CN206164401U - 电磁控制永磁磁能动力机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电磁控制永磁磁能动力机，包括转子和定子，在其中一方，在周向以等间隔设置有多个第一永磁体，在其中另一方，在周向设有至少一个磁性体，磁性体具有与第一永磁体的磁极对置的磁极，磁性体包括的第二永磁体和电磁体，电磁体处于第一永磁体与第二永磁体之间，电磁体设有电磁线圈和铁芯，铁芯与第二永磁体的一端磁极相连接，电磁体具有与第二永磁体的磁极对置的磁极，第一永磁体与第二永磁体相对的磁极的极性相同；在不同时刻对电磁体进行正反向通电，转子输出转矩。该永磁磁能动力机可通过少量的电能输入，利用转子和定子各自的永磁体磁能实现磁能与机械能的转化，磁能利用率高。

Description

电磁控制永磁磁能动力机

技术领域

本实用新型涉及一种动力机械，特别是涉及一种电磁控制永磁磁能动力机。

背景技术

现有技术不乏有关于永磁体磁能利用的研究，将永磁体磁能驱动转子旋转获得机械能进而带动发动机发电获得电能是一个可行的能量利用途径。对于磁能向机械能的转变，中国专利CN2316767Y公开了一种高效永磁动力机，其在转子铝盘和定子铝盘上均匀分布、安装固定有多块永久磁铁，转子永久磁铁的一侧装有转子线圈，转子线圈的电源引线与间歇电流器连接，间歇电流器又通过电刷与电源电连接。中国专利CN104054242A公开了永磁型旋转电机，该永磁型旋转电机具有：设置永磁体的转子；设置电磁体的定子；取得永磁体的位置信息的位置信息取得部；根据位置信息控制电磁体开启/关闭的电磁体控制部。在电磁体中，同轴配置有第1电磁体线圈和第2电磁体线圈，第1电磁体线圈使与永磁体的磁极对置的铁芯的磁极励磁为与永磁体的磁极相反的极性，第2电磁体线圈使与永磁体的磁极对置的铁芯的磁极励磁为与永磁体的磁极相同的极性。电磁体控制部根据位置信息，在控制第1电磁体线圈从开启到关闭期间，控制第2电磁体线圈开启，并且在从控制第2电磁体线圈关闭到由电磁体的残余磁性变为0前，控制第1电磁体线圈开启。

通过研究上述现有技术的技术方案可知，它们虽然是利用了永磁体磁能实现了转子的转动以获得机械能，但是中国专利CN2316767Y的技术方案在转子运转到主轴心、电子磁铁圆心、转子磁铁圆心的重合直线上时，装在转子磁铁上的绕组线圈导通电流，绕组线圈产生一个与转子磁铁极性相反的磁场电极，转子又受到一个合成磁斥转矩的作用。因此在该装置的实际运作中的一半时间内，需要一个由电能转换而得的可以克服原有永磁体磁场影响而形成磁斥转矩的磁场，对电能消耗较高，磁能利用率不高。而中国专利CN104054242A的技术方案则在整个运作期间内，均是通过电能分别施加至第1电磁体线圈或第2电磁体线圈以此产生电磁场与转子永磁体磁场产生作用，同样存在电能消耗较高，磁能利用率不高的问题。

实用新型内容

针对上述现有技术的不足，本实用新型提供了一种电磁控制永磁磁能动力机，以减少动力机对电能的依赖，提高永磁体磁能利用率。

本实用新型技术方案如下：一种电磁控制永磁磁能动力机，包括：

转子和定子，在其中一方，在周向以等间隔设置有多个第一永磁体，在其中另一方，在周向设有至少一个磁性体，所述磁性体具有与所述第一永磁体的磁极对置的磁极，所述磁性体包括的第二永磁体和电磁体，所述电磁体处于第一永磁体与第二永磁体之间，所述电磁体设有电磁线圈和铁芯，所述铁芯与所述第二永磁体的一端磁极相连接，所述电磁体具有与所述第二永磁体的磁极对置的磁极，所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的磁极的极性相同；

