CN110136917A - 一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法 - Google Patents

一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供的一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法，其中本申请的组合磁体，包括：固定永磁体和固定电磁体，所述固定电磁体与所述固定永磁体磁通路闭合连接。本申请利用磁体处于闭合磁通路结构时，磁体对外的磁能作用强度将显著降低的特性，将电磁体与永磁体的以闭合磁通路结构紧密连接，当对电磁体进行通电时，使得电磁体与永磁体的磁感线沿着磁体形成闭合的磁通环路，无须设计额外的驱动部件即实现了改变固定永磁体对外的作用力的效果，解决了现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。

Description

一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法
技术领域
本申请涉及动力机械领域，尤其涉及一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法。
背景技术
永磁体是指能够长期保持其磁性不变的磁体，是一种可长期稳定使用的理想能量，在多个领域得到了广泛的应用。
然而，永磁体的磁极方向以及对外的磁作用力是固定不变的，如果要改变永磁体对被驱动部件的作用力效果，还需要设计额外的驱动部件，通过外力作用改变永磁体的空间位置或磁极的朝向的方式实现，大大增加了应用永磁体磁能的装置整体结构的复杂度，导致现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法，用于解决现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种组合磁体，包括：固定永磁体和固定电磁体，所述固定电磁体与所述固定永磁体磁通路闭合连接。
本申请第二方面提供了一种永磁体磁能转化装置，包括：若干个固定磁体单元和活动磁体；
所述固定磁体单元具体为如本申请第一方面所述的组合磁体；
各个所述固定磁体单元依次间隔排列，且各个所述固定磁体单元中的固定永磁体的磁极端均朝向相邻的固定永磁体中的异磁极端；
所述活动磁体包括：活动永磁体和运动轨迹引导机构；
所述活动永磁体沿所述运动轨迹引导机构限定的轨迹移动，并与所述固定磁体单元中的固定永磁体磁感应连接。
优选地，所述运动轨迹引导机构还设置有若干个位置检测点，用于检测活动永磁体的位置信息。
优选地，所述位置检测点具体设置在所述活动永磁体的不利运动方向磁能作用区域内；
所述不利运动方向磁能作用区域为所述活动永磁体受到磁能阻力大于一定阈值的预设区域，其中，所述活动永磁体受到磁能阻力包括所述固定永磁体对所述活动永磁体产生的磁力。
优选地，所述固定永磁体具体包括：两个子永磁体，且所述两个子永磁体均通过各自的两个磁极磁感应贴合；
各个所述子永磁体的磁极中心线与所述活动永磁体的运动轨迹垂直，且所述活动永磁体的两个磁极均与所述子永磁体的两个磁极磁感应连接；
所述固定电磁体具体包括：两个子电磁体，所述两个子电磁体分别设置于所述固定永磁体的两端，并与所述固定永磁体磁通路闭合连接。
优选地，还包括：控制模块；
所述控制模块用于接收各个所述位置检测点测得的所述活动永磁体的位置信息以及控制各个所述固定电磁体通电或断电。
优选地，所述活动永磁体的运动轨迹与所述固定永磁体排列路径平行。
优选地，各个所述固定磁体单元以直线方向间隔排列。
优选地，各个所述固定磁体单元以圆周方向间隔排列。
本申请第三方面提供了一种永磁体磁能转化装置的控制方法，应用于如权本申请第二方面提供的永磁体磁能转化装置，包括：
获取活动永磁体当前的位置信息；
当所述活动永磁体位于不利运动方向磁能作用区域内时，对所述不利运动方向磁能作用区域对应的固定磁体单元的固定电磁体进行通电；
当所述活动永磁体脱离所述不利运动方向磁能作用区域时，停止对所述固定电磁体通电。
优选地，还包括：当接收到终止指令时，则锁定所述活动永磁体。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请提供了一种组合磁体，包括：固定永磁体和固定电磁体，所述固定电磁体与所述固定永磁体磁通路闭合连接。本申请利用磁体处于闭合磁通路结构时，磁体对外的磁能作用强度将显著降低的特性，将电磁体与永磁体的以闭合磁通路结构紧密连接，当对电磁体进行通电时，使得电磁体与永磁体的磁感线沿着磁体形成闭合的磁通环路，无须设计额外的驱动部件即实现了改变固定永磁体对外的作用力的效果，解决了现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的第一个结构示意图；
