專利名稱：一種低磁阻發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種低磁阻發(fā)電機。
背景技術(shù)：
發(fā)電機是一種將其它形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設(shè)備?，F(xiàn)有發(fā)動機構(gòu)造的一般 原則是用導(dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進行電磁感應(yīng)的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，實現(xiàn)能 量轉(zhuǎn)換。現(xiàn)有發(fā)電機包括定子和轉(zhuǎn)子，其中，定子包括定子鐵芯和纏繞在每一個定子鐵芯上 的線包繞組，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵芯和纏繞在每一個轉(zhuǎn)子鐵芯上的勵磁繞組或安裝在轉(zhuǎn)子上的 永磁體。在靜態(tài)時，定子上的每一個定子鐵芯的位置與轉(zhuǎn)子鐵芯或轉(zhuǎn)子上的永磁體的位置 相對應(yīng)，即定子鐵芯的數(shù)量與轉(zhuǎn)子鐵芯或轉(zhuǎn)子上的永磁體的數(shù)量相等。雖然該種結(jié)構(gòu)的發(fā) 電機可以利用電勵磁或永磁體發(fā)電，但當(dāng)機械力推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場時，轉(zhuǎn)子鐵芯 在勵磁電流的作用下所產(chǎn)生的電磁場或永磁體的磁場會對定子鐵芯能產(chǎn)生強大的吸引力， 且該吸引力的方向與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的方向相反，即該吸引力可阻礙轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，故被稱之為磁阻 力。據(jù)有關(guān)資料報導(dǎo)中指出，現(xiàn)有發(fā)電機的磁阻力能使發(fā)電機的效率降低30 - 50%。中國專利101197550號公告了一種名稱為“隔磁式發(fā)電機”。該發(fā)電機包括一個圓 柱形磁體和與該圓柱形磁體間隔一定距離的感應(yīng)線圈，且在圓柱形磁體和感應(yīng)線圈之間安 裝有鐵板葉片，每一個鐵板葉片分別與中心軸承上設(shè)置的三個扇形支架相連接。該發(fā)電機 在工作時，利用中心軸來帶動鐵板葉片轉(zhuǎn)動，通過鐵板葉片切割磁力線，以使感應(yīng)線圈上產(chǎn) 生感應(yīng)電流。其意是想利用轉(zhuǎn)動質(zhì)量輕的鐵板葉片來減小驅(qū)動力，以實現(xiàn)節(jié)能。雖然鐵板 葉片的質(zhì)量較輕，但由于圓柱形磁體和感應(yīng)線圈的位置同樣是對應(yīng)的，圓柱形磁體對感應(yīng) 線圈的鐵芯和鐵板葉片均能產(chǎn)生強大的吸引力即磁阻力，且該磁阻力與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動力的方向 相反，所以，該發(fā)電機效率即使提高也是有限度的。另外，中國專利1792016A號公開的名稱為“具有沿軸向布置的定子極和/或轉(zhuǎn)子 極的發(fā)電機”也是給出一種方案。該發(fā)電機的轉(zhuǎn)子包括多個繞轉(zhuǎn)軸設(shè)置在環(huán)形結(jié)構(gòu)上的永 磁體和圓柱形背板，磁體元件沿內(nèi)環(huán)表面磁極性是連續(xù)交替的；定子包括多個鐵芯段，在每 一個鐵芯段上纏繞有定子繞組，且每個定子段包括多個沿平行于轉(zhuǎn)軸方向相互對齊的極。 其意是想使每個定子極可以被磁化成在內(nèi)極面的氣隙處表面出一種磁極性，在其外極面表 現(xiàn)出相反的磁極性，進而可集中徑向方向的磁通。該發(fā)電機轉(zhuǎn)子上的磁體元件沿內(nèi)環(huán)表面 磁極性雖然是連續(xù)交替的，但由于轉(zhuǎn)子磁極性連續(xù)交替改變并不能使定子鐵芯段的極性也 隨之變化，轉(zhuǎn)子上的永磁體所產(chǎn)生的磁力對定子鐵芯的吸引力即使交替變化也不會相互抵 消，所以，該發(fā)電機并沒有消除磁阻力，其效率得不到較大的提高。由于電機的定子鐵芯是由鐵磁體構(gòu)成，所以，轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體對定子鐵芯 均具有很大的吸引力，該吸引力即為磁阻力，在電機領(lǐng)域中，將該種磁阻力規(guī)劃到電機負 載的主要部分。發(fā)電機效率低的主要原因就是由磁阻力造成的，其能使發(fā)電機的效率降低 30 - 50%ο發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種利用降低磁阻力的方式解決發(fā)電機效率低問題的 低磁阻發(fā)電機。