CN201937415U - 高效多转子多定子交互式发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及发电机，具体涉及一种多转子多定子发电机。它包括壳体（1）和转子轴（2），转子轴（2）上固定有一个以上的电磁转子或永磁转子，壳体（1）上固定有与转子（3）数量相同的定子（4），各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）一一轴向正对、各定子（4）上的线圈槽分别偏转相同的角度，或各定子（4）上的线圈槽一一轴向正对、各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）分别偏转相同的角度。由于其多个转子与多个定子间的磁性作用力相互抵消，转动惯性角更小，转动更平稳，更加节省动力。外动力相当于只带动一个转子转动，但可以发出单转子电机几倍的电能，这种发电机具有发电效率高、节能效果好、使用时能耗低的优点。

Description

高效多转子多定子交互式发电机

技术领域

本实用新型涉及发电机，具体涉及一种多转子多定子发电机。

背景技术

施加在发电机转子轴上的外力的初始作用是克服转子磁场（电磁或永磁）与定子铁芯之间的磁性吸引力，使转子转起来，转子转起来后定子线圈切割转子的磁场，才会在定子线圈里产生感应电流。转子转起来后，外力的作用变为既要克服转子磁场与定子铁芯之间的磁性吸引力、又要克服转子磁场与定子线圈所形成的磁场之间的磁性作用力，现有永磁发电机或电磁发电机均为单转子单定子结构，由于需要耗费较大的外力去抵消转子磁场对定子的磁性作用力，导致现有结构的电磁或永磁发电机发电效率较低，节能效果也不够好，使用时能耗较高。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种发电效率高、节能效果好、使用时能耗低的高效多转子多定子交互式发电机。

本实用新型的技术解决方案是：它包括壳体和转动安装在壳体上的转子轴，转子轴上沿轴向相间隔同轴固定有一个以上的彼此独立的具有相同数量转子线圈槽的电磁转子或具有相同数量永磁体的永磁转子，壳体上沿轴向相间隔固定有与转子数量相同、分别与各转子一一相配套的彼此独立的具有相同数量定子线圈槽的定子，各转子上的线圈槽或永磁体一一轴向正对、各定子上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转相同的角度，或各定子上的线圈槽一一轴向正对、各转子上的线圈槽或永磁体分别以其轴线为轴心依次偏转相同的角度。

进一步，高效多转子多定子交互式发电机，转子和定子的数量均为m个，各转子上的线圈槽或永磁体数量均为相同偶数对n个，各定子上的线圈槽数量均为相同偶数对，各转子上的线圈槽或永磁体一一轴向正对、各定子上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/mn的角度，或各定子上的线圈槽一一轴向正对、各转子上的线圈槽或永磁体分别以其轴线为轴心依次偏转360/mn的角度。m为大于等于2、小于等于6的正整数，n为大于等于2、小于等于64的偶数对。

本实用新型的技术效果是：由于其多个转子与多个定子间的磁性作用力相互抵消，转动惯性角更小，转动更平稳，更加节省动力。外动力相当于只带动一个转子转动，但可以发出单转子电机几倍的电能，这种发电机具有发电效率高、节能效果好、使用时能耗低的优点，从而可以节约大量的动力能源，更加节能环保，更有利于节能减排和保护环境。它可以使发电机的应用范围更加广阔，更加有利于保护地球上越来越少的天然燃料资源。

附图说明  

图1为本实用新型实施例一立体剖视图；

图2为本实用新型实施例二立体剖视图；

图3为本实用新型实施例三立体剖视图；

图4为本实用新型实施例四立体剖视图；

图5为本实用新型实施例五立体剖视图；

图6为本实用新型实施例六立体剖视图；

图7为本实用新型实施例七立体剖视图；

图8为本实用新型实施例八立体剖视图；

图9为本实用新型实施例一定子绕组与负载独立式接线图；

图10为本实用新型实施例一定子绕组、负载交互式星形接线图；

图11为本实用新型实施例一定子绕组、负载交互式三角形接线图；

图12为本实用新型实施例一定子绕组并联式负载接线图。

具体实施方式

实施例一，如图1所示，它包括壳体1和转动安装在壳体1上的转子轴2，转子轴2上沿轴向相间隔同轴固定有3个彼此独立的具有16个转子线圈槽31的电磁转子3，壳体1上沿轴向相间隔固定有3个分别与各转子3一一相配套的彼此独立的具有相同数量定子线圈槽41的定子4。

各转子3上的线圈槽一一轴向正对、各定子4上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=7.5°的角度。

