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1、(10)申请公布号 CN 102820835 A (43)申请公布日 2012.12.12 CN 102820835 A *CN102820835A* (21)申请号 201210306208.7 (22)申请日 2012.08.27 H02N 15/00(2006.01) (71)申请人 韩明亮 地址 214400 江苏省无锡市江阴市文定一村 21 栋 302 室 (72)发明人 韩明亮 韩榕 (54) 发明名称 磁悬浮发电机 (57) 摘要 本发明公开一种磁悬浮发电机， 包括机壳、 收 容于机壳内的发电机主体、 收容于机壳内的转速 控制器及收容于机壳的磁动力器， 发电机主体为 交流发电机，。
2、 包括中心轴承， 中心轴承包括第一端 及与第一端相对的第二端， 转速控制器包括两个 固定于中心轴承的第一端的第一永磁体及驱动两 个第一永磁体转动的多对感应线圈组， 磁动力器 包括固定于中心轴承第二端的旋转磁部及固定于 机壳且依照第一永磁体的转动方向驱动旋转磁部 旋转的静止磁部。本发明磁悬浮发电机利用磁能 发电， 降低发电成本且无废气产生， 绿色环保。 (51)Int.Cl. 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 4 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 4 页 附图 4 页 1/2 页 2 1. 磁悬浮发电机， 其特征在于， 包括机壳、。
3、 收容于所述机壳内的发电机主体 (10)、 收 容于所述机壳内的转速控制器 (20) 及收容于所述机壳的磁动力器 (30)， 所述发电机主体 (10)为交流发电机， 包括中心轴承(14)， 所述中心轴承(14)包括第一端及与第一端相对的 第二端， 所述转速控制器 (20) 包括两个固定于所述中心轴承 (14) 的第一端的第一永磁体 (22) 及驱动所述两个第一永磁体 (22) 转动的多对感应线圈组， 所述磁动力器 (30) 包括固 定于所述中心轴承(14)第二端的旋转磁部(32)及固定于所述机壳且依照所述第一永磁体 (22) 的转动方向驱动所述旋转磁部 (32) 旋转的静止磁部 (34)。 2。
4、. 如权利要求 1 所述的磁悬浮发电机， 其特征在于， 所述旋转磁部 (32) 包括固定于所 述中心轴承 (14) 第二端的第一旋转磁层 (320)、 固定于所述中心轴承 (14) 第二端的第二 旋转磁层 (322) 及固定于所述中心轴承 (14) 第二端的第三旋转磁层 (324)， 所述静止磁部 (34) 包括固定于所述机壳的第一静止磁层 (340)、 固定于所述机壳的第二静止磁层 (342) 及固定于所述机壳的第三静止磁层 (344)， 所述第一旋转磁层 (320)、 所述第二旋转磁层 (322)、 所述第三旋转磁层 (324)、 所述第一静止磁层 (340)、 所述第二静止磁层 (342。
5、) 及所 述第三静止磁层 (344) 的截面均呈环形， 所述第一旋转磁层 (320) 环绕中心轴承 (14)， 所 述第一静止磁层 (340) 环绕第一旋转磁层 (320)， 所述第二旋转磁层 (322) 环绕所述第一 静止磁层 (340)， 所述第二静止磁层 (342) 环绕所述第二旋转磁层 (322)， 所述第三旋转磁 层 (324) 环绕所述第二静止磁层 (342)， 所述第三静止磁层 (344) 环绕所述第三旋转磁层 (324)。 3. 如权利要求 2 所述的磁悬浮发电机， 其特征在于， 所述第一旋转磁层 (320)、 所述第 二旋转磁层 (322)、 所述第三旋转磁层 (324)、 。
6、所述第一静止磁层 (340)、 所述第二静止磁层 (342) 及所述第三静止磁层 (344) 均包括多个第二永磁体 (36)， 每个第二永磁体 (36) 截面 呈方形， 包括四个侧面 (360) 及一个位于顶端的顶角 (362)， 四个侧面 (360) 中的两个相邻 的侧面 (360) 为 N 极， 另两个相邻的侧面 (360) 为 S 极， 每个第二永磁体 (36) 的四个侧面 (360) 均倾斜放置于所述第一旋转磁层 (320)、 所述第二旋转磁层 (322)、 所述第三旋转磁 层 (324)、 所述第一静止磁层 (340)、 所述第二静止磁层 (342) 及所述第三静止磁层 (344)，。
