[发明专利]磁能发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源系统，特别是一种磁能发生装置与发电机相结合的磁能发电系统。

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“磁力能量放大器”、“永磁能原动机”、“流体传动的磁力机”、“混合励磁磁能发生装置及其应用”等。以上几种由磁能发生装置产生的磁能都是借助流体传动系统或棘轮机构输出能量。

本发明将磁能发生装置产生的磁能直接转化为电能，而无需借助流体传动系统或棘轮机构，可以大大降低能量转化的成本。

发明内容

本发明是这样实现的：一种磁能发电系统，主要包括电动机(12)、磁能发生装置、缓冲限位器(10)、摆角放大器(7)和发电机(11)，其特征是：

a.磁能发生装置主要由转子(1)、磁环(2)、磁铁(3)、摇柄(4)、摇杆(5)和联动齿轮(6)组成，转子四周设有四对极或四对极以上的永磁体分布形式的磁环，磁环的S磁极和N磁极相间排列，磁环磁极的数量是4的公倍数；4个或4个以上设在摇柄上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，磁铁的数量是2的公倍数，其中，有一半磁铁的S极向轴排列，另一半磁铁的N极向轴排列；摇柄设在摇杆上，摇柄上的磁铁与转子上的磁环相对而设且绕轴对称或平均分布；摇杆上设有联动齿轮，利用联动齿轮将所有摇杆的动力集中于同一轴输出；

b.转子固定在输入轴上；原始动力由电动机从输入轴输入磁能发生装置，转子转动时，转动的磁环相对于设在摇柄上的磁铁是一个交变的磁场，磁环的S极与N极交替对磁铁产生吸力和斥力，一方面，磁环受到的吸力和斥力的合力为零或接近零，另一方面，磁铁受到的吸力和斥力转化为摇柄和摇杆回转运动的动力；磁能发生装置输出的是机械回转运动的动力；

c.磁能发生装置与发电机之间设有缓冲限位器和摆角放大器，利用缓冲限位器限制摇杆的摆动角度，进而限制磁铁的摆动范围；利用摆角放大器将磁能发生装置产生的机械回转运动的运动角度放大后输出；利用往复式或回转式发电机将磁能发生装置输出的机械回转运动的动力转化为电能，或者，利用可调式活塞曲柄双连杆机构，将磁能发生装置输出的机械回转运动的动力转换成机械旋转运动的动力，再通过旋转式发电机转换成电能。

4对极的磁环相当于磁环有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。磁环由8块或8块以上的磁瓦组成，如8块、12块、16块等，都是4的公倍数。或者，利用充模或压模的方法制造一个完整的磁环，然后在一个特制的夹具中进行充磁，采用该方法加工出的4对极的阵列结构。磁环分为圆形和多边形两种。

磁环包括普通阵列磁环和基于Halbach阵列的磁环(2.1)。若采用普通阵列磁环，转子轭应采用铁磁性材料制造。Halbach阵列磁环是由径向永磁体与切向和/或斜向永磁体组成的四对极或四对极以上的永磁体分布形式的磁环，磁环的S极和N极相间排列。根据Halbach阵列，4对极的磁环至少由16块磁钢组成，通常4对极的磁环由16块或24块或48块磁钢组成。这种Halbach阵列磁环，磁场增强的一边对着气隙，磁场减弱的一边对着转子轭，这样气隙磁通得到增加，转子轭中的磁通减少，使磁能发生装置的功率密度相对得到了提高。正是由于Halbach阵列磁环存在以上优点，使转子轭采用铁磁性以外的材料制造成为可能。Halbach阵列磁环同样可以制造成一个完整的磁环。

设在摇柄上的磁铁为永久磁铁和/或电磁铁。

磁能发生装置为永磁能发生装置或混合励磁磁能发生装置或多段式磁能发生装置或并列式混合励磁磁能发生装置。永磁能发生装置的磁环和摇柄磁铁全部是永久磁铁；混合励磁磁能发生装置中的磁环为永久磁铁环、摇柄磁铁为电磁铁；多段式磁能发生装置的磁环有二段或二段以上，摇柄磁铁有二段或二段以上，磁环为永久磁铁环，摇柄磁铁为永久磁铁或电磁铁；并列式混合励磁磁能发生装置的磁环为多段式永久磁铁环，摇杆上并列设有摇柄永久磁铁和摇柄电磁铁。

机器启动时，电动机起动所需的电能由蓄电池提供或由外来电源提供。机器起动后，发电系统产生的电能可部分反过来提供给电动机，以维持机器持续运转。电动机运转所需的电能也可以一直由外来电源提供。

与普通的电机一样，电励磁需要有一个接线盒，每个铁心绕组都有两条线接到接线盒。而且每个铁心绕组都是设定了固定磁极的方向的。摇柄设有电磁铁的磁能发生装置需要加设风扇或液体冷却装置。