本发明涉及磁悬浮发电技术，尤其涉及一种采用反向力磁悬浮节能发电机及其实现方法。
背景技术：
目前的发电机功率越大则机器就越大，发电机机心转子重量就越重，而承载转子的轴承压力就越大，导致运转起来摩擦阻力越大，摩擦阻力越大则导致机械能转化电能的能源损耗越大，轴承的运转工作寿命也越短。
本领域技术人员对现有公知技术的缺陷进行了分析，目前发电机因发电机转子轴芯及轴芯轴承摩擦力较大，而影响机械能转化成电能的效率，发电效率普遍较低。因而，本发明采用磁悬浮发电技术，运用强力磁铁，如钕铁硼磁铁，其磁性能大大的超越其他几种磁铁，可吸附本身重量的640倍的重量，钕铁硼常被业外人士称为强力磁铁，钕铁硼磁铁(强力磁铁)拥有极高的磁性能其它最大磁能积且高过铁氧体10倍以上，其本身的机械加工性能亦相当之好，工作温度最高可达200℃，且其质地坚硬，性能稳定，有很好的性价比，应用广泛；此外，因钕铁硼磁铁的矫顽力等特性较好，工作温度也高，其质地坚硬，加工打工、电镀、磨圆等机械加工相对比较容易。不仅如此，本发明针对的问题是解决传统发电机无法在垂直组装空间的基础上满足大型化大功率发电机的能源超低损耗要求。
综上所述，本发明正是在现有公知技术的基础上，结合实际应用的验证，对同一技术领域内的产品结构提出进一步研发与设计的技术方案，这些所提出的技术方案完全能解决现有技术存在的问题，同时也有利于同一技术领域的众多技术问题的解决以及提高技术方案的可拓展性。
技术实现要素：
针对以上缺陷，本发明提供一种反向力磁悬浮节能发电机及其实现方法，通过磁悬浮技术来降低发电机轴芯轴承运动摩擦力，从而提高发电效率，同时解决现有技术的诸多不足。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种反向力磁悬浮节能发电机，具有非磁性外壳构成的机室并且其内部固定安装发电机单元，该发电机单元包括安装于转子轴芯的发电机芯转子、以及所述发电机芯转子外围的发电机励磁绕组，机室内部的转子轴芯上、下两端分别设置轴芯轴承，所述机室内部具有一定高度的垂直空间并且所述发电机单元设置于所述垂直空间上方，所述垂直空间设置至少一个磁悬浮工作室并且使每个磁悬浮工作室的转子组件形成无接触悬浮托起状态，所述磁悬浮工作室包括：
设置于所述磁悬浮工作室内部并且带有磁铁组的反向力磁悬浮旋转单元，所述磁铁组由重量相同的定子主磁铁与转子主磁铁组成，所述定子主磁铁固定设置在所述磁悬浮工作室底部定子组件上且在工作时保持固定不动，所述转子主磁铁设置在所述转子轴芯的转子圆盘上并且使所述转子主磁铁面向所述定子主磁铁的磁极的极性相同，从而使所述转子主磁铁与所述转子圆盘共同跟随所述转子轴芯转动而浮起旋转。
对于以上技术方案的附加结构，还包括以下任意一项：
所述轴芯圆盘上方增设一转子辅助磁铁，同一个磁悬浮工作室顶部增设一定子辅助磁铁并且所述定子辅助磁铁与转子辅助磁铁二者之间面对面相邻一层磁极的极性相同；
进一步地，两个主磁铁之间产生相斥力的极性，不同于两个辅助磁铁之间面对面设置的极性。
对于以上技术方案以及具有任一项附加结构的技术方案，还包括：
所述机室包括设置于所述转子轴芯动力端的动力连接缓冲器，所述动力连接缓冲器由两个带弹簧组件的缓冲单元组成；
进一步地，两个缓冲单元之间通过十字活动连接支点连接。
对于以上技术方案以及具有任一项附加结构的技术方案，还包括：
所述磁悬浮工作室的数量为大于一个并且于机室内部的垂直方向上通过转子轴芯进行串联，使多个磁铁组产生的磁悬浮力串联叠加在同一根转子轴芯上；
