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一種鍍磁輕阻發(fā)電機(jī)的制作方法

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本發(fā)明涉及一種發(fā)電機(jī),特別涉及到一種鍍磁輕阻發(fā)電機(jī)。



背景技術(shù):

發(fā)電機(jī)是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機(jī)械設(shè)備,它由水輪機(jī)、汽輪機(jī)、柴油機(jī)或其他動(dòng)力機(jī)械驅(qū)動(dòng),將水流,氣流,燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能傳給發(fā)電機(jī),再由發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機(jī)的形式很多,但其工作原理都基于電磁感應(yīng)定律和電磁力定律。因此,其構(gòu)造的一般原則是:用適當(dāng)?shù)膶?dǎo)磁和導(dǎo)電材料構(gòu)成互相進(jìn)行電磁感應(yīng)的磁路和電路,以產(chǎn)生電磁功率,達(dá)到能量轉(zhuǎn)換的目的。

發(fā)電機(jī)不接負(fù)載時(shí),電樞電流為零,稱為空載運(yùn)行。此時(shí)電機(jī)定子的三相繞組只有勵(lì)磁電流If感生出的空載電動(dòng)勢(shì)EO(三相對(duì)稱),其大小隨If的增大而增加。但是,由于電機(jī)磁路鐵心有飽和現(xiàn)象,所以兩者不成正比。反映空載電動(dòng)勢(shì)EO與勵(lì)磁電流If關(guān)系的曲線稱為同步發(fā)電機(jī)的空載特性。

當(dāng)發(fā)電機(jī)接上對(duì)稱負(fù)載后,電樞繞組中的三相電流會(huì)產(chǎn)生另一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng),稱電樞反應(yīng)磁場(chǎng)。其轉(zhuǎn)速正好與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相等,兩者同步旋轉(zhuǎn)。

同步發(fā)電機(jī)的電樞反應(yīng)磁場(chǎng)與轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)均可近似地認(rèn)為都按正弦規(guī)律分布。它們之間的空間相位差取決于空載電動(dòng)勢(shì)EO與電樞電流I之間的時(shí)間相位差。電樞反應(yīng)磁場(chǎng)還與負(fù)載情況有關(guān)。當(dāng)發(fā)電機(jī)的負(fù)載為電感性時(shí),電樞反應(yīng)磁場(chǎng)起去磁作用,會(huì)導(dǎo)致發(fā)電機(jī)的電壓降低;當(dāng)負(fù)載呈電容性時(shí),電樞反應(yīng)磁場(chǎng)起助磁作用,會(huì)使發(fā)電機(jī)的輸出電壓升高。

主要指外特性和調(diào)整特性。外特性是當(dāng)轉(zhuǎn)速為額定值、勵(lì)磁電流和負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),發(fā)電機(jī)端電壓U與負(fù)載電流I之間的關(guān)系。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和端電壓為額定值、負(fù)載功率因數(shù)為常數(shù)時(shí),勵(lì)磁電流If與負(fù)載電流I之間的關(guān)系。

同步發(fā)電機(jī)的電壓變化率約為20~40%。一般工業(yè)和家用負(fù)載都要求電壓保持基本不變。為此,隨著負(fù)載電流的增大,必須相應(yīng)地調(diào)整勵(lì)磁電流。雖然調(diào)整特性的變化趨勢(shì)與外特性正好相反,對(duì)于感性和純電阻性負(fù)載,它是上升的,而在容性負(fù)載下,一般是下降的。

眾所周知,通過(guò)外力(例如水力、火力、風(fēng)力等)拖動(dòng)或帶動(dòng)的所有發(fā)電機(jī),若要輸出多大的電能,外界就要提供多大的動(dòng)能——電能是通過(guò)發(fā)電裝置將動(dòng)能轉(zhuǎn)換而成的——這個(gè)過(guò)程是守恒的。由于發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)電樞會(huì)發(fā)熱、軸承有摩擦、鐵芯有損耗等,因而動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的效率通常在54-75%。另外,燃煤、燃油等火力發(fā)電其在熱能轉(zhuǎn)換成動(dòng)能之過(guò)程中的效率通常在36-54%,在這種情況下再將動(dòng)能轉(zhuǎn)換為電能,最終導(dǎo)致的是資源的過(guò)度損耗以及大氣的嚴(yán)重污染。

電力學(xué)告訴我們,將動(dòng)能轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程,其實(shí)就是外力克服發(fā)電機(jī)電樞阻力的做功過(guò)程,若要輸出多大的電能,外力就要克服多大的阻力做功——這個(gè)過(guò)程是守恒的。當(dāng)外力還要克服軸承等摩擦力,當(dāng)電流還會(huì)引起線圈等發(fā)熱時(shí),發(fā)電機(jī)的輸出效率自然就會(huì)低于100%。為進(jìn)一步提高輸出效率,目前可以采用磁浮軸承與超導(dǎo)線圈。采用磁浮軸承與超導(dǎo)線圈,發(fā)電機(jī)的輸出效率就基本完美無(wú)缺了(可達(dá)98%以上)。然而,目前拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力裝置(燃煤、燃油)的熱效率還不能突破54%(這可謂是“永恒”的技術(shù)瓶頸)。受超導(dǎo)使用成本與“永恒”技術(shù)瓶頸的制約,市場(chǎng)面臨的實(shí)際情況 是:發(fā)電機(jī)的輸出效率基本還處在75%左右,水力、火力資源還繼續(xù)在過(guò)度損耗。

