CN108886311B - 具有减轻旋转阻力的特征的发电机 - Google Patents

Abstract

具有减轻旋转阻力的特征的发电机包括：旋转磁体部件组(10)，位于至少两个旋转导体线圈部件组(11)、(12)之间，旋转导体线圈部件组分别安装在旋转磁体部件组(10)的相对两侧上。旋转导体线圈部件组(11)、(12)的直径构造为大于旋转磁体部件组(10)的直径。因此导体线圈部件组(11)、(12)和旋转磁体部件组(10)的转速不同，这导致通过磁场变化在导体线圈(5)内感应出电动势。当机械动力输入(6)仅施加于旋转磁体部件组(10)时，在导体线圈(5)中感应出电动势；电流会引起导体线圈(5)本身产生与永磁体(9)的原始磁极性相似的磁极性。旋转导体线圈部件组(11)、(12)被推力推动，以沿顺时针方向持续地旋转。

Description

具有减轻旋转阻力的特征的发电机

技术领域

本发明涉及一种发电机。

背景技术

发电机的传统结构通常由两个主要部件组成，即“定子”(固定部件)和“转子”(旋转部件)，它们可以在磁体部分和导体线圈部分之间转换(一个部分旋转而另一个部分固定)。这两个部件的作用在于，通过将机械能输入到转子中，从而因导体线圈上的磁通量变化而在导体线圈中产生电动势，以将机械能转换为电能。当在导体线圈中感应的电动势的电流被施加到一负载时，电流将感应导体线圈本身，以便在导体线圈中产生与感应所述电流的原始磁极性类似的磁极性。在相似的磁极性朝向彼此旋转时将产生推力或抵抗力；相反地，当相反的磁极性旋转远离彼此时，将产生拉力或吸引力。由新近感应的磁极性引起的这些力将沿着与输入到转子中的机械动力的旋转相反的方向起反作用。这导致旋转阻力以及为了克服这种旋转阻力而增加机械动力输入的负担，所述旋转阻力取决于供应给负载的电力。

另一种类型的发电机被设计成包括两个旋转部分。这两个部分都具有机械能输入但方向相反。当为了克服取决于供应给负载的电力的旋转阻力而需要额外的机械动力输入时，这种类型的发电机仍然具有相同的效果。

针对上述问题，本发明旨在提供一种具有减轻旋转阻力的特征的发电机来减轻上述问题。

发明内容

本发明的具有减轻旋转阻力的特征的发电机包括：附接到相同轴上的多个磁体部件，所述多个磁体部件能够以水平或竖直方式安装(在下文中称为“旋转磁体组”)，由机械动力输入驱动；以及多个导体线圈部件，其与磁体部件的数量相同，包括附接到与磁体部件的轴平行的另一个轴上的导体线圈(在下文中称为“旋转导体线圈部件组”)，其可以自由地旋转而无需机械动力输入的驱动。在旋转导体线圈部件组的轴上，设置有用于导体的至少一个滑环。本发明设置有至少一个旋转磁体部件组，所述至少一个旋转磁体部件组位于至少两个相似的旋转导体线圈部件组之间，这些旋转导体线圈部件组被定位在彼此相对侧。

旋转磁体部件组的结构包括附接至支架的多个永磁体。磁极性沿着轴线(shaftaxis)布置并固定在轴线上。相反的磁极性总是彼此相邻地定位。例如，一个磁体的北磁极性N定位成与下一个磁体的南磁极性S相邻。这种布置允许从北磁极性N朝向南磁极性S的磁通量，从而完成围绕轴线的磁通量环路，其可以在导体线圈中感应出电动势。