7、 且每一第二永磁体 (36) 的顶角 (362) 位于一个圆周上， 所述第一旋转磁层 (320) 及所述第 三旋转磁层 (324) 的每个第二永磁体 (36) 的顶角 (362) 左侧的侧面 (360) 为 S 极、 右侧的 侧面 (360) 为 N 极， 第二旋转磁层 (322) 的每个第二永磁体 (36) 的顶角 (362) 左侧的侧面 (360)为N极， 右侧侧面(360)为S极， 所述第一静止磁层(340)及所述第三静止磁层(344) 的每个第二永磁体 36 的顶角 (362) 的左、 右两个侧面 (360) 均为 S 极， 所述第二静止磁层 (342) 的每个第二永磁体 (36) 的。
8、顶角 (362) 的左、 右两个侧面 (360) 均为 N 极。 4. 如权利要求 1 所述的磁悬浮发电机， 其特征在于， 所述多对感应线圈组包括第一感 应线圈组 (1)、 第二感应线圈组 (2)、 第三感应线圈组 (3) 及第四感应线圈组 (4)， 所述第一 感应线圈组 (1)、 所述第二感应线圈组 (2)、 所述第三感应线圈组 (3) 及所述第四感应线圈 组 (4) 均包括两个对称设置的感应线圈 (26)， 感应线圈 (26) 排列呈环形， 两个第一永磁体 (22) 位于感应线圈 (26) 形成的环形内， 且两第一永磁体 (36) 的 S 极相对。 5.如权利要求4所述的磁悬浮发电机， 其。
9、特征在于， 所述第一感应线圈组(1)向左倾斜 放置， 第二感应线圈组 (2) 水平放置， 第三感应线圈组 (3) 向右倾斜放置， 所述第四感应线 圈组 (4) 竖直放置。 权 利 要 求 书 CN 102820835 A 2 2/2 页 3 6. 如权利要求 4 所述的磁悬浮发电机， 其特征在于， 相邻的两个感应线圈 (26) 之间间 距相同。 7. 如权利要求 5 所述的磁悬浮发电机， 其特征在于， 还包括控制模块， 所述控制模块用 于控制所述第一感应线圈组 (1)、 所述第二感应线圈组 (2)、 所述第三感应线圈组 (3) 及所 述第四感应线圈组 (4) 依次导通， 并将在先导通的感应线圈。
10、组断开。 8. 如权利要求 1-7 任意一项所述的磁悬浮发电机， 其特征在于， 所述中心轴承 (14) 为 磁悬浮轴承。 权 利 要 求 书 CN 102820835 A 3 1/4 页 4 磁悬浮发电机 技术领域 0001 本发明涉及发电机领域， 尤其涉及一种磁悬浮发电机。 背景技术 0002 目前， 发电机普遍采用主磁级、 励磁绕组、 电枢铁心、 电枢线圈绕组、 磁轨、 中心轴 承等组成。发电机的原理是中心轴承旋转， 中心轴承上固定安装有电枢铁心、 电枢线圈绕 组， 当电枢线圈组高速旋转时， 切割磁力线产生电能。发电的大小与主磁级、 励磁绕组、 电 枢铁心、 电枢线圈绕组大小成比例关系， 。
11、同时与电枢铁心、 电枢线圈绕组运转速度成比例关 系。传统的发电机中心轴承的转动均通过外部的机械能设备带动。机械能设备一般为柴油 机。然， 现今社会柴油供应紧张， 且价格高昂。因此， 用柴油机发电， 不但发电成本高， 且柴 油机工作时产生大量废气容易造成环境污染。 发明内容 0003 鉴于以上情况， 有必要提供一种降低发电成本且环保的发电机。 0004 根据本发明的一个方面， 提供的磁悬浮发电机， 包括机壳、 收容于机壳内的发电机 主体、 收容于机壳内的转速控制器及收容于机壳的磁动力器， 发电机主体为交流发电机， 包 括中心轴承， 中心轴承包括第一端及与第一端相对的第二端， 转速控制器包括两个固。
12、定于 中心轴承的第一端的第一永磁体及驱动两个第一永磁体转动的多对感应线圈组， 磁动力器 包括固定于中心轴承第二端的旋转磁部及固定于机壳且依照第一永磁体的转动方向驱动 旋转磁部旋转的静止磁部。 0005 在一些实施方式中， 旋转磁部包括固定于中心轴承第二端的第一旋转磁层、 固定 于中心轴承第二端的第二旋转磁层及固定于中心轴承第二端的第三旋转磁层， 静止磁部 包括固定于机壳的第一静止磁层、 固定于机壳的第二静止磁层及固定于机壳的第三静止磁 层， 第一旋转磁层、 第二旋转磁层、 第三旋转磁层、 第一静止磁层、 第二静止磁层及第三静止 磁层的截面均呈环形， 第一旋转磁层环绕中心轴承， 第一静止磁层环绕。
