[发明专利]磁能发电机

说明书

本发明涉及一种利用永久磁极磁贮能产生电能的磁能发电机。

现有的永磁发电机是恒磁链系统，永久磁铁的磁贮能在工作过程中保持不变，磁铁磁贮能不向外释放，永久磁铁磁场仅仅是机械能转换为电能的媒介，永磁发电机中电枢线圈与永久磁铁间有相对运动，电枢线圈匝链的主磁通是交变的，故需外界输入机械能克服电枢电流与磁场间的互感力矩才能维持转子速度不变，可以证明输出电能与输入机械能相等，故永久磁铁磁贮能没有得到利用。

本发明的目的是充分利用永久磁极磁贮能，提供一种将磁贮能转换为电能的新型发电机，为人类生产廉价电能。

本发明是根据以下见解实现的：根据相对论，如果一个物体放出能量△E，不管能量形式如何，其质量将减少△m＝ (△E)/(C2) （式中m-质量.C-光速），△E可以是机械能、热能、光能、电能、磁能或任何其他形式能量，当设法使磁极放出磁能时，磁极质量将减小，即磁极的质量转换为能量。

永久磁极内部有磁贮能，要使永久磁极放出磁能应满足以下一些条件：

1、系统应为恒磁势系统，永久磁极矫顽磁势为常值不变，永久磁极的磁通和内部磁储能随磁路磁阻变化而变化。

2、磁阻是周期变化的，在转子失调角θ＝±π点与θ＝0点处定、转子磁路的磁阻相差越大越好。

3、磁路内设有与磁通匝链的电枢线圈，电枢线圈匝链的主磁通方向不变，但大小随转子旋转而周期变化，线圈与永久磁极间应无相对位移，以保证磁能只能转换为电能输出。

4、电枢电流方向应为去磁方向，即只当磁阻由大变小的半周内（-π＜θ＜0区间）才使电枢绕组内流过电流，磁极的磁能变为电能由线圈输出，而在0＜θ＜π区间电枢绕组电流为零，线圈功率为零，磁极不吸收外能也不增磁。

5、为使转子旋转平稳，驱动电机功率最小，应采用多段式磁路结构，以保证当电枢线圈内电流为零时，转子轴上的合成力矩为零。当电枢线圈内有电流时，驱动电机只需克服电枢反应产生的不平衡力矩。

6、电枢线圈电流产生的磁势越大越好，但以不使永久磁极产生永久性退磁为限。

7、转子旋转时在电枢线圈内产生的电能Wd应大于维持转子旋转的机械能W_J，即Wd/W_J＞1。

8、磁能发电机转子速度越高输出功率越大性能指标越好。

下面结合附图和实施例（以三相八极3000转/分磁能发电机为例）进一步详细说明发明是怎样实现的。

图1是系统方框图

图2是本发明一种具体结构的纵向剖面图

图3是图2磁能发电机沿A-A线的剖视图

图4是图2磁能发电机沿B-B线和C-C线的剖视图

图5是本发明另一种具体结构的横向剖面图。

图6是本发明的原理电路图

参照图1，〔6〕为驱动电机，驱动电机的作用有二，一是将磁能发电机转子从静止加速到额定转速，二是维持磁能发电机转子速度恒定因磁能发电机向外输出电能时，负载电流将产生阻力矩，轴承摩擦和风损等机械损耗也产生阻力矩，必须由驱动电机输入机械能才能维持转子速度恒定。磁能发电机的驱动电梢圆捎弥绷鞯缍ǖ庇泄玫缭词鼻缁部刹捎猛降缍Ｆ鸲拍芊⒌缁保绷鞯缍?〕经切换控制装置〔4〕由蓄电池组〔5〕供电（有公用电源时可用整流装置代替蓄电池组）当转子速度达到额定速度后操纵切换控制装置〔4〕将驱动直流电动机〔6〕接向磁能发电机的整流装置〔2〕，驱动直流电动机〔6〕由磁能发电机〔1〕本身供电，消耗磁能发电机〔1〕的部分电能。

整流装置〔2〕由单向半导体功率器件组成，将磁能发电机电枢绕组产生的交流电整流变成直流电，保证每相电枢绕组只在使永久磁极退磁的半个周期内流过脉宽为π或 (2π)/(m) （当相数m≥3时）的脉冲电流，因此电负载〔3〕应接在整流装置〔2〕后。

切换控制装置〔4〕可用单向可控半导体功率器件（如可控硅、大功率晶体管、大功率场效应管、可关断可控硅等）或继电器-接触器组成。视使用场合和需要将切换控制装置〔4〕设计成手动操作或自动控制装置，必要时也可采用恒速调节装置。

在磁能发电机纵向剖面图2中，可见有三段环形定子铁芯〔10〕装配在机壳〔9〕内，永久磁极〔11〕则装在导磁铁芯〔12〕与定子铁芯〔10〕之间，电枢线圈〔13〕套装在导磁铁芯〔12〕处。转子铁芯〔14〕同样有三段装在转子轴〔15〕上，且分别与各段定子铁芯〔10〕对齐。轴〔15〕由两端端盖〔8〕上的轴承支承，联轴器〔7〕则将驱动电机〔6〕与转子轴〔15〕联在一起。