[发明专利]一种基于混励式磁环的双磁环感应式磁能发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源、电力系统，特别是一种双磁环的感应式磁能发电机。 

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“双磁环感应式磁能发电机”。用机械的方法将转子磁环和定子磁环的恒定磁场转换成交变磁场，转子磁环与定子磁环相吸相斥，参照变压器的电磁感应原理，磁桥绕组感应电动势，将磁能转换成电能。但该感应式磁能发电机所采用的基于Halbach阵列的磁环制造难度较高。 

本发明将一种由永久磁铁和电磁铁组成的混励式磁环应用于感应式磁能发电机，有利于降低生产成本。 

发明内容

本发明是这样实现的：一种基于混励式磁环的双磁环感应式磁能发电机，主要包括输入轴(1)、转子轭(2)、转子磁环(3)、转子磁环(4)、磁桥(5)、感应绕组(6)、机壳(7)和原动机，其特征是： 

a.转子磁环是由电磁铁和永久磁铁组成的S磁极和N磁极相间排列的三对极或三对极以上的磁环，磁环的磁极数量是3的公倍数；定子磁环是S磁极和N磁极相间排列的六对极或六对极以上的混励式磁环或永磁体磁环或电磁环，磁环的磁极数量是6的公倍数；定子磁环的磁极数量是转子磁环的磁极数量的2倍； 

或者，定子磁环是由电磁铁和永久磁铁组成S磁极和N磁极相间排列的六对极或六对极以上的混励式磁环，磁环的磁极数量是6的公倍数；转子磁环是S磁极和N磁极相间排列的三对极或三对极以上的混励式磁环或永磁体磁环或电磁环，磁环的磁极数量是3的公倍数；定子磁环的磁极数量是转子磁环的磁极数量的2倍； 

b.磁桥作为定子磁环和/或转子磁环的磁路，磁桥上设有感应绕组； 

c.转子由原动机带动，转子转动时，转动的磁环相对于定子磁环是一个交变的磁场，转子磁环的S极与N极交替对定子磁环的S极和N极产生吸力和斥力，定子磁环和转子磁环的磁通发生交替变化，定子磁环和转子磁环的恒定磁场变成脉动磁场，经过磁桥的磁通交替发生改变，感应绕组感应到电动势且产生电流。 

由于定子磁环的磁极数量是转子磁环的磁极数量的2倍或1/2，而且都是3的公倍数，无论S极与N极相间排列的转子磁环转到哪个角度，转子磁环受到的来自S极与N极相间排列的定子磁环的吸力和斥力是相互抵消的，理论上转子磁环受到的吸力和斥力的合力为零。因此转子转动所需克服的只是磨擦力。但实际上转子磁环和定子磁环的各个磁极的磁通量难以做到完全一致，因此转子仍会受到少量来自转子磁环与定子磁环的不能相互抵消的吸力和斥力的影响。 

3对极的磁环相当于磁环有3个S极向外、3个N极向外和3个S极向内、3个N极向内，6对极的磁环相当于磁环有6个S极向外、6个N极向外和6个S极向内、6个N极向内。 

定子磁环和转子磁铁的磁极方向为径向或切向或轴向。 

3对极或3对极以上的混励式磁环是由3个或3个以上电磁铁与3个或3个以上的永久磁铁组成，永久磁铁与电磁铁相间而设。6对极或6对极以上的电磁铁磁环是由6个或6个以上电磁铁与6个或6个以上的永久磁铁组成，永久磁铁与电磁铁相间而设。电磁铁由铁芯和励磁绕组组成，铁芯一般由硅钢片叠压而成。磁环中各个电磁铁的励磁绕组可以用串联或并联的方法接线。 

混励式磁环由径向和/或切向和/或轴向电磁铁与径向和/或切向和/或斜向和/或轴向永久磁铁组成，磁环中的永久磁铁与电磁铁相间而设。 

混励式磁环分为混励式普通阵列结构的磁环和混励式Halbach阵列结构磁环两大类。 

永久磁铁与电磁铁在混励式普通阵列磁环中的组合模式为：径向永久磁铁+径向电磁铁或轴向永久磁铁+轴向电磁铁。 

永久磁铁与电磁铁在混励式Halbach阵列磁环中的主要有以下5种组合： 

(1)径向永久磁铁+切向电磁铁 

(2)切向永久磁铁+径向电磁铁 

(3)径向电磁铁+切向永久磁铁+切向电磁铁+切向永久磁铁 

(4)径向电磁铁+斜向永久磁铁+切向电磁铁+斜向永久磁铁 

(5)径向电磁铁+斜向永久磁铁+切向电磁铁+径向永久磁铁+切向电磁铁+ 斜向永久磁铁 

由于磁极方向为轴向的Halbach阵列磁环应用较少，这里不再例举含有轴向磁铁的磁环的各种组合。