所述转子辅助磁铁面向同一个磁悬浮工作室的转子主磁铁的磁极层磁极与转子主磁铁上层磁极互为异性，定子辅助磁铁面向顶部相邻磁悬浮工作室定子主磁铁的磁极层磁极与顶部相邻磁悬浮工作室定子主磁铁下层磁极互为异性磁极；
进一步地，所述轴芯轴承外围定子外壳内固定增设定子线性轴承，定子线性轴承与轴芯轴承各自具备滑动的轨道，其中的定子线形轴承承载稳固地连接轴芯轴承的外环，所述定子线形轴承与轴芯轴承的轨道可采用至少两条轨道对称分布。
此外，位于最顶部与最底部的磁悬浮工作室外部的转子轴芯上各自分别安装一防撞轴承凸轮。
在本发明同一构思的基础上，还可形成以下技术方案：
一种反向力磁悬浮节能发电机的实现方法，由以下步骤组成：
(1)在具有一定垂直空间的机室上部设置带有转子轴芯的发电机单元，并且在发电机单元下方空间设置若干磁悬浮工作室，这些磁悬浮工作室于机室内部的垂直方向上通过转子轴芯进行串联，同时，在最顶部的磁悬浮工作室上方以及最底部的磁悬浮工作室下方分别设置防撞板，每一个防撞板与相邻磁悬浮工作室之间的转子轴芯上安装防撞轴承凸轮；
(2)然后，每一个磁悬浮工作室的定子组件上安装定子主磁铁且保持固定不动，同时使转子轴芯外围与定子主磁铁之间具有一定空隙；
(3)同时，每一个磁悬浮工作室的转子轴芯相应位置处增加一转子主磁铁并且使该转子主磁铁安装在转子圆盘底面，所设置的转子主磁铁连接转子轴芯，转子主磁铁与定子主磁铁面对面的磁极互为同性，使转子主磁铁与转子圆盘共同跟随转子轴芯的转动而进行悬浮旋转运动，最终使若干个组合磁悬浮工作室产生的磁悬浮力串联叠加在同一根转子轴芯上；
(4)最后，转子圆盘上方安装转子辅助磁铁，同一个磁悬浮工作室顶部安装定子辅助磁铁，若定子主磁铁与转子主磁铁面对面相邻的一层磁极均选择磁铁s极工作，则转子辅助磁铁与定子辅助磁铁面对面相邻的一层磁极均选择磁铁n极工作，即主磁铁的共同工作磁极与辅助磁铁的共同工作磁极相反；
(5)此外，在转子轴芯动力端固定安装动力连接缓冲器。
本发明有益效果为：
(1)通过把发电机竖起设置在机器上部，机器下部则用″反向磁悬浮″技术，把发电机整个转子组件无接触隔空托起，让重量产生的压力变为零，轴芯轴承感觉不到有任何负荷重量，摩擦力变小，从而实现转子两端的轴承在零压力，在超低摩擦阻力环境中运动，最终达到节能提高工作效率的目的，提高发电机发电效率；
(2)利用永磁铁特有的同极相斥、异极相吸的特点，把两个质量相同的磁铁结合为一个组合，一个安装固定在定子上，一个通过转子圆盘安装在转子轴芯上，由于定子主力磁铁和转子主力磁铁面对面是同极而相互排斥，在定子主力磁铁固定不动的基础上，转子主力磁铁通过斥力被托起上浮，转子主力磁铁、转子圆盘一同浮起旋转；
(3)根据大型化大功率重量大的发电机不同要求，可把多个磁悬浮工作室组合，磁铁产生的磁悬浮力给串联叠加起来在同一根轴芯上，以满足托起发电机转子重量所需要的磁悬浮力需求。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述反向力磁悬浮节能发电机的结构示意图；
图2是本发明实施例所述反向力磁悬浮节能发电机的反向力磁悬浮旋转单元示意图；
图3是本发明实施例所述反向力磁悬浮节能发电机的定子线性轴承与轴芯轴承示意图。
图中：
1、机室；11、转子轴芯；
2、发电机单元；21、发电机励磁绕组；22、发电机芯转子；
3、动力连接缓冲器；31、十字活动连接支点；32、弹簧；
4、定子线性轴承；5、轴芯轴承；
6、反向力磁悬浮旋转单元；61、定子主磁铁；62、转子主磁铁；63、转子圆盘；64、转子辅助磁铁；65、定子辅助磁铁；
