CN103825426A - 一种命名为“增电机”的电能倍增装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元、助动飞轮、发电单元、控制系统及电能变换装置，其实质是将体量较小的电动机和体量较大的永磁发电机关联在一起，给电动单元通电带动飞轮和发电单元转子运转，使发电单元定子输出电能，当电动单元断电时在飞轮的转动惯量和助动机制的影响下电动单元转子和发电单元转子均能继续运转，使电动单元定子和发电单元定子都能输出电能，将电动单元定子输出的电能通过电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出。本发明兼具充电、增电、放电功能，不仅可以用于家庭增电蓄电，而且可以用做移动电源。

Description

一种命名为“增电机”的电能倍增装置

【技术领域】

本发明属于节能设备技术领域，具体涉及一种命名为“增电机”的电能倍增装置。

【背景技术】

自法拉第发现电磁感应现象以来，人们相继发明了发电机、电动机、调相机、飞轮储能设备，近年来又出现了双转子电动机。发电机的目的是将机械能转化为电能，电动机的目的是将电能转化为机械能，调相机的目的是用电动机输出的无功功率损益超前或滞后的电网相位，飞轮储能设备的目的是先将电能转化为飞轮的动能暂时储存起来等到用电时再将飞轮的动能转化成电能，双转子电动机的目的是提供二元化的动力输出窗口。它们的终极目标不是指向能量形式的转化，就是指向电能的储蓄备用。迄今为止，尚未看到以增加电能为目的的机电产品。

【发明内容】

一、要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种命名为“增电机”的电能倍增装置，基本思路是根据法拉第电磁感应定律、飞轮储能原理及飞轮助动技巧将电动机、助动飞轮、发电机集成于一体，使之成为一个以较少的电能投入获得较多电能产出的机电产品。

“增电机”可能会触及科学界的敏感神经，怀疑它是不是违背了能量守恒和转化定律?答案是非常明确的，增电机并没有违背能量守恒和转化定律。因为它不仅利用了输入系统的电能、而且还利用系统内始终存在的重力势能和永磁能，使转子的动能、重力势能、永磁能共同转化成电能输出。具体来说，增电机所增加的电能并不是凭空产生的，而是基于体量放大、飞轮助动、协同互作、强磁增效四大技术措施，具有可靠的物质基础和物理机制。为便于表述和理解，现将有关概念定义如下：

1、体量放大所谓体量放大是指将体量较小的电动机和体量较大的发电机关联在一起，或者将一台电动机和数台发电机关联在一起，以较少的电能投入获得较多的电能产出。与此同时，还将发电机的永磁转子设计成空心转筒以减轻其质量、将连接发电机永磁转子的轴承设计成永磁悬浮轴承以消除摩擦阻力，以节能降耗的方法协助解决“小马拉大车”带来的匹配难题，使“少吃多产”的梦想成为现实。

2、飞轮助动所谓飞轮助动是指一些具有特殊构造的飞轮启动后，其内部组件在重力、磁力、离心力的协同作用下能进一步加速飞轮的转动，使之获得更大的转动惯量，进而储蓄更多的动能。根据作用机制，这些具有助动功能的飞轮可以分为重力助动飞轮、磁力助动飞轮、重力磁力联合助动飞轮和电力助动飞轮四种类型。

①“重力助动飞轮”的内部设置若干滚筒或摆锤，当飞轮在外力作用下转动时，这些滚筒或摆锤在重力及离心力的协同作用下产生旋转力矩驱动飞轮加速运转。其结构形式如图1～图4所示。为消除飞轮内部因机械摩擦、撞击而产生的噪音以及飞轮破裂产生的安全隐患，本发明在飞轮壳体内壁铺衬耐磨弹性材料，并用以碳纤维编织材料包裹滚筒或摆锤，以便“消噪防裂”。

②“磁力助动飞轮”实际上是一种磁性耦合机构，设置于电动机飞轮外周的主动磁环与设置在发电机转子内孔的被动磁环形成磁性耦合。当电动机通电时，主动磁环通过前拉(吸)后推(斥)的双重机制带动被动磁环加速转动，如同磁悬浮列车的推进机制；当电动机断电时，由于受转动惯量及磁环之间的作用与反作用以及定子绕组反电动势的的影响，主、被动磁环均能持续运转，从而获得次生能量。主、被动磁环的永磁元件可以沿着圆周平滑布置，也可以沿着圆周呈锯齿状布置，前者的耦合方式像永磁轴承，称为“轴承式”，后者的耦合方式像相互啮合的齿轮，称为“齿轮式”。如图5、图6所示。其磁性关联方式如图7、图8所示。

③“电机式助动飞轮”是根据电动机原理衍变而成的，由设置于机座的电磁铁或永磁体提供励磁磁场，飞轮充当转子。飞轮的外周可以由铁磁性材料构成结构，还可以做成铝浇鼠笼或铜条鼠笼。分别相当于磁阻电机、永磁电机、感应电机。由于飞轮原来就处于转动状态，电机式助动飞轮完全可以由永磁体提供励磁，通过“因动而电，因电而动”的“动-电-动”循环模式在不需要输入电能的情况下使飞轮加速运转。图9为感应电机式助动飞轮的结构示意图。

④“重力磁力联合助动飞轮”的轮毂内设有铁磁性重力球、轮毂外设置脉冲式电磁铁或做周期性往复运动的永磁体，通过电磁铁或永磁体对铁磁性重力球频繁反复地吸引和释放，拖拽飞轮加速运转，从而获得额外能量。如图10、图11所示。