图2为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的第二个结构示意图；
图3为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的第三个结构示意图；
图4为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的控制方法的一个流程示意图；
图5为本申请实施例提供的一种组合磁体的第一个结构示意图；
其中，附图标记如下：
1、固定磁体；11、固定永磁体；12、固定电磁体；2、活动磁体；21、活动永磁体；22、运动轨迹引导机构；3、控制模块；111、子永磁体；121、子电磁体。
具体实施方式
本申请实施例提供了一种组合磁体、永磁体磁能转化装置及转化装置控制方法，用于解决现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
为使得本申请的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明的是，即当两个或两个以上的磁体的异磁极端相互连接，且使得组合后的磁体的磁极端位移至二个异磁极重合(构成闭合的磁通路)，就构成了磁体的闭合磁通路结构。当磁体处于闭合磁通路结构时，磁体对外的磁能作用强度将显著降低。也就是该磁体对活动永磁体的磁能作用强度显著降低，而且若在无漏磁的理想状态下，磁体对外的磁能作用强度甚至可以达到可忽略不计的强度。基于磁体的这种特性，本申请设计了一种组合磁体和永磁体磁能转化装置。下面为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的第一个实施例的详细说明。
请参阅图5，本申请实施例提供了一种组合磁体，包括：固定永磁体11和固定电磁体12，所述固定电磁体12与所述固定永磁体11磁通路闭合连接。
需要说明的是，电磁体在未通电的是不存在磁极，而本实施例的固定电磁体的磁极均指电磁体通电时产生的磁极，而且通电后的电磁体与固定永磁体为异磁极端相互连接(即固定电磁体的N极连接固定永磁体的S极，固定电磁体的S级连接固定永磁体的N极)，形成一个闭合的磁通环路。
本申请实施例利用磁体处于闭合磁通路结构时，磁体对外的磁能作用强度将显著降低的特性，将电磁体与永磁体的以闭合磁通路结构紧密连接，当对电磁体进行通电时，使得电磁体与永磁体的磁感线沿着磁体形成闭合的磁通环路，无须设计额外的驱动部件即实现了改变固定永磁体对外的作用力的效果，解决了现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。
请参阅图1至图3，本申请实施例提供了一种永磁体磁能转化装置，包括：若干个固定磁体单元1和活动磁体2；
所述固定磁体单元1具体为如本申请第一个实施例提供的组合磁体。
各个所述固定磁体单元1依次间隔排列，且各个所述固定磁体单元1中的固定永磁体11的磁极端均朝向相邻的固定永磁体11中的异磁极端。
在本申请实施例中，本实施例的固定磁体包括多个依次间隔排列的固定永磁体11，且固定永磁体11的磁极端均朝向相邻的固定永磁体11中的异磁极端，且各个固定永磁体之间不连接，即S-N(第一个固定永磁体11)，S-N(第二个固定永磁体11)……
所述活动磁体2包括：活动永磁体21和运动轨迹引导机构22。
所述活动永磁体21沿所述运动轨迹引导机构22限定的轨迹移动，并与所述固定磁体单元1中的固定永磁体11磁感应连接。
在本申请实施例中，推动活动永磁体21运动的动力源自是永磁体之间的磁能作用，通过活动永磁体21和固定永磁体11的磁感应连接，使得活动永磁体21可以在固定永磁体11的磁能作用下沿运动轨迹引导机构22的预置路径运动。
同时，根据活动永磁体21运动时的位置变化，当该活动永磁体21移动至不利运动方向磁能作用区域内时，对不利运动方向磁能作用区域内的固定电磁体12进行通电，使得该固定电磁体12及其连接的固定永磁体11形成磁通路闭合状态，降低固定永磁体11对活动永磁体21运动的阻碍效果，使得活动永磁体21能够更容易地越过固定永磁体11的阻力区域，克服了活动永磁体21在越过受阻区域时会大量消耗机械能甚至停止运动的现状。
更具体地，运动轨迹引导机构22还设置有若干个位置检测点，用于检测活动永磁体21的位置信息。
