永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置的制作方法

专利名称：永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电磁应用技术领域，尤其是永磁体与软磁体相互作用而产生变化 磁场的装置。
背景技术：
众所周知，永磁体由硬磁材料制成，永磁体具有高矫顽力、剩磁大、磁化后不易退 磁，而软磁体是由软磁材料制成，矫顽力低、剩磁低、易磁化、易去磁，。永磁体能磁化其周围 软磁体，使软磁体也呈现磁极性。永磁体与软磁体之间的气隙越小，永磁体对软磁体的磁化 作用越强。被磁化软磁体与永磁体之间存在静磁能量，使永磁体与软磁体之间存在磁场吸 力，如果要将永磁体与软磁体分离，则需要外加一定的外力以克服永磁体与软磁体之间磁 吸力。在电磁应用领域，变化磁场是经常遇到的概念，也是实际所需要的一种能量形式。 变化磁场可分为交替变化磁场和脉动变化磁场，所谓交替变化磁场是指磁极的极性做交替 变化、同时磁场强度也做大小变化，所谓脉动变化磁场是指磁极的极性不变，只是磁场强度 做大小变化。变化磁场是电动机运转的必要条件，交流和直流电动机是通过定子线圈中的 电流产生激励磁场形成旋转磁场，与转子线圈中的电流激励磁场相互作用，以实现电能转 换为机械能的。而永磁直流电动机，旋转磁场也是由定子线圈中激励电流产生，而转子则是 用永磁材料替代线圈或导流体，从而大大的减少了电磁转换中的铜损、铁损，所以永磁直流 电机效率得到明显提高。无论是交流和直流电动机，还是永磁直流电动机，转子转动的前提 条件是需要有旋转磁场，传统的旋转磁场均是通过向线圈中通入交变电流所产生的。当交 变电流通入线圈时，由于线圈本身存在线损、被线圈感应磁化的导磁材料也存在铁损，这些 都影响到电动机效率的进一步提高。

实用新型内容本实用新型的目的是给出通过永磁体与软磁体之间相互作用以获取变化磁场的 装置，同时还给出了减小永磁体与软磁体相互作用过程时磁阻力的装置，从而进一步提高 通过机械能获取变化磁场的效能，以较低能耗获得周期性变化磁场。为实现上述发明目的，本实用新型设计出了永磁体与软磁体相互获取变化磁场的 装置。根据所获取变化磁场特性的不同，变化磁场装置划分为交替变化磁场装置和脉动变 化磁场装置。两类装置按其功能特点、组合关系，又可进一步细分为交替变化磁场组件、交 替变化磁场单元、交替变化磁场系统、交替变化磁场应用系统和脉动变化磁场组件、脉动变 化磁场单元、脉动变化磁场系统、脉动变化磁场应用系统。组件是最基本构件，组件构成单 元，单元构成系统，系统构成应用装置。本实用新型给出的“交替变化磁场组件”的构成包括有，可旋转永磁体、固定软磁 体和隔磁体，固定软磁体为两个，两个固定软磁体合围永磁体的两个磁极面，两个固定软磁 体与永磁体之间存在极小的气隙，两个固定软磁体之间被隔磁体隔开，从而构成了一个“交替变化磁场组件”，永磁体能在与其具有很小气隙的两个固定软磁体中旋转运动，永磁体周 期性磁化软磁体，即可在两个固定软磁体的负载磁场引出端处获取交替变化磁场。如附图1 所示，当永磁体14的N极指向正上方，永磁体14通过两侧软磁体11、13形成磁回路，永磁 体与其两侧的软磁体处于“磁稳定状态”，此时若要旋转永磁体，需要外力克服永磁体与软 磁体之间形成的“磁阻力”，“磁稳定状态”下，左侧软磁体磁场引出端15处和右侧软磁体磁 场引出端16处的磁场强度接近于零，如附图2所示，当永磁体14的N极指向左方，永磁体 对其两侧软磁体11、13的磁化作用最强，由于两块软磁体被隔磁体12隔离，永磁体14的磁 路处于开路状态，永磁体与其两侧的软磁体处在“磁不稳定状态”，左侧软磁体磁场引出端 15处呈现N极，右侧软磁体磁场引出端16处呈现S极，且软磁体的磁场强度最强。“磁不稳 定状态”存在向下一个“磁稳定状态”变化的趋势，从磁力线角度来看，“磁不稳定状态”下， 永磁体N极出发的磁力线由于两个软磁体被磁隔离而无法构成磁回路，能够运动的永磁体 势必会朝着缩短、伸直磁力线以形成磁力线回路的态势变化，即永磁体存在恢复到“磁稳定 状态”的趋势，由于永磁体存在固有的磁能量，所以本装置从“磁不稳定状态”向“磁稳定状 态”变化的过程中，会形成“磁恢复力”，该“磁恢复力，，能促使永磁体旋转。以上述“交替变化磁场组件”为基础，本实用新型给出了 “可调式交替变化磁场组 件”，该“可调式交替变化磁场组件”是在两个固定软磁体中部相对设置有凸极，两个凸极构 成了固定软磁体的控制磁场引出端，带弧矩形柱体旋转软磁体位于该两个弧形凸极之间， 并留有极小的旋转气隙，当旋转软磁体带弧矩形长轴呈水平状态，如附图3所示，旋转软磁 体与两个凸极之间存在很小的气隙，当旋转软磁体带弧矩形长轴呈垂直状态，如附图4所 示，旋转软磁体与两个凸极之间的气隙为最大，如此构成了一种“可调节交替变化磁场组 件”。以上述“交替变化磁场组件”为基础，本实用新型还给出了另一种“可调式交替变 化磁场组件”，该“可调式交替变化磁场组件”是在两个固定软磁体中部用一个起短路作用 的软磁体连接，并在该起短路作用的软磁体外围加励磁线圈，当励磁线圈不通入激励电流， 起短路作用的软磁体将永磁体产生的磁力线全部短路，当励磁线圈通入一定方向的电流， 起短路作用的软磁体被磁化，形成磁极性，这样起短路作用的软磁体就能阻止永磁体磁力 线经过自身而短路，这样，永磁体磁能就可以到达固定软磁体磁场引出端，如此构成另一种 “可调节交替变化磁场组件”。