一种新型电磁装备-电磁泵电动机
winsterli2010/10/26电磁炮 IP:湖北
turbine-and-frame.jpg demonstration-three.jpg demonstration-two.jpg demonstration-one.jpg 兄弟姐妹们,前一段时间想到一种新型电机,跟电磁炮类似,就是电磁泵和变矩器的组合体。工作原理为,泵腔内充满低熔点合金(初步预计50摄氏度以下,熔点越低,价格可能越高,因为有些成分比较贵),电磁泵加速液态导体,然后撞击涡轮,输出动力。通过设计撞击角度,也可以添加一个导轮,达到目的:在输出轴的转速较低,甚至为零的情况下,获得较大力矩。
用途估计:估计用在坦克上比较合适,1 启动的时候,提高启动速度,同时保证电机不容易烧毁; 2 需要突然提速的时候,提供一个附加力矩,帮助坦克快速转移;

目前的技术难点及成本:
1.电磁泵的效率问题,通过计算,直流式电磁泵效率较低,而且需要较大电流,估计在10*300的截面内,几万安培的电流持续5-8S,这导致电源要求较高;
2.整体系统的响应时间,紧急情况发生时,如果整套系统的响应时间太长,就没有意义了,1 是否需要通过微微加热,保持合金一直是液态; 2 是否需要通过较小电流,保持合金微微流动的状态; 3 是否可以使用水银等,水银不环保,泄露有毒物质会有危险,而且水银比重太大,是否会导致系统响应时间太长;
3.电源 超级电容容量大,短路电流打,但是单个电容电压较低;我正在用10个2.7V 3500F的做实验,看看能提供多大电流;说明书里写的是,短路瞬间800-1200A左右,然后迅速衰减;
4.低熔点合金 70多度的比较便宜,40多度的稍贵一些,看到有的资料里,通过添加镓和铟,熔点在个位数,估计价格会上涨;
5.开关 目前还没想好,因为我对大电流了解太少;



总结:
与传统电动机相比较,其本质是用液体推动涡轮做功,涡轮机的特性是转矩特性好,但代价是使用电磁泵,这个需要超大电流才行。普通电动机的绕线所需电流较小,I有效=I单匝*N匝数,而直流电磁泵所需电流 I有效=[size=4][i]I[/b][/size] 通电。当然,如果电磁泵进步了,能否减轻电源的压力?

欢迎大家讨论和批评指点,
我的模型有些地方做错了,如果大家有兴趣,好好交流。winsterli@XXXXXXXX
第一次发帖,流程不太懂,如有问题希望大家多包涵,欢迎拍砖[/b]
来自:物理高能技术 / 电磁炮
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~~空空如也
jrcsh
13年7个月前 IP:未同步
263298
效率。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。我猜很可怜


另外~~~~关于这个 回拉现象不知有没被计算在内
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jrcsh
13年7个月前 IP:未同步
263299
XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXt/XXXXXXXXXXp?boardid=1&star=1&replyid=18687839&id=6511736&skin=0&page=1

看看这个  呵呵



2010102480523853671[2].jpg
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花落一天
13年7个月前 IP:未同步
263302
液态金属对其他金属的溶解性还有电磁泵的效率....................
在高力矩方面,楼主这个在工业用的液压系统加个蓄能器之类的面前估计只是浮云,不过勇于实践的作风还是要大大的表扬一下..........
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joyeep
13年7个月前 IP:未同步
263326
撞击还会丢失能量,导致效率低下,最终还不如线圈试电动机
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lucifer
13年7个月前 IP:未同步
263363
那就配合一个做得好一点的特斯拉涡轮机如何?似乎液态金属的附着力还是很够大了。
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wangshuo
13年7个月前 IP:未同步
263413
2楼的 请问下那个叫什么发动机啊
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shoiv
13年7个月前 IP:未同步
263478
2楼那个好像就是后面的RV减速器牛B点啊
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虎哥
13年7个月前 IP:未同步
263497
设计很巧妙,赞扬这样的大胆创新。

