自激式磁能发电机、动力机 技术领域
本发明属于一种直接利用磁能源来发电或驱动机械的高效磁能发电机和高效磁能动力机。所用磁能源是来自高磁能材料——稀土钕铁硼。
永磁体具有同性相斥，异性相吸的特性。而斥或吸都是一种力。有力就能作功。永磁体之间能产生斥力和吸力说明永磁体是一种能源。本发明是利用这一原理，设计出一种装置，这种装置将磁能转化为机械能和电能。
技术背景
长期以来，就有不少人探索如何将永磁体的相互斥力和吸力转化为旋转力而作功。比如美籍华人林安东于1982年9月30日在美国递交申请号为PCT/US82/01395的专利申请、法国专利FR227339及其中国专利申请85103467和88104018均为有关磁动机的专利，这些磁动机结构的共同点是定子和转子都是利用永磁体的吸力和斥力作为动力的；不同点是法国专利FR227339所公开的磁动机中定子采用双极性，转子采用单极性，用磁力遮断阀来消除反向力，而PCT/US82/01395所公开的磁动力机中，采用磁力遮断板消除反向力；而中国专利申请公开的磁动装置为联轴节和磁性齿轮传动，采用棘轮块消除反向力，这是一种可转运而扭转力很小的磁动机，因此它不适用于动力装置，也得不到广泛的应用。
本人于2001年7月19日设计的实用新型磁能发电机、磁能动力机，于2002年4月24日由中华人民共和国国家知识产权局授权公告，专利号01242700-4，该实用新型磁能发电机、磁能动力机在定子上装有各种用途的线圈绕组，包括输出电力的主绕组，用于使磁极躲开死角的助转绕组，将反磁势变成顺磁势转给下一级转子逆序绕组；换向装置为电子电路系统控制，该电子电路控制系统由控制定时器整定。
该实用新型地磁能发电机，磁能动力机在起动时，用直流电进行空载起动，起动后，发电机、动力机工作发电，它一边输出电能一边给电瓶充电，使电瓶起动时所消耗的电源补足，保持电瓶有足够的电能以便下次起动。该实用新型的第一层主绕组的输出10-20％电流供给第二层的助转绕组；第二层主绕组的输出10-20％电流供给第一层的助绕组。周而复始，循环自行旋转、发电、驱动。
但是，上述实用新型磁能发电机和动力机仍有如下缺点：
(1)、该种机型，作为主磁路、磁极在同一极上绕2个绕组，主绕组21发电用；助转绕组23将反磁垫变成顺磁势转给下一级22。助转绕组23在前，主绕组21在后。转动起来发电电流较小。并在电子换向时会产生干扰，造成磁能内耗太大，影响输出功率。
(2)、该机型是凸极式磁能发电机。由于永磁体的几何形状不够理想，造成磁反向力过大，降低了磁能发电机的功率。
发明内容
本发明的目的是克服上述磁能发电机、磁能动力机的缺点，提供一种功率更大的高效磁能发电机高效磁能动力机。
为了达到所述目的，本发明采用了以下措施：一种自激式磁能发电机，包括主机及电子控制系统；主机包括：主轴、副轴、设置在主轴及副轴上至少两组以上的定子转子组、端板、用于固定定子的定子套、转子隔层套、铁心、驱动绕组、发电绕组；本发明的定子转子组包括内定子、外定子及设置在内外定子之间的转子；发电绕组绕在外定子上；驱动绕组绕在铁心上，并设置在内定子中；端板上靠近转子一侧设有遮光板及光电传感器；光电传感器与电子控制系统连接电子控制系统包括启动控制、自动转换控制及位置控制。
本发明的转子由多块“瓦”形楔体永磁体和固定块拼装而成；多块“瓦”形楔体永磁体的斜边沿圆周同一方向排列。
内定子是由两块“爪”形棘极相互咬合组成，内装有铁心和驱动绕组而使棘极成为驱动极；“爪”形棘极为“瓦”形楔体状，其斜边(小边)放置的方向和转子“瓦”形楔体永磁体的斜边反方向排列。
