磁动力自发电车是永动机吗？
【首发知乎/2018年6月29日】
本文目录：
一、能量守恒定律和永动机
二、磁动能自发电原理自述
三、自循环自发电原理剖析
四、外力发电原理剖析
五、磁动能自发电专利？
六、上市时间疑问
文章比较长，读者不一定有耐心看完，就先讲结论吧：
假如一直不充电，一蹬就会跑，以后一直不用蹬，肯定是永动机骗术！
假如一直不充电，靠人力脚蹬发电，还不如传统自行车！因为脚蹬发电实在太累了！
假如充电，同时人力脚蹬发电，还不如传统电动车！因为靠脚蹬发电效率太低了！
一、能量守恒定律和永动机
能量守恒定律是指：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到其它物体，而能量的总量保持不变。
这一定律，在热力学中被称为热力学第一定律。
另外，还有热力学第二定律：不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。
永动机和长生不老药一样，都是人类的“梦想”。
那么，永动机（Perpetual motion machine）是什么？
首先，来看看永动机不是什么？
永动机，并不是指永远动的机器。有人说，你看地球一直在转，怎么没有永动机。你看磁悬浮转子若在真空中，也将一直转下去。不就是永动机吗？
根据能量守恒定律，若是没有阻力导致的热耗散，系统的动能将保持不变，当然会一直转下去。
NASA有一种飞轮储能的技术，由于电池在低温下会失效，因此，利用磁悬浮无阻力技术，将能量储存在高速旋转的飞轮中，需要时，通过耦合机构将动能输出。若是不需要输出，根据角动量守恒原理，那就会很长时间转下去。但是，一旦要输出能量，转速就会变慢，直至最后停止。
永动机是指一类所谓不需外界输入能源、能量或在仅有一个热源的条件下便能够不断运动并且对外做功的机械。可以分为两类，被称为第一类永动机和第二类永动机，分别违背热力学第一定律和热力学第二定律。
第一类永动机，是指是不消耗能量而能永远对外做功的机器，它违反了能量守恒定律，故称为“第一类永动机”。
第二类永动机，是指在没有温度差的情况下，从自然界中不断吸取热量而使之连续地转变为机械能的机器，它违反了热力学第二定律。
这两类永动机是违反当前客观科学规律的概念，是不能够被制造出来的。
但自从十九世纪这两大热力学定律问世以来，永动机也就成为了不能实现的“痴人说梦”！！！古今中外的民科们前赴后继地设计各种各样的“永动机”，但从来没有成功过，也不会成功。
民科们若是只是个人兴趣，作“西西弗斯式”的努力，挑战不可能。倒也无可厚非，只是浪费个人光阴罢了。
但是，古今中外，却有很多人以各种名目的永动机来骗人，吸引人购买或投资，骗取钱财，这不能不令人愤慨！
想起以前上课时，老师给咱讲能量守恒定律时，讲起了中外永动机骗术。比如说，下面这个Steorn公司的自由能机器：
这位爱尔兰人声称发明一台自由能机器，并邀请全世界的科学家、工程师来挑战。
当然，可以想象的是，折腾了几年之后，不了了之了。
对了，补充一句：自由能机器，就是永动机的现实版。注意，这里的自由能与吉布斯自由能不一样，只是一个虚假的概念。
回到国内，那可多了！
1992年，王洪成的水变油闹剧！
2002年，王先伦发明了所谓的乳化油，浙江富商陈金义投资一亿元，造了一个厂，结果破产了，后来失踪了。
最厉害的，是下面这个梁星人，没错！不是汪星人，不是两性人，而是梁星人！
看看自我介绍：
梁星人，原籍广东梅县，出生于马来西亚国，在新加坡长大，曾受高深教育，曾留学美国，精通中国古文、英文、印尼文及马来西亚文，通晓八种语言，获（美）核物理哲学博士学位。自幼志趣为研究自然哲学和实用科学。
梁星人博士有一系列伟大的发明创造。主要发明有：地心引力能发动机，地心引力能发电机、地心引力能轿车、超容《容电器》电动轿车、超容高能《容电器》、超导体、超能电热粉等。梁博士的伟大发明创造将为全人类彻底解决“能源危机“、“环境污染“和“持续发展“等三大难题做出历史贡献。
看看梁星人申请的高大上的专利！