13、第一旋转磁层， 第二 旋转磁层环绕第一静止磁层， 第二静止磁层环绕第二旋转磁层， 第三旋转磁层环绕第二静 止磁层， 第三静止磁层环绕第三旋转磁层。 0006 在一些实施方式中， 第一旋转磁层、 第二旋转磁层、 第三旋转磁层、 第一静止磁层、 第二静止磁层及第三静止磁层均包括多个第二永磁体， 每个第二永磁体截面呈方形， 包括 四个侧面及一个位于顶端的顶角， 四个侧面中的两个相邻的侧面为 N 极， 另两个相邻的侧 面为 S 极， 每个第二永磁体的四个侧面均倾斜放置于第一旋转磁层、 第二旋转磁层、 第三旋 转磁层、 第一静止磁层、 第二静止磁层及第三静止磁层， 且每个第二永磁体的顶角位于一个 圆周上。
14、， 第一旋转磁层及第三旋转磁层的每个第二永磁体的顶角的左侧的侧面为 S 极、 右 侧的侧面为N极， 第二旋转磁层的每个第二永磁体的顶角的左侧的侧面为N极， 右侧的侧面 为 S 极， 第一静止磁层及第三静止磁层的每个第二永磁体的顶角的左、 右两侧的侧面均为 S 极， 第二静止磁层的每个第二永磁体的顶角的左、 右两侧的侧面均为 N 极。 说 明 书 CN 102820835 A 4 2/4 页 5 0007 在一些实施方式中， 多对感应线圈组包括第一感应线圈组、 第二感应线圈组、 第三 感应线圈组及第四感应线圈组， 第一感应线圈组、 第二感应线圈组、 第三感应线圈组及第四 感应线圈组均包括两个对称。
15、设置的感应线圈， 感应线圈排列呈环形， 两个第一永磁体位于 感应线圈形成的环形内， 且两第一永磁体的 S 极相对。 0008 在一些实施方式中， 第一感应线圈组向左倾斜放置， 第二感应线圈组水平放置， 第 三感应线圈组向右倾斜放置， 第四感应线圈组竖直放置。 0009 在一些实施方式中， 相邻的两个感应线圈之间间距相同。 0010 在一些实施方式中， 还包括控制模块， 控制模块用于控制第一感应线圈组、 第二感 应线圈组、 第三感应线圈组及第四感应线圈组依次导通， 并将在先导通的感应线圈组断开。 0011 在一些实施方式中， 中心轴承为磁悬浮轴承。 0012 本发明磁悬浮发电机的转速控制器的第一。
16、永磁体固定于发电机主体的中心轴承， 磁动力器的静止磁部固定于机壳、 旋转磁部固定于中心轴承， 转速控制器内的感应线圈组 推动第一永磁体， 静止磁部推动旋转磁部， 从而推动中心轴承转动， 使发电机主体发电。本 发明磁悬浮发电机利用磁能发电， 降低发电成本且无废气产生， 绿色环保。 附图说明 0013 图 1 为本发明磁悬浮发电机一实施方式的示意图 ； 0014 图 2 为图 1 中转速控制器的示意图 ； 0015 图 3 为图 1 中磁动力器内部结构的示意图 ； 0016 图 4 为图 3 中磁动力器内的静止磁部与旋转磁部之间的磁力作用示意图。 具体实施方式 0017 下面结合附图及具体实施例对。
17、发明作进一步的详细描述说明。 0018 请参照图 1， 本发明磁悬浮发电机的一实施方式包括机壳 ( 图未示 )、 发电机主体 10、 转速控制器20、 磁动力器30、 控制模块(图未示)及电源。 发电机主体10、 磁动力器30、 转速控制器 20 及控制模块均收容于机壳内。 0019 发电机主体 10 为交流发电机， 包括壳体 12、 主磁级 ( 图未示 )、 励磁绕组 ( 图未 示 )、 电枢铁心 ( 图未示 )、 电枢线圈绕组 ( 图未示 )、 磁轨 ( 图未示 ) 及中心轴承 14。主磁 级、 励磁绕组、 电枢铁心、 电枢线圈绕组、 磁轨及中心轴承 14 按照现有的方式安装于壳体 12 。
18、内。中心轴承 14 固定安装有电枢铁心、 电枢线圈绕组。中心轴承 14 包括第一端及与第一 端相对的第二端。中心轴承 14 的第一端与第二端穿过壳体 12 的两相对侧。在本实施方式 中， 中心轴承 14 为磁悬浮轴承。在其他实施方式中， 中心轴承 14 可以为机械轴承或宝石轴 承。 0020 请参照图 2， 转速控制器 20 包括多对感应线圈组及两个第一永磁体 22。多对感应 线圈组包括第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第四感应线圈组 4。 第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第四感应线圈组 4 均包括两个 对称设置的感应线圈 26。