如附图5所示，激励电流为零时，从永磁体N极的磁力线全部 经起短路作用的软磁体回到永磁体S极，此时，软磁体磁场引出端磁场强度为零，当激励电 流方向确定并达到额定值时，起短路作用软磁体被励磁而形成磁极N’极和S’极，使从永磁 体N极出发的磁力线不能再经起短路作用软磁体回到永磁体S极，如附图6所示，此时，软 磁体磁场引出端磁场强度为最大。控制激励电流大小即可调节软磁体磁场引出端磁场强度 大小。以上述“交替变化磁场组件”和“可调节交替变化磁场组件”为基础，本实用新型给 出了低阻力交替变化磁场单元的技术方案，该技术方案是，选取两个磁性能完全相同的“交 替变化磁场组件”或“可调节交替变化磁场组件”，用同一根隔磁连接轴连接两个“组件”中 的可旋转永磁体或可旋转软磁体，要使一个“组件”处于“磁稳定状态”，而使另一个“组件” 处于“磁不稳定状态”，使这两个“组件“作用在同一个隔磁连接轴上的合力趋于最小，即使 得一个“组件”上的“磁阻力”和另一个“组件”上的“磁恢复力”之和趋于最小，如此构成一个“低阻力交替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”。附图11、附图12、附 图13给出的是一种由“交替变化磁场组件”构成的“低阻力交替变化磁场单元”的实例，附 图14、附图15和附图16给出的是另一种由“交替变化磁场组件”构成“低阻力交替变化磁 场单元”的实例。以上述“低阻力交替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”为基 础，本实用新型还给出了低阻力交替变化磁场系统的技术方案，该技术方案是，将若干个上 述的“低阻力交替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”中的可旋转永磁体 连接于同一根隔磁连接轴或连接于同一个连动机构，使得各个“低阻力交替变化磁场单元” 或“可调节低阻力交替变化磁场单元”作用于同一根隔磁连接轴或作用于同一个连动机构 的合力为最小，如此构建成“低阻力交替变化磁场系统”或“可调节低阻力交替变化磁场系 统”。以上述“低阻力交替变化磁场系统”或“可调节低阻力交替变化磁场系统”为基础， 本实用新型给出了实用的交替变化磁场应用系统，该应用系统的技术方案是，将若干个上 述的“低阻力交替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”或“低阻力交替变 化磁场系统”或“可调节低阻力交替变化磁场系统”按圆周状或线状均勻排布，各个“单元” 或“系统”中的永磁体连接于同一个连动机构，所有的可旋转永磁体以相同的角速度旋转， 所有的可旋转软磁体也以相同的角速度旋转。本实用新型给出的“脉动变化磁场组件”的构成包括有永磁体、固定软磁体、隔磁 体和旋转软磁体，永磁体为矩形或马蹄形，永磁体N极端紧贴一个固定软磁体，永磁体S极 端也紧贴另一个固定软磁体，固定软磁体的一端紧贴永磁体磁极，另一端为固定软磁体的 负载磁场引出端，在两个固定软磁体中部相对设置有凸极，两个凸极构成了固定软磁体的 控制磁场引出端，带弧矩形柱体旋转软磁体位于该两个固定软磁体带弧形凸极之间，并留 有极小的旋转气隙，当带弧矩形旋转软磁体长轴呈水平状态，如附图7所示，旋转软磁体与 两个凸极之间存在很小的气隙，当带弧矩形旋转软磁体长轴呈垂直状态，如附图8所示，旋 转软磁体与两个凸极之间的气隙为最大，如此构成了一个“脉动变化磁场组件”。以上述“脉动变化磁场组件”为基础，本实用新型给出了“低阻力脉动变化磁场单 元”，该单元选取两个磁性能完全相同的“脉动变化磁场组件”，用同一根隔磁连接轴连接两 个“脉动变化磁场组件”中的旋转软磁体，并且要使一个“组件”处于“磁稳定状态”，而使另 一个“组件”处于“磁不稳定状态”，使这两个“组件”作用在同一个隔磁连接轴上的合力趋于 最小，即使得一个“组件”上的“磁阻力”和另一个“组件”上的“磁恢复力”之和趋于最小， 如此构成一个“低阻力脉动变化磁场单元”。附图17、附图18和附图19给出的是由两个蹄 形永磁体“脉动变化磁场组件”构成“低阻力脉动变化磁场单元”的实例，附图20、附图21 和附图22给出的是由两个矩形永磁体“脉动变化磁场组件”构成“低阻力脉动变化磁场单 元，，的实例。以上述“低阻力脉动变化磁场单元”为基础，本实用新型给出了“低阻力脉动变化 磁场系统”该系统是将若干个上述的“低阻力脉动变化磁场单元”中的旋转软磁体连接于同 一根隔磁连接轴或连接于同一个连动机构，使得各个“低阻力脉动变化磁场单元”作用于同 一根隔磁连接轴或作用于同一个连动机构的合力为最小，如此构建成一个“低阻力脉动变 化磁场系统”。单元”和“低阻力脉动变化磁场系统”为基础，本实用 新型给出了应用系统，该应用系统是将若干个上述的“低阻力脉动变化磁场单元”或“低阻 力脉动变化磁场系统”按圆周状或线状均勻排布，各个“低阻力脉动变化磁场单元”或“低 阻力脉动变化磁场系统”中的旋转软磁体连接于同一个连动机构，所有的旋转软磁体以相 同的角速度旋转。