[發明專利]一種永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法

在審

• 申請號: 201710147161.7
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN108574392A
• 公開（公告）日: 2018-09-25
• 發明（設計）人: 裘根富
• 申請（專利權）人: 裘根富
• 主分類號: H02K41/03
• 分類號: H02K41/03
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法，其特征在于，包括 ：永磁圓柱殼體自由活塞101、永磁圓環102、滾珠軸承103、氣缸套105和感應線圈106構成直線發電機組件；所述永磁圓柱殼體自由活塞101的外周側面Halbach陣列的磁場呈現單邊性磁路，永磁圓環102的Halbach陣列的內周側面磁場呈現單邊性磁路，永磁圓柱殼體自由活塞101置于二個永磁圓環102內，產生穩定徑向懸浮磁力，氣隙磁通密度呈現正弦分布；滾珠軸承103用于永磁圓柱殼體自由活塞101軸向偏磁時，起到定位支撐作用；氣缸套105用于支承一個或多個感應線圈106、永磁圓環102和滾珠軸承103；感應線圈106用于永磁圓柱殼體自由活塞101在軸向移動時，磁感線切割感應線圈106產生感應電流和熱量。

2.根據權利要求1所述的永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述永磁圓環102磁路，多個永磁圓環102單元按不同磁化方向有順序相互迭加在一起，組合成Halbach陣列，構成一個閉合磁路，從而使得陣列永磁圓環102內環側面的磁場顯著增強，形成接近完美的正弦磁場；其中永磁圓環102單元充磁方向又分徑向式、切向（水平）式和離散式任意角度方向；其切向（水平）截面形狀又分矩形、等邊三角形、梯形、凸形、漏斗形、碗形正反向交替排列，截面形狀相對高度方向對稱；其陣列磁體層又分單層、雙疊層和多疊層組合；該陣列磁場分布又分內側面磁場陣列和外側面磁場陣列。

3.根據權利要求1或2所述的永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述永磁圓柱殼體自由活塞101磁路，由二個圓柱殼體底面為厚度軸向充磁和多個永磁圓環102單元按不同磁化方向有順序相互迭加在一起，組合成Halbach陣列磁路，構成一個混合磁路，從而使得永磁圓柱殼體外側面的磁場顯著增強，軸向磁場呈顯N、S極；相同地由二個圓柱殼體底面為Halbach陣列構成平面磁路。

4.根據權利要求1、2或3所述的永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述懸浮方法，永磁圓柱殼體自由活塞101的外側面Halbach陣列的磁場呈現單邊性，永磁圓環102的Halbach陣列的內側面磁場呈現單邊性，永磁圓柱殼體自由活塞101置于二個永磁圓環102內，永磁圓環102內環側面陣列磁場與永磁圓柱殼體自由活塞101的外側面陣列磁場相互排斥和相吸狀態，迫使永磁圓柱殼體自由活塞101徑向懸浮起來，氣隙磁通密度呈現正弦分布；其中永磁圓環102陣列磁場的極數與永磁圓柱殼體自由活塞101懸浮區間陣列磁場的極數二者相等，永磁圓環102磁通密度大于相對應的永磁圓柱殼體自由活塞101懸浮區間磁通密度，而且永磁圓環102壁厚度大于永磁圓柱殼體自由活的殼體厚度。

5.根據權利要求1所述的永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述的滾珠軸承103，其保持器、內環和外環一體式構造，內置圓球瓶形深溝槽為滾珠槽，滾珠槽布滿滾珠，內環壁開有槽口，滾珠107的一部分露出滾珠槽向開口，外環側面置有供滾珠107裝入滾珠槽的膛孔109，槽銷固定膛孔；滾珠軸承103不直接支承永磁圓柱殼體自由活塞101，并置于二永磁圓環102外則，當永磁圓柱殼體自由活塞101懸浮永磁圓環102內產生軸向偏磁時，起到定位支撐作用，其形狀為圓環體、正方管體、長方管體和多邊管體與氣缸形狀一致并同軸布置。

6.根據權利要求1、2 、3或5所述的永磁圓柱殼體自由活塞與永磁圓環的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述永磁圓柱殼體自由活塞101，為發電機動子，其空心結構，材質為釹鐵硼、雙相復合永磁和永久磁體，表層涂有陶瓷，以增加抗氧化性、耐磨性和潤滑性；在軸向外力、徑向永磁懸浮環和軸向偏磁定位滾珠軸承103的相互作用下，往復左右伸縮于氣缸，該永磁圓柱殼體自由活塞101形狀為圓柱殼體、正柱殼體、長柱殼體和多邊殼體與氣缸形狀一致并同軸布置。