当然，这些专利大多是一个申请号。被专利局一一驳回。哎！傻呀！干嘛不申请实用新型专利，这个没准就能通过了！
梁星人还和专利局打起了官司，当然还是输了！
讲了这么多，现在讲正题！讲讲最近几年在国内涌现的磁动力自发电新能源车！
看几张图片吧！
2017年，有一家新成立的中润国力能源科技有限公司又推出了磁动力自发电车，我们来从技术角度来看看，这一磁动力自发电车究竟是不是永动机？
二、磁动力自发电的原理自述
先看看广告：
来自网络
厉害了！不充电，不加油，自动自行车！怎么不上天呢？
那么究竟怎么实现的呢？
（1）自循环自发电模式
官网上这样介绍的：
来自官网
这个字比较小，看不清楚，我们来看看微信公众号的原理解释：
在回答疑问时，是这么说的：
上面说了这么多，我来总结一下：
就是通过磁力（磁能）转化为动能，然后动能再转化成电能，电能再转化为动能，动能再转化为电能，循环往复，就是所谓的自循环自发电。这里称之为解释一：自循环自发电模式。
（2）外力发电模式
但是，在其他地方，是这样解释的：
在很多场合，声称这一自发电包括脚蹬发电和下坡发电。在高于10迈（10公里/小时，还是10英里/小时？）时，就会通过脚蹬发电，脚蹬发电，也就是人力发电咯。下坡发电，就是利用重力势能转化为动能，再转化为电能咯。
因此，这里有了第二种解释：利用电机中的发电机功能进行人力发电和下坡发电，称之为外力发电模式。
下面，就这两种解释来作一一详细分析：
三、自循环自发电模式剖析
从上面可以看到，所谓的磁动能自发电模式，其实该公司并没有解释清楚，只是含糊其辞。
我们一一来剖析不需要外在能量的“自循环自发电模式”：
（一）磁能驱动自发电
看看该公司介绍：
也就是说，能量是来自于该车使用的“磁动力电机”中的永磁体中储存的能量，能量会源源不断地释放出来，转变成动能，能量释放完后，就需要充磁。
这种解释，在以磁铁作为自由能永动机中非常流行，但是，这种解释是完全错误的！
第一，永磁体的磁性减退或消失，并不是直接来自于电机的工作和运行（转换为动能），而是来自于热量、振动等外部因素导致的磁畴有序性的消失，俗称消磁。你把永磁体一次性加热到居里温度（钕铁硼为320-460摄氏度）以上，磁性就消失了。若是没有到居里温度，热运动导致的消磁过程会非常缓慢，可能有数年甚至更长的时间，磁性会减弱，但不会消失。这一消磁过程，会有能量释放吗？几乎没有，非常小，几乎无法察觉。
第二，下面来估算一下一公斤最强磁性的钕铁硼永磁体的能量到底有多少？
确实，磁场也有能量，一般我们可以通过这个公式来表示空间的静磁场能量：
若对永磁体，如钕铁硼磁铁，可以通过磁滞回线得到最大磁能积（其中阴影部分）：
事实上，最大磁能积是永磁产品的重要性能指标，以最好的永磁体钕铁硼为例，一般比较好的30kJ/m^3，最高纪录接近50kJ/m^3。
由于要知道磁铁气隙的体积和磁场分布，才能从上述磁能积估算静磁场能量。即便以1立方分米计算，以30kJ/m^3计算，能量为0.03kJ，而一度电就是3.6kJ！
其实，我们还可以通过另一种方法来估算。
一般来说，永磁铁厂商都是使用“充磁机”来给磁铁充磁的，下面就随便搜了一家厂家的相关技术指标：
假如完全没有能量损耗（其实，能量利用率很低），计算一下每公斤钕铁硼的充磁能耗：
折合成用电度数：0.33度/kg。
因此，给每公斤钕铁硼的充磁能耗为0.33度电，由于能量损耗问题，实际每公斤钕铁硼具有的静磁能要比这个低得多。
0.33度电，能做啥？能源源不断地驱动轮子？
因此，用磁能来解释能量的来源，是不可行的。若是坚称如此，那只能说，这是一种不能实现的永动机！
（二）切割磁力线运动产生电能，循环使用
其实，这不是什么新现象。所有电动机和发电机都是这样的：根据电磁感应原理，切割磁力线，将（风能、水能等）动能转化为电能，就是发电机；这个的逆向过程，就是电动机了，通电流的电线在磁场中，就会受力产生运动，从而将电能转化为动能。
但是问题是：切割磁力线的动能哪里来？
上面所说的来自于磁力或磁能的说法，是行不通的。永磁体具有的静磁能并不能通过切割磁力线转化为电能。
