專利名稱：平轉動電發(fā)生器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種平轉動電發(fā)生器，并且特別是涉及一種平轉動電發(fā)生器，該發(fā)生器通過使用至少一個無芯螺旋卷繞的環(huán)形線圈結構來切割由至少一個同軸盤形磁極結構產(chǎn)生的磁力線來發(fā)電，從而減小尺寸并增加發(fā)生器的效率。
背景技術：
電發(fā)生器是將磁能轉換成電能并基本上采用法拉利原理和楞次原理來實現(xiàn)發(fā)電的機器。
具有多種電發(fā)生器；但是，通常電發(fā)生器歸類成轉動電發(fā)生器系統(tǒng)和線性電發(fā)生器系統(tǒng)。
在常用類型的轉動電發(fā)生器中，其繞組(定子)圍繞一個圓分布，并且磁性轉子設置在其中心。為了操作電發(fā)生器，通過繞組將磁力線引入繞組內(nèi)的例如硅鋼片或芯體的透磁材料。但是，這將在磁性轉子和透磁材料之間產(chǎn)生吸引力并因此造成抵抗轉子轉動的阻力。該阻力可通過縮短透磁材料和轉子之間的距離來減小，但是在交叉磁力線數(shù)量減小的情況下，并因此感應電動勢沒有增加。
如上所述，傳統(tǒng)電發(fā)生器采用磁性轉子的轉動來在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應電流。但是，具有硅鋼片或其它透磁芯體作為磁力線的介質(zhì)的傳統(tǒng)電發(fā)生器增加了發(fā)生器的重量，并造成可以增加操作扭矩的渦流損失。另外，芯體磁損失和透磁材料中的渦流損失還可減小發(fā)電效率。因此，傳統(tǒng)發(fā)生器的效率對于作為微型電發(fā)生器實際應用來說太低。為了解決所述缺陷，需要開發(fā)一種具有高效率的平電發(fā)生器，該發(fā)生器可適用于作為微型電發(fā)生器并可以滿足輕、薄、短和小的電發(fā)生器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到所述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種平轉動電發(fā)生器，該發(fā)生器能夠通過使用螺旋卷繞的環(huán)形線圈結構來切割由同軸轉動盤形磁極結構產(chǎn)生的磁力線來發(fā)電。
為了實現(xiàn)按照本發(fā)明一個方面的所述目的，提供一種平轉動的電發(fā)生器，該發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個環(huán)形線圈結構；平行于環(huán)形線圈結構取向并位于環(huán)形線圈結構側部定位的至少一個盤形磁極結構，其中由至少一個盤形磁極結構產(chǎn)生的磁力線可通過至少一個環(huán)形線圈結構，當盤形磁極結構通過例如機械力、液壓力或風力的外力轉動時，環(huán)形線圈結構可切割通過其中的磁力線，以便產(chǎn)生感應電流。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，電發(fā)生器沒有硅鋼片或其它透磁芯體。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，電發(fā)生器包括交替和平行方式布置的多個環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，至少一個盤形磁極結構包括以交替方式布置的至少兩個磁極或串聯(lián)布置的成對交替極。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，盤形磁極結構的磁體可包括連接在一起形成盤的分開的極結構，或者磁化以便形成極的單個盤形結構。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，環(huán)形線圈結構固定，并且盤形磁極結構布置成轉動，或者盤形磁極結構固定，并且環(huán)形線圈結構布置成轉動，并且環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構是同軸的。
因此，本發(fā)明能夠解決由于在傳統(tǒng)發(fā)生器中使用透磁材料而造成的傳統(tǒng)轉動電發(fā)生器的缺陷，例如效率低、成本高、尺寸大。


圖1是表示按照本發(fā)明一個優(yōu)選實施例的結構的示意圖；圖2是表示按照本發(fā)明的另一實施例的結構的示意圖；圖3是按照本發(fā)明的盤形磁極結構的操作的示意圖；圖4是表示本發(fā)明盤形磁極結構的平面結構的示意圖；圖5(a)和5(b)是表示本發(fā)明的盤形磁極結構的截面圖的示意圖；圖6(a)和6(b)是表示本發(fā)明繞組盤的繞組結構的示意圖。
具體實施例方式
通常感應電動勢可以根據(jù)法拉利原理E=-N(dφdt)×10-8]]>
其中E表示電動勢，N表示繞組數(shù)量，φ表示磁通而t表示時間。
由于磁力線通過轉動磁場的切割角度來改變，電動勢不是相同的。通過被切割的磁力線(Φ)數(shù)量表示電動勢的規(guī)則變化，通過φ＝Φmax.cos(ω.t)(其中ω表示轉動角速度)。因此，電動勢和轉動角速度之間的關系通過E＝N.Φ.sin(ω.t)×10-8給出，并且有效電動勢通過Erms＝4.44.f.Φ.sin(ω.t)×10-8給出，(其中f表示磁性盤形磁極結構的轉動頻率)。為了使得磁力線Φ的數(shù)量最大，因此需要改善由磁場形成的回路傳導效率。