各电磁转子3的结构相同，分别由转子铁芯32和缠绕在转子铁芯32上的转子线圈构成。

转子铁芯32是由多片矽钢片相叠压构成的轴心具有转子轴安装孔、外周壁上轴向设有若干对转子线圈槽31的柱状体。

各定子4的结构相同，分别由定子铁芯42和缠绕在定子铁芯42上的定子线圈构成。

定子铁芯42是由多片矽钢片相叠压构成的轴心具有转子通孔43、轴向设有若干对定子线圈槽41的筒状体。

壳体1由左端盖11、右端盖12和固定在左端盖11、右端盖12之间的壳筒13构成，转子轴2的两端分别通过轴承安装在壳体1的左端盖11和右端盖12上，各定子4分别轴向相间隔固定在壳筒13的内壁上并分别罩在与其相配套的转子3外部。

实施例二，如图2所示，与实施例一的不同点是各定子4上的线圈槽一一轴向正对、各转子3上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=7.5°的角度。

实施例三，如图3所示，与实施例一的不同点是转子3和定子4的数量均为4个，各转子3上的线圈槽一一轴向正对、各定子4上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=5.625°的角度。

实施例四，如图4所示，与实施例三的不同点是各定子4上的线圈槽一一轴向正对、各转子3上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=5.625°的角度。

实施例五，如图5所示，与实施例一的不同点是转子3为设有8对（16）块永磁体33的永磁转子，转子3和定子4的数量均为3个，各转子铁芯32上的永磁体33数量均为相同偶数对16个，各转子3上的永磁体33一一轴向正对、各定子4上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=7.5°的角度。

各永磁转子3的结构相同，分别由转子铁芯32和固定在转子铁芯32上的若干对永磁体33构成。

转子铁芯32是由多片矽钢片相叠压构成的轴心具有转子轴安装孔、外周壁上轴向设有若干对永磁体安装槽34的柱状体。

转子3上的各永磁体33分别径向N、S极相交替固定在转子铁芯32上。

实施例六，如图6所示，与实施例五的不同点是各定子4上的线圈槽一一轴向正对、各转子3上的永磁体33分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=7.5°的角度

实施例七，如图7所示，与实施例五的不同点是转子3和定子4的数量均为4个，各转子3上的永磁体33一一轴向正对、各定子4上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=5.625°的角度。

实施例八，如图8所示，与实施例七的不同点是各定子4上的线圈槽一一轴向正对、各转子3上的永磁体33分别以其轴线为轴心依次偏转360/48=5.625°的角度。

以三转子发电机为例，定子绕组与负载可采用以下接线方式：图9为定子绕组与负载独立式接线，图10为定子绕组、负载交互式星形接线，图11为定子绕组、负载交互式三角形接线，图12为定子绕组独立式共同带负载接线。

以三转子永磁发电机为例，由于各转子3上的永磁体33一一轴向正对、各定子4上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/mn的角度，或各定子4上的线圈槽一一轴向正对、各转子3上的永磁体33分别以其轴线为轴心依次偏转360/mn的角度。当转子3不转动时，三个单体发电机中只有一个单体发电机转子3上的各永磁体33一一正对吸引其定子4铁芯极靴，其它两个单体发电机永磁转子3上的各永磁体33则不能一一正对吸引其定子4铁芯极靴，而是分别一前一后错开一定角度分别斜向吸引离其较近的定子铁芯极靴，这两个永磁转子3与其定子4的吸引力达到平衡，整个永磁转子3处在一个静态平衡状态。

当外力带动永磁转子3转动时，由于三个永磁转子3中的两个与其定子4之间的作用力相互平衡抵消，外力只需要克服一个单体发电机的永磁转子3永磁体33与定子4之间的作用力，即可以带动整个永磁转子3转动。在永磁转子3转动的这程中三个永磁转子3与其定子4之间的作用力始终处在一个互相循环抵消平衡的状态下。所施加的外力比这个外力只带动一个相同结构的单转子发电机还要小，其原因是永磁转子3转动过程中克服磁性吸引力的惯性角变小了，转动更平稳。

单转子发电机的惯性角应该是两个磁极轴心线相对于其轴心线角度的一半，即转子从一个静平衡位置转到下一个静平衡位置角度的一半（过了一半角度，永磁转子3上的永磁体33就会由于对下一个静平衡位置的极靴引力大于对前一个静平衡位置极靴的引力而自动转向下一个静平衡位置），当永磁转子3共有3个时，永磁转子3前后两个静平衡位置之间的角度会更小，外力对永磁转子3做功的时间就会更短，也就更加节省外力，相同的外力可以使转子3转得更快，三转子发电机在一起发出的电能应该是同样的力只作用在一个单转子发电机发出电能的三倍多。由此可见，本发电机既节省动力又可以发出更多的电能，完全可以达到发电效率高、节能效果好、使用时能耗低的效果，相对于现有单转子发电机具有很大的优势。但是它也存在结构更加复杂，成本更高，接线复杂，加工制作更加不方便的缺点，虽然存在这些缺点，但其优点应该是更加突出。

