自激式磁能發電機、動力機的製作方法
2023-05-20 14:31:46
專利名稱：自激式磁能發電機、動力機的製作方法
技術領域：
本發明屬於一種直接利用磁能源來發電或驅動機械的高效磁能發電機和高效磁能動力機。所用磁能源是來自高磁能材料——稀土釹鐵硼。
永磁體具有同性相斥，異性相吸的特性。而斥或吸都是一種力。有力就能作功。永磁體之間能產生斥力和吸力說明永磁體是一種能源。本發明是利用這一原理，設計出一種裝置，這種裝置將磁能轉化為機械能和電能。
背景技術：
長期以來，就有不少人探索如何將永磁體的相互斥力和吸力轉化為旋轉力而作功。比如美籍華人林安東於1982年9月30日在美國遞交申請號為PCT/US82/01395的專利申請、法國專利FR227339及其中國專利申請85103467和88104018均為有關磁動機的專利，這些磁動機結構的共同點是定子和轉子都是利用永磁體的吸力和斥力作為動力的；不同點是法國專利FR227339所公開的磁動機中定子採用雙極性，轉子採用單極性，用磁力遮斷閥來消除反向力，而PCT/US82/01395所公開的磁動力機中，採用磁力遮斷板消除反向力；而中國專利申請公開的磁動裝置為聯軸節和磁性齒輪傳動，採用棘輪塊消除反向力，這是一種可轉運而扭轉力很小的磁動機，因此它不適用於動力裝置，也得不到廣泛的應用。
本人於2001年7月19日設計的實用新型磁能發電機、磁能動力機，於2002年4月24日由中華人民共和國國家知識產權局授權公告，專利號01242700-4，該實用新型磁能發電機、磁能動力機在定子上裝有各種用途的線圈繞組，包括輸出電力的主繞組，用於使磁極躲開死角的助轉繞組，將反磁勢變成順磁勢轉給下一級轉子逆序繞組；換向裝置為電子電路系統控制，該電子電路控制系統由控制定時器整定。
該實用新型的磁能發電機，磁能動力機在起動時，用直流電進行空載起動，起動後，發電機、動力機工作發電，它一邊輸出電能一邊給電瓶充電，使電瓶起動時所消耗的電源補足，保持電瓶有足夠的電能以便下次起動。該實用新型的第一層主繞組的輸出10-20％電流供給第二層的助轉繞組；第二層主繞組的輸出10-20％電流供給第一層的助繞組。周而復始，循環自行旋轉、發電、驅動。
但是，上述實用新型磁能發電機和動力機仍有如下缺點(1)、該種機型，作為主磁路、磁極在同一極上繞2個繞組，主繞組21發電用；助轉繞組23將反磁墊變成順磁勢轉給下一級22。助轉繞組23在前，主繞組21在後。轉動起來發電電流較小。並在電子換向時會產生幹擾，造成磁能內耗太大，影響輸出功率。
(2)、該機型是凸極式磁能發電機。由於永磁體的幾何形狀不夠理想，造成磁反向力過大，降低了磁能發電機的功率。
發明內容
本發明的目的是克服上述磁能發電機、磁能動力機的缺點，提供一種功率更大的高效磁能發電機高效磁能動力機。
為了達到所述目的，本發明採用了以下措施一種自激式磁能發電機，包括主機及電子控制系統；主機包括主軸、副軸、設置在主軸及副軸上至少兩組以上的定子轉子組、端板、用於固定定子的定子套、轉子隔層套、鐵心、驅動繞組、發電繞組；本發明的定子轉子組包括內定子、外定子及設置在內外定子之間的轉子；發電繞組繞在外定子上；驅動繞組繞在鐵心上，並設置在內定子中；端板上靠近轉子一側設有遮光板及光電傳感器；光電傳感器與電子控制系統連接電子控制系統包括啟動控制、自動轉換控制及位置控制。
本發明的轉子由多塊「瓦」形楔體永磁體和固定塊拼裝而成；多塊「瓦」形楔體永磁體的斜邊沿圓周同一方向排列。
內定子是由兩塊「爪」形棘極相互咬合組成，內裝有鐵心和驅動繞組而使棘極成為驅動極；「爪」形棘極為「瓦」形楔體狀，其斜邊(小邊)放置的方向和轉子「瓦」形楔體永磁體的斜邊反方向排列。
外定子內圓周上設有2至38個凸狀發電極；發電極於轉子「瓦「形楔體永磁體的徑向切割磁力線而一邊向外傾斜，其傾斜的方向和內定子傾斜的方向一致。
本發明的啟動控制包括交流啟動及直流啟動，位置控制由光電傳感器及微處理器控制。
上述方案中，在副軸外端裝一動力輸出軸，磁能發電機改裝車磁能動力機。
由於採用了上述方案，本發明的自激式磁能發電機、動力機具有以下優越性第一，在起動電源方面，由原來的單純直流電源起動改為交直流兩種電源起動。這樣就增強了該種機器起動的靈活性。