旋转磁体部件组包括固定在相同轴上的多个磁体部件，所述多个磁体部件能够以水平或竖直方式安装。在磁体之间精确且适当地设定有适合的间隔。多个磁体部件以磁极性的朝向相同的方式沿着旋转磁体部件组的轴布置。提供机械动力输入以驱动旋转轴，从而改变磁通量并感应两侧上的旋转导体线圈组的导体线圈。导线被卷绕成多个导体线圈，并且它们的长度沿轴线延伸。沿轴线布置的导体线圈部件的数量与沿轴线布置的磁体部件的数量相对应。每个导体线圈的长度被构造成大于或等于每个相关磁体的长度。导体线圈的横截面积被构造为大于或等于永磁体的横截面积。这是为了允许沿着轴线在导体线圈处产生的磁极性的大小大于或等于每个磁体的磁极性的大小。

旋转导体线圈部件组的结构包括沿着轴线延伸的导体线圈。沿着轴线的导体线圈部件的数量对应于沿着轴线的磁体部件的数量。导体线圈被固定在齿轮状圆柱形转子的围绕轴固定的狭槽中。滑环设置在轴上以允许所产生的电力从连接到电路的旋转导体线圈传输，以被供给负载。旋转导体线圈部件组的齿轮状圆柱形转子的直径必须大于磁体部件的直径。导体线圈的齿轮状圆柱形转子的狭槽沿着轴线并围绕圆柱形转子的周边设置。沿着轴线的导体线圈部件的数量对应于沿着轴线的磁体部件的数量。

优选地，导线将用在根据本发明的发电机的导体线圈中，所述导线可以由金属或任何其他类型的导体材料制成。

优选地，用在根据本发明的发电机的导体线圈中的导线可以由铜、铝、银或任何其他金属导体材料制成。

本发明的目的是减轻传统发电机中产生的旋转阻力的影响。取决于供给负载的电力，用于克服所述影响的机械动力输入的增加是必要的。相反，当电力被供给负载时，本发明的发电机将由感应的磁极性产生的这种旋转阻力转换为机械力，以推动位于两侧上的旋转导体线圈部件组沿与位于它们之间的旋转磁体组相反的方向自由旋转，所述旋转磁体组由机械动力输入驱动。当电力被供给负载时，由于导体线圈中感应出的磁极性，这种布置可以减轻旋转磁体组的旋转阻力分量。因此，用于补偿因旋转阻力分量引起的能量损失的额外的机械动力输入不是必要的(而是仅需要增加机械动力输入以补偿因机械摩擦引起的能量损失)，并且由本发明的发电机产生的输出电能可以被供给负载。

附图说明

图1是本发明的具有减轻旋转阻力的特征的发电机的原型的立体图。

图2是图1的具有减轻旋转阻力的特征的发电机的前视图。

图3是放大的前视图，示出了围绕旋转磁体部件组的旋转轴的磁通量的方向。

图4是图2的发电机沿水平方向用于更高发电的容量扩展的前视图。

图5是图2的发电机在发电厂的实际应用中沿竖直方向和水平方向的容量扩展的前视图。

具体实施方式

图1是本发明的具有减轻旋转阻力的特征的发电机的原型的立体图。本发明的发电机包括旋转磁体部件组(rotating set of magnet parts，磁体部件旋转组)10，该旋转磁体部件组例如以水平方式附接至轴线，位于至少两个旋转导体线圈部件组(rotatingsets of conductor coil parts，导体线圈部件旋转组)11、22之间，所述旋转导体线圈部件组分别安装在旋转磁体部件组的两侧上。旋转导体线圈部件组11、12的圆柱形转子的直径被构造成大于旋转磁体部件组的圆柱形转子的直径。因此导体线圈部件和磁体部件的旋转速度是不同的，这通过磁场的变化而引起导体线圈内电动势的感应。机械动力输入6仅施加在旋转磁体部件组10的轴上。

每个磁体部件9的结构包括多个永磁体2，所述多个永磁体附接到支架7上，该支架固定在旋转磁体部件组的轴1上。磁极性沿着轴线布置，这允许从北磁极性N朝向南磁极性S的磁通量，以完成围绕轴1的轴线的磁通量环路，如图3所示，从而在导体线圈5中感应出电动势。

