[发明专利]磁能发电机

说明书

本发明涉及一种利用永久磁极磁贮能产生电能的磁能发电机。

现有的永磁发电机是恒磁链系统，永久磁铁的磁贮能在工作过程中保持不变，磁铁磁贮能不向外释放，永久磁铁磁场仅仅是机械能转换为电能的媒介，永磁发电机中电枢线圈与永久磁铁间有相对运动，电枢线圈匝链的主磁通是交变的，故需外界输入机械能克服电枢电流与磁场间的互感力矩才能维持转子速度不变，可以证明输出电能与输入机械能相等，故永久磁铁磁贮能没有得到利用。

国际专利WO83/01353公开了一种转子装有永久磁铁，定子装有线圈的电磁步进电机带动一台普通发电机，步进电机定子线圈在产生与转子磁铁相斥力时通电，其目的是脉冲电流使永磁转子产生的机械功率比线圈消耗的电功率大得多，多出的机械功率用以带动普通发电机产生电能向外输出，为使步进电机定子线圈准时通电，系统设有检测转子位置和控制各相电流准时导通的驱动和控制电路。这种系统不足之处是电磁步进电机的定子线圈与永磁转子间有相对运动，其运行原理仍然与普通步进电机相同，因此输出的机械功率等于输入电功率，不会出现输出机械功率大于输入电功率，磁能不可能释放出来。

本发明的目的在于避免上述现有技术不能释放永久磁极磁贮能的不足之处，而提供一种能释放永久磁极磁贮能，并将磁贮能直接转换为电能和机械能输出的磁能发电机。

本发明是根据以下见解实现的：根据相对论，如果一个物体放出能量ΔE，不管能量形式如何，其质量将减小ΔM＝ (△E)/(C²) （式中M-质量，C-光速），ΔE可以是机械能、热能、光能、电能、磁能或任何其他形式能量，当设法使磁极放出磁能时，磁极质量将减小，即磁极的质量转换为能量。

本发明的目的可以通过以下措施来达到：

1、发电机磁系统应为恒磁势系统，永久磁极矫顽磁势为常值不变，永久磁极的磁通和内部磁储能随磁路磁阻变化而变化。

2、磁阻是周期变化的，在转子失调角θ＝±π点与θ＝0点处定、转子磁路的磁阻相差越大越好。为此要求定、转子铁芯的极数应相等、极距约略相等。

3、磁路内设有与磁通匝链的电枢线圈，电枢线圈匝链的主磁通方向不变，但大小随转子旋转周期变化，而产生感应电势，线圈与永久磁极间应无相对位移，以保证磁能转换为电能输出。

4、为得到受温升限制允许的最大输出电功率，电枢绕组经半波整流装置与电负载连接，连接极性使电枢电流方向为增磁方向，即只当磁阻由小变大的半周内（π＞θ＞0区间）才使电枢绕组内流过电流，磁极的磁能变为电能由线圈输出，而在（0＞θ＞-π）区间内电流方向仍为增磁方向并逐渐衰减为零，线圈继续输出电能，电流为零后线圈功率为零，磁极不吸收外能也不去磁。

5、电枢绕组不经整流装置直接向电负载供应交流电功率时，由于绕组在增磁、去磁两个方向皆有电流通过，绕组输出的电功率较额定值（带整流装置时允许的最大值）小得多，原因是磁能转换出的功率只是增磁方向与去磁方向功率之差值。

6、为使转子旋转平稳，驱动电机功率最小，定、转子可由m段铁芯组成，每段为磁能发电机的一相。m段定、转子铁芯的位置装配应力求达到当电枢线圈内电流为零时，转子轴上的合成力矩为零。当电枢线圈内有电流时，驱动电机只需克服电枢反应产生的不平衡力矩。单相磁能发电机为减小速度波动轴上可加装飞轮。

7、电枢线圈应置于磁路磁链变化最大处，其流过的电流产生的磁势越大越好，但以不使永久磁极产生永久性退磁为限。