CN101257226A - 磁路封闭发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种磁路封闭发电机，包括机座、机壳、定子、转子、转动轴和传动轮，定子上固接导磁颈，定子上线圈绕组固定在导磁支架上套在导磁颈外部，导磁支架与导磁颈中间有低导磁介质使之相离并保持一定距离，转子旋转时磁体随之旋转，导磁颈被感应通磁，随着磁力线在线圈绕组内磁通变化产生电流，而磁力线总是喜欢在最容易用过的导磁材料中通过，线圈绕组电流产生的磁场、磁力线集中在导磁支架内通过，定子上线圈绕组、转子上磁体形成各自磁场磁力线封闭回路，转子、定子之间有很小磁吸力，传动轮用很小功率拖动转子旋转，使发电机产生电流，对外输出作功。本发明设计合理、无污染、功能转换效率高，可广泛用于电厂、汽车、轮船等发电设备。
Description
技术领域：
本发明涉及一种发电机，特别是涉及一种依靠转子上磁体和定子上线圈产生的磁力线各自形成封闭磁路的新型结构的磁路封闭发电机。
背景技术：
目前，公知的发电机多是以原动力机拖动转子旋转、磁切割或磁感应线圈产生电流，而线圈感生磁场总是阻碍转子旋转，这种方法获取电能很不理想，因此提高发电机能量转换效率便成为人们急待解决的问题。公告号为CN1405955的专利申请提供一种“高品质低能耗发电机”，虽然解决了永磁发电机中电压的调节问题，仍没有解决发电机功能转换效率低的问题；公告号为CN1036484的专利申请提供“一种新型的无刷发电机”，虽然提高了发电机的输出电流，但是发电机的定子、转子工作时仍存在着很强的磁场斥吸力作用，原动力机拖动转子旋转仍需做很大的功克服磁场的斥吸力，也没有解决发电机功能转换效率低的问题。
发明内容：
本发明的目的是提供一种磁路封闭发电机，有效解决现有发电机功能转换效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种磁路封闭发电机，包括机座、机壳、定子、转子、转动轴和传动轮，转子由磁体和导磁材料及固定件构成并固接在转动轴上，转动轴与机壳滑接固定，转动轴的一端与输入动力的传动轮固接；定子固接在机壳上，机壳由导磁材料构成并作为旋转部分的机械支撑；定子上设置有线圈绕组并固定在导磁支架上，导磁支架的一个框体空芯部位套在定子上的导磁颈外部，并且导磁支架与定子上的导磁颈之间设置有低导磁介质使之分开保持一定距离；传动轮通过转动轴拖动转子旋转，定子上的导磁靴、导磁颈受转子上磁体的感应通磁，随着磁力线在线圈绕组内部的磁通变化，绕组线圈被感应产生电流；导磁支架与导磁颈之间设置有低导磁介质使它们保持一定距离，磁力线总是喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，线圈绕组中电流产生的磁场、磁力线集中在导磁支架内通过，定子上固定的导磁靴没有线圈绕组产生的磁场阻碍转子旋转，转子、定子之间只有很小磁性吸力。
固定线圈绕组的导磁支架是由至少一种导磁材料组成。
在线圈绕组内部和线圈绕组外部的导磁支架是由导磁材料相固接连通构成。
机壳和定子上的导磁靴及导磁颈是由至少一种导磁材料构成。
导磁支架与导磁颈、导磁靴及机壳之间的对应部分设置有至少一种低导磁介质把它们分开并保持一定距离位置。
导磁支架与导磁颈对应部分的框体芯体部分是空芯结构，并且套设在导磁颈外部。
导磁颈的一端设置有导磁靴，导磁靴对应转子上磁体的一个磁极面，导磁颈的另一端固接在机壳上。
线圈绕组中电流产生的磁场、磁力线集中在导磁支架内通过，形成一磁力线封闭回路。
转子上固接的磁体是由至少一个永磁体或至少一个电磁体构成，或者是由至少一个永磁体和至少一个电磁体相组合为一体构成。
转子上磁体的每一个磁极通磁感应对应的线圈绕组为至少一个线圈绕组，线圈绕组之间是由至少一个以上的绕组并联或串联组合。
本发明磁路封闭发电机利用磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过的特性，将定子线圈导磁支架套在定子导磁颈外部，线圈支架与定子导磁颈之间有介质使导磁支架与导磁颈保持一定距离，定子、转子形成各自磁场磁力线封闭回路，转子、定子之间有很小磁性吸力，原动力机用很小功率拖动转子旋转，使发电机产生电流，对外输出作功。本发明设计合理、无污染、功能转换效率高，可广泛用于电厂、汽车、轮船等发电设备。
