专利名称：一种双段感应式磁能发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能源、电力系统，特别是一种双段感应式磁能发电机。
背景技术：
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“感应式磁能发电机”、“一种感应式磁能发电机”、“双磁环 感应式磁能发电机”、“一种交错耦合感应式磁能发电机”等。用机械转动的方法使特定拓朴 结构的转子磁铁相对于定子磁铁是一个交变的磁场，一方面定子磁铁作用于转子磁铁的磁 力对称抵消，另一方面设在转子磁铁的磁极之间或定子磁铁的磁极之间的磁桥的磁通产生 交替改变，设在磁桥上的感应绕组感应到电动势且产生电流。本发明的转子磁铁和定子磁铁采用双段结构，而且拓宽了定子磁铁和转子磁铁数 量的范围。
发明内容
本发明是这样实现的一种双段感应式磁能发电机，主要包括转子磁铁(1、1. 1)、 转子磁桥(2)、转子感应绕组(3)、转子轭(4)、转轴(5)、定子磁铁(6,6. 1)、定子磁桥(7)、 定子轭(8)、定子感应绕组(9)、机壳(10)、端盖(14)、轴承(15)、接线盒(16)和电动机(11、 12、17)，其特征是a.转子磁铁采用双段结构，每段转子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组 成，转子磁铁对称分布在转子上，与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相反；定 子磁铁采用双段结构，每段定子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，定子磁铁对 称分布在定子上，与轴心在同一直线上的两个定子磁铁的磁极方向相同；或者，转子磁铁采用双段结构，每段转子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成， 转子磁铁对称分布在转子上，与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相同；定子 磁铁采用双段结构，每段定子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，定子磁铁对称 分布在定子上，与轴心在同一直线上的两个定子磁铁的磁极方向相反；b.两段转子磁铁之间间隔一定的距离，两段转子磁铁之间设有2个或2个以上转 子磁桥，转子磁桥上设有转子感应绕组，转子磁桥的一端与一段转子磁铁的一个S极连接， 转子磁桥的另一端与另一段转子磁铁的一个N极连接；和/或，两段定子磁铁之间间隔一定 的距离，两段定子磁铁之间设有2个或2个以上定子磁桥，定子磁桥上设有定子感应绕组， 定子磁桥的一端与一段定子磁铁的一个S极连接，定子磁桥的另一端与另一段定子磁铁的 一个N极连接；C.转子磁铁固定在转子轭上，或者，转子磁铁通过转子磁桥固定在转子轭上，转子轭固定在转轴上；转轴通过轴承定位于端盖；接线盒设在机壳或端盖上；定子磁铁固定在 定子轭上，或者，定子磁铁通过磁桥固定在定子轭上，或者，定子磁铁直接固定在机壳上；电 动机与转轴的输入端联接，或者，电动机的传动轴与转轴共轴。工作原理电动机带动转子转动时，转动的转子磁铁相对于定子磁铁是一个交变 的磁场，定子磁铁的磁极交替与转子磁铁的磁极相吸相斥，转子磁铁和定子磁铁的磁通发 生交替变化，转子磁铁和定子磁铁的恒定磁场变成脉振磁场，一方面，定子磁铁作用于转子 磁铁的磁力对称抵消，另一方面，设在两段磁铁之间的磁桥的磁通量交替发生改变，感应绕 组感应到电动势且产生电流。由于磁桥设在两段定子磁铁和/或两段转子磁铁的S极与N 极之间，两段定子磁铁和/或两段转子磁铁在空间上组成若干轴向磁对极，而且定子的轴 向磁对极与转子的轴向磁对极在空间上对称，因此设在两段磁铁之间的磁桥感应电动势产 生的电流的波形为正弦波或接近正弦波。