專(zhuān)利名稱(chēng)：超導(dǎo)磁力平衡器及磁力平衡的發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自由能源及電機(jī)領(lǐng)域，特別是一種超導(dǎo)磁力平衡器及磁力平衡的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
1821年法拉第發(fā)現(xiàn)通電導(dǎo)線(xiàn)能繞永久磁鐵旋轉(zhuǎn)，發(fā)明了永磁電機(jī)。1857年英國(guó)的惠斯通用電磁鐵代替永久磁鐵，發(fā)明了電勵(lì)磁方式，開(kāi)創(chuàng)了電勵(lì)磁電機(jī)的新紀(jì)元。但以上電機(jī)都只是能量轉(zhuǎn)換的工具?，F(xiàn)有的發(fā)電機(jī)的基本原理都是導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)而感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流，導(dǎo)體切割磁力線(xiàn)的過(guò)程需要消耗足夠的機(jī)械能，以克服裝嵌導(dǎo)體的軟鐵與磁鐵之間的吸力。只要仔細(xì)地去觀察，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)一個(gè)有趣的現(xiàn)象:磁場(chǎng)的吸力效應(yīng)并不能簡(jiǎn)單地用經(jīng)典力學(xué)去解釋?zhuān)诓豢紤]磨擦力的前提下，若按照經(jīng)典力學(xué)，轉(zhuǎn)子鐵被吸往定子磁鐵的力與轉(zhuǎn)子鐵離開(kāi)定子磁鐵的所需克服的力應(yīng)該是方向相反、大小相等的，但實(shí)際上，這對(duì)看似大小相等的力卻是無(wú)法自己相互抵消的，因此發(fā)電機(jī)切割磁力線(xiàn)需要消耗大量的動(dòng)能。然而，這對(duì)方向相反、大小相等的吸力雖然不能自己相互抵消，卻可以用一對(duì)方向相反、大小相等的超導(dǎo)體與磁場(chǎng)的斥力將其抵消。本發(fā)明利用一對(duì)方向相反、大小相等的超導(dǎo)體與磁場(chǎng)斥力去平衡一對(duì)方向相反、大小相等的磁場(chǎng)吸力的原理，為發(fā)電機(jī)提供一種可以抵消特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的定子與轉(zhuǎn)子之間吸力的超導(dǎo)磁力平衡器及建立在此基礎(chǔ)上的磁力平衡的發(fā)電機(jī)，可以大大減少機(jī)械能的消耗，使發(fā)電機(jī)的效率大于1，甚至可以不再依靠外部動(dòng)力而可以自行發(fā)電。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種超導(dǎo)磁力平衡器，主要包括冷媒容器、高溫超導(dǎo)體(2)和磁鐵，其特征是:高溫超導(dǎo)體有兩個(gè)或兩個(gè)以上，磁鐵有兩個(gè)或兩個(gè)以上；高溫超導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)或平均分布在定子上，磁鐵對(duì)稱(chēng)或平均分布在轉(zhuǎn)子上，或者，高溫超導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)或平均分布在轉(zhuǎn)子上，磁鐵對(duì)稱(chēng)或平均分布在定子上；冷媒容器為隔熱杜瓦瓶(1)，高溫超導(dǎo)體設(shè)在隔熱杜瓦瓶中，用冷媒直接浸泡高溫超導(dǎo)體，或者，冷媒容器為非隔熱容器(16)，高溫超導(dǎo)體設(shè)在非隔熱容器的外部，通過(guò)非隔熱容器的金屬外殼或支承構(gòu)件冷卻高溫超導(dǎo)體。所述超導(dǎo)磁力平衡器為凸極式超導(dǎo)磁力平器或盤(pán)式超導(dǎo)磁力平衡器。