磁悬浮磁能动力机
技术领域
本发明涉及磁能领域,尤其是一种利用磁能为动力的磁悬浮磁能动力机。
背景技术
目前,世界范围内所使用的电机几乎都离不开矽钢片,它是导磁的优良材料,自电机发明近三百年来普遍使用,而汽、柴油及虽没有矽钢片材料,但汽、柴油能源不仅污染环境,制造噪音很不环保,而且面临资源枯竭。风、水能源虽然好也有污染及环保问题,且使用受环境条件制约,不能广泛使用。
磁悬浮磁能动力机,它是替代应用汽、风、水、汽油、柴油及交流电机作动力源的目前节能环保型动力机。本发明要创新出目前动力驱动设备中没有使用过的能源-“磁能”来驱动设备,在目前动力设备中普遍使用蒸汽、汽、柴油、电能、水能、风能、太阳能、核能等驱动动力设备。污染、噪声、环保、成本、场地等因素限制或制约着这些动力设备的应用,尤其是汽、柴油机这个动力设备的资源面临枯竭、污染、噪声及成本已是全世界公认的问题,它们自身的结构有着明显不尽人意的要求改造的趋势,如今的电机仍然摆脱不了矽钢片这一工艺既成本高又复杂的困境,本发明就是迎着这些不尽人意的现实,用“磁能”作为能源去驱动目前普遍动力设备。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮磁能动力机,本发明直接可替代目前广泛使用的电机、汽、柴油机、风力、水力动力机的应用领域中,能很环保节能、工艺简单、降低成本的广泛应用,尤其是在缺乏以上能源的场合中,本发明的应用,将在一定程度上,改变人们对能源的危机紧张的担忧,符合世界和我国对以上动力设备的生产转型,是一种很低碳的动力机可容发电机、电动机为一体,有令人刮目相看的效果。
本发明的技术方案是:
一种磁悬浮磁能动力机,包括空心定轴,所述空心定轴上设有内定子端盖绝缘圈,内定子端盖绝缘圈上设有碳刷,空心定轴上活动连接内转子支架,内转子支架上设有内转子绝缘圈,内转子绝缘圈上套设内转子换向器,内转子换向器四周设有内转子线圈,内转子线圈上设有内转子线圈支架,内转子线圈支架周边设有至少一块内转子磁钢;内定子端盖绝缘圈上设有内定子和内定子端盖,内定子端盖内相对内转子线圈位置设有内定子端盖内隔磁物,内定子端盖内隔磁物上设有内定子左侧固定磁极,内定子内相对内转子磁钢位置设有马蹄形内定子内磁钢,内定子外缘设有至少一块内定子外磁钢;空心定轴上活动连接外转子,内转子支架上固定连接内转子主动齿轮,内转子主动齿轮与设置在内转子支架上的外转子齿轮啮合连接,外转子内相对内定子外磁钢位置设有外转子内隔磁材料和马蹄形的外转子内磁圈,外转子外缘设有外转子外隔磁材料和至少一块外转子外磁圈;外转子上活动连接外定子外壳,外定子外壳内设有外定子内磁钢;外定子内磁钢和外转子外磁圈间的空气隙、内定子外磁钢和外转子内磁圈间的空气隙、内转子磁钢和内定子内磁钢间的空气隙均为沿旋转方向一端小一端逐渐增大的牛角形。
所述外转子右侧设有外转子右侧隔磁材料和外转子右侧磁钢,外转子上设有外转子左侧端盖,外转子左侧端盖左侧设有外转子左侧隔磁材料和外转子左侧磁钢;外定子外壳内相对外转子右侧磁钢位置设有外定子右内侧磁钢圈,外定子外壳上设有与外转子左侧端盖活动连接的外定子端盖,外定子端盖内相对外转子左侧磁钢位置设有外定子左内侧磁钢圈。
所述外定子内磁钢为马蹄形,其两端分别设有一外定子隔磁物,上述两个外定子隔磁物之间设有电磁铁芯,电磁铁芯内设有电磁线圈。
所述空心定轴与内转子支架之间设有内转子线圈轴承或轴套;所述外转子与外定子外壳之间设有外定子轴承或轴套;空心定轴与外转子之间设有外转子轴承或轴套;所述外转子左侧端盖与空心定轴之间设有外转子左侧轴承或轴套;所述外定子端盖与外转子左侧端盖之间设有外定子左侧轴承或轴套。
