具有一对相同极性的相对转轴相互对置的磁极的感应发电机制造技术

一种具有一对相同极性的相对转轴相互对置的磁极的感应发电机以高能量转换效率为特征。该感应发电机具有一个转轴，由外部装置驱动；偶数个（大于三个）定子铁心，围绕该转轴设置，在相邻定子铁心之间设置预定间隙；一个第一单极转子，设置在转轴中，由偶数个定子铁心所围绕，并且具有相同极性的第一和第二磁极，第一和第二磁极在一个横断面中相对转轴相互对置；一个第二单极转子，设置在转轴中，以便沿转轴按预定距离面对第一单极转子，其由偶数个定子铁心所围绕，并且具有相同极性的与第一和第二磁极的极性相反的第三和第四磁极，第三和第四磁极相对转轴相互对置；多个绕组，设置在偶数个定子铁心中，并且按照预定布置连接。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种感应发电机，它有一对相同极性的相对转轴相互对置的磁极。感应发电机从相对古老年代就以一种电气用具所公知，并且以各种各样适合于各个应用的形式得到实施。除应用于发电厂，船舶和飞机外，还研制了便于家庭或消遣用途的感应发电机，并且得到了广泛地使用。感应发电机把动能转换成电能。由于有必要改善能量利用效率，所以要求高效能量转换。如众所周知，感应发电机是根据线圈中感应一个与穿过线圈的磁通量减少率成正比的感应电动势这个原理(法拉第电磁感应定律)。按照楞次定律，感应电动势以产生一个抗磁通量变化的电流的方向来产生。例如，如附图说明图1A和图1B所示，假定以垂直方向穿过环形线圈1的磁通量φ如箭头所示A→B方向移动，按照法拉第电磁感应定律流过电流I1，结果电流计2的指针顺时针方向(+方向)摆动，并且然后返回到零值。当磁通量φ以B→C方向移动时，流过电流I2，结果电流计2的指针逆时针方向(-方向)摆动，并且然后返回到零值。通常，感应发电机构造为按照弗莱明右手定则，由导体切割磁力线(图1A)或由磁力线穿过导体(图1B)而感应一个电动势。感应发电机中的转子一般由一个交替安排有N极和S极的单件体来实施。当有两个磁极时，N极和S极相互对置。当有两个以上磁极时(例如四个磁极或六个磁极等等)，N极和S极交替，结果形成N-S-N-S-…次序。在这个背景下，单极感应发电机是一个特例，其中感应电动势由导体在移动或旋转时切割磁通量而产生，并且通过一个滑环提供直流电流。换句话说，单极感应电动机其结构独特，特征在于无交替磁场以相同方向移动。在如上所述的常规感应发电机中，用高能量积和小反向磁导率(反冲磁导率)为特征的铁氧体或稀土磁铁构造转子，以实现改善能量转换效率。换个办法，使用包括一个单极磁场的磁路来降低感应线圈中由于产生反磁场所引起的去磁程度。但是，尽管有这些措施，由于反磁场所引起，更准确地说，由于反磁场结果产生的去磁所引起的能量转换效率的降低仍是一个严重问题。本专利技术鉴于上述要点而研制，并且其目的是提供一种具有一对相同极性的相对转轴相互对置的磁极的感应发电机，其中实现高能量转换效率。本专利技术提供一种具有一对相同极性的相对转轴相互对置的磁极的感应发电机，其特征在于包括一个转轴，由外部装置驱动；偶数个(大于三个)定子铁心，围绕转轴设置，在相邻定子铁心之间设置预定间隙；一个第一单极转子，设置在转轴中，由偶数个定子铁心所围绕，并且具有相同极性的第一和第二磁极，第一和第二磁极在一个横断面中相对转轴相互对置；一个第二单极转子，设置在转轴中，以便沿转轴按预定距离面对第一单极转子，其由偶数个定子铁心所围绕，并且具有相同极性的与第一和第二磁极的极性相反的第三和第四磁极，第三和第四磁极相对转轴相互对置；多个绕组，设置在偶数个定子铁心中，并且按照预定布置连接，其特征在于当第一和第二单极转子旋转时，由第一，第二，第三和第四磁极产生一个在偶数个定子铁心中依次引起电磁感应的旋转磁场；以及穿过一个给定绕组的磁力线数目的周期性增加和减少，以及穿过一个相邻绕组的磁力线数目的关联周期性减少和增加，引起一个具有矩形波形的周期性电动势输出。在本专利技术的一个方面，多个按照预定布置连接的绕组形成第一和第二串联电路；当第一和第二单极转子旋转时，第一，第二，第三和第四磁极产生一个在偶数个定子铁心中依次引起电磁感应的旋转磁场，所述第一串联电路输出一个具有矩形波形的周期性第一电动势；以及当第一和第二单极转子旋转时，产生一个在偶数个定子铁心中依次引起电磁感应的旋转磁场，第二串联电路输出一个与第一电动势180°反相，并且与第一电动势具有相同周期的矩形波形的周期性第二电动势。本专利技术的感应发电机还可以包括旋转位置检测装置，用于检测第一和第二单极转子在它们旋转期间的位置；以及开关装置，交替地使具有矩形波形，且由第一串联电路所提供的第一电动势的正分量，或使具有矩形波形，且由第二串联电路所提供的第二电动势的正分量以180°电气角度的间隔输出。