7、定子；8、防撞轴承凸轮。
具体实施方式
实施例一
如图1-3所示，本发明实施例一所述的反向力磁悬浮节能发电机，所实施的技术手段要达到的目的在于，解决传统发电机无法在垂直组装空间的基础上满足大型化大功率发电机的能源超低损耗要求，因此，本发明所要实施的技术方案是通过使若干个组合磁铁产生的磁悬浮力串联叠加在同一根轴芯上，包括机室1，及其内部的发电机单元2、轴芯轴承5。
对于上述设置的机室1结构进一步分析：
所实施的机室1采用具有一定垂直高度空间且采用不具备磁性材质的合金或其它材料制造以便于不影响工作室的正常运转运动，其高度标准满足其内部叠加的不同数量的组合磁铁组件所需垂直容置空间需求，优选实施为竖向固定的长方体结构，其内层具有定子外壳，机室1内部中心部位由上至下垂直安装转子轴芯11，优选为该转子轴芯11顶端与外部动力端相接；
相应地，所实施的机室1内部转子轴芯11上、下两端分别设置轴芯轴承5并且在所实施的轴芯轴承5外围定子外壳内固定增设定子线性轴承4，定子线性轴承4与轴芯轴承5各自具备使其自身滑动的轨道；所实施的轴芯轴承5承载着整个转子轴芯11稳固地在轴承的内环里旋转运动，所实施的定子线形轴承4稳固地连接转子轴芯轴承5的外环，并且灵活的在定子线形轴承4对应的轨道上滑动，从而往复于定子两端之间，定子线形轴承4与轴芯轴承5的承载稳固轨道可采用至少两条轨道对称分布承载即可，可减少摩擦阻力，也可多条分布承载，如四条、六条等；
相应地，所实施的机室1顶部的轴芯轴承5下方固定安装发电机单元2，该发电机单元2包括安装于转子轴芯11的发电机芯转子22、以及该发电机芯转子22外围的发电机励磁绕组21；
进一步地，所实施的发电机单元2下方的机室1内部垂直空间由上至下依次设置至少一组反向力磁悬浮旋转单元6，每一组反向力磁悬浮旋转单元6形成一个对应的磁悬浮工作室。
对于以上设置的反向力磁悬浮旋转单元6进行分析：
所实施的反向力磁悬浮旋转单元6包括由定子主磁铁61与转子主磁铁62组成的磁铁单元组以实现运转工作，所实施的定子主磁铁61与转子主磁铁62质量相同且设计成中间有轴芯孔的圆盘形状，每个主磁铁具有两层磁极，即n极与s极，其中的定子主磁铁61固定安装在磁悬浮工作室底部对应的定子7上且在旋转单元内保持固定不动，同时，所实施的定子主磁铁61与转子轴芯11之间非接触，即保持一定空隙；其中的转子主磁铁62安装在转子圆盘63上并且连接转子轴芯11，使转子主磁铁62、转子圆盘63、发电机芯转子22随转子轴芯11一起作旋转运动；
进一步地，由于定子主磁铁61与转子主磁铁62面对面相邻的一层磁极互为同性磁极，即同为s极或n极，采用永磁铁特有的同极相斥、异极相吸的特点，它们相互排斥，由于定子主磁铁61固定不动，转子主磁铁62通过排斥力被托起上浮，进一步地使转子主磁铁62、转子圆盘63随着转子轴芯11的转动而共同浮起旋转，此外，对于转子圆盘63以及组成该反向力磁悬浮旋转单元6的其它组件根据安装需要在相应的组件中心处开设轴芯孔。
对于以上设置的反向力磁悬浮旋转单元6进一步分析：
首先，由于采用不同数量的磁铁单元组组成对应数量的反向力磁悬浮旋转单元6，因而，磁悬浮工作室的数量也不同，在同一个机室1内部，位于最顶部与最底部的磁悬浮工作室外部的转子轴芯11上各自分别安装一防撞轴承凸轮8，其中的最顶部位置处的防撞轴承凸轮8处于发电机单元2下方与顶部磁悬浮工作室之间的转子轴芯11上，从而防止工作室的磁铁单元组超过允许最大工作距离的临界点，可防止转子的磁铁与定子的磁铁发生碰撞。