作为一个新兴的技术体系，重力助动飞轮、磁力助动飞轮和重力磁力联合助动飞轮在驱动机制创新、储能密度提升、支承方式改进、消噪及安全机制方面还存在许多新课题，本发明人正致力于相关的研究与开发。

3、所谓协同互作，就是通过各个部件之间的有益关联和相互作用产生“1+1>2”的协同效应(Synergy Effects)。增电机并不是简单地将电动机和发电机复合在一起，它不仅把飞轮作为一个储能介质，而且将其作为一个利用重力势能、永磁能及电能的能量整合机构，使飞轮不仅能产生外部协同而且能产生内部协同。外部协同是指飞轮作为增电机的一个部件能与电动单元、发电单元通过相互协作而共享运行动力和能量资源，比作为一个单独运作的部件取得更好的运行效果；内部协同则指飞轮内部的各个组成部分能从不同环节、不同阶段、不同方面共同利用同重力、磁力、离心力而产生助动效应。

4、所谓强磁增效，是指发电机的永磁转子不但在用料上优先选用钕铁硼强磁材料，而且在排列方式上优先选择能增强气隙磁通和改善磁能分布状态的Halbach阵列，并尽可能采用无芯结构，从而大大提高其发电效率。

二、所采用的技术方案

1、一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元、发电单元、飞轮、控制系统、电能变换装置以及静止轴、轴承、风扇、机座、端盖，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种卧式同心结构，其实质是将体量较小的外转子永磁电动机和体量较大的内转子永磁发电机嵌套在一起，使发电单元的永磁转子悬浮于电动单元永磁转子之外并能在磁力作用下随之转动，给电动单元通电带动飞轮和发电单元转子运转，使发电单元定子输出电能，当电动单元断电时电动单元转子和发电单元转子因受飞轮的转动惯量和助动机制等因素的影响均能继续运转，使电动单元定子和发电单元的定子都能输出电能，将电动单元定子输出的电能通经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元定子源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元的定子由铁芯、绕组、绝缘衬片、静止轴、接线盒组成，定子铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口朝外，绕组可以直接缠绕在铺设绝缘衬片的槽齿上，也可先绕好绕组线圈然后嵌入铺设绝缘衬片的嵌线槽中，绕组引出线通过固定在静止轴上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(3)所述电动单元的转子由背轭、铁芯、永磁体及端笼、风扇组成，其中，背轭构成内转子的壳体并与端笼用镙钉连接，其内圆周的壁上设置铁芯，铁芯上粘贴(如图12所示，下同)或镶嵌(如图13所示，下同)永磁体；风扇设置在端笼上；

(4)所述发电单元的转子由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成外转子的壳体，并以之为依托设置铁芯，铁芯上粘贴或镶嵌永磁体；为限制发电单元转子的轴向偏移，在其与电动单元外转子之间设置轴向稳衡永磁体；

(5)所述电动单元转子和发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列(如图14所示，下同)，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可以缺省铁芯(如图15所示，下同)；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体；

(6)所述发电单元定子由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，其中，定子铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口可以朝内，也可以朝外；槽口朝外时嵌线完毕后必须用磁性槽楔封闭，槽口朝内时可以用其他槽楔封闭；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(7)所述飞轮可以是“重力助动飞轮”，也可以是“磁力助动飞轮”，还可以是“重力磁力联合助动飞轮”，或者是“电机式助动飞轮”；“重力助动飞轮”、“重力磁力联合助动飞轮”均进行“消噪处理”；飞轮设置在电动单元转子的端笼；

(8)所述“增电机”各大部件的连接关系是：电动单元定子和静止轴紧固在一起，静止轴穿过轴承内环并与之紧配合，进而延伸至机座端盖的内孔锁定；电动单元转子通过背轭及其端笼连接于轴承外环并与其一起转动；发电单元转子悬浮于电动单元转子之外；发电单元定子通过过盈配合固定于机座；控制系统和电能变换装置固定于机座。

2、如技术方案1所述的一种命名为“增电机”的电能倍增装置，电动单元转子和发电单元转子也可以复合成一体式结构，这种复合转子可以有两种不同的结构形式：一是内层和外层均为永磁转子，即在环形背轭上设置环形铁芯，在环形铁芯的外周和内孔的壁上分别设置永磁体；二是外层为永磁转子、内层为铝浇鼠笼转子，即在环形铝浇鼠笼转子的外周设置背轭和铁芯，而后在铁芯上粘贴或镶嵌永磁体。

3、一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元、发电单元、磁性耦合机构、飞轮、控制系统、电能变换装置以及转轴、轴承、风扇、机座、端盖，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种卧式轴向耦合结构，其实质是将体量较小的内转子电动机和体量较大的内转子永磁发电机通过磁性耦合机构沿横轴耦合在一起，通过电动单元带动飞轮和磁性耦合机构的主动磁环，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动被动磁环和与其连为一体的发电单元的永磁转子，使发电单元的定子输出电能，当电动单元断电时由于磁性耦合机构的主、被动磁环间的作用与反作用以及飞轮的转动惯量和助动机制，电动单元和发电单元的转子均能继续运转，它们的定子都能输出电能，将电动单元定子输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元可以是永磁无刷电机，也可以是感应电机，还可以是磁阻电机；

