[發(fā)明專利]一種永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法

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• 申請日: 2017-07-09
• 公開（公告）號: CN109217621A
• 公開（公告）日: 2019-01-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 裘根富
• 申請（專利權(quán)）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

1.一種永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，包括 ，永磁陣列自由活塞101、永磁陣列磁環(huán)102、滾珠軸承103、定子磁軛105和定子繞組106構(gòu)成直線發(fā)電機(jī)組件；所述永磁陣列自由活塞101的外周側(cè)面Halbach陣列的磁場呈現(xiàn)單邊性，用于提升發(fā)電機(jī)的功率密度；永磁陣列磁環(huán)102的Halbach陣列的內(nèi)側(cè)面磁場呈現(xiàn)單邊性，用于永磁陣列自由活塞101徑向懸浮；所述滾珠軸承103用于永磁陣列自由活塞101軸線方向懸浮偏磁時，起到定位支撐作用；所述定子磁軛105用于支承多個定子繞組106、永磁陣列磁環(huán)102和滾珠軸承103；所述定子繞組106用于永磁陣列自由活塞101在軸向外力作用下，沿軸線方向往復(fù)運(yùn)動，磁感線切割定子繞組106產(chǎn)生感應(yīng)電流和熱量。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述永磁陣列磁環(huán)102磁路，多個永磁單環(huán)按不同磁化方向有順序相互迭加，使得永磁陣列磁環(huán)102內(nèi)側(cè)面的磁場呈現(xiàn)單邊性，接近完美的正弦磁場，構(gòu)成一個閉合磁路；其中永磁單環(huán)充磁方向又分為輻射向、軸向和離散式任意角度方向；其軸向割截面201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；其陣列磁環(huán)壁厚度又分單層、雙疊層和多疊層組合；該陣列磁場方向分布又分內(nèi)側(cè)面磁場陣列和外側(cè)面磁場Halbach陣列磁路。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述永磁陣列自由活塞101磁路，由二個圓柱底面和多個永磁單環(huán)按不同磁化方向有順序相互迭加構(gòu)成，使得永磁陣列自由活塞101外側(cè)面的磁場呈現(xiàn)單邊性，軸向磁場呈現(xiàn)N、S極，組成綜合性磁路，該永磁陣列自由活塞101外側(cè)面呈現(xiàn)接近完美的正弦磁場。

4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述懸浮方法，永磁陣列自由活塞101位移于二個永磁陣列磁環(huán)102內(nèi)，永磁陣列自由活塞101的外側(cè)面Halbach陣列磁場與永磁陣列磁環(huán)102內(nèi)側(cè)面Halbach陣列磁場的氣隙磁通密度呈現(xiàn)排斥和相吸狀態(tài)，迫使永磁陣列自由活塞101徑向懸浮起來，其中永磁陣列磁環(huán)102磁通密度大于相對應(yīng)的永磁陣列自由活塞101懸浮區(qū)間磁通密度，而且永磁陣列磁環(huán)102壁厚度大于永磁圓柱殼體自由活塞101的環(huán)壁厚度度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述定子磁軛105，用于傳輸磁力線、其形圓筒齒槽對開結(jié)構(gòu)，軸心置有氣缸用于永磁陣列自由活塞101位移，通過螺絲和繞線固定定子磁軛105，其材質(zhì)為硅鋼片 、鐵氧體、軟磁、軟磁合金和軟鐵；該定子磁軛105具有接納永磁陣列自由活塞101、永磁陣列磁環(huán)102、滾珠軸承103的膛孔并且同軸，其形狀為圓環(huán)體、正方管體、長方管體和多邊管體與定子磁軛105的氣缸一致同軸布置。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述的定子繞組106，繞有導(dǎo)電特征的連續(xù)線纜，線纜包在絕緣材料內(nèi)，用于永磁陣列自由活塞101在軸向外力作用下往復(fù)移動時，磁感線切割定子繞組106產(chǎn)生感應(yīng)電流和熱量，感應(yīng)電流經(jīng)整流電路、濾波、穩(wěn)壓后輸出二相和三相電流；相反之，脈沖式交替導(dǎo)通定子繞組106，定子繞組106產(chǎn)生磁場，迫使永磁陣列自由活塞101作軸向往復(fù)移動；該定子繞組106形狀為圓環(huán)體、正方管體、長方管體和多邊管體與定子磁軛105的氣缸一致同軸布置。

7.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4、5或6所述的永磁陣列自由活塞與永磁陣列磁環(huán)的磁路和懸浮方法，其特征在于，所述永磁陣列自由活塞101，為發(fā)電機(jī)動子，其空心結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為釹鐵硼、雙相復(fù)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、徑向偏磁定位滾珠軸承和永磁陣列磁環(huán)懸浮的相互作用下，往復(fù)左右伸縮于定子磁軛105氣缸中，該永磁陣列自由活塞101殼體底面軸心置有洞孔用于軸向位移時減阻，其形狀為圓柱殼體、正柱殼體、長柱殼體和多邊殼體與定子磁軛105的氣缸形狀一致并同軸布置。