[发明专利]一种感应式磁能发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源、电力系统，特别是一种感应式磁能发电机。

技术背景

1821年法拉第发现通电导线能绕永久磁铁旋转，发明了永磁电机。1857年英国的惠斯通用电磁铁代替永久磁铁，发明了电励磁方式，开创了电励磁电机的新纪元。但以上电机都只是能量转换的工具。

现有技术：本人申请的“感应式磁能发电机”，转子磁环是S磁极和N磁极相间排列的四对极或四对极以上的磁环，4个或4个以上定子磁铁对称或平均分布在磁环的周围，用机械的方法使转子磁环相对于定子磁铁是一个交变的磁场，转子磁环的S极与N极交替对定子磁铁产生吸力和斥力，定子磁铁和转子磁环的磁通发生交替变化，定子磁铁和转子磁环的恒定磁场变成脉动磁场，磁桥作为定子磁铁和/或转子磁环的磁路，经过磁桥的磁通交替发生改变，设在磁桥上的感应绕组感应到电动势且产生电流。

本发明将转子磁环改为定子磁环，定子磁铁改为转子磁铁，使磁桥铁芯绕组的尺寸变得更小、更紧凑，同时也使得磁能发电机的尺寸变得更小、更紧凑，效率更高、成本更低。

发明内容

本发明是这样实现的：一种感应式磁能发电机，主要包括定子磁环(1)、转子磁铁(2)、转子轭(3)、输入轴(4)、感应绕组(5)、磁桥铁芯(6)、机壳(7)和原动机，其特征是：

a.定子磁环是S磁极和N磁极相间排列的四对极或四对极以上的磁环，磁环的磁极数量是4的公倍数；4个或4个以上的转子磁铁平均分布在转子轭上，转子磁铁的数量是2的公倍数，其中，有一半转子磁铁的S极向轴排列，另一半转子磁铁的N极向轴排列；定子磁环的磁极数量是转子磁铁数量的2倍，两者都是偶数；

b.磁桥铁芯作为转子磁铁和/或定子磁环的磁路的一部分，架设在转子磁铁内侧的磁极之间和/或架设在定子磁环外侧的磁极之间；磁桥铁芯用硅钢片叠压而成，磁桥铁芯上设有感应绕组；

c.原动机与输入轴连接，转子转动所需的动力由原动机提供，用机械转动的方法使转子磁铁相对于定子磁环成为一个交变的磁场，使转子磁铁和定子磁环的恒定磁场变成脉动磁场，从而使通过磁桥铁芯的磁通量交替发生改变，由感应绕组感应到电动势且产生电流。

工作原理：原动机带动转子转动时，转动的转子磁铁相对于定子磁环是一个交变的磁场，定子磁环的S极与N极交替对转子磁铁产生吸力和斥力，转子磁铁和定子磁环的磁通发生交替变化，转子磁铁和定子磁环的恒定磁场变成脉动磁场，通过磁桥铁芯的磁通量交替发生改变，感应绕组感应到电动势且产生电流。

由于定子磁环的磁极数量是转子磁铁的磁极数量的2倍，而且转子磁铁的磁极有一半S极对轴排列，另一半N极对轴排列，无论转子转到哪个角度，转子磁铁受到的来自定子磁环的吸力和斥力是相互抵消的，理论上转子磁铁受到的吸力和斥力的合力为零。因此转子转动所需克服的只是磨擦力。但实际上定子磁环和转子磁铁的各个磁极的磁通量难以做到完全一致，因此转子仍会受到少量来自磁环与磁铁的不能相互抵消的吸力和斥力的影响。

从总体上看，转子转动所需克服的阻力是很小的，而磁桥铁芯绕组感应电动势所输出的能量远远大于转子转动所需消耗的能量，从而实现能量的放大。

定子磁环的磁极数量是4的公倍数，如8极、12极、16极、20极等，用磁对极来表述则是4对极、6对极、8对极、10对极等等。8极(或4对极)的定子磁环相当于磁环有4个S极向外、4个N极向外和4个S极向内、4个N极向内。12极(或6对极)的永磁体磁环相当于磁环有6个S极向外、6个N极向外和6个S极向内、6个N极向内。

转子磁铁的数量是2的公倍数，如4个、6个、8个、10个等等。定子磁环的磁极数量是转子磁铁的数量的2倍，4个转子磁铁与8极(或4对极)转子磁环匹配，6个转子磁铁与12极(或6对极)定子磁环匹配，8个转子磁铁与16极(或8对极)定子磁环匹配，余此类推。

转子磁铁既可以S极与N极相间平均分布在转子轭上，也可以参照步进电机的磁铁排列组合方式，按一定的规则排列组合。永久磁铁的S极与N极的排列组合方式有：S-N-S-N或S-S-N-N或S-S-S-N-N-N或S-S-N-S-N-N或S-S-N-S-N-N-S-N等多种方式。定子磁环作用于以上排列组合方式的转子磁铁的吸力和斥力，理论上都可以完全相互抵消。

所述转子磁铁为永久磁铁或电磁铁，定子磁环是永磁体磁环或电磁铁磁环或混励式磁环。

转子磁铁和定子磁环的磁极方向为径向或切向或轴向。