[发明专利]恒直流发电机

说明书

该发明属物理中的电磁感应知识。

目前使用的都是交流发电机，直流发电机是交流发电机采用换向器达到目的，而恒定电流是在此基础上附加整流器(在现代技术中有采用硅整流来得到恒直流电的)。

目前制造的直流发电机成本较高，消费铜较多，换向器制造比较复杂，维护也比较繁难。而恒直流电在实际应用中相当广泛。

根据电磁感应理论知识得知：导体在做切割磁力线运动时，必然会产生感应电动势；再根据有关实验资料，可设计如(图1)所示的既简单又相当实用的新型恒直流发电机。此发电机不但丰富了电学中的内容，而且推翻了物理教科书中(高中二册物理，电磁感应一章)的一条定律-闭合电路中的磁通量发生变化是产生感应电流的条件。因为恒直流发电机只是电枢在做垂直切割磁力线运动，无法用闭合电路中磁通量发生变化来解释。

恒直流发电机，论证很简单，实验只需两块磁铁。一个圆形车轮式导体，导电线，万能表，便可实现目的。

恒直流发电机的优点：

一、结构简单，制造容易，成本费低。电流电压稳定。最适合微型发电机。

二、数台发电机可以任意串联(或并联)。串联可以提高电压，增大输出功率(这与串联电池组原理相同)。而目前直流电机只可并联，无法串联。

三、恒直流发电机的积极意义在于填补了电机学中的一项空白。

图面说明：

恒直流发电机的结构：两边为圆形磁铁，两磁铁间为一圆形电枢，导电线分别连接电枢外圆边沿和电枢圆心。

图1：两边磁极为定子，圆形电枢为转子，导电线分别连接电枢外圆边沿电刷和电枢圆心导电轴杆上。

图2：图2为两磁极间圆形电枢的正面图。

图3：两边磁极为转子，右边磁铁空心(任意一磁铁都行)，圆形电枢为定子，导电线一头连接圆形电枢边沿，另一头穿过右边磁铁中心连接电枢圆心。

图4：磁极与电枢都是转子，且同时作反方向运动。右边磁铁空心，导电线分别连接电枢圆外边沿电刷和穿过磁铁的电枢圆心轴上。

恒直流发电机的工作原理：

图1：电枢旋转式：当圆形电枢沿图中所示的箭头方向运动时(磁极固定)，电枢即做垂直切割磁力线运动。根据“右手定则”，电流自圆外经圆形电枢半径流向电枢圆心，经圆心轴流向导电线。

图3：磁极旋转式：当磁铁沿图中所示的箭头方向运动时(电枢固定)，电枢同样在做垂直切割磁力线运动。根据“右手定则”电流自圆外经圆形电枢半径流向电枢圆心，经圆心导电轩过磁铁中心流向导电线(磁极转动，电枢为何不能象图1那样设计?假若如图1电枢那样设计，电枢和连接电枢圆心的导线同时在做切割磁力线运动，根据“右手定则”，电枢、电流自圆外流向圆心；那么连接圆心的导线也产生电流流向圆心，这样就相互产生对流电流)。

图4：相向运动式：当磁铁与电枢同时相向沿图中所示的箭头方向运动时，电枢在做垂直切割磁力线运动，根据“右手定则”，电流自圆外径圆形电枢半径流向电枢圆心，经圆心轴过磁铁中心流向导电线(相向运动：根据运动学中的运动是相对的原理，那么，这就等于电枢运动速度提高了一倍。如此，输出功率就是原来的四倍了。依据：电功率=电压×电流，电动势=磁感应强度×切割磁力线的导体长度×导体的运动速度，电动势=开路电压，电流=电压÷电阻。在其它条件不变的情况下，导体的运动速度提高一倍。电动势就提高一倍，也就等于电压提高了一倍，相应的电流也提高了一倍，那么两倍与原来的电压乘以两倍与原来的电流，电功率便是原来的四倍了。目前，发电机在一定的条件下，在达到一定的转速时，要想再提高一倍的速度很困难，而采用相向运动来达到这一目的，在技术上容易的多)。