磁能发电机制造技术

本发明专利技术两种类型的磁能发电机，是将磁能直接转变为电能输出应用的机器。本发明专利技术的两用磁能机，是磁能发电机与电动机作有机组合的封闭系统，系统正常运转时，无需外加能源，系统输出可控的电能和机械能。设计的电磁结构，不影响磁能转变为电能输出的条件下，将产生的反电磁能减小或消失，与之对应的输入能量随之减小或消失，磁能即被开发应用。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
磁能，实验证明，它是永存的有源能。是原子结构的一种属性，可被开发应用的新能源。本专利技术两种类型结构的磁能发电机，是将磁能直接转变为电能输出应用的机器。磁能发电机的磁能开发机理是磁能发电机在外界输入功的作用下，磁能直接转变为电能输出的同时，存在有效的反电磁能(即电磁力矩)，得到削弱或消失，输入能量随之得到相应减少。磁能发电机的磁能开发率(暂不考虑各种损耗)(电能输出-能量输入)/能量输入＞0本专利技术的两种类型磁能发电机及其磁能两用机，它不仅代替煤、石油等燃料以及各类型发电站，且高压远距离输电网不复存在，对环境污染、自然生态平衡有所改善，可促进科学技术新发展。磁能，在磁的领域中，是尚未研究明白的问题之一。至今，磁能在电磁机械应用中，仅作为能量转换(电能←→机械能)的“媒介”。视为一种无源能加以应用。本专利技术的型磁能发电机，是三相同步发电机。其结构特征，如附图(1)所示。在每个转子磁极⑦的极掌面与之相距为δ2⑤的空间设置磁屏⑨，完全覆盖磁极面，磁屏由若干片磁导率高的钢板④和非磁性材料极片δi③，相间迭压并由两个非磁性材料端环将磁屏紧固于转子磁极面上。磁屏中心线上的非磁性隔片⑧较相间的非磁性片δi③尺寸大。其余结构与一般三相同步发电机相同。其工作原理是旋转着的转子磁场Φ0在电枢绕组中产生激磁电势E0，加上负载电流I2时，在有效气隙δ1①中产生电枢反应磁场。Φa＝kδΦa……(1)(1)式中，Kδ＝δ1/(∑δi+2δ1)δ2/(∑δi+2δ1+δ2)＜1……电枢反应磁场削弱系数Φa……未加磁屏⑨时的电枢磁场。磁能发电机输出电功率为(设cosφ＝1，下同)P2＝mU2φI2φ……(2)一般同步电机中的电磁功率为P2＝mE0U2sinθ/Xd+mU22(Xd-Xq)sin2θ/XdXq……(3)暂不考虑各项损耗，则电磁功率等于输出功率，也等于输入功率。即Pm＝P1＝P2……(4)(3)式中，E0＝f(Φ0)，I2＝U2sinθ/Xd，Φa＝f(I2)即mE0U2sinθ/Xd+mU22(Xd-Xq)sin2θ/2XdXq＝kf(Φ0)f(Φa)+kf(Φ2a)……(5)(5)式的物理意义就是，能量形式的变换依赖于电机定子与转子之间的气隙磁场。所以得出，电磁功率Pm＝kf(Φ0)f(Φa)+kf(Φ2a)＝mE0U2sinθ/Xd+mU22(Xd-Xq)sin2θ/2XdXq……(6)在本专利技术的磁能发电机中，电枢磁场在有效气隙δ1中的磁场为Φa′＝kδΦa，对应的电磁功率为Pm′＝kδ＝kδPm输入功率随之减少为P1′＝kδPm＝kδP1。而磁能发电机中的输出电功率P2＝mU2I2不变。磁能发电机中的磁能开发率为KP＝(输出电功率-输入电功率)/输入电功率＝k｛-kδk＝1/k-1＞0……(7)本专利技术的型磁能发电机，是将磁能直接转变为直流电能输出的机器。其结构特征，如附图(2)所示。定子为磁轭④，它由高磁导率的钢板δb和非磁性材料片δi相间卷压而成。磁轭支路数等于磁极数，附图(2)中的磁极数2P＝4，由固紧铜螺栓⑥和非磁性槽楔③及顶丝②紧固于四方体的机壳①中，方体边数等于磁极数。转子类似于一般电机扩大机电磁结构。其转子铁芯冲片(12)由涂漆的矽钢片迭压而成，转子槽中的绕组⑦、⑧既作激磁绕组，又作电枢绕组，其端线连接通过换向片(11)和各对应电刷将激磁电流和直流电流分别输入和输出。每对激磁电刷⑨位于定子磁轭δ2中心线上，而输出电功率的电刷⑩位置与激磁电刷相差900电角。其工作原理是转子加入激磁电流Id＝Ub/rd，在d轴方向上产生磁场Φd穿过气隙δ1和定子磁轭而闭合。当转子由外加机械功拖动时，转子电枢绕组产生电势Eq＝CcΦdn并通过对应电刷输出。