第二，改變了繞組在磁極上的結構。由原來的一個磁極上裝2個繞組改為一個主繞組，和一個驅動繞組。這樣避免了幹擾，提高了發電機功率。
第三，採用了光電傳感器，通過遮光板取得信號，供給微機處理，使換向時間更加準確，進一步提高磁能發電機、動力機的功率和效率。
第四、改變了永磁體的形狀和發電磁極形狀，由原來的前後同樣角度改變為前寬後窄，從而減小在旋轉時的反向力，提高了發電機的工作效率。
本發明的自激式磁能發電機、動力機，利用目前世界上磁力最大，矯頑力最強的稀土釹鐵硼永磁體作為新能源，它是以永久磁體的磁能(BH)值，經過電磁轉換和磁勢角度的變化來控制磁勢的強弱，使磁能機連續旋轉發出功率——電能和機械能，並且不消耗任何質能(如柴油、汽油、外電力等)。它可以連續運行很長時間(一年至數年)。但是必須採用電子電路光電傳感器取得信號，供給微機處理系統進行改變磁力線運動的高新技術，全過程必須蓄電裝置(電池或電容器)才能實現自行旋轉，它不是永動機。
本發明的自激式磁能發電機，本機可用交流直流起動，起動後發電機、動力機工作發電，它一邊輸出電能，一邊給電瓶充電，使電瓶起動時所消耗的電能補足，保持電瓶有足夠的電能以便下次起動。
本發明的自激式磁能發電機、動力機，在整機上分為三組段A、B、C、第一組A發電繞組的輸出25-30％電流供給第二組B的驅動繞組，第二組B的發電繞組的輸出25-30％電流供給第三組C的驅動繞組，第三組C的發電繞組的輸出25-30％電流供給第一組A的驅動繞組。周而復始循環自行旋轉，發電驅動。
圖1是本發明自激式磁能發電機主機的組裝圖；圖2是AB兩組定子轉子組旋轉剖面圖；
圖3是每一組定子轉子組的組裝透視圖；圖4是圖1的A-A剖面圖；圖5是圖4中I部分的放大圖；圖6是本發明自激式磁能動力機主機的組裝圖；圖7上本發明啟動控制的電路原理圖；圖8是本發明自動轉換控制及位置控制的電路原理圖具體實施方式
下面結合附圖和實施例，進一步闡述本發明的技術方案。
如圖1所示，本發明的自激式磁能發電機主機有一主軸12，主軸的兩端與主軸垂直設有兩端板1和22，端板22的另一側設有副軸16。主軸及副軸上設有至少兩組以上的定子轉子組，如圖中所示，主軸12上設有A、B兩組定子轉子組，副軸16上設有一組定子轉子組C組。此時為了平衡，C組的規格大於AB組的規格。如圖3和圖4中所示，每組定子轉子組由內定子7、外定子6及設置在內外定子之間的轉子4構成。轉子4上設有多塊永磁體5和非導磁金屬固定塊18，永磁體與固定塊拼裝而成盤式圓周體。如圖5中所示，永磁體5呈「瓦」形楔體狀，多塊永磁體的斜邊沿圓周同一方向排列。
內定子7是軸向式定子，裝在主軸12或副軸16上。軸向式內定子磁路結構是爪極式定子，由兩個帶爪的法蘭盤7A、7B和一個軸向鐵心11、軸向繞組的圓環或圓柱形驅動繞組14組成，兩個帶爪的法蘭盤爪數相等。兩個法蘭盤對合，爪極相互錯開，沿圓周均勻分布。鐵心上繞有驅動繞組，夾在兩個法蘭盤中間，同入相位信號電流時，一個法蘭盤上的爪為N極，另一個法蘭盤的爪S極，形成極性相異、相互錯開的多極驅動極，法蘭盤上的爪起極靴作用。外定子6是由高導磁矽鋼片衝壓成內圓周上均勻設有2至38個凸塊的圓盤，如圖中所示，凸塊為8個，上面繞有發電繞組9而成為本發明的發電極10。
如圖3、圖4和圖5中所示，內定子7的爪形極7A與7B亦為「瓦」形楔體狀，其斜邊(小邊)放置的方向和「瓦」形楔體永磁體5的斜邊反方向排列；外定子6的發電極10於轉子永磁體5的徑向切割磁力線而一邊向外傾斜，其傾斜的方向與內定子傾斜的方向一致，且與轉子轉動的方向一致。上述三者傾斜度的大小隨定子轉子的規格而定。當永磁體5受到吸引力進入內外定子之間的空間後，由於內外定子之間的距離逐漸增大，對永磁體的吸引力將逐漸減小，因此不會將永磁體吸住而使之停止轉動，永磁體在慣性的作用下繼續轉動；當永磁體的尾部轉過定子的中線後，由於電子系統的作用，定子的磁極換向，定子對永磁體的引力轉變為斥力，推動轉子繼續轉動，轉子因而周而復始地運動。內定子、外定子的極數與轉子的極數相應，如圖中所示的極數為8，而內定子每個爪形極7A、7B的棘爪的數量則等於極數之半。
如圖1中所示，設置在端板1或端板22旁的外定子與端板之間設有定子套13，定子套將外定子與端板固定連接。在各定子轉子組的外定子之間設有隔層套8，轉子之間設有連接套20。外定套、隔層套及連接套將多組定子轉子組連為一整體。
