一种大型永磁造能机

技术领域

本发明涉及一种机械能制造设备，尤其是一种大型永磁造能机，具体地说是一种采用千百只强磁永磁体的磁能量，通过一定的技术方案即能够持续不断地制造出大功率的机械能，它能够传动大型发电机发电，驱动车、船行驶等。

背景技术

能源问题是世界上亟待解决的紧迫问题，石油和煤炭将要枯竭，能源日益紧缺，人们将面临的最大能源危机已相距不远。我国是能源消费大国，约有百分之六十的石油依靠进口，我国的二氧化碳排放量也是全球最多的国家之一，煤电厂和燃油汽车排放出来的二氧化碳已经严重污染了中国大部份上空，给广大人民的身心健康造成极大的危害。核电站造价高，不安全，如遇到地震或者战争时，核电站是最大的安全隐患。风电、光伏发电虽然是好，但受气候变化影响则不能持续而稳定地发电，这对电网公司输电计划带来了很大麻烦；目前世界正把目光锁定在永磁电机的研发上，而现在所有永磁电动机的内部都有线圈绕组，在转子或者定子中只置有少量的永磁体，这些永磁电动机虽有节能，但节能效果非常有限，最多不会超过15％，能耗比重还是非常大的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术不足，提供了一种大型永磁造能机，该大型永磁造能机结构合理，制能效果特别好，它完全是依靠数百对定子永磁体与转子永磁体的磁能量通过本发明的技术方案制造出大功率机械能的，它不需要外部能源消耗。

本发明解决背景技术问题所采用的技术方案为：(以下转子正转方向简称正向，反转方向简称反向)：

一种大型永磁造能机，包括有定子、定子底盘、定子固定架、转子、转子液压移位系统。

所述的定子为了便于组装分为上半定子和下半定子，定子中至少有八道能够进行循环驱动组合的并采用非磁导体材料作为磁区架的定子分磁区合成，各定子分磁区的圆周中等分装置有多个内置有定子永磁体的定子永磁固定盒，为了排除阻碍转子旋转的磁感应发生，定子永磁固定盒全部采用非磁感应材料制作；定子永磁体的N极作功大平面紧靠定子的内圆，定子永磁体的N极大平面为向心装置，反背S极紧吸有铁磁块，铁磁块的作用是：一能帮助永磁体的磁力线快速循环，增加磁力强度；二能吸集边际的磁力线不被弃散，保持永磁体的磁性长久；三能紧吸永磁体一面，增加永磁体的刚度，保持永磁体不易破碎。定子永磁体的作功大平面N极要有让转子永磁体足够长的驱动行程，其面积不能小于70mm*70mm平方。为了不让永磁体间的磁力线相交，定子永磁体周向排列都大于磁体平面3倍的中心距，整机的定子永磁体轴向排列行行成一线。

所述的转子主要是由与定子分磁区相等数量的并采用非磁导体材料作为磁区架的转子分磁区架并通过转子空心主轴同轴组合而成，转子分磁区架的圆周处等分装置有多只内置有转子永磁体的转子永磁固定盒，为了防止转子在旋转时，转子分磁区架与定子永磁体相处得太近会发生阻碍转子旋转的磁感应磁场，转子永磁固定盒都采用非磁感应材料制作，转子永磁体在转子分磁区的圆周处呈立式装置，N极大平面朝向转子旋转方向，与定子永磁体向心的N极作功大平面为同极相斥装置；又为了提高生产效益，转子分磁区架还可以采用非磁感应材料整体注塑成型，注塑成型的转子分磁区架与定子永磁体相遇时，不会发生磁感应磁场，转子分磁区架的外圆中均布有多个安装转子永磁体和铁磁块的孔位；转子永磁体周向排列有与定子永磁体周向排列相同孤度的中心距，整机的转子永磁体轴向排列行行呈螺旋状，使转子构成了能够与定子永磁体进行循环驱动的旋转磁场。

转子永磁体朝旋转方向的N极大平面紧吸有铁磁块，装有铁磁块的作用是：当转子永磁体朝旋转方向接近定子永磁体时，被磁化的铁磁块两面会变成S极，这样大部分磁力线就会与定子永磁体的N极面产生了异性相吸状态，大量减少了转子永磁体与定子永磁体之间的同极反向排斥力，提高正向驱动力。