位置信息取得部，其取得所述磁性体相对于所述第一永磁体的位置信息；

以及电磁体控制部，其根据所述位置信息取得部取得的位置信息控制所述电磁体的电磁线圈通电方向；

所述电磁体控制部在磁性体的磁极处于与第一永磁体的磁极相对位置至相邻两个第一永磁体的中间位置期间控制所述电磁线圈正向通电，使所述电磁体与所述第一永磁体相对的磁极的极性相同；所述电磁体控制部在磁性体的磁极处于相邻两个第一永磁体的中间位置至与第一永磁体的磁极相对位置期间控制所述电磁线圈反向通电，使所述电磁体与所述第一永磁体相对的磁极的极性相反。

优选的，所述磁性体数量与所述第一永磁体数量相同。

优选的，相邻的两个所述磁性体之间的周向夹角为相邻的两个所述第一永磁体之间的周向夹角的整数倍。

优选的，所述磁性体的轴线方向垂直于所述转子的转动平面。

优选的，所述磁性体的轴线方向平行于所述转子的转动平面。

优选的，所述磁性体的轴线与所述第一永磁体的轴线同轴。

进一步的，所述位置信息取得部包括凸起和由所述凸起触发的开关，所述凸起设置在所述转子上，位于所述第一永磁体相同的角度位置以及相邻两个第一永磁体的中间位置；所述开关固定设置于所述转子的上方。

优选的，所述铁芯为坡莫合金。

本实用新型所提供的技术方案的有益效果在于：

在磁性体的磁极处于与第一永磁体的磁极相对位置至相邻两个第一永磁体的中间位置期间，电磁线圈正向通电，第二永磁体的磁场与电磁体的磁场为异性串接关系，第二永磁体的磁场与电磁体的磁场相互叠加，在电磁体的铁芯的与第一永磁体相对的一端可获得第二永磁体磁能的50％～80％。此时，电磁体与第一永磁体相对的磁极的极性相同，两者产生磁斥作用，推动转子转动，该状态下，本实用新型技术方案利用了电磁体磁场传导第二永磁体的磁场，与背景技术所述的技术方案相比，本实用新型技术方案在更小的电能输入时即可获得与背景技术所述的技术方案相同的转矩输出。在磁性体的磁极处于相邻两个第一永磁体的中间位置至与第一永磁体的磁极相对位置期间，电磁线圈反向通电，第二永磁体的磁场与电磁体的磁场为同性串接关系，第二永磁体的磁场与电磁体的磁场相互抵消，此时，电磁体与第一永磁体相对的磁极的极性相反，且电磁铁的磁场较弱，其与第一永磁体产生磁吸作用，拉动转子转动。直至磁性体的磁极处于与第一永磁体的磁极相对位置时，电磁线圈再次正向通电，重复上述过程，周而复始，持续输出转矩。

附图说明

图1为磁性体的轴线与转子的转动平面平行的永磁磁能动力机结构俯视示意图。

图2为图1的AA剖视示意图。

图3为磁性体的轴线与转子的转动平面垂直的永磁磁能动力机结构俯视示意图。

图4为图3的BB剖视示意图。

图5为转子上下均设置磁性体的永磁磁能动力机结构示意图。

图6为电磁体正向通电时局部磁场极性示意图。

图7为电磁体反向通电时局部磁场极性示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限定。

如图1及图2所示，本实施例所涉及的电磁控制永磁磁能动力机，包括：

转子1和定子2，在转子1的周向以等间隔设置有多个第一永磁体3，定子2的周向设有至少一个磁性体，在图1所示的电磁控制永磁磁能动力机上，定子2设置的磁性体数量与转子1的第一永磁体3数量相等。磁性体也以等间隔设置，如此，相邻的两个磁性体之间的周向夹角与相邻的两个第一永磁体3之间的周向夹角相等。定子2可设置成固定的环状结构，磁性体则沿环形分布固定在环状结构表面。转子1为带有转轴的圆盘，第一永磁体3设置在圆盘的外周面。