附图说明：
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为图1中C-C向截面示意图；
图3为图1结构的并联结构示意图；
图4为图1结构的串联结构示意图；
图5为一种原发机型结构示意图；
图6为一种并联机型结构示意图；
图7为一种串联机型结构示意图；
图8为一种偏励磁机型结构示意图；
图9为一种偏励磁并联机型结构示意图；
图10为一种偏励磁串联机型结构示意图；
图11为图8、图9和图10中A-A向截面示意图；
图12为一种中励磁机型结构示意图；
图13为一种中励磁并联机型结构示意图；
图14为一种中励磁串联机型结构示意图；
图15为图12、图13和图14中B-B向截面示意图。
附图标记说明：
| 1-导磁支架； | 2-线圈绕组； | 3-定子； |
| 4-磁体； | 5-转子； | 6-导磁靴； |
| 7-转动轴； | 8-机壳； | 9-机座； |
| 10-传动轮； | 11-导磁材料； | 12-导磁颈； |
| 13-低导磁介质。 |
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
图1为本发明的原理示意图，图2为图1中C-C向截面示意图。众所周知，磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，本发明利用磁力线这一特性，把一线圈绕组2固定在导磁支架1上，线圈绕组2内部和线圈绕组2外部均有导磁材料相固接连通，这些导磁材料构成线圈绕组的导磁支架1，导磁支架1的一个框体空芯部位套在导磁材料组成的导磁颈12上与之对应，导磁支架1与导磁颈12之间对应部分有低导磁介质13把它们分开，并保持一定距离；导磁颈12的一端有导磁靴6，导磁靴6与磁体4的一个N极相对应，导磁颈12的另一端固接在导磁材料11上，导磁材料11中E处与磁体4的一个S极相对应，磁体4如图1所示不停地左右运动，磁体4的磁力线从N极出发，通过导磁靴6在导磁材料11内到达导磁材料11中的E处，又回到了磁体4的S极进入磁体4中，形成了一个磁体4磁力线通磁封闭回路。磁体4不停运动，磁力线不停地在线圈绕组2内部通磁变化，线圈绕组2被感应产生电流。由于导磁支架1与导磁颈12之间对应部分设置有低导磁介质13并使它们相离保持一定距离，而磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，于是线圈绕组2中电流产生的磁场磁力线集中在导磁支架1内、从导磁支架1的a处、b处和c处通过，形成一个磁力线封闭回路，而磁体4的磁力线通过导磁材料11从A处、B处、C处、D处和E处又回到了磁体4中，形成了一个磁体4磁力线封闭回路。所以说，当磁体4运动时没有受到线圈绕组2中电流产生的磁场斥吸力的作用，磁体4运动只需克服磁体4本身对导磁靴6材料的磁性吸引力和运动中产生的摩擦力。
为了保证导磁材料11、导磁靴6与导磁支架1中磁力线正常通过即两个磁力线封闭回路正常通磁，可以通过调整磁通量及磁力线密度来解决。首先保证导磁靴6要有足够的形面通磁，导磁材料11的AB部分要有足够的形状体积，磁体4磁力线在AB部分中达到最大通量时要完全饱和AB部分的导磁材料。根据楞次定律知，线圈绕组2中感生磁场总是力图保持着线圈绕组2中原磁场的通量，在线圈绕组2中产生一个等同量通磁场相反的磁场，这个磁场量的大小要与通过磁场的磁通量成正比，并且这个磁场通过导磁靴6对磁体4将产生磁性斥吸力，阻碍影响着磁体4的运动，这个问题正是本发明要解决的。我们利用磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过的特性，可以设计、实验、加工制造出上述图中的导磁支架1和导磁材料11，使导磁支架1的材料通磁量能力大于导磁材料11的最大磁通量，在磁体4对导磁靴6的通磁过程中，导磁材料11中磁力线密度始终大于导磁支架1中的磁力线密度，这样线圈绕组2感生的磁场磁力线在容易通过的磁力线密度相对低的导磁支架1中通过，也就是说线圈绕组2感生的磁场磁力线在导磁支架1中从abc通过，由于导磁支架1与导磁颈12之间隔有低导磁介质，导磁支架1中磁力线不会与导磁颈12通磁，导磁靴6也就没有产生影响磁体4运动的磁性斥吸力。
