CN103944455A - 一种永磁体发动机 - Google Patents

Abstract

一种永磁体发动机，包括定子、转子，本发明由两组永磁体分别设置在定子和转子上，每一组永磁体在圆周上呈等距离均匀分布；一组永磁体的磁极采用切向设置，相同极均朝向相同的旋转方向，另一组永磁体的磁极采用径向设置，相同极端头沿同一圆周均布。本发明的有益效果是：它节能环保、结构简单、安全实用；它是移动能源，可以带动发电机24小时为电动汽车充电，为工农业生产、为人民生活供电。

Description

一种永磁体发动机

技术领域

    本发明涉及一种动力输出装置，具体来说涉及一种将永磁体的磁能转变为机械能的装置。

背景技术

    随着科学技术的发展和人们认识的不断进步提高，利用永磁体对外做功不消耗自身能量的特性开始为人们所使用，例如磁选机、磁悬浮列车、磁悬浮轴承、磁性联轴器等等。根据永磁体对外做功不消耗自身能量的这一特性，在某种意义上说，永磁体的磁能不遵守能量守恒。永磁体具有磁能，利用永磁体的磁能以达到节约能源，降低成本和简化设备结构，已在汽车和电机领域得到应用。例如：目前己有永磁直流电机，永磁交流电机，永磁同步电机等被制造和应用；在发电机中，部分已使用永磁体作为转子，或是作为转子或定子的一部分。然而，迄今为止，将永磁体的磁能直接转化为机械能的装置远未在实践中得到充分应用。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种能将永磁体的磁能转化为机械能的装置，它节能环保、结构简单、安全实用；它是移动能源，可以带动发电机24小时为电动汽车充电，为工农业生产、为人民生活供电。

    本发明的目的是这样实现的：

一种永磁体发动机，包括定子、转子，其特征是：由两组永磁体分别设置在定子和转子上，每一组永磁体在圆周上呈等距离均匀分布；一组永磁体的磁极采用切向设置，相同极均朝向相同的旋转方向，另一组永磁体的磁极采用径向设置，相同极端头沿同一圆周均布。

本发明切向永磁体数量与径向永磁体数量不相同。

本发明切向永磁体数量与径向永磁体数量差最佳为1个。

本发明切向永磁体工作端的切向尺寸限定在切向永磁体的均布圆心角与径向永磁体的均布圆心角之差的圆心角内。

本发明径向永磁体体积大于切向永磁体体积；切向永磁体磁体材料的磁综合性能好于或相同于径向永磁体磁体材料的磁综合性能。

本发明切向永磁体的切向面为长方体，该长方体的长度即切向永磁体轴向尺寸等于径向永磁体的厚度即径向永磁体轴向尺寸。 

本发明切向永磁体的工作端轴向面为圆弧形，每个切向永磁体的圆弧形成具有同一圆的一部分。

本发明径向永磁体的工作端轴向面设置为尖角形或圆弧形，其尖角α为60°～120°。

本发明的工作原理是：

发动机转子上的径向永磁体工作端头处于由定子上的切向永磁体构成的势能链中，转子永磁体的工作端头沿旋转方向被定子磁体的异极“极面”吸拉而靠近异“极面”，在转动盘的带动下转子磁极端头瞬间越过定子磁体的异“极面”、同“极面”，当越过同“极面”时，转子磁体便获得定子磁体同“极面”排推作用的驱动。

    发动机转子磁体端头的运动轨迹上所面临的最近的定子磁体极面极性瞬间发生了更替，这种更替随着磁体的转动周而复始地交变下去。当转子磁体的端头越过定子磁体的同极面，该端头便进入下一个势能场中，继续获得机械能。

能否将永磁体作为动力装置全部的能量源，关键在于能否利用永磁体在装置内建立起交变磁场，如果磁体的移动轨迹上存在交变磁场，磁体的移动就能够往复循环。

一定数量的永磁体合理有效的组合是能够在装置内建立起交变磁场的，使受磁力作用的移动物体在交变磁场中持续获得能量，不断从势能差的一端移动到势能差的另一端。交变磁场并非一定要依靠交变电流产生。

目前，普遍使用的永磁电机之所以需要外部输入电能，是因为永磁电机这种动力装置对永磁能的运用并不充分，它的主磁场由安装于电机内部的永磁体提供，而交变磁场的形成仍需要输入电流，并让电流经过电机换向器（或电子换向处理）后出现交变电流，通过交变电流产生交变磁场。充分利用永磁能的动力装置无需输入电能。

