專利名稱：一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源、電力系統(tǒng)，特別是一種雙磁環(huán)的感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
1821年法拉第發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，發(fā)明了永磁電機(jī)。1857年英國(guó)的 惠斯通用電磁鐵代替永久磁鐵，發(fā)明了電勵(lì)磁方式，開創(chuàng)了電勵(lì)磁電機(jī)的新紀(jì)元。但以上電 機(jī)都只是能量轉(zhuǎn)換的工具。現(xiàn)有技術(shù)本人申請(qǐng)的“雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)”。用機(jī)械的方法將轉(zhuǎn)子磁環(huán)和 定子磁環(huán)的恒定磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換成交變磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁環(huán)與定子磁環(huán)相吸相斥，參照變壓器的電磁 感應(yīng)原理，磁橋繞組感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，將磁能轉(zhuǎn)換成電能。但該感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)所采用的基于 Halbach陣列的磁環(huán)制造難度較高。本發(fā)明將一種由永久磁鐵和電磁鐵組成的混勵(lì)式磁環(huán)應(yīng)用于感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)， 有利于降低生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，主要包 括輸入軸(1)、轉(zhuǎn)子軛(2)、轉(zhuǎn)子磁環(huán)(3)、轉(zhuǎn)子磁環(huán)(4)、磁橋(5)、感應(yīng)繞組(6)、機(jī)殼(7) 和原動(dòng)機(jī)，其特征是a.轉(zhuǎn)子磁環(huán)是由電磁鐵和永久磁鐵組成的S磁極和N磁極相間排列的三對(duì)極或 三對(duì)極以上的磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是3的公倍數(shù)；定子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間排列 的六對(duì)極或六對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)或永磁體磁環(huán)或電磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是6的公倍 數(shù)；定子磁環(huán)的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁極數(shù)量的2倍；或者，定子磁環(huán)是由電磁鐵和永久磁鐵組成S磁極和N磁極相間排列的六對(duì)極或 六對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是6的公倍數(shù)；轉(zhuǎn)子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間 排列的三對(duì)極或三對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)或永磁體磁環(huán)或電磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是3的 公倍數(shù)；定子磁環(huán)的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁極數(shù)量的2倍；b.磁橋作為定子磁環(huán)和/或轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁路，磁橋上設(shè)有感應(yīng)繞組；c.轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的磁環(huán)相對(duì)于定子磁環(huán)是一個(gè)交變的磁 場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁環(huán)的s極與N極交替對(duì)定子磁環(huán)的S極和N極產(chǎn)生吸力和斥力，定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子 磁環(huán)的磁通發(fā)生交替變化，定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁環(huán)的恒定磁場(chǎng)變成脈動(dòng)磁場(chǎng)，經(jīng)過磁橋的磁 通交替發(fā)生改變，感應(yīng)繞組感應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)且產(chǎn)生電流。