本实用新型还给出了另一种可调节脉动变化磁场组件，该组件构成包括有永磁 体、“H”形软磁体和隔磁体，永磁体为矩形或马蹄形，永磁体N极端紧贴“H”形软磁体一侧 上端，永磁体S极端也紧贴“H”形软磁体另一侧上端，“H”形软磁体的两个下端为软磁体磁 场引出端，“H”形软磁体中部横向部分软磁体外围套装有励磁线圈，当励磁线圈不通入激励 电流，“H”形软磁体中部横向部分会将永磁体的磁力线全部短路，如附图9所示，而当励磁 线圈通入确定方向的电流，“H”形软磁体中部横向部分软磁体被励磁电流激励而磁化，其一 端呈现S极，另一端呈现N极，当励磁线圈通入额定电流，“H”形软磁体中部横向部分软磁 体左端S极的磁场强度等于永磁体S极磁场强度，永磁体磁回路的磁力线就不再会经“H” 形软磁体中部横向部分短路，如附图10所示，永磁体磁场被引导到软磁体下端的磁场引出 端，调节励磁线圈电流的大小，就可以对软磁体磁场引出端的脉动变化磁场强度进行调节， 如此构成另一种“可调节脉动变化磁场组件”。该组件可以直接构成应用系统，将若干个上 述的“可调节脉动变化磁场组件”按圆周状或线状均勻排布，改变、调节输入到各个“可调节 脉动变化磁场组件”励磁线圈中的激励电流就能获取脉动变化磁场。本实用新型的优点是，1、本实用新型找到了一种充分利用永磁体与软磁体相互作用来获取变化磁场的 方法，同时完成了一个减小永磁体与软磁体相对运动时磁阻力精妙构思，解决了如何利用 永磁材料内部磁能量来进行自身作用力制约和平衡的新方法，使得输入较少的能量就可以 利用永磁体固有潜藏的磁能量，来代替和节省部分输入的能量从而大大提高效率，降低成 本。2、应用本实用新型所建立的低磁阻力力学结构，很容易引申到不同形式交变磁场 和脉动磁场的产生方法，这些产生变化磁场的方法有着相当广泛的应用途径，能结合不同 的磁力应用场合，设计出不同的磁力放大机或磁助力机，从而节省对磁力放大机或磁助力 机的能量输入，有效地提高了机电产品的能效比。3、本实用新型给出的产生变化磁场方法简单、实用，能方便的设计出结构简单实 用的装置，而用该装置结构应用系统也方便灵活，可进行多种组合排列、功率、相位、转速、 运转方式均可调整。4、本实用新型给出的交变磁场装置和脉动磁场装置，结构紧凑，实用，制作难度较 低，能方便灵活地组合应用于各种需要变化磁场的场合。如，将磁场变化装置呈圆形分布， 就能产生永磁电动机所需要的旋转磁场；又如，将磁场变化装置呈直线分布，就能使接近该 装置的永磁体沿直线方向产生相对位移，即形成直线永磁电动机；再如，将永磁体粘贴到一 构件的端头，并将该构件永磁体部分置于交变磁场装置两个磁极之间，该构件永磁体会随 交变磁场的变化而往返吸合于装置软磁体，从而可以使该构件围绕一个支点做往复摆动或 直线运动，等等，不胜枚举。5、本实用新型改变了永磁材料仅为一对磁极的恒定磁场的传统。巧妙的转换成正弦、交变脉动、变频及间隙输出等波形和形式，为各种使用户更需求提供了极其灵活的方案 设计选择，大大扩展了永磁体的应用领域。

图1是交替变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最小状态的结构示意图。图2是交替变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最大状态的结构示意图。图3是带旋转软磁体的可调节交替变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最 小状态的结构示意图。图4是带旋转软磁体的可调节交替变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最 大状态的结构示意图。图5是带励磁线圈的可调节交替变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最小 状态的结构示意图。图6是带励磁线圈的可调节交替变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最大 状态的结构示意图。图7是带旋转软磁体的脉动变化磁场组件软磁体磁场强度最小状态的结构示意 图。图8是带旋转软磁体的脉动变化磁场组件软磁体磁场强度最大状态的结构示意 图。图9是带励磁线圈的脉动变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最小状态的 结构示意图。图10带励磁线圈的脉动变化磁场组件软磁体磁场引出端磁场强度最大状态的结 构示意图。图11是低阻力交替变化磁场单元之一的结构示意图。图12是低阻力交替变化磁场单元之一中旋转永磁体与隔磁连接轴的结构示意 图。图13是低阻力交替变化磁场单元之一中前层与后层软磁体的结构示意图。图14是低阻力交替变化磁场单元之二的结构示意图。图15是低阻力交替变化磁场单元之二中前层、后层旋转永磁体及隔磁体的结构 示意图。图16是低阻力交替变化磁场单元之二中前层左、右软磁体与后层上、下软磁体的 结构示意图。图17是蹄形永磁体低阻力脉动变化磁场单元的结构示意图。图18是蹄形永磁体低阻力脉动变化磁场单元中永磁体、隔磁体、软磁体的结构示 意图。图19蹄形永磁体低阻力脉动变化磁场单元中前层旋转软磁体通过非导磁连接轴 与后层旋转软磁体连接的结构示意图。图20是矩形永磁体低阻力脉动变化磁场单元的结构示意图。图21是矩形永磁体低阻力脉动变化磁场单元中前层旋转软磁体通过非导磁连接 轴与后层旋转软磁体连接的结构示意图。[0044]图22是矩蹄形永磁体低阻力脉动变化磁场单元中永磁体、隔磁体、软磁体的结构 示意图。