既然存在使用成本與技術(shù)瓶頸的制約,為什么不可以放棄在這方面的努力,轉(zhuǎn)而去尋找一個(gè)解決問(wèn)題的切入點(diǎn)?綜上所述,我們發(fā)現(xiàn),如果能夠單方面把發(fā)電機(jī)的電樞阻力減少,例如減少1/3(但發(fā)電量不變),就相當(dāng)于把動(dòng)力裝置的熱效率提高到48-72%,從而相當(dāng)于把發(fā)電機(jī)的輸出效率提高到72%-100%,進(jìn)而相當(dāng)于減少了水力、火力資源的過(guò)度損耗。



技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:

本發(fā)明的任務(wù)是提出一種鍍磁輕阻發(fā)電機(jī),以實(shí)現(xiàn)上述目的。

我們知道,現(xiàn)有發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí),空載時(shí)(不發(fā)電)電樞阻力最小,拖動(dòng)發(fā)電機(jī)電樞的動(dòng)力裝置所提供的動(dòng)力全部用于克服電樞轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的摩擦阻力。加載時(shí)(發(fā)電時(shí))電樞產(chǎn)生電流,電樞轉(zhuǎn)動(dòng)阻力增加,拖動(dòng)發(fā)電機(jī)電樞的動(dòng)力裝置所提供的動(dòng)力需要隨之提高,提高部分用于克服發(fā)電機(jī)運(yùn)行時(shí)電樞所產(chǎn)生的電磁阻力。短路時(shí)(會(huì)燒機(jī))電樞產(chǎn)生的電流最大因而電樞產(chǎn)生的阻力也最大,拖動(dòng)發(fā)電機(jī)的動(dòng)力裝置所提供的動(dòng)力往往難于拖動(dòng)電樞。

關(guān)于發(fā)電機(jī)的阻力,接觸過(guò)手搖電話機(jī)的人肯定頗有體會(huì)。過(guò)去,電話機(jī)務(wù)員通常利用手搖電話機(jī)的搖動(dòng)力度去判斷線路是否正常、是否開(kāi)路抑或短路(接地)。

本發(fā)明提供的是這樣一種鍍磁輕阻發(fā)電機(jī),包括磁幄和轉(zhuǎn)子。所述磁幄由兩部分永磁塊組成,一部分永磁塊的N極全部朝向磁幄內(nèi),另一部分永磁塊的S極全部朝向磁幄內(nèi),從而使磁幄內(nèi)形成徑向磁場(chǎng);所述轉(zhuǎn)子由鐵芯與線圈構(gòu)成,轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)軸置于磁幄內(nèi),轉(zhuǎn)軸處于兩部分永磁塊的間隔處;所述永磁塊為鐵塊鍍釹鐵硼薄膜所成。其技術(shù)特征是:由硅鋼片組成的鐵芯為 具有一定長(zhǎng)度的棒狀鐵芯,線圈繞于棒狀鐵芯的中間一段。所述線圈繞于棒狀鐵芯中間的尺寸為棒狀鐵芯的1/3或1/2。

本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過(guò)程:置于磁幄中的棒狀鐵芯繞組在發(fā)電時(shí),產(chǎn)生的電流流過(guò)線圈時(shí)棒狀鐵芯的兩端分別會(huì)產(chǎn)生N、S極,N、S極的產(chǎn)生會(huì)抵抗外力的作用。因此,發(fā)電所提供的外力實(shí)質(zhì)是用以克服轉(zhuǎn)子的抵抗力。轉(zhuǎn)子采用上述結(jié)構(gòu)與棒狀鐵芯繞滿線圈,在兩者發(fā)電量相同的情況下,前者因電流流過(guò)線圈在棒狀鐵芯兩頭分別產(chǎn)生的N、S極就會(huì)集中在靠近線圈兩端,其產(chǎn)生的作用力就會(huì)大大減少。這樣,外力克服轉(zhuǎn)子抵抗力就會(huì)減輕,就可實(shí)現(xiàn)上述目的。

輕阻發(fā)電機(jī)將使無(wú)處不在、廣闊無(wú)垠的電能快速邁入低成本的綠色能源時(shí)代。此外是高度節(jié)能,打個(gè)比方:現(xiàn)有發(fā)電機(jī)用X斤煤可發(fā)Y度電,而輕阻發(fā)電機(jī)只用X/2-X/10斤煤就可發(fā)Y度電,從而相當(dāng)于把發(fā)電機(jī)的輸出效率提升到相當(dāng)高度,相當(dāng)于減少了水力、火力資源的過(guò)度損耗,進(jìn)而改善了大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和人類居住環(huán)境。另外是提供廉價(jià)的電源,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展提供了強(qiáng)有力的保障和支持。最后是鍍磁技術(shù)可提供成本更低、重量更輕的輕阻發(fā)電機(jī)。

實(shí)施方式

一種鍍磁輕阻發(fā)電機(jī),包括磁幄和轉(zhuǎn)子。所述磁幄由兩部分永磁塊組成,一部分永磁塊的N極全部朝向磁幄內(nèi),另一部分永磁塊的S極全部朝向磁幄內(nèi),從而使磁幄內(nèi)形成徑向磁場(chǎng);所述轉(zhuǎn)子由鐵芯與線圈構(gòu)成,轉(zhuǎn)子通過(guò)轉(zhuǎn)軸置于磁幄內(nèi),轉(zhuǎn)軸處于兩部分永磁塊的間隔處;所述永磁塊為鐵塊鍍釹鐵硼薄膜所成。其技術(shù)特征是:由硅鋼片組成的鐵芯為具有一定長(zhǎng)度的棒狀鐵芯,線圈繞于棒狀鐵芯的中間一段。所述線圈繞于棒狀鐵芯中間的尺寸為棒 狀鐵芯的1/3。

所述線圈通過(guò)直流換向器控制;

所述磁幄固定于機(jī)座;

所述鐵塊為100mm×100mm×5mm;

所述釹鐵硼鍍層為0.1mm。

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