一段转子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，一段转子磁铁的数量为 2个、4个、6个、8个、10个等等，两段转子磁铁的数量为4个、8个、12个、16个、20个等等。 一段定子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，一段定子磁铁的数量为2个、4个、 6个、8个、10个等等，两段定子磁铁的数量为4个、8个、12个、16个、20个等等。与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相反，则与轴心在同一直线上的 两个定子磁铁的磁极方向相同。以一段由两个磁铁组成的转子磁铁和一段由四个磁铁组成 的定子磁铁为例两个转子磁铁对称分布、与轴心在同一直线上，两个转子磁铁的磁极方向 相反，即两个转子磁铁都是S极对着轴心、N极对着定子，四个定子磁铁对称分布，其中两个 定子磁铁与轴心在同一条直线上，另两个定子磁铁与轴心在另一条直线上，与轴心在同一 直线上的两个定子磁铁的磁极方向相同，即一个定子磁铁的S极对着机壳、N极对着轴心， 则在同一直线上的另一个定子磁铁的N极对着机壳、S极对着轴心。与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相同，则与轴心在同一直线上的 两个定子磁铁的磁极方向相反。以一段由4个磁铁组成的转子磁铁和一段由6个磁铁组成 的定子磁铁为例4个转子磁铁对称分布，其中有两个转子磁铁与轴心在同一条直线上，另 两个转子磁铁与轴心在另一条直线上，与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相 同，即一个转子磁铁的S极对着轴心，则在同一直线上的另一个转子磁铁的N极对着轴心； 6个定子磁铁对称分布在3条轴心线上，每条轴心线上有两个定子磁铁，与轴心在同一直线 上的两个定子磁铁的磁极方向相反，即一个定子磁铁的S极与另一个定子磁铁的S极相对 或一个定子磁铁的N极与另一个定子磁铁的N极相对。定子磁铁作用于转子磁铁的吸力和斥力是相互对称抵消的，理论上转子磁铁受到 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。从总体上看，转子转动所 需克服的磨擦阻力是很小的，而磁桥绕组感应电动势所输出的能量远远大于转子转动所需 消耗的能量，从而实现能量的放大。所述磁铁为永久磁铁或电磁铁。磁铁的磁极方向为径向或切向或轴向。电磁铁由铁芯和励磁绕组组成，铁芯用软铁材料制成，一般由硅钢片叠压而成，励 磁绕组为绕线型绕组或鼠笼型绕组。磁环的各个励磁绕组可以用串联或并联的方法接线。电磁铁预先设定了磁极的方向，接入电磁铁绕组的电源都是直流电，电磁铁产生 的磁场是恒定磁场。正如普通发电机的励磁绕组并不需要消耗太多的电能一样，电磁铁需要消耗的电能也并不多。永久磁铁可以先充磁再装入机壳或定子轭或转子轭上，也可以事先将磁钢固定在 机壳或定子轭或转子轭上再用特制的夹具进行充磁。其充磁方法与永磁电机的充磁方法相 同。定子磁桥作为两段定子磁铁的主要磁通路，架设在两段定子磁铁之间，磁桥的一 端与一段定子磁铁的S极连接，磁桥的另一端与另一段定子磁铁的N极连接。定子磁桥的 数量与两段定子磁铁的磁对极数量相同，也可以表述为定子磁桥的数量与一段定子磁铁的 数量相同。转子磁桥作为两段转子磁铁的主要磁通路，架设在两段转子磁铁之间，磁桥的一 端与一段转子磁铁的S极连接，磁桥的另一端与在空间上与之对齐的另一段转子磁铁的N 极连接。转子磁桥的数量与两段转子磁铁的磁对极数量相同，也可以表述为转子磁桥的数 量与一段转子磁铁的数量相同。设在磁桥上的感应绕组为绕线型绕组。磁桥两端的磁铁在空间上对齐，也可以不对齐。当磁桥两端的磁铁在空间上对齐 时，磁桥是直的，当磁桥两端的磁铁在空间上不对齐时，磁桥是斜的，正如电机的电枢铁芯 有直槽型和斜槽型一样，磁桥也有直线型和斜线型两种。磁桥用软铁材料制成，一般用硅钢片叠压而成。机壳用非导磁材料或导磁材料制 成，当机壳作为主磁路的一部分时，机壳用软铁材料制成。