由于定子磁環(huán)的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁極數(shù)量的2倍或1/2，而且都是3的公倍 數(shù)，無(wú)論S極與N極相間排列的轉(zhuǎn)子磁環(huán)轉(zhuǎn)到哪個(gè)角度，轉(zhuǎn)子磁環(huán)受到的來(lái)自S極與N極相 間排列的定子磁環(huán)的吸力和斥力是相互抵消的，理論上轉(zhuǎn)子磁環(huán)受到的吸力和斥力的合力 為零。因此轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)所需克服的只是磨擦力。但實(shí)際上轉(zhuǎn)子磁環(huán)和定子磁環(huán)的各個(gè)磁極的 磁通量難以做到完全一致，因此轉(zhuǎn)子仍會(huì)受到少量來(lái)自轉(zhuǎn)子磁環(huán)與定子磁環(huán)的不能相互抵消的吸力和斥力的影響。3對(duì)極的磁環(huán)相當(dāng)于磁環(huán)有3個(gè)S極向外、3個(gè)N極向外和3個(gè)S極向內(nèi)、3個(gè)N極 向內(nèi)，6對(duì)極的磁環(huán)相當(dāng)于磁環(huán)有6個(gè)S極向外、6個(gè)N極向外和6個(gè)S極向內(nèi)、6個(gè)N極向 內(nèi)。定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁鐵的磁極方向?yàn)閺较蚧蚯邢蚧蜉S向。3對(duì)極或3對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)是由3個(gè)或3個(gè)以上電磁鐵與3個(gè)或3個(gè)以上 的永久磁鐵組成，永久磁鐵與電磁鐵相間而設(shè)。6對(duì)極或6對(duì)極以上的電磁鐵磁環(huán)是由6個(gè) 或6個(gè)以上電磁鐵與6個(gè)或6個(gè)以上的永久磁鐵組成，永久磁鐵與電磁鐵相間而設(shè)。電磁 鐵由鐵芯和勵(lì)磁繞組組成，鐵芯一般由硅鋼片疊壓而成。磁環(huán)中各個(gè)電磁鐵的勵(lì)磁繞組可 以用串聯(lián)或并聯(lián)的方法接線?；靹?lì)式磁環(huán)由徑向和/或切向和/或軸向電磁鐵與徑向和/或切向和/或斜向和 /或軸向永久磁鐵組成，磁環(huán)中的永久磁鐵與電磁鐵相間而設(shè)?；靹?lì)式磁環(huán)分為混勵(lì)式普通陣列結(jié)構(gòu)的磁環(huán)和混勵(lì)式Halbach陣列結(jié)構(gòu)磁環(huán)兩 大類。永久磁鐵與電磁鐵在混勵(lì)式普通陣列磁環(huán)中的組合模式為徑向永久磁鐵+徑向 電磁鐵或軸向永久磁鐵+軸向電磁鐵。永久磁鐵與電磁鐵在混勵(lì)式Halbach陣列磁環(huán)中的主要有以下5種組合(1)徑向永久磁鐵+切向電磁鐵(2)切向永久磁鐵+徑向電磁鐵(3)徑向電磁鐵+切向永久磁鐵+切向電磁鐵+切向永久磁鐵
(4)徑向電磁鐵+斜向永久磁鐵+切向電磁鐵+斜向永久磁鐵(5)徑向電磁鐵+斜向永久磁鐵+切向電磁鐵+徑向永久磁鐵+切向電磁鐵+斜 向永久磁鐵由于磁極方向?yàn)檩S向的Halbach陣列磁環(huán)應(yīng)用較少，這里不再例舉含有軸向磁鐵 的磁環(huán)的各種組合。磁橋用導(dǎo)磁性材料制成，一般用硅鋼片疊壓而成，感應(yīng)繞組為繞線型繞組。機(jī)殼用 非導(dǎo)磁材料或?qū)Т挪牧现瞥?，?dāng)機(jī)殼為磁路的一部分時(shí)，機(jī)殼用鐵磁性材料制成。原動(dòng)機(jī)通常為帶有蓄電池的電動(dòng)機(jī)。機(jī)器起動(dòng)后，磁能發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能可部分 反過來(lái)提供給電動(dòng)機(jī)，以維持機(jī)器持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)所需的電能也可以由外來(lái)電源提 供。電磁鐵產(chǎn)生磁場(chǎng)所需的電源可由蓄電池提供，也可由外來(lái)電源提供。與普通的發(fā)電機(jī)一樣，電勵(lì)磁及電能的輸出需要有接線盒。與普通的發(fā)電機(jī)一樣， 磁能發(fā)電機(jī)的電磁鐵和感應(yīng)繞組在工作的過程中會(huì)產(chǎn)生熱能，發(fā)電機(jī)需要加設(shè)風(fēng)扇或液體 冷卻裝置。與普通發(fā)電機(jī)一樣，磁能發(fā)電機(jī)的電勵(lì)磁需要用整流二極管或單向可控硅整流， 將交流電轉(zhuǎn)換成直流電輸出也需要用整流二極管或單向可控硅整流。跟普通發(fā)電機(jī)一樣，磁能發(fā)電機(jī)分為直流式和交流式兩大類，按相數(shù)分又為單相 和三相發(fā)電機(jī)。


