CN101877523A - 一种环形永磁体屏蔽装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种环形永磁体屏蔽装置，有一个机架，在该机架上设有一个中心轴，在该中心轴上安装有环形永磁体，在所述环形永磁体外设置有至少一个转动屏蔽体；该转动屏蔽体呈扇形，该转动屏蔽体的扇形断面呈[形，该转动屏蔽体通过转动连接件安装在中心轴上。本发明采用在所述环形永磁体外设置有至少一个转动屏蔽罩的设计，可实现转动屏蔽罩绕中心轴旋转运动，具有受力均匀特点；采用在所述环形永磁体外设置有至少两个摆动屏蔽罩；所述的各摆动屏蔽罩分别通过摆动连接件与中心轴安装的设计，只需通过动力输入轮输入较小的功率便可实现各摆动屏蔽罩间的开启和闭合；采用导磁套筒的设计，可使导磁套筒与所述转动屏蔽罩形成导磁回路，有效增大磁通量，减少磁场损耗。

Description

一种环形永磁体屏蔽装置

技术领域

本发明涉及一种环形永磁体屏蔽装置，特别涉及一种安装有环形永磁体和转动屏蔽体的屏蔽装置，该屏蔽装置通过动力输入轮带动转动屏蔽体作旋转和往复运动，所述的环形永磁体屏蔽装置即可利用旋转磁屏蔽原理产生电能又可利用环形永磁体的磁吸引和排斥产生驱动力。

背景技术

专利号为ZL00252880.0公开了一种高牵入同步能力永磁同步电动机，包括机座及组装其内的定子，由转轴、铁心、永磁体、一鼠笼导条构成的转子，其特征在于径向分布的永磁体嵌入转子铁心的永磁体槽中，永磁体槽位于转子槽下方，两槽之间有隔磁磁桥。这种电机的牵入同步能力强，其功率因数和效率都有所提高结构简单，制作方便，但是该专利的整体结构不完善，电机内部不存在屏蔽套，不能实现屏蔽的效果；因此，需要提供一种新型的环形永磁体屏蔽装置以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种环形永磁体屏蔽装置，该装置中安装有环形永磁体，在环形永磁体外设置有转动屏蔽体，该屏蔽装置通过动力输入轮带动转动屏蔽体作旋转和往复摆动，通过发电线圈将产生的电能输出，通过联动框架将产生的驱动力输出，该装置即可实现电能输出又可实现驱动力输出，提高了磁能转换效率。

本发明的目的是由下述技术方案实现的：一种环形永磁体屏蔽装置，有一个机架，在该机架上设有一个中心轴，在该中心轴上安装有环形永磁体，在所述环形永磁体外设置有至少一个转动屏蔽体；该转动屏蔽体呈扇形，该转动屏蔽体的扇形断面呈[形，该转动屏蔽体通过转动连接件安装在中心轴上。

一种环形永磁体屏蔽装置，有一个机架，在该机架上设有一个中心轴，在该中心轴上安装有环形永磁体，在所述环形永磁体外设置有至少两个摆动屏蔽体；该摆动屏蔽体呈扇形，该摆动屏蔽体的扇形断面呈[形，所述的各摆动屏蔽体分别通过摆动连接件与中心轴安装。

本发明与已有技术相比具有如下优点：

1、本发明采用在所述环形永磁体外设置有至少一个转动屏蔽体的设计，可实现转动屏蔽体绕中心轴旋转运动，本发明的转动屏蔽体与环形永磁体同轴等距安装，具有受力均匀特点；在转动屏蔽体转动时不受环形永磁体的干扰，只需通过动力输入轮输入较小的功率，便可实现转动屏蔽体转动，以达到在不同区域改变磁场强度的目的；

