[发明专利]凸极式磁力平衡器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动发电机的部件，特别是一种凸极式磁力平衡器。

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凸极式磁力平衡器，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：一种凸极式磁力平衡器，主要包括转子凸极磁铁(1、2、7、8)、转子导磁环(3)、定子凸极磁铁(4、5、9、10)和定子导磁环(6)，其特征是：转子凸极磁铁有若干凸极，三个转子凸极磁铁与两个转子导磁环轴向连结成一个整体，其中，一个转子凸极磁铁设在两个转子导磁环的中间，另两个转子凸极磁铁分别设在两个转子导磁环的外侧，中间的转子凸极磁铁的磁极方向与外侧的两个转子凸极磁铁的磁极方向相反；定子凸极磁铁有若干凸极，三个定子凸极磁铁与两个定子导磁环轴向连结成一个整体，其中，一个定子凸极磁铁设在两个定子导磁环的中间，另两个定子凸极磁铁分别设在两个定子导磁环的外侧，中间的定子凸极磁铁的磁极方向与外侧的两个定子凸极磁铁的磁极方向相反；定子凸极磁铁的S磁极与转子凸极磁铁的S磁极径向相对，定子凸极磁铁的N磁极与转子凸极磁铁的N磁极径向相对，即定子的磁极与转子的磁极设定为相斥的。

所述凸极磁铁为凸极电磁铁或凸极永久磁铁，一个凸极磁铁有2个或2个以上的凸极。定子凸极电磁铁由定子凸极铁心(4)和定子励磁绕组(5)组成，转子凸极电磁铁由转子凸极铁心(2)和转子励磁绕组(1)组成，定子凸极电磁铁向内凸，转子凸极电磁铁向外凸。铁心用软铁材料制成，如电工纯铁、锰锌铁氧体、硅钢片、单晶合金等，励磁绕组用漆包线绕制而成，如漆包铜线、漆包铝线、漆包合金线等。定子凸极永久磁铁是由若干定子磁钢(9)与定子磁轭(10)组成的一个整体，转子凸极永久磁铁是由若干转子磁钢(7)与转子磁轭(8)组成的一个整体，定子凸极永久磁铁向内凸，转子凸极永久磁铁向外凸，永久磁铁为铁氧体磁铁或稀土磁铁，磁钢装入磁轭后再用特制的夹具充磁。

磁轭和导磁环用软铁材料制成，一般用电工纯铁制成。

转子凸极铁心可以直接与转轴键连接，也可以在转子凸极铁心与转轴之间设置磁轭，磁轭用以固定转子凸极铁心和导磁环。定子凸极铁心或定子磁轭与定子导磁环卡位连接或销连接或螺纹连接或焊接成一个整体，再与机座或端盖连接。

由于定子与转子相斥，若定子磁铁与转子磁铁的位置有偏差，会产生一个轴向推力，因此连接转轴与端盖的轴承应采用能同时承受径向载荷和轴向载荷的轴承，转子凸极铁心或磁轭与转轴的键连接部位有止推设计，不但要能承受周向载荷，还要能承受轴向载荷。