CN113595446A - 一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子，包括转子本体，在转子本体中心同轴设有转轴，绕转子本体周向均匀设有多个绕组单元，绕组单元包括切割磁体和周向助推磁组，其中切割磁体固定在转子本体上；在转子本体底部设有用于转子本体悬浮的支撑助推磁组；本发明周向助推磁组在上磁体和下磁体的配合下实现转子的悬浮功能，减小摩擦，在支撑的同时，设置下左磁体和下右磁体，在上磁体转动过程中实现吸引加速靠近，平衡，加速助推离开的过程，与周向助推磁组助推力合成共同助推，使转子向着同一方向加速旋转，转子耗能减小，转子转速得以提高，进而发电功率大大提高，同时，此结构也可以反向用于电动机，能减小驱动力，减小耗能，功率更高。

Description

一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子

技术领域

本发明涉及电机技术领域，特别涉及一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子。

背景技术

发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，目前发电机一般由导磁材料和导电材料相互电磁感应产生电能，目前的发电机包括转子和定子，转子转动带动线圈相对运动，切割磁感线，进而产生电流，达到能量装换的目的，在转子转动的过程中必然需要转轴，普通的转轴通过轴承连接，在工作过程中易受到冲击、磨损、散热等一系列问题，导致转子受到的阻力变大，影响转子的转速，进而对发电的功率进行限制，发电能力较差。

发明内容

本发明目的在于提供一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子，主要应用于双磁动力多功能悬浮式电动发电机，从而解决上述现有技术中存在的问题；为达到上述目的所采取的技术方案是：

一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子，包括转子本体，在转子本体中心同轴设有转轴，绕转子本体周向均匀设有多个绕组单元，所述绕组单元包括切割磁体和周向助推磁组，其中切割磁体固定在转子本体上，周向助推磁组固定在电机壳内；所述周向助推磁组包括水平设置的第一永磁体，在第一永磁体左侧固设有第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体位于同一圆周上，第二永磁体尺寸小于第一永磁体，所述第一永磁体和切割磁体同名磁极相对，第二永磁体和切割磁体异名磁极相对；在转子本体底部设有用于转子本体悬浮的支撑助推磁组，所述支撑助推磁组包括沿竖直方向设置于转子本体底部的上磁体和沿竖直方向设于上磁体正下方电机壳内的下磁体，所述上磁体和下磁体同名磁极相对设置，沿着转子周向方向在下磁体左侧均并排设有下左磁体，下左磁体尺寸小于下磁体，且下左磁体与上磁体异名磁极相对设置。

优选的，在切割磁体右侧的转子上均固设有第三永磁体，第三永磁体和第一永磁体异名磁极相对。

优选的，在同一水平面内第二永磁体的内部磁感线与第一永磁体内部的磁感线垂直，且第二永磁体远离第一永磁体的一端与第一永磁体内圈磁极相同；在同一水平面内第三永磁体的内部磁感线与切割磁体的磁感线垂直，且第三永磁体远离切割磁体的一端与切割磁体内圈磁极相同。

优选的，在上磁体同圆周右侧的转子上均固设有上右磁体，上右磁体和下磁体异名磁极相对。

优选的，在同一竖直面内上右磁体的磁感线与上磁体的内部磁感线垂直，且上右磁体远离上磁体的一端与上磁体上部磁极相同；在同一竖直面内下左磁体的磁感线与下磁体的内部磁感线垂直，且下左磁体远离下磁体的一端与下磁体上部磁极相同。

优选的，所述支撑助推磁组包括还包裹设于转子下部转轴侧壁上的外磁体和内嵌设于底座上套状的内磁体，内磁体和外磁体同轴间隙设置，且内磁体和外磁体同名磁极相对设置。

本发明所具有的有益效果为：本发明首先通过在转子本体转轴的下端侧壁设有外磁体，转轴外围底座上同轴设有放置转轴的套状的内磁体，通过内磁体和外磁体同名磁极相互排斥作用，整个转轴不与底座发生直接的接触，在配个支撑助推磁组的支撑，使整个转子转轴在重力和磁力的共同作用下保持平稳悬浮的状态，大大减小了转轴的磨损，减小了摩擦力，同时具备一定的抗冲击的能力，进而从减小摩擦的途径提高转子的转速，进而提高发电效率；反过来应用于电动机设备，电流驱动电机转动时会更加的省力；