个人认为不应奢望它的效率。目前普通电机的效率已经达到90%以上,经过精心设计的特种电机,效率更可到95%以上。比效率显然是不明智的。比体积,提供同样功率,小体积的机械换能器不少,如气动的、超声的,等等。有些设备可以提供比电机高很多倍的功率密度。
可能可以在一些非常特殊的场合找到它的用武之地。
关于其能提供的力矩,及其功率与质量的比值,应该利用物理学的理论加以计算。实践是需要理论支撑的。
开始的时候可以用汞做实验,这是最容易获取的低熔点金属,且实验室比较容易进行有效的沾染防护,毒性并不影响实验进行。
汞对铸铁的腐蚀较小。如果用别的金属,腐蚀可能会很大。
但是,低熔点合金的电导率恐怕很多都不如铁高,所以外壳用金属或许并不合理。
楼主的样机似乎没有考虑液体的密封问题,会泄露很多工作导体出来。
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joyeep
13年7个月前 IP:未同步
263499
用电磁力加速液态金属撞击叶片,还不如直接用电磁力来驱动转子,

中间的过程显得花哨了些,却要消耗大量能量。

创新是鼓励,但是还要讲究务实性。
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xjshenwa
13年7个月前 IP:未同步
263842
我觉得超声波电机更可靠,如佳能镜头里面就有应用,特点是噪音小
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ltl
13年7个月前 IP:未同步
263866
KNa合金不错……
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winsterli作者
13年7个月前 IP:未同步
263965
谢谢楼上诸位的指导。
前两天出差,回复晚了。有如下几个问题:
1.效率,作为“启动电机”,效率是一个很次要的问题,因为启动电机仅仅工作几秒钟,普通电机的效率是0.9,那是因为它们长时间工作。而用来启动坦克,或者帮助坦克做瞬间加速等高机动动作,仅仅需要一瞬间。与效率这个词间接相关的是,希望它不要太低,不然,对电源要求就会过高。
2.液态金属,液态金属并没有那么困难或昂贵,锡铋合金,添加少许镓、铟,可以降到几十度,预计一个泵,需要几公斤,几千块吧。市面上卖的,熔点70度的,一般也就200元一公斤,没有严重的腐蚀性,这个不用担心。造价肯定会比现有电机贵,这个就不要讨论了,任何新生事物都这样,更何况这种启动电机,是工作于特殊情况的,是“专用设备”,是在关键时刻帮坦克救命的,不是公共设施改善民生的,也不是构建节约社会的。
3.密封,拍照片的时候,我没有打密封胶,要是打了,就拆不开了。而且轴端密封圈也摘下来了。我用的是绝缘漆密封胶,100度以下绝对没问题。由于电流虽然很大,但导电截面很大,每平方毫米通常10安以下,短时间通电发热并不严重。成品肯定是像汽车的液力变矩器一样,做好后不会再打开,最多换换液体。可能四楼的兄弟对撞击会损失能量看得太重了,其实没那么夸张,还可以接受,呵呵,就像自动挡的车,略微耗油吧,毕竟不是太追求效率的“启动电机”
4.这种电机的潜在优点有两个,一是假如能够达到像液力变矩器那样的效果,可以在冷启动或者坦克急需提速时,提供一个瞬间的超大扭矩,帮助坦克快速行动,或躲开危险;二是电磁泵本身耗费巨大电流,但是它不怕烧电机,尤其是对于大型柴油机,不敢连续启动,很怕烧电机。
5.重点中的重点, 为了扬长避短,发挥优势,最重要的问题是,如何缩短响应时间,以及在这段时间内尽可能减轻对电源的要求(与效率间接相关)。这两个问题能否解决,才是关系到这种装置前途的真正问题。希望大家更关心这个重点。
6.楼上的兄弟们提到了“自由旋转活塞发动机”吧,并没有那么玄乎,活塞环的密封比三角转子容易一些,而且活塞做回旋动作,看起来非常理想,但活塞和配平杆件的工作却没有那么理想,也是一会儿快、一会慢,也是有冲击的。在各个冲程,配平件受力还不是很理想,另外旋转活塞要防止烧机油,防止极限情况下拉缸,当然,现在机构设计越来越巧妙,缺点在逐渐克服,但短期内不会取代普通的活塞内燃机,因为暂时不具备太明显的优势。目前,新能源发动机主要的几个方向是:氢的制备和存储;燃料电池的反应基和燃料种类扩大化;镍氢或锂蓄电池的性能增强;超级电容与电池的相辅相成;电池和电容的成本下降;藻类提取物;节能保温建材;风能、太阳能;植树造林;革命性的电磁理论,全新的理论突破……正是由于这些,厂家暂时不愿意投入太多去试制旋转活塞,怕投的钱打水漂。所以,军舰或坦克上暂时用柴油机,对性能要求高的用燃气轮机,这个受力均匀,工作理想,好维护,就是第一次的投入高了点。但是我现在做个启动电机,似乎用旋转活塞的不合适。
7.楼上有兄弟提到液压系统加蓄能器,呵呵,我可以理解为“电动机+液力变矩器”吗?这个考虑过,在坦克现有启动电机的基础上,加上液力变矩器,防止烧电机,但这个效果不理想,响应有些迟钝。要是能把液力变矩器直接作成这种涡轮加电磁泵,长久来看,还是有潜力的。因为一旦“集成”成功,整个机器就只有一个旋转件,维护方便,跟液力变矩器一样,只是目前技术不成熟。
当初,我设计的初衷就是希望能够将电动机+液力变矩器集成为一个机器,效率降低了,但是比较适合启动坦克。