凸極式超導(dǎo)磁力平器的高溫超導(dǎo)體和磁鐵徑向分布，磁極方向?yàn)閺较?，盤(pán)式超導(dǎo)磁力平衡器的高溫超導(dǎo)體和磁鐵軸向分布，磁極方向?yàn)檩S向。所述磁鐵為永磁體(6)和/或電磁鐵和/或高溫超導(dǎo)電磁鐵。一種基于超導(dǎo)磁力平衡器的組合式發(fā)電機(jī)，由超導(dǎo)磁力平衡器和發(fā)電機(jī)組成，其特征是超導(dǎo)磁力平衡器與發(fā)電機(jī)共軸，用超導(dǎo)磁力平衡器的定-轉(zhuǎn)子之間的斥力去平衡發(fā)電機(jī)的定-轉(zhuǎn)子之間的吸力；發(fā)電機(jī)為無(wú)刷發(fā)電機(jī)或有刷發(fā)電機(jī)，其中，無(wú)刷發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組成，主發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定-轉(zhuǎn)子磁極數(shù)之比相同。超導(dǎo)磁力平衡器產(chǎn)生的斥力與與發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的吸力同步發(fā)生、波形相似、方向相反、大小相近。要達(dá)到斥力與吸力相互抵消的目的，超導(dǎo)磁力平衡器的高溫超導(dǎo)體與磁鐵數(shù)量之比要與發(fā)電機(jī)的定-轉(zhuǎn)子磁極數(shù)量之比相同或能使吸力與斥力可以同時(shí)產(chǎn)生、同步增強(qiáng)、同步減弱。如:發(fā)電機(jī)是6/4極的，與之匹配的超導(dǎo)磁力平衡器的高溫超導(dǎo)體數(shù)量與磁鐵數(shù)量之比是6: 4或4: 6;發(fā)電機(jī)是6/6極的，與之匹配的超導(dǎo)磁力平衡器的高溫超導(dǎo)體數(shù)量與磁鐵數(shù)量之比是6: 6或6: 2或2: 6。一般情況下，凸極式超導(dǎo)磁力平器與凸極式發(fā)電機(jī)相匹配，盤(pán)式超導(dǎo)磁力平衡器與盤(pán)式發(fā)電機(jī)相匹配。一種基于超導(dǎo)磁力平衡器的整體式發(fā)電機(jī)，主要包括高溫超導(dǎo)體、冷媒容器、磁鐵和電樞，其特征是冷媒容器及高溫超導(dǎo)體設(shè)在定子電樞鐵芯的內(nèi)側(cè)或轉(zhuǎn)子電樞鐵芯的外偵牝高溫超導(dǎo)體與電樞繞組相間而設(shè)；冷媒容器為隔熱杜瓦瓶，高溫超導(dǎo)體設(shè)在隔熱杜瓦瓶中，或者，冷媒容器為非隔熱容器，高溫超導(dǎo)體設(shè)在非隔熱容器的外表，非隔熱容器與電樞鐵芯之間設(shè)有真空隔熱層；磁鐵與高溫超導(dǎo)體相斥的同時(shí)，磁鐵與電樞同步相吸。所述超導(dǎo)磁力平衡器為電勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器或混勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器或永磁式超導(dǎo)磁力平衡器。電勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器的磁鐵為電磁鐵或高溫超導(dǎo)電磁鐵，混勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器中既有永磁體又有電磁鐵或高溫超導(dǎo)電磁鐵，而永磁式超導(dǎo)磁力平衡器的磁鐵為永磁體。所述永磁體為釹鐵硼永磁體或鐠鐵硼永磁體或衫鈷永磁體或鐵氧體永磁體或招鎳鈷永磁體。所述高溫超導(dǎo)電磁鐵由高溫超導(dǎo)繞組與非鐵磁性支承構(gòu)件組成，或者，高溫超導(dǎo)電磁鐵由高溫超導(dǎo)繞組與軟磁氟樹(shù)脂支承構(gòu)件組成，或者，高溫超導(dǎo)電磁鐵由高溫超導(dǎo)繞組、非鐵磁性支承構(gòu)件和軟磁氟樹(shù)脂鐵芯組成。非鐵磁性支承構(gòu)件用耐低溫的非鐵磁性材料制成，如不銹鋼。高溫超導(dǎo)繞組由高溫超導(dǎo)線(xiàn)材或帶材繞制而成。