本实用新型高效多转子多定子永磁发电机既可以是实施例中的内转子永磁发电机，也可以是外转子永磁发电机、单相电磁发电机或三相电磁发电机，同样可以达到相同的效果。

以三转子永磁发电机为例，高效多转子多定子永磁发电机和与其相同转子和定子结构的单转子单定子永磁发电机对比试验：

以一台三转子三定子永磁发电机与一台与其相同转子结构和定子结构的单转子单定子永磁发电机相对比；

一、     发电量对比：以相同外力分别带动三转子三定子永磁发电机和单转子单定子永磁发电机的转子转动发电，三转子三定子永磁发电机的三组定子线圈分别接一个灯炮做为负载，单转子单定子永磁发电机的定子线圈接一个相同功率的灯炮做为负载，三转子三定子永磁发电机的三组定子线圈分别接的灯炮的亮度均明显高于单转子单定子永磁发电机的定子线圈接的灯炮，此项实验证明三转子三定子永磁发电机的发电能力比单转子单定子永磁发电机高两倍还要多。

二、     起动所耗外力对比：用拉力计分别以相同力臂拉住两种结构电机的转子轴，单转子单定子永磁发电机起动所需扭力约为三转子三定子永磁发电机的两倍多将近三倍。

由以上对比试验可见，本三转子三定子永磁发电机和与其相同转子和定子结构的单转子单定子永磁发电机相比发电量更大，约为其3.5倍；启动所耗外力更小，约为40%。由此可见本高效多转子多定子发电机发电效率更高，节能效果更好，使用时能耗更低。它需要动力更小，其应用范围更广。

Claims (10)

1.高效多转子多定子交互式发电机，它包括壳体（1）和转动安装在壳体（1）上的转子轴（2），其特征在于：转子轴（2）上沿轴向相间隔同轴固定有一个以上的彼此独立的具有相同数量转子线圈槽（31）的电磁转子或具有相同数量永磁体（33）的永磁转子，壳体（1）上沿轴向相间隔固定有与转子（3）数量相同、分别与各转子（3）一一相配套的彼此独立的具有相同数量定子线圈槽（41）的定子（4），各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）一一轴向正对、各定子（4）上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转相同的角度，或各定子（4）上的线圈槽一一轴向正对、各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）分别以其轴线为轴心依次偏转相同的角度。

2.如权利要求1所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述转子（3）和定子（4）的数量均为m个，各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）数量均为相同偶数对n个，各定子（4）上的线圈槽数量均为相同偶数对，各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）一一轴向正对、各定子（4）上的线圈槽分别以其轴线为轴心依次偏转360/mn的角度，或各定子（4）上的线圈槽一一轴向正对、各转子（3）上的线圈槽或永磁体（33）分别以其轴线为轴心依次偏转360/mn的角度， m为大于等于2、小于等于6的正整数，n为大于等于2、小于等于64的偶数对。

3.如权利要求1所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述各电磁转子（3）的结构相同，分别由转子铁芯（32）和缠绕在转子铁芯（32）上的转子线圈构成。

4.如权利要求3所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述转子铁芯（32）是由多片矽钢片相叠压构成的轴心具有转子轴安装孔、外周壁上轴向设有若干对转子线圈槽（31）的柱状体。

5.如权利要求1所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述各定子（4）的结构相同，分别由定子铁芯（42）和缠绕在定子铁芯（42）上的定子线圈构成。

6.如权利要求5所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述定子铁芯（42）是由多片矽钢片相叠压构成的轴心具有转子通孔（43）、轴向设有若干对定子线圈槽（41）的筒状体。

7.如权利要求1所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述壳体（1）由左端盖（11）、右端盖（12）和固定在左端盖（11）、右端盖（12）之间的壳筒（13）构成，转子轴（2）的两端分别通过轴承安装在壳体（1）的左端盖（11）和右端盖（12）上，各定子（4）分别轴向相间隔固定在壳筒（13）的内壁上并分别罩在与其相配套的转子（3）外部。

8.如权利要求1所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述各永磁转子（3）的结构相同，分别由转子铁芯（32）和固定在转子铁芯（32）上的若干对永磁体（33）构成。

9.如权利要求8所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述转子铁芯（32）是由多片矽钢片相叠压构成的轴心具有转子轴安装孔、外周壁上轴向设有若干对永磁体安装槽（34）的柱状体。

10.如权利要求1所述的高效多转子多定子交互式发电机，其特征在于所述永磁转子（3）上的各永磁体（33）分别径向N、S极相交替固定在转子铁芯（32）上。

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