[发明专利]一种盘式磁力平衡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电机的部件，特别是一种盘式磁力平衡器。

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。

现有的发电机的基本原理都是导体切割磁力线而感应电动势并产生电流，导体切割磁力线的过程需要消耗足够的机械能，以克服装嵌导体的软铁与磁铁之间的吸力。

只要仔细地去观察，我们会发现一个有趣的现象：磁场的吸力效应并不能简单地用经典力学去解释，在不考虑磨擦力的前提下，若按照经典力学，转子铁被吸往定子磁铁的力与转子铁离开定子磁铁的所需克服的力应该是方向相反、大小相等的，但实际上，这对看似大小相等的力却是无法自己相互抵消的，因此发电机切割磁力线需要消耗大量的动能。然而，这对方向相反、大小相等的吸力虽然不能自己相互抵消，却可以用一对方向相反、大小相等的磁场斥力将其抵消。

本发明利用一对方向相反、大小相等的磁场斥力去平衡一对方向相反、大小相等的磁场吸力的原理，为发电机提供一种可以抵消特定拓扑结构的定子与转子之间吸力的盘式磁力平衡器，使发电机可以不再依靠外部动力而可以自行发电。

发明内容

本发明是这样实现的：一种盘式磁力平衡器，主要包括转盘(2)、定子磁铁(3、9)和转子磁铁(4)，其特征是：定子磁铁有两个或两个以上，对称或平均分布在定子环(5)或端盖(8)上，定子磁铁的磁极方向为径向，S极对着轴心、N极对着机壳，或者，S极对着机壳、N极对着轴心；转盘上对称或平均分布有两个或两个以上磁极方向为径向的转子磁铁，定子磁铁的磁极方向与转子磁铁的磁极方向相同，即定子磁铁与转子磁铁设定为相斥的；定子磁铁为条形磁铁、转子磁铁为条形磁铁，或者，定子磁铁为条形磁铁、转子磁铁为“U”形磁铁，或者，定子磁铁为“U”形磁铁、转子磁铁为条形磁铁。

所述定子磁铁和转子磁铁为条形永久磁铁或条形电磁铁或“U”形永久磁铁或“U”形电磁铁。永久磁铁用铁氧体或稀土材料制成，如钡铁氧体、锶铁氧体、钕铁硼等等。电磁铁由铁心和励磁绕组组成，条形电磁铁的铁心呈“工”字形，“U”形电磁铁的铁心呈变形的“工”字形，即“工”字向一侧延伸，铁心的中间绕有励磁绕组。铁心用软铁材料制成，如用电工纯铁铸造成一个整体，或用硅钢片叠压成一个整体，励磁绕组用漆包线绕制而成，如漆包铜线、漆包铝线、漆包合金线。

所述盘式磁力平衡器为单段结构或双段结构的永磁盘式磁力平衡器或混合励磁盘式磁力平衡器或电励磁盘式磁力平衡器。永磁盘式磁力平衡器的定子磁铁和转子磁铁都是永久磁铁，转子永久磁铁与定子永久磁铁的斥力大小是固定的，不能通过调节磁场强度的大小来调节斥力。混合励磁盘式磁力平衡器中既有永久磁铁又有电磁铁，永久磁铁设在转子上，电磁铁设在定子上，或者，定子磁铁由电磁铁和永久磁铁组成。混合励磁盘式磁力平衡器可以通过调节电磁铁的磁场强度来调节定子磁铁与转子磁铁的斥力。电励磁盘式磁力平衡器的转子磁铁和定子磁铁都是电磁铁。电励磁盘式磁力平衡器在同轴电机能提供转子励磁电源的前提下使用，而不宜设置专门的电刷装置，以免增加成本。

单段结构的盘式磁力平衡器由于定子磁铁与转子磁铁相斥时，转盘要承受较大的轴向推力，因此轴承要采用能同时承受径向载荷和轴向载荷的轴承，如圆锥滚子轴承、角接触球轴承等。

双段结构的盘式磁力平衡器的定子磁铁有两组，分别位于转盘的两侧；转子磁铁有一组或两组，若转子磁铁只有一组，则转盘设有通孔，转子磁铁固定在通孔中，转盘的两侧露出磁铁的两侧；若转子磁铁有两组，则两组转子磁铁分别固定在转盘的两侧，两组转子磁铁的磁极方向相反，两组定子磁铁的磁极方向也相反，或者，两组转子磁铁的磁极方向相同，两组定子磁铁的磁极方向也相同。两组转子磁铁的磁极方向相反时，适宜先充磁再装入转盘，两组转子磁铁的磁极方向相同时，适宜先将磁钢固定在转盘上再充磁。双段结构的盘式磁力平衡器由于转盘的两侧都受到斥力，因此可以采用能承受径向载荷的轴承。

转盘上设有用于镶嵌磁钢或铁心的凹槽或通孔，转子磁铁用焊接或胶水粘接的方法固定在转盘上；定子环或端盖上设有用于镶嵌磁钢或铁心的凹槽，定子磁铁用焊接或胶水粘接的方法固定在定子环或端盖上。