圆盘和环状结构同轴布置，磁性体具有与第一永磁体3的磁极对置的磁极，且磁性体的轴线与第一永磁体3的轴线同轴，平行于转子1的转动平面。磁性体包括第二永磁体4和电磁5体，将第二永磁体4固定在环状结构上。电磁体5处于第一永磁体3与第二永磁体4之间。电磁体5设有电磁线圈51和铁芯52，铁芯52可选用高磁导率的坡莫合金，其与第二永磁体4的一端磁极相连接。电磁体5具有与第二永磁体2的磁极对置的磁极，第一永磁体3与第二永磁体4相对的磁极的极性相同，在这个实施例中均设置成S极。

位置信息取得部用于取得磁性体相对于第一永磁体3的位置信息。位置信息取得部包括凸起6和由凸起6触发的开关7，凸起6设置在转子1的原盘上，位于第一永磁体3相同的角度位置以及相邻两个第一永磁体3的中间位置，开关7固定设置于转子1的上方。所有凸起6构成一个与圆盘同轴的环形，且每个相同角度位置的凸起6和第一永磁体3的连线指向转子1轴心。也就是说当转子1初始位置校正为第一永磁体3与一个磁性体相对时，随着转子1的转动，每次第一永磁体3与一个磁性体相对时均会触发开关7，并且在转子1转动至相邻两个第一永磁体3之间的中间位置与一个磁性体相对时也会触发开关7。

电磁体控制部(图中未示出)，其根据所述位置信息取得部取得的位置信息控制所述电磁体5的电磁线圈52通电方向；具体控制过程请参考图6和图7，如图6所示，图示单向箭头标识转子转动方向，双向箭头表示磁性体的磁极处于与第一永磁体3的磁极相对位置至相邻两个第一永磁体3的中间位置期间时的转子1转动角度。此阶段，电磁体控制部控制电磁线圈51正向通电，使电磁体5与第一永磁体3相对的磁极的极性相同，同为S极；如图7所示，图示单向箭头标识转子1转动方向，双向箭头表示磁性体的磁极处于相邻两个第一永磁体3的中间位置至与第一永磁体3的磁极相对位置期间的转子1转动角度。此阶段，电磁体控制部控制电磁线圈51反向通电，使所述电磁体5与第一永磁体3相对的磁极的极性相反，电磁体5与第一永磁体3相对的磁极为N极。

本实施例的电磁控制永磁磁能动力机，采用16个第一永磁体与16各磁性体布置，第一永磁体磁场强度540mT，第二永磁体磁场强度为540mT，电磁体耗电量为15w，转子可输出转矩100N·m。

如图3及图4所示，本实施例所涉及的电磁控制永磁磁能动力机，包括：

转子1和定子2，在转子1的周向以等间隔设置有多个第一永磁体3，定子2的周向设有至少一个磁性体，在图3所示的电磁控制永磁磁能动力机上，定子2设置的磁性体数量少于转子的第一永磁体3数量。磁性体也以等间隔设置，如此，相邻的两个磁性体之间的周向夹角是相邻的两个第一永磁体3之间的周向夹角整数倍。定子2可设置成固定的环状结构，磁性体则沿环形分布固定在环状结构表面。转子1为带有转轴的圆盘，第一永磁体3设置在圆盘的外圈。

圆盘和环状结构同轴布置，磁性体具有与第一永磁体3的磁极对置的磁极，且磁性体的轴线与第一永磁体3的轴线同轴，垂直于转子1的转动平面，定子2处于转子1的上方。磁性体包括第二永磁体4和电磁体5，将第二永磁体4固定在环状结构上。电磁体5处于第一永磁体3与第二永磁体4之间。电磁体5设有电磁线圈51和铁芯52，铁芯52可选用高磁导率的坡莫合金，其与第二永磁体4的一端磁极相连接。电磁体5具有与第二永磁体4的磁极对置的磁极，第一永磁体3与第二永磁体4相对的磁极的极性相同，在这个实施例中均设置成S极。