(3)所述发电单元由转子和定子组成，转子包括背轭、铁芯和永磁体，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁阵列粘贴或镶嵌在铁芯上；定子由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成；铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口可以朝内，也可以朝外；槽口朝外时嵌线完毕后必须用磁性槽楔封闭，槽口朝内时可以用其他槽楔封闭；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(4)所述磁性耦合机构由主动磁环和被动磁环组成，主动磁环设置在电动单元的转轴之上，被动磁环设置在发电单元的转子端部；为了确保发电单元转子的平衡在其另一端设置一个与磁性耦合机构对称的永磁悬浮轴承，其动环连接在转子端部，定环连接在机座端盖的内孔；磁性耦合机构的主动磁环、被动磁环和磁轴承的动环、定环均径向或切向充磁的瓦片状永磁体构成；

(5)所述所述发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体；

(6)所述飞轮、风扇均设置在电动单元的转轴上；所述飞轮可以是“重力助动飞轮”，也可以是“磁力助动飞轮”，还可以是“重力磁力联合助动飞轮”，或者是“电机式助动飞轮”；“重力助动飞轮”、“重力磁力联合助动飞轮”均进行“消噪处理”。

4、如技术方案3所述的一种命名为“增电机”的电能倍增装置，发电单元转子也可以通过法兰式飞轮与电动单元的转轴直接联结，同时用机械轴承代替磁性耦合机构和永磁悬浮轴承。

5、一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元、发电单元、磁性耦合机构、控制系统、电能变换装置以及转轴、轴承、风扇、机座、端盖，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种立式轴向或径向耦合结构，其实质是将体量较小的内转子电动机和体量较大内转子永磁发电机通过磁性耦合机构沿竖轴耦合在一起，通过电动单元驱动磁性耦合机构的主动磁环，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动其被动磁环，使发电单元的定子输出电能，当电动单元断电时由于磁性耦合机构的主、被动磁环间的作用与反作用及其转动惯量，共同充当发电单元的永磁转子的磁性耦合机构的主、被动磁环均能继续运转，使发电单元定子和电动单元定子都能输出电能，将电动单元定子输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元可以是永磁无刷电机，也可以是感应电机，还可以是磁阻电机；

(3)所述发电单元的转子可以由磁性耦合机构的主、被动磁环共同担当，也可以由被动磁环单独担当；主、被动磁环均由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴或镶嵌在铁芯上；

(4)所述发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可以缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是是钐钴磁铁，或者铁氧体；

(5)所述磁性耦合机构的主、被动磁环之间的耦合方式可是“齿轮式”，也可以是“轴承式”；

(6)所述磁性耦合机构的被动磁环悬浮于机座底部的磁轨之上；磁轨(13)可以是永磁体，也可以是电磁铁，还可以是超导体；

(7)所述发电单元定子由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口可以朝内，也可以朝外；槽口朝外时嵌线完毕后必须用磁性槽楔封闭，槽口朝内时可以用其他槽楔封闭；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座上的接线盒与电能变换装置实现电连接。

6、一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元、发电单元、磁性耦合机构、控制系统、电能变换装置以及转轴、轴承、机座、端盖，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种立式共轴结构，其实质是将体量较小的盘式永磁电动机和体量较大的盘式永磁发电机通过磁性耦合机构沿竖轴耦合在一起，通过电动单元驱动磁性耦合机构的主动磁环，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动其被动磁环，使发电单元的定子输出电能，当电动单元断电时由于磁性耦合机构的主、被动磁环间的作用与反作用及其转动惯量，分别充当电动单元和发电单元永磁转子的磁性耦合机构的主、被动磁环均能暂时运转，使发电单元定子和电动单元定子都能输出电能，将电动单元定子输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元是盘式永磁无刷电动机，其定子铁芯的嵌线槽径向分布且槽口朝上，其转子就是磁性耦合机构的主动磁环；磁性耦合机构的主动磁环由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴或镶嵌在铁芯上；

(3)所述发电机单元是盘式永磁发电机，其转子是磁性耦合机构的被动磁环，该被动磁环由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴或镶嵌在铁芯上；其定子铁芯的嵌线槽径向分布且槽口朝上；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(4)所述磁性耦合机构被动磁环的永磁体分为两部分，一部分与发电单元定子相对应，充当发电单元的永磁转子，另一部分与电动单元转子外周的永磁体相对应，提供耦合引力；

(5)所述磁性耦合机构的主、被动磁环，即电动单元和发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可以缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体；

(6)所述磁性耦合机构的主、被动磁环之间的耦合方式可是“齿轮式”，也可以是“轴承式”；

(7)所述机座与磁性耦合机构被动磁环相对的部位设置散热孔。

7、一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括一个电动单元、三个发电单元及控制系统、电能变换装置，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种集束型结构，其实质将一台永磁电动机和三台永磁发电机通过飞轮或盘式转子上设置的磁性耦合机构耦合在一起，通过电动单元驱动磁性耦合机构的主动磁环，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用驱动被动磁环，使发电单元的定子输出电能，当电动单元断电时由于磁性耦合机构的主、被动磁环间的作用与反作用，以及飞轮的转动惯量和离心作用，磁性耦合机构的主、被动磁环均能暂时运转，使发电单元定子和电动单元定子都能输出电能，将电动单元定子输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述三个发电单元对称布置在同一平面呈正三角形分布，电动单元布置在正中央；电动单元可以和发电单元呈“肩并肩”的同层布置，电动单元也可以和发电单元呈“头碰头”的分层布置；电动单元和发电单元通过连轴器连接在一起；

(3)电动单元的飞轮或盘式转子和三个发电单元的飞轮或盘式转子之间的磁性关联方式均是互斥型关系；

(4)电动单元和发电单元可以全部是盘式电机或筒式电机，也可以电动单元是筒式电机、发电单元是盘式电机；

(5)三个发电单元的飞轮或盘式转子上设置能增强离心效应的偏置配件。

进一步。上述各种结构形式的增电机还可以放置在真空容器中，同时采用液体冷却和磁悬浮轴承，并缺省风扇和通风孔。

进一步，上述各种结构形式的增电机的电能变换装置由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子和发电单元定子输出的电流可以分别整流、储蓄、逆变，也可以分别整流后共同储蓄、逆变。