2、本发明采用在所述环形永磁体外设置有至少两个摆动屏蔽体；所述的各摆动屏蔽体分别通过摆动连接件与中心轴安装的设计，只需通过动力输入轮输入较小的功率便可实现摆动屏蔽体绕中心轴作规律的往复摆动，从而实现各摆动屏蔽体间的开启和闭合；本发明利用摆动屏蔽体规律的往复摆动使联动框架与环形永磁体产生上下的相对运动，从而实现较大的磁驱动功率输出。

3、本发明采用导磁套筒的设计，可使导磁套筒与所述转动屏蔽体形成导磁回路，有效增大磁通量，减少磁能损耗，以增大电能的输出功率。

4、本发明采用励磁线圈的设计，可在该励磁线圈上间歇输入电流，使该励磁线圈产生一个与环形永磁体磁极方向相同的磁场，在电流的作用下，使导入转动屏蔽体内的磁力线瞬间饱和并穿透转动屏蔽体，此时发电线圈与屏蔽体之间形成一个同磁极的排斥磁场，可减小一部分发电线圈对转动屏蔽体产生的吸引力，有助于转动屏蔽体的旋转运动。

5、本发明的转动屏蔽体采用一片硅钢板材卷绕成坯料，然后切裁成形工艺生产，该转动屏蔽体材质均匀，屏蔽效果好。

附图说明

以下结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明实施例一的立体图

图2是本发明实施例一的主视图

图3是本发明实施例一的结构示意图(纵剖视图)

图4是本发明实施例一中转动屏蔽体的示意图

图5是本发明实施例二的结构示意图

图6是本发明实施例二的磁场分布示意图

图7是本发明实施例三的结构示意图

图8是本发明实施例三的磁场分布示意图

图9是本发明实施例四的立体图

图10是本发明实施例四的主视图

图11是本发明实施例四的结构示意图(纵剖视图)

图12是本发明实施例四中摆动屏蔽体的示意图

图13是本发明实施例五的立体图

图14是本发明实施例五的主视图

图15是本发明实施例六的主视图

图16是本发明中屏蔽体的立体图

具体实施方式

实施例一：

参见图1至图3所示，本实施例的环形永磁体屏蔽装置，有一个机架1，在该机架上固定一个中心轴2，在该中心轴上安装有环形永磁体3，该环形永磁体与中心轴呈过盈安装，在所述环形永磁体外设置有一个转动屏蔽体4；该转动屏蔽体呈扇形，该转动屏蔽体的扇形断面呈[形，该转动屏蔽体扇形面角度为180°(半圆形)，该转动屏蔽体通过转动连接件5安装在中心轴上，本实施例设有两个转动连接件，分别设置在转动屏蔽体两侧，所述的转动连接件与转动屏蔽体两边侧壁固定连接，在两个转动连接件内各设有一个轴承6；从而实现转动屏蔽体与中心轴的转动连接；有一个动力输入轮7与所述转动连接件安装；本实施例中所述的动力输入轮为皮带轮；本实施例中所述的环形永磁体是轴向充磁，设定环形永磁体左部为N极，右部为S极，所述环形永磁体的N极面到转动屏蔽体的距离与所述环形永磁体的S极面到转动屏蔽体的距离数值相等；该距离数值通常为0.1～1mm，本实施例中为1mm。

本实施例所述的环形永磁体屏蔽装置可以应用于一个发电装置；该发电装置的设计方案是：将动力输入轮外接一个驱动电机，通过驱动电机带动转动屏蔽体转动；在所述机架上安装有与环形永磁铁位置对应的发电线圈8；屏蔽体转动可以改变发电线圈所处位置的磁场强度不断变化，并在发电线圈中产生电能。

本实施例所述的环形永磁体屏蔽装置也可应用于磁驱动力装置，其原理会在实施例六中描述，此处不做详细描述。

所述的转动连接件可对转动屏蔽体起到定位作用，以保证环形永磁体距转动屏蔽体之间距离相等，确保转动屏蔽体转动顺畅；所述转动屏蔽体在中心轴上的定位问题是通过安装在转动连接件内的两个轴承解决的；该转动连接件整体采用不锈钢制成，不会被永磁体吸附，便于安装。