更具体地，位置检测点具体设置在活动永磁体21的不利运动方向磁能作用区域内；
不利运动方向磁能作用区域为活动永磁体21受到磁能阻力的预设区域，其中，活动永磁体21受到磁能阻力包括固定永磁体11对活动永磁体21产生的磁力。
需要说明的是，磁体的不利运动方向磁能作用区域是根据活动永磁体21与固定永磁体11之间的位置关系以及活动永磁体21的运动方向通过对活动永磁体21的受力分析得到的，若活动永磁体21在某段区域受到的作用力方向与运动方向相反，则判定此段区域为活动永磁体21的不利运动方向磁能作用区域，即不利于活动永磁体21沿当前运动方向继续运动的磁能作用区域。
一般情况下，若固定磁体中的各个磁体的磁极、活动永磁体21的磁极以及活动永磁体21的运动方向均未发生变化时，其不利运动方向磁能作用区域也不会发生改变。
另外，对于活动永磁体21是否位于不利运动方向磁能作用区域的判断，可以在各个位置检测点设置霍尔管、干簧管或红外传感器等传感设备进行检测，在此不再赘述。
本实施例通过电磁体改变磁体单元的磁极与活动永磁体21的相对位置，实现磁能作用力角度(运动方向分量)的改变实现控制永磁体模块之间的相互作用力从而获得动能。
请参阅图1，具体地，请参阅图1所示的结构，假设图1结构中的活动永磁体21的运动方向为从左至右，在电磁体未通电的情况下，在电磁体未通电的情况下，活动永磁体21将在永磁体的磁能作用下，朝着下一个预设的不利运动方向磁能作用区域移动。
当检测到活动永磁体21进入到预设的不利运动方向的磁能作用区域的那一刻，对该区域内的固定电磁体12进行通电，使得该固定电磁体12及其连接的固定永磁体11形成磁通路闭合状态，降低该固定永磁体11的对外磁能作用力，使得活动永磁体21可以在惯性以及在与当前的固定永磁体11相邻的固定永磁体的磁能作用下越过该不利运动方向磁能作用区域，等到活动永磁体21脱离该不利运动方向磁能作用区域时，也就是处于有利于当前运动方向的磁能作用区域，则停止对该固定电磁体12通电，此时，活动永磁体21将在固定永磁体11的N极的排斥力的驱动下继续运动，直到进入了下一个预设的不利运动方向的磁能作用区域，再执行相同的操作。
更具体地，还包括：控制模块3；
控制模块3用于接收各个位置检测点测得的活动永磁体21的位置信息以及控制各个固定电磁体12通电或断电。
在本实施例中，可以通过设置位置检测点检测活动永磁体21的位置信息，再由控制模块3根据检测到的位置信息自动对相应固定电磁体12进行通电或断电，实现了永磁体磁能转化装置的自动化控制，也可以使得活动永磁体21运动更加流畅。
需要说明的是，本实施例的控制模块3可以采用PC上位机或单片机，在此不再赘述。
更具体地，固定永磁体11具体包括：两个子永磁体111，且两个子永磁体111均通过各自的两个磁极磁感应贴合；
各个子永磁体111的磁极中心线与活动永磁体21的运动轨迹垂直，且活动永磁体21的两个磁极均与子永磁体111的两个磁极磁感应连接；
固定电磁体具体包括：两个子电磁体121，两个子电磁体121分别设置于固定永磁体11的两端，并与固定永磁体11磁通路闭合连接。
需要说明的是，本实施例还提供了本申请的永磁体磁能转化装置的第二个结构示意图，具体结构请参阅图2。
更具体地，所述活动永磁体21的运动轨迹与所述固定永磁体11排列路径平行。
更具体地，各个所述固定磁体单元1以直线方向间隔排列。
需要说明的是，当固定磁体的磁体结构和活动永磁体21运动轨迹可以设置为开环的直线结构时，即如图1或图2所示的结构，在这种结构下，活动永磁体21在固定磁体的磁能作用下，活动永磁体21模块实现沿着运动轨迹引导机构22设定运动轨迹，获得永磁体模块能实现“区段”运动(如直线电机)。如果固定磁体的末端磁体单元是排斥作用，活动永磁体21模块将实现沿着运动轨迹引导机构22设定运动轨迹，实现“弹射”运动(如电磁弹射应用)。
更具体地，各个所述固定磁体单元1以圆周方向间隔排列。
需要说明的是，当固定磁体的磁体结构和活动永磁体21运动轨迹还可以设置为闭环结构，具体为如图3所示的闭合的圆环结构，以固定磁体为定子，以活动永磁体21为转子，使得活动永磁体21在固定磁体的连续周期性循环的磁能作用下，活动永磁体21模块实现沿着运动轨迹引导机构22设定运动轨迹，实现闭合循环运动(如电动机应用)。
其中，图3中的固定永磁体11的结构可以采用图1或图2中任意一种，在此不做具体限定。
需要说明的是，本实施例在运动轨迹引导机构22上活动永磁体21的装配数量可以为大于或等于1，活动永磁体21个数越多，其能够产生磁能作用点越多，转化的能量也越大。
