刘注：此处有误，应该是加强了）永久磁铁对铁芯的吸引力，这个力此时仍然几乎在方向上是垂直的。

这样，楞次定律恰如所需要的那样，获得一种满意的结果！正是在这种配置下，这个几何结构没有直接对轮子向前的旋转（仍由红箭头表示）施加反向的机械力。

现在，我们可以看出约翰这个小电路的天才之所在。当电流向一个选定的“机会窗口”输送时，它会自动调整，在这个“机会窗口”里，产生的电压和电流是最高的，而可能的机械阻力却最小。只要制作合理，这是增能器要设计反复产生的最重要的相互作用。

这个机器的这种设计在公共知识领域已经存在30年了，多数人不了解这个技术的唯一理由，是几乎没有一个人制作过它，因此，没有人实际的观察过它到底做了些什么。

 

低阻力发电机在设计上的各种变形

对这些组件的配置有几十种修改来改善它的运行，下面简单列出其中的一些：

1一个更大的轮子可使楞次反作用力更加垂直

2更加密集排列的磁铁，可使每一转产生更多的相互作用

3一个更大的电容可让产生电流的时间段变窄

4更大的飞轮能更持续稳定地维持最高速度

5一个精细调整的最高速度可减少电动机的输入

 

如此看来，尺寸和大小在这里无疑增强了所有这里谈到的现象的收益。好了，让我们将所有这些片段组合起来，来看看机器的全貌，包括曾公开展示过的，约翰最初的增能器设计中那个最大的模型。

 

 

祝各位愉快！

刘中凯 

2021年6月于北京