所述外定子内磁钢和外转子外磁圈、内定子外磁钢和外转子内磁圈、内转子磁钢和内定子内磁钢、外定子右内侧磁钢圈和外转子右侧磁钢、外定子左内侧磁钢圈和外转子左侧磁钢的磁极均为相斥的同极性磁极。
所述外转子上螺纹连接飞轮。所述外转子齿轮设置在外转子齿轮定轴上,外转子齿轮侧部设有外转子齿轮护圈。所述外定子外壳可换为根据用户需要电压等级的发电机的定子线圈。外转子外磁圈与发电机的定子线圈按照用户需要电压等级的发电机原理匹配。
两个或若干两个以上所述的磁悬浮磁能动力机可以组合使用,可以为多个串联或者并联或任意组合。串联时,多套磁悬浮磁能动力机的外转子依次连接,空心定轴沿串联方向要相应延长;并联时,在外定子外壳外部设置成对的第二外转子和第二外定子,......,第N外转子和第N外定子,外定子外壳外部还需设置对应的外磁圈、左侧磁钢和右侧磁钢,以平衡左右摆动。
本发明的有益效果是:
本发明的磁悬浮磁能动力机利用磁能为动力,将磁极的同性相斥、异性相吸的普及知识具体应用在本发明中,采用少量直流电能做启动和控制,巧妙地利用特殊的结构制成这一目前仅有的“磁悬浮磁能动力机”。实现以上动力机的替换目标,淘汰目前广泛使用的电机、汽、柴油机节约风、水资源,缓解人类对能源的环保、安全、节约、稳定、低成本、易操作的渴望。
本发明针对目前广泛使用10w至20Kw的电机比较,首先、定、转子决不用一片矽钢片,这可节约材料成本,减少污染、噪声、减少工艺成本等,直接应用固定磁场同性相斥之能进行驱动;定、转子间的空气间隙为非均匀性的沿旋转方向依其功率大小进行精心设计并组装,起动和维持该发明工作的直流电耗比同功率目前产品节约1/2至2/3。且无污染和噪音扰人,重量、体积小,成本低,操作简单,维护方便,不受使用场合的限制,可尽早实现家用自供电系统,摆脱目前有电力网供电的被动状况。
附图说明
图1是本发明的整体结构剖视示意图。
图2是本发明的轴向结构示意图。
图中:0为飞轮、1为外转子、2为空心定轴、3为外定子轴承、4为外转子轴承、5为外定子外壳、6为外转子齿轮定轴、7为外转子齿轮护圈、8为外转子齿轮、9为内定子、10为外定子右内侧磁钢圈、11为外转子右侧磁钢、12为外转子右侧隔磁材料、13为外转子内隔磁材料、14为外转子内磁圈、15为外定子内磁钢、16为外转子外磁圈、17为外转子外隔磁材料、18为内定子外磁钢、19为内定子内磁钢、20为外定子端盖、21为外定子左内侧磁钢圈、22为外转子左侧磁钢、23为内转子线圈支架、23a为内转子磁钢、24为外转子左侧隔磁材料、25为内转子线圈、26为内定子端盖内隔磁物、27为内定子左侧固定磁极、28为内定子端盖、29为内转子换向器、30为内定子端盖绝缘圈、31为碳刷、32为内转子绝缘圈、33为外转子左侧端盖、34为内转子主动齿轮、35为内转子线圈轴承、36为内转子支架、37为外定子左侧轴承、38为外转子左侧轴承、39为外定子隔磁物、40为电磁铁芯、41为电磁线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述:
一种磁悬浮磁能动力机,包括空心定轴2,空心定轴2上设有内定子端盖绝缘圈30,内定子端盖绝缘圈30上设有碳刷31,空心定轴2上活动连接内转子支架36,内转子支架36上设有内转子绝缘圈32,内转子绝缘圈32上套设内转子换向器29,内转子换向器29四周设有内转子线圈25,内转子线圈25上设有内转子线圈支架23,内转子线圈支架23周边设有至少一块内转子磁钢23a;内定子端盖绝缘圈30上设有内定子9和内定子端盖28,内定子端盖28内相对内转子线圈25位置设有内定子端盖内隔磁物26,内定子端盖内隔磁物26上设有内定子左侧固定磁极27,内定子9内相对内转子磁钢23a位置设有马蹄形内定子内磁钢19,内定子9外缘设有至少一块内定子外磁钢18;空心定轴2上活动连接外转子1,内转子支架36上固定连接内转子主动齿轮34,内转子主动齿轮34与设置在内转子支架36上的外转子齿轮8啮合连接,外转子1内相对内定子外磁钢18位置设有外转子内隔磁材料13和马蹄形的外转子内磁圈14,外转子1外缘设有外转子外隔磁材料17和至少一块外转子外磁圈16;外转子1上活动连接外定子外壳5,外定子外壳5内设有外定子内磁钢15;外定子内磁钢15和外转子外磁圈16间的空气隙、内定子外磁钢18和外转子内磁圈14间的空气隙、内转子磁钢23a和内定子内磁钢19间的空气隙均为沿旋转方向一端小一端逐渐增大的牛角形。
外转子1右侧设有外转子右侧隔磁材料12和外转子右侧磁钢11,外转子1上设有外转子左侧端盖33,外转子左侧端盖33左侧设有外转子左侧隔磁材料24和外转子左侧磁钢22;外定子外壳5内相对外转子右侧磁钢11位置设有外定子右内侧磁钢圈10,外定子外壳5上设有与外转子左侧端盖33活动连接的外定子端盖20,外定子端盖20内相对外转子左侧磁钢22位置设有外定子左内侧磁钢圈21。
外定子内磁钢15为马蹄形,其两端分别设有一外定子隔磁物39,上述两个外定子隔磁物39之间设有电磁铁芯40,电磁铁芯40内设有电磁线圈41。
空心定轴2与内转子支架36之间设有内转子线圈轴承35或轴套;所述外转子1与外定子外壳5之间设有外定子轴承3或轴套;空心定轴2与外转子1之间设有外转子轴承4或轴套;所述外转子左侧端盖33与空心定轴2之间设有外转子左侧轴承38或轴套;所述外定子端盖20与外转子左侧端盖33之间设有外定子左侧轴承37或轴套。
外定子内磁钢15和外转子外磁圈16、内定子外磁钢18和外转子内磁圈14、内转子磁钢23a和内定子内磁钢19、外定子右内侧磁钢圈10和外转子右侧磁钢11、外定子左内侧磁钢圈21和外转子左侧磁钢22的磁极均为相斥的同极性磁极。
外转子1上螺纹连接飞轮0。外转子齿轮8设置在外转子齿轮定轴6上,外转子齿轮8侧部设有外转子齿轮护圈7。
外定子外壳5可换为根据用户需要电压等级的发电机的定子线圈。外转子外磁圈16与发电机的定子线圈按照用户需要电压等级的发电机原理匹配。
两个或若干两个以上所述的磁悬浮磁能动力机可以组合使用,可以为多个串联或者并联或任意组合。
串联时,多套磁悬浮磁能动力机的外转子1依次连接,空心定轴2沿串联方向要相应延长;并联时,在外定子外壳5外部设置成对的第二外转子和第二外定子,......,第N外转子和第N外定子,外定子外壳5外部还需设置对应的外磁圈、左侧磁钢和右侧磁钢,以平衡左右摆动。
本发明的工作原理是:
它有两个鼓形的转子,分别为外转子和内转子,在外转子和内转子周边宽一定角度的扇形体上装着一块钕铁硼永磁块,根据功率大小的需求,也可沿转子周边等分放置三块,转子在主要由铁氧体永磁铁做的定子环中旋转,定子有一条宽一定角度的槽口,沿槽口嵌有一个电磁铁,在扇形体磁块经过电磁铁线圈的瞬间,通以脉冲电能使它激励产生推斥力,推动转子旋转,当电磁铁励磁电路断开时,转子的速度就由其钕铁硼永磁块和定子环上的磁极同性相斥的磁推力维持着,同时,飞轮的储蓄机械能也随转子的旋转而加在转子上助力转子的旋转。定子环的作用就是对转子的摆动不断补充动量。