其次，由于机室1内部采用不止一组的磁铁单元组，因而，可在顶部轴芯轴承5上方的轴芯动力端或底部轴芯轴承5下方的轴芯动力端固定安装动力连接缓冲器3，该动力连接缓冲器3由两个带有弹簧组件的缓冲单元组成，其中的顶部缓冲单元固定设置于转子轴芯11的动力外段，其中的底部缓冲单元固定设置于转子轴芯11的动力内段，两个缓冲单元之间通过十字活动连接支点31连接，从而缓冲、减弱外部动力输入对转子的振动影响，同时，每个缓冲单元的弹簧设置于各自轴段的轴端面上，可使转子在定子7两端之间滑动时，实现收缩与扩张一定的空间，且不影响外部动力对转子的动力输入。
以上本发明实施例一所实施的技术手段，有利于工作室与工作室之间的装置设计的节省空间小形化，有利于工作室与工作室之间的磁铁安装稳固稳定。
实施例二
如图1-3所示，本发明实施例二所述的反向力磁悬浮节能发电机，在实施例一的基础上，可在每一个反向力磁悬浮工作室的轴芯圆盘63上方增设一转子辅助磁铁64，同一个磁悬浮工作室顶部增设一定子辅助磁铁65并且所实施的定子辅助磁铁65与转子辅助磁铁64二者之间具有一定距离并且面对面相邻的一层磁极相同，即n极或s极。
相应地，对于每一个磁悬浮工作室的磁极设置，若定子主磁铁61与转子主磁铁62面对面相邻的一层磁极均选择磁铁s极工作，则转子辅助磁铁64与定子辅助磁铁65面对面相邻的一层磁极均选择磁铁n极工作；反之，若定子主磁铁61与转子主磁铁62面对面相邻的一层磁极均选择磁铁n极工作，则转子辅助磁铁64与定子辅助磁铁65面对面相邻的一层磁极均选择磁铁s极工作。经过如此设置，使转子辅助磁铁64面向同一个磁悬浮工作室的转子主磁铁62的磁极层磁极与转子主磁铁62上层磁极互为异性磁极，使定子辅助磁铁65面向顶部相邻磁悬浮工作室定子主磁铁61的磁极层磁极与顶部相邻磁悬浮工作室定子主磁铁61下层磁极互为异性磁极，从而在正常运转工作的技术长，有利于安装更加稳固，以及减弱、屏蔽工作室与工作室之间的相互影响。
以上本发明所实施的反向力磁悬浮节能发电机，由于采用在垂直空间上将带有磁铁组的不同数量的磁悬浮工作室串联的技术方案，其反向力磁悬浮公式为：
主力一辅助力＝工作室总功率；
(即：定子主磁铁61与转子主磁铁62相斥之力减定子辅助磁铁65与转子辅助磁铁64相斥之力等于磁悬浮工作室反向悬浮总功率)。
相应地，磁铁组若采用钕铁硼磁铁，结合以上实施的技术手段进行分析，钕铁硼磁铁可吸附本身重量600倍的重量，若制造两个磁铁为一″组合″形状、质量相同，其两个磁铁相斥之力是自身重量的50-100倍比较容易(工作距离1.5-2毫米相斥之力)，例如，已知两个圆磁铁(外圆直径10厘米，内空心圆圈4厘米)，厚度2厘米，质量重500克，工作相斥力为5000克，如果转子重1000千克，则计算方式为：
1000千克÷5千克＝20(组合磁铁)；
20组合磁铁×2＝40个磁铁；
20个组合×5000克力＝1000千克力；
40个磁铁的质量为：40个磁铁×500克/磁铁＝20千克磁铁。
经过上述计算分析，可知，1000千克重的转子，需要20对组合，40个圆磁铁即可使转子磁铁悬浮起来。
本发明实施例二所实施的反向力磁悬浮节能发电机，最终使转子主磁铁62、转子辅助磁铁64、转子圆盘63、发电机芯转子22随转子轴芯11一起作旋转运动。
其它相应的技术手段可参照实施例一或在其基础上进行改进，此处不再赘述。
实施例三
如图1-3所示，一种反向力磁悬浮节能发电机的实现方法，采用将发电机单元竖起设置在机器上部，机器下部采用反向磁悬浮技术，在垂直空间上采用将带有磁铁组的不同数量的磁悬浮工作室串联，其步骤包括：
