本发明专利技术涉及一种阵列式永磁能发生装置及其应用，阵列式永磁能发生装置主要由转子、摇柄、Halbach阵列磁环和磁铁组成，转子四周设有由径向永磁体与切向和/或斜向永磁体组成的四对极或四对极以上的永磁体分布形式的Halbach阵列磁环，磁环的S极和N极相间排列；4个或4个以上设在摇柄上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，磁铁的数量是2的公倍数，其中，有一半磁铁的S极向外、N极向轴排列，另有一半的磁铁的N极向外、S极向轴排列；摇柄上的磁铁与转子上的磁环相对而设且绕轴对称或平均分布。永磁能发生装置产生的机械往复摆动的动力通过流体传动系统或棘轮机构转换成机械旋转运动或机械往复运动的动力输出。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种能源、动力系统，特别是将永磁能转化为机械能的一种Halbach 阵列式永磁能发生装置及能量转换和输出的系统。
技术介绍
人类现在利用的能源主要有石油、水力、风电、太阳能等，成本高、环境污染严重。现有技术本人申请的“磁力能量放大器”、“永磁能原动机”、“流体传动的磁力机” 等。目前，现代永磁电机正向着高速、高效、高功率密度方向发展。但是当常规永磁电机处于高速或超高速运转时，铁心损耗非常大，这就导致了电机的效率大大降低；另外常规永磁电机的脉动转矩也相对较大；同时受气隙磁场的影响，功率密度小，使得其在大功率密度的微型电机中的应用受到了限制。鉴于常规永磁电机的这些缺点，早在1979年，美国伯克利实验室的物理学家K. Halbach针对永磁体的构造，他提出了一种新奇的设计方法，即利用永久磁铁的分布来形成正弦磁场，以后他又不断的完善这一理论，从而形成了一种高效的永磁电机-Halbach电机。本专利技术将径向与切向阵列结合的Halbach阵列磁环应用于永磁能发生装置，可以有效降低效能成本。
技术实现思路
本专利技术是这样实现的一种阵列式永磁能发生装置，主要由转子(3)、摇柄0)、 Halbach阵列磁环(1)和磁铁(2)组成，其特征是转子四周设有由径向永磁体与切向和/ 或斜向永磁体组成的四对极或四对极以上的永磁体分布形式的Halbach阵列磁环，磁环的 S极和N极相间排列；4个或4个以上设在摇柄上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，磁铁的数量是2的公倍数，其中，有一半磁铁的S极向外、N极向轴排列，另有一半的磁铁的N 极向外、S极向轴排列；摇柄上的磁铁与转子上的磁环相对而设且绕轴对称或平均分布。四对极的磁环相当于磁环有4个S极向外、4个N极向外和4个S极向内、4个N 极向内。根据Halbach阵列，4对极的磁环至少由16块磁钢组成，通常4对极的磁环由16 块或M块或48块磁钢组成。这种Halbach阵列磁环，磁场增强的一边对着气隙，磁场减弱的一边对着转子轭，这样气隙磁通得到增加，转子轭中的磁通减少，使永磁能发生装置的功率密度相对得到了提高。正是由于Halbach阵列磁环存在以上优点，使转子轭采用铁磁性以外的材料制造成为可能。所述径向永磁体、切向永磁体和斜向永磁体指的是磁力线方向在圆环中为径向或切向或倾斜一定角度排列的永磁体。根据相关Halbach阵列的资料显示，Halbach阵列磁环是一个圆形的环。除了采用Halbach阵列的圆形磁环外，本永磁能发生装置还创造性地采用一种径向永磁体与切向和/或斜向永磁体组成的四对极或四对极以上的永磁体分布形式的多边形阵列磁环。多边形阵列磁环比圆形阵列磁环更容易装配，因此可以降低成本。一种多边形阵列式永磁能发生装置，主要由转子(3)、摇柄⑷、HalbaCh阵列多边形磁环(1.1)和磁铁( 组成转子四周设有由径向永磁体与切向和/或斜向永磁体组成的四对极或四对极以上的永磁体分布形式的Halbach阵列多边形磁环，磁环的S极和N极相间排列；4个或4个以上设在摇柄上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，磁铁的数量是 2的公倍数，其中，有一半磁铁的S极向外、N极向轴排列，另有一半的磁铁的N极向外、S极向轴排列；摇柄上的磁铁与转子上的磁环相对而设且绕轴对称或平均分布。所述摇柄上的磁铁为弧形永磁铁，摇柄磁铁的数量是2的公倍数，如4、6、8、10等等。弧形磁铁可以是一个整体，也可由若干个直条形或弧形磁铁组成。转子上的磁环是由16个或16个以上弧形永磁铁组成的圆形磁环，或者，转子上的磁环是由16个或16个以上直线形永磁铁组成的多边形磁环，如16边形、M边形等。磁铁的数量是8的公倍数，如M块、48块等。