[发明专利]一种基于双作用铁心绕组的发电机

说明书

技术领域

本发明涉及一种能源、电力系统，特别是一种基于双作用铁心绕组的发电机。

技术背景

1821年法拉第发现通电导线能绕永久磁铁旋转，发明了永磁电机。1857年英国的惠斯通用电磁铁代替永久磁铁，发明了电励磁方式，开创了电励磁电机的新纪元。但以上电机都只是能量转换的工具。

现有的发电机的基本原理都是导体切割磁力线而感应电动势并产生电流，导体切割磁力线的过程需要消耗足够的机械能，以克服装嵌导体的软铁与磁铁的吸力。

经实验证明，在装嵌导体的铁心中加入静磁场，再拿去切割磁力线，不但可以产生更多的电流，而且在特定条件下，设在装有导线的铁心中的静磁场还起到平衡铁心与磁铁之间的吸力，使导体在切割磁力线的过程只需消耗少量的机械能便可产生大量的电能。

本发明在发电机的电枢绕组的铁心中加入静磁场，利用特定结构中定子与转子的相斥和相吸的磁力平衡的特性，使导体切割磁力线的过程只需消耗少量的机械能，并实现能量的放大。

发明内容

本发明是这样实现的：一种基于双作用铁心绕组的发电机，主要包括定子铁心(1)、电枢绕组(2)、定子励磁绕组(3)、转子励磁绕组(4)、转子铁心(5)、转轴(6)、机壳(7)、接线盒(8)和自动励磁调节器，其特征是：电枢绕组与定子励磁绕组交叉或重叠或平行设在定子铁心上，组成双作用定子铁心绕组，和/或，电枢绕组与转子励磁绕组交叉或重叠或平行设在转子铁心上，组成双作用转子铁心绕组；转子的磁极数量为2极或2极以上，定子的磁极数量为2极或2极以上，而且两者的磁极数量都是偶数；转子的磁极数量为2的偶数倍，定子的磁极数量为任意偶数，或者，转子的磁极数量为任意偶数，定子的磁极数量为2的偶数倍，转子的磁极与定子的磁极按斥、吸磁力平衡的阵列排列。

转子与定子磁极斥、吸平衡的阵列说明：

当转子的磁极数量为2极时，能与转子的磁极达到斥、吸磁力平衡的定子磁极的数量为4极、8极、12极等2的偶数倍，定子磁极的数量不能为2极、6极、10极等2的奇数倍。4极定子的磁极排列方式为：S-N-S-N，8极定子的磁极排列方式为：S-N-S-N-S-N-S-N或S-S-N-N-S-S-N-N。

当转子的磁极数量为4极时，能与转子的磁极达到斥、吸磁力平衡的定子磁极的数量为2极、4极、6极、8极、10极、12极等任意偶数。若4极转子按S-N-S-N排列，则4极定子按S-S-N-N排列，反之亦然。若4极转子按S-N-S-N排列，则6极定子的磁极排列方式为S-N-S-N-S-N。在定子磁极与转子磁极都平均分布的前提下，若4极转子按S-S-N-N排列，则定子的磁极数量不能为6和10等2的奇数倍，否则不能达到定、转子的斥吸磁力平衡。

当转子的磁极数量为6极时，能与转子的磁极达到斥、吸磁力平衡的定子磁极的数量为4极、8极、12极等2的偶数倍，定子磁极的数量不能为2极、6极、10极等2的奇数倍。

当转子的磁极数量为8极时，能与转子的磁极达到斥吸磁力平衡的定子磁极的数量为2极、4极、6极、8极、10极、12极等任意偶数。

当转子的磁极数量与定子的磁极数量相同时，必有一组磁极按S-S-N-N的次序排列，另一组按S-N-S-N次序排列。如8极转子的排列方式为S-N-S-N-S-N-S-N，则8极定子的排列方式为S-S-N-N-S-S-N-N。

定子的磁极数量与转子的磁极数量的搭配原则是：2的偶数倍与任意偶数搭配，2的奇数倍与2的偶数倍搭配。原则上2的奇数倍不能与2的奇数倍搭配，2的奇数倍与2的奇数倍搭配的结果是：定子和转子的磁极平均分布时，不能达到斥、吸磁力平衡。只有当定子或转子的磁极不平均分布时，2的奇数倍与2的奇数倍搭配才有可能达到斥、吸磁力平衡，但定子或转子的磁极不平均分配的方法不符合经济原则。

工作原理：原动机带动转子转动时，一方面，由于定子和转子都有特定拓扑结构的磁场，不再像传统发电机那样为切割磁力线而克服定子与转子之间纯粹的相吸关系，而是定子磁场与转子磁场之间磁力的相吸与相斥的关系，定子磁场作用于转子磁场的磁力对称抵消，另一方面，定子磁场与转子磁场相吸相斥并不影响电枢绕组切割磁力线，电枢绕组感应到电动势且产生电流。