本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機的轉(zhuǎn)子上安裝有磁體或電磁體，定子上安裝有 纏繞在定子鐵芯上的定子繞組，轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體在圓周方向極性交變且并列地安裝 有X個，定子上的定子繞組在圓周方向并列地安裝有Y=X + N個，其中X為大于等于4的偶 數(shù)，N為正整數(shù)，N表示形成平衡區(qū)的數(shù)量。因轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體與定子鐵芯之間的吸 引力的合力方向在兩者中心部位的連線上，當(dāng)定子鐵芯的數(shù)量大于轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體 的數(shù)量時，每個轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體與定子鐵芯之間的吸引力的合力方向發(fā)生變化，這 種變化會導(dǎo)致發(fā)電機內(nèi)的磁阻力為零或接近于零。所述平衡區(qū)是指在該區(qū)域內(nèi)的磁體或電 磁體吸引定子鐵芯所產(chǎn)生的磁阻力的合力為零或接近于零的區(qū)域。在上述式子中，N的數(shù) 值與平衡區(qū)的數(shù)量相同，即當(dāng)N等于1時，轉(zhuǎn)子上的所有磁體只能形成一個平衡區(qū)；當(dāng)N等 于2時，轉(zhuǎn)子上的磁體能形成兩個平衡區(qū)；當(dāng)N等于3時，能形成三個平衡區(qū)，依此類推。因 定子鐵芯是由硅鋼片或?qū)Т朋w物制成的，轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體對定子鐵芯具有強大的吸 引力，但，如果定子繞組的極數(shù)比轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁的極數(shù)多N個，在N個區(qū)域內(nèi)，轉(zhuǎn)子上 的磁體或電磁體對定子鐵芯產(chǎn)生的吸引力的合力為零或接近于零。所述轉(zhuǎn)子上的磁體為獨立的板狀磁體，定子鐵芯為獨立的在朝向轉(zhuǎn)子的邊為開放 邊的矩形鐵芯，該矩形鐵芯與開放邊相對邊纏繞有定子繞組。所述轉(zhuǎn)子上安裝有多組板狀磁體，同組板狀磁體沿著轉(zhuǎn)子的徑向安裝，定子上安 裝有多組工字形定子鐵芯，相鄰兩個工字形定子鐵芯間隔有允許板狀磁體穿過的間距。所述轉(zhuǎn)子具有一個由轉(zhuǎn)動軸限定的圓筒，在該圓筒的外表面安裝有一個個獨立的 弧形磁體，該弧形磁體沿著轉(zhuǎn)子的軸向排列的弧形磁體的極性相同，沿著轉(zhuǎn)子的徑向排列 的弧形磁體的極性相反。所述定子繞組的輸出端均安裝有整流部件，且使每一個整流部件的輸出端與輸出 端子相連接。所述轉(zhuǎn)子上安裝有電磁體，在電磁體的輸入端設(shè)置有電容器。本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機中的轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體與定子鐵芯上的 定子繞組的數(shù)量采用不相等的結(jié)構(gòu)，該種結(jié)構(gòu)可以使各磁體或電磁體所產(chǎn)生磁引力的方向 不同，以形成一個或多個平衡區(qū)，使磁阻力的合力為零或接近于零，以提高發(fā)電機的效率， 據(jù)現(xiàn)場檢測，該種發(fā)電機的效率可達90%以上。


附圖1是低磁阻發(fā)電機內(nèi)設(shè)置有1個平衡區(qū)的原理示意圖；附圖2是低磁阻發(fā)電機一個實施例展開時的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖3是低磁阻發(fā)電機另一個實施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖4是圖3的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；附圖5是圖3中轉(zhuǎn)子一個實施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖6是圖3中一個定子繞組的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖7是低磁阻發(fā)電機另一個實施例的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖8是圖7中定子的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]附圖9是圖7中轉(zhuǎn)子的外觀結(jié)構(gòu)示意圖；附圖10是定子繞組輸出端連接后的電路原理示意圖。
具體實施方式