在定子的其中一头装置有油缸，转子空心轴的其中一头有T形轴颈，T形轴颈的外圆上有轴向推力轴瓦和向心轴瓦为一体的轴瓦轴承套，轴瓦轴承套中有T形凹槽，T形轴颈安装在T形凹槽中，油缸的主轴与轴瓦轴承套相连接，控制系统可以通过控制油缸主轴的伸缩进行调节转子轴向移位的幅度，当要转子停止时，转子永磁体轴向移位至定子永磁体轴向排列的正空间，与定子永磁体全部脱离，这时转子就会停止；当要启动时，转子轴向移位至使转子永磁体与定子永磁体复合的位置中，这时定子永磁体就会将转子永磁体朝旋转方向强劲地相吸，推动着转子旋转，转子永磁体与定子永磁体相处的幅度越大，驱动的力度就越大。

转子空心主轴的机械能输出头有轴颈，轴颈外圆有轴瓦轴承套，轴瓦轴承套安装在转子轴承座中，转子在快速旋转时，高压润滑油在轴瓦中产生油膜后将转子悬空托起，减少轴颈与轴瓦磨擦力；轴颈的内孔是花键套，功率输出轴伸在机体内的一段是花键轴，转子轴向移位时，花键套在花键轴外部往复移动。

物理表明：永磁体的磁力线是走直径路线的，磁力线多数是围绕着永磁体最近的范围运转，从永磁体的N极出发向S极回进，又从N极出发........，就这样周而复始地运转着，因此越靠近永磁体边缘的磁力线密度越高，磁力也越大；反之越离开永磁体边缘的磁力线密度就越低，磁力也就越小，因此发明人根据永磁体的磁力线特征，设计成转子正向驱动力大于反向阻转力数倍的单向驱动势，即正向驱动的转子永磁体与定子永磁体之间都是靠得最近的，相接触的磁力线密度是最高的，正向驱动力也是最大的；反向排斥和反向相吸的转子永磁体与定子永磁体之间都是离得较远的，相接触的磁力线密度是较低的，反向阻转力也是较小的，构成了正向相吸驱动力大于反向排斥与反向相吸阻转力总和的数倍，造就了单向旋转驱动势，从而制造出大功率的机械能；该大功率永磁造能机不耗油不耗电，没有任何污染，它可以带动大型发电机发电，驱动车、船行驶等，是未来清洁新能源的发展方向。。

附图说明

图1为本发明大型永磁造能机的三维结构局剖示意图；

图2为本发明大型永磁造能机的局部截面示意图；

图3为本发明的定子永磁固定盒剖视图；

图4为本发明的转子永磁固定盒剖视图；

图5为转子永磁体与定子永磁体朝正向相吸行程示意图

图6为其中一对矩形定子永磁体与转子永磁体之间的正、反方向磁力对比说明图；

图7为一个循环驱动组合的定子永磁体与转子永磁体轴向投影的正、反方向磁力对比示意图；

图8为转子轴向移位时，主轴的花键套与花键功率输出轴等配合剖面示意图；

具体实施方式

以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。

如图1至图8所示的为本发明的结构示意图，其中附图标记为：定子1、上半定子2、下半定子3、定子分磁区4、定子永磁体5、定子铁磁块6、定子永磁固定盒7、定子底盘8、定子固定架9、定子中心定位板10、中心距11、定子加强筋12、定子侧盖13、定子顶盖15、上半定子压板17、转子20、转子分磁区架21、转子空心主轴22、主轴轴颈23、转子轴承座24、转子永磁体25、转子永磁固定盒26、转子铁磁块27、轴瓦轴承套28、转子轴向移位油缸30、功率输出轴31、功率输出花键轴38、主轴花键套39。

本实施例的主要参数是：

主机净长6620mm*宽2286mm*高2560mm。

定子内径1786mm，转子外径1783mm。

定子和转子的轴向各设有19道分磁区。

每道分磁区的周向均布有16对永磁体，合计有304对定子永磁体和转子永磁体。

定子永磁体长110mm*宽100mm*厚25mm

转子永磁体长110mm*宽70mm*厚25mm

本实施例净输出功率大于5000kw。

如图1、图2、图8所示的大功率永磁造能机的结构包括：定子1、上半定子2、下半定子3、定子分磁区4、定子永磁体5、定子铁磁块6、定子永磁固定盒7、定子底盘8、定子固定架9、定子中心定位板10、定子加强筋12、定子侧盖13、定子顶盖15、上半定子压板17、转子20、转子分磁区架21、转子空心主轴22、主轴轴颈23、转子轴承座24、转子永磁体25、转子永磁固定盒26、转子铁磁块27、轴瓦轴承套28、转子轴向移位油缸30、功率输出轴31、功率输出花键轴38、主轴花键套39。