我们利用太阳能，把太阳这个“永热体”作为能量源，是节能环保，是科技创新，是理所当然的。而去利用永磁能，把“永磁体”作为能量源，就被说成违背了“能量守恒定律”的自然法则，就认为不具备“实用性”。

“能量守恒定律”的基本含义是能量不会凭空产生，也不会凭空消失,它只能以一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而且在转化或者转移过程中能量的总和保持不变。可是 “能量守恒定律”并没有规定能量源的存在形式，而且“永磁体对外做工不消耗自身的磁能，永磁体的磁能不遵守能量守恒。”

我们早已认识到太阳在持续释放出热能，并进一步研究、利用这种能量，我们也要意识到永磁体在持续产生着磁能，应努力地去研究、利用这种能量。

永磁体具备“永磁”的特性。

本发明的有益效果是：从经济效益上讲，1）大型装置：取代火力发电厂的锅炉设备及汽轮机组、取代核电站。2）中型装置：安装在舰船上面，为远洋巨轮提供动力，取代燃气轮机、柴油机，取代核动力航母、核潜艇的核动力装置。3）小型装置：作为可移动的发电机组的动力装置，让无油耗、无噪音、无污染的发电机组进入乡村、小区，进入千家万户；作为飞机、坦克、机动车、电动自行车等充电设备的动力装置。4）微型装置：安装在宇宙飞船上，笔记本电脑、手机中为其供电，安装在机械钟表内为其提供机械能。

从社会效益上讲，本发明可以提供源源不断的动力，创造无尽财富，为工农业提供使用不尽，耗费不完的能量，为人类作出巨大贡献。

附图说明

图1是本发明的一种实施例结构示意图；

图2是图1的A-A剖视图，反映本发明外磁场部分，中心固定部分，旋转和动力输出部分的位置关系；

图3是本发明转子工作端头转动到定子“极面”入端时的状态；

图4是本发明径向永磁体与切向永磁体位置互换的结构示意图；

图5是本发明的另一种实施例构示意图；

图6是本发明的原理示意图（1、中轴  2、转动盘  3、转子永磁体  4、定子永磁体  5、定子永磁体支撑座  注：磁体“■”为S极  磁体“□”为N极）。

图示标号为：1-中轴，2-转动盘，3-转子永磁体，4-定子永磁体，5-定子永磁体支撑座，6-卫星轴螺母，7-基座，8-卫星轴，9-限位螺丝，10-压盖，11-轴承，12-键，13-轴套，14-压盖螺丝，15-中轴螺母。

具体实施方式

   下面结合附图用实施例对本发明作进一步的说明，但实施例不是对本发明的限定。   

一种永磁体发动机，包括定子、转子，其特征是：由两组永磁体分别设置在定子和转子上，每一组永磁体在圆周上呈等距离均匀分布；一组永磁体的磁极采用切向设置，相同极均朝向相同的旋转方向，另一组永磁体的磁极采用径向设置，相同极端头沿同一圆周均布。

本发明切向永磁体数量与径向永磁体数量不相同。

本发明切向永磁体数量与径向永磁体数量差最佳为1个。

本发明切向永磁体工作端的切向尺寸限定在切向永磁体的均布圆心角与径向永磁体的均布圆心角之差的圆心角内。

本发明径向永磁体体积大于切向永磁体体积；切向永磁体磁体材料的磁综合性能好于或相同于径向永磁体磁体材料的磁综合性能。

本发明切向永磁体的切向面为长方体，该长方体的长度即切向永磁体轴向尺寸等于径向永磁体的厚度即径向永磁体轴向尺寸。 

本发明切向永磁体的工作端轴向面为圆弧形，每个切向永磁体的圆弧形成具有同一圆的一部分。

本发明径向永磁体的工作端轴向面设置为尖角形或圆弧形，其尖角α为60°～120°。

具体实施中，一组切向永磁体为15个，各磁体间均布圆心角为24°，另一组径向永磁体为16个，各磁体间均布圆心角为22.5°；两组磁体的均布角度之差为1.5°，切向永磁体工作端的切向尺寸限定在1.5°的圆心角内。

由于采用了上述设计构思，发动机转子便可以持续不停的转动。首先，在同一时刻进入一个切向磁体的磁极“极面”之间的工作端头也就是产生反向阻力的工作端头只有一个，而同一时刻产生正向驱动力的工作端头有15个（见图1、图3）。其次，当一个径向磁体工作端头进入到一个切向磁体的磁极“极面”之间时，该端头虽然受到切向磁体“极面”入端吸拉的反向作用力和“极面”出端排推的反向作用力，但该端头相邻的两个径向磁体端头距离另两个切向磁体的“极面”也很近，相邻的两个端头同样产生出磁作用力很强的正向吸拉力和排推力（见图1）。第三，处于转动到“极面”入端或出端的径向磁体工作端头所受的切向力效果不好而所受的径向力却较大，在这种状态下，该工作端头受到的实际转动阻力并不大（见图3）。