以上附图中，11是右侧软磁体，12是隔磁体，13是左侧软磁体，14是旋转永磁体， 15是左侧软磁体磁场引出端，16是右侧软磁体磁场引出端，21是右侧软磁体，22是隔磁体， 23是左侧软磁体，24是旋转永磁体，25是旋转软磁体，26是软磁体控制磁场引出端，27是 左侧软磁体负载磁场引出端，28是右侧软磁体负载磁场引出端，31是软磁体，32是隔磁体， 33是软磁体，34是旋转永磁体，35是线圈骨架，36是励磁线圈，37是软磁体磁场引出端，38 是励磁线圈输入引线，39是软磁体磁场引出端，41蹄形永磁体，42是隔磁体，43是左侧软磁 体，44是旋转软磁体，45是左侧软磁体磁场引出端，46是右侧软磁体磁场引出端，47是右 侧软磁体，51是永磁体，52是励磁线圈，53是“H”形软磁体，54是左侧软磁体磁场引出端， 55是励磁线圈输入引线，56是右侧软磁体磁场引出端，101是后层左侧软磁体，102是隔磁 体，103是前层左侧软磁体，104是前层旋转永磁体，105是前层左侧软磁体磁场引出端，106 是前层右侧软磁体磁场引出端，107是前层右侧软磁体，108是后层右侧软磁体，109是后层 旋转永磁体，110是隔磁连接轴，201是后层上方软磁体，202是隔磁体，203是前层左侧软 磁体，204是前层旋转永磁体，205是非导磁连接轴，206是前层左侧软磁体磁场引出端，207 是前层右侧软磁体磁场引出端，208是前层右侧软磁体，209是后层下方软磁体，210是后层 旋转永磁体，301是后层蹄形永磁体，302是隔磁体，303是前层蹄形永磁体，304是前层左侧 软磁体，305是前层旋转软磁体，306是非导磁连接轴，307是前层右侧软磁体，308是后层 右侧软磁体，309是前层左侧软磁体磁场引出端，310是前层右侧软磁体磁场引出端，311是 后层旋转软磁体，401是隔磁体，402是矩形永磁体，403是前层左侧软磁体，404是非导磁连 接轴，405是前层左侧软磁体磁场引出端，406是前层旋转软磁体，407前层右侧软磁体磁场 引出端，408是前层右侧软磁体，409是隔磁体，410是后层右侧软磁体，411是后层旋转软磁 体。
具体实施方式
实施例一本实施例为能产生交替变化磁场组件的实例，本实施例构成和结构如附图1和附 图2所示。两个固定软磁体11、13相互之间被隔磁体12隔断磁路，两个固定软磁体11、13 与永磁体14之间留有十分微小的气隙，永磁体14旋转，即可在软磁体11的磁场引出端处 16和软磁体13的磁场引出端处15产生交替变化磁场。实施例二 本实施例为可调节交替变化磁场组件的实例，本实施例构成和结构如附图3和附 图4所示。右侧软磁体21和左侧软磁体23被隔磁体22隔断磁路，旋转永磁体24与左侧 软磁体23和右侧软磁体21之间有极小气隙，旋转软磁体25与左侧软磁体23和右侧软磁 体21控制磁场引出端26之间有极小气隙，当旋转永磁体24和旋转软磁体25处在附图3 所示位置状态，左侧软磁体负载磁场引出端27和右侧软磁体负载磁场引出端28的磁场强 度最小，当旋转软磁体处在附图4所示位置状态，从永磁体24的N极出发的磁力线无法再 经旋转软磁体25回到S极，即在软磁体负载磁场引出端27、28处产生交替变化磁场。设置 并调节旋转永磁体24与旋转软磁体25的转速及相位差，就可获取不同变化规律的交替变化磁场。实施例三本实施例为另一种可调节交替变化磁场组件实例，本实施例构成和结构如附图5 和附图6所示。右侧软磁体31和左侧软磁体33的上部被隔磁体32隔断磁路，旋转永磁体 34与左右侧软磁体之间有极小气隙，左侧软磁体33和右侧软磁体的中部“桥连”有短路软 磁体，该短路软磁体外套有线圈骨架35和励磁线圈36，当输入励磁线圈的电流为零，从永 磁体34的N极出发磁力线全部经短路软磁体回到永磁体S极，软磁体磁场引出端37和39 处的磁场强度为零，此状态如附图5所示，当励磁线圈中输入确定方向激励电流，短路软磁 体被励磁，会在短路软磁体左端形成磁极N’，在右端形成磁极S’，此励磁磁势会阻止永磁 体的磁力线经过短路软磁体通路，当输入的激励电流达到额定值时，励磁磁势完全阻止磁 力线通过短路软磁体，在左右侧软磁体磁场引出端处的磁场强度为最大，如附图6所示。若 将旋转永磁体34的转速与励磁线圈中激励电流大小方向配合设置，就可获取不同变化规 律的交替变化磁场。实施例四本实施例为能产生脉动变化磁场组件的实例，本实施例构成和结构如附图7和附 图8所示。蹄形永磁体41的N极紧贴左侧软磁体43上端，蹄形永磁体41的S极紧贴右侧 软磁体47上端，隔磁体42将左右侧软磁体隔开，旋转软磁体44处于左、右侧软磁体中部， 旋转软磁体与左、右软磁体之间有极小气隙，当旋转软磁体处于如附图7所示位置状态时， 从永磁体41的N极出发的磁力线全部经旋转软磁体44回到永磁体41的S极，在左侧软磁 体磁场引出端45和右侧软磁体磁场引出端46处的磁场强度为零，当旋转永磁体44处于如 附图8所示位置，从永磁体41出发的磁力线无法再经旋转软磁体44短路，在左、右侧软磁 体磁场引出端45和46处的磁场强度为最大。实施例五本实施例为另一种能产生脉动变化磁场组件的实例，本实施例构成和结构如附图 9和附图10所示。蹄形永磁体51的S极紧贴“H”形软磁体53的左上端部，蹄形永磁体51 的N极紧贴“H”形软磁体53的右上端部，励磁线圈52套装在“H”形软磁体横向部分，当励 磁线圈输入激励电流为零时，从永磁体51的N极出发的磁力线全部经“H”形软磁体的横向 部分回到永磁体的S极，“H”形软磁体下端磁场引出端54和56的磁场强度为零，当经励磁 线圈输入引线55输入确定方向激励电流，“H”形软磁体横向部分被励磁，在其左端形成S’ 极，在其右端形成N’极，此励磁磁势阻止永磁体51磁力线经过“H”形软磁体的横向部分通 路，当激励电流达到额定值时，励磁磁势阻止全部永磁体磁力线通过，在“H”形软磁体下端 部磁场引出端54和56处的磁场强度达到最大。