專利名稱：磁場(chǎng)和電樞都固定不動(dòng)的發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，尤其是能把轉(zhuǎn)子上應(yīng)受到的電磁轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)移給定子來(lái)承擔(dān)。
背景技術(shù)：
截止到目前，公眾所知的發(fā)電機(jī)不論是轉(zhuǎn)樞式還是轉(zhuǎn)場(chǎng)式都是利用電磁感應(yīng)原 理，直接通過氣隙磁場(chǎng)使穿過閉合線圈的磁通量發(fā)生改變，從而得到電流。當(dāng)電機(jī)負(fù)載時(shí)， 閉合線圈中產(chǎn)生的電流將阻礙原磁場(chǎng)的變化。例如一臺(tái)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)發(fā)電機(jī)，由于轉(zhuǎn)子既有勵(lì) 磁任務(wù)又有旋轉(zhuǎn)任務(wù)，當(dāng)電機(jī)負(fù)載時(shí)，線圈中產(chǎn)生的電樞磁勢(shì)將會(huì)阻礙轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。負(fù)載越 大，阻礙力越強(qiáng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)就會(huì)越吃力。能不能把轉(zhuǎn)子的勵(lì)磁系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)裝置分開設(shè)計(jì)呢？

發(fā)明內(nèi)容
為了克服發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子既受力又旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)有事實(shí)，本發(fā)明提供了一種新技術(shù)，使發(fā) 電機(jī)的能量平衡關(guān)系發(fā)生本質(zhì)的變化。它不僅能簡(jiǎn)單快捷的發(fā)出電能，而且轉(zhuǎn)子上受到轉(zhuǎn) 矩的平均值非常的小，還不會(huì)因負(fù)載電流的變化而對(duì)其構(gòu)成明顯影響。(一 )本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是；利用高導(dǎo)磁率材料做成磁 場(chǎng)屏蔽體，材料電阻率約等于硅鋼片，其厚度因電機(jī)容量檢測(cè)確定，為減小渦流損耗材料應(yīng) 沖壓成片裝疊裝而成，片間涂以漆膜絕緣，其截面大小，取向長(zhǎng)短，加工工藝必須以實(shí)際工 程需要為準(zhǔn)。把磁屏蔽體置放于磁場(chǎng)和電樞之間氣隙空間，并且構(gòu)造成能夠自由地繞磁場(chǎng) (或電樞)旋轉(zhuǎn)，屏蔽體和磁場(chǎng)，屏蔽體和電樞之間各有一微小氣隙。磁極和電樞分上下兩 層各成極對(duì)數(shù)相對(duì)固定分布，在平面空間每對(duì)磁場(chǎng)所占空間不應(yīng)超過90度以便屏蔽體每 轉(zhuǎn)到中性線時(shí)，原先被屏蔽的磁力線能夠盡量穿過氣隙經(jīng)電樞鐵芯而閉合。屏蔽體沿旋轉(zhuǎn) 方向的長(zhǎng)度應(yīng)等于磁極在該方向上的長(zhǎng)度；磁極該方向的長(zhǎng)度應(yīng)略小于電樞鐵芯在該方向 上的長(zhǎng)度；屏蔽體在中性線(相鄰兩極之間距離的中點(diǎn)線)時(shí)，其前端和后端與相鄰兩個(gè)磁 極之間距離應(yīng)大于磁極和電樞鐵芯之間氣隙長(zhǎng)度。

圖1是磁場(chǎng)和線圈都不運(yùn)動(dòng)發(fā)電機(jī)的簡(jiǎn) 單結(jié)構(gòu)圖。(二)本發(fā)明的基本工作原理；(1)假設(shè)起初以去磁狀態(tài)開始。磁力線由N極出 發(fā)，穿過氣隙由屏蔽體內(nèi)經(jīng)另一氣隙進(jìn)入S極，線圈和屏蔽體之間氣隙無(wú)磁力線通過，線圈 中沒有感應(yīng)電流。屏蔽體在切線方向上不受力。(2)當(dāng)屏蔽體繞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，有一部分磁通將 會(huì)穿過整個(gè)氣隙經(jīng)線圈鐵芯再穿過氣隙回到S極，線圈中有逐漸增強(qiáng)的電流；另外一部分 磁通仍會(huì)沿屏蔽體而閉合。此時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的屏蔽體將會(huì)受到來(lái)自原磁場(chǎng)方面磁轉(zhuǎn)矩T1'和來(lái)自 感應(yīng)電流產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁轉(zhuǎn)矩T2'，這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩相加就是屏蔽體受到的磁阻轉(zhuǎn)矩Tc/，很明 顯Tc/是一個(gè)阻礙其旋轉(zhuǎn)的減速轉(zhuǎn)矩。(3)屏蔽體轉(zhuǎn)到90度中性線時(shí)，線圈中的感應(yīng)電流達(dá)到最大，并且這個(gè)電流和氣 隙磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生的電磁力也達(dá)到最大，該力直接作用在磁極和電樞之間。此時(shí)屏蔽體由 于距磁極相對(duì)較遠(yuǎn)，就沒有主磁通通過，它受到的來(lái)自磁場(chǎng)和電樞磁場(chǎng)的磁阻轉(zhuǎn)矩為零(4)屏蔽體越過中性線繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，一部分磁通開始沿屏蔽體而閉合，穿過電樞線圈的磁通量逐漸減小線圈中電流也越來(lái)越小。