本实施例采用在所述环形永磁体外设置有一个转动屏蔽体的设计，可实现转动屏蔽体绕中心轴旋转运动，本发明的转动屏蔽体与环形永磁体同轴等距安装，具有受力均匀特点；在转动屏蔽体转动时不受环形永磁体的干扰，只需通过动力输入轮输入较小的功率，便可实现转动屏蔽体转动；本实施例利用旋转磁屏蔽原理，通过动力输入轮持续输入一个相对小的功率，用以带动转动屏蔽体持续旋转，使磁通量产生变化，产生电能；并通过发电线圈将电能输出。

本发明中所述的环形永磁体采用由钕铁硼制成的永磁铁，该种永磁铁具有使用年限长能耗低的优点。参见图16所示，所述的转动屏蔽体采用多层硅钢片16叠压构成，其厚度在0.5～15mm之间，硅钢片层数在2～60之间；其生产工艺是一片硅钢板材卷绕成多层的矩形框架体，然后使用切裁成形工艺加工成[形的屏蔽体，采用该种材料制成的转动屏蔽体重量轻，材质均匀，取材容易；该转动屏蔽体利用硅钢片导磁快，导磁饱和度大的特性，为磁场建立一个磁力线快速通道，使环形永磁体N极至S极的磁力线形成导磁回路。

本实施例中的转动屏蔽体由一个屏蔽体组成；该转动屏蔽体还可以由多个屏蔽体15构成，多个屏蔽体呈轴对称设置，并通过设置在各屏蔽体两侧的两个转动连接件连接。如图4所示，所述的转动屏蔽体有两个扇形面角度均为90°的屏蔽体，两个屏蔽体呈轴对称设置，并通过设置在屏蔽体两侧的两个转动连接件连接。所述的屏蔽体扇形面角度可根据实际工作需要进行设置，例如30°、45°、90°、60°、180°等，本实施例中选用180°。

实施例二：

本实施例是在实施例一基础上改进的技术方案，与实施例一相同部分不进行详细描述。参见图5、图6所示，在所述中心轴外套装有导磁套筒9，该导磁套筒安装在所述中心轴与环形永磁体之间，所述导磁套筒两端与所述转动屏蔽体滑动连接，该导磁套筒两端设有与转动屏蔽体相对应的接触面10。本实施例采用这样的设计，可使导磁套筒与所述转动屏蔽体形成导磁回路；当转动屏蔽体屏蔽环形永磁体的一部分磁场后，该部分磁场的N极的磁力线13无法穿透与之对应的转动屏蔽体左侧壁，只得沿转动屏蔽体内的各硅钢片层间的导磁通道走向，其中一部分磁力线的走向向上，并沿转动屏蔽体左侧壁上部、顶壁和右侧壁上部形成的导磁回路导回磁场的S极；其中一部分磁力线的走向向下，并沿转动屏蔽体左侧壁下部、导磁套筒和右侧壁下部形成的导磁回路导回磁场的S极；保证了磁路畅通，减小了转动屏蔽体的转动阻力，有效增大磁通量，提高了磁场利用效率，减少磁场损耗，以增大电能的输出功率。所述的导磁套筒可采用铁、硅钢片等导磁材料制成。

实施例三：

本实施例是在实施例二基础上改进的技术方案，与实施例二相同部分不进行详细描述。参见图7、图8所示，在所述导磁套筒外套装有螺旋状励磁线圈11，该励磁线圈安装在所述导磁套筒与环形永磁体之间，并通过安装在励磁线圈两侧的定位卡圈12固定。由于再发电过程中，所述的发电线圈会对转动屏蔽体产生一个吸引力，阻碍屏蔽体转动；因此，可在该励磁线圈上输入电流，使该励磁线圈产生一个与环形永磁体磁极方向相同的磁场，在电流的作用下，使导入转动屏蔽体内的磁力线14瞬间饱和并穿透转动屏蔽体，此时发电线圈与屏蔽体之间会形成一个同磁极的排斥磁场，可减小一部分发电线圈对转动屏蔽体产生的吸引力，有助于转动屏蔽体的旋转运动。所述的输入电流是间歇电流。