转子轭和定子轭用非导磁性材料 制成。由于架设在两段电磁铁之间的磁桥也是用软铁材料制成的，因此磁桥的两端可作 为电磁铁的铁芯，磁桥的两端亦是电磁铁的一部分。与普通的电机一样，电磁铁接入直流电和感应绕组输出电流需要有接线盒接线， 如果电磁铁的电源不是直流电，则需要用整流二极管或可控单向硅转换成直流电再接入电 磁铁。设在转子磁桥上的感应绕组产生的电流可通过集电环和电刷传送到接线盒，设在定 子磁桥上的感应绕组产生的电流可直接通过导线传送到接线盒。发电机向外输出的电流为 直流电或交流电。电动机(11、12)设置在机壳内，与发电机的主体部分共用转轴和机壳，或者，电动 机(17)设置在机壳外，与转轴的输入端联接。电动机的电源由蓄电池(18)或外部电源提 供，或者，在转轴上设置人力启动杆(19)，发电机启动后产生的电能输送给电动机。与普通的电机一样，感应式磁能发电机的电磁铁和感应绕组在工作的过程中会产 生热能，需要加设风扇或液体冷却装置，或者，在机壳上设散热片。磁能发电机为双段感应式永磁能发电机或双段感应式电磁能发电机或双段感应 式混合励磁磁能发电机或双段感应式多段磁能发电机。双段感应式永磁能发电机的定子 磁铁和转子磁铁是永久磁铁；双段感应式电磁能发电机的定子磁铁和转子磁铁是电磁铁； 双段感应式混合励磁磁能发电机中的定子磁铁为永久磁铁、转子磁铁为电磁铁，或者，定子 磁铁为电磁铁、转子磁铁为永久磁铁，或者，定子磁铁中既有电磁铁又有永久磁铁、转子磁 铁中既有电磁铁又有永久磁铁，或者，定子磁为电磁铁、转子磁铁中既有电磁铁又有永久磁 铁，或者，定子磁为永久磁铁、转子磁铁中既有电磁铁又有永久磁铁；双段感应式多段磁能 发电机的定子磁铁有4段或4段以上，转子磁铁有4段或4段以上，定子磁铁为永久磁铁和 /或电磁铁，转子磁铁为永久磁铁和/或电磁铁。
图1、图2、图3、图4为本发明第一实施例结构示意图。图5、图6、图7为本发明第二实施例结构示意图。图8为本发明第三实施例结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。第一实施例参见图1电机整体结构轴向平面示意图、图2电机主体结构三维示意图、图3电机 主体结构剖视图、图4定子磁铁和转子磁铁展开图，一种双段感应式永磁能发电机，主要包 括转子永久磁铁(1)、转子磁桥(2)、转子感应绕组(3)、转子轭(4)、转轴(5)、定子永久磁 铁(6)、定子磁桥(7)、定子轭(8)、定子感应绕组(9)、机壳(10)、电动机定子(11)、电动机 转子(12)、风扇(13)、端盖(14)、轴承(15)和接线盒(16)，其特征是转子永久磁铁采用 双段结构，每段转子永久磁铁由4个磁钢组成，转子永久磁铁对称分布在转子上，与轴心在 同一直线上的两个转子永久磁铁的磁极方向相反；定子永久磁铁采用双段结构，每段定子 永久磁铁由2个磁极方向相同的磁钢组成，定子永久磁铁对称分布在定子上；两段转子永 久磁铁之间间隔一定的距离，两段转子磁铁之间架设有4个转子磁桥，转子磁桥上设有转 子感应绕组，转子磁桥的一端与一段转子永久磁铁对着转子轭的S极连接，转子磁桥的另 一端与另一段转子永久磁铁对着转子轭的N极连接；两段定子永久磁铁之间间隔一定的距 离，两段定子永久磁铁之间架设有2个定子磁桥，定子磁桥上设有定子感应绕组，定子磁桥 的一端与一段定子永久磁铁对着机壳的S极连接，定子磁桥的另一端与另一段定子永久磁 铁对着机壳的N极连接；转子永久磁铁固定在转子轭上，转子轭固定在转轴上；转轴通过轴 承定位于端盖；接线盒设在机壳上；风扇设在转轴上；定子永久磁铁固定在定子轭上，定子 轭固定在机壳上；电动机内置在机箱内，电动机转子固定在转轴上，电动机定子固定在机壳 上。电动机带动转子转动时，转动的转子磁铁相对于定子磁铁是一个交变的磁场，定子磁 铁的磁极交替与转子磁铁的磁极相吸相斥，转子磁铁和定子磁铁的磁通发生交替变化，转 子磁铁和定子磁铁的恒定磁场变成脉振磁场，经过转子磁桥和定子磁桥的磁通交替发生改 变，设在定子磁桥和转子磁桥上的感应绕组感应到电动势且产生电流。感应绕组产生的电 流通过接线盒向外输出。