进一步，上述各种结构形式的增电机的控制系统由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。

三、能产生的有益效果

本发明是一种新兴的机电一体化产品，凝聚了数百年来人类对电磁、永磁、重力、离心力等自然现象的认识成果，借鉴了人们在永动机、重力动力机、磁力动力机方面的有益尝试，综合了电动机、发电机、飞轮储能及运动传感、电能变换领域的高新技术，体现了系统论、信息论、控制论、协同学的精神实质，原理科学、结构合理、运行可靠、效能显著、经济实用。经过对增电机样机和关键部件的实际测试证明，上述技术方案所列增电机均有明显而可靠的增电效果，通过优化飞轮结构还可以进一步提高增电效率。不仅能以增电机单体为一家一户提供可靠的节电方案，而且还能用多个增电机单体组合成“增电站”为工厂、小区提供廉价电源。本发明的实施必将为缓解能源危机、降低生产生活成本、减轻大气污染、节约生态空间做出划时代的贡献。

【附图说明】

图1～图4为几种重力助动飞轮的结构示意图；

图5、图6依次为齿轮式、轴承式磁力助动飞轮的结构示意图；

图7、图8为磁力助动飞轮主、被动磁环磁性关联方式示意图；

图9为电机式助动飞轮的结构示意图；

图10～图11分别为重力磁力联合助动飞轮的主视图、左视图；

图12、图13为卧式同心结构增电机的电动单元转子与发电单元转子磁性耦合方式示例；

图14、图15分别为外贴式永磁转子、内嵌式永磁转子结构示意图；

图16、图17分别为技术方案1、2所述的增电机结构示意图；

图18为技术方案3所述的增电机结构示意图；

图19为技术方案4所述的增电机结构示意图；

图20、图21分别为技术方案5所述的立式径向、轴向耦合增电机结构示意图；

图22为置于真空容器中的立式轴向耦合增电机结构示意图；

图23为技术方案6所述的增电机结构示意图；

图24、图25、图26分别为技术方案7所述增电机飞轮关联方式、“肩并肩”同层布置、“头碰头”分层布置示意图；

图27为增电机控制系统框图；

图28为增电机电能变换装置框图。

图中，1、电动单元；1-1、电动单元定子；1-2、电动单元转子；1-2-1、1-2-2、1-2-3、1-2-4、1-2-5依次为电动单元转子的背轭、铁芯、永磁体、端笼和轴向稳衡永磁体；2、发电单元；2-1、发电单元定子；2-2、发电单元转子；2-2-1、2-2-2、2-2-3依次为发电单元转子的背轭、铁芯、永磁体；3A、重力助动飞轮(简称飞轮)；3A-1、飞轮壳体；3A-2、滑轨或摆杆；3A-3滚筒或摆锤；3B、磁力助动飞轮(磁性耦合机构)；3B-1、主动磁环；3B-1-1、主动磁环壳体；3B-1-2、主动磁环永磁体；3B-2、被动磁环；3B-2-1、被动磁环壳体；3B-2-2、被动磁环永磁体；3C、电机式助动飞轮；3C-1、导条；3C-2、端环；3C-3、励磁永磁体；3D、重力磁力联合助动飞轮；3D-1、轮辐；3D-2、轮毂；3D-3、铁磁性重力球；3D-4、脉冲式电磁铁或往复运动永磁体；4、控制系统；5、电能变换装置；6、转轴或静止轴；7、轴承；8、风扇；9、机座；10、端盖；11、地脚；12、散热筋；13、悬浮磁轨；14、真空容器；15、连轴器、16、偏置配件。

【具体实施方式】

接下来结合图1至图28对本发明作以下详细说明。

实施例一：

一种如图16所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、飞轮3A、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种卧式同心结构，其实质是将体量较小的外转子永磁电动机1和体量较大的内转子永磁发电机2嵌套在一起，使发电单元的永磁转子2-2悬浮于电动单元永磁转子1-2之外并能在磁力作用下随之转动；

(2)所述电动单元的定子1-1由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，定子铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口朝外，绕组可以直接缠绕在铺设绝缘衬片的槽齿上，也可先绕好绕组线圈然后嵌入铺设绝缘衬片的嵌线槽中，绕组引出线通过固定在静止轴上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(3)所述电动单元的转子1-2由背轭1-2-1、铁芯1-2-2、永磁体1-2-3及端笼1-2-4组成，其中，背轭构成内转子的壳体并与端笼用镙钉连接，其内圆周的壁上设置铁芯，铁芯上粘贴或镶嵌永磁体；端笼上设置风扇；

(4)所述发电单元定子2-1由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，其中，定子铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽朝朝外；嵌线完毕后用磁性槽楔封闭；绕组是单层绕组；绕组引出线通过设置在机座9上的接线盒与电能变换装置5实现电连接；

(5)所述发电单元的转子2-2由背轭2-2-1、铁芯2-2-2、永磁体2-2-3组成，其中，背轭构成外转子的壳体，并以之为依托设置铁芯，铁芯上粘贴或镶嵌永磁体；为限制发电单元转子的轴向偏移，在其与电动单元外转子之间设置轴向稳衡永磁体1-2-5；

