[实用新型]一种往复式液态金属磁流体发电机用组合式两极永磁磁体

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种永磁磁体，特别是一种用于往复式液态金属磁流体发电机的组合式两极永磁磁体。

背景技术

往复式液态金属磁流体（liquid metal magnetohydrodynamic,LMMHD）发电机是1995年提出的一种新型单相流LMMHD发电设备，采用交替的外力，如汽车内燃冲程直接驱动液态金属在发电通道内往复直线运动，切割磁力线，产生交流电能。与传统LMMHD发电系统相比，如两相流发电系统和单相流发电系统，往复式LMMHD发电机采用直接驱动和单相的高电导率的液态金属发电工质，无需额外的能量和设备来维持工作流体良好的导电性，结构简单、功率密度大、效率高，因此在混合动力汽车、分布式供电电源和波浪能直接发电系统中有广泛的应用前景。

磁体是往复式LMMHD发电机的核心部件之一，它的性能指标直接关系到发电机的输出功率、成本、安装和维护。磁体可采用超导磁体、电磁体和永磁体。其中永磁体运行可靠、无需辅助维护超低温的设备，节约能源，且售价、运行维护费用较低，是首选。

目前，用于往复式LMMHD发电机的磁体为两极永磁磁体；为了便于电流引出，多采用开放式结构，磁路通过C形轭铁闭合。US7166927B2公开的LMMHD波浪能发电机采用两块磁极和组合式C形轭铁，形成一个四面开放的磁场空间。然而，其磁极直接嵌入发电通道壁、与外部的C形轭铁无直接机械固定，使得发电通道结构复杂且加工难度大；另一方面，外部波浪的垂直往复运动极易使其磁极发生振动，影响磁场的稳定性和整个装置的强度；再者，装配过程中，磁极和轭铁之间存在极大的吸力，磁极和轭铁未采取机械固定，势必增加整个发电机装配的难度、复杂性和成本。此外，其C形轭铁虽然采用组合式和分体结构，然而其形状复杂，在电极引线侧存在空间曲面，增加了加工难度和成本。更甚者，C形轭铁的各部件采用胶粘接固定，在实际运行中很容易震开，将磁体系统分成上下两部分，影响整个磁体乃至发电装置的机械强度。

因此，随着往复式LMMHD发电机及磁流体波浪能直接发电技术的实用化，如何提高其关键部件—两极永磁磁体的稳定性、可靠性以及安装的简洁性成为重要的技术问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的缺陷，本实用新型提出一种适用于往复式液态金属磁流体发电机的组合式两极永磁磁体。

本实用新型采用对称结构，主要由两个磁极、四个立轭和两个轭铁组件组成。磁体采用对称结构；磁体中心为矩形工作气隙；磁极沿磁场方向齐平布置，磁极间为矩形气隙。在矩形工作气隙的外侧与磁场平行方向对称布置两个方形磁极，与磁场垂直方向对称布置四个方形立轭；在磁极的外侧，沿磁场方向对称布置两个轭铁组件，四个立轭沿与磁场垂直的方向对称布置在两个轭铁组件之间。

磁极为长方体，两个，一个为N极，另一个为S极；磁极的材料为钕铁硼，表面镀镍铜环氧以保证外观及内在性能的长期稳定和较长的使用寿命。

立轭为长方体，四个，均为高导磁材料制作，表面镀镍铜环氧。

轭铁组件由两个高导磁且表面镀镍铜环氧的梯形轭铁和一个矩形非导磁、耐腐蚀隔磁板组成；两个梯形轭铁垂直对称布置，且其下底面间放置隔磁板，以削弱位于磁体气隙中的发电通道内的周期性低频大电流产生的感应磁场在梯形轭铁上产生的涡流损耗；两个梯形轭铁和隔磁板通过无磁不锈钢螺栓联接固定。

磁极通过胶和无磁不锈钢沉头螺钉和螺母联接固定在轭铁组件的内表面，形成两个磁极组件。四个立轭通过高导磁的内六角沉头螺钉与两个磁极组件联接固定，形成两极永磁磁体。具体装配过程是：可先将四个立轭与其中的一个磁极组件联接固定，形成N或S极组件，另外一个磁极组件为S或N极组件；然后将S和N极组件按要求布置在发电通道的外侧，联接固定，形成一个四面开放的磁场空间。

本实用新型通过N、S磁极组件及轭铁组件与N、S磁极的组合，解决了磁极安装固定、磁体与整个发电机装配及磁体运行稳定性和可靠性的问题。此外，本实用新型提供了一个四面开放的磁场空间，为往复式液态金属磁流体发电机大电流的电流引线提供了足够的安装空间。

附图说明

图1是本实用新型具体实施方式的三维立体图。图中1为磁极；2为立轭；3为轭铁组件，3-1为隔磁板，3-2为上梯形轭铁，3-3为下梯形轭铁；

图2是工作气隙中心的磁场强度沿轴向的分布。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。

图1为本实用新型的具体实施例。