上述导磁材料中的通磁量即单位面积内磁力线密度，在实际使用中只要保证如图1中导磁材料11的导磁颈12中A′部分的材料形状、体积，保证磁体4对导磁靴6通磁过程中通磁量最大时饱和A′部分，使A′部分的磁通磁力线密度大于导磁支架1内的磁力线密度，也就是说保证导磁支架1的材料体积内的磁通量能力要大于A′部分磁饱和时磁通量。从这个意义上讲，导磁支架1和导磁材料11所选用的材料可以是同一导磁率的导磁材料，也可以是不同导磁率的材料，因此在设计、生产加工中，选定导磁材料只需准确把握导磁颈12中A′部分材料的磁饱和。
根据上述原理，图3为图1结构的并联结构示意图，图4为图1结构的串联结构示意图，图3、图4所示结构均是在图1所示原理基础上发展出来的并联、串联机型结构。图5～图15是原发机型、并联机型、串联机型结构，这些机型发电产生电流的原理一样，区别只是根据需要而改变了空间布局，实际使用中，可以根据社会活动需求，选择本发明上述技术方案中的一个空间布局机型。
如图5～图15所示，本发明磁路封闭发电机包括机座9、机壳8、定子3、转子5和转动轴7。转子5包括磁体4和导磁材料及固定件，磁体4和导磁材料及固定件固接在转动轴7上，转动轴7与机壳8滑接固定，转动轴7的一端固接有输入动力的传动轮10；定子3固接在机壳8上，机壳8有导磁材料构成并作为旋转部分的机械支撑；定子3上设置有线圈绕组2，线圈绕组2固定在导磁支架1上，导磁支架1由至少一种导磁材料组成，并从线圈绕组2内部穿过，与线圈绕组2外部的导磁材料相固接连通，导磁支架1的一个框体芯体空芯部位套在定子3上的导磁颈12外部；机壳8和定子3上导磁靴6及导磁颈12由至少一种导磁材料组合构成，导磁支架1与导磁颈12、导磁靴6及机壳8之间对应重合部分有至少一种低导磁介质13把它们分开相离，并保持一定距离位置。导磁颈12的一端有导磁靴6，导磁靴6对应磁体4的一个磁极面，另一端固接在机壳8上。转子3上固接的磁体4可以由至少一个永磁体构成，也可以由至少一个电磁体构成，或者由至少一个永磁体和至少一个电磁体相组合为一体构成。原动力机拖动转子5旋转，磁体4随之运动，磁体4对定子3上的导磁靴6、导磁颈12进行通磁，随着磁力线在线圈绕组2内部的磁通变化，绕组线圈2被感应产生电流。由于导磁支架1与导磁颈12之间对应部分设置有低导磁材料介质13，且使它们分开相离保持一定距离，而磁力线喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，于是线圈绕组2中电流产生的磁场磁力线集中在导磁支架1的导磁材料中通过，形成一个磁力线封闭回路；磁体4的磁力线从N极出发，通过导磁靴6在导磁材料11内到达另一端导磁靴6最后回到磁体4的S极进入磁体4中，形成了一个磁体4磁力线通磁封闭回路。这样定子3、转子5各自形成磁力线通磁封闭回路，导磁支架1中磁力线不会与定子3上导磁颈12通磁，导磁靴6也就没有产生影响磁体4及转子5旋转运动的磁性斥吸力。转子5旋转使磁体4运动时没有受到线圈绕组2中电流产生的磁场斥吸力的作用，转子5旋转只需克服磁体4本身对导磁靴6材料的磁性吸引力和运动中产生的摩擦力。
当然，本发明磁路封闭发电机的转子5上的磁体4可以由至少一个以上的磁体构成，磁体每一个磁极对应的线圈绕组2有至少一个线圈绕组，线圈绕组之间是可以有至少一个以上的绕组并联或串联组合构成，这样可以构成不同能量的发电机组，满足各种需求电力的场所。
本发明磁路封闭发电机的工作过程如下：当原动力机通过传动轮10、转动轴7拖动转子5及磁体4旋转时，磁体4磁性极面对应于导磁靴6及导磁颈12通磁，随着磁力线在线圈绕组2内部通磁变化，线圈绕组2被感应产生电流；转子5速度到达一定值稳速旋转，该磁路封闭发电机产生的电流也为一定值。当原拖动机停止旋转，转子5也将停止旋转，该磁路封闭发电机也将停止产生电流、停止对外输出电流停止做功。