(6)所述电动单元转子和发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列；所述永磁体可以是钕铁硼；

(7)所述飞轮3A是“重力助动飞轮”并进行“消噪和防裂”处理；助动飞轮设置在电动单元转子的端笼；

(8)所述“增电机”各大部件的连接关系是：电动单元定子1-1和静止轴6紧固在一起，静止轴6穿过轴承7的内环并与之紧配合，进而延伸至机座端盖10的内孔锁定；电动单元转子1-2通过背轭1-2-1及其端笼1-2-4连接于轴承7外环并与其一起转动；发电单元转子2-2悬浮于电动单元转子1-2之外；发电单元定子2-1通过过盈配合固定于机座9；控制系统4和电能变换装置5固定于机座9。

此外，所述电能变换装置5由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子1-1和发电单元定子2-1输出的电流分别整流后共同储蓄、逆变；所述控制系统4由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。

实施例二：

一种如图16所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、飞轮3A、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：电动单元转子和发电单元转子的永磁体排列方式是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列，且磁能加强的一侧朝向气隙侧外；飞轮采用重力磁力联合助动飞轮。其余实施细节与例一相同。

实施例三：

一种如图17所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、飞轮3A、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：电动单元转子1-2和发电单元转子2-2复合为一体，其内层和外层均为永磁转子，即在环形背轭上设置环形铁芯，在环形铁芯的外周和内孔的壁上分别设置永磁体。除此之外，其余实施细节与例一相同。

实施例四：

一种如图17所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、飞轮3A、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：电动单元转子1-2和发电单元转子2-2复合为一体，复合转子的外层为永磁转子、内层为铝浇鼠笼转子，即在环形铝浇鼠笼转子的外周设置背轭和铁芯，而后在铁芯上粘贴或镶嵌永磁体。除此之外，其余实施细节与例一相同。

实施例五：

一种如图18所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、飞轮3A、磁性耦合机构3B、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种卧式轴向耦合结构，其实质是将体量较小的内转子电动机1和体量较大的内转子永磁发电机2通过磁性耦合机构3B沿横轴耦合在一起，通过电动单元1带动飞轮3A和磁性耦合机构3B的主动磁环3B-1，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动被动磁环3B-2和与其连为一体的发电单元的永磁转子2-2，使发电单元的定子2-1输出电能，当电动单元1断电时由于磁性耦合机构3B的主、被动磁环间的作用与反作用以及飞轮3A的转动惯量，电动单元和发电单元的转子均能继续运转，它们的定子都能输出电能，将电动单元定子1-1输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子2-1源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元1可以是是感应电机；

(3)所述发电单元2由定子2-1和转子2-2组成，转子2-2包括背轭、铁芯和永磁体，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁阵列镶嵌在铁芯上；定子2-1由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成；铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的朝外，嵌线完毕后用磁性槽楔封闭；绕组复层绕组；绕组引出线通过设置在机座上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(4)所述磁性耦合机构3B由主动磁环3B-1和被动磁环3B-2组成，主动磁环3B-1设置在电动单元1的转轴之上，被动磁环3B-2设置在发电单元的转子端部；为了确保发电单元转子2-2的平衡在其另一端设置一个与磁性耦合机构3B对称的磁轴承7，其动环连接在转子端部，定环连接在机座端盖的内孔；磁性耦合机构的主动磁环、被动磁环和磁轴承的动环、定环均由4块径向充磁的瓦片状钕铁硼永磁体内外交错构成；

(5)所述所述发电单元转子的永磁体排列方式是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列，且磁能加强的一侧朝向气隙侧；所述永磁体是钕铁硼；

(6)所述飞轮3A、风扇8均设置在电动单元1的转轴上；所述飞轮3A是重力助动飞轮。

此外，所述电能变换装置4由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子1-1和发电单元定子2-1输出的电流分别整流后共同储蓄、逆变；所述控制系统4由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。

实施例六：

一种如图19所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、飞轮3A、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：所述发电单元转子2-2通过法兰式飞轮3A与电动单元1的转轴6直接联结，同时用机械轴承代替磁性耦合机构和永磁悬浮轴承。除此之外，其余实施细节与例五相同。

实施例七：

一种如图20所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、磁性耦合机构3B、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种立式轴向耦合结构，其实质是将体量较小的内转子电动机1和体量较大内转子永磁发电机2通过磁性耦合机构3B沿竖轴耦合在一起，通过电动单元1驱动磁性耦合机构3B的主动磁环3B-1，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动其被动磁环3B-2，使发电单元的定子2-1输出电能，当电动单元1断电时由于磁性耦合机构3B的主、被动磁环间的作用与反作用及其转动惯量，共同充当发电单元的永磁转子2-2的磁性耦合机构的主、被动磁环均能继续运转，使发电单元定子2-1和电动单元定子1-1都能输出电能，将电动单元定子1-1输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子2-1源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元1是磁阻电机；

(3)所述发电单元由转子2-2和定子2-1组成，转子2-2由磁性耦合机构3B的主、被动磁环共同担当，主、被动磁环均由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴在铁芯上；定子2-1由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，外铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽朝内，绕组是单层绕组；绕组引出线通过设置在机座上的接线盒与电能变换装置实现电连接；

(4)所述发电单元转子2-2的永磁体排列方式是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列，且磁能加强的一侧朝向气隙侧；所述永磁体可以是钕铁硼；

(5)所述磁性耦合机构的被动磁环3B-2悬浮于机座底部的悬浮磁轨13之间上；

(6)所述风扇8设置在电动单元1的转轴6上。

此外，所述电能变换装置5由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子1-1和发电单元定子2-1输出的电流分别整流后共同储蓄、逆变；所述控制系统4由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。