按照本發(fā)明，磁感應使用空氣芯作為介質(zhì)。最好是，為了使得更多的磁力線通過線圈，盤形磁極結構布置在環(huán)形線圈結構的每側上，使得磁力線從一個磁極結構經(jīng)由螺旋線圈結構到達另一磁極結構，以便形成多盤形磁極結構，盡管本領域普通技術人員將理解到還可以使用單個盤形磁極結構。
如果沒有芯體或硅鋼片，電動勢可以通過轉動速度和磁力來獲得Erms＝4.44.N.Φ×10-8。
因此，本發(fā)明的技術可以獲得最大的磁通，并可以作為電發(fā)生器用于多種電子產(chǎn)品中，從而減小電池使用并減小于發(fā)電相關的污染。
下面將按照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。但是，本發(fā)明不局限于此。本領域普通技術人員可進行變型和改型，而不偏離本發(fā)明的范圍。
圖1表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的示意結構。平轉動電發(fā)生器包括環(huán)形線圈結構1和同軸的盤形磁極結構2。環(huán)形線圈結構1可包括單個螺旋繞組或者多個串聯(lián)螺旋繞組。當環(huán)形線圈結構1固定時，盤形磁極結構2轉動。另一方面，當環(huán)形線圈結構1轉動時，盤形磁極結構2固定。螺旋線圈結構1在此實例中用來切割兩個盤形磁極結構2之間的磁力線以便產(chǎn)生感應電流，盡管也可以使用單個這種極結構2。盤形磁極結構2平行于環(huán)形結構1取向并位于環(huán)形結構1側部上。盤形磁極結構2和螺旋線圈結構1具有不采用任何透磁材料的空氣芯。由兩個盤形磁極結構產(chǎn)生的磁力線可通過螺旋線圈結構。當盤形磁極結構和環(huán)形線圈結構通過外力轉動時，環(huán)形線圈結構1切割磁力線并產(chǎn)生電流。外力可包括振動力、擺動力或造成線圈和磁極結構相對運動的任何其它的力。
圖2表示本發(fā)明另一實施例，其中電發(fā)生器再次沒有例如硅鋼片的透磁材料或其它透磁芯結構，并且其中多個螺旋線圈和盤形磁極結構以交替和平行方式布置。
圖3表示按照本發(fā)明的盤形磁極結構2的操作。兩個盤形磁極結構2的磁極相互磁性相反，使得當停止轉動或者轉動期間，具有相反磁性的極相互面對。環(huán)形線圈結構1位于這些盤形磁極結構之間以便切割磁力線。該附圖只表示各自盤形磁極結構2上的兩個極，但是本發(fā)明不局限于此。
圖4是按照本發(fā)明的盤形磁極結構2的實例的平面圖。盤形磁極結構2中的每個磁極是由兩個半徑限界的部分。圖5(a)和(b)是圖4的側視圖。盤形磁極結構2的部分布置成N-S串聯(lián)。
圖6(a)和6(b)表示本發(fā)明的環(huán)形線圈結構1的繞組結構。圖6(a)表示圓形繞組結構，而圖6(b)表示非圓形的繞組結構。在任一情況下，單個繞組可以層疊或不層疊、交錯或不交錯，或者以任何適當構造卷繞以便形成環(huán)形線圈結構。這些繞組可卷繞在例如環(huán)氧樹脂的材料上。
最后，由于馬達的原理與電發(fā)生器類似，通過使用本發(fā)明來適用于馬達。
例如，環(huán)形線圈結構可從外部源供應電流，使得環(huán)形繞組可產(chǎn)生磁場。由于磁場造成的排斥力，盤形磁極結構將接著轉動。
盡管描述和說明了特定實施例，本領域普通技術人員將理解到可以進行不同的變型而不偏離只通過所附權利要求限定的精神。
權利要求書(按照條約第19條的修改)1.一種平轉動的電發(fā)生器，該發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個環(huán)形線圈結構；平行于環(huán)形線圈結構取向并位于環(huán)形線圈結構側部定位的至少一個盤形磁極結構，磁極結構具有多個相反磁性的多個極，所述相反磁性的極面向所述盤，其中當盤形磁極結構或盤形磁極結構通過外力轉動時，環(huán)形線圈結構可切割通過其中的磁力線，以便產(chǎn)生感應電流。
2.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器沒有透磁芯體。
3.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器包括交替和平行方式布置的多個環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構。
4.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構包括布置在由盤形半徑限界的部分內(nèi)的至少兩個磁極，并且盤形磁極結構的部分各自包括單個N極或S極。
5.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構部分各自包括至少兩個串聯(lián)的極。
6.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構的磁體包括結合在一起的分散結構。
7.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構包括磁化以便形成交替極的單個盤形構件。
8.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構固定，并且盤形磁極結構轉動，并且環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構是同軸的。
9.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構轉動，并且盤形磁極結構固定，并且環(huán)形形圈結構和盤形磁極結構是同軸的。