所述的定子1轴向有十九道能够进行循环驱动组合的并采用非磁导体铝合金材料制作的定子分磁区4合成，定子1中还有定子底盘8、定子固定架9，定子中心定位板10，每道定子分磁区4的圆周中，等分装置有16只内置有定子永磁体5和定子铁磁块6的定子永磁固定盒7，定子永磁固定盒7是采用非磁感应材料制作，用非磁感应材料制作的定子永磁固定盒7与转子永磁体25相遇时，不会发生阻碍转子旋转的感应磁场；定子永磁体5的N极作功大平面紧靠定子1的内圆，定子永磁体5周向排列要大于磁体作功大平面3倍的中心距11，整机的定子永磁体5轴向排列行行成一线。

所述的转子20主要是由与定子分磁区4相等数量的转子分磁区架21经转子空心主轴22组合而成，转子空心主轴22是用大径无缝钢管焊接后精加工而成，各转子分磁区架21的圆周处等分装置有十六只内置有转子永磁体25和转子铁磁块27的转子永磁固定盒26，转子永磁固定盒26是采用非磁感应材料制作，用非磁感应材料制作的转子永磁固定盒26与定子永磁体5相遇时，不会发生阻碍转子旋转的感应磁场；转子永磁体25在转子分磁区架21的圆周处呈立式装置，转子永磁体25的N极大平面朝向转子20的旋转方向，该大平面的磁极与定子永磁体5靠定子内圆的磁极为同极相斥装置；转子永磁体25周向排列有与定子永磁体5周向排列相同弧度的中心距11，整机的转子永磁体25轴向排列行行呈螺旋形，使转子20构成了能够与定子永磁体5进行循环驱动的旋转磁场。

转子空心主轴22的其中一端有主轴轴颈23，主轴轴颈23的外圆上有轴瓦轴承套28，转子轴向移位油缸30的推拉杆与轴瓦轴承套28相连接，控制系统可以通过控制油缸30的推拉杆伸缩进行调节转子20轴向移位的幅度，当要转子20停止时，只要将转子永磁体25轴向移位至定子永磁体5轴向排列的正空间，与定子永磁体5全部脱离，这时转子20就会停止旋转；当要启动时，转子20轴向移位至使转子永磁体25与定子永磁体5复合的位置中，这时定子永磁体5就会将转子永磁体25朝旋转方向强劲地相吸，推动着转子20旋转，转子永磁体25与定子永磁体5相处的幅度越大，驱动的力度就越大。

如图8所示的转子空心主轴22的输出头有轴颈23，轴颈23的外圆有轴瓦轴承套28，轴瓦轴承套28安装在转子轴承座24中，转子在快速旋转时，高压润滑油在轴瓦中产生油膜后会将转子20悬空托起，减少轴颈23与轴瓦的磨擦力；轴颈23的内孔是花键套39，功率输出轴31伸在机体内的一段是花键轴38，转子20轴向移位时，花键套39在花键轴38外部往复移动。

如图3所示1比1大的定子永磁固定盒7是采用非磁感应材料注塑成型，定子永磁固定盒7中有定子永磁体5，钕铁硼定子永磁体5长110mm*宽100mm*厚25mm，定子永磁体5的作功大平面N极靠近定子1的内圆，定子永磁体5的另一大平面S极吸有定子铁磁块6，定子铁磁块6能引导定子永磁体5的磁通量，保持永磁体的磁力线快速循环，增强磁力，又能保持永磁体的磁性长久不衰退。

如图4所示1比1大的转子永磁固定盒26是采用非磁感应材料注塑成型，每只转子永磁固定盒26中有转子永磁体25，钕铁硼转子永磁体25长110mm*宽70mm*厚25mm，转子永磁固定盒26在转子分磁区架21的圆周上呈立式装置，转子永磁体25的N极大平面朝向转子20的正转方向，该N极大平面紧吸有转子铁磁块27，装有铁磁块27的作用是：当转子永磁体25朝正向接近定子永磁体5时，被磁化的铁磁块27两面会变成S极，这样大部分磁力线就会与定子永磁体5的N极面产生了异性相吸状态，大量减少了转子永磁体25与定子永磁体5之间的同极反向排斥力，提高正向驱动力。

如图5所示的是其中一对定子永磁体5与转子永磁体25正向相吸驱动行程的示意图，当转子永磁25的左边线进入定子永磁体5的右边线A2时，转子永磁体25就会朝正向强劲地相吸，相吸行程从A2开始到A3为止(以箭头线表示)，该相吸行程中的转子永磁体25与定子永磁体5之间是靠的最近的，相接触的磁力线密度是最高，正向相吸的扭矩是最大的，每对永磁体的正向相吸扭矩大于90Kg.力。