19、。感应线圈 26 呈环形排列， 且相邻的两个感应线圈 26 之间间距相 同。第一感应线圈组 1 向左倾斜放置。第二感应线圈组 2 水平放置。第三感应线圈组 3 向 右倾斜放置。第四感应线圈组 4 竖直放置。两个第一永磁体 22 位于感应线圈 26 形成的环 说 明 书 CN 102820835 A 5 3/4 页 6 形内， 且两第一永磁体22的S极相对。 中心轴承14的第一端穿过感应线圈26形成的环形。 两第一永磁体 22 的 N 极初始状态与第一感应线圈组 1 的第二感应线圈 26 对齐。两第一永 磁体 22 固定于中心轴承 14 的第一端。 0021 请参照图 3， 磁动力器 30 包括。
20、旋转磁部 32 及静止磁部 34。旋转磁部 32 固定安装 于中心轴承 14 的第二端。旋转磁部 32 包括固定于中心轴承 14 的第一旋转磁层 320、 固定 于中心轴承 14 的第二旋转磁层 322 及固定于中心轴承 14 的第三旋转磁层 324。第一旋转 磁层 320、 第二旋转磁层 322 及第三旋转磁层 324 之间间隔一定距离且截面呈环形。静止 磁部 34 包括固定于机壳的第一静止磁层 340、 第二静止磁层 342 及第三静止磁层 344。第 一静止磁层 340、 第二静止磁层 342 及第三静止磁层 344 之间间隔一定距离且截面呈环形。 旋转磁部32的第一旋转磁层320、 第。
21、二旋转磁层322及第三旋转磁层324与静止磁部34的 第一静止磁层 340、 第二静止磁层 342 及第三静止磁层 344 的交错地设置。旋转磁部 32 收 容于静止磁部 34。第一旋转磁层 320 环绕中心轴承 14。第一静止磁层 340 环绕第一旋转 磁层 320。第二旋转磁层 322 环绕第一静止磁层 340。第二静止磁层 342 环绕第二旋转磁 层 322。第三旋转磁层 324 环绕第二静止磁层 342。第三静止磁层 344 环绕第三旋转磁层 324。 0022 第一旋转磁层320、 第二旋转磁层322、 第三旋转磁层324、 第一静止磁层340、 第二 静止磁层 342 及第三静止磁。
22、层 344 均包括多个第二永磁体 36。每个第二永磁体 36 呈长方 体状， 包括四个侧面 360 及一个位于顶端的顶角 362。四个侧面 360 中的两个相邻的侧面 360 为 N 极， 另两个相邻的侧面 360 为 S 极。每个第二永磁体 36 的四个侧面 360 均倾斜放 置于第一旋转磁层320、 第二旋转磁层322、 第三旋转磁层324、 第一静止磁层340、 第二静止 磁层342及第三静止磁层344内。 第一旋转磁层320的第二永磁体36的顶角362位于同一 个圆周上， 第二旋转磁层 322 的第二永磁体 36 的顶角 362 位于同一个圆周上， 第三旋转磁 层324的第一永磁体22。
23、的顶角362位于同一个圆周上， 第一静止磁层340的第一永磁体22 的顶角 362 位于同一个圆周上， 第二静止磁层 342 的第二永磁体 36 的顶角 362 位于同一个 圆周上， 第三静止磁层 344 的第二永磁体 36 的顶角 362 位于同一个圆周上。第一旋转磁层 320 及第三旋转磁层 324 的每个第二永磁体 36 的顶角 362 左侧的侧面 360 为 S 极、 右侧的 侧面 360 为 N 极。第二旋转磁层 322 的每个第二永磁体 36 的顶角 362 左侧的侧面 360 为 N 极， 右侧的侧面 360 为 S 极。第一静止磁层 340 及第三静止磁层 344 的每个第二永。
24、磁体 36 的顶角 362 左、 右两侧的侧面 360 均为 S 极。第二静止磁层 342 的每个第二永磁体 36 的顶 角 362 左、 右两侧的侧面 360 均为 N 极。第二永磁体 36 按照图 3 的方式设置后， 中心轴承 14 逆时针转动， 静止磁部 34 对旋转磁部 32 具有吸引力及排斥力。请参照图 4， 图 4 为静止 磁部 34 对旋转磁部 32 的吸引力与排斥力的合成图。静止磁部 34 对旋转磁部 32 的吸引力 及排斥力最终合成为一个作用在旋转磁部32上的沿着旋转磁部32旋转圆周切线方向的推 动力。在其他实施方式中， 第一旋转磁层 320、 第二旋转磁层 322 及第三旋。