图4定子磁铁和转子磁铁展开图中的箭头表示定子磁铁作用于转 子磁铁的磁力，从图中不难看出，无论转子旋转多少度，定子磁铁作用于转子磁铁的磁力都 是对称抵消的。第二实施例参见图5电机整体结构轴向平面示意图、图6电机主体结构三维示意图、图7定子 磁铁和转子磁铁的展开图，一种双段感应式电磁能发电机，主要包括转子电磁铁(1.1)、转 子磁桥(2)、转子感应绕组(3)、转子轭(4)、转轴(5)、定子电磁铁(6. 1)、定子磁桥(7)、定 子轭(8)、定子感应绕组(9)、机壳(10)、风扇(13)、端盖(14)、轴承(15)、接线盒(16)、电动 机(17)和蓄电池(18)。转子电磁铁采用双段结构，每段转子电磁铁由8个电磁铁组成，一 段转子电磁铁的S极与另一段转子电磁铁的N极在空间上对齐，转子电磁铁对称分布在转 子上，与轴心在同一直线上的两个转子电磁铁的磁极方向相反；定子电磁铁采用双段结构，
7每段定子电磁铁由8个电磁铁组成，一段定子电磁铁的S极与另一段定子电磁铁的N极在 空间上对齐，定子电磁铁对称分布在定子上，与轴心在同一直线上的两个定子电磁铁的磁 极方向相同；两段转子电磁铁之间间隔一定的距离，两段转子电磁铁之间架设有8个转子 磁桥，两段转子电磁铁的励磁绕组分别设在转子磁桥的两端，转子磁桥的两端亦是转子电 磁铁的一部份，转子磁桥上设有转子感应绕组；两段定子电磁铁之间间隔一定的距离，两段 定子电磁铁之间架设有8个定子磁桥，两段定子电磁铁的励磁绕组分别设在定子磁桥的两 端，定子磁桥的两端亦是定子电磁铁的一部份，定子磁桥上设有定子感应绕组；转子电磁铁 固定在转子轭上，转子轭固定在转轴上；转轴通过轴承定位于端盖；接线盒设在机壳上；风 扇设在转轴上；定子电磁铁固定在定子轭上，定子轭固定在机壳上；电动机设在机箱外，电 动机与转轴的输入端联接，电动机启动所需的电能由蓄电池提供。其余未述部分同第一实 施例，不再重复。第三实施例参见图8电机整体结构轴向平面示意图，一种双段感应式永磁能发电机，主要包 括转子永久磁铁(1)、转子磁桥(2)、转子感应绕组(3)、转子轭(4)、转轴(5)、定子永久磁铁 (6)、机壳(10)、电动机定子(11)、电动机转子(12)、风扇(13)、端盖(14)、轴承(15)、接线 盒(16)和人工辅助启动杆(19)。两段转子永久磁铁之间架设有转子磁桥，两段定子永久磁 铁之间不设磁桥和感应绕组。转轴延伸至端盖外的一端设有人工辅助启动杆，当电动机无 启动电源时，用人力启动磁能发电机，磁能发电机产生的电能输送给电动机，实现机器的持 续循环运转。其余未述部分同第一实施例，不再重复。
权利要求
1.一种双段感应式磁能发电机，主要包括转子磁铁(1、1. 1)、转子磁桥(2)、转子感应 绕组(3)、转子轭(4)、转轴(5)、定子磁铁(6、6. 1)、定子磁桥(7)、定子轭(8)、定子感应绕 组(9)、机壳(10)、端盖(14)、轴承(15)、接线盒(16)和电动机(11、12、17)，其特征是a.转子磁铁采用双段结构，每段转子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，转 子磁铁对称分布在转子上，与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相反；定子磁 铁采用双段结构，每段定子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，定子磁铁对称分 布在定子上，与轴心在同一直线上的两个定子磁铁的磁极方向相同；或者，转子磁铁采用双段结构，每段转子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，转子 磁铁对称分布在转子上，与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相同；定子磁铁 采用双段结构，每段定子磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成，定子磁铁对称分布 在定子上，与轴心在同一直线上的两个定子磁铁的磁极方向相反；b.