圖1、圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例截面結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例截面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。第一實(shí)施例參見圖1，一種雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，主要包括輸入軸(1)、轉(zhuǎn)子軛(2)、轉(zhuǎn)子 混勵(lì)式Halbach陣列磁環(huán)(3)、定子永磁體磁環(huán)(4)、定子磁橋(5)、定子感應(yīng)繞組(6)、機(jī) 殼(7)和原動(dòng)機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子磁環(huán)是由3個(gè)徑向電磁鐵、6個(gè)切向電磁鐵和3個(gè)徑向永 久磁鐵、6個(gè)斜向永久磁鐵組成的S磁極和N磁極相間排列的三對(duì)極磁環(huán)，是一種混勵(lì)式 Halbach陣列磁環(huán)；定子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間排列的六對(duì)極永磁體磁環(huán)；6個(gè)定子磁 橋作為定子磁環(huán)6對(duì)磁極的磁路，磁橋上設(shè)有感應(yīng)繞組；轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)， 轉(zhuǎn)動(dòng)的磁環(huán)相對(duì)于定子磁環(huán)是一個(gè)交變的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁環(huán)的S極與N極交替對(duì)定子磁環(huán)的 S極和N極產(chǎn)生吸力和斥力，定子磁環(huán)的磁通發(fā)生交替變化，定子磁環(huán)的恒定磁場(chǎng)變成脈動(dòng) 磁場(chǎng)，經(jīng)過磁橋的磁通交替發(fā)生改變，感應(yīng)繞組感應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)且產(chǎn)生電流。參見圖2，混勵(lì)式Halbach陣列磁環(huán)的主要磁力線方向，磁環(huán)外側(cè)的磁場(chǎng)顯著增 強(qiáng)，磁場(chǎng)內(nèi)側(cè)的磁場(chǎng)顯著減弱。第二實(shí)施例參見圖3，一種雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，主要包括輸入軸(1)、轉(zhuǎn)子軛(2)、轉(zhuǎn)子 混勵(lì)式普通陣列磁環(huán)(3)、轉(zhuǎn)子混勵(lì)式普通陣列陣列磁環(huán)(4)、定子磁橋(5)、定子感應(yīng)繞組 (6)、轉(zhuǎn)子磁橋(5. 1)、定子感應(yīng)繞組(6. 1)、機(jī)殼(7)和電動(dòng)機(jī)，其特征是轉(zhuǎn)子磁環(huán)是由6 個(gè)徑向電磁鐵和6個(gè)徑向永久磁鐵組成的S磁極和N磁極相間排列的三對(duì)極磁環(huán)，是一種 混勵(lì)式普通陣列磁環(huán)；定子磁環(huán)是由12個(gè)徑向電磁鐵和12個(gè)徑向永久磁鐵組成的S磁極 和N磁極相間排列的六對(duì)極永磁體磁環(huán)；6個(gè)轉(zhuǎn)子磁橋作為轉(zhuǎn)子磁環(huán)6對(duì)磁極的磁路，磁橋 上設(shè)有感應(yīng)繞組；12個(gè)定子磁橋作為定子磁環(huán)12對(duì)磁極的磁路，磁橋上設(shè)有感應(yīng)繞組；轉(zhuǎn) 子由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的磁環(huán)相對(duì)于定子磁環(huán)是一個(gè)交變的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁環(huán)的 S極與N極交替對(duì)定子磁環(huán)的S極和N極產(chǎn)生吸力和斥力，定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁通發(fā)生 交替變化，定子磁環(huán)的恒定磁場(chǎng)變成脈動(dòng)磁場(chǎng)，經(jīng)過磁橋的磁通交替發(fā)生改變，感應(yīng)繞組感 應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)且產(chǎn)生電流。
權(quán)利要求
一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，主要包括輸入軸(1)、轉(zhuǎn)子軛(2)、轉(zhuǎn)子磁環(huán)(3)、轉(zhuǎn)子磁環(huán)(4)、磁橋(5)、感應(yīng)繞組(6)、機(jī)殼(7)和原動(dòng)機(jī)，其特征是a.