本申请实施例提供的永磁体磁能转化装置利用磁体在磁通路闭合时，对外的磁作用力会大幅度降低的特性，对固定电磁体12进行通电，使得固定电磁体12与其对应的固定永磁体11组成的固定磁体单元1处于磁通路闭合状态，在不需要通过外力作用改变永磁体的空间位置或磁极的朝向，改变了固定永磁体11对外的磁作用力，解决了现有的永磁体磁能应用装置的结构过于复杂的技术问题。
需要说明的是，固定永磁体之间的间距应尽量不大于活动永磁体所产生的运动距离，活动永磁体的运动距离是活动永磁体所位于的不利运动方向磁能作用区域的最大阻力位置到下一个不利运动方向磁能作用区域的最大阻力位置的距离。
以上为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的详细说明，下面为本申请提供的一种永磁体磁能转化装置的控制方法的详细说明。
请参阅图3，本申请提供了一种永磁体磁能转化装置的控制方法，应用于如本申请第一个实施例提供的永磁体磁能转化装置，包括：
步骤301、获取活动永磁体当前的位置信息；
步骤302、当活动永磁体位于不利运动方向磁能作用区域内时，对不利运动方向磁能作用区域所对应的固定电磁体进行通电；
步骤303、当活动永磁体脱离不利运动方向磁能作用区域时，停止对固定电磁体通电。
更具体地，还包括：返回步骤301，直至接收到终止指令时，则锁定活动永磁体，使其停止运动。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种组合磁体，其特征在于，包括：固定永磁体和固定电磁体，所述固定电磁体与所述固定永磁体磁通路闭合连接。
2.一种永磁体磁能转化装置，其特征在于，包括：若干个固定磁体单元和活动磁体；
所述固定磁体单元具体为如权利要求1所述的组合磁体；
各个所述固定磁体单元依次间隔排列，且各个所述固定磁体单元中的固定永磁体的磁极端均朝向相邻的固定永磁体中的异磁极端；
所述活动磁体包括：活动永磁体和运动轨迹引导机构；
所述活动永磁体沿所述运动轨迹引导机构限定的轨迹移动，并与所述固定磁体单元中的固定永磁体磁感应连接。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述运动轨迹引导机构还设置有若干个位置检测点，用于检测活动永磁体的位置信息。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述位置检测点具体设置在所述活动永磁体的不利运动方向磁能作用区域内；
所述不利运动方向磁能作用区域为所述活动永磁体受到磁能阻力的预设区域，其中，所述活动永磁体受到的磁能阻力包括所述固定永磁体对所述活动永磁体产生的磁力。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述固定永磁体具体包括：两个子永磁体，且所述两个子永磁体均通过各自的两个磁极磁感应贴合；
各个所述子永磁体的磁极中心线与所述活动永磁体的运动轨迹垂直，且所述活动永磁体的两个磁极均与所述子永磁体的两个磁极磁感应连接；
所述固定电磁体具体包括：两个子电磁体，所述两个子电磁体分别设置于所述固定永磁体的两端，并与所述固定永磁体磁通路闭合连接。
6.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：控制模块；
所述控制模块用于接收各个所述位置检测点测得的所述活动永磁体的位置信息以及控制各个所述固定电磁体通电或断电。
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述活动永磁体的运动轨迹与所述固定永磁体排列路径平行。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，各个所述固定磁体单元以直线方向间隔排列。
9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，各个所述固定磁体单元以圆周方向间隔排列。
10.一种永磁体磁能转化装置的控制方法，应用于如权利要求2至9任一项所述的永磁体磁能转化装置，其特征在于，包括：
获取活动永磁体当前的位置信息；
当所述活动永磁体位于不利运动方向磁能作用区域内时，对所述不利运动方向磁能作用区域对应的固定磁体单元的固定电磁体进行通电；
当所述活动永磁体脱离所述不利运动方向磁能作用区域时，停止对所述固定电磁体通电。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，还包括：当接收到终止指令时，则锁定所述活动永磁体。
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