[发明专利]磁能发电机

说明书

(一)所属技术领域

本发明涉及一种发电装置，尤其是利用永磁体磁能发电的磁能发电机。

(二)背景技术

目前，已知利用永磁体磁能发电的发电装置有中国专利申请02110875.7号所述的磁动发电机。上述磁动发电机包括磁动部分和发电部分。它的磁动部分由装有永磁体的转子和定子构成，任务是借助磁斥力驱动转子提取永磁体的磁能并将这些磁能转换为机械能。它的发电部分由定子电枢和装有永磁体的转子构成，任务是将磁动部分发生的机械能转换为电能向外界输出。但是，由于在实践中所述磁动部分难以提取永磁体的磁能并将这些磁能转换为机械能，上述现有技术不能实现利用永磁体磁能发电的任务。

(三)发明内容

针对克服上述现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种能利用永磁体磁能发电的磁能发电机。该磁能发电机被激活后，能长期、高效地提取永磁体的磁能并把这些磁能以机械能的形式大量储存起来再以电能的形式向外界输出。

本发明的技术方案如下：

一种磁能发电机，它包括高真空密封壳体、磁轴承、飞轮、两套电机装置和控制器。

上述高真空密封壳体的壳身正对飞轮轮盘径向外缘处，设有用于防止飞轮轮盘碎片外逸的安全墙。所述安全墙的轴向长度略大于飞轮轮盘的轴向长度，它采用高强纤维短丝增强树脂材料制造或用高强纤维长丝层层缠绕以树脂粘合而成，它的厚度与实现防止飞轮轮盘碎片外逸的任务相适应。

上述磁轴承包括用于磁悬浮运动支承的永磁材料部件对和用于防止所述永磁材料部件对发生自我碰撞的替代碰撞部件对。组成所述替代碰撞部件对的两个替代碰撞部件均采用高强纤维短丝增强树脂材料制造，它们分别固定在高真空密封壳体和飞轮转轴上，它们的最大间隙小于所对应的永磁材料部件对的最大间隙，而且发生碰撞时的碰撞处位于飞轮转轴的中轴线上或中轴线附近。

上述飞轮包括转轴和固定连接在转轴上的轮盘。所述轮盘径向依任务划分为内环、中环和外环等三个圆环。内环的任务是把中环固定在转轴上和让中环在保证高速运行可靠性的前提下有最大旋转半径，它采用高强纤维短丝增强树脂材料制造。中环的任务是提供转动惯量，它是一个钢环或是一个均匀地插布有轴向钢管的高强纤维短丝增强树脂材料虚拟圆环。外环的任务是提高中环承受离心力作用的能力和在中环损坏时防止其破碎物外逸，它采用高强纤维短丝增强树脂材料制造或用高强纤维长丝层层缠绕以树脂粘合而成。

上述两套电机装置都是旋转永磁磁极式电机装置，它们的永磁磁极或定子电枢都可以受控轴向移动从而改变能量转换的量值(因为轴向移动永磁磁极或定子电枢可以改变工作磁通量值而工作磁通量值与能量转换量值成正比)。所述永磁磁极位于飞轮转轴上，与飞轮轮盘同步旋转。

上述控制器包括用于控制两套电机装置工况、能量转换量值和能量流向的控制电路及其辅助设施。所述辅助设施包括用于监测永磁磁极转速的设施和用于轴向移动永磁磁极或定子电枢的设施。控制器的控制模式包括：

1、在外界有电流输入(磁能发电机被激活阶段)而永磁磁极转速未达到额定最大值(额定最大值是指能正常工作的最大值。由于所述永磁磁极与飞轮轮盘同步旋转，所以它们的额定最大值等价；又由于飞轮轮盘采用适宜以极高速旋转的材料和结构，因此其额定最大值可以非常大，例如每分钟250000转)时，令两套电机装置处于能量转换最大量值的电动工况。

2、在外界有电流输入而永磁磁极转速达到额定最大值时，停止外界电流输入和令两套电机装置处于能量转换量值为零的关停工况。

3、在外界无电流输入和无需向外界供电(磁能发电机待机阶段)而永磁磁极转速未达到额定最大值时，令两套电机装置分别处于能量转换最大量值的发电工况和电动工况，并将处于发电工况电机装置所生电能向处于电动工况电机装置的定子电枢输出。

4、在外界无电流输入和无需向外界供电而永磁磁极转速达到额定最大值时，令两套电机装置处于能量转换量值为零的关停工况。

5、在需要向外界正常供电(磁能发电机正常发电阶段)而永磁磁极转速达到额定最小值(额定最小值是指能正常工作的最小值。由于通常发电机装置的永磁磁极转速低于每分钟3000转时发电量很小，难以完成下述在向外界供电的同时维持永磁磁极实时转速的任务，因此所述额定最小值不宜低于每分钟3000转)时，令两套电机装置分别处于发电工况和电动工况，并将处于发电工况电机装置所生电能分别向外界和处于电动工况电机装置的定子电枢输出，从而在向外界供电的同时维持永磁磁极的实时转速。