实施例八：

一种如图21所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、磁性耦合机构3B、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：所述发电单元转子2-2由磁性耦合机构3B的被动磁环3B-2单独担当。除此之外，其余实施细节与例七相同。

实施例九：

一种如图22所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，其特征是将实施例七所述的电能倍增装置安放在真空容器中，并采用永磁悬浮轴承和液体冷却。

实施例十：

一种如图23所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元1、发电单元2、磁性耦合机构3B、控制系统4、电能变换装置5以及静止轴6、轴承7、风扇8、机座9、端盖10、地脚11、散热筋12，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种立式共轴结构，其实质是将体量较小的盘式永磁电动机1和体量较大的盘式永磁发电机2通过磁性耦合机构3B沿竖轴耦合在一起，通过电动单元1驱动磁性耦合机构3B的主动磁环3B-1，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动其被动磁环3B-2，使发电单元的定子2-1输出电能，当电动单元1断电时由于磁性耦合机构3B的主、被动磁环间的作用与反作用及其转动惯量，分别充当电动单元和发电单元永磁转子的磁性耦合机构的主、被动磁环均能暂时运转，使发电单元定子2-1和电动单元定子1-1都能输出电能，将电动单元定子1-1输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子2-1源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述电动单元1是盘式永磁无刷电动机，定子1-1铁芯的嵌线槽径向分布且槽口朝上，转子就是磁性耦合机构3B的主动磁环3B-1；磁性耦合机构的主动磁环由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴在铁芯上；

(3)所述发电机单元2是盘式永磁发电机，转子2-2是磁性耦合机构的被动磁环3B-2，该被动磁环它由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴在铁芯上；定子2-1铁芯的嵌线槽径向分布且槽口朝上，绕组是单层绕组，绕组引出线通过设置在机座9上的接线盒与电能变换装置5实现电连接；

(4)所述磁性耦合机构3B被动磁环3B-2的永磁体分为两部分，一部分与发电单元定子相对应，充当发电单元的永磁转子2-2，另一部分与电动单元转子外周的永磁体相对应，提供耦合引力；

(5)所述磁性耦合机构的主、被动磁环，即电动单元和发电单元转子的是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列，且磁能加强的一侧朝向气隙侧；所述永磁体钕铁硼永磁材料。

此外，所述电能变换装置5由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子1-1和发电单元定子2-1输出的电流分别整流、储蓄、逆变；所述控制系统4由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。

实施例十一：

一种如图25所示的命名为“增电机”的电能倍增装置，包括一个电动单元1、三个发电单元2及飞轮3A、磁性耦合机构3B、控制系统4、电能变换装置5，其特征在于：

(1)所述“增电机”是一种集束型结构，其实质将一台永磁电动机1和三台永磁发电机2通过飞轮3A上设置的磁性耦合机构3B耦合在一起，通过电动单元1驱动磁性耦合机构的主动磁环3B-1，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用驱动被动磁环3B-2，使发电单元的定子2-1输出电能，当电动单元1断电时由于磁性耦合机构3B的主、被动磁环间的作用与反作用，以及飞轮3A的转动惯量和离心作用，磁性耦合机构3B的主、被动磁环均能暂时运转，使发电单元定子2-1和电动单元定子1-1都能输出电能，将电动单元定子1-1输出的电能经电能变换装置转化成自备电源，通过周期性的开关转换就能使发电单元的定子2-1源源不断地输出电能，从而用较少的电能投入获得较多的电能产出；

(2)所述三个发电单元2对称布置在同一平面呈正三角形分布，电动单元1布置在正中央；电动单元2和发电单元1呈“头碰头”的分层布置；电动单元1和发电单元2通过连轴器15连接在一起，如图24所示；

(3)电动单元1的飞轮3A和三个发电单元2的飞轮3A之间的磁性关联方式均是互斥型关系；

(4)电动单元1和发电单元2全部筒式电机；

(5)三个发电单元的飞轮3A上设置能增强离心效应的偏置配件16。

此外，所述电能变换装置5由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子1-1和发电单元定子2-1输出的电流分别整流后共同储蓄、逆变；所述控制系统4由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。

实施例十二：

一种如图26所示命名为“增电机”的电能倍增装置，包括一个电动单元1、三个发电单元2及飞轮3A、磁性耦合机构3B、控制系统4、电能变换装置5，其特征在于：电动单元1和发电单元2呈“肩并肩”的同层布置。其余实施细节同例十一。

以上所述实施例，只是本发明优先选用的几种实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元(1)、发电单元(2)、飞轮(3A)、控制系统(4)、电能变换装置(5)以及静止轴(6)、轴承(7)、风扇(8)、机座(9)、端盖(10)，其特征在于： 

(1)所述“增电机”是一种卧式同心结构，其实质是将体量较小的外转子永磁电动机(1)和体量较大的内转子永磁发电机(2)嵌套在一起，使发电单元的永磁转子(2-2)悬浮于电动单元永磁转子(1-2)之外并能在磁力作用下随之转动； 

(2)所述电动单元的定子(1-1)由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，定子铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口朝外，绕组可以直接缠绕在铺设绝缘衬片的槽齿上，也可先绕好绕组线圈然后嵌入铺设绝缘衬片的嵌线槽中，绕组引出线通过固定在静止轴上的接线盒与电能变换装置实现电连接； 

(3)所述电动单元的转子(1-2)由背轭(1-2-1)、铁芯(1-2-2)、永磁体(1-2-3)及端笼(1-2-4)组成，其中，背轭构成内转子的壳体并与端笼用镙钉连接，其内圆周的壁上设置铁芯，铁芯上粘贴或镶嵌永磁体；端笼上设置风扇； 