两段转子磁铁之间间隔一定的距离，两段转子磁铁之间设有2个或2个以上转子磁 桥，转子磁桥上设有转子感应绕组，转子磁桥的一端与一段转子磁铁的一个S极连接，转子 磁桥的另一端与另一段转子磁铁的一个N极连接；和/或，两段定子磁铁之间间隔一定的距 离，两段定子磁铁之间设有2个或2个以上定子磁桥，定子磁桥上设有定子感应绕组，定子 磁桥的一端与一段定子磁铁的一个S极连接，定子磁桥的另一端与另一段定子磁铁的一个 N极连接；c.转子磁铁固定在转子轭上，或者，转子磁铁通过转子磁桥固定在转子轭上，转子轭固 定在转轴上；转轴通过轴承定位于端盖；接线盒设在机壳或端盖上；定子磁铁固定在定子 轭上，或者，定子磁铁通过磁桥固定在定子轭上，或者，定子磁铁直接固定在机壳上；电动机 与转轴的输入端联接，或者，电动机的传动轴与转轴共轴。
2.根据权利要求1所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是所述转子磁铁和定子磁 铁为永久磁铁或电磁铁。
3.根据权利要求2所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是转子磁铁和定子磁铁的 磁极方向为径向或切向或轴向。
4.根据权利要求2所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是电磁铁预先设定了磁极 的方向，接入电磁铁励磁绕组的电源是直流电，电磁铁产生的磁场是恒定磁场。
5.根据权利要求1所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是磁桥用软铁材料制成， 转子磁桥的数量与两段转子磁铁的磁对极数量相同，定子磁桥的数量与两段定子磁铁的磁 对极数量相同。
6.根据权利要求2或5所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是架设在两段电磁铁 之间的磁桥的两端作为电磁铁的铁芯，磁桥的两端亦是电磁铁的一部分。
7.根据权利要求1所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是磁能发电机为双段感应 式永磁能发电机或双段感应式电磁能发电机或双段感应式混合励磁磁能发电机或双段感 应式多段磁能发电机。
8.根据权利要求1所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是电动机设置在机壳内， 与发电机的主体部分共用转轴和机壳，或者，电动机设置在机壳外，与转轴的输入端联接； 电动机的电源由蓄电池(18)或外部电源提供，或者，在转轴上设置人力启动杆(19)，磁能发电机启动后产生的电能输送给电动机。
9.根据权利要求1所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是发电机设有整流器，输 出的电流是直流电或交流电。
10.根据权利要求1所述一种双段感应式磁能发电机，其特征是发电机设有风扇或散 热片或液体冷却装置。
全文摘要
本发明涉及一种双段感应式磁能发电机，主要包括转子磁铁、定子磁铁、磁桥、感应绕组和电动机。转子磁铁和定子磁铁都采用双段结构，每段磁铁由2个或2个以上数量为偶数的磁铁组成；与轴心在同一直线上的两个转子磁铁的磁极方向相反，则与轴心在同一直线上的两个定子磁铁的磁极方向相同，反之亦然。两段转子磁环之间和/或两段定子磁环之间设有若干磁桥和感应绕组。电动机带动转子转动时，转动的转子磁环相对于定子磁环是一个交变的磁场，转子磁环和定子磁环的恒定磁场变成脉动磁场，通过磁桥铁芯的磁通量交替发生改变，感应绕组感应到电动势且产生电流。
文档编号H02N11/00GK102005984SQ20101055414
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者李贵祥 申请人:李贵祥