CN101436816A

CN101436816A - 新式永磁能机

Info

Publication number: CN101436816A
Application number: CNA2007101661622A
Authority: CN
Inventors: 刘新广
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2007-11-12
Filing date: 2007-11-12
Publication date: 2009-05-20

Abstract

本发明公开了一种新式永磁能机，由定子、转子、控制器、发电机、充电器、蓄电池及传感器构成。定子类似于传统的电机的定子结构，但本发明的定子线圈绕在非磁性绝缘材料做成的长条齿上，且有若干组线圈；由转轴、导磁体、非磁性体及永磁体组成极性沿圆周交替的多磁极转子。转子轴的一端可安装动力输出轮，另一端连接一个发电机，发电机通过充电器与蓄电池相连接，定子线圈通过控制器与蓄电池连接。控制器根据设置的传感器测取转子磁极相对于定子齿的位置信号，给定子各组线圈交替通不同方向的电流，则转子因其永磁极受到定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩而旋转，从而驱动发电机和向外输出功率。本发明耗电少、效率极高、节能环保。

Description

新式永磁能机

技术领域

本发明涉及一种发动机，特别是一种永磁能机。

背景技术

永磁电机有比传统的电机效率高、损耗小、体积小等优点，但节能效果并不显著。永磁电机中的永磁体主要用来励磁，永磁体能的利用率很低。如何充分提高永磁能的利用率，并使其转化为可实际使用的其它形式的能量，是现代科技的重大课题。

发明内容

本发明设计一种永磁能机，目的是充分有效地使永磁能直接转化为可实际使用的机械能，从而提供一种能耗极小且环保的动力源。

本发明按下述技术方案实现。

本发明由定子、转子、控制器、发电机、充电器、蓄电池及传感器构成。定子类似于传统的电机的定子结构，但本发明的定子线圈绕在非磁性绝缘材料做成的长条齿上，且有若干组线圈；由转轴、导磁体、非磁性体及永磁体组成极性沿圆周交替的多磁极转子。转子轴的一端可安装动力输出轮，另一端连接一个发电机，发电机通过充电器与蓄电池相连接，定子线圈通过控制器与蓄电池连接。在转子非磁性端板对应磁极处镶嵌小磁柱(或小磁珠)，传感器的传感头镶嵌于定子端盖，且使传感头所在的圆与小磁柱所在的圆隔沿轴向间隙对应；控制器根据传感器测取转子磁极相对于定子齿的位置信号，给定子各组线圈交替通不同方向的电流，则转子因其永磁极受到定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩而旋转，从而驱动发电机和向外输出功率。本发明定子的齿数及相应的线圈组数、转子磁极数或永磁体的数量，根据实际需要设计而定；而且转子永磁体的组合方式是多样的。

假设将所述新式永磁能机中的转子用纯软铁做成有若干齿的转子代替，那么它的工作原理与开关磁阻电机很相似，不计损耗，开关磁阻电机输出能量等于输入的电能，并不节能。而本发明使转子永磁极同时获得定子一个电磁极吸引力矩和定子另一个电磁极的斥力矩，而且引力矩或斥力矩均由电磁场与永磁场共同提供；开关磁阻电机仅是定子齿的电磁力吸引其转子的软铁齿，而且这个引力仅由电磁场提供。所以，新式永磁能机输出能量大于需输入的电能。本发明定子的电磁极与转子永磁极之间作用力大小与在它们之间间隙中的磁感应强度的平方成正比，而此磁感应强度值是电磁极和永磁极磁感应强度的叠加值，若保持此值不变，提高永磁极在所述间隙中的磁感应强度值，等量地减小电磁极在所述间隙中的磁感应强度值的，则所述新式永磁能机输出能量值不变，但大幅度地降低了所需输入的电能，这就是说新式永磁能机能量输出输入差值变大。所以所述新式永磁能机巧妙使用永磁体能，使能量增值，而且增值随永磁场的增强而大幅度增长，这个增值的能量的大部分向外输出，小部分用于给新式永磁能机自身提供能量。