实施例六本实施例为能产生交替变化磁场单元的实例，本实施例构成和结构如附图11、12、 13所示，本实施例交替变化磁场单元由永磁体104、软磁体103、107、101、108、隔磁体102、 隔磁连接轴110构成，该装置永磁体为两侧为弧型的近似矩形体，永磁体分为前层104和后 层109，软磁体也分为前层左侧软磁体103、前层右侧软磁体107和后层左侧软磁体101、后 层右侧软磁体108，前、后层软磁体均是从水平方向靠近并围住前、后层永磁体的，前层永磁 体104位于前层软磁体103、107的中央，并留有极小气隙，后层永磁体109位于后层软磁体101、108中央，并留有极小气隙，前层永磁体104与后层永磁体109被同一根隔磁连接轴 110连接，而且前层永磁体的N极指向与后层永磁体N极指向相差九十度，即前层永磁体的 N极指向十二点方向，而后层永磁体的N极则指向三点或九点方向，前层两块软磁体和后层 两块软磁体之间被隔磁体102隔断磁路，前层永磁体和软磁体与后层永磁体和软磁体之间 也被隔磁体102隔断磁路。当前层永磁体104的N极指向九点钟方向时，永磁体两磁极与 软磁体之间气隙最小，永磁体磁化软磁体，使前层左侧软磁体下部磁场引出端105处呈现N 极，前层右侧软磁体下部磁场引出端106处呈现S极，且呈现最大的磁场强度，此位置前层 永磁体104与软磁体之间磁场处于磁力线被拉长、扭曲状态的“磁不稳定状态”，而正在此 刻，后层永磁体109的N极则指向十二点钟方向，即指向软磁体对接处的隔磁体，此位置后 层永磁体109的N、S极通过两侧软磁体各自形成了的磁短路状态的“磁稳定状态”，此时在 后层软磁体磁场引出端处呈现的磁场强度为最小。若用外力使本实施例单元中的永磁体旋转，就能在前层软磁体和后层软磁体的磁 场引出端获得交替变化磁场，前层软磁体上产生的交替变化磁场的特性曲线与后层软磁体 上产生的交替变化磁场特性曲线形状完全一致，只是存在九十度的相位差。实施例七本实施例为能产生交替变化磁场单元的另一个实例，本实施例构成和结构如附图 14、15、16所示，本实施例中，该单元构成包括有永磁体204、210，软磁体203、208、209、201， 隔磁体202和隔磁连接轴205，该单元永磁体为近似矩形，永磁体分为前层204和后层210， 软磁体分为前后两层，前层软磁体分为前层左侧软磁体203和前层右侧软磁体208，前层软 磁体之间被隔磁体隔开，前层软磁体是从水平方向靠近并围住前层永磁体，前层两块软磁 体之间缺口位于永磁体的上、下方，后层软磁体分为后层上方软磁体201和后层下方软磁 体209，后层软磁体是从垂直方向靠近并围住后层永磁体，后层软磁体之间被隔磁体隔开， 后层两块软磁体之间缺口位于后层永磁体的左侧和右侧，前层永磁体204位于前层软磁体 203、208中央，后层永磁体210位于后层软磁体201、209中央，前、后层永磁体被同一根隔磁 连接轴205连接，前层永磁体的N极指向与后层永磁体N极指向一致，不存在角度差，前层 两块软磁体和后层两块软磁体之间被隔磁体202隔断磁路，前层永磁体、前层软磁体与后 层永磁体、后层软磁体之间也被隔磁体202和205隔断磁路。当外力带动永磁体持续旋转 时，前层左、右软磁体下部磁场引出端206、207处和后层上、下软磁体磁场引出端上就会产 生交替变化磁场，磁极性和磁场强度均发生周期性交替变化。前层软磁体上产生的交替变 化磁场的特性曲线与后层软磁体上产生的交替变化磁场特性曲线形状完全一致，只是存在 九十度的相位差。实施例八本实施例是以实施例六或实施例七中的“低阻力交替变化磁场单元”为基础单元， 而将若干个这样的“低阻力交替变化磁场单元”中的旋转永磁体连接于同一根隔磁连接轴 或连接于同一个连动机构，使得各个“低阻力交替变化磁场单元”作用于同一根隔磁连接轴 或作用于同一个连动机构的合力为最小，如此构建成一个“低阻力交替变化磁场系统”。按 照此形式构建的“低阻力交替变化磁场系统”可以有更多的交替变化磁场磁极引出端，可以 对外界产生更多的磁作用力，因而具有更大的能效比。实施例九[0064]本实施例也是以实施例六或实施例七或实施例八中的“低阻力交替变化磁场单 元”或“低阻力交替变化磁场系统”沿着一条曲线或直线排布，这些“低阻力交替变化磁场 单元”或“低阻力交替变化磁场系统”中输入动力的运动部件连接于同一个连动机构，在各 “低阻力交替变化磁场单元”或“低阻力交替变化磁场系统”所产生的磁作用力能推动永磁 体或凸极软磁体做线状运动，如果将永磁体或凸极软磁体贴合于欲运动物体表面，各“低阻 力交替变化磁场单元”或“低阻力交替变化磁场系统”的磁作用力会推动欲运动物体做线状 运动。如果将永磁体或凸极软磁体呈线状排布并固定，则可在“低阻力交替变化磁场单元” 或“低阻力交替变化磁场系统”上获得相对运动的推力。实施例十本实施例也是以实施例六或实施例七或实施例八中的“低阻力交替变化磁场单 元”或“低阻力交替变化磁场系统”为基础，而将两个以上这样的“低阻力交替变化磁场单 元”或“低阻力交替变化磁场系统”围绕同一个旋转圆柱体均勻排布，旋转体圆柱体外表面 按一定规律粘贴有永磁体或凸极软磁体，与诸交替变化磁场单元软磁体相对应位置处粘贴 有永磁体或凸极软磁体，旋转圆柱体外表面所粘贴永磁体或凸极软磁体的位置与诸“低阻 力交替变化磁场单元”或“低阻力交替变化磁场系统”中软磁体磁极引出端的位置相对应。 