若是由蓄电池的电能提供初始动力，那么，所谓的磁动能自发电，实际上就是：将电能A转化为动能B的同时，一部分又通过发电机转化为电能C储存，这个电能C又可以重复上面的过程。
问题是：A=B+C，发电的同时，减小了动能B的输出。若是将C返回，那就是A-C=B。兜了一圈，又回到了原点。没有节省任何能源，相反，由于不可避免的损耗，消耗更多的能源。
换句话说，根据能量守恒，若是没有外在能量（充电或其他方式），蓄电池储存的能量将逐渐全部转换成车子运动的动能，由于阻力耗能的原因，将最后全部转为耗散热能。那么，这车速度会越来越慢，直至停止。
下面分析下该公司的具体描述：
通过改变和控制磁的方向，可以把永磁力变成旋转不停的动能（需要时可以启动电源辅助），车子动起来后由于惯性和物体运动产生的动能切割磁力线发电产生电能并储存，需要时电能再驱动电动机转动，关键是外部有强磁力持续作用（打个比方：它就像打陀螺，最先施加外力让它旋转，之后间断的抽它两鞭，它就会持续旋转下去）进而实现轮子不停转动（由于电磁能的参与，让能量转化和守恒得以完美实现。）
在上面的情形中，指没有外在阻力的情况下！若没有阻力，陀螺当然会一直旋转！但是，现实情况中，陀螺也会慢下来，就需要再抽两鞭！但再抽两鞭的能量哪里来？不能凭空变出来吧！
因此，这套所谓原理，就是不能实现的永动机原理！！！
若是坚称，这车不需要能量，就可以这种方式实现不用充电就能运动，那么，就是永动机！
（三）永磁电机与永磁电力
在宣传材料和公众号中，还多次提及“永磁动力”，并称这一“新型磁动力电机”和“磁动力发电机”已经自1986年起就在潜艇和列车等上使用：
值得注意的是，中润公司经常引用CCTV《走近科学》栏目的《永磁动力》来为磁动力自发电宣传。其实，这个永磁动力，是指永磁电机，并不是不需要外在能源，还是需要输入电力，效率与传统异步电机相比略高，但也有退磁等技术问题。另外，所谓潜艇的永磁推动，也是指采用永磁电机，使电机噪音更低，改善潜艇隐身特性和舰内环境。
永磁电机也不是什么新玩意，都用了很多年了！看看百度介绍！
永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流。此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机(generator)用；此外，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差120，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机(motor)用。
关于永磁电机的技术细节，可点击这一链接：
永磁电机和感应电机，到底谁厉害？zhuanlan.zhihu.com
这永磁电机已经有数十年的历史了，还是需要用电的！！！
并不能实现所谓的自循环自发电！
因此，所谓不需要外能源实现自循环驱动的，都是永动机！！！
四、外力发电模式剖析
既然，没有外在能量输入的情况下，根本不可行。那么，实际上还是需要外在能量的。这一能量输入有几种途径：
1.传统电动车模式：通过外在电源充电，行驶过程中不用脚蹬，利用蓄电池释放能量来驱动行驶；大多数电动车的方式。
2.传统电动车加能量回收模式：通过外在电源充电，行驶过程中不用脚蹬；刹车时，通过发电机动能回收，储存在电池中；小牛电动车使用这一方式。
3.磁动力自发电车（电力助力车）模式：两种模式，电力驱动模式：即传统电动车模式，行驶过程不用脚蹬，利用蓄电池电能释放行驶；充电模式：即用脚蹬时，一部分多余动能转换为电能，储存在内置电池中，这就是发电机模式。
这第三种方式，其实就是电力助力车。电力助力车早有产品问世，看看其他公司的产品技术介绍（锂电池就隐藏在横档中）：
那么，第三种方式是否可行呢？下面问几个问题：
（一）磁动力自发电车是否会节省能量？
实际上，磁动力自发电车只不过是上面的永磁电机加一个蓄电池，储存电能。
下面就来详细分析一下：
（1）普通电动车