定子环内圈不是圆的,而是螺旋形的,其半径沿转子的旋转方向逐渐增大,因此,在定子的偏心内曲面和旋转的转子外圆间形成了一个非均匀性气隙,气隙的尺寸是沿转子旋转方向慢慢逐渐增大,这样,就确保了在定子内圈下运动中的转子外圆上的一定角度上的扇形体钕铁硼永磁块磁极,前端距离定子内圈的距离空间始终比后端的距离空间大,磁阻在空隙中的就比较大,因此转子外圆上一定角度的扇性钕铁硼永磁块磁极在旋转中总是在后端得到一个推力,使转子向前加速,所以,在转子转近电磁铁时的这圆周距离上并不消耗电池或电能的能量,这样一周之后,电磁铁再一次给与通电激励,使转子又一次得到电磁铁产生的力的推动而开始下一个循环旋转,推力是根据旋转中转子到达上死点时(阻力大时)给与即时通电激励,一般可用转速传感器控制进行激励电流大小和通电时间的长短,确保转子正常做功的需要。
以下按图2的结构对本发明作进一步说明:
直流电源引入线经本发明的空心定轴2到达内定子端盖绝缘圈30后,连接到碳刷31上,碳刷31另一端面同内转子换向器29接触后把电流通入内转子线圈25,在其上产生交变电流所产生的磁极交变磁性作用下在内定子左侧固定磁极27上,在同性相斥,异性相吸的磁极磁性作用下,使得内转子线圈25旋转,在该线圈端上部,有内转子线圈端支架23及内转子磁钢23a嵌固。由于内转子磁钢23a的外端面磁极极性和内定子内磁钢19的外端面磁极性相同且两同极性磁钢的同极性空气隙沿内转子线圈25的转动方向逐渐慢慢增大,所以,内转子绝缘圈32、内转子支架36组成的转子由内转子线圈轴承35支撑固定在空心定轴2和内转子支架36上旋转,由内转子支架36同内转子主动齿轮34用螺钉固定,内转子主动齿轮34再同外转子齿轮8啮合,而外转子齿轮8是固定在外转子1内侧上,从而带动外转子1旋转,外转子1的两侧端部分别装有外转子右侧隔磁材料12和外转子左侧隔磁材料24,外转子右侧磁钢11和外转子左侧磁钢22。外定子右内侧磁钢10和外定子左内侧磁钢21同外转子右侧磁钢11和外转子左侧磁钢22进行同极性磁钢相斥的作用,以平衡外转子1的摆动,外转子1的内、外侧端面上装有外转子内隔磁材料13和外转子外隔磁材料17,外转子内磁圈14和外转子外磁圈16;它们分别同内定子外磁钢18和外定子内磁钢15进行同性相斥的推斥力作功,加速外转子1的旋转速度和力矩,而外转子1上的飞轮0用螺纹连接起来帮助外转子1的做功力矩加大、加速,从而大大节约了直流电能的消耗。外定子轴承3、外转子轴承4是它们支撑右侧的外定子和外转子1的轴承。外定子左侧轴承37、外转子子左侧轴承38用于支撑左侧的外定子和外转子。外定子外壳5、外转子齿轮定轴6是固定外转子齿轮8用的,外转子齿轮护圈7是定位外转子齿轮8的护圈,内定子端盖内隔磁物26,是用来隔磁的,内定子端盖28和内定子9是固定组成内定子的外壳,外定子隔磁物39是外定子内磁钢15缺口两侧的隔磁材料,电磁铁是由电磁线圈41和电磁电磁铁芯40所组成的。
两个或若干两个以上这样的“磁悬浮磁能动力机”可以组合起来,可以多个串联或者并联或任意组合,成为一个能量利用效率很高的汽车动力装置,实现四轮驱动、从而减少了目前汽、柴油动力发动机所有的附加设备,成本、污染、噪音等问题就可以迎刃而解了。
值得一提的是本发明的整体重量在同等功率情况下的目前动力设备是要轻很多的,而且这种发明维持旋转动力的能量主要来自磁能,而这种磁能的消耗,经过15年的实践证明磁化强度在这期间内只会失去不到原来的磁化强度的2%,只不过永久磁极对于在它内部运动的电子来说是个超导运动而已,因此电子在永磁极中的运动不受任何的阻力而已。
本发明采用磁极同性相斥、异性相吸的原理,通过特殊结构,很好的把“磁能”这个能源应用到“磁悬浮磁能动力机”上,实现驱动,从而取代目前各种发电机、电动机、汽油发动机、柴油发动机、蒸汽机、水能机、风能机等面临能源枯竭或有限能源、限定能源的局面。