当诸“低阻力交替变化磁场单元”或“低阻力交替变化磁场系统”按时序先后或磁场强度大 小的规律产生交替变化的旋转磁场时，诸“低阻力交替变化磁场单元”或“低阻力交替变化 磁场系统”的软磁体上N极和S极分别对被动的旋转圆柱体外表面上的永磁体或凸极软磁 体产生排斥力和吸引力，而且这些作用力均使得旋转圆柱体朝向一个方向旋转。传统永磁电动机的转子或定子两者中，必须有一个是通过电磁激励方式产生旋转 磁场，电磁激励产生的旋转磁场与永磁体固有的磁场相互作用，才能使永磁电动机旋转作 功。线圈激励电流产生旋转磁场过程中，除了建立磁场消耗的激励电功率以外线圈铜质材 料有电损耗，被电磁化的导磁材料也存在磁质损失。这些因素都阻碍了传统永磁电动机效 率的进一步提高。采用本实施例给出的产生交替变化磁场应用系统可构建磁力放大机或磁 助力机，用永磁体固有的磁能来替代电能激励产生的磁场能，只需要较小的旋转力矩，同步 旋转交替变化磁场系统中的运动部件，就能巧妙的激发或借助永磁材料内部贮存的磁能， 并对外界作功，使旋转体有较大的旋转力矩输出。而且介入磁场调节开关后，在单元或系统 与被动体上磁场作用时，传动效率可得到更高地提升。实施例i^一本实施例为能产生脉动变化磁场单元的实例，本实施例构成和结构如附图17、18、 19所示，本实施例中，该单元构成包括有蹄形永磁体301、303，固定软磁体304、307、308，隔 磁体302，隔磁连接轴306和旋转软磁体305。本实施例单元分为前后两层结构，前后两层 结构完成相同，前后两层的磁特性也完全相同，前后两层被隔磁体隔断磁路。前层左侧软磁 体304的上端紧贴前层蹄形永磁体303的N极，前层右侧软磁体307的上端紧贴前层蹄形 永磁体303的S极，前层左侧软磁体下端为磁场引出端309，前层右侧软磁体下端为磁场引 出端310，在前层两个软磁体的中部，相对有两个末端带弧形的凸极，近似矩形柱体旋转软 磁体的长轴端也带有弧形，旋转软磁体的弧形与固定软磁体凸极弧形相吻合，并留有极小 气隙。前层旋转软磁体与后层旋转软磁体被同一根隔磁连接轴连接，且使得前后两层中近 似矩形旋转软磁体的长轴方向相互垂直。若前层组件中的旋转软磁体长轴旋转到水平方向时，旋转软磁体与固定软磁体中部两个凸极之间的气隙十分小，此时前层组件的左右两块 软磁体磁场引出端呈现的磁场强度接近于零，因为此位置，旋转软磁体起到了磁短路作用， 前层组件处在“磁稳定状态”，而此刻后层组件中的旋转软磁体长轴旋转到垂直方向，后层 旋转软磁体与固定软磁体中部两个凸极之间的气隙为最大，此时后层组件处在“磁不稳定 状态”，后层左右两块软磁体磁场引出端呈现的磁场强度为最大。当外力持续使隔磁连接轴 旋转，就能在前层软磁体磁场引出端和后层软磁体磁场引出端获得磁极性不变而磁场强度 变化的脉动变化磁场，而且前层磁场引出端产生的脉动变化磁场变化曲线与后层的完全一 样，只是存在有九十度的相位差。在前后两个组件的软磁体磁场引出端上产生磁场强度从零变化到最大值，再从最 大值变化到零，完成一次变化周期的时间与隔磁连接轴的旋转速率相关联。当外力施加到 隔磁连接轴上时，两个旋转软磁体同步旋转，前层组件从“磁稳定状态”向“磁不稳定状态” 变化的过程，也正是后层组件从“磁不稳定状态”向“磁稳定状态”变化的过程，组件从“磁 稳定状态”向“磁不稳定状态”变化过程中存在“磁阻力”，而组件从“磁不稳定状态”向“磁 稳定状态”变化过程中存在着“磁恢复力”，此“磁恢复力，，能抵消部分“磁阻力”，这就使得 该装置的能效比较高。实施例十二本实施例为能产生脉动变化磁场单元的另一种实例，本实施例构成和结构如附图 20、21、22所示，本实施例单元基本结构特点同实施例十一，所不同的是采用了矩形永磁体 402，固定软磁体403、408、410、隔磁体401和旋转软磁体406、411构成前、后两个磁场变化 组件，该单元前、后两个磁场变化组件结构和磁特性完全相同，前层左侧软磁体403上部紧 贴矩形永磁体的N极，前层右侧软磁体408上部紧贴矩形永磁体的S极，前层左侧软磁体 403下部为磁场引出端405、前层右侧软磁体408下部为磁场引出端407，在前层软磁体中部 还相对设置两个末端带弧形的凸极，旋转软磁体矩形长轴端也带有弧形，旋转软磁体长轴 端的弧形与固定软磁体中部凸极的弧形相吻合。本实施例中后层组件的结构形式与磁特性 与前层组件的完全相同，前后两个组件中的旋转软磁体406和411被同一根隔磁连接轴404 连接，且前后两个组件中旋转软磁体406、411长轴方向相互垂直。若前层组件中的旋转软 磁体长轴旋转到水平方向时，旋转软磁体与软磁体凸极之间的气隙十分小，旋转软磁体起 到了磁短路作用，磁短路状态是前层组件的“磁稳定状态”，此时前层组件的两块软磁体磁 场引出端呈现的磁场强度为最小，而正在此刻，后层组件中的旋转软磁体长轴旋转到垂直 方向，旋转软磁体与软磁体凸极之间的气隙最大，旋转软磁体对后层组件磁路影响最小，后 层组件的两块软磁体磁极引出端呈现的磁场强度为最大，而此时后层组件则处在“磁不稳 定状态”。当外力持续使隔磁连接轴旋转，就能在前层软磁体磁场引出端和后层软磁体磁场 引出端获得磁极性不变而磁场强度变化的脉动变化磁场，而且前层磁场引出端产生的脉动 变化磁场变化曲线与后层的完全一样，只是存在有九十度的相位差。