实施例四：

本实施例是在实施例一基础上改进的技术方案，与实施例一相同部分不进行详细描述。参见图9至图11所示，本实施例的环形永磁体屏蔽装置，有一个机架101，在该机架上固定一个中心轴102，在该中心轴上安装有环形永磁体103，该环形永磁体与中心轴呈过盈安装，在所述环形永磁体外设置有两个摆动屏蔽体104；该摆动屏蔽体呈扇形，该摆动屏蔽体的扇形断面呈[形，该摆动屏蔽体扇形面角度均为90°，所述的各摆动屏蔽体分别通过摆动连接件105与中心轴安装；本实施例设有四个摆动连接件，分别设置在两个摆动屏蔽体两侧；所述的摆动连接件分别与摆动屏蔽体两侧壁固定连接，在所述的四个摆动连接件内各设有一个轴承106，通过以上结构可实现各摆动屏蔽体与中心轴的转动连接；有两个动力输入轮107分别与安装在摆动屏蔽体两侧的摆动连接件安装；本实施例中所述的动力输入轮为传动齿轮；本实施例中所述的环形永磁体是轴向充磁，设定环形永磁体左部为N极，右部为S极，所述环形永磁体的N极面到各摆动屏蔽体的距离与所述环形永磁体的S极面到各摆动屏蔽体的距离数值相等；该距离数值通常为0.1～1mm，本实施例中为1mm。

本实施例所述的环形永磁体屏蔽装置主要应用于磁驱动力装置。本实施例采用在所述环形永磁体外设置有两个摆动屏蔽体的设计，可实现各摆动屏蔽体绕中心轴进行往复转动。本发明的各摆动屏蔽体与环形永磁体同轴等距安装，具有受力均匀特点；在摆动屏蔽体转动时不受环形永磁体的干扰，只需通过两个动力输入轮输入较小的功率，便可实现两个摆动屏蔽体转动；只需控制两个动力输入轮以相反方向转动，便可实现两个摆动屏蔽体有规律的往复转动以达到摆动屏蔽体间的开启和闭合；本发明利用摆动屏蔽体规律的往复转动使联动框架(实施例五中详细描述)与环形永磁体产生上下的相对运动，从而实现较大的磁驱动功率输出。

本实施例所述的环形永磁体屏蔽装置也可应用于发电装置，其原理与实施例一中原理相同，不再赘述；在所述机架上安装有与环形永磁铁位置对应的发电线圈108。

在所述中心轴外套装有导磁套筒109，该导磁套筒安装在所述中心轴与环形永磁体之间，所述导磁套筒两端与所述摆动屏蔽体滑动连接，该导磁套筒两端设有与摆动屏蔽体相对应的接触面110。

在所述导磁套筒外套装有螺旋励磁线圈111，该励磁线圈安装在所述导磁套筒与环形永磁体之间，并通过安装在励磁线圈两侧的定位卡圈固定112。

本实施例中的两个摆动屏蔽体各由一个屏蔽体组成；所述的摆动屏蔽体还可以分别由多个屏蔽体113构成，多个屏蔽体呈轴对称设置，并通过设置在各屏蔽体两侧的多个摆动连接件连接，但是考虑到实际应用和制作成本，一般只采用多个屏蔽体分别与四个摆动连接件连接的设计；如图12所示，所述的两个摆动屏蔽体由四个扇形面角度均为45°的屏蔽体组成，并通过设置在各屏蔽体两侧的四个摆动连接件连接。所述的屏蔽体扇形面角度可根据实际工作需要进行设置，例如30°、45°、90°、60°等，本实施例中选用90°。