若在支承構(gòu)件內(nèi)加入軟磁氟樹(shù)脂鐵芯，可減少高溫超導(dǎo)材料的用量，可以降低材料成本，但會(huì)增加制冷成本，然而兩者相較，在支承構(gòu)件中加入鐵芯，仍有其可取之處。鐵芯與極靴做成一個(gè)整體，或兩者分別設(shè)置。所述軟磁氟樹(shù)脂由軟磁材料粉末與氟樹(shù)脂混合而成，用注塑成型或擠壓成型或熱壓成型或冷壓與燒結(jié)相結(jié)合的方法制成所需的形狀，或者，用注塑壓縮成型機(jī)成型，以使材料中的軟磁材料粉末按一定的方向取向。在軟磁材料與氟樹(shù)脂的混合配比中，軟磁材料粉末一般占25%至65%，其余為氟樹(shù)脂。所述氟樹(shù)脂為聚四氟乙烯(PTFE)或聚三氟氯乙烯(PCTFE)或聚偏氟乙烯(PVDF)或乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或乙烯-三氟氯乙烯共聚物(ECTFE)或聚氟乙烯(PVF)或新華爾氟龍或四氟乙烯-六氟丙烯-全氟烷基乙烯基醚共聚物或氟塑料46或偏氟乙烯-六氟異丁烯共聚物或四氟乙烯-全氟(乙烯基多烷氧基磺酸基)醚共聚物等等，屬熱塑性樹(shù)月旨。其中聚四氟乙烯能耐受零下250度的低溫，在高溫下也不與強(qiáng)酸/強(qiáng)堿和強(qiáng)氧化劑超作用，自潤(rùn)滑性好，被譽(yù)為“樹(shù)脂王”。聚四氟乙烯的主要缺點(diǎn)是有冷流性，在負(fù)荷和高速條件下尺寸不穩(wěn)定，耐輻照性和加工性不好，剛性/耐磨和壓縮性較差，需添加硫化鑰/青銅粉等填料改性?？扇坌跃鬯姆蚁┎粌H具有聚四氟乙烯的原有特性，而且高溫機(jī)械性能和加工性能在為改善。氟樹(shù)脂多數(shù)可用一般熱塑性樹(shù)脂的成型方法加工成各種制件。唯聚四氟乙烯因熔融粘度高達(dá)10 IOPa.s不能流動(dòng)，難用一般方法加工，需用類(lèi)似于"粉末冶金法":冷壓與燒結(jié)相結(jié)合的方法加工，即先在模具內(nèi)以20 30MPa壓力冷壓成型后，于370 380°C燒結(jié)。所述軟磁材料粉末為純鐵粉或低碳鋼粉或鐵招系合金粉或鐵娃招系合金粉或鐵鈷系合金粉或超微晶軟磁合金粉或軟磁鐵氧體粉或硅鋼粉或坡莫合金粉或非晶合金粉或波明德合金粉，或者是上述兩種以上的軟磁材料粉的混合粉。所述高溫超導(dǎo)體為高溫超導(dǎo)塊或高溫超導(dǎo)片或高溫超導(dǎo)膜，或者，高溫超導(dǎo)體是由高溫超導(dǎo)片材或膜材與基材復(fù)合而成的雙層復(fù)合板或三層復(fù)合板。由于高溫超導(dǎo)體成本較高，為了使高溫超導(dǎo)體既有足夠的硬度，又能降低制造成本，于是采用高溫超導(dǎo)材料與基材復(fù)合的辦法制造。三層高溫超導(dǎo)復(fù)合板中，高溫超導(dǎo)片材或膜材設(shè)為中間夾層、基材設(shè)為表層，或者，高溫超導(dǎo)片材或膜材設(shè)為表層、基材設(shè)為中間夾層。基材的選擇上要求成本低，有足夠的硬度和良好的導(dǎo)熱性，在低溫條件下不易脆裂，溫差變化時(shí)的伸縮度與高溫超導(dǎo)材料接近，非鐵磁性材料和鐵磁性材料均可采用，如不銹鋼。所述高溫超導(dǎo)塊、高溫超導(dǎo)片、高溫超導(dǎo)膜、高溫超導(dǎo)線(xiàn)材或帶材(HTS)由MgB2或鑭鋇銅氧體或釔鋇鈣銅氧體或鉍鍶鈣銅氧體或釔鋇銅氧體或鉈鋇鈣銅氧體或鉛鍶釔銅氧體或鋇鉀·鉍氧體或釹鈰銅氧體或鐵基超導(dǎo)體或Bi2212或Bi2223或ReOTPn體等高溫超導(dǎo)材料制成。MgB2由鎂和硼組成，是一種成本較低的高溫超導(dǎo)體。所述鐵基超導(dǎo)體為鐵硒(FeSe)、LaFeAsOl-xFx或鑭鐵砷氧(LaOFeAs)或鋇鐵砷或氟摻雜的釤氧鐵砷化合物等。Bi2223是鉍系超導(dǎo)材料BiB2BSrB2BCAB2BCuB3B0BxB，Β 2212是鉍系超導(dǎo)材料YBaB2BCuB3B0BxBo ReOTPn體系由稀土元素、過(guò)渡金屬Fe和N1、V族元素As和P等合成。