本发明设置转子带动磁感线转动，线圈固定于底座上不动的方式实现线圈相对切割磁感线的动作，在此过程中，在底座上设有周向助推磁组，通过第一永磁体、第二永磁体和第三永磁体的配合，实现切割磁体在转动过程中被循环的加速，实现切割磁体靠近周向助推磁组时逐步在磁场作用下，吸引加速，平衡，再到离开助推加速的过程，转子转速更快，能量消耗更少，发电效率更高；

本发明周向助推磁组在上磁体和下磁体的配合下实现转子的悬浮功能，减小摩擦，在支撑的同时，设置下左磁体和下右磁体，在上磁体转动过程中实现吸引加速靠近，平衡，加速助推离开的过程，与周向助推磁组助推力合成共同助推，使转子向着同一方向加速旋转，转子耗能减小，转子转速得以提高，进而发电功率大大提高，同时，此结构也可以反向用于电动机，能减小驱动力，减小耗能，功率更高，本发明的其他有益效果将结合下文具体实施例进行进一步的说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明安装后的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为图3中沿A-A向剖视图；

图5为周向助推磁组结构示意图；

图6为第三永磁体安装示意图；

图7为图4中B处剖面示意图；

图8为上右磁体第一实施例结构示意图；

图9为上右磁体第二实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进一步描述。

如图1至图9所示，本发明包括转子本体2，在转子本体2中心同轴设有转轴21，绕转子本体2周向均匀设有多个绕组单元，所述绕组单元包括切割磁体5和周向助推磁组，其中切割磁体5固定在转子本体2上，周向助推磁组固定在电机壳内；周向助推磁组4包括水平设置的第一永磁体41，在第一永磁体41左侧固设有第二永磁体42，第一永磁体41和第二永磁体42位于同一圆周上，第二永磁体42尺寸小于第一永磁体41，第一永磁体41和切割磁体5同名磁极相对，第二永磁体42和切割磁体5异名磁极相对，如此在转子本体2上一个切割磁体5转动至底座1上一组周向助推磁组4时会受到大小不同的两种作用力作用，在配合转子本体2惯性的作用，转子本体2上的一组切割磁体5会受到初步的第二永磁体42异名磁极的吸引，加速靠近，随之到达第一永磁体41和第二永磁体42的磁场交界处，受力达到平衡，转子本体2在惯性作用继续运动，切割磁体5进入第一永磁体41主要作用区域，在二者同名磁极的排斥力的作用下加速转动离开第一永磁体41区域，也可以设置第一永磁体41略微向着转子本体2转动方向倾斜，加速效果更好，此为众多切割磁体5和周向助推磁组4中的一组相互助推的过程，在底座1和转子本体2上设有多组切割磁体5和周向助推磁组4，周向助推磁组4绕转子本体2沿圆周方向均匀分布，可以沿着圆周方对切割磁体5分段加速，多组切割磁体5绕着转子本体2周向均匀分布，使得周向助推磁组4可以对多组切割磁体5进行加速，进而提高转子本体2的转动速率，提高感应发电的发电功率，此种方式也可以反过来应用于电动机设备，电流驱动电机转动时会更加的省力。同时为了达到更好的助推效果，第二永磁体42内侧远离第一永磁体41方向倾斜设置。

在底座1上居中设有圆形凹槽11，圆形凹槽11为圆柱型的转子本体2提供回转空间，转子本体2包括同轴设置的圆柱型的转盘和转轴21，转子本体2内部的转轴21同轴转动连接于圆形凹槽11内，在底座1上均匀设有多组绕转子本体2周向设置的线圈3，且线圈3轴线垂直指向转轴21，线圈3为感应线圈，当转子本体2上的永磁体即切割磁体5转动时磁场运动，线圈3切割磁感线进而产生电流，在转子本体2上绕其周向方向均匀设有多组用于切割磁感线的切割磁体5，在线圈3远离转子本体2转轴21一端的底座1上均安装有周向助推磁组4，周向助推磁组4内由多个永磁体组成，通过其内部永磁体的排布，使转子本体2上的切割磁体5在转动时与周向助推磁组4产生吸引、平衡再到助推的过程，加速转子本体2的转动速率，进而提高发电量，此过程中由于周向助推磁组4与位于线圈3的外端的底座1圆周上，周向助推磁组4与线圈3相对静止不会对发电产生影响，周向助推磁组4与对应切割磁体5的磁极相对，磁铁的磁极有N和S两极，其内部磁感线方向由S极指向N极，此处说的磁极相对指的是周向助推磁组4和切割磁体5内的磁极端相对应，也就是二者内部磁感线相互平行或是重合，周向助推磁组4与切割磁体5位于同一水平面上。