參見圖1，該圖給出本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機內(nèi)設(shè)置有1個平衡區(qū)的原 理示意圖。圖1中的定子鐵芯設(shè)置有九個，即T1、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8和T9，轉(zhuǎn)子上的 磁體設(shè)置有八個，即Cl、C2、C3、C4、C5、C6、C7和C8，定子鐵芯比磁體多一個，其平衡區(qū)N = 1。由于第一個轉(zhuǎn)子上的磁體吸引與其相對應(yīng)的定子鐵芯所產(chǎn)生的磁阻力的合力方向是磁 體與定子鐵芯中心的連線方向。按照轉(zhuǎn)子在靜態(tài)時來分折，只有磁體C5與定子鐵芯Τ5兩 者的中心相對應(yīng)，磁吸引力的合力方向垂直于磁隙，故磁體C5吸引力不影響轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩； 磁體C6、C7、C8所產(chǎn)生的磁吸引力的合力方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相反，能形成磁阻力，但磁 體C4、C3和C2所產(chǎn)生的磁吸引力的合力方向與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動方向相同，能推動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動，且 磁體C4、C3和C2所產(chǎn)生的磁吸引力的合力能分別與磁體C6、C7、C8所產(chǎn)生的磁吸引力的 合力相互抵消，而Cl所產(chǎn)生的磁吸引力的合力方向與磁隙垂直，不影響轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩，所以， 該圖中所示的轉(zhuǎn)子上所有磁體所產(chǎn)生的磁吸引力的合力為零或接近于零。在動態(tài)時，根據(jù) 上述分析也同樣會得出轉(zhuǎn)子上所有磁體所產(chǎn)生的磁吸引力的合力為零或接近于零。參見圖2，該圖給出本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機第一個實施例的外觀結(jié)構(gòu) 示意圖。該發(fā)電機包括定子1和轉(zhuǎn)子2，以及端蓋板3。轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)動軸21和圓筒22，以及磁體對。圓筒22的兩個端蓋23固定在轉(zhuǎn) 動軸21上，在圓筒22的柱面上安裝有磁體M，磁體M沿著圓筒22的柱面徑向并列地安裝 有十個，且使相鄰兩個磁體M的極性相反，沿著圓筒22柱面的軸向安裝有三組所述徑向磁 體M，且相鄰兩個軸向磁體M的極性相同。定子1包括定子殼體11和安裝在定子殼體11內(nèi)表面的定子鐵芯12，以及纏繞在 每一個定子鐵芯12上的定子繞組13。定子鐵芯12沿著殼體11的內(nèi)表面徑向安裝十一個， 沿著定子殼體11內(nèi)表面的軸向安裝有所述定子鐵芯12。端蓋板3設(shè)置有兩個，分別安裝在定子殼體11的兩端。每一個端蓋板3的中部設(shè) 置的允許轉(zhuǎn)動軸21穿過的孔31，端蓋板3上設(shè)置有螺孔32，并通過螺栓(圖中沒有給出) 將其固定在定子殼體11端部。該發(fā)電機在工作時，通過外力驅(qū)動轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動軸21轉(zhuǎn)動，定子繞組13在變化的 磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，以實現(xiàn)發(fā)電。由于該發(fā)電機中的磁體M安裝有十個，定子鐵芯12安裝十一個，N=I，即平衡區(qū)為 一個，故該發(fā)電機的磁阻力為零或接近于零。轉(zhuǎn)子2上的磁體M沿著圓筒22柱面的徑向可以設(shè)置多個，如圓筒22柱面每一圈 的徑向磁體M并列地安裝有X個，定子1上的定子繞組13在圓周方向就應(yīng)并列地安裝有 Y=X+ N個，其中X為大于等于4的偶數(shù)，N為正整數(shù)，N表示形成平衡區(qū)的數(shù)量，在一般情 況下，N小于或等于4，X不大于60。上述轉(zhuǎn)子上的磁體M可以采用電磁體，并在電磁體的 輸入端設(shè)置有電容器，以為其提供直流電源。參見圖3至圖6，這四個附圖給出本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機第二個實施 例的外觀整體結(jié)構(gòu)。該發(fā)電機包括機殼1，在該機殼1內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子2和定子3，機殼1外 安裝有與轉(zhuǎn)子2的輸出軸21同軸的電動機4。其中的轉(zhuǎn)子2包括安裝在轉(zhuǎn)子輸出軸21上的圓筒22，以及安裝在圓筒22上的板狀磁體23。板狀磁體23設(shè)置有十個，每一個板狀磁 體23的形狀近似于遠離圓心角的扇形上部，且相鄰兩個板狀磁體23的極性相反。定子3包 括矩形鐵芯31，該矩形鐵芯31在朝向轉(zhuǎn)子方向的邊為開放邊33，以允許板狀磁體23穿過， 矩形鐵芯31與開放邊33相對邊纏繞有定子繞組32。矩形鐵芯31設(shè)置有十一個，每一個 矩形鐵芯31均間隔等距離地獨立安裝在機殼1的內(nèi)表面。