高溫超導(dǎo)體的表面用隔熱材料或非隔熱材料包裹，通入冷媒直接冷卻高溫超導(dǎo)體，或者，高溫超導(dǎo)體的表面沒(méi)有包裹材料，通過(guò)冷媒容器的金屬表面或支承構(gòu)件冷卻高溫超導(dǎo)體。高溫超導(dǎo)繞組表面用隔熱材料或非隔熱材料包裹，通入冷媒直接冷卻高溫超導(dǎo)繞組，或者，高溫超導(dǎo)繞組的表面沒(méi)有包裹材料，通過(guò)支承構(gòu)件冷卻高溫超導(dǎo)繞組。制冷所采用的冷媒為氮或氦或氖或氫。所述真空隔熱層用真空隔熱材料制成。真空隔熱材料主要包括纖維芯材和外覆層。纖維芯材為玻璃纖維或陶瓷纖維或紙纖維或多種纖維的集合體。外覆層的材料的一個(gè)面上，在最外層優(yōu)選設(shè)置聚酰胺層，作為表面保護(hù)層，其內(nèi)層材料優(yōu)選為聚對(duì)笨二甲酸乙二脂層，中間層為鋁箔。根據(jù)需要真空隔熱材料中可包含有吸著劑。高溫超導(dǎo)體與磁鐵相斥的斥力是雙向的，當(dāng)兩者靠近時(shí)，互相阻止對(duì)方靠近，當(dāng)兩者離開(kāi)時(shí)，互相推開(kāi)對(duì)方。這個(gè)雙向的斥力與發(fā)電機(jī)切割磁力線(xiàn)時(shí)雙向的吸力是相反的，因此超導(dǎo)磁力平衡器產(chǎn)生的雙向斥力可以用來(lái)平衡特定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)電機(jī)切割磁力線(xiàn)時(shí)產(chǎn)生的雙向吸力。超導(dǎo)磁力平衡器產(chǎn)生的雙向斥力可用曲線(xiàn)來(lái)表達(dá)，將連續(xù)產(chǎn)生的同方向的最大斥力點(diǎn)、最小斥力點(diǎn)和反方向的最大斥力點(diǎn)、最小斥力點(diǎn)連結(jié)起來(lái)即為波浪形，超導(dǎo)磁力平衡器的超導(dǎo)體與磁鐵之間的距離不同、磁場(chǎng)強(qiáng)度的不同和轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的速度不同都會(huì)導(dǎo)致雙向斥力產(chǎn)生的波形不同，可以是正弦波，也可以不是正弦波，波的高度表示斥力的大小，波的寬度表示波長(zhǎng)。超導(dǎo)磁力平衡器產(chǎn)生的斥力用于平衡發(fā)電機(jī)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生的吸力，若兩者的波形完全一致，則表示斥力與吸力可以完全相互抵消。超導(dǎo)磁力平衡器產(chǎn)生的斥力波與發(fā)電機(jī)切割磁力線(xiàn)產(chǎn)生的吸力波的特性有所不同，超導(dǎo)磁力平衡器的磁鐵間距越密，產(chǎn)生的斥力波高度越小，最大的斥力越來(lái)越小，最小的斥力也是越來(lái)越小的，而發(fā)電機(jī)的磁鐵越密，切割磁力時(shí)產(chǎn)生的最大吸力是不變的，最小的吸力卻越來(lái)越大。因此超導(dǎo)磁力平衡器的磁鐵間距及超導(dǎo)體間距不能太密，與之相配的發(fā)電機(jī)的磁鐵也不能太密。電勵(lì)式和混勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器的斥力大小是可以調(diào)節(jié)的，通過(guò)調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流的大小，就可以使超導(dǎo)磁力平衡器定-轉(zhuǎn)子斥力與發(fā)電機(jī)的定-轉(zhuǎn)子吸力的大小趨向相同，因此電勵(lì)式或混勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器設(shè)有磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)器，通過(guò)調(diào)節(jié)輸入超導(dǎo)磁力平衡器的電流和電壓，使超導(dǎo)磁力平衡器的磁場(chǎng)強(qiáng)度可以調(diào)節(jié)。