CN102857148A - 一种磁电混合直轴驱动方法及动力装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁电混合直轴驱动方法，其包括制备定子永磁体组、制备变极驱动线圈组、触发控制电路转子转动等步骤，该方法利用磁体异性相吸、同性相斥的电磁学原理，并创造性地结合电动机的部分结构，其能量转换效率高；本发明还公开了一种实施该方法的动力装置，其包括触发控制电路、圆筒形的闭磁罩及罩盖、定子永磁体组及与该定子永磁体组相应数量的变极驱动线圈组、转子及转子永磁体，该动力装置结构设计合理，有效利用磁体同极相斥异极相吸的性质，将磁电混合并产生动力，节约能量，提高能源利用效率。

Description

一种磁电混合直轴驱动方法及动力装置

技术领域

本发明涉及电磁驱动技术领域，具体涉及一种磁电混合直轴驱动方法及动力装置。

背景技术

发动机(Engine)，又称为引擎，是一种能够把其它形式的能转化为另一种能的机器，通常是把化学能转化为机械能。(把电能转化为机器能的称为电动机)有时它既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器，比如外燃机、内燃机、内燃机。

现有各种原动力发动机如汽油机、柴油机、燃油蒸气机等已经广泛应用于工业、农业、交通、国防领域等诸多领域，这些机械的使用给人们带米方便的同时，也给社会埋藏了隐患；这些设备有的投资巨大，有的耗费燃料费用大，且废物拜排放、噪音等对环境污染严重。而且上述发动机采用的能源是以煤、油、等不可再生的资源，由于资源有限，能源消耗越来越被人们所重视，而且其能量转化过程复杂、成本高、效率低，并且对环境污染严重。

电动机(Motors)是把电能转换成机械能的一种设备。它是利用通电线圈(也就是定子绕组)产生旋转磁场并作用于转子鼠笼式式闭合铝框形成磁电动力旋转扭矩。电动机按使用电源不同分为直流电动机和交流电动机，电力系统中的电动机大部分是交流电机，可以是同步电机或者是异步电机(电机定子磁场转速与转子旋转转速不保持同步速)。电动机主要由定子与转子组成，通电导线在磁场中受力运动的方向跟电流方向和磁感线(磁场方向)方向有关。电动机工作原理是磁场对电流受力的作用，使电动机转动。

目前的电力产生的方式主要有：火力发电(煤等可燃烧物)、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等，21世纪能源科学将为人类文明再创辉煌。近年来，风能、太阳能、燃料电池等新能源技术发展迅速。燃料电池是将氢、天然气、煤气、甲醇、肼等燃料的化学能直接转换成电能的一类化学电源。但是，这些新能源电力，往往存在着分布广泛、能量密度较小、不易存储和转化等特点，其对于电磁和机械能转换设备的要求更高。

目前，市场上还没有一种能够适应现有清洁能源发电装置的配套的、高效低成本的电磁驱动方法及装置，或者仅用较低的电压和电流，即可持续不断的输出能量，特别适合于电压、电流不稳定的时候，依然能进行持续的机械能转换和输出。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种磁电混合直轴驱动方法，该创造性地将磁力与电力混合使用，用较低的电压和电流，即可持续不断的输出机械能，特别适合于电压、电流不稳定的时候，依然能进行持续的机械能转换和输出。

本发明还提供了一种采用磁电混合直轴驱动方法的动力装置，该动力装置结构设计合理、能源利用效率高。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种磁电混合直轴驱动方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)制备闭磁罩及罩盖；

(2)制备定子永磁体组，该定子永磁体组包括至少两个定子永磁体，所述两个定子永磁体沿闭磁罩中心轴成中心轴对称设置在闭磁罩内壁上；

(3)制备转子，在该转子上设置转子永磁体组，该转子永磁体组包括至少两个转子永磁体，该两个转子永磁体沿转子中心轴成中心轴对称设置在转子上；在转子还设置一惯性飞轮；

(4)转子插设置在所述闭磁罩内，且调整所述转子永磁体的极性，使其与定子永磁体之间形成相吸磁场，在该吸磁场的作用力下，使转子转动；

(5)制备变极驱动线圈组，该变极驱动线圈组包括两个变极驱动线圈，该变极驱动线圈的数量与定子永磁体的数量一致，将变极驱动线圈分别设置在定子永磁体的对立面上；该变极驱动线圈在接通电源后能自动产生与转子永磁体之间相排斥的斥磁场，该斥磁场的作用力大于定子永磁体与转子永磁体间形成的吸磁场的作用力，能驱动转子转动；使所述变极驱动线圈的中心线与所述定子永磁体的中心线成一定偏置角；