还应该指出，本发明的结构和工作原理与永磁电机(详细了解可参考有关资料)有实质上的不同，永磁电机利用定子的旋转电磁场与含有永磁体的转子磁场相互作用驱动转子，是基于电磁感应原理，而本发明基于电磁体与永磁体之间的引力和斥力。永磁电机定子电磁与转子永磁作用的合力对其转子产生的转矩不如本发明的大，原因是这种定子电磁力仅对转子产生引力矩，而本发明转子永磁极同时受到定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩。永磁电机定子的旋转电磁场会在定子铁心感应出涡流造成能量损耗，而且涡流生热造成危害，旋转电磁场还会在定子铁心中产生磁滞损耗。而本发明的定子线圈绕在非磁性绝缘材料做成的长条齿上，且定子电磁场进入转子的磁力线很少，因而感应损耗很小，发热很少，所以本发明节能比永磁电机显著的多。

本发明具有开关磁组电机所具有的优点，而且还有以下优点：

1、本发明充分地将永磁能转换为可直接实际使用的机械能，使新式永磁能机输出的能量比输入的能量显著增值，它启动后犹如永动机；

2、本发明耗电很少，损耗小，效率极高，节能，因而运行费用很低。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的A-A剖面图；

图3为本发明转子相对定子转过一个角度时的示意图；

图4为图3中转子转到其磁极与定子铁心齿正对时的示意图；

图5至图7为本发明转子的另外三种结构示意图；

图8为实施例二的结构示意图；

图9为实施例三的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式和附图进一步对本发明详细说明。

实施例一：如图1图2示。机座1、机壳7、缠绕在非磁性绝缘材料制成的长条齿8上的线圈26、导磁圆筒23、端盖2和10及轴承外圈6和9固接组成定子；非磁性转轴5、导磁体24、沿垂直于轴线方向充磁的矩形永磁体21、非磁性绝缘体25、导磁体22、非磁性端板3和12及轴承内圈4和11固结组成转子，永磁体21与定子齿8内壁相对的极的极性沿圆周交替分布，在非磁性端板12对应磁极处镶嵌小磁柱(或小磁珠)20；所述轴承是机械式的或磁悬浮式的或组合式的；定子齿8的弧与转子外圆隔一间隙，在转轴5的一端连接一台发电机13；传感器的传感头19镶嵌于端盖10，且使传感头19所在的圆与小磁柱20所在的圆沿轴向隔间隙对应；传感器还可以是其它形式的；发电机13、充电器15、蓄电池16、控制器17及线圈26用导线14连接起来，传感头19与控制器17用导线18连接起来。转轴5的另一端可安装动力输出轮。控制器17用现代硬软件技术易制作。

如图3示，假设所述电机处于停止状态。若要启动，通过控制器17给线圈26通电，且使定子齿8的b齿内弧磁极为N极、c齿内弧磁极为S极、d齿内弧磁极为N极、e齿内弧磁极为S极，那么，转子每一个磁极受到与它邻近的定子齿的电磁推拉力矩，使转子反时针转到图2所示位置，这时，传感器传感头19正好与小磁柱20对正，传感头19将此位置信号传给控制器17，控制器17立即改变线圈26中的电流方向，定子齿8的b、c、d、e的齿的极性同时改变，如图4示，由于转子的极性与定子各齿的极性相同而产生相互排斥力，转子受到的排斥力的合力为零，转子依惯性转过图4所示位置，接着转子每一个磁极又受到与它邻近的定子齿8的电磁推拉力矩而继续转动，此过程重复循环，转子不断被驱转。控制器17还可控制线圈26中的电流的大小以改变轴5的输出功率。启动时，转子的转动方向由控制器17控制线圈26中的电流方向确定。前述的原理已说明，轴5的输出能量除带动发电机13给新式永磁能机自身供电维持运行，还剩余大部分用来对外做功。所以所述新式永磁能机启动后，若不人为停止将永动。