若電勵(lì)式和混勵(lì)式磁力平衡器的磁鐵設(shè)在轉(zhuǎn)子上，可以通過(guò)電刷和集電環(huán)接入可調(diào)節(jié)電源，或者勵(lì)磁電源由共軸的勵(lì)磁發(fā)電機(jī)提供，則可以通過(guò)控制勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定子勵(lì)磁電流，使勵(lì)磁發(fā)電機(jī)輸出的電流有強(qiáng)弱變化，亦可實(shí)現(xiàn)對(duì)磁力平衡器轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)強(qiáng)度的控制。磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)器一般與出線(xiàn)盒設(shè)在一起，出線(xiàn)盒設(shè)在機(jī)殼上，磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)器設(shè)在出線(xiàn)盒中。永磁式超導(dǎo)磁力平衡器的斥力大小不可以調(diào)節(jié)，必須在設(shè)計(jì)之初就計(jì)算及設(shè)定其斥力大小,使斥力曲線(xiàn)能與發(fā)電機(jī)的吸力曲線(xiàn)相近。接入電勵(lì)式或混勵(lì)式磁力平衡器的電流為直流電，超導(dǎo)磁力平衡器的電磁鐵或高溫超導(dǎo)電磁鐵產(chǎn)生的磁場(chǎng)是恒定磁場(chǎng)。超導(dǎo)磁力平衡器的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁電源一般與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子共用勵(lì)磁電源，若是無(wú)刷發(fā)電，則轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁電源由勵(lì)磁機(jī)提供，若是有刷發(fā)電，則通過(guò)電刷和集電環(huán)供電。永磁式或混勵(lì)式磁力平衡器的永磁體可以先充磁再裝入轉(zhuǎn)子或定子，也可以事先將磁鋼固定在轉(zhuǎn)子或定子上，再用特制的夾具進(jìn)行充磁。其充磁方法與永磁電機(jī)的充磁方法相同。超導(dǎo)磁力平衡器一般與發(fā)電機(jī)設(shè)在同一機(jī)殼內(nèi)，與發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子共軸，也可以做成專(zhuān)門(mén)的超導(dǎo)磁力平衡機(jī)，有獨(dú)立的機(jī)殼、電刷、電刷架、集電環(huán)、出線(xiàn)盒，通過(guò)聯(lián)軸器與發(fā)電機(jī)連接。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本發(fā)明第二實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖3、圖4、圖5為本發(fā)明第三實(shí)施例結(jié)構(gòu)及原理示意圖。圖6、圖7、圖8為本發(fā)明第四實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。第一實(shí)施例參見(jiàn)圖1橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，一種永磁式超導(dǎo)磁力平衡器，主要包括隔熱杜瓦瓶
(I)、高溫超導(dǎo)體(2)、轉(zhuǎn)軸(3)、磁軛(4)、冷媒(5)、永磁體(6)和機(jī)殼(7)。永磁體為釹鐵硼磁鐵，磁鐵有6個(gè)，平均分布在磁軛四周；高溫超導(dǎo)體是用高溫超導(dǎo)塊材制成的瓦狀高溫超導(dǎo)塊，高溫超導(dǎo)體有6個(gè)，平均分布在環(huán)形隔熱杜瓦瓶中，用冷媒直接浸泡高溫超導(dǎo)體；冷媒為液氮；磁軛固定在轉(zhuǎn)軸上，隔熱杜瓦瓶設(shè)在機(jī)殼中；機(jī)殼包括機(jī)座和端蓋，機(jī)殼用鑄鐵制成。