(6)制备触发控制电路，该触发控制电路与所述变极驱动线圈相连，并能根据转子的转动情况，相应地使变极驱动线圈断开或者接通电源；具体将所述变极驱动线圈组中的两个变极驱动线圈并联连接所述触发控制电路；

(7)初始状态，变极驱动线圈组断电，转子上的转子永磁体在与定子永磁体间的吸磁场的作用力下处于最靠近定子永磁体位置；

(8)触发控制电路使变极驱动线圈组接通电源，变极驱动线圈与转子永磁体间形成斥磁场，且该斥磁场的作用力大于定子永磁体与转子永磁体间形成的吸磁场的作用力，在该斥磁场作用力下，转子转动。

(9)当转子转动一定角度后，触发控制电路使变极驱动线圈组断开电源，转子永磁体与后一定子永磁体组形成吸磁场，转子在该吸磁场作用力及转动惯性力下继续转动，直至最靠近后一定子永磁体组的位置；

(10)重复步骤(8)～(9)，使所述转子转动，实现连续不断输出动力。

一种实施所述磁电混合直轴驱动方法的动力装置，其特征在于，其包括触发控制电路、圆筒形的闭磁罩及罩盖、定子永磁体组及与该定子永磁体组相应数量的变极驱动线圈组、转子及转子永磁体，所述定子永磁体组包括至少两个定子永磁体，该两个定子永磁体沿闭磁罩中心轴成中心轴对称设置在闭磁罩内壁上，所述转子永磁体组包括两个转子永磁体，该两个转子永磁体沿转子中心轴成中心轴对称设置在转子上，所述变极驱动线圈组包括两个变极驱动线圈，将变极驱动线圈分别设置在定子永磁体的对立面上，并与所述触发控制电路相连。

所述转子上还设有一惯性飞轮。

所述变极驱动线圈的中心线与所述定子永磁体的中心线成一定偏置角。

所述变极驱动线圈组中的两个变极驱动线圈并联连接所述触发控制电路。

本发明的优点在于：本发明提供的磁电混合直轴驱动方法，利用磁体异性相吸、同性相斥的电磁学原理，并创造性地结合电动机的部分结构，设计的磁电混合直轴驱动方法，其能够利用较小的电压、电流即可驱动并实现持续不断并稳定的动力输出机械能，特别适合于电压、电流不稳定的时候，依然能进行持续的机械能转换和输出，适合于新能源设备配套。

本发明还提供的实施磁电混合直轴驱动方法的动力装置，该动力装置结构设计合理、能源利用效率高，能缓解人类对传统能源的依赖，减少目前因大量使用传统燃料能源对环境的污染。

下面结合附图与具体实施方式，对本发明进一步说明。

附图说明

图1为本发明实施例的纵向整体剖面结构示意图；

图2为图1的工作状态的结构示意图；

图3为图1的另一工作状态的结构示意图；

图4为本图1的横向整体剖面结构示意图。

图中：

1.触发控制电路        2.闭磁罩            3.转子

31.转子永磁体         32.转子永磁体       41.定子永磁体

42.定子永磁体         51.定子永磁体       52.定子永磁体

61.变极驱动线圈       62.变极驱动线圈     71.变极驱动线圈

72.变极驱动线圈。

具体实施方式

实施例，参见图1～图4，本发明提供的一种磁电混合直轴驱动方法，其包括以下步骤：

(1)制备圆筒形的闭磁罩2及罩盖；闭磁罩2及罩盖采用屏蔽电磁的材料制造而成；

(2)制备定子永磁体组，每组定子永磁体组包括两个定子永磁体41、42，该两个定子永磁体41、42沿闭磁罩2中心轴成中心轴对称设置在闭磁罩2内壁上；本实施例中还设有另外一组、两个定子永磁体51.52；

