一种量子磁极传动的发电装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种量子磁极传动的发电装置及其控制方法；发电装置包括旋转式发电机、磁矩转盘、逻辑电源、电磁装置和启动装置；磁矩转盘的周面设置有n个磁极面向转轴且以任意方式相间排布的永磁体；发电机转轴与磁矩转盘的转轴同轴固连或通过机械传动装置传动；电磁装置包括磁芯和线圈，安装在磁矩转盘的周面相邻部位；逻辑电源的电源输出端连接电磁装置，信号输入端连接信号传感器；信号传感器包括电磁装置的线圈；驱动电源依据磁场脉动信号控制电磁装置量子化通电产生与磁矩转盘前转对应的量子磁极，使磁矩转盘获得转矩增量并联动发电机发电；本发明专利技术还提供了该发电装置的一种控制方法。

【技术实现步骤摘要】
一种量子磁极传动的发电装置及其控制方法
本专利技术涉及发电机旋转发电的动力机械设计领域，具体涉及一种量子磁极传动的发电装置及其控制方法。
技术介绍
常规旋转发电机是由产生旋转机械能的动力机驱动，其优点是工况稳定，代价是连续消耗驱动机械旋转的能源；为了增加旋转发电机的输出功率，不少同行尝试在发电机的转轴增设大质量的机械惯性轮，实用效果众说纷纭。机械惯性轮的研究近年较活跃，例如在一份名称为“发电系统”(ZL201721156090.9)的技术专利中，披露了一种主动轮和被动轮的外缘均设置有若干永磁体的技术方案，永磁体的N/S磁极交替排布，主动轮与被动轮相邻设置，利用主动轮旋转对被动轮传递永磁体的能量而使被动轮产生其所述的永磁转能驱动发电机，该类技术方案伴生的磁阻尼较大，不能充分发挥隐藏在永磁体的能量以及机械惯性轮的优势。要充分发挥这类外缘设置有永磁体的大质量机械轮的惯性作用，必须在机械轮的外部持续补充有利于机械轮前转的磁作用能量，这种磁作用能量的补充可以运用各种形式能源的转化。本申请基于一种在周面部位设置永磁体的磁矩转盘，通过电磁装置的量子化做功而为磁矩转盘补充电磁能量，使发电机获得发电增益；磁矩转盘补充电磁能量所需要的电能，可以从化学直流电源以及风能、太阳能、光热或地热转化而来，通过各种能源技术的综合应用获得更多的发电增益。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服常规旋转发电机由旋转动力机驱动的局限，基于一种带转轴、在周面设置永磁体的磁矩转盘，通过补充周期性的电磁能量增加磁矩转盘的转矩，从而达到发电机获得发电增益、综合利用各种能源的设计目的。为实现上述技术目标，本专利技术提供了一种量子磁极传动的发电装置，该发电装置包括：旋转式发电机、磁矩转盘、逻辑电源、电磁装置和启动装置；所述的磁矩转盘为带转轴的机械构件，其周面设置有n个永磁体，永磁体的磁极面向转轴且n≥2时以任意方式相间排布；发电机的转轴与磁矩转盘的转轴同轴固连或通过机械传动装置传动；所述电磁装置包括磁芯和环绕磁芯设置的至少一组线圈；电磁装置安装在所述磁矩转盘的周面相邻部位，与永磁体旋转周线之间的气隙为m；所述逻辑电源为一个内贮有通/断电控制程序的逻辑开关电源，其包括直流电源、开关电路和逻辑控制模块，直流电源的输出端连接开关电路的电源输入端，逻辑控制模块的控制端连接开关电路；逻辑电源的电源输出端连接电磁装置，其信号输入端连接信号传感器；所述信号传感器包括电磁装置的线圈；启动装置启动磁矩转盘前转时，驱动电源依据所获得的磁场脉动信号，控制电磁装置量子化通电产生与磁矩转盘前转对应的量子磁极，使磁矩转盘获得转矩增量并联动发电机发电；所述的前转根据磁矩转盘的旋转方向而定义。上述技术方案所述的磁矩转盘为约定称谓，指一类绕轴旋转为特征的机械构件；所述的n为正整数，磁极面向转轴设置意为N极或S极面向转轴；所述n≥2时相间排布意为两个以上永磁体的排布，优选间隔相同，所述磁极排布的任意方式包括但不限于磁极同向、磁极N/S交替排布；所述的直流电源包括任意的一次/二次电池、直流电装置和交流电整流装置，一次电池例如锌锰电池、铝空气膜电池，二次电池例如铅酸电池、锂电池、镍氢电池；所述电池包括若干单体串联/并联而成的电池组；所述信号传感器包括电磁装置的线圈隐含了信号传感器安装在磁矩转盘周面相邻部位的变换表述；所述的量子化通电为脉冲通电，所述的量子磁极为对应量子化通电而在时间上不连续的电磁极。