在端板1的內側靠近轉子4的位置設有遮光板3，遮光板3上開有多個凹口(圖中未畫出)，凹口與內定子7的驅動極相對應。端板1內側還裝有光電傳感器2，傳遞轉子4與驅動繞組相應位置的信號。
本發明的主機是由多組定子轉子組設置成多段合成為一機體，如圖中所示本發明有三組定子轉子組而成三級段主機。如圖2所示，在安裝時主軸上相鄰兩組內定子驅動極之間錯開一角度，其錯開角度的計算方法為360°/(轉子的極數×定子轉子組的組數)如圖中所示的轉子極數為8，定子轉子組的組數為3，則主軸上AB兩組內定子驅動極之間錯開的角度為360°/(8×3)＝15°副軸上C組內定子驅動極上安裝在端板22的外側上，通過法蘭盤23調節該組內定子驅動極與該組轉子4產生磁吸力，並使A組定子驅動極與C組的轉子產生磁吸力，使A組轉子與B組轉子在靜態下能自激15度。
本發明的電子控制系統包括啟動控制、自動轉換控制和位置控制。如圖7中所示，啟動控制包括交流啟動和直流啟動，主要由交流繼電器、直流繼電器和變頻調速器組成。交流繼電器與直流繼電器之間設有隔離繼電器，使交流啟動與直流啟動各自獨立，並相互連動，無論使用任何電源啟動，都互不影響，而且在使用交流電源時會自動切斷直流啟動部分，防止串電引起事故。
自動轉換控制包括交-直流電源起動的自動轉換和啟動狀態與自運轉狀態的自動轉換。如圖8中所示，交-直流電源啟動的自動轉換由交-直流轉換器控制；啟動狀態與自運轉狀態的轉換由自動轉換器及時間控制器控制。位置控制由光電傳感器和微處理器控制。
當按上電源後，按啟動按鈕(交流或直流電源)整機處於啟動狀態，調節變頻調速器，達到額定頻率時，驅動器開始工作並帶動主機使其發電。當主機發出穩定電壓後，自發的電源進入自動轉換器，令時間控制器將外電源切斷，整個操作過程大約15-20秒鐘。時間控制採用可調方式，讓使用者自行操握。當外加電源切斷後，由主機A、B、C三相發出的電能通過微處理器後，控制驅動器正常運行，並控制主機A、B、三相的驅動器。主機的運轉頻率、轉速、電壓、電源、轉子的位置都由微處器經光電取樣，反饋到驅動器和A、B、C三個驅動繞組，控制整機的正常運行。
如圖6中所示，在上述方案中的副軸16上安裝一動力輸出軸24，既可將磁能發電機改裝成磁能動力機。
權利要求
1.一種自激式磁能發電機，包括主機及電子控制系統；所述主機包括主軸、副軸、設置在主軸及副軸上至少兩組以上的定子轉子組、端板、用於固定定子的定子套、轉子隔層套、鐵心、驅動繞組、發電繞組；其特徵在於所述定子轉子組包括內定子、外定子及設置在內外定子之間的轉子；所述發電繞組繞在外定子上；所述驅動繞組繞在鐵心上，並設置在內定子中；所述端板上靠近轉子一側設有遮光板及光電傳感器；所述光電傳感器與電子控制系統連接；所述電子控制系統包括啟動控制、自動轉換控制及位置控制。
2.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述的轉子由多塊「瓦」形楔體永磁體和固定塊拼裝而成；所述多塊「瓦」形楔體永磁體的斜邊沿圓周同一方向排列。
3.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述內定子是由兩塊「爪」形棘極相互咬合組成，內裝有鐵心和驅動繞組而使棘極成為驅動極；所述「爪」形棘極為「瓦」形楔體狀，其斜邊(小邊)放置的方向和轉子「瓦」形楔體永磁體的斜邊反方向排列。
4.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述外定子內圓周上設有2至38個凸狀發電極；所述發電極於轉子「瓦「形楔體永磁體的徑向切割磁力線而一邊向外傾斜，其傾斜的方向和內定子傾斜的方向一致。
5.根據權利要求2至4中所述的任一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述內定子、外定子的極數與轉子永磁體的塊數相應。
6.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述至少兩組以上的定子轉子組中，相鄰兩組的內定子驅動極相錯一角度，其相錯角度的計算方法為360°/(轉子的極數×定子轉子組的組數)