特别指出：线圈26缠绕在非磁性绝缘材料制成的长条齿8上，即用非磁性绝缘材料取代传统的线圈铁心，虽然会降低电磁极的磁力，但是会极大地减小感应损耗和磁滞损耗，而且当转子从转子永磁磁极与定子电磁磁极对正(如图4示)位置改变定子电磁磁极极性时，没有转子永磁磁极的磁阻力。若线圈26缠绕在磁性材料制成的齿上，就有所述的磁阻力，克服此磁阻力要耗费大量的电能。所以，用非磁性绝缘材料取代铁心是本发明的关重点，是一个创新。

本发明转子的另一种结构，如图5示，转子由非磁性轴5、导磁圆筒28、径向充磁的永磁块32、切向充磁的永磁块30、导磁块29及非磁性块31固结而成，永磁块32与永磁块30同极性相聚以在转子外圆形成强磁极，永磁块32组拼成的永磁环，还可用一整块圆环形永磁体沿周向分区且沿径向极性交替充磁制成；该结构转子外圆磁极的数量及永磁块32、永磁块30的数量根据实际需要设计而定。

本发明转子的另一种结构，如图6示，转子由非磁性轴5、导磁圆筒35、径向充磁的永磁块33、导磁块36及非磁性块34固结而成，各永磁块33朝转子外圆的极性沿圆周交替，该结构转子外圆磁极的数量及永磁块33的数量根据实际需要设计而定。

本发明转子的另一种结构，如图7示，转子由轴41、非磁性圆筒40、切向充磁的永磁块38、导磁块39及非磁性块37固结而成，各永磁块38同极性相聚形成转子的磁极，且使转子的磁极极性沿圆周交替分布，该结构转子外圆磁极的数量及永磁块38的数量根据实际需要设计而定。

实施例二：如图8示，在实施例一所述的新式永磁能机定子与转子之间设置非磁性绝缘圆筒43，并使其内圆离开转子外圆一间隙，使其外圆与长条齿8的内弧面接触，使其左右端面分别与端盖2的右端面、盖10的左端面密封固接；将发电机13设计制作成带非磁性绝缘圆筒46的，非磁性绝缘圆筒46的内圆离开转子44外圆一间隙，使其外圆与定子45的内圆接触，使其左右端面分别与端盖10的右端面、端盖47的左端面密封固接，端盖47与盖10的右端面固定；在转轴5的左端安装叶轮41，在叶轮41外设置外壳42，外壳42与盖2的左端面密封固接。这样就构成了全密封离心泵，流体从A口入，从B口出。去掉叶轮41和外壳42，在转轴5的左端安装搅拌棒，就构成了全密封搅拌机。

实施例三：如图9示，将实施例二所述的全密封离心泵或全密封搅拌机所述的发电机、充电器15及蓄电池16去掉，控制器17接外部电源，使所述的全密封离心泵或全密封搅拌机结构简化、体积缩小、重量减轻。

Claims

1.一种新式永磁能机，其特征是：由定子、转子、控制器、发电机、充电器、蓄电池及传感器构成；定子类似于传统的电机的定子结构，但本发明的定子线圈绕在非磁性绝缘材料做成的长条齿上，且有若干组线圈；由转轴、导磁体、非磁性体及永磁体组成极性沿圆周交替的多磁极转子；转子轴的一端可安装动力输出轮，另一端连接一个发电机，发电机通过充电器与蓄电池相连接，定子线圈通过控制器与蓄电池连接；在转子非磁性端板对应磁极处镶嵌小磁柱或小磁珠，传感器的传感头镶嵌于定子端盖，且使传感头所在的圆与小磁柱所在的圆隔沿轴向间隙对应；控制器根据传感器测取转子磁极相对于定子铁心齿的位置信号，给定子各组线圈交替通不同方向的电流，则转子因其永磁极受到定子齿的电磁极的吸引力矩和排斥力矩而旋转，从而驱动发电机和向外输出功率；本发明定子的齿数及相应的线圈组数、转子磁极数或永磁体的数量，根据实际需要设计而定；而且转子永磁体的组合方式是多样的。