上述技术方案所述的启动装置包括任意能源转换的旋转动力机，其转轴与发电机的转轴或磁矩转盘的转轴同轴固连，或通过机械传动装置的传动实现启动。上述技术方案中，所述的启动装置还包括永磁转能装置；永磁转能装置在所述旋转动力机的外周面设置若干N极或S极面向转轴的永磁体，该永磁体相应所述磁矩转盘外周面的永磁体设置而排布；永磁转能装置与磁矩转盘水平相邻设置并通过永磁转能装置的旋转对磁矩转盘实现启动。作为上述技术方案的一种改进，所述磁矩转盘的周面设置两个以上，内周面设置为磁矩转盘内部的环形凹型槽。作为上述技术方案的又一种改进，所述的磁矩转盘的盘体由2种以上不同比重的固体成型材料构成。所述的含义是指磁矩转盘的不同部位设置不同的材质。作为上述技术方案的再一种改进，所述的逻辑电源还包括电能补充装置，电能补充装置的电源输出端连接逻辑电源的直流电源的输入端。用于电能补充装置的能源来源，包括但不限于风能、太阳能、光热或地热能以及化石能源。以上述的技术方案为基础，本专利技术还提供了一种前述发电装置的控制方法，该方法为：逻辑电源依据所获得的磁矩转盘前转的磁场脉动信号，控制电磁装置在所述永磁体趋近或越过基准法线且θ或/和θ的绝对值位于30度≤θ＜90度的状态时域通电产生与磁矩转盘前转对应的量子磁极，其余状态时域断电；其中，所述的基准法线由所述转轴与所述磁芯的位置连线所确定，所述的θ为永磁体前转与电磁装置相邻发生的电磁力与法向分力的动态矢量夹角。作为上述控制方法的一种优选，所述的逻辑电源设置n个通/断电的周期，在永磁体前转趋近基准法线且所述θ位于90度至30度的状态时域控制电磁装置通电，电流方向对应为：量子磁极与所相对的永磁体的磁极性相反；或者，在永磁体前转越过基准法线且所述θ位于－30度至－90度的状态时域控制电磁装置通电，电流方向对应为：量子磁极与所相对的永磁体的磁极性相同。作为上述控制方法的又一种优选，所述的逻辑电源设置2n个通/断电的周期，控制电磁装置在永磁体前转趋近基准法线且所述θ位于90度至30度的状态时域通电(电流方向对应为量子磁极与所相对的永磁体的磁极性相反)和在永磁体前转越过基准法线且所述θ位于－30度至－90度的状态时域通电(电流方向对应为量子磁极与所相对的永磁体的磁极性相同)。以上所述的发电装置的控制方法，还包括逻辑电源对通电时域的校正：所述校正步骤为将永磁体位于θ为0的状态作为基准座标和基准时间，当永磁体每次前转至基准座标时，逻辑电源内贮的控制程序进行一次时间归0校准并记录永磁体本次前转周期时间，通过与永磁体上次前转至基准座标的周期时间比较，从而获知永磁体的下一次前转周期，并相应地结合内贮的控制程序调整通电时域。以上所述的发电装置在实际应用中所需要的机械架件，在有效实现机械固定、支撑的前提下，所选用的材料和结构可以任意。本专利技术所述的发电装置与常规发电机的设计区别在于：1)在结构上，本发电装置不是内部设置定子与转子的单元式发电机，磁矩转盘与电磁装置在空间上分立，可设置多个同转轴的磁矩转盘；2)磁矩转盘、逻辑电源和电磁装置不是常规驱动发电机的动力机，既可视为常规发电机的一种旋转增益装置，也可独立使用，综合应用各种能源。本专利技术所述电-电转换的发电装置，作为动力源驱动的特点是脉冲放电，可满足部分化学直流电源的需求，在便携领域有难以替代的优势；所述综合应用各种能源，可把从风能、太阳能、光热或地热转化而来的不稳定能源转换为稳定的直流电源，为发电机旋转补充电磁能量变换的机械能，使发电机获得增益。