7.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述電子控制系統的啟動控制包括交流啟動及直流啟動。
8.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述電子控制系統的自動轉換控制包括交-直流電源啟動的自動轉換和啟動狀態與自運轉狀態的轉換；所述交-直流電源啟動的自動轉換由交-直流轉換器控制；所述啟動狀態與自運轉狀態的轉換由自動轉換器及時間控制器控制。
9.根據權利要求1所述的一種自激式磁能發電機，其特徵在於所述電子控制系統的位置控制由光電傳感器及微處理器控制。
10.一種自激式磁能動力機，包括主機及電子控制系統；所述主機包括主軸、副軸、設置在主軸及副軸上至少兩組以上的定子轉子組、端板、用於固定定子的定子套、轉子隔層套、鐵心、驅動繞組、發電繞組；其特徵在於所述定子轉子組包括內定子、外定子及設置在內外定子之間的轉子；所述發電繞組繞在外定子上；所述驅動繞組繞在鐵心上，並設置在內定子中；所述端板上靠近轉子一側設有遮光板及光電傳感器；所述光電傳感器與電子控制系統連接；所述電子控制系統包括啟動控制、自動轉換控制及位置控制。
11.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述的轉子由多塊「瓦」形楔體永磁體和固定塊拼裝而成；所述多塊「瓦」形楔體永磁體的斜邊沿圓周同一方向排列。
12.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述內定子是由兩塊「爪」形棘極相互咬合組成，內裝有鐵心和驅動繞組而使棘極成為驅動極；所述「爪」形棘極為「瓦」形楔體狀，其斜邊(小邊)放置的方向和轉子「瓦」形楔體永磁體的斜邊反方向排列。
13.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述外定子內圓周上設有2至38個凸狀發電極；所述發電極於轉子「瓦「形楔體永磁體的徑向切割磁力線而一邊向外傾斜，其傾斜的方向和內定子傾斜的方向一致。
14.根據權利要求11至13中所述的任一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述內定子、外定子的極數與轉子永磁體的塊數相應。
15.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述至少兩組以上的定子轉子組中，相鄰兩組的內定子驅動極相錯一角度，其相錯角度的計算方法為360°/(轉子的極數×定子轉子組的組數)
16.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述電子控制系統的啟動控制包括交流啟動及直流啟動。
17.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述電子控制系統的自動轉換控制包括交-直流電源啟動的自動轉換和啟動狀態與自運轉狀態的轉換；所述交-直流電源啟動的自動轉換由交直流轉換器控制；所述啟動狀態與自運轉狀態的轉換由自動轉換器及時間控制器控制。
18.根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述電子控制系統的位置控制由光電傳感器及微處理器控制。
19.根據根據權利要求10所述的一種自激式磁能動力機，其特徵在於所述副軸外端裝有一動力輸出軸。
全文摘要
木發明公開了一種新式的自激式磁能發電機、動力機。它的定子轉子組包括內定子、外定子及設置在內外定子之間的轉子；發電繞組繞在外定子上；驅動繞組繞在鐵心上，並設置在內定子中；端板上靠近轉子一側設有遮光板及光電傳感器；光電傳感器與電子控制系統連接；電子控制系統包括啟動控制、自動轉換控制及位置控制。本發明的機器起動的靈活，換向時間更加準確，減小在旋轉時的反向力，進一步提高了發電機及動力機的功率。
文檔編號H02K1/27GK1560986SQ20041001534
公開日2005年1月5日 申請日期2004年2月16日 優先權日2004年2月16日
發明者宋添發 申請人:宋添發