[发明专利]电磁发电机及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及物理学上的发电机和电动机。

背景技术：

本发明是在电磁力、电磁感应定律等物理学知识的基础上发明。

发明内容：

本发明要解决的问题是：让发电机通过电动辅助，能在较小原动力时也能 发出很大的电。在用电低峰时让它自身发的电再返回给自身电动辅助，减少原 动机的输入功率。

在电磁感应实验中发现，当永磁铁靠近感应线圈铁芯时，永磁铁会在吸力 作用下自动吸到感应线圈铁芯上，只要很小的力就可以发电了；而让永磁铁离 开感应线圈铁芯时就要用很大的力才能离开发电，因为它要克服永磁铁对感应 线圈铁芯产生的吸力阻力后才能离开发电。

这里也有楞次定律中所说的磁通变化引起的感应电流来拒去留产生的阻力 的影响。

从楞次定律可知，永磁铁上有二种力，一种是永磁铁与线圈铁芯之间的吸 力，一种是磁通变化产生感应电流后的阻力。

现有发电机工作情况可以理解成这样两步，第一步永磁铁接近发电线圈铁 芯时发电只要很小原动力(吸力为动力)，吸力减去感应电流产生的阻力。第二 步是永磁铁离开发电线圈铁芯时发电要很大原动力(吸力为阻力)，吸力产生的 阻力加上感应电流产生的阻力。

那用一点方法来克服第二步永磁铁离开发电线圈铁芯磁极时产生的阻力 后，那就可以用比较小的原动力让发电机达到高速转动发电。

在这里采用的方法是：在发电线圈下再装一个电动线圈，让它们共用一个 铁芯做磁极。

当永磁铁靠近线圈铁芯磁极时，用控制换向装置让电动线圈断电，永磁铁 在原动力和吸力作用下与感应线圈铁芯靠近，磁极中磁通量变化后让发电线圈 发电，当永磁铁离开线圈铁芯磁极时，用控制换向装置让电动线圈通电产生斥 力，让永磁铁很容易的就能离开线圈铁芯磁极，感应发电线圈还可以得到感应 电流发电。这样转子上没有吸力产生的阻力，还得到动力，那原动力较小时也 能带动转子高速转动发电。

这里用直流电机的工作原理示意图来说明一下，

在直流电机永磁铁N极S极之间有一个线圈做转子，在直流电机线圈铁芯 上再加一个线圈，让一个是电动线圈另一个是发电线圈，这个电动线圈铁芯通 电后可以理解成电磁铁，让转子电磁铁与永磁铁之间同性相斥，异性相吸转动。 通过换向控制装置让转子铁芯在接近永磁铁时不通电在吸力下转到永磁铁N极 下后，再通电让转子铁芯电磁铁与永磁铁N极之间产生同性相斥，那用很小的 原动力就可以让它在斥力下转动离开永磁铁N极，当转动一定角度后就断电， 在吸力作用下让转子磁极转到永磁铁S极下后，再反向通电让它与永磁铁S极 产生同性相斥磁力后转动离开，就这样循环工作下去，就可以让转子上产生一 种方向不变的转矩让电磁发电机连续旋转工作。

这是最简单的电磁发电机模型，电动转矩是脉动的，增加换向片数，永磁 铁和线圈数，就可以得到单一方向的稳定转矩。

线圈数可按永磁铁的倍数来设置。

这个电磁发电机是无刷有刷电机都可以做到的，无刷电机是让永磁铁做转 子转动，用转子位置传感器控制电路来换向工作，而有刷电机就是让线圈磁极 铁芯做转子转动，用换向片碳刷来控制换向工作。

这个无刷电磁发电机可以是外转子结构，也可以是内转子结构，还可是双 定转子结构。

这个电磁发电机通过调节电动线圈的通电时间也可以当电动机使用。

以上装置还可以多层层叠起来使用，每层永磁铁之间错开一定的角度。

通过电动辅助发电机，转子上的阻力会变小，在较小原动力时也可以让转 子速度达到高速发电，在磁通的变化量和发电线圈的匝数一样时，速度越快， 磁通变化的时间越短，感应电动势越大，发电量就越大。增大转子的转动惯量， 在发电机高速起动后，可让发电机发出来的电返回一部份到电动线圈上辅助发 电机转动，就能做到较小原动力让转子在高速下保持转动。

发电机感应电流产生的阻力对转子是制动转矩，是随着负载输出电流的增 加而增大的。这里就要找到一个平衡点，让发电输出负载电流不要太高。

家用健身车可以装这个电磁发电机来发电工作，这样一家人都可以用来健 身还可以发电。还有风力发电，水力发电，这些发出来的电在使用功率少时， 可以用蓄电池或惯性飞轮等方法把电贮存起来，在风力、水力小的时候也能通 过电动辅助带动发电机高速转动正常发电。在电动自行车装这个电磁发电机应 也能得到很好的应用。

附图说明：

图是无刷电磁发电机的外转子结构图，零件编号如下：

1.线圈铁芯磁极A

2.线圈铁芯磁极B

3.线圈铁芯磁极C