專利名稱：磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的制作方法
該發(fā)明屬物理中的電磁感應(yīng)知識(shí)。
目前使用的發(fā)電機(jī)都是導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)，此種發(fā)電機(jī)輸出的最高電壓是10.8萬伏，而且目前高壓送電線是110萬伏，它必須經(jīng)變電站升壓后進(jìn)行輸送。那么，可以依據(jù)變壓器原理，設(shè)計(jì)一種磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)，使大型發(fā)電機(jī)站輸出電壓達(dá)到遠(yuǎn)距離高壓送電要求。
根據(jù)物理中的電磁感應(yīng)理論知識(shí)穿過線圈中的磁通量發(fā)生變化，線圈中就有感應(yīng)電動(dòng)勢產(chǎn)生。如果線圈連接成閉合電路，那么電路中就有感應(yīng)電流。再根據(jù)實(shí)際中應(yīng)用到的收錄機(jī)磁頭原理收錄機(jī)磁頭是一個(gè)弓型鐵心，鐵心上繞有線圈，收錄機(jī)的磁帶上有磁粉層，磁粉層有隨音頻變化的磁場，也就是各處磁場不盡相同。當(dāng)磁帶運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁頭縫隙處便產(chǎn)生變化的磁場，使磁頭鐵中心產(chǎn)生變化的磁通量。那么，磁頭中的線圈就有感應(yīng)電流產(chǎn)生。依據(jù)上述原理，可以設(shè)計(jì)(

圖1)的磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)。
磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)，論證較容易。只需一個(gè)轉(zhuǎn)盤，上面固定上六根圓柱體磁鐵。再在轉(zhuǎn)子四周均勻固定六個(gè)如圖中那樣的鐵心，再在鐵心上繞上線圈。各線圈串聯(lián)連接。用電線接通萬能表。當(dāng)撥動(dòng)轉(zhuǎn)子，即可看到有電流通過。實(shí)驗(yàn)宣告達(dá)到目的。
磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)一、大型發(fā)電站可把電壓設(shè)計(jì)到數(shù)百萬伏，這樣無須經(jīng)變電站，可直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離送電。減少了變壓損耗和電力設(shè)備投資。
二、交、直變流簡單。只需一次性調(diào)整磁極便可達(dá)到目的，且與外電路相連沒有運(yùn)動(dòng)觸頭部位。這樣避免了目前的直流發(fā)電機(jī)(換向器)的火花放電燒壞電機(jī)或經(jīng)常更換等現(xiàn)象。
三、結(jié)構(gòu)簡單，制造容易。
四、磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的積極意義在于豐富了物理電學(xué)中的內(nèi)容，填補(bǔ)了電機(jī)中的一項(xiàng)空白。
圖面說明磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)由轉(zhuǎn)子和定子組成。轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)動(dòng)軸桿、軸盤和圓柱形磁鐵構(gòu)成；定子由鐵心與線圈構(gòu)成。
圖1軸桿在軸盤中間位置，軸盤周邊均勻地固定著六根圓柱形磁鐵。間隔距離與圓柱形磁鐵橫截面直徑相等。轉(zhuǎn)子四周均勻地分布(固定不動(dòng))著六個(gè)圓柱式弓型鐵心，鐵心的橫截面與磁鐵橫截面相等。各鐵心上繞有線圈，各線圈串聯(lián)連接。
圖2圖2為轉(zhuǎn)子正面圖，中間黑色圓圈為轉(zhuǎn)軸桿，周邊六個(gè)小圓為磁鐵，小圓中“N”字為磁極標(biāo)志。大圓為軸盤。
圖3圖3為磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的電流變化情況。
注實(shí)際中可根據(jù)需要任意設(shè)計(jì)磁鐵數(shù)量和鐵心數(shù)量。
磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)的工作原理當(dāng)外界提供動(dòng)力使轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)(圖1運(yùn)動(dòng)前，磁鐵與鐵心完全錯(cuò)開，不相交)，磁鐵與鐵心開始接觸、相交，相交面積逐步增大(兩圓相交，勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)相交面積變化由小到大，直徑完全重合，又開始由大變小。每一次變化大小呈拋物線狀態(tài))，直至完全重合，接著相交面積又迅速縮小至錯(cuò)位、不相交。由于轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)動(dòng)，錯(cuò)位的瞬間也就是又一次相交的開始。如此形成反復(fù)循環(huán)，磁鐵與鐵心相交，必然會(huì)在鐵心中產(chǎn)生磁通量。轉(zhuǎn)子連續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵與鐵心反復(fù)地相交、分離，這在每一個(gè)鐵心接觸處形成子一個(gè)反復(fù)變化的磁場，鐵心中就有一個(gè)反復(fù)變化的磁通量，因這反復(fù)變化的磁通量穿過線圈，必然在線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。因?yàn)楦骶€圈串聯(lián)成了一個(gè)閉合電路，故電路中有感應(yīng)電流。電流變化如(圖3)所示。
圖1中每一處鐵心就如是一臺(tái)變壓器，缺口處等于是變壓器的原線圈，鐵心上的線圈就如同變壓器的副線圈。當(dāng)磁場經(jīng)過鐵心缺口處，即在鐵心缺口處產(chǎn)生變化磁場，這就在鐵心中引起一個(gè)變化的磁通量，使繞在鐵心上的線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。就如變壓器原線圈通入變化電流，產(chǎn)生變化磁場，使鐵心中有了變化的磁通量，變化的磁通量穿過副線圈使之產(chǎn)生了感應(yīng)電流。上述兩個(gè)原理應(yīng)該是相同的。正因?yàn)檫@一原理，所以磁場感應(yīng)發(fā)電機(jī)才可以根據(jù)需要任意調(diào)節(jié)電壓。大型發(fā)電站才可以把電壓設(shè)計(jì)到數(shù)百萬伏(提高電壓有這樣兩種一、是增加線圈匝數(shù)-這與變壓器升壓原理相同；二、是各線圈或數(shù)臺(tái)電機(jī)進(jìn)行串聯(lián)-這與串聯(lián)電池組原理相同)。
注磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)還可以設(shè)計(jì)成交流發(fā)電機(jī)，只需把(圖1)中的轉(zhuǎn)子每隔一根磁鐵的磁極倒過來就可以達(dá)到目的。例如前一根磁鐵的上方是“N”極，下方是“S”極，那么把后面一根磁鐵倒過來，上方就是“S”極，下方則是“N”極了。這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過鐵心的磁通量就一正一反，線圈中就產(chǎn)生交流電了，如此便是交流發(fā)電機(jī)了。當(dāng)然，磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)同樣可以設(shè)計(jì)成兩相、三相，甚至四相、五相，這里不作表述。
權(quán)利要求
1．磁感應(yīng)發(fā)電機(jī)主要是利用磁鐵運(yùn)動(dòng)，在鐵心中產(chǎn)生變化的磁通量，從而使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電流。此發(fā)電機(jī)可以任意設(shè)計(jì)電壓，大型發(fā)電站可把電壓設(shè)計(jì)到數(shù)百萬伏。其利用磁鐵運(yùn)動(dòng)在鐵心中產(chǎn)生變化的磁通量，使線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流的各種型號(hào)發(fā)電機(jī)的發(fā)明權(quán)。
全文摘要
該項(xiàng)發(fā)明屬物理中的電磁感應(yīng)知識(shí)。此發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單,制造成本費(fèi)不高。交、直變流容易,易于調(diào)整電壓。并且大型發(fā)電站電壓可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)到百萬伏以上,這樣可以直接進(jìn)行遠(yuǎn)距離高壓送電,節(jié)省了電力設(shè)備投資和變壓損耗。主要的技術(shù)特征:是利用磁鐵運(yùn)動(dòng)在鐵心中產(chǎn)生變化的磁通量,使鐵心上線圈產(chǎn)生感應(yīng)電流。此發(fā)電機(jī)主要適用于大型發(fā)電站,也適用于各中、小型發(fā)電站。
文檔編號(hào)H02K21/12GK1320996SQ00105240
公開日2001年11月7日 申請(qǐng)日期2000年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年4月21日
發(fā)明者華標(biāo) 申請(qǐng)人:華標(biāo)