外定子内圆周上设有2至38个凸状发电极；发电极于转子“瓦“形楔体永磁体的径向切割磁力线而一边向外倾斜，其倾斜的方向和内定子倾斜的方向一致。
本发明的启动控制包括交流启动及直流启动，位置控制由光电传感器及微处理器控制。
上述方案中，在副轴外端装一动力输出轴，磁能发电机改装车磁能动力机。
由于采用了上述方案，本发明的自激式磁能发电机、动力机具有以下优越性：
第一，在起动电源方面，由原来的单纯直流电源起动改为交直流两种电源起动。这样就增强了该种机器起动的灵活性。
第二，改变了绕组在磁极上的结构。由原来的一个磁极上装2个绕组改为一个主绕组，和一个驱动绕组。这样避免了干扰，提高了发电机功率。
第三，采用了光电传感器，通过遮光板取得信号，供给微机处理，使换向时间更加准确，进一步提高磁能发电机、动力机的功率和效率。
第四、改变了永磁体的形状和发电磁极形状，由原来的前后同样角度改变为前宽后窄，从而减小在旋转时的反向力，提高了发电机的工作效率。
本发明的自激式磁能发电机、动力机，利用目前世界上磁力最大，矫顽力最强的稀土钕铁硼永磁体作为新能源，它是以永久磁体的磁能(BH)值，经过电磁转换和磁势角度的变化来控制磁势的强弱，使磁能机连续旋转发出功率——电能和机械能，并且不消耗任何质能(如柴油、汽油、外电力等)。它可以连续运行很长时间(一年至数年)。但是必须采用电子电路光电传感器取得信号，供给微机处理系统进行改变磁力线运动的高新技术，全过程必须蓄电装置(电池或电容器)才能实现自行旋转，它不是永动机。
本发明的自激式磁能发电机，本机可用交流直流起动，起动后发电机、动力机工作发电，它一边输出电能，一边给电瓶充电，使电瓶起动时所消耗的电能补足，保持电瓶有足够的电能以便下次起动。
本发明的自激式磁能发电机、动力机，在整机上分为三组段A、B、C、第一组A发电绕组的输出25-30％电流供给第二组B的驱动绕组，第二组B的发电绕组的输出25-30％电流供给第三组C的驱动绕组，第三组C的发电绕组的输出25-30％电流供给第一组A的驱动绕组。周而复始循环自行旋转，发电驱动。
附图说明
图1是本发明自激式磁能发电机主机的组装图；
图2是AB两组定子转子组旋转剖面图；
图3是每一组定子转子组的组装透视图；
图4是图1的A-A剖面图；
图5是图4中I部分的放大图；
图6是本发明自激式磁能动力机主机的组装图；
图7上本发明启动控制的电路原理图；
图8是本发明自动转换控制及位置控制的电路原理图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明的技术方案。
如图1所示，本发明的自激式磁能发电机主机有一主轴12，主轴的两端与主轴垂直设有两端板1和22，端板22的另一侧设有副轴16。主轴及副轴上设有至少两组以上的定子转子组，如图中所示，主轴12上设有A、B两组定子转子组，副轴16上设有一组定子转子组C组。此时为了平衡，C组的规格大于AB组的规格。如图3和图4中所示，每组定子转子组由内定子7、外定子6及设置在内外定子之间的转子4构成。转子4上设有多块永磁体5和非导磁金属固定块18，永磁体与固定块拼装而成盘式圆周体。如图5中所示，永磁体5呈“瓦”形楔体状，多块永磁体的斜边沿圆周同一方向排列。
内定子7是轴向式定子，装在主轴12或副轴16上。轴向式内定子磁路结构是爪极式定子，由两个带爪的法兰盘7A、7B和一个轴向铁心11、轴向绕组的圆环或圆柱形驱动绕组14组成，两个带爪的法兰盘爪数相等。两个法兰盘对合，爪极相互错开，沿圆周均匀分布。铁心上绕有驱动绕组，夹在两个法兰盘中间，同入相位信号电流时，一个法兰盘上的爪为N极，另一个法兰盘的爪S极，形成极性相异、相互错开的多极驱动极，法兰盘上的爪起极靴作用。外定子6是由高导磁矽钢片冲压成内圆周上均匀设有2至38个凸块的圆盘，如图中所示，凸块为8个，上面绕有发电绕组9而成为本发明的发电极10。