在本专利技术的另一个方面，多个绕组包括一个第一绕组，设置在偶数个定子铁心的第一定子铁心中，一个第二绕组，设置在与第一定子铁心相邻的第二定子铁心中，以便与设置第一绕组方向相反的方向缠绕，一个第三绕组，设置在与第二定子铁心相邻的第三定子铁心中，以便与第一绕组相同的方向缠绕，一个第四绕组，设置在与第三定子铁心相邻的第四定子铁心中，以便与设置第三绕组方向相反的方向缠绕，第一至第四绕组按照预定布置相互连接。在本专利技术的又一个方面，第一串联电路包括一个第一绕组，设置在偶数个定子铁心的第一定子铁心中以第一方向缠绕，一个第二绕组，与第一绕组串联连接，并且设置在与第一定子铁心相邻的第二定子铁心中，以便以与第一方向相反的第二方向缠绕，一个第三绕组，与第二绕组串联连接，并且设置在与第二定子铁心相邻的第三定子铁心中，以便以第一方向缠绕，一个第四绕组，与第三绕组串联连接，并且设置在与第三定子铁心相邻的第四定子铁心中，以便以第二方向缠绕；以及第二串联电路包括一个第五绕组，设置在第一定子铁心中以第二方向缠绕，一个第六绕组，与第五绕组串联连接，并且设置在第二定子铁心中，以便以第一方向缠绕，一个第七绕组，与第六绕组串联连接，并且设置在第三定子铁心中，以便以第二方向缠绕，一个第八绕组，与第七绕组串联连接，并且设置在第四定子铁心中，以便以第一方向缠绕。在本专利技术的再一个方面，第一至第四磁极为弧形；以及偶数个定子铁心具有弧形横断面。在本专利技术的又一个方面，具有弧状横断面的弧形第一至第四磁极和定子铁心具有几乎相等的周长。图1A和图1B是说明感应发电机的原理的示意图；图2A和图2B是表示本专利技术第一实施例的示意图；图3A和图3B是表示按照本专利技术第一实施例的单极转子11N的示意图；图4A和图4B是表示按照本专利技术第一实施例的单极转子11S的示意图；图5A和图5B是表示按照本专利技术第一实施例绕组怎样相互连接的示意图；图6是示意表示按照第一实施例的旋转磁场怎样穿过绕组7c-10c的示意图；图7是表示按照第一实施例的输出电压的波形的示意图；图8A和图8B是表示本专利技术第二实施例的示意图；图9是表示按照第二实施例绕组怎样相互连接的示意图；以及图10是表示按照第二实施例的输出电压的波形的示意图。图2A和图3B表示本专利技术的第一实施例。具体地，图2A是纵断面图，以及图2B是沿图2A直线1B-1B’所取的横断面图。参考图2A和图2B，3表示一个由非磁性材料构成并且由一个外部装置驱动的转轴；4a和4b表示用于支承转轴3的轴承；5a和5b表示分别装有轴承4a和4b的法兰；以及6表示用于适应法兰5a和5b的圆筒壳盖。定子铁心7，8，9和10安排成围绕转轴3，在相邻定子铁心之间设置等距间隙g1。各定子铁心7，8，9和10具有相同的弧状横断面。在转轴3上设置单极N极转子11N和单极S极转子11S，以便相互对置。单极转子11N和11S由定子铁心7，8，9和10围绕，在单极转子与定子铁心之间设置一个小旋转间隙g0。参考图2B，绕组7c和9c分别围绕定子铁心7和9顺时针方向设置。绕组8c和10c分别围绕定子铁心8和10逆时针方向设置。绕组7c，8c，9c和10c按照后文所述一种布置相互连接。图3A和图3B表示单极转子11N。具体地，图3A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有一对相同极性的相对转轴相互对置的磁极的感应发电机，其特征在于包括：一个转轴，由外部装置驱动；偶数个（大于三个）定子铁心，围绕所述转轴设置，在相邻定子铁心之间设置预定间隙；一个第一单极转子，设置在所述转轴中，由所述偶数个定 子铁心所围绕，并且具有相同极性的第一和第二磁极，所述第一和第二磁极在一个横断面中相对所述转轴相互对置；一个第二单极转子，设置在所述转轴中，以便沿转轴按预定距离面对所述第一单极转子，其由所述偶数个定子铁心所围绕，并且具有相同极性的与所述第 一和第二磁极的极性相反的第三和第四磁极，所述第三和第四磁极相对所述转轴相互对置；多个绕组，设置在所述偶数个定子铁心中，并且按照预定布置连接，其特征在于：当所述第一和第二单极转子旋转时，由第一，第二，第三和第四磁极产生一个在所述偶数个 定子铁心中依次引起电磁感应的旋转磁场；以及穿过一个给定绕组的磁力线数目的周期性增加和减少，以及穿过一个相邻绕组的磁力线数目的关联周期性减少和增加，引起一个具有矩形波形的周期性感应电动势输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：早坂茂昭，
申请(专利权)人：其他，
类型：发明
国别省市：JP[日本]