2.根据权利要求1所述的新式永磁能机，其特征是：机座(1)、机壳(7)、缠绕在非磁性绝缘材料制成的长条齿(8)上的线圈(26)、导磁圆筒(23)、端盖(2)和(10)及轴承外圈(6)和(9)固接组成定子；非磁性转轴(5)、导磁体(24)、沿垂直于轴线方向充磁的矩形永磁体(21)、非磁性绝缘体(25)、导磁体(22)、非磁性端板(3)和(12)及轴承内圈(4)和(11)固结组成转子，永磁体(21)与定子齿(8)内壁相对的极的极性沿圆周交替分布，在非磁性端板(12)对应磁极处镶嵌小磁柱或小磁珠(20)；所述轴承是机械式的或磁悬浮式的或组合式的；定子齿(8)的弧与转子外圆隔一间隙，在转轴(5)的一端连接一台发电机(13)；传感器的传感头(19)镶嵌于端盖(10)，且使传感头(19)所在的圆与小磁柱(20)所在的圆沿轴向隔间隙对应；传感器还可以是其它形式的；发电机(13)、充电器(15)、蓄电池(16)、控制器(17)及线圈(26)用导线(14)连接起来，传感头(19)与控制器(17)用导线(18)连接起来，转轴(5)的另一端安装动力输出轮。

3.根据权利要求1或2所述的新式永磁能机，其特征是：有另一种结构的转子，它由非磁性轴(5)、导磁圆筒(28)、径向充磁的永磁块(32)、切向充磁的永磁块(30)、导磁块(29)及非磁性块(31)固结而成，永磁块(32)与永磁块(30)同极性相聚以在转子外圆形成强磁极，永磁块(32)组拼成的永磁环，还可用一整块圆环形永磁体沿周向分区且沿径向极性交替充磁制成；该结构转子外圆磁极的数量及永磁块(32)、永磁块(30)的数量根据实际需要设计而定。

4.根据权利要求1或2所述的新式永磁能机，其特征是：有另一种结构的转子，它由非磁性轴(5)、导磁圆筒(35)、径向充磁的永磁块(33)、导磁块(36)及非磁性块(34)固结而成，各永磁块(33)朝转子外圆的极性沿圆周交替，该结构转子外圆磁极的数量及永磁块(33)的数量根据实际需要设计而定。

5.根据权利要求1或2所述的新式永磁能机，其特征是：有另一种结构的转子，它由轴(41)、非磁性圆筒(40)、切向充磁的永磁块(38)、导磁块(39)及非磁性块(37)固结而成，各永磁块(38)同极性相聚形成转子的磁极，且使转子的磁极极性沿圆周交替分布，该结构转子外圆磁极的数量及永磁块(38)的数量根据实际需要设计而定。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的新式永磁能机，其特征是：在定子与转子之间设置非磁性绝缘圆筒(43)，并使其内圆离开转子外圆一间隙，使其外圆与长条齿(8)的内弧面接触，使其左右端面分别与端盖(2)的右端面、盖(10)的左端面密封固接；将发电机(13)设计制作成带非磁性绝缘圆筒(46)的，非磁性绝缘圆筒(46)的内圆离开转子(44)外圆一间隙，使其外圆与定子(45)的内圆接触，使其左右端面分别与端盖(10)的右端面、端盖(47)的左端面密封固接，端盖(47)与盖(10)的右端面固定；在转轴(5)的左端安装叶轮(41)，在叶轮(41)外设置外壳(42)，外壳(42)与盖(2)的左端面密封固接；这样就构成了全密封离心泵，流体从A口入，从B口出；去掉叶轮(41)和外壳(42)，在转轴(5)的左端安装搅拌棒，就构成了全密封搅拌机。

7.根据权利要求6所述的新式永磁能机，其特征是：将实施例二所述的全密封离心泵或全密封搅拌机所述的发电机、充电器(15)及蓄电池(16)去掉，控制器(17)接外部电源，使所述的全密封离心泵或全密封搅拌机结构简化、体积缩小、重量减轻。