(1)在具有一定垂直空间的机室内部设置带有转子轴芯11的发电机单元，并且根据不同功率、重量、设备高度进行选择，在发电机单元下方空间内由上至下依次布置若干串联的磁悬浮工作室，同时，在最顶部的磁悬浮工作室上方以及最底部的磁悬浮工作室下方分别设置防撞板，每一个防撞板与相邻磁悬浮工作室之间的转子轴芯11上安装防撞轴承凸轮；
(2)每一个磁悬浮工作室的定子7组件上安装定子主磁铁61且保持固定不动，同时使转子轴芯11外围与定子主磁铁61之间具有一定空隙；
(3)每一个磁悬浮工作室的转子轴芯11相应位置处增加一转子主磁铁62并且使该转子主磁铁62安装在转子圆盘63底面，所设置的转子主磁铁62连接转子轴芯11，同时，为了实现磁悬浮旋转，所设置的转子主磁铁62与定子主磁铁61面对面的磁极互为同性，使转子主磁铁62、转子圆盘63跟随转子轴芯11共同浮起旋转运动，最终使若干个组合磁铁产生的磁悬浮力串联叠加在同一根转子轴芯11上；
(4)同时，在所实施的转子圆盘63上方安装转子辅助磁铁64，同一个磁悬浮工作室顶部安装定子辅助磁铁65，若定子主磁铁61与转子主磁铁62面对面相邻的一层磁极均选择磁铁s极工作，则转子辅助磁铁64与定子辅助磁铁65面对面相邻的一层磁极均选择磁铁n极工作，即主磁铁的共同工作磁极与辅助磁铁的共同工作磁极相反；
(5)最后，可在轴芯动力端固定安装动力连接缓冲器3。
本发明实施例三所实施的反向力磁悬浮节能发电机的实现方法，其它相应的技术手段可参照实施例一、实施例二或在其基础上进行改进，此处不再赘述。
在本说明书的描述中，若出现术语″实施例一″、″本实施例″、″具体实施″等描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明或发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例；而且，所描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何一个或多个实施例或示例中以恰当的方式结合。
在本说明书的描述中，术语″连接″、″安装″、″固定″、″设置″、″具有″等均做广义理解，例如，″连接″可以是固定连接或在不影响部件关系与技术效果的基础上通过中间组件间接进行，也可以是一体连接或部分连接，如同此例的情形对于本领域普通技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明或发明中的具体含义。
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能够理解和应用本案技术，熟悉本领域技术的人员显然可轻易对这些实例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本案不限于以上实施例，对于以下几种情形的修改，都应该在本案的保护范围内：①以本发明技术方案为基础并结合现有公知常识所实施的新的技术方案，该新的技术方案所产生的技术效果并没有超出本发明技术效果之外，例如，将多个磁悬浮工作室在垂直空间上串联起来的技术方案应用于其它不同型号、不同需求的设备；②采用公知技术对本发明技术方案的部分特征的等效替换，所产生的技术效果与本发明技术效果相同，例如，将磁铁的种类或工作的材质进行替换，而并未产生其它的增益效果；③以本发明技术方案为基础进行可拓展，拓展后的技术方案的实质内容没有超出本发明技术方案之外；④利用本发明说明书及附图内容所作的等效变换，直接或间接运用在其他相关的技术领域。