旋转磁体部件组10包括固定在相同轴1上的多个磁体部件9。磁体部件9之间精确且适当地设定有适合的间隔。多个磁体部件以磁极性的朝向相同的方式沿着旋转磁体部件组的轴1布置。提供机械动力输入6，以驱动旋转轴1，从而改变磁通量并且在两侧上的旋转导体线圈部件组的导体线圈5上产生感应。导线被卷绕成导体线圈5，并且其长度沿轴线延伸。导体线圈部件的数量对应于磁体部件9的数量。每个导体线圈5的长度被构造成大于或等于其相关磁体部件9中的每一个的长度。导体线圈5的横截面积被构造成大于或等于永磁体2的横截面积。这是为了允许沿着轴线3在导体线圈5处产生的磁极性的大小大于或等于每个磁体部件的磁极性的大小。

旋转导体线圈部件组11、12的结构包括沿着轴线延伸的导体线圈5。导体线圈部件的数量对应于磁体部件9的数量。导体线圈5被固定在齿轮状圆柱形转子4的围绕轴3固定的狭槽中。滑环8设置在轴3上，以允许所产生的电力从连接至电路的导体线圈5传输，从而被供给负载。旋转导体线圈部件组的齿轮状圆柱形转子4的直径必须大于磁体部件9的直径。导体线圈的齿轮状圆柱形转子4的狭槽沿着轴线并且围绕圆柱形转子的周边设置。导体线圈部件的数量对应于磁体部件9的数量。

优选地，用在根据本发明的发电机的导体线圈中的导线可以由金属或任何其他类型的导体材料制成。

优选地，用在根据本发明的发电机的导体线圈中的导线可以由铜、铝、银或任何其他金属导体材料制成。

当机械动力输入6被施加以使所述轴1沿逆时针方向旋转时，本发明的具有减轻旋转阻力的特征的发电机发挥作用；并且每个磁体部件的围绕轴1的从北磁极性N朝向南磁极性S的磁通量将相对于连接至电路的导体线圈5发生变化。然后感应出电动势，并且电流将通过滑环8被传输。当电动势被施加至负载时，电流会使导体线圈5本身产生与永磁体2的原始磁极性类似的磁极性。推力将推动旋转导体线圈部件组11、12持续地沿顺时针方向旋转。机械动力输入6也使得中间的旋转磁体组持续地旋转。旋转磁体部件组10与旋转导体线圈部件组11、12之间的反作用力致使当电力产生并供给负载时，由于导体线圈5中感应出的磁极性而减轻了旋转磁体部件组10的旋转阻力分量。因此，用于补偿因所述旋转阻力分量引起的能量损失的额外的机械动力输入6不是必要的(而是仅需要增加机械动力输入以补偿因机械摩擦引起的能量损失)，并且产生的电力被供给负载。

图2是图1的具有减轻旋转阻力的特征的发电机的前视图，示出了图1的机械动力输入的旋转方向，以进一步示出图4和图5中的容量扩展。

图3是放大的前视图，示出了围绕旋转磁体部件组的旋转轴的磁通量的方向。

图4是图2的发电机沿水平方向的容量扩展的前视图。例如，该实施例设置有由相同方向的机械动力输入6驱动的三个旋转磁体组，并且具有四个旋转导体线圈部件组，如图4所示。

图5是图2的发电机在发电厂的实际应用中沿竖直方向和水平方向的容量扩展的前视图。本发明中每个具有减轻旋转电阻的特征的发电机可以在相同平面上水平扩展并且在其他方向上竖直扩展。所有这些旋转磁体部件组必须由机械动力输入沿相同的方向驱动。

Claims (4)

1.一种具有减轻旋转阻力的特征的发电机，该发电机包括旋转磁体部件组(10)，所述旋转磁体部件组能以水平或竖直的方式被安装，并位于至少两个旋转导体线圈部件组(11)、(12)之间，所述至少两个旋转导体线圈部件组被安装成使得所述至少两个旋转导体线圈部件组中的每一个旋转导体线圈部件组的轴(3)平行于所述旋转磁体部件组的轴(1)，所述旋转导体线圈部件组(11)、(12)的直径被构造成大于所述旋转磁体部件组(10)的直径，由此导致所述旋转导体线圈部件组和所述旋转磁体部件组的旋转速度不同，并且机械动力输入(6)仅被施加在所述旋转磁体部件组(10)的轴上，所述机械动力输入能够是逆时针方向的或顺时针方向的：