轉(zhuǎn)子磁環(huán)是由電磁鐵和永久磁鐵組成的S磁極和N磁極相間排列的三對(duì)極或三對(duì)極以上的磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是3的公倍數(shù)；定子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間排列的六對(duì)極或六對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)或永磁體磁環(huán)或電磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是6的公倍數(shù)；定子磁環(huán)的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁極數(shù)量的2倍；或者，定子磁環(huán)是由電磁鐵和永久磁鐵組成S磁極和N磁極相間排列的六對(duì)極或六對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是6的公倍數(shù)；轉(zhuǎn)子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間排列的三對(duì)極或三對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)或永磁體磁環(huán)或電磁環(huán)，磁環(huán)的磁極數(shù)量是3的公倍數(shù)；定子磁環(huán)的磁極數(shù)量是轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁極數(shù)量的2倍；b.磁橋作為定子磁環(huán)和/或轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁路，磁橋上設(shè)有感應(yīng)繞組；c.轉(zhuǎn)子由原動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)的磁環(huán)相對(duì)于定子磁環(huán)是一個(gè)交變的磁場(chǎng)，轉(zhuǎn)子磁環(huán)的S極與N極交替對(duì)定子磁環(huán)的S極和N極產(chǎn)生吸力和斥力，定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁通發(fā)生交替變化，定子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁環(huán)的恒定磁場(chǎng)變成脈動(dòng)磁場(chǎng)，經(jīng)過磁橋的磁通交替發(fā)生改變，感應(yīng)繞組感應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)且產(chǎn)生電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，其特征是混 勵(lì)式磁環(huán)由徑向和/或切向和/或軸向電磁鐵與徑向和/或切向和/或斜向和/或軸向永 久磁鐵組成，磁環(huán)中的永久磁鐵與電磁鐵相間而設(shè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，其特征是混 勵(lì)式磁環(huán)為混勵(lì)式普通陣列結(jié)構(gòu)的磁環(huán)或混勵(lì)式Halbach陣列結(jié)構(gòu)磁環(huán)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，其特征是所 述原動(dòng)機(jī)為帶有蓄電池的電動(dòng)機(jī)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，其特征是定 子磁環(huán)和轉(zhuǎn)子磁鐵的磁極方向?yàn)閺较蚧蚯邢蚧蜉S向。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，其特征是磁 能發(fā)電機(jī)為直流發(fā)電機(jī)或交流發(fā)電機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于混勵(lì)式磁環(huán)的雙磁環(huán)感應(yīng)式磁能發(fā)電機(jī)，主要包括輸入軸(1)、轉(zhuǎn)子軛(2)、轉(zhuǎn)子磁環(huán)(3)、轉(zhuǎn)子磁環(huán)(4)、磁橋(5)、感應(yīng)繞組(6)、機(jī)殼(7)和原動(dòng)機(jī)，轉(zhuǎn)子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間排列的三對(duì)極或三對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)或永磁體磁環(huán)或電磁環(huán)；定子磁環(huán)是S磁極和N磁極相間排列的六對(duì)極或六對(duì)極以上的混勵(lì)式磁環(huán)或永磁體磁環(huán)或電磁環(huán)；磁橋作為定子磁環(huán)和/或轉(zhuǎn)子磁環(huán)的磁路，磁橋上設(shè)有感應(yīng)繞組；用機(jī)械的方法使轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子磁環(huán)相對(duì)于定子磁環(huán)是一個(gè)交變的磁場(chǎng)，磁橋的磁通交替發(fā)生改變，感應(yīng)繞組感應(yīng)到電動(dòng)勢(shì)且產(chǎn)生電流。
文檔編號(hào)H02K53/00GK101931348SQ20101024788
公開日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月31日
發(fā)明者李貴祥 申請(qǐng)人:李貴祥