实施例十三本实施例是以实施例十一或实施例十二中的“低阻力脉动变化磁场单元”为基础， 而将若干个这样的“低阻力脉动变化磁场单元”中的旋转软磁体连接于同一根隔磁连接轴 或连接于同一个连动机构，使得各个“低阻力脉动变化磁场单元”作用于同一根隔磁连接轴 或作用于同一个连动机构的合力为最小，如此构建成一个“低阻力脉动变化磁场系统”。按照此形式构建的“低阻力脉动变化磁场系统”可以有更多的脉动变化磁场磁极引出端，可以 对外界产生更多的磁作用力，因而具有更大的能效比。实施例十四本实施例也是以实施例十一和实施例十二中的“低阻力脉动变化磁场单元”为基 础，而将两个以上这样的“低阻力脉动变化磁场单元”沿着一条曲线或直线排布，这些“低阻 力脉动变化磁场单元”的隔磁连接轴连接于同一个连动机构，在各“低阻力脉动变化磁场单 元”磁场引出端处所产生的磁作用力能推动磁场引出端附近的永磁体做线状运动，如果将 永磁体贴合于欲运动物体表面，各低阻力交替变化磁场单元的磁作用力就能推动欲运动物 体做线状运动。如果将永磁体呈线状排布并固定，则可在“低阻力脉动变化磁场单元”上获 得相对运动的反推力。同理，也可以将两个以上实施例十三中的“低阻力脉动变化磁场系统”沿着一条曲 线或直线排布，形成一个具有应用价值的磁场变化应用系统。实施例十五本实施例也是以实施例十一或实施例十二中的“低阻力脉动变化磁场单元”为基 础，而将两个以上这样的“低阻力脉动变化磁场单元”围绕同一个旋转体排布，旋转体圆柱 体外表面与诸脉动磁场装置软磁体相对应位置处粘贴有永磁体或凸极软磁体，当诸脉动变 化磁场装置同时产生脉动变化磁场时，装置上诸软磁体磁场引出端的N极和S极分别对旋 转体外表面上的永磁体或凸极软磁体产生排斥力和吸引力，而且这些排斥力和吸引力均使 旋转体朝向一个方向转动。此时的围绕旋转体均勻排布的诸脉动变化磁场装置在有序共同 作用，形成了类似于永磁电动机转动所需要的旋转磁场。同理，也可以将两个以上实施例十三中的“低阻力脉动变化磁场系统”围绕同一个 旋转体均勻排布，形成一个具有应用价值的旋转磁场应用系统。采用本实施例给出的产生脉动变化磁场应用系统也可构建磁力放大机或磁助力 机，用永磁体固有的磁能来替代电能激励产生的磁场能，只需要较小的旋转力矩，同步旋转 脉动变化磁场系统中的运动部件，就能巧妙的激发或借助永磁材料内部贮存的磁能，并对 外界做功，使旋转体有较大的旋转力矩输出。由于脉动磁场装置不发生磁极变化，因而装置 中固定软磁体中所产生的磁质损耗较低。
权利要求一种永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在于该装置构成包括有，可旋转永磁体、固定软磁体和隔磁体，固定软磁体为两个，两个固定软磁体合围永磁体的两个磁极面，两个固定软磁体与永磁体之间存在极小的气隙，两个固定软磁体之间被隔磁体隔开，从而构成了一个“交替变化磁场组件”，永磁体能在与其具有很小气隙的两个固定软磁体中旋转运动，永磁体周期性磁化软磁体，即可在两个固定软磁体的负载磁场引出端处获取交替变化磁场。
2.根据权利要求1所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在 于其构成中还包括有一个旋转软磁体，在两个固定软磁体中部相对设置有凸极，两个凸 极构成了固定软磁体的控制磁场引出端，带弧矩形柱体旋转软磁体位于该两个弧形凸极之 间，并留有极小的旋转气隙，当旋转软磁体带弧矩形长轴呈水平状态，旋转软磁体与两个凸 极之间存在很小的气隙，当旋转软磁体带弧矩形长轴呈垂直状态，旋转软磁体与两个凸极 之间的气隙为最大，如此构成了一种“可调节交替变化磁场组件”。
3.根据权利要求1所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在 于其构成中还包括有一个起短路作用的软磁体和励磁线圈，在两个固定软磁体中部用一 个起短路作用的软磁体连接，并在该起短路作用的软磁体外围加励磁线圈，当励磁线圈不 通入激励电流，起短路作用的软磁体将永磁体的磁力线全部短路，当励磁线圈通入一定方 向的电流，起短路作用的软磁体被磁化，形成磁极性，这样起短路作用的软磁体就能阻止永 磁体磁力线经过自身而短路，这样，永磁体磁能就可以到达固定软磁体磁场引出端，如此构 成另一种“可调节交替变化磁场组件”。
4.根据权利要求1或2或3所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其 特征在于其构成还包括有隔磁连接轴，选取两个磁性能完全相同的“交替变化磁场组件” 或“可调节交替变化磁场组件”，用同一根隔磁连接轴连接两个“组件”中的可旋转永磁体或 可旋转软磁体，要使一个“组件”处于“磁稳定状态”，而使另一个“组件”处于“磁不稳定状 态”，使这两个“组件“作用在同一个隔磁连接轴上的合力趋于最小，即使得一个“组件”上的 “磁阻力”和另一个“组件”上的“磁恢复力”之和趋于最小，如此构成一个“低阻力交替变化 磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”。