如图3、图4和图5中所示，内定子7的爪形极7A与7B亦为“瓦”形楔体状，其斜边(小边)放置的方向和“瓦”形楔体永磁体5的斜边反方向排列；外定子6的发电极10于转子永磁体5的径向切割磁力线而一边向外倾斜，其倾斜的方向与内定子倾斜的方向一致，且与转子转动的方向一致。上述三者倾斜度的大小随定子转子的规格而定。当永磁体5受到吸引力进入内外定子之间的空间后，由于内外定子之间的距离逐渐增大，对永磁体的吸引力将逐渐减小，因此不会将永磁体吸住而使之停止转动，永磁体在惯性的作用下继续转动；当永磁体的尾部转过定子的中线后，由于电子系统的作用，定子的磁极换向，定子对永磁体的引力转变为斥力，推动转子继续转动，转子因而周而复始地运动。内定子、外定子的极数与转子的极数相应，如图中所示的极数为8，而内定子每个爪形极7A、7B的棘爪的数量则等于极数之半。
如图1中所示，设置在端板1或端板22旁的外定子与端板之间设有定子套13，定子套将外定子与端板固定连接。在各定子转子组的外定子之间设有隔层套8，转子之间设有连接套20。外定套、隔层套及连接套将多组定子转子组连为一整体。
在端板1的内侧靠近转子4的位置设有遮光板3，遮光板3上开有多个凹口(图中未画出)，凹口与内定子7的驱动极相对应。端板1内侧还装有光电传感器2，传递转子4与驱动绕组相应位置的信号。
本发明的主机是由多组定子转子组设置成多段合成为一机体，如图中所示本发明有三组定子转子组而成三级段主机。如图2所示，在安装时主轴上相邻两组内定子驱动极之间错开一角度，其错开角度的计算方法为：
360°/(转子的极数×定子转子组的组数)
如图中所示的转子极数为8，定子转子组的组数为3，则主轴上AB两组内定子驱动极之间错开的角度为：
360°/(8×3)＝15°
副轴上C组内定子驱动极上安装在端板22的外侧上，通过法兰盘23调节该组内定子驱动极与该组转子4产生磁吸力，并使A组定子驱动极与C组的转子产生磁吸力，使A组转子与B组转子在静态下能自激15度。
本发明的电子控制系统包括启动控制、自动转换控制和位置控制。如图7中所示，启动控制包括交流启动和直流启动，主要由交流继电器、直流继电器和变频调速器组成。交流继电器与直流继电器之间设有隔离继电器，使交流启动与直流启动各自独立，并相互连动，无论使用任何电源启动，都互不影响，而且在使用交流电源时会自动切断直流启动部分，防止串电引起事故。
自动转换控制包括交-直流电源起动的自动转换和启动状态与自运转状态的自动转换。如图8中所示，交-直流电源启动的自动转换由交-直流转换器控制；启动状态与自运转状态的转换由自动转换器及时间控制器控制。位置控制由光电传感器和微处理器控制。
当按上电源后，按启动按钮(交流或直流电源)整机处于启动状态，调节变频调速器，达到额定频率时，驱动器开始工作并带动主机使其发电。当主机发出稳定电压后，自发的电源进入自动转换器，令时间控制器将外电源切断，整个操作过程大约15-20秒钟。时间控制采用可调方式，让使用者自行操握。当外加电源切断后，由主机A、B、C三相发出的电能通过微处理器后，控制驱动器正常运行，并控制主机A、B、三相的驱动器。主机的运转频率、转速、电压、电源、转子的位置都由微处器经光电取样，反馈到驱动器和A、B、C三个驱动绕组，控制整机的正常运行。
如图6中所示，在上述方案中的副轴16上安装一动力输出轴24，既可将磁能发电机改装成磁能动力机。