实施例五：

本实施例是在实施例四基础上改进的技术方案，与实施例四相同部分不进行详细描述。参见图13、图14所示，本实施例中所述的磁驱动力装置的设计方案是：该磁驱动力装置有一个装置机架201，在该装置机架内设有固定平台202，在该固定平台上安装有联动框架，在该固定平台下方安装有动力输出装置，所述的联动框架由左联动框架203和右联动框架204两部分组成，所述的左联动框架和右联动框架各通过两根导向立柱205与装置机架安装，所述导向立柱下端固定在固定平台上，上端与装置机架顶盖206固定，在所述左联动框架和右联动框架中间位置垂直安装有实施例四中描述的环形永磁体屏蔽装置207；该屏蔽装置中心轴208下端固定在固定平台中心位置上，上端与装置机架顶盖固定；该屏蔽装置中心轴上下两端各设有一个动力输入轮209，将动力输入轮各外接一个驱动电机，通过驱动电机带动动力输入轮转动，从而带动摆动屏蔽体往复摆动实现开启和闭合；在所述左联动框架和右联动框架顶壁与环形永磁体210相对应的位置各安装有一个半圆形永磁体211，该半圆形永磁体下端的磁极与环形永磁铁上端的磁极极性相同；在所述左联动框架和右联动框架底座与环形永磁体相对应的位置各安装有一个半圆形导磁铁块212；所述左联动框架和右联动框架下端各通过一个曲柄连杆机构213与所述的动力输出装置上的旋转轴214两端连接，该旋转轴两端通过转动轴承安装在动力输出装置的机架215上，在所述的旋转轴上安装有动力输出轮216，为保证旋转轴转动稳定，可在旋转轴中部安装飞轮217。

本实施例工作原理是：当动力输入轮带动两个摆动屏蔽体相向转动，并使两摆动屏蔽体在中心轴右侧完全闭合时，两摆动屏蔽体将环形永磁铁右半边完全屏蔽；此时，所述的左联动框架上的半圆形永磁体受环形永磁体左半边磁场向上的排斥力，左联动框架上的半圆形导磁铁块受环形永磁体左半边磁场向上的吸引力，在这两个力的同时作用下，左联动框架沿导向立柱向上移动；另一方面，由于两摆动屏蔽体将环形永磁铁右半边完全屏蔽；因此，所述的右联动框架上的半圆形永磁体会对摆动屏蔽体产生向下的吸引力，同时，在摆动屏蔽体的作用下环形永磁体失去了对右联动框架上的半圆形导磁铁块的吸引力，从而导致了右联动框架在环形永磁铁的吸引力和自身重力的作用下，沿导向立柱向下移动。同理，当两摆动屏蔽体将环形永磁铁左半边完全屏蔽时；左联动框架向下移动，右联动框架向上移动。因此，交替切换摆动屏蔽体屏蔽环形永磁铁的区域，可使左联动框架和右联动框架不断交错上下运动，并通过曲轴连杆机构带动动力输出装置的旋转轴转动，从而带动动力输出轮转动，实现磁动力输出。

实施例六：

本实施例是在实施例一基础上改进的技术方案，与实施例一相同部分不进行详细描述。参见图15所示，本实施例中所述的磁驱动力装置的设计方案是：该磁驱动力装置有一个装置机架，在该装置机架内设有固定平台，在该固定平台上安装有联动框架，在该固定平台下方安装有动力输出装置，所述的联动框架由左联动框架和右联动框架两部分组成，所述的左联动框架和右联动框架各通过两根导向立柱与装置机架安装，所述导向立柱下端固定在固定平台上，上端与装置机架顶盖固定，在所述左联动框架和右联动框架中间位置垂直安装有实施例一中描述的环形永磁体屏蔽装置218；该屏蔽装置中心轴下端固定在固定平台中心位置上，上端与装置机架顶盖固定；该屏蔽装置中心轴上设有一个动力输入轮，将动力输入轮外接一个驱动电机，通过驱动电机带动动力输入轮转动，从而带动转动屏蔽体旋转运动；在所述左联动框架和右联动框架顶壁与环形永磁体相对应的位置各安装有一个半圆形永磁体，该半圆形永磁体下端的磁极与环形永磁铁上端的磁极极性相同；在所述左联动框架和右联动框架底座与环形永磁体相对应的位置各安装有一个半圆形导磁铁块；所述左联动框架和右联动框架下端各通过一个曲柄连杆机构与所述的动力输出装置上的旋转轴两端连接，该旋转轴两端通过转动轴承安装在动力输出装置的机架上，在所述的旋转轴上安装有动力输出轮，为保证旋转轴转动稳定，可在旋转轴中部安装飞轮。