启动时：由电池输入的电能通过电机转换为车轮动能，并通过链条带动整辆车运动，同时，需要克服阻力（地面阻力和空气阻力，大约与速度成平方关系）做功。随着速度增加，动能增量逐渐减小，阻力能耗增加。因此，单位时间内的获得的动能增量为：
动能增量Ek=消耗电能E1-阻力能耗Ed
匀速运动时：随着速度增加，直至阻力等于驱动力时，进行匀速行驶阶段。此时，电能E1完全用于阻力能耗Ed。
再看看所谓的磁动力自发电电动车！
（2）磁动力自发电电动车
根据上面的所谓原理，来分析一下：
启动时：由辅助电源电池输入的电能通过电机转换为车轮动能，并通过链条带动整辆车运动，同时，需要克服阻力（地面阻力和空气阻力，大约与速度成平方关系）做功。与此同时，由于车轮切割磁力线，通过自发电机构将转动动能一部分回收，转化为电能。实际上，这一自发电机构提供了一个新的阻力。因此，车辆需要克服两个阻力做功，一个是原有的地面空气阻力，另一个发电机阻力。
从下图看，实际上，虽然将一部分动能通过发电机转化为电能Eg，但同时动能减少，实际输出动能为Ek1，因此，即便不考虑发电机及传输能耗，那么，这也是一个零和游戏。
与前面对比，与普通电动车完全一样！！！
匀速运动时：随着速度增加，直至驱动力等于阻力（地空阻力+发电机电磁阻力）时，进行匀速行驶阶段。此时，电能完全用于阻力能耗和发电能量。
实际耗能与普通电动车完全一样！！！
因此，这种所谓自发电技术，并不能省能量！！！相反，由于经历动能-电能-动能的两次转换，不可避免有能量损耗，会更加耗能！
除非，就像电动汽车制动系统中，就是利用发电机，在刹车时将多余动能回收时，同时使车辆减速。但这节省的能量也相当有限！
（二）磁动力自发电车骑行是否比普通自行车或电动车舒适？
我们先来看一下神秘的样车，这一样车在宣传中，声称试骑骑行舒适。
普通电动车
普通自行车
根据前面的分析，有两种骑行模式：
（1）电力驱动模式：当蓄电池充满电时，就是和普通电动车一样，不用脚蹬，骑行的舒适程度应该一样的。
（2）充电模式：当速度高于10迈或15迈（根据上面的资料），就要介入人力发电模式，就是脚蹬的一部分能量将用于充电。
很显然，在充电模式下，骑行的感觉会更累，有几个原因：
（1）与传统自行车相比，车辆的自重更大。从图中的样车来看，即便考虑到使用锂电池，那么其重量应该在30公斤左右。虽比传统电动车轻10kg，但比自行车重得多。一般而言，一般公路车在10KG左右，山地车在15KG左右。因此，比自行车负重增加至少15kg。
（2）与传统自行车和电动车比，车轮的转动惯量更大。由于采用大量永磁体，而且根据张锡虎的专利图纸和上面的样车来看，其重量并不是主要分布在轴心处，而是在外缘。这样，根据转动惯量的计算公式：
张锡虎专利图纸
简单估算一下，即便按照均匀分布的圆盘计算，轮子按10kg计算，轮径0.6m，磁动车的驱动轮转动惯量为：
普通自行车的转动惯量为，车轮按3kg计算，考虑到采用钢丝，重量分布主要分布中心和外缘，简单起见，也算成均匀分布圆盘吧：
普通电动车，由于驱动轮的电机大多集中在轴心附近，因此，回转半径要比磁动力车的小，轮子重量也算10kg，轮径考虑到回转半径小，折合成0.45m。其转动惯量为：
从上面计算可以看到，采用磁动力自发电机的轮子，转动惯量要比传统电动车大！比自行车更是大好几倍。
转动惯量大了，骑起来就更累了。与骑普通自行车相比，脚蹬电动车更累，除了自重增加外，就是转动惯量增加了。而磁动能车，转动惯量更大，因此，若同样自重的话，会更累。
（3）脚蹬还要用来发电，因此，人力消耗的能量除了用于正常的行驶阻力外，还要用来发电，需要消耗更多能量，因此，更加更加累。
其实，这十分类似于骑健身单车的锻炼体验。
健身单车为什么采用较重的实心大飞轮，而不是自行车空心辐条轮？就是增加转动惯量，提高健身效果（就是累啦）！
健身单车的阻力，很多就是利用电磁感应切割磁力线，只不过没有用来发电而已。怎么不利用？发电量太少，还不如用爱发电。
从上面的分析可以看到，在充电模式下，即便在平地上，也和负重、爬坡或健身单车的骑行感觉类似，更加累，谈不上舒适。