屏蔽體受到來(lái)自原磁場(chǎng)方面磁轉(zhuǎn)矩Ttl"和電樞磁場(chǎng)方面磁 轉(zhuǎn)矩T2"這兩個(gè)轉(zhuǎn)矩相加就是屏蔽體受到的磁阻轉(zhuǎn)矩Ttl"也很明顯Ttl"是一個(gè)加速轉(zhuǎn)矩。 (5)屏蔽體轉(zhuǎn)到磁場(chǎng)和電樞完全垂直處，電樞中電流消失。屏蔽體在切線方向上(加速或減 速方向)不受力。以上在理論上可以推導(dǎo)出在屏蔽體旋轉(zhuǎn)的前半周受到的是一個(gè)減速轉(zhuǎn)矩，合成磁 場(chǎng)將其向后拉，后半周受到的是一個(gè)加速轉(zhuǎn)矩，合成磁場(chǎng)將其向前拉，兩個(gè)力大小相等，方 向相反，平均值為零。既 T0' =T1' +T2' T0" =T1" +T2" T0' =T0"總之，無(wú)論磁通量怎樣變化，屏蔽體上受到的前拉和后拉總合力都可以看成是一 對(duì)平衡力。在磁場(chǎng)和屏蔽體端，由于屏蔽體本身不能感應(yīng)電流(少量渦流不計(jì))就不能和 磁場(chǎng)相作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，其只能相當(dāng)于發(fā)電機(jī)的空載運(yùn)行。屏蔽體只起到在特定的時(shí)刻 為磁場(chǎng)提供磁旁路的作用；在屏蔽體的電樞端，由于氣隙中不存在原磁通，電樞產(chǎn)生的磁場(chǎng) 同樣不能對(duì)其產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，也就不能對(duì)其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生很大影響，這又好像是一臺(tái)空載運(yùn)行 的電動(dòng)機(jī)。電樞磁勢(shì)由零到最大再到零，它對(duì)屏蔽體在前半周產(chǎn)生的是一個(gè)隨脈振磁場(chǎng)強(qiáng) 弱變化而變化的減速轉(zhuǎn)矩，后半周是一個(gè)隨脈振磁勢(shì)變化而變化的加速轉(zhuǎn)矩。因此無(wú)論這 個(gè)脈振磁勢(shì)和屏蔽體之間的空間或時(shí)間關(guān)系怎樣變化都可以在電機(jī)設(shè)計(jì)制造前來(lái)平衡。本發(fā)明改變了原有發(fā)電機(jī)的能量平衡方式，把原屬于一個(gè)系統(tǒng)上的兩個(gè)物理量 (既受力和運(yùn)動(dòng))用兩個(gè)元件(磁極和屏蔽體)來(lái)分擔(dān)。根據(jù)楞次定律磁極或線圈將會(huì)受 到力的作用，它的大小將由屏蔽體的旋轉(zhuǎn)速度決定，所這就實(shí)現(xiàn)了受力的沒有運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)的 少受力。 能量平衡的原表達(dá)式為Pem=TnKT2+T0+Ts)jv=P2+P0+Ps能量平衡的表達(dá)式為Pem=(FxS)nKTs+TO+Ts)ft=P2+P0+Ps式中(FxS)iV=T^為作用于磁極和電樞磁場(chǎng)之間的電磁轉(zhuǎn)矩。TO為屏蔽體受到正反 兩個(gè)方向的磁阻轉(zhuǎn)矩之和。Ts為屏蔽體旋轉(zhuǎn)輸入的空載轉(zhuǎn)矩。以上都屬于基本原理，實(shí)際制造要復(fù)雜的多。具體情況有如材料的加工工藝，厚度 選擇，性能檢校對(duì)屏蔽體磁阻轉(zhuǎn)矩的平衡方法(主要包括硬磁性抵消和軟磁性平衡等)受 力抵消裝置安放等等，因法律規(guī)定，這里不能詳盡表達(dá)。
權(quán)利要求
一種發(fā)電機(jī)，勵(lì)磁系統(tǒng)和電樞系統(tǒng)均固定不動(dòng)，通過能提供低磁阻通路的高導(dǎo)磁率材料絕緣迭裝做磁場(chǎng)屏蔽體。該屏蔽體能夠自由地繞磁場(chǎng)(或電樞)轉(zhuǎn)動(dòng)，其特征是通過屏蔽體的轉(zhuǎn)動(dòng)間接地在電樞中感應(yīng)出電流，感應(yīng)電流的變化不會(huì)對(duì)屏蔽體產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)其特征是勵(lì)磁系統(tǒng)和電樞系統(tǒng)均固定不動(dòng)，磁屏蔽 體在他們之間的氣隙中旋轉(zhuǎn)切割。
全文摘要
一種磁場(chǎng)和電樞都固定不動(dòng)的發(fā)電機(jī)，它在相對(duì)的磁場(chǎng)和電樞之間氣隙中安裝可以旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)屏蔽材料，通過屏蔽材料的旋轉(zhuǎn)，不動(dòng)的磁場(chǎng)將逐漸在不動(dòng)的電樞線圈中感應(yīng)出電流，由于屏蔽材料電阻較高又是彼此絕緣疊裝而成。本身就不會(huì)感應(yīng)出電流產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩。它解決了原發(fā)電機(jī)既是旋轉(zhuǎn)部分又是電樞負(fù)載后受力部分(轉(zhuǎn)子上受到電樞轉(zhuǎn)矩的制動(dòng)阻力)的問題。使電機(jī)旋轉(zhuǎn)的少受力。受力的不旋轉(zhuǎn)。
文檔編號(hào)H02K1/02GK101841192SQ20091012772
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2009年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月18日
發(fā)明者王建安 申請(qǐng)人:王建安