其中，每个磁体部件(9)的结构均包括附接到支架(7)的多个永磁体(2)，所述永磁体的磁极性沿着所述旋转磁体部件组的轴(1)布置并且固定在所述旋转磁体部件组的轴上，磁通量从北磁极性(N)朝向南磁极性(S)，以完成围绕所述旋转磁体部件组的轴(1)的磁通环路，其能够在导体线圈(5)中感应出电动势；

其中，所述旋转磁体部件组(10)包括固定在相同的所述旋转磁体部件组的轴(1)上的多个所述磁体部件(9)，在所述磁体部件(9)之间精确且适当地设置有适合的间隔，多个所述磁体部件以磁极性的朝向相同的方式沿着所述旋转磁体部件组的轴(1)布置，所述机械动力输入(6)被配置为驱动所述旋转磁体部件组的轴(1)，以改变磁通量并在两侧上的导体线圈(5)上产生感应，其中导线被卷绕成所述导体线圈(5)，每个导体线圈(5)的长度被构造成大于或等于每个相关磁体部件(9)的长度，所述导体线圈(5)的横截面积被构造成大于或等于所述永磁体(2)的横截面积，从而允许沿着所述旋转导体线圈部件组的轴(3)在所述导体线圈(5)处产生的磁极性的大小大于或等于每个磁体部件(9)的磁极性的大小，

其中，所述旋转导体线圈部件组(11)、(12)的结构包括沿着所述旋转导体线圈部件组的轴延伸的导体线圈部件，每个所述旋转导体线圈部件组的所述导体线圈部件的数量对应于所述磁体部件(9)的数量，所述导体线圈被固定于齿轮状圆柱形转子(4)的狭槽中，所述齿轮状圆柱形转子围绕所述旋转导体线圈部件组的轴(3)而固定，滑环(8)设置在所述旋转导体线圈部件组的轴(3)上，以允许产生于连接至电路的所述导体线圈(5)的电力的传输，从而被供给负载；所述旋转导体线圈部件组的齿轮状圆柱形转子(4)的直径必须大于所述磁体部件(9)的直径，并且所述齿轮状圆柱形转子的狭槽设置成沿着所述旋转导体线圈部件组的轴并围绕所述齿轮状圆柱形转子的周边；以及

其中，当施加机械动力输入(6)以使所述旋转磁体部件组的轴(1)沿逆时针方向旋转时，具有减轻旋转阻力的特征的所述发电机起作用；并且每个磁体部件的围绕所述旋转磁体部件组的轴(1)的从北磁极性(N)朝向南磁极性(S)的磁通量将相对于连接至电路的导体线圈(5)发生变化，然后在所述导体线圈(5)中感应出电动势，并且电流将通过滑环(8)被传输，并被供给负载；接着电流将引起所述导体线圈(5)本身产生与所述永磁体(2)的原始磁极性相同的磁极性，在所述永磁体的磁极性旋转时将发生推力，因而所述旋转导体线圈部件组(11)、(12)被所述推力推动而沿着与中间的所述旋转磁体部件组(10)的旋转方向相反的顺时针方向持续地旋转，中间的所述旋转磁体部件组也通过所述机械动力输入(6)持续地旋转。

2.根据权利要求1所述的发电机，其中，所述发电机的容量以串联的方式沿竖直方向和水平方向中的至少一个而扩展，并且所有这些旋转磁体部件组(10)必须由机械动力输入(6)沿相同的方向驱动。

3.根据权利要求1或2所述的发电机，其中，用在所述导体线圈中的导线由金属或任何其他类型的导体材料制成。

4.根据权利要求1或2所述的发电机，其中，用在所述导体线圈中的导线由铜、铝、银或任何其他金属导体材料制成。

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