(3)制备转子3，在该转子3上设置转子永磁体组，每转子永磁体组包括两个转子永磁体31、32，该两个转子永磁体31、32沿转子3中心轴成中心轴对称设置在转子3上；在所述转子3还设置一惯性飞轮，该惯性飞轮保持转子的转动势能，便于转子3转动后保持向同一方向的转动惯性；

(4)将转子3插设置在所述闭磁罩2内，且调整所述转子永磁体31、32的极性，使其与定子永磁体41、42之间形成相吸磁场，在该吸磁场的作用力下，使转子3转动；

(5)制备变极驱动线圈组，每变极驱动线圈组包括两个变极驱动线圈71、72，该变极驱动线圈的数量与定子永磁体的数量一致，将变极驱动线圈71、72分别设置在定子永磁体41、42的对立面上；该变极驱动线圈71、72在接通电源后能自动产生与转子永磁体31、32之间相排斥的斥磁场，该斥磁场的作用力大于定子永磁体51、52与转子永磁体31、32间形成的吸磁场的作用力，能驱动转子3转动；本实施例中还设有变极驱动线圈61、62；

(6)制备触发控制电路1，该触发控制电路1与所述变极驱动线圈相连，并能根据转子3的转动情况，相应地使变极驱动线圈断开或者接通电源；

所述的触发控制电路1的具体制备步骤如下：

(6.1)制备感应器，该感应器能感应转子的工作状态，并相应发出下行或上行信号；

(6.2)制备A/D转换器；

(6.3)制备手动或自动电流控制器；

(6.4)制备控制器，该控制器能对感应器所发出的下行或上行信号进行分析处理，并相应使变极驱动线圈61断开或接通电源；

(6.5)将感应器、A/D转换器、控制器依次相连接，将该变极驱动线圈61、手动或自动电流控制器、控制器依次相连接，制得触发控制电路1。

所述控制器包括微型计算机，微型计算机内设有预存有控制程序指令的IC、脉冲放大器、耦合变压器和可控硅，所述IC、脉冲放大器、耦合变压器和可控硅依次相连；

(7)初始状态，变极驱动线圈组断电，转子3上的转子永磁体31、32在与定子永磁体51、52间的吸磁场的作用力下处于最靠近定子永磁体51、52位置；

(8)触发控制电路1使变极驱动线圈组接通电源，即变极驱动线圈61、62接通电源，变极驱动线圈61、62与转子永磁体31、32间形成斥磁场，且该斥磁场的作用力大于定子永磁体51、52与转子永磁体31、32间形成的吸磁场的作用力，在该斥磁场作用力下，转子3转动；

(9)当转子转动一定角度后，触发控制电路1使变极驱动线圈组即变极驱动线圈61、62断开电源，转子永磁体31、32与后一定子永磁体组即定子永磁体41、42形成吸磁场，转子3在该吸磁场作用力及转动惯性力下继续转动，直至最靠近后一个定子永磁体组即定子永磁体41、42的位置；

(10)重复步骤(8)～(9)，使所述转子3转动，实现连续不断输出动力。

(11)对所述的定子永磁体和/或转子永磁体补充磁能。

如图1所示，所述变极驱动线圈61、62与所述定子永磁体51、52成一定偏置角，可将变极驱动线圈61、62制造成比定子永磁体41截面积大，使变极驱动线圈61、2安装在定子永磁体41后向一边凸出一部分，或者将变极驱动线圈61、62成一定偏置角度安装在定子永磁体51、52上，使所述变极驱动线圈的中心线与所述定子永磁体的中心线成一定偏置角，此偏置角范围为10-45度。

所述变极驱动线圈组中的两个变极驱动线圈61、62并联连接所述触发控制电路1，使变极驱动线圈组产生同样的磁场，对转子3上的转子永磁体31、32组产生相斥的磁场力，使转子3转动。