如图6所示的是其中一对定子永磁体5与转子永磁体25之间的正向相吸扭矩大于反向相斥或反向相吸扭矩数倍的分步解释图，当转子20中的永磁体25(由转子箭头方向)被推进A1～A2范围内时，它与定子永磁体5处于同极排斥状态，这时的转子永磁体25根据与定子永磁体5距离远近不同，有不同程度的反向排斥力，在该范围内的转子永磁体25与定子永磁体5之间的距离比较远的，相接触的磁力线密度是较少的，在这一段距离的平均反向排斥扭矩小于20Kg.力，本发明在转子永磁体25的N极大平面加上一块铁磁块27，就能大量减少与定子永磁体5的反向排斥力，降低转子20旋转的阻力；当转子永磁体25被推进定子永磁体5左边正向相吸行程起步钱A2时，转子永磁体25突然会强劲地向正向相吸，正向相吸行程从A2开始～A3为止，在该范围内的转子永磁体25与定子永磁体5距离是最近的，相接触的磁力线密度是最高的，转向相吸的扭矩是最大的，每对转子永磁体25的转向相吸扭矩大于90Kg.力；当转子永磁体25正向相吸至定子永磁体5的右边反向相吸起步线A3时，就开始有反向相吸牵引力，反向相吸牵引范围是从A3开始～A4为止，在该范围内的转子永磁体25与定子永磁体5之间平均距离也是比较远的，相接触的磁力线密度也是比较低的，在这段距离的平均反向相吸扭矩小于15Kg.力：于是一对永磁体在整个行程过程中，正向相吸扭矩要大于反向相斥扭矩与反向相吸扭矩总和的数倍，构成了转子单向旋转的驱动势。

如图7所示的是十九道分磁区的转子永磁体25与定子永磁体5之间的其中一个循环驱动组合的正向扭矩大于反向的扭矩数倍的轴向投影示意图，该十九道分磁区中每道分磁区周向均布有16对定子永磁体5和转子永磁体25，也就是轴向排列有十六个循环驱动组合，合计有304对永磁体；整机中的定子永磁体5轴向排列行行成一线，(图中的定子永磁体5轴向排列投影面看过去是重叠的)；转子永磁体25轴向排列按序有均等的差距，形成螺旋形，使转子2构成了能够与定子永磁体5进行循环驱动的旋转磁场。每个循环驱动组合都要经过以下四大区域：

一、正向相吸驱动区域：如图中所示的A2～A3区域，凡是处于该区域范围内的转子永磁体25都与定子永磁体5向正向强劲地相吸，相吸行程从A2开始到A3为止，图中的1号到8号范围内的八道分磁区中，始终保持有128对转子永磁体25与定子永磁体5朝正向相吸，驱动着转子旋转，每对永磁体的正向相吸扭矩大于90kg.力，合计大于11520kg.力。

二、反向相斥阻转区域：如图中所示的A1～A3区域，凡是处在该区域范围内的转子永磁体25与定子永磁体5之间有反向排斥力，反向排斥行程是从A1开始到A2为止，图中的17号到19号范围内的三道分磁区中，始终保持有48对转子永磁体25与定子永磁体5之间朝反向排斥，阻碍着转子旋转，由于距离远近不同，它们的反向排斥力也不同，它们平均每对永磁体的反向排斥力都小于20Kg.力，合计小于960Kg.力。

三、反向相吸阻转区域：如图中所示的A3～A4区域，凡是处于该区域范围内的转子永磁体25在脱离定子永磁体5时，都会产生反向相吸力，阻碍着转子旋转，反向相吸行程是从A3开始A4为止，图中的9号至11号范围内的三道分磁区中，始终保持有48对转子永磁体25与定子永磁体5在脱离时，有反向相吸力，阻碍着转子20旋转，由于它们的距离远近不同，反向相吸力也不同，它们的平均每对永磁体的反向相吸力都小于15Kg.力，合计小于720Kg.力

四、无功区域：如图中所示的13号至17号范围内的五道分磁区都处于无功区域，凡是处在无功区域的转子永磁体都已脱离定子永磁体的磁场效应范围内，故不会产生磁场效应力。

就上述的四大区域的正向与反向的扭矩对比结果是：

正向相吸驱动扭矩11520Kg.力-反向排斥阻转扭矩960Kg.力-反向相吸阻转扭矩720Kg.力＝正向相吸驱动净扭矩9840Kg.力，即正向驱动扭矩大于反向阻转扭矩数倍，构成了转子20单向旋转的驱动势，从而制造出大功率的机械能。

功率计算公式为：P＝r/min*N.m/9550，

式中P是功率，r/min是每分钟转速，N.m是扭矩，9550为功率计算常数。

1Kg＝10N，转子半径0.89m，换算成N.m＝9840Kg*10N*0.89m＝87576N.m，

假设转子转速每分钟1000转，

代入法：

除去保险系数后，该《永磁造能机》至少还有5000Kw的输出功率。它可以带动5000Kw发电机发电，驱动火车、轮船行驶等，是绿色能源制造设备。