输出端加入负载电流Iq＝Uq/RH，输出电功率P2＝Pq＝UqIq＝U2I2……(1)由于负载电流的输出，转子电枢反应磁场Φq′＝C0kδΦq与激磁绕组作用产生的反电势 ，它与激磁电压UB反向，将导致激磁磁势下降。转子激磁电压通过人工或自动调节来补偿电枢反应的影响。转子激磁磁场Φd与电枢电流Iq＝I2相互作用产生了电磁力Fm1＝kfBdIq，但这个力是由同一个物体(转子)上的电流和磁场产生的，对转子来说，只是内应力，无电磁力矩的存在;同样，电枢磁场Φq与激磁电流Id相互作用产生的力Fm2＝kfBq′Id也只是内应力，无电磁力矩的存在。另外，由于定子磁轭的结构材料的变化，在d轴和q轴磁回路中的磁阻Rmd、Rmc是严重不对称的，所以，转子中的主磁场Φd和电枢反应磁场在气隙δ1中的合成磁场Φr＝Φd+Φq′将产生反应式力矩Mm＝kδU22sin2θ/2rdω……(2) 对应的电磁功率Pm＝kδU22sin2θ，/2rd……(3)(3)式中，kδ＝2δ/(2δ1+δ2+∑δi)……削弱系数磁能发电机中的功率平衡方程式(暂不考虑各项损耗)P2＝Pm-kδed′Id-0.5kδU22sin2θ′/rd＝Pm-kδPm(1+0.5sin2θ，)……(4)磁能开发率Kp＝(电功率输出-输入功率)/输入功率＝1/kδ(1+0.5sin2θ′)-1＞0……(5)型磁能发电机，可做成交流电能输出的磁能发电机。其结构特征是与直流输出的磁能发电机之区别在于，转子中的电枢绕组为独立的三相(或多相)绕组，与激磁绕组同在转子槽中，但彼此分开。产生的电功率通过对应的集电环和电刷输出。由于电功率不经换向器，由集电环和电刷输出，故它的容量可提高。型磁能发电机较型的磁能开发率高。本专利技术的两用磁能机，是磁能发电机与电动机在电磁结构上设计成同轴，同机壳，内部绕组作有机的连接，使其能量互为循环转换，可自动控制而实现磁能转变为电能和机械能输出的一种机器。附图(3)所示。其工作原理是由起动装置⑥输送一定能量(电能或机械能)进行空载起动，起动完毕，机组投入负荷运行。系统输出电能的一部分由反馈环节③给电动机②，使机组正常运转外，尚有一定的电能或机械能通过开关K2、K3输出应用。当转速发生变化时，由速度自稳定环节⑤维持其稳定运行;当输出电压发生波动时，由电压自平衡环节④保持电压稳定运行。调节电压或转速输出的大小，由计算机或人工操作装置⑦来完成。两用磁能机中的磁能发电机，可做成直流或交流，与之对应的电动机为直流或交流进行有机的匹配。权利要求磁能是永存的有源能，电磁能与机械能转变过程中，将存在有效作用的反电磁能从电磁结构原理上给予削弱或消失，相应的输入能量随之得到削弱或消失，磁能即可被开发应用。具体电磁结构样机有1、型磁能发电机，见附图(1)，其电磁结构特征是在每个磁极掌面并与磁极掌面相距为δ2所覆盖着一定厚度的导向磁屏⑥、导向磁屏由磁导率高的钢板和非磁性材料板片相间迭压纵向固定在转子磁极掌面上与转子磁极成一个整体而旋转，磁屏中心线上的非磁性板厚度尺寸较大。2.型磁能发电机，见附图(2)，其电磁结构特征是产生主磁场的激磁绕组⑦和产生电能输出的电枢绕组⑧为共用，并绕制在转子槽中，它们的激磁电流和输出电能通过对应电刷⑨和⑩输入和输出。定子磁轭④由高磁导率钢板和非磁性材料板相间迭压而成。定子磁轭沿转子主磁场φd的轴线上为非磁性槽楔③所隔，每个定子磁轭由铜螺拴⑥和非磁性槽楔③及其顶螺丝②紧固在多边形的机壳①中。对于型磁能发电机为交本文档来自技高网...

【技术保护点】
磁能是永存的有源能，电磁能与机械能转变过程中，将存在有效作用的反电磁能从电磁结构原理上给予削弱或消失，相应的输入能量随之得到削弱或消失，磁能即可被开发应用。具体电磁结构样机有：１．［Ⅰ］型磁能发电机，见附图（１），其电磁结构特征是：在每 个磁极掌面并与磁极掌面相距为δ↓［２］所覆盖着一定厚度的导向磁屏⑥、导向磁屏由磁导率高的钢板和非磁性材料板片相间迭压纵向固定在转子磁极掌面上与转子磁极成一个整体而旋转，磁屏中心线上的非磁性板厚度尺寸较大。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王平宽，
申请(专利权)人：中国农村能源协会生化技术研究所，王平宽，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]