(4)所述发电单元定子(2-1)由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，其中，定子铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口可以朝内，也可以朝外；槽口朝外时嵌线完毕后必须用磁性槽楔封闭，槽口朝内时可以用其他槽楔封闭；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座(9)上的接线盒与电能变换装置(5)实现电连接； 

(5)所述发电单元的转子(2-2)由背轭(2-2-1)、铁芯(2-2-2)、永磁体(2-2-3)组成，其中，背轭构成外转子的壳体，并以之为依托设置铁芯，铁芯上粘贴或镶嵌永磁体；为限制发电单元转子的轴向偏移，在其与电动单元外转子之间设置轴向稳衡永磁体(1-2-5)； 

(6)所述电动单元转子和发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可以缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体； 

(7)所述飞轮(3A)可以是“重力助动飞轮”，也可以是“磁力助动飞轮”，还可以是“重力磁力联合助动飞轮”，或者是“电机式助动飞轮”；“重力助动飞轮”、“重力磁力联合助动飞轮”均进行“消噪和防裂”处理；助动飞轮设置在电动单元转子的端笼； 

(8)所述“增电机”各大部件的连接关系是：电动单元定子(1-1)和静止轴(6)紧固在一起，静止轴(6)穿过轴承(7)的内环并与之紧配合，进而延伸至机座端盖(10)的内孔锁定；电动单元转子(1-2)通过背轭(1-2-1)及其端笼(1-2-4)连接于轴承(7)外环并与其一起转动；发电单元转子(2-2)悬浮于电动单元转子(1-2)之外；发电单元定子(2-1)通过过盈配合固定于机座(9)；控制系统(4)和电能变换装置(5)固定于机座(9)。 

2.如权利要求1所述的一种命名为“增电机”的电能倍增装置，其特征在于：电动单元转子(1-2)和发电单元转子(2-2)也可以复合成一体式结构，这种复合转子可以有两种不同的结构形式：一是内层和外层均为永磁转子，即在环形背轭上设置环形铁芯，在环形铁芯的外周和内孔的壁上分别设置永磁体；二是外层为永磁转子、内层为铝浇鼠笼转子，即在环形铝浇鼠笼转子的外周设置背轭和铁芯，而后在铁芯上粘贴或镶嵌永磁体。 

3.一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元(1)、发电单元(2)、飞轮(3A)、磁性耦合机构(3B)、控制系统(4)、电能变换装置(5)以及转轴(6)、轴承(7)、风扇(8)、机座(9)、端盖(10)，其特征在于： 

(1)所述“增电机”是一种卧式轴向耦合结构，其实质是将体量较小的内转子电动机(1)和体量较大的内转子永磁发电机(2)通过磁性耦合机构(3B)沿横轴耦合在一起，通过电动单元带动飞轮(3A)和磁性耦合机构(3B)的主动磁环(3B-1)，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动被动磁环(3B-2)和与其连为一体的发电单元的永磁转子(2-2)； 

(2)所述电动单元(1)可以是永磁无刷电机，也可以是感应电机，还可以是磁阻电机； 

(3)所述发电单元(2)由定子(2-1)和转子(2-2)组成，定子(2-1)由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成；铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口可以朝内，也可以朝外；槽口朝外时嵌线完毕后必须用磁性槽楔封闭，槽口朝内时可以用其他槽楔封闭；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座(9)上的接线盒与电能变换装置(5)实现电连接；转子(2-2)包括背轭、铁芯和永磁体，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁阵列粘贴或镶嵌在铁芯上； 

(4)所述磁性耦合机构(3B)由主动磁环(3B-1)和被动磁环(3B-2)组成，主动磁环设置在电动单元(1)的转轴(6)之上，被动磁环设置在发电单元转子(2-2)的端部；为了确保发电单元转子的平衡在其另一端设置一个与磁性耦合机构对称的永磁悬浮轴承(7*)，其动环连接在转子(2-2)的端部，定环连接在机座(9)的端盖(10)内孔；磁性耦合机构(3B)的主动磁环、被动磁环和磁轴承的动环、定环均由径向或切向充磁的瓦片状永磁体构成； 

(5)所述发电单元转子(2-2)的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体； 

(6)所述飞轮(3A)、风扇(8)均设置在电动单元(1)的转轴上；所述飞轮(3A)可以是“重力助动飞轮”，也可以是“磁力助动飞轮”，还可以是“重力磁力联合助动飞轮”，或者是“电机式助动飞轮”；“重力助动飞轮”、“重力磁力联合助动飞轮”均进行“消噪防裂”处理。 

4.如权利要求3所述的一种命名为“增电机”的电能倍增装置，其特征在于：所述发电单元转子(2-2)也可以通过法兰式飞轮(3A)与电动单元(1)的转轴(6)直接联结，同时用机械轴承(7)代替磁性耦合机构和永磁悬浮轴承。 

5.一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元(1)、发电单元(2)、磁性耦合机构(3B)、控制系统(4)、电能变换装置(5)以及转轴(6)、轴承(7)、风扇(8)、机座(9)、端盖(10)，其特征在于： 

(1)所述“增电机”是一种立式轴向或径向耦合结构，其实质是将体量较小的内转子电动机(1)和体量较大内转子永磁发电机(2)通过磁性耦合机构(3B)沿竖轴耦合在一起，通过电动单元(1)驱动磁性耦合机构(3B)的主动磁环(3B-1)，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动其被动磁环(3B-2)； 