本专利技术的优点在于：通过逻辑电源控制电磁装置量子化通电，使磁矩转盘具有量子磁极带来的磁能量补充，从而作为发电机的一种旋转增益装置或独立配用装置，综合应用各种能源的效果明显，以此方案设计的发电装置结构容易实现，组合多样化、发电增益明显，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种量子磁极传动的发电装置，其特征在于，包括旋转式发电机(5)、磁矩转盘(3)、逻辑电源(2)、电磁装置(1)和启动装置(6)；所述磁矩转盘(3)为带转轴(3a)的机械构件，其周面(3b)设置有n个永磁体(3c)，永磁体(3c)的磁极面向转轴(3a)且n≥2时以任意方式相间排布；发电机的转轴(5a)与磁矩转盘(3)的转轴(3a)同轴固连或通过机械传动装置传动；所述电磁装置(1)包括磁芯(1b)和环绕磁芯设置的至少一组线圈(1a)；电磁装置(1)安装在所述磁矩转盘的周面(3b)相邻部位，与永磁体(3c)旋转周线之间的气隙(4)为m；所述逻辑电源(2)为一个内贮有通/断电控制程序的逻辑开关电源，其包括直流电源、开关电路和逻辑控制模块，直流电源的输出端连接开关电路的电源输入端，逻辑控制模块的控制端连接开关电路；逻辑电源(2)的电源输出端连接电磁装置(1)，其信号输入端连接信号传感器；所述信号传感器包括电磁装置(1)的线圈(1a)；启动装置(6)启动磁矩转盘(3)前转时，驱动电源(2)依据所获得的磁场脉动信号，控制电磁装置(1)量子化通电产生与磁矩转盘(3)前转对应的量子磁极，使磁矩转盘(3)获得转矩增量并联动发电机(5)发电；所述的前转根据磁矩转盘(3)的旋转方向而定义。...

【技术特征摘要】
1.一种量子磁极传动的发电装置，其特征在于，包括旋转式发电机(5)、磁矩转盘(3)、逻辑电源(2)、电磁装置(1)和启动装置(6)；所述磁矩转盘(3)为带转轴(3a)的机械构件，其周面(3b)设置有n个永磁体(3c)，永磁体(3c)的磁极面向转轴(3a)且n≥2时以任意方式相间排布；发电机的转轴(5a)与磁矩转盘(3)的转轴(3a)同轴固连或通过机械传动装置传动；所述电磁装置(1)包括磁芯(1b)和环绕磁芯设置的至少一组线圈(1a)；电磁装置(1)安装在所述磁矩转盘的周面(3b)相邻部位，与永磁体(3c)旋转周线之间的气隙(4)为m；所述逻辑电源(2)为一个内贮有通/断电控制程序的逻辑开关电源，其包括直流电源、开关电路和逻辑控制模块，直流电源的输出端连接开关电路的电源输入端，逻辑控制模块的控制端连接开关电路；逻辑电源(2)的电源输出端连接电磁装置(1)，其信号输入端连接信号传感器；所述信号传感器包括电磁装置(1)的线圈(1a)；启动装置(6)启动磁矩转盘(3)前转时，驱动电源(2)依据所获得的磁场脉动信号，控制电磁装置(1)量子化通电产生与磁矩转盘(3)前转对应的量子磁极，使磁矩转盘(3)获得转矩增量并联动发电机(5)发电；所述的前转根据磁矩转盘(3)的旋转方向而定义。2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述的启动装置(6)包括任意能源转换的旋转动力机，其转轴(6a)与发电机(5)的转轴(5a)或磁矩转盘(3)的转轴(3a)同轴固连，或通过机械传动装置的传动实现启动。3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，所述的启动装置(6)还包括永磁转能装置；永磁转能装置在所述旋转动力机的外周面(6b)设置若干N极或S极面向转轴(6a)的永磁体(6c)，该永磁体(6c)相应所述磁矩转盘(3)外周面(3b)的永磁体(3c)设置而排布；永磁转能装置与磁矩转盘(3)水平相邻设置并通过永磁转能装置的旋转对磁矩转盘(3)实现启动。4.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，所述磁矩转盘(3)的周面(3b)设置两个以上，内周面设置为磁矩转盘(3)内部的环形凹型槽。5...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖兴，
申请(专利权)人：廖媛菲，
类型：发明
国别省市：江苏,32