10.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，外力包括振動或擺動力。
11.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括串聯(lián)的圓形繞組。
12.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括串聯(lián)的非圓形的繞組。
13.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個層疊的繞組。
14.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個非層疊的繞組。
15.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個交錯的繞組。
16.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個非交錯的繞組。
權利要求
1.一種平轉動的電發(fā)生器，該發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個環(huán)形線圈結構；平行于環(huán)形線圈結構取向并位于環(huán)形線圈結構側部定位的至少一個盤形磁極結構，其中當盤形磁極結構或盤形磁極結構通過外力轉動時，環(huán)形線圈結構可切割通過其中的磁力線，以便產(chǎn)生感應電流。
2.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器沒有透磁芯體。
3.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器包括交替和平行方式布置的多個環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構。
4.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構包括布置在由盤形半徑限界的部分內(nèi)的至少兩個磁極，并且盤形磁極結構的部分各自包括單個N極或S極。
5.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構部分各自包括至少兩個串聯(lián)的極。
6.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構的磁體包括結合在一起的分散結構。
7.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，盤形磁極結構包括磁化以便形成交替極的單個盤形構件。
8.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構固定，并且盤形磁極結構轉動，并且環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構是同軸的。
9.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構轉動，并且盤形磁極結構固定，并且環(huán)形形圈結構和盤形磁極結構是同軸的。
10.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，外力包括振動或擺動力。
11.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括串聯(lián)的圓形繞組。
12.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括串聯(lián)的非圓形的繞組。
13.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個層疊的繞組。
14.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個非層疊的繞組。
15.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個交錯的繞組。
16.如權利要求1所述的平轉動電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結構包括多個非交錯的繞組。
全文摘要
一種平轉動的電發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個環(huán)形線圈結構和平行于環(huán)形線圈結構取向的至少一個盤形磁極結構。如果包括多個環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構，環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構以交替方式布置。環(huán)形線圈結構和盤形磁極結構不設置透磁材料。當環(huán)形線圈結構或至少一個盤形磁極結構通過外力轉動時，環(huán)形線圈結構切割通過其中的磁力線以便產(chǎn)生感應電流。
文檔編號H02K3/04GK1736015SQ200480002143
公開日2006年2月15日 申請日期2004年1月13日 優(yōu)先權日2003年1月13日
發(fā)明者S·－J·葉, Y·－T·圖 申請人:三元有限公司