[发明专利]一种低磁阻发电机

说明书

技术领域

 本发明涉及一种低磁阻发电机。 

背景技术

发电机是一种将其它形式的能源转换成电能的机械设备。现有发动机构造的一般原则是：用导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，实现能量转换。现有发电机包括定子和转子，其中，定子包括定子铁芯和缠绕在每一个定子铁芯上的线包绕组，转子包括转子铁芯和缠绕在每一个转子铁芯上的励磁绕组或安装在转子上的永磁体。在静态时，定子上的每一个定子铁芯的位置与转子铁芯或转子上的永磁体的位置相对应，即定子铁芯的数量与转子铁芯或转子上的永磁体的数量相等。虽然该种结构的发电机可以利用电励磁或永磁体发电，但当机械力推动转子转动产生旋转磁场时，转子铁芯在励磁电流的作用下所产生的电磁场或永磁体的磁场会对定子铁芯能产生强大的吸引力，且该吸引力的方向与转子转动的方向相反，即该吸引力可阻碍转子转动，故被称之为磁阻力。据有关资料报导中指出，现有发电机的磁阻力能使发电机的效率降低30－50%。

中国专利101197550号公告了一种名称为“隔磁式发电机”。该发电机包括一个圆柱形磁体和与该圆柱形磁体间隔一定距离的感应线圈，且在圆柱形磁体和感应线圈之间安装有铁板叶片，每一个铁板叶片分别与中心轴承上设置的三个扇形支架相连接。该发电机在工作时，利用中心轴来带动铁板叶片转动，通过铁板叶片切割磁力线，以使感应线圈上产生感应电流。其意是想利用转动质量轻的铁板叶片来减小驱动力，以实现节能。虽然铁板叶片的质量较轻，但由于圆柱形磁体和感应线圈的位置同样是对应的，圆柱形磁体对感应线圈的铁芯和铁板叶片均能产生强大的吸引力即磁阻力，且该磁阻力与转子转动力的方向相反，所以，该发电机效率即使提高也是有限度的。

另外，中国专利1792016A号公开的名称为“具有沿轴向布置的定子极和/或转子极的发电机”也是给出一种方案。该发电机的转子包括多个绕转轴设置在环形结构上的永磁体和圆柱形背板，磁体元件沿内环表面磁极性是连续交替的；定子包括多个铁芯段，在每一个铁芯段上缠绕有定子绕组，且每个定子段包括多个沿平行于转轴方向相互对齐的极。其意是想使每个定子极可以被磁化成在内极面的气隙处表面出一种磁极性，在其外极面表现出相反的磁极性，进而可集中径向方向的磁通。该发电机转子上的磁体元件沿内环表面磁极性虽然是连续交替的，但由于转子磁极性连续交替改变并不能使定子铁芯段的极性也随之变化，转子上的永磁体所产生的磁力对定子铁芯的吸引力即使交替变化也不会相互抵消，所以，该发电机并没有消除磁阻力，其效率得不到较大的提高。

由于电机的定子铁芯是由铁磁体构成，所以，转子上的磁体或电磁体对定子铁芯均具有很大的吸引力，该吸引力即为磁阻力，在电机领域中，将该种磁阻力规划到电机负载的主要部分。发电机效率低的主要原因就是由磁阻力造成的，其能使发电机的效率降低30－50%。 

发明内容

本发明的目的是提供一种利用降低磁阻力的方式解决发电机效率低问题的低磁阻发电机。

本发明所提出的低磁阻发电机的转子上安装有磁体或电磁体，定子上安装有缠绕在定子铁芯上的定子绕组，转子上的磁体或电磁体在圆周方向极性交变且并列地安装有X个，定子上的定子绕组在圆周方向并列地安装有Y=X＋N个，其中X为大于等于4的偶数，N为正整数，N表示形成平衡区的数量。因转子上的磁体或电磁体与定子铁芯之间的吸引力的合力方向在两者中心部位的连线上，当定子铁芯的数量大于转子上的磁体或电磁体的数量时，每个转子上的磁体或电磁体与定子铁芯之间的吸引力的合力方向发生变化，这种变化会导致发电机内的磁阻力为零或接近于零。所述平衡区是指在该区域内的磁体或电磁体吸引定子铁芯所产生的磁阻力的合力为零或接近于零的区域。在上述式子中，N的数值与平衡区的数量相同，即当N等于1时，转子上的所有磁体只能形成一个平衡区；当N等于2时，转子上的磁体能形成两个平衡区；当N等于3时，能形成三个平衡区，依此类推。因定子铁芯是由硅钢片或导磁体物制成的，转子上的磁体或电磁体对定子铁芯具有强大的吸引力，但，如果定子绕组的极数比转子上的磁体或电磁的极数多N个，在N个区域内，转子上的磁体或电磁体对定子铁芯产生的吸引力的合力为零或接近于零。

所述转子上的磁体为独立的板状磁体，定子铁芯为独立的在朝向转子的边为开放边的矩形铁芯，该矩形铁芯与开放边相对边缠绕有定子绕组。

所述转子上安装有多组板状磁体，同组板状磁体沿着转子的径向安装，定子上安装有多组工字形定子铁芯，相邻两个工字形定子铁芯间隔有允许板状磁体穿过的间距。