这么累，即便是不充电，还不如一般的充电传统电动车，也不如不充电的轻便自行车！！！
因此，总结一下：
假如一直不充电，一蹬就会跑，以后一直不用蹬，肯定是永动机骗术！
假如不充电，靠人力脚蹬发电，还不如传统自行车！
假如充电，同时人力脚蹬发电，还不如传统电动车！因为靠人力发电的效率实在太低了！
五、磁动能自发电专利？
看看官网，有两个专利，都是是韩国张锡虎的专利。在宣传中，称之为教授，博士。其英文名字是Jang Suk Ho，韩文是：장석호。
中润公司官网
但是，通过查询首尔大学网站和Web of Science学术数据库，没有查到相关信息，表明根本不是首尔大学的教职员，更不是教授和博导。
关于张锡虎的身份和专利，已有专文叙述，供参考：
与网同舞：张锡虎磁动力自发电专利是真的吗？
这两个专利，我们一个个来看：
这个专利，试图通过改变发电机结构，来提高发电效率，还是通过外来能源（风能、水能等）来发电。这与号称不需要外来能源的磁动力自发电没有关系。
我们再来看下一个专利，这被直接引用为“磁动能自发电”的原创发明：
这一个专利，其实就是一个永磁电机的设计，并没有什么值得夸耀的创新点！从下图可以看到，只是把原有电动车的电机变大圈而已，把永磁铁放在外圈而已！！！技术上没有什么本质差别！
我们继续看所谓的自发电，看下面的介绍：
上图中的42，就是切换开关，可以切换两种模式，一个是充电模式，即用脚蹬时，一部分动能转换为电能，储存在内置电池中，这就是发电机模式。当然，这就像骑健身单车，加了档，骑起来比原来更累了，自己用人力发电。哈哈。另一个所谓的电力驱动模式，就是切换到这个模式时，那就是和普通电动车没有什么两样，用电池来驱动车子。因此，所谓的自发电就是人力发电模式。可以想象，整个过程比骑自行车累多了，因为增加了电池和轮子重量，还要用来人力发电。另外，刹车时，也可以用这个来辅助刹车，是否回收能量这里没有写。
所谓演示中的自发电车，是已经充好电了，用了电力驱动模式，当然不用蹬了。为什么天津车展时，只是象征性地让大家骑了两圈，就是因为：电力不足！！！骑段时间，就要露馅了！！！
因此，这一所谓自发电专利并不能源源不断地提供动力，一样要用电！！！只不过这个电是自己人力发电的！！！
有意思的是，最近该公司发布了下述公告，不知道啥意思？不提永不充电了？回归传统啦？不提飞鸽，飞鸽飞了？
另外，这个自称教授的韩国张锡虎博士，最近宣布和另外一个公司（河北华澎科技有限公司）合作了，要生产一模一样的自发电磁动车！吹嘘的套路都是一样的！推广模式也是一样的！哈哈！让我想起辣么多量子公司！！！
不知道该咋办？这和量子公司争曾京生的量子芯片一样一样的！！！
当然，这个华澎公司，也是一个不靠谱公司。不说产品，看看下面的所谓授权书就知道了！华澎公司2017年12月才成立，2014年就组建研发团队，2016年就和张锡虎合作了，2017年10月份就授权了！逆天啊！
当然，不管是哪个公司，只要是所谓自发电磁动力车，都是一样的，没有本质区别，都是不符合能量守恒原理的！
顺便看看这个厉害的不发电技术，空调也可以不用电！
等着瞧！2018年六月上市！
六、上市时间疑问
最后，再问个问题：
这个牛车到底什么时候上市啊？偶也想去瞧瞧！等得花儿也谢了！
（1）2017年8月？
（2）2017年9月底10月初？
（3）2017年10月底？
（4）2017年11月？
（5）2017年11月，等还是放弃？
（6）2017年11月底，#@￥%@
（7）2017年12月底，样车即将横空出世
（8）2018年1月8日 人民大会堂正式启航
（9）2018年1月20日 全球解密磁动力车（请看另文揭秘，哈哈）
（10）2018年3月23日，天津车展短时间试骑“样车”
（11）2018年6月10日 近期近期近期
（12）2018年8月8日 香港演唱会庆典
等到花儿谢了，也没说什么时候上市？
要等到万店齐开？全球知名度？千万会员？
看看会员们的公众号留言：
最后，用一张图压压楼！！！
参考文章：
与网同舞：张锡虎磁动力自发电专利是真的吗？zhuanlan.zhihu.com