优选的，如图5所示，在切割磁体5右侧的转子本体2上均固设有第三永磁体51，切割磁体5和第三永磁体51也位于同一圆周上，第三永磁体51和第一永磁体41异名磁极相对，此处加上第三永磁体51的作用在于当转子本体2转动时，由于第一永磁体41大于第二永磁体42，首先第一永磁体41的磁力越过第二永磁体42直接对第三永磁体51产生吸引，转子本体2加速转动，当第二永磁体42和第三永磁体51磁极相对时在惯性的作用下和同名磁极排斥的作用下再次加速转动，随后和第一永磁体41和切割磁体5磁极相对再次加速，双重加速，细化加速过程，加速效果更好，发电效率更高，反之作为电动机，其转速也更高；同时为了达到更好的助推效果，第三永磁体51内侧远离切割磁体5方向倾斜设置。

作为另一个实施例，如图6所示，在同一水平面内第二永磁体42的内部磁感线与第一永磁体41内部的磁感线垂直，且第二永磁体42远离第一永磁体41的一端与第一永磁体41内圈磁极相同；在同一水平面内第三永磁体51的内部磁感线与切割磁体5的磁感线垂直，且第三永磁体51远离切割磁体5的一端与切割磁体5内圈磁极相同，改变了第二永磁体42和第三永磁体51内部磁感线的方向，磁极的方向得到了调整，如此在一个运动周期内，在外部传动机构的带动下，转子本体2带动切割磁体5转动，首先，第二永磁体42吸引第三永磁体51转动，当其共同位于底座1同一半径上时，在惯性作用下转子本体2继续转动，第一永磁体41和切割磁体5磁极开始其主要作用，同名磁极相互排斥，在惯性作用下加速远离，带动转子本体2转动，同时本组的第三永磁体51与下组的第二永磁体42发生吸引，进而加速转子本体2转动速率，使转子本体2更容易转动起来，且转动更加平稳，进而提高发电效率，同理反之则提高电动机功率。

同时还可以在转子本体2和底座1之间绕转子本体2轴线方向设有多组用于转子本体2悬浮的支撑助推磁组6，支撑助推磁组6用于减小摩擦和为转子本体2提供助推力使转子本体2提速；如图7所示，支撑助推磁组6包括沿竖直方向设置于转子本体2底部的上磁体61和沿竖直方向设于上磁体61正下方底座1上的下磁体62，上磁体61和下磁体62同名磁极相对设置，上磁体61在转子本体2底部围成一圆环，下磁体62在上磁体61形成的圆环正下方的底座1上围成下磁体62圆环，在转动过程中，由于上磁体61和下磁体62同名磁极相互排斥，保持悬浮，减小了转子本体2受到的摩擦，在所述沿着转子本体2周向方向在下磁体62左侧并排设有下左磁体63，此处的左侧仅用于区分右侧，并非特指，要保持周向助推磁组4和下左磁体63加速的转向一致，下左磁体63尺寸小于下磁体62，且下左磁体63与上磁体61异名磁极相对设置，与上述周向助推磁组4和切割磁体5工作原理相似，下左磁体63与下磁体62位于同一圆周上，下左磁体63位于上磁体61转来的方向，下左磁体63磁极吸引上磁体61加速靠近，随之在惯性作用下上磁体61转逐步进入下磁体62上方，经过磁极排斥作用后上磁体61加速离开，支撑助推磁组6完成了转子本体2悬浮和转子本体2加速助推的过程。

优选的，如图8所示，在上磁体61同圆周右侧的转子本体2上均固设有上右磁体64，上右磁体64和下磁体62异名磁极相对，如此，其工作原理变为首先由体积大磁力强的下磁体62对上右磁体64产生吸引，使得上磁体61和下磁体62相互靠近，接着达到平衡，随后在惯性作用下，上磁体61和下磁体62相斥加速离开，再到上右磁体64和下左磁体63相互排斥再次加速，进一步减小损耗，提高转速，进而提高效率，此为上右磁体第一实施例。