当径向磁体工作端头均处在一个切向磁体的磁极“极面”之外时，16个径向磁体全都产生正向驱动力。径向磁体工作端头分布于转动盘外沿，工作端头就有了一个较大的力矩半径，而工作端头均被外围的切向磁体推动和吸拉的共同作用具备较大的动力臂，以“四两拨千斤”推动转动盘。所以发动机转子是完全能够克服转动中工作端头阶段性瞬间出现的反向阻力而不断转动下去，定子与转子之间不断产生的旋转力是不可避免的。

具体实施中，切向永磁体安装在定子上和径向永磁体安装在转子上的结构是属于比较好的实施例。

图1、图2，是指本实施例的结构安装示意图，中轴1穿过基座7的中孔与位于基座7两侧的转动盘2采用中轴螺母15和键12固定，中轴1采用轴承11并由压盖10经压盖螺丝14定位，在基座7与转动盘2之间套有轴套13；定子永磁体支撑座5经卫星轴8在基座7上定位，并通过卫星轴螺母6加以固定；限位螺丝9控制永磁体支撑座5与基座的距离；定子永磁体4设置在定子永磁体支撑座5上，转子永磁体3设置在转动盘2上，连接方式既可嵌接也可粘接。当需要停止发动机转动时，轴向上让定子永磁体4离开转子永磁体3，阻止了磁力作用的产生，发动机也就不会转动了。本发明装置还可以在轴向上增加转动盘，以增强动力。

在本实施例中，切向永磁体和径向永磁体釆用硬磁的钕铁硼材料，发动机其它部件要求采用抗磁性材料的物质，如铜合金等。为满足动平衡需要，切向永磁体采用15个，径向永磁体16个，为方便加工，径向磁体磁极工作端α为90°尖角形（见图1、图3）。

为了增强定子与转子磁体的相互作用，通常考虑切向永磁体和径向永磁体之间距离越近越好，但为了避免彼此接触，一般采用的距离是0.2～1㎜。 

本发明的动力输出采用中轴与齿轮、皮带轮、涡轮等连接实现。

实施例一    

定子和转子之间的位置是可以互换的，但通常采用定子在外、转子在内。

实施例二

切向永磁体与径向永磁体的位置是可以互换的（见图4）。

实施例三

在本实施例中，切向永磁体安装在定子上，径向永磁体安装在转子上。为满足动平衡需要，切向永磁体采用24个，径向永磁体25个（见图5）。 

在实施例中，切向永磁体与径向永磁体的数量比还可以是：  4：5,  8：9,   9：10,  30：32， 48：50，等等。

Claims (8)

1.一种永磁体发动机，包括定子、转子，其特征是：由两组永磁体分别设置在定子和转子上，每一组永磁体在圆周上呈等距离均匀分布；一组永磁体的磁极采用切向设置，相同极均朝向相同的旋转方向，另一组永磁体的磁极采用径向设置，相同极端头沿同一圆周均布。

2.根据权利要求1所述的一种永磁体发动机，其特征是：切向永磁体数量与径向永磁体数量不相同。

3.根据权利要求1或2所述的一种永磁体发动机，其特征是：切向永磁体数量与径向永磁体数量差最佳为1个。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种永磁体发动机，其特征是：切向永磁体工作端的切向尺寸限定在切向永磁体的均布圆心角与径向永磁体的均布圆心角之差的圆心角内。

5.根据权利要求1所述的一种永磁体发动机，其特征是：径向永磁体体积大于切向永磁体体积；切向永磁体磁体材料的磁综合性能好于或相同于径向永磁体磁体材料的磁综合性能。

6.根据权利要求1所述的一种永磁体发动机，其特征是：切向永磁体的切向面为长方体，该长方体的长度即切向永磁体轴向尺寸等于径向永磁体的厚度即径向永磁体轴向尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种永磁体发动机，其特征是：切向永磁体的工作端轴向面为圆弧形，每个切向永磁体的圆弧形成具有同一圆的一部分。

8.根据权利要求1所述的一种永磁体发动机，其特征是：径向永磁体的工作端轴向面设置为尖角形或圆弧形，其尖角α为60°～120°。