第二實(shí)施例參見(jiàn)圖2，一種永磁盤(pán)式超導(dǎo)磁力平衡器，主要包括隔熱杜瓦瓶(I)、高溫超導(dǎo)體
(2)、轉(zhuǎn)軸(3)、磁軛(4)、冷媒(5)、永磁體(6)、機(jī)殼(7)、軸承(8)。永磁體為釹鐵硼磁鐵，磁鐵有若干個(gè)，平均分布在磁軛的通孔中，磁鐵的磁極方向?yàn)檩S向，磁軛固定在轉(zhuǎn)軸上；機(jī)殼包括機(jī)座和端蓋，環(huán)形隔熱杜瓦瓶有兩個(gè)，分別固定在前端蓋和后端蓋的內(nèi)側(cè)，每個(gè)環(huán)形隔熱杜瓦瓶中平均分布有若干高溫超導(dǎo)體，用冷媒直接浸泡高溫超導(dǎo)體；高溫超導(dǎo)體是用高溫超導(dǎo)塊材制成的矩形高溫超導(dǎo)塊，每個(gè)環(huán)形隔熱杜瓦瓶中的高溫超導(dǎo)體的數(shù)量與磁鐵的數(shù)量相同；冷媒為液氮；機(jī)殼用不銹鋼制成。第三實(shí)施例參見(jiàn)圖3橫截面結(jié)構(gòu)示意圖，圖4原理圖，圖5吸力波與斥力波坐標(biāo)示意圖。一種基于超導(dǎo)磁力平衡器的整體式發(fā)電機(jī)，主要包括隔熱杜瓦瓶(I)、高溫超導(dǎo)體(2)、轉(zhuǎn)軸
(3)、冷媒、機(jī)殼、軸承、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)鐵芯(9)、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞組(10)、定子電樞鐵芯(11)、定子電樞繞組(12)。轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)鐵芯和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞組組成4個(gè)凸極的2對(duì)極轉(zhuǎn)子磁鐵，定子電樞鐵芯上平均分布有三個(gè)電樞繞組，組成一個(gè)3相定子電樞；三個(gè)隔熱杜瓦瓶設(shè)在電樞鐵芯內(nèi)偵牝每個(gè)隔熱杜瓦瓶中設(shè)有一塊高溫超導(dǎo)體，隔熱杜瓦瓶及高溫超導(dǎo)體與電樞繞組相間而設(shè)。原理圖中，黑色塊表示超導(dǎo)體，帶繞組的鐵芯表示電樞，向上的箭頭表示電樞與磁鐵的吸力，向下的箭頭表示超導(dǎo)體與磁鐵的斥力，轉(zhuǎn)子磁鐵與電樞相吸的同時(shí)，轉(zhuǎn)子磁鐵與超導(dǎo)體同步相斥；轉(zhuǎn)子磁鐵與電樞相吸是雙向的，轉(zhuǎn)子磁鐵與超導(dǎo)體相斥也是雙向的，吸力與斥力大小相近、方向相反，超導(dǎo)磁力平衡器定-轉(zhuǎn)子的雙向斥力可抵消大部份發(fā)電機(jī)定-轉(zhuǎn)子的雙向吸力。圖3坐標(biāo)中，左側(cè)帶箭頭的虛線(xiàn)波表示磁鐵與超導(dǎo)體的斥力曲線(xiàn)，右側(cè)帶箭頭的實(shí)線(xiàn)波表示磁鐵與電樞的吸力曲線(xiàn)，當(dāng)斥力曲線(xiàn)與吸力曲線(xiàn)的波形相同、箭頭方向相反、波的高度一致時(shí)，表示吸力與斥力相互抵消。第四實(shí)施例參見(jiàn)圖6整體結(jié)構(gòu)不意圖，圖7超導(dǎo)磁力平衡器橫截面不意圖，圖8主發(fā)電機(jī)橫截面示意圖，一種基于超導(dǎo)磁力平衡器的組合式無(wú)刷發(fā)電機(jī)，由超導(dǎo)磁力平衡器、主發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁發(fā)電機(jī)三部份組成，主要包括高溫超導(dǎo)體(2)、轉(zhuǎn)軸(3)、冷媒(5)、機(jī)殼(7)、軸承(8)、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)鐵芯(9)、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞組(10)、定子電樞鐵芯(11)、定子電樞繞組(12)、定子磁場(chǎng)繞組(13)、定子磁場(chǎng)鐵芯(14)、冷媒容器(15)、力矩管(16)、勵(lì)磁發(fā)電機(jī)定子(17)、勵(lì)磁發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子(18)、磁流體密封(19)、真空隔熱層(20)、接線(xiàn)盒(21)。