多边形磁环以正多边形为基础，充许在磁极对称或平均分布于磁环的前提下，做成非正多边形，即组成磁环的部份磁铁做大一点，部份磁铁做小一占。由于高性能磁铁，如汝铁硼等永磁体材料的尺寸较小(受充磁机械及技术的限制，目前希土磁性材料厂家普遍不能生产尺寸过大的希土高性能磁性材料)，如果要做功能强大的磁动机，往往需要把摇柄磁铁及磁环做成多段再接合起来。多段摇柄磁铁及磁环可采用同极对接或异极对接的方式接合起来。由于同极对接的斥力较大，需要专门的夹具才能对接，也可以通过加大两段磁铁或磁环之间的距离的方式安装，使安装不受斥力的影响， 但会使机器的尺寸加大。Halllach阵列磁环的制造方法(1)、根据阵列的拓扑结构，使用磁体胶将预先已充磁的磁体段粘连在一起。因各磁体段之间的互斥力很强，所以在粘连的时候要使用模具进行夹紧。该方法制造效率较低，但较容易实现，比较适合实验室研究阶段使用。O)、首先利用充模或压模的方法制造一个完整的磁环，然后在一个特制的夹具中进行充磁，采用该方法加工出的阵列结构。这种方法加工效率高，比较容易实现批量化生产，但需要专门设计充磁夹具和制定充磁工艺。永磁能发生装置产生的机械往复摆动的动力通过流体传动系统或棘轮机构转换成机械旋转运动或机械往复运动的动力输出。流体传动系统主要由管道(14、14. 1)、能将机械往复运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的摆动压缸和能将流体直流循环运动或流体往复运动动力转换成机械旋转运动或机械往复运动动力的流体马达或活塞压缸组成。摆动压缸包括能将一个机械往复运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的叶片式或齿轮齿条活塞式或双齿轮双齿条活塞式或柱塞式或双螺旋式摆动压缸和能将4个或4个以上机械往复运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的叶片式或齿轮齿条活塞式或双齿轮双齿条活塞式或柱塞式或双螺旋式摆动压缸。在普通的摆动压缸的出入口加装三通阀，即可实现将机械往复运动的动力转换成流体直流循环运动的动力。摆动压缸内设有缓冲装置，以防摆动件与缸体相互碰撞。缓冲装置是利用摆动件移动到接近终点时，将摆动件和缸体之间的一部分流体封住，迫使流体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免摆动件和缸体的相互碰撞。棘轮机构包括能将一个或多个机械往复运动的动力转换成机械旋转运动动力的啮合式棘轮机构或摩擦式棘轮机构；啮合式棘轮机构为外棘齿或内棘齿棘轮机构，齿形为三角形齿或矩形齿；啮合式棘轮机构为单动式或双动式棘轮机构；摩擦式棘轮机构为偏心楔块式棘轮机构或滚子楔紧式棘轮机构。由一个棘轮和多个棘爪机构组成的棘轮机构可以实现将多个机械往复运动的动力转换成机械旋转运动的动力。由于摇柄磁铁只做摆动运动，而且摇柄磁铁与磁环的距离不能过大，必须对摇柄磁铁的摆动范围作限制，以防止摇柄磁铁与磁环相互碰撞。当永磁能发生装置产生的机械往复摆动的动力通过流体传动系统向外输出时，可以通过摆动压缸或活塞缸内的缓冲装置实现对摇柄磁铁的摆动范围的限制。当永磁能发生装置产生的机械往复摆动的动力通过棘轮机构向外输出时，可以利用挡块限制棘爪的摆动范围，进而限制摇柄磁铁的摆动范围。由于利用挡块限制摆动会产生较大的噪音和振动，因此要对挡块做缓冲设计。永磁能发生装置有一条输出轴或多条输出轴。当输出轴为多条时，由永磁能发生装置产生的多个往复摆动的动力通过可以将多个机械往复运动动力转换成流体传动动力的摆动压缸或可以将多个机械往复运动动力转换成机械旋转运动动力的棘轮机构输出。由永磁能发生装置产生的多本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种阵列式永磁能发生装置，主要由转子（３）、摇柄（４）、Ｈａｌｂａｃｈ阵列磁环（１）和磁铁（２）组成，其特征是：转子四周设有由径向永磁体与切向和／或斜向永磁体组成的四对极或四对极以上的永磁体分布形式的Ｈａｌｂａｃｈ阵列磁环，磁环的Ｓ极和Ｎ极相间排列；４个或４个以上设在摇柄上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，磁铁的数量是２的公倍数，其中，有一半磁铁的Ｓ极向外、Ｎ极向轴排列，另有一半的磁铁的Ｎ极向外、Ｓ极向轴排列；摇柄上的磁铁与转子上的磁环相对而设且绕轴对称或平均分布。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李贵祥，
申请(专利权)人：李贵祥，
类型：发明
国别省市：44
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