位置信息取得部用于取得磁性体相对于第一永磁体3的位置信息。位置信息取得部包括凸起6和由凸起6触发的开关7，凸起6设置在转子1的原盘上，位于第一永磁体3相同的角度位置以及相邻两个第一永磁体3的中间位置，开关7固定设置于转子1的上方。所有凸起6构成一个与圆盘同轴的环形，且每个相同角度位置的凸起6和第一永磁体3的连线指向转子1轴心。也就是说当转子1初始位置校正为第一永磁体3与一个磁性体相对时，随着转子1的转动，每次第一永磁体3与一个磁性体相对时均会触发开关7，并且在转子1转动至相邻两个第一永磁体3之间的中间位置与一个磁性体相对时也会触发开关7。

电磁体控制部，其根据所述位置信息取得部取得的位置信息控制所述电磁体的电磁线圈通电方向；具体控制过程与前述实施例相同，不再赘述。

又一个实施例可参考图3及图5，在上一实施例的基础上，在转子1的下方设置一个与上方定子2结构相同的定子2，即在一个第一永磁体3的两极都设置一个磁极对置的磁性体，其他结构同上一实施例。以第一永磁体3的上磁极为S极，下磁极为N极为例，具体控制过程时，磁性体的磁极处于与第一永磁体3的磁极相对位置至相邻两个第一永磁体3的中间位置期间时，电磁体控制部控制电磁线圈51正向通电，使电磁体5与第一永磁体3相对的磁极的极性相同，其中上方定子的电磁体5与第一永磁体3相对的磁极为S极，而下方定子电磁体5与第一永磁体3相对的磁极为N极；当磁性体的磁极处于相邻两个第一永磁体3的中间位置至与第一永磁体3的磁极相对位置期间时，电磁体控制部控制电磁线圈51反向通电，使电磁体5与第一永磁体3相对的磁极的极性相反，其中上方定子电磁体5与第一永磁体3相对的磁极为N极，而下方定子电磁体5与第一永磁体3相对的磁极为S极。

Claims (8)

1.一种电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，包括：

转子和定子，在其中一方，在周向以等间隔设置有多个第一永磁体，在其中另一方，在周向设有至少一个磁性体，所述磁性体具有与所述第一永磁体的磁极对置的磁极，所述磁性体包括的第二永磁体和电磁体，所述电磁体处于第一永磁体与第二永磁体之间，所述电磁体设有电磁线圈和铁芯，所述铁芯与所述第二永磁体的一端磁极相连接，所述电磁体具有与所述第二永磁体的磁极对置的磁极，所述第一永磁体与所述第二永磁体相对的磁极的极性相同；

位置信息取得部，其取得所述磁性体相对于所述第一永磁体的位置信息；

以及电磁体控制部，其根据所述位置信息取得部取得的位置信息控制所述电磁体的电磁线圈通电方向；

所述电磁体控制部在磁性体的磁极处于与第一永磁体的磁极相对位置至相邻两个第一永磁体的中间位置期间控制所述电磁线圈正向通电，使所述电磁体与所述第一永磁体相对的磁极的极性相同；所述电磁体控制部在磁性体的磁极处于相邻两个第一永磁体的中间位置至与第一永磁体的磁极相对位置期间控制所述电磁线圈反向通电，使所述电磁体与所述第一永磁体相对的磁极的极性相反。

2.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，所述磁性体数量与所述第一永磁体数量相同。

3.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，相邻的两个所述磁性体之间的周向夹角为相邻的两个所述第一永磁体之间的周向夹角的整数倍。

4.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，所述磁性体的轴线方向垂直于所述转子的转动平面。

5.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，所述磁性体的轴线方向平行于所述转子的转动平面。

6.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，所述磁性体的轴线与所述第一永磁体的轴线同轴。

7.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，所述位置信息取得部包括凸起和由所述凸起触发的开关，所述凸起设置在所述转子上，位于所述第一永磁体相同的角度位置以及相邻两个第一永磁体的中间位置；所述开关固定设置于所述转子的上方。

8.根据权利要求1所述的电磁控制永磁磁能动力机，其特征在于，所述铁芯为坡莫合金。