25、转磁层 324 的第 二永磁体 36 的顶角 362 左、 右两侧面 360 的极性也可以对调， 对应的中心轴承 14 做顺时针 转动。静止磁部 34 对旋转磁部 32 的作用力会形成一个作用在旋转磁部 32 上的沿着旋转 磁部 32 旋转圆周切线方向的推动力。 0023 控制模块用于控制第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第 四感应线圈组 4 的导通及断开。具体的将， 控制模块控制第一感应线圈组 1、 第二感应线圈 说 明 书 CN 102820835 A 6 4/4 页 7 组2、 第三感应线圈组3及第四感应线圈组4的依次导通， 并将在先导通的感应线圈组断开。。
26、 控制模块可以通过设置对应与第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及 第四感应线圈组 4 连接的四个电磁继电器。四个电磁继电器与电源连接。本实施方式中， 电源为太阳能电池板。在其他实施方式中， 电源也可以为发电机主体 10 产生的电能的一部 分。这样在第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第四感应线圈组 4 的依次导通后， 电源对第一感应线圈组1、 第二感应线圈组2、 第三感应线圈组3及第四感应 线圈组 4 供电。第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第四感应线圈 组4依次靠近第一永磁体22的N极一面形成N极磁场。
27、， 因此第一感应线圈组1、 第二感应线 圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第四感应线圈组 4 会对第一永磁体 22 产生一个在第二永磁体 36 逆时针转动的圆周的切向方向的推动力。 0024 使用时， 首先推动中心轴承 14 逆时针转动， 该推动方式可以为人力推动， 或采用 其他的动力源， 如电机或柴油机等。控制模块控制第一感应线圈组 1、 第二感应线圈组 2、 第 三感应线圈组 3 及第四感应线圈组 4 依次通电。在中心轴承 14 逆时针转动后， 中心轴承 14 带动旋转磁部 32 及第一永磁体 22 转动。同时静止磁部 34 对旋转磁部 32 的作用力推动旋 转磁部 32 加速转动， 从而。
28、带动中心轴承 14 加速转动， 同时转速控制器 20 的第一感应线圈 组 1、 第二感应线圈组 2、 第三感应线圈组 3 及第四感应线圈组 4 依次通电后产生在第一永 磁体 22 逆时针转动方向上的推动力会使第一永磁体 22 加速转动， 从而使中心轴承 14 加速 转动， 以使中心轴承 14 最后达到匀速转动。中心轴承 14 匀速转动后， 发电机主体 10 发电 频率稳定。 0025 在其他实施方式中， 可以通过改变电源的电压， 使第一感应线圈组 1、 第二感应线 圈组2、 第三感应线圈组3及第四感应线圈组4产生的磁能大小改变， 以使转速控制器20对 中心轴承14提供不同的推动力。 推动力不同。
29、， 中心轴承14的转速也不同， 故发电机主体10 的发电频率也不同， 使磁悬浮发电机发出的电频率不同， 实现了磁悬浮发电机的变频发电。 0026 本发明磁悬浮发电机的转速控制器 20 的第一永磁体 22 固定于发电机主体 10 的 中心轴承 14， 磁动力器 30 的静止磁部 34 固定于机壳、 旋转磁部 32 固定于中心轴承 14， 转 速控制器 20 内的感应线圈组推动第一永磁体 22， 静止磁部 34 推动旋转磁部 32， 从而推动 中心轴承 14 转动， 使发电机主体 10 发电。本发明磁悬浮发电机利用磁能发电， 降低发电成 本且无废气产生， 绿色环保。 说 明 书 CN 102820835 A 7 1/4 页 8 图 1 说 明 书 附 图 CN 102820835 A 8 2/4 页 9 图 2 说 明 书 附 图 CN 102820835 A 9 3/4 页 10 图 3 说 明 书 附 图 CN 102820835 A 10 4/4 页 11 图 4 说 明 书 附 图 CN 102820835 A 11 。