本实施例工作原理是：当动力输入轮带动转动屏蔽体转动，并使环形永磁铁右半边完全屏蔽；此时，所述的左联动框架上的半圆形永磁体受环形永磁体左半边磁场向上的排斥力，左联动框架上的半圆形导磁铁块受环形永磁体左半边磁场向上的吸引力，在这两个力的同时作用下，左联动框架沿导向立柱向上移动；另一方面，由于转动屏蔽体将环形永磁铁右半边完全屏蔽；因此，所述的右联动框架上的半圆形永磁体会对转动屏蔽体产生向下的吸引力，同时，在转动屏蔽体的作用下环形永磁体失去了对右联动框架上的半圆形导磁铁块的吸引力，从而导致了右联动框架在环形永磁铁的吸引力和自身重力的作用下，沿导向立柱向下移动。同理，当转动屏蔽体将环形永磁铁左半边完全屏蔽时；左联动框架向下移动，右联动框架向上移动。因此，旋转切换转动屏蔽体屏蔽环形永磁铁的区域，可使左联动框架和右联动框架不断交错上下运动，并通过曲轴连杆机构带动动力输出装置的旋转轴转动，从而带动动力输出轮转动，实现磁动力输出。

Claims (10)

1.一种环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：有一个机架，在该机架上设有一个中心轴，在该中心轴上安装有环形永磁体，在所述环形永磁体外设置有至少一个转动屏蔽体；该转动屏蔽体呈扇形，该转动屏蔽体的扇形断面呈[形，该转动屏蔽体通过转动连接件安装在中心轴上。

2.根据权利要求1所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：在所述中心轴外套装有导磁套筒，该导磁套筒安装在所述中心轴与环形永磁体之间，所述导磁套筒两端与所述转动屏蔽体滑动连接。

3.根据权利要求2所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：在所述导磁套筒外套装有励磁线圈，该励磁线圈安装在所述导磁套筒与环形永磁体之间。

4.根据权利要求1所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：有一个动力输入轮与所述转动连接件安装。

5.根据权利要求1所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：所述环形永磁体的N极面到转动屏蔽体的距离与所述环形永磁体的S极面到转动屏蔽体的距离数值相等。

6.根据权利要求5所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：在所述机架上安装有与环形永磁铁位置对应的发电线圈。

7.根据权利要求1所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：所述的转动屏蔽体采用多层硅钢片叠压构成。

8.一种环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：有一个机架，在该机架上设有一个中心轴，在该中心轴上安装有环形永磁体，在所述环形永磁体外设置有至少两个摆动屏蔽体；该摆动屏蔽体呈扇形，该摆动屏蔽体的扇形断面呈[形，所述的各摆动屏蔽体分别通过摆动连接件与中心轴安装。

9.根据权利要求8所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：在所述中心轴外套装有导磁套筒，该导磁套筒安装在所述中心轴与环形永磁体之间，所述导磁套筒两端与所述摆动屏蔽体滑动连接。

10.根据权利要求9所述的环形永磁体屏蔽装置，其特征在于：在所述导磁套筒外套装有励磁线圈，该励磁线圈安装在所述导磁套筒与环形永磁体之间。

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