冷媒容器為環(huán)形容器，用不銹鋼制成，冷媒容器固定在力矩管上；高溫超導(dǎo)體有6塊，高溫超導(dǎo)體平均分布在冷媒容器的表面，通過(guò)冷媒容器的金屬表面冷卻高溫超導(dǎo)體；定子磁場(chǎng)鐵芯上繞有6個(gè)定子磁場(chǎng)繞組，組成超導(dǎo)磁力平衡器的3對(duì)極定子電磁鐵；轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)鐵芯上繞有6個(gè)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)繞組，組成主發(fā)電機(jī)的3對(duì)極轉(zhuǎn)子電磁鐵，定子電樞鐵芯上繞有6個(gè)定子電樞繞組，組成主發(fā)電機(jī)的3相定子電樞；勵(lì)磁發(fā)電機(jī)由3對(duì)極永磁定子和6繞組轉(zhuǎn)子電樞組成，勵(lì)磁發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電經(jīng)整流后作為勵(lì)磁電源供給主發(fā)電機(jī)；超導(dǎo)磁力平衡器、主發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁發(fā)電機(jī)共軸；力矩管由內(nèi)環(huán)和外環(huán)組成，用隔熱材料玻璃纖維玻璃鋼制成；真空隔熱層設(shè)在機(jī)殼的外部；轉(zhuǎn)軸密封采用磁流體密封。
權(quán)利要求
1.一種超導(dǎo)磁力平衡器，主要包括冷媒容器、高溫超導(dǎo)體(2)和磁鐵，其特征是:高溫超導(dǎo)體有兩個(gè)或兩個(gè)以上，磁鐵有兩個(gè)或兩個(gè)以上；高溫超導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)或平均分布在定子上，磁鐵對(duì)稱(chēng)或平均分布在轉(zhuǎn)子上，或者，高溫超導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)或平均分布在轉(zhuǎn)子上，磁鐵對(duì)稱(chēng)或平均分布在定子上；冷媒容器為隔熱杜瓦瓶(I)或非隔熱容器(16)，高溫超導(dǎo)體設(shè)在隔熱杜瓦瓶中，用冷媒直接浸泡高溫超導(dǎo)體，或者，高溫超導(dǎo)體設(shè)在非隔熱容器的外部，通過(guò)非隔熱容器的金屬外殼或支承構(gòu)件冷卻高溫超導(dǎo)體。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:所述超導(dǎo)磁力平衡器為凸極式超導(dǎo)磁力平器或盤(pán)式超導(dǎo)磁力平衡器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:所述磁鐵為永磁體(6)和/或電磁鐵和/或聞溫超導(dǎo)電磁鐵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:所述永磁體為釹鐵硼永磁體或鐠鐵硼永磁體或釤鈷永磁體或鐵氧體永磁體或鋁鎳鈷永磁體；所述高溫超導(dǎo)電磁鐵由高溫超導(dǎo)繞組與非鐵磁性支承構(gòu)件組成，或者，高溫超導(dǎo)電磁鐵由高溫超導(dǎo)繞組與軟磁氟樹(shù)脂支承構(gòu)件組成，或者，高溫超導(dǎo)電磁鐵由高溫超導(dǎo)繞組、非鐵磁性支承構(gòu)件和軟磁氟樹(shù)脂鐵芯組成；高溫超導(dǎo)繞組由高溫超導(dǎo)線(xiàn)材或帶材繞制而