5.根据权利要求4所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在 于将若干个上述的“低阻力交替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”中 的可旋转永磁体连接于同一根隔磁连接轴或连接于同一个连动机构，使得各个“低阻力交 替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”作用于同一根隔磁连接轴或作用于 同一个连动机构的合力为最小，如此构建成“低阻力交替变化磁场系统”或“可调节低阻力 交替变化磁场系统”。
6.根据权利要求4或5所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场装置，其特征在 于将若干个上述的“低阻力交替变化磁场单元”或“可调节低阻力交替变化磁场单元”或 “低阻力交替变化磁场系统”或“可调节低阻力交替变化磁场系统”按圆周状或线状均勻排 布，各个“单元”或“系统”中的永磁体连接于同一个连动机构，所有的可旋转永磁体以相同 的角速度旋转，所有的可旋转软磁体也以相同的角速度旋转。
7.—种永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在于该装置构成包括 有永磁体、固定软磁体、隔磁体和旋转软磁体，永磁体为矩形或马蹄形，永磁体N极端紧贴一个固定软磁体，永磁体S极端也紧贴另一个固定软磁体，固定软磁体的一端紧贴永磁体 磁极，另一端为固定软磁体的负载磁场引出端，在两个固定软磁体中部相对设置有凸极，两 个凸极构成了固定软磁体的控制磁场引出端，带弧矩形柱体旋转软磁体位于该两个固定软 磁体带弧形凸极之间，并留有极小的旋转气隙，当带弧矩形旋转软磁体长轴呈水平状态，旋 转软磁体与两个凸极之间存在很小的气隙，当带弧矩形旋转软磁体长轴呈垂直状态，旋转 软磁体与两个凸极之间的气隙为最大，如此构成了一个“脉动变化磁场组件”。
8.根据权利要求7所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在 于其构成还包括有一个隔磁连接轴，选取两个磁性能完全相同的“脉动变化磁场组件”，用 同一根隔磁连接轴连接两个“脉动变化磁场组件”中的旋转软磁体，并且要使一个“组件” 处于“磁稳定状态”，而使另一个“组件”处于“磁不稳定状态”，使这两个“组件”作用在同一 个隔磁连接轴上的合力趋于最小，即使得一个“组件”上的“磁阻力”和另一个“组件”上的 “磁恢复力”之和趋于最小，如此构成一个“低阻力脉动变化磁场单元”。
9.根据权利要求8所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在 于将若干个上述的“低阻力脉动变化磁场单元”中的旋转软磁体连接于同一根隔磁连接轴 或连接于同一个连动机构，使得各个“低阻力脉动变化磁场单元”作用于同一根隔磁连接轴 或作用于同一个连动机构的合力为最小，如此构建成一个“低阻力脉动变化磁场系统”。
10.根据权利要求8或9所述的永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场装置，其特征在 于将若干个上述的“低阻力脉动变化磁场单元”或“低阻力脉动变化磁场系统”按圆周状 或线状均勻排布，各个“低阻力脉动变化磁场单元”或“低阻力脉动变化磁场系统”中的旋 转软磁体连接于同一个连动机构，所有的旋转软磁体以相同的角速度旋转。
11.一种永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，其特征在于该装置构成包 括有永磁体、“H”形软磁体和隔磁体，永磁体为矩形或马蹄形，永磁体N极端紧贴“H”形软 磁体右侧上端，永磁体S极端也紧贴“H”形软磁体左侧上端，“H”形软磁体的两个下端为软 磁体磁场引出端，“H”形软磁体中部横向部分软磁体外围套装有励磁线圈，当励磁线圈不通 入激励电流，“H”形软磁体中部横向部分会将使永磁体的两极处于磁短路状态，当励磁线圈 通入确定方向的电流，“H”形软磁体中部横向部分软磁体被励磁电流激励而磁化，其左端呈 现S极，右端呈现N极，当励磁线圈通入额定电流，“H”形软磁体中部横向部分软磁体左端S 极的磁场强度等于永磁体S极磁场强度，永磁体磁回路的磁力线就不再会经“H”形软磁体 中部横向部分短路，永磁体磁场被引导到软磁体下端的磁场引出端，调节励磁线圈电流的 大小，就可以对软磁体磁场引出端的脉动变化磁场强度进行调节，如此构成另一种“可调节 脉动变化磁场组件”。
专利摘要本实用新型涉及一种永磁体与软磁体相互作用获取变化磁场的装置，该装置主要特点是，充分发挥永磁体与软磁体固有特性，使永磁体以紧贴或留有很小气隙的方式与两个彼此磁隔离软磁体发生磁化作用，软磁体则将永磁体两极的磁能引导到磁极引出端，再通过周期性地短路永磁体与软磁体所构成的磁通路来改变软磁体磁场引出端的磁场强度，或者通过周期性地调控和改变永磁体与软磁体相对位置来改变软磁体磁场引出端的磁极性和磁场强度，在此基础上，本实用新型还提出减少磁阻力，产生高能效变化磁场的方法。本实用新型还给出了交替和脉动变化磁场的装置，这些装置有效地引出和利用了永磁体固有的磁能量，有较高的能效比，能组合成多种有价值的变化磁场应用系统。
文档编号H01F7/02GK201689754SQ201020146598
公开日2010年12月29日 申请日期2010年4月1日 优先权日2010年4月1日
发明者戴珊珊, 朱石柱 申请人:戴珊珊