其中所述定子永磁体组与变极驱动线圈组的数量一致，可以是一组，两组，多组；所述转子永磁体组也可以是一组，两组，多组。

本实施例提供的一种实施磁电混合直轴驱动方法的动力装置，其包括触发控制电路1、圆筒形的闭磁罩2及罩盖、定子永磁体组及与该定子永磁体组相应数量的变极驱动线圈组、转子及转子永磁体，所述定子永磁体组包括至少一组、两个定子永磁体41、42，该两个定子永磁体41、42沿闭磁罩2中心轴成中心轴对称设置在闭磁罩2内壁上，所述转子永磁体组包括两个转子永磁体31、32，该两个转子永磁体31、32沿转子3中心轴成中心轴对称设置在转子3上，所述变极驱动线圈组包括两个变极驱动线圈61、62，将变极驱动线圈61、62分别设置在定子永磁体51、52的对立面上，并与所述触发控制电路1相连。

所述转子3还设有一惯性飞轮，便于转子3转动后保持向同一方向的转动惯性，并帮助转子启动及越过死点。

所述变极驱动线圈61、62的中心线与所述定子永磁体51、52的中心线成一定偏置角，该偏置角的范围为10-45度，可将变极驱动线圈61、62制造成比定子永磁体51、52截面积大，使变极驱动线圈61、62安装在定子永磁体51、52后向一边凸出一部分，或者将变极驱动线圈61、62成一定偏置角度安装在定子永磁体41、42上。

所述变极驱动线圈组中的两个变极驱动线圈61、62并联连接所述触发控制电路1，使变极驱动线圈组产生同样的磁场，对转子3上的转子永磁体31、32组产生相斥的磁场力，使转子3转动。

所述的触发控制电路1与所述磁电混合直轴驱动方法中的触发控制电路1相同。所述定子永磁体组与变极驱动线圈组的数量相同，可以是一组，两组，多组；所述转子永磁体组也可以是一组，两组，多组。

本发明提供的方法启动电流小，能量转换效率高；本发明提供的动力装置结构设计合理，有效利用磁体同极相斥异极相吸的性质，将磁电混合并产生动力，节约能量，提高能源利用效率，利于缓解人类对传统能源的依赖，减少目前因大量使用传统燃料能源对环境的污染，而且整体结构巧妙，制造成本低，有重大的市场推广价值。

本发明的工作原理为：初始状态时，参见图1，转子3在磁场作用力下，转子永磁体31、32处于最靠近定子永磁体51、52的位置；启动电源，变极驱动线圈61与变极驱动线圈62接通电源，此时，变极驱动线圈61、62分别与转子永磁体31、32之间产生一个同极性的磁场，转子永磁体31、32因磁场排斥力作用下，向逆时针方向做转角运动。

参见图2，当转子3逆时针转动到图2所示的位置时，变极驱动线圈61与变极驱动线圈62断电，两转子永磁体31、32与定子永磁体41和定子永磁体41处于异极状态，根据异极相吸原理，所以转子永磁体31、32受到定子永磁体41、42的强大吸引力，继续做逆时针的转角运动。

参见图3，当当转子3逆时针转动到图3所示的位置时，变极驱动线圈71与变极驱动线圈72通电，它们同时产生两个与两转子永磁体31、32极性相同的小磁场，因同极性相斥原理，转子在两磁场的作用力及转动惯性力下做转角运动。

以此类推，所述两对变极驱动线圈在触发控制电路1的控制下，根据转子3的转动情况，依次断电及通电，转子永磁体31、32在这不断变换的磁场中，在磁场力的作用力下，继续不断的做转角运动，实现动力输出；转子3的转动速度及输出功率由触发控制电路1控制。

其他实施例中，需要设计多对定子永磁体组、变极驱动线圈组与转子永磁体组的动力装置时，只需根据相应对数的数量，调节触发控制电路1的参数，即可实现多对数的定子永磁体组、变极驱动线圈组的动力装置的动力输出。在长时间使用后，也需要间歇性的对转子永磁体31、32和/或定子永磁体41、42、51、52进行充磁，来维持本发明技术方案的持续运行，依靠不断补充的磁能，经转化后持续输出机械能。