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:所述超導(dǎo)磁力平衡器為電勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器或混勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器或永磁式超導(dǎo)磁力平衡器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:電勵(lì)式或混勵(lì)式超導(dǎo)磁力平衡器設(shè)有磁場(chǎng)強(qiáng)度調(diào)節(jié)器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:所述高溫超導(dǎo)體為高溫超導(dǎo)塊或高溫超導(dǎo)片或高溫超導(dǎo)膜，或者，高溫超導(dǎo)體是由高溫超導(dǎo)片材或膜材與基材復(fù)合而成的雙層復(fù)合板或三層復(fù)合板。
8.根據(jù)權(quán)利要求4或7所述一種超導(dǎo)磁力平衡器，其特征是:所述高溫超導(dǎo)塊、高溫超導(dǎo)片、高溫超導(dǎo)膜、高溫超導(dǎo)線(xiàn)材或帶材由MgB2或鑭鋇銅氧體或釔鋇鈣銅氧體或鉍鍶鈣銅氧體或釔鋇銅氧體或鉈鋇鈣銅氧體或鉛鍶釔銅氧體或鋇鉀鉍氧體或釹鈰銅氧體或鐵基超導(dǎo)體或Bi2212或Bi2223或ReOTPn體制成。
9.一種基于權(quán)利要求1所述超導(dǎo)磁力平衡器的組合式發(fā)電機(jī)，由超導(dǎo)磁力平衡器和發(fā)電機(jī)組成，其特征是:超導(dǎo)磁力平衡器與發(fā)電機(jī)共軸；發(fā)電機(jī)為無(wú)刷發(fā)電機(jī)或有刷發(fā)電機(jī)，其中，無(wú)刷發(fā)電機(jī)由主發(fā)電機(jī)和勵(lì)磁發(fā)電機(jī)組成，主發(fā)電機(jī)與勵(lì)磁發(fā)電機(jī)的定-轉(zhuǎn)子磁極數(shù)之比相同。
10.一種基于權(quán)利要求1所述超導(dǎo)磁力平衡器的整體式發(fā)電機(jī)，主要包括高溫超導(dǎo)體、冷媒容器、磁鐵和電樞，其特征是:冷媒容器及高溫超導(dǎo)體設(shè)在定子電樞鐵芯的內(nèi)側(cè)或轉(zhuǎn)子電樞鐵芯的外側(cè)，高溫超導(dǎo)體與電樞繞組相間而設(shè)；冷媒容器為隔熱杜瓦瓶，高溫超導(dǎo)體設(shè)在隔熱杜瓦瓶中，或者，冷媒容器為非隔熱容器，高溫超導(dǎo)體設(shè)在非隔熱容器的外表，非隔熱容器與電樞鐵芯之間設(shè)有真空隔熱層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)磁力平衡器及磁力平衡的發(fā)電機(jī)。超導(dǎo)磁力平衡器主要包括冷媒容器、高溫超導(dǎo)體和磁鐵，高溫超導(dǎo)體有兩個(gè)或兩個(gè)以上，磁鐵有兩個(gè)或兩個(gè)以上；高溫超導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)或平均分布在定子上，磁鐵對(duì)稱(chēng)或平均分布在轉(zhuǎn)子上，或者，高溫超導(dǎo)體對(duì)稱(chēng)或平均分布在轉(zhuǎn)子上，磁鐵對(duì)稱(chēng)或平均分布在定子上。利用超導(dǎo)磁力平衡器的超導(dǎo)體與磁場(chǎng)斥力去平衡發(fā)電機(jī)的定-轉(zhuǎn)子吸力，可大大減小發(fā)電機(jī)的能耗，使發(fā)電機(jī)的效率大于1成為現(xiàn)實(shí)。
文檔編號(hào)H02N11/00GK103094998SQ20111034614
公開(kāi)日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2011年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月30日
發(fā)明者李貴祥 申請(qǐng)人:李貴祥