谢谢虎哥理解,确实是用在特殊场合,而不是拼效率。请虎哥称我为虎弟。
我在08年申请专利后曾经联系过TARDEC,美国坦克机动车研究开发中心,但是很不幸,他们说暂时没有资金立项,他们局没有能力研制这些理论性的东西,他们那里都是公司自费的竞标。让我去看看Small Business或者DARPA,可是,国内屏蔽DARPA,我根本无法联系,所以,与大家分享,然后写个探索性论文。也希望大家不要跟我抢“第一作者”啊,在座的都有份。
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winsterli作者
13年7个月前 IP:未同步
263987
网上看到的资料,暂时没有请教化学人士,还不确定真假:
镓15铟13锡1锌熔点3℃;镓25铟13锡熔点5℃;镓29铟4锌熔点13℃;镓12锡熔点17℃;镓0.5铊熔点27.3℃;镓铋熔点57~60℃



还有,楼上兄弟们提到超声波电机,这种电机是不错,但是,我觉得如果电磁泵电动机做好了,用液压涡轮,应该更适合启动坦克柴油机等大型机械吧。


再次强调,该装置的问题不在涡轮,而在于如何将电磁泵做得更实用。
低熔点金属不是问题,成本虽高,但是可接受。兄弟们有提及特斯拉涡轮机的,我觉得,一个追求超大扭矩的机器,还是把电磁泵做大一些,这样更实际一些。电磁泵+涡轮,肯定扎实一下(我的模型用的涡轮是组合叶片的,实际中肯定是和汽车的液力变矩器一样,是焊接成一体的,在一张铁板上,焊接上很多冲压片),整个机构,就是涡轮转动,金属流动,能够做得非常简单。

技术会进步的,期望值是响应时间缩短,从驾驶员启动电机(之前可能有较弱的环流流动,这是为了提高响应速度),到输出最大400N*m的扭矩,只用了5秒,然后持续三秒。金属流速最大值在10m/s以上,这样的话,就有应用价值了。

目前来看,响应时间可能还做不到,400的扭矩也做不到(电源以及机器体积估计太大)。
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kuanglong7
13年6个月前 IP:未同步
265994
纯属瞎折腾,以你那几百上千安的电流,如果用普通旋转电机结构,能轻松达到400N*m,同时效率、体积、总量都比你的“发明”强的多得多,你的设计中有太多的不合理之处。
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power_rdx
13年6个月前 IP:未同步
266135
首先赞扬一下LZ的创新精神以及设计能力,居然真的搞出了一个样机,这是相当不容易的。不过,就个人观点,你这个电机无论是从原理还是从实用方面考虑,都不会是一个好产品。因为,超声波马达拥有你所希望达到的所有优势:低转速下的高扭矩,高速响应,顺便还附带精确定位。别忘了,这可是用来驱动镜头对焦用的马达。
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圆周率派
13年6个月前 IP:未同步
266522
估計效率低的原因是中間經手環節太多。
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