本发明并不限于上述实施方式，采用与本发明上述实施例相同或近似步骤或结构，而得到的其他用于磁电混合直轴驱动方法及动力装置，均在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种磁电混合直轴驱动方法，其特征在于，其包括以下步骤：

(1)制备闭磁罩及罩盖；

(2)制备定子永磁体组，该定子永磁体组包括至少两个定子永磁体，该两个定子永磁体沿闭磁罩中心轴成中心轴对称设置在闭磁罩内壁上；

(3)制备转子，在该转子上设置转子永磁体组，该转子永磁体组包括至少两个转子永磁体，该两个转子永磁体沿转子中心轴成中心轴对称设置在转子上；

(4)转子插设置在所述闭磁罩内，且调整所述转子永磁体的极性，使其与定子永磁体之间形成相吸磁场，在该吸磁场的作用力下，使转子转动；

(5)制备变极驱动线圈组，该变极驱动线圈组包括两个变极驱动线圈，该变极驱动线圈的数量与定子永磁体的数量一致，将变极驱动线圈分别设置在定子永磁体的对立面上；该变极驱动线圈在接通电源后能自动产生与转子永磁体之间相排斥的斥磁场，该斥磁场的作用力大于定子永磁体与转子永磁体间形成的吸磁场的作用力，能驱动转子转动；

(6)制备触发控制电路，该触发控制电路与所述变极驱动线圈相连，并能根据转子的转动情况，相应地使变极驱动线圈断开或者接通电源；

(7)初始状态，变极驱动线圈组断电，转子上的转子永磁体在与定子永磁体间的吸磁场的作用力下处于最靠近定子永磁体位置；

(8)触发控制电路使变极驱动线圈组接通电源，变极驱动线圈与转子永磁体间形成斥磁场，且该斥磁场的作用力大于定子永磁体与转子永磁体间形成的吸磁场的作用力，在该斥磁场作用力下，转子转动；

(9)当转子转动一定角度后，触发控制电路使变极驱动线圈组断开电源，转子永磁体与后一定子永磁体组形成吸磁场，转子在该吸磁场作用力及转动惯性力下继续转动，直至最靠近后一定子永磁体组的位置；

(10)重复步骤(8)～(9)，使所述转子转动，实现连续不断输出动力。

2.根据权利要求1所述的磁电混合直轴驱动方法，其特征在于，所述的步骤(3)还包括在所述转子上设置一惯性飞轮。

3.根据权利要求1所述的磁电混合直轴驱动方法，其特征在于，所述步骤(5)还包括使变极驱动线圈的中心线与所述定子永磁体的中心线成一定偏置角。

4.根据权利要求1所述的磁电混合直轴驱动方法，其特征在于，所述步骤(6)还包括以下内容：将所述变极驱动线圈组中的两个变极驱动线圈并联后再连接所述的触发控制电路。

5.一种实施权利要求1～4之一所述磁电混合直轴驱动方法的动力装置，其特征在于，其包括触发控制电路、圆筒形的闭磁罩及罩盖、定子永磁体组及与该定子永磁体组相应数量的变极驱动线圈组、转子及转子永磁体，所述定子永磁体组包括至少两个定子永磁体，该两个定子永磁体沿闭磁罩中心轴成中心轴对称设置在闭磁罩内壁上，所述转子永磁体组包括至少两个转子永磁体，该两个转子永磁体沿转子中心轴成中心轴对称设置在转子上，所述变极驱动线圈组包括两个变极驱动线圈，将变极驱动线圈分别设置在定子永磁体的对立面上，并与所述触发控制电路相连。

6.根据权利要求5所述的动力装置，其特征在于，所述转子上还设有一惯性飞轮。

7.根据权利要求5所述的动力装置，其特征在于，所述变极驱动线圈的中心线与所述定子永磁体的中心线成一定偏置角。

8.根据权利要求5所述的动力装置，其特征在于，所述变极驱动线圈组中的两个变极驱动线圈并联连接所述触发控制电路。

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