(2)所述电动单元(1)可以是永磁无刷电机，也可以是感应电机，还可以是磁阻电机； 

(3)所述发电单元的转子(2-2)可以由磁性耦合机构(3B)的主、被动磁环共同担当，也可以由被动磁环单独担当；主、被动磁环均由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴或镶嵌在铁芯上； 

(4)所述发电单元转子(2-2)的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可以缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体； 

(5)所述磁性耦合机构的主、被动磁环之间的耦合方式可是“齿轮式”，也可以是“轴承式”； 

(6)所述磁性耦合机构的被动磁环悬浮于机座底部的磁轨(13)之间上；磁轨(13)可以是永磁体，也可以是电磁铁，还可以是超导体； 

(7)所述发电单元定子(2-1)由铁芯、绕组、绝缘衬片、接线盒组成，铁芯由若干冲片叠压而成，嵌线槽的槽口可以朝内，也可以朝外；槽口朝外时嵌线完毕后必须用磁性槽楔封闭，槽口朝内时可以用其他槽楔封闭；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座(9)上的接线盒与电能变换装置(5)实现电连接。 

6.一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括电动单元(1)、发电单元(2)、磁性耦 合机构(3B)、控制系统(4)和电能变换装置(5)以及转轴(6)、轴承(7)、机座(9)、端盖(10)，其特征在于： 

(1)所述“增电机”是一种立式共轴结构，其实质是将体量较小的盘式永磁电动机(1)和体量较大的盘式永磁发电机(2)通过磁性耦合机构(3B)沿竖轴耦合在一起，通过电动单元驱动磁性耦合机构的主动磁环(3B-1)，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用带动其被动磁环(3B-2)； 

(2)所述电动单元(1)是盘式永磁无刷电动机，其定子(1-1)的铁芯的嵌线槽径向分布且槽口朝上，其转子(1-2)就是磁性耦合机构(3B)的主动磁环(3B-1)；磁性耦合机构的主动磁环由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴或镶嵌在铁芯上； 

(3)所述发电机单元(2)是盘式永磁发电机，其转子(2-2)是磁性耦合机构的被动磁环(3B-2)，该被动磁环由背轭、铁芯、永磁体组成，其中，背轭构成转子的壳体，铁芯设置在背轭上，永磁体粘贴或镶嵌在铁芯上；其定子(2-1)的铁芯的嵌线槽径向分布且槽口朝上；绕组可以是单层绕组，也可以是复层绕组；绕组引出线通过设置在机座(9)上的接线盒与电能变换装置(5)实现电连接； 

(4)所述磁性耦合机构(3B)的被动磁环(3B-2)的永磁体分为两部分，一部分与发电单元定子(2-1)相对应，充当发电单元的永磁转子(2-2)，另一部分与电动单元转子(1-2)外周的永磁体相对应，提供耦合引力； 

(5)所述磁性耦合机构(3B)的主、被动磁环，即电动单元和发电单元转子的永磁体排列方式可以是径向或平行充磁的瓦片状永磁体内外交错排列，也可以是径向、切向、斜向充磁的扇形永磁体排成的Halbach阵列；若采用Halbach阵列，则磁能加强的一侧朝向气隙侧，并可以缺省铁芯；所述永磁体可以是钕铁硼，也可以是纳米晶复合稀土永磁材料，还可以是钐钴磁铁，或者是铁氧体； 

(6)所述磁性耦合机构(3B)的主、被动磁环之间的耦合方式可是“齿轮式”，也可以是“轴承式”。 

7.一种命名为“增电机”的电能倍增装置，包括一个电动单元(1)、三个发电单元(2)以及飞轮(3A)、磁性耦合机构(3B)、控制系统(4)、电能变换装置(5)，其特征在于： 

(1)所述“增电机”是一种集束型结构，其实质将一台永磁电动机(1)和三台永磁发电机(2)通过飞轮(3A)或盘式转子外周设置的磁性耦合机构(3B)耦合在一起，通过电动单元(1)驱动磁性耦合机构的主动磁环(3B-1)，磁性耦合机构的主动磁环通过磁力作用驱动被动磁环(3B-2)； 

(2)所述三个发电单元(2)对称布置在同一平面呈正三角形分布，电动单元(1)布置在正中央；电动单元(1)可以和发电单元(2)呈“肩并肩”的同层布置，电动单元(1)也可以和发电单元(2)呈“头碰头”的分层布置；电动单元(1)和发电单元(2)通过连轴器(15)连接在一起 

(3)电动单元的飞轮或盘式转子和三个发电单元的飞轮或盘式转子之间的磁性关联方式均是互斥型关系； 

(4)电动单元和发电单元可以全部是盘式电机或筒式电机，也可以电动单元是筒式电机、发电单元是盘式电机； 

(5)三个发电单元的飞轮或盘式转子上设置能增强离心效应的偏置配件(16)。 

8.如权利要求1、2、3、4、5、6、7之一所述的一种命名为“增电机”，其特征在于：所述增电机还可以放置在真空容器(14)中，同时采用液体冷却和磁悬浮轴承，并缺省风扇和通风孔。 

9.如权利要求1、2、3、4、5、6、7之一所述的一种命名为“增电机”，其特征在于：所述电能变换装置(5)由整流器、蓄电池组、逆变器组成，电动单元定子(1-1)和发电单元定子(2-1)输出的电流可以分别整流、储蓄、逆变，也可以分别整流后共同储蓄、逆变。 

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7之一所述的一种命名为“增电机”，其特征在于： 所述控制系统(4)由位置传感器、电流检测器、功率变换器、微处理器及控制面板组成。 

Images