作为安装过程中上右磁体第二实施例，如图9所示，在同一竖直面内上右磁体64的磁感线与上磁体61的内部磁感线垂直，且上右磁体64远离上磁体61的一端与上磁体61上部磁极相同；在同一竖直面内下左磁体63的磁感线与下磁体62的内部磁感线垂直，且下左磁体63远离下磁体62的一端与下磁体62上部磁极相同，如此，首先由上磁体61和下磁体62排斥保证悬浮，其次，在转动过程中由上右磁体64与下左磁体63发生吸引，加速转子本体2转动，接着类似上面讲过的原理在惯性作用下，上磁体61和下磁体62相互排斥加速远离，如此加速效果更好，损耗更小，发电效率更高。

具体的，如图4所示，支撑助推磁组6包括还包裹设于转子本体2下部转轴21侧壁上的外磁体72和内嵌设于底座1上套状的内磁体71，内磁体71和外磁体72同轴间隙设置，且内磁体71和外磁体72同名磁极相对设置，通过同名磁极相互排斥使得转子本体2转轴21下部在转动过程中与底座1不接触，减小摩擦，进而为提高转速，提高发电功率。

本发明在使用时，转动转子本体2，转子本体2在转动过程中在支撑助推磁组6的作用下处于悬浮状态，转子本体2的转轴21在内磁体71和外磁体72同名磁极相互排斥下悬置，不与底座1壁接触，转动过程中受到的摩擦力减小，且具备一定缓冲撞击的能力，磨损发热量减小，同时，周向助推磁组4和支撑助推磁组6助推方向一致，在其共同作用下，转子本体2朝着其转动方向加速转动，减小了转子本体2启动耗能和运行过程中的能耗，转子本体2转动速率得以提升，在周向助推磁组4和支撑助推磁组6的共同作用下，转子本体2上的切割磁体5和上右磁体64带动转子本体2加速转动，发电效率大大提高。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，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，但这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种磁助推悬浮式电动发电机高速转子，其特征在于，包括转子本体，在转子本体中心同轴设有转轴，绕转子本体周向均匀设有多个绕组单元，所述绕组单元包括切割磁体和周向助推磁组，其中切割磁体固定在转子本体上，周向助推磁组固定在电机壳内；所述周向助推磁组包括水平设置的第一永磁体，在第一永磁体左侧固设有第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体位于同一圆周上，第二永磁体尺寸小于第一永磁体，所述第一永磁体和切割磁体同名磁极相对，第二永磁体和切割磁体异名磁极相对；在转子本体底部设有用于转子本体悬浮的支撑助推磁组，所述支撑助推磁组包括沿竖直方向设置于转子本体底部的上磁体和沿竖直方向设于上磁体正下方电机壳内的下磁体，所述上磁体和下磁体同名磁极相对设置，沿着转子周向方向在下磁体左侧均并排设有下左磁体，下左磁体尺寸小于下磁体，且下左磁体与上磁体异名磁极相对设置。

2.根据权利要求1所述的磁助推悬浮式电动发电机高速转子，其特征在于，在切割磁体右侧的转子上均固设有第三永磁体，第三永磁体和第一永磁体异名磁极相对。

3.根据权利要求1所述的磁助推悬浮式电动发电机高速转子，其特征在于，在同一水平面内第二永磁体的内部磁感线与第一永磁体内部的磁感线垂直，且第二永磁体远离第一永磁体的一端与第一永磁体内圈磁极相同；在同一水平面内第三永磁体的内部磁感线与切割磁体的磁感线垂直，且第三永磁体远离切割磁体的一端与切割磁体内圈磁极相同。

4.根据权利要求3所述的磁助推悬浮式电动发电机高速转子，其特征在于，在上磁体同圆周右侧的转子上均固设有上右磁体，上右磁体和下磁体异名磁极相对。

5.根据权利要求4所述的磁助推悬浮式电动发电机高速转子，其特征在于，在同一竖直面内上右磁体的磁感线与上磁体的内部磁感线垂直，且上右磁体远离上磁体的一端与上磁体上部磁极相同；在同一竖直面内下左磁体的磁感线与下磁体的内部磁感线垂直，且下左磁体远离下磁体的一端与下磁体上部磁极相同。

6.根据权利要求5所述的磁助推悬浮式电动发电机高速转子，其特征在于，所述支撑助推磁组包括还包裹设于转子下部转轴侧壁上的外磁体和内嵌设于底座上套状的内磁体，内磁体和外磁体同轴间隙设置，且内磁体和外磁体同名磁极相对设置。

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