由于定子3比板狀磁體23多一 個，所以，本實施例中給出的發(fā)電機的平衡區(qū)設(shè)置有一個。該發(fā)電機在工作時，通過電動機 4驅(qū)動轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動軸21轉(zhuǎn)動，定子繞組32在變化的磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，以實現(xiàn)發(fā)電。參見圖7至圖9，這三個附圖給出本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機第三個實施 例的外觀整體結(jié)構(gòu)。該發(fā)電機包括機殼1，在該機殼1內(nèi)安裝有轉(zhuǎn)子2和定子3，機殼1外 安裝有與轉(zhuǎn)子2的輸出軸21同軸的電動機4。轉(zhuǎn)子2包括安裝在轉(zhuǎn)子輸出軸21上的圓筒 22，以及安裝在圓筒22上的板狀磁體23。板狀磁體23在圓周方向定義為一組，共設(shè)置有六 組，每一組設(shè)置有十個板狀磁體23，每一個板狀磁體23的形狀近似于遠離圓心角的扇形上 部，且在每一組中相鄰兩個板狀磁體23的極性相反。定子3包括安裝在機殼1內(nèi)表面的工 字形定子鐵芯31，在工字形定子鐵芯31的凹陷部纏繞有定子繞組32，工字形定子鐵芯31 在圓周方向定義為一組，共設(shè)置有七組，每一組設(shè)置有十一個工字形定子鐵芯31，在軸向相 鄰兩個工字形定子鐵芯31間隔有允許板狀磁體23穿過的間距，且在每一組中相鄰兩個板 狀磁體23的極性相反。本實施例中給出的發(fā)電機的平衡區(qū)設(shè)置有一個。該發(fā)電機在工作時，通過電動機4驅(qū)動轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)動軸21轉(zhuǎn)動，定子繞組32在變 化的磁場中產(chǎn)生感應(yīng)電流，以實現(xiàn)發(fā)電。參見圖10，該圖給出本實用新型所提出的低磁阻發(fā)電機中定子繞組輸出端連接后 的電路原理示意圖。本實施例中給出給出九個定子繞組L，每一個定子繞組L的輸出端均安 裝有由全橋整流器構(gòu)成的整流部件Z，且使每一個整流部件Z的輸出端與輸出端子A、B相 連接。每一項定子繞組L所產(chǎn)生的電流都存在相位差，經(jīng)整流部件Z并且并聯(lián)后能輸出疊 加的直流電。
權(quán)利要求1.一種低磁阻發(fā)電機，該發(fā)動機的轉(zhuǎn)子上安裝有磁體或電磁體，定子上安裝有纏繞在 定子鐵芯上的定子繞組，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體在圓周方向極性交變且 并列地安裝有X個，定子上的定子繞組在圓周方向并列地安裝有Y=X+ N個，其中X為大于 等于4的偶數(shù)，N為正整數(shù)，N表示形成平衡區(qū)的數(shù)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上的磁體為獨立的板狀磁體， 定子鐵芯為獨立的在朝向轉(zhuǎn)子的邊為開放邊的矩形鐵芯，該矩形鐵芯與開放邊相對邊纏繞 有定子繞組。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上安裝有多組板狀磁體， 同組板狀磁體沿著轉(zhuǎn)子的徑向安裝，定子上安裝有多組工字形定子鐵芯，相鄰兩個工字形 定子鐵芯間隔有允許板狀磁體穿過的間距。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子具有一個由轉(zhuǎn)動軸限定的圓 筒，在該圓筒的外表面安裝有一個個獨立的弧形磁體，該弧形磁體沿著轉(zhuǎn)子的軸向排列的 弧形磁體的極性相同，沿著轉(zhuǎn)子的徑向排列的弧形磁體的極性相反。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機，其特征在于所述定子繞組的輸出端均安裝有整流 部件，且使每一個整流部件的輸出端與輸出端子相連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的發(fā)電機，其特征在于所述轉(zhuǎn)子上安裝有電磁體，在電磁 體的輸入端設(shè)置有電容器。
專利摘要本實用新型涉及一種低磁阻發(fā)電機，該發(fā)動機的轉(zhuǎn)子上的磁體或電磁體在圓周方向極性交變且并列地安裝有X個，定子上的定子繞組在圓周方向并列地安裝有Y=X＋N個，其中X為大于等于4的偶數(shù)，N為正整數(shù)，N表示形成平衡區(qū)的數(shù)量。該種結(jié)構(gòu)的發(fā)電機可以使各磁體或電磁體產(chǎn)生不同方向的磁引力，以形成一個或多個平衡區(qū)，使磁阻力的合力為零或接近于零，以提高發(fā)電機的效率。
文檔編號H02K21/14GK201846157SQ201020607829
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月16日
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