Claims (10)
1、一种磁路封闭发电机，包括机座(9)、机壳(8)、定子(3)、转子(5)、转动轴(7)和传动轮(10)，其特征在于：转子由磁体(4)和导磁材料(11)及固定件构成并固接在转动轴(7)上，转动轴(7)与机壳(8)滑接固定，转动轴(7)的一端与输入动力的传动轮(10)固接；定子(3)固接在机壳(8)上，机壳(8)由导磁材料构成并作为旋转部分的机械支撑；定子(3)上设置有线圈绕组(2)并固定在导磁支架(1)上，导磁支架(1)的一个框体空芯部位套在定子(3)上的导磁颈(12)外部，并且导磁支架(1)与定子(3)上的导磁颈(12)之间设置有低导磁介质(13)使之分开保持一定距离；传动轮(10)通过转动轴(7)拖动转子(5)旋转，定子(3)上的导磁靴(6)、导磁颈(12)受转子(5)上磁体的感应通磁，随着磁力线在线圈绕组(2)内部的磁通变化，绕组线圈(2)被感应产生电流；导磁支架(1)与导磁颈(12)之间设置有低导磁介质(13)使它们保持一定距离，磁力线总是喜欢在最容易通过的导磁材料中通过，线圈绕组(2)中电流产生的磁场、磁力线集中在导磁支架(1)内通过，定子(3)上固定的导磁靴(6)没有线圈绕组(2)产生的磁场阻碍转子(5)旋转，转子(5)、定子(3)之间只有很小磁性吸力。
2、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：固定线圈绕组(2)的导磁支架(1)是由至少一种导磁材料组成。
3、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：在线圈绕组(2)内部和线圈绕组(2)外部的导磁支架(1)是由导磁材料相固接连通构成。
4、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：机壳(8)和定子(3)上的导磁靴(6)及导磁颈(12)是由至少一种导磁材料构成。
5、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：导磁支架(1)与导磁颈(12)、导磁靴(6)及机壳(8)之间的对应部分设置有至少一种低导磁介质(13)把它们分开并保持一定距离。
6、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：导磁支架(1)与导磁颈(12)对应部分的框体芯体部分是空芯结构，并且套设在导磁颈(12)外部。
7、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：导磁颈(12)的一端设置有导磁靴(6)，导磁靴(6)对应转子(5)上磁体(4)的一个磁极面，导磁颈(12)的另一端固接在机壳(8)上。
8、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：线圈绕组(2)中电流产生的磁场、磁力线集中在导磁支架(1)内通过，形成一磁力线封闭回路。
9、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：转子(5)上固接的磁体(4)是由至少一个永磁体或至少一个电磁体构成，或者是由至少一个永磁体和至少一个电磁体相组合为一体构成。
10、根据权利要求1所述的磁路封闭发电机，其特征在于：转子(5)上磁体(4)的每一个磁极通磁感应对应的线圈绕组(2)为至少一个线圈绕组(2)，线圈绕组(2)由至少一个以上的绕组并联或串联组合。
Priority Applications (1)
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2007
- 2007-10-08 CN CNA2007101822268A patent/CN101257226A/zh active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20080903 |