[发明专利]励磁发电机

说明书

本发明创造公开了一种励磁发电机，包括发电机定子组件、发电机转子组件、左右端盖、电流转换器总成，所述的发电机定子组件包括电机壳体、定子软磁磁芯、定子线圈，定子软磁磁芯上设有2n±2k个定子槽齿，每一个定子槽齿上对应嵌入一组定子线圈，定子线圈由定子感应线圈和定子励磁线圈绕制而成；所述的发电机转子组件包括转子中心轴、转子软磁磁芯、转子线圈，转子软磁磁芯上设有2n个转子槽齿，每一个转子槽齿上对应嵌入一组转子线圈，转子线圈由转子感应线圈和转子励磁线圈绕制而成。采用上述结构后，具有结构设计合理、驱动力小、能量转化率高、实用性好、电流产生的洛伦兹力方向与转子运转方向相对垂直等优点。

技术领域

本发明创造涉及发电机技术领域，特别是一种可提高发电机电能转换率的励磁发电机。

背景技术

现有的发电机主要由定子、转子、端盖、电刷、机座及轴承等部件构成。定子由机座、定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部件的其他结构件组成。转子由转子铁芯、转子磁极（有磁轭、磁极绕组）、滑环转轴等部件组成。通过轴承、机座及端盖将发动机的定子、转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电流，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

在发电机中，导线做切割磁力线运动时，导线中随导线运动的电荷受洛伦兹力作用产生定向移动，运动电荷同时受安培力的作用阻碍导线运动。这个过程中两个现象的产生都是运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用的结果，完成了机械能向电能的转化。洛伦兹力是运动电荷在磁场中所受到的力，洛伦兹力的大小是f ＝│q│vBsinθ，其中f是洛伦兹力，q是带电粒子的电荷量，v是带电粒子的速度，B是磁感应强度，θ是v和B的夹角。现有的发电机存在以下缺点：在导线做切割磁力线运动时，感应电流产生的洛伦兹力方向与转子旋转要驱动的外力的方向相反，相当于一对作用力与反作用力，外力克服洛伦兹力做功，加上其他额外的损耗，外力驱动能的消耗比较大，能量转化率比较低。为此，许多生产厂家和有识之士进行开发和研制，但至今尚未有较理想的产品面世。

发明内容

为克服现有技术存在外力驱动能消耗大、能量转化率低的问题，本发明创造的目的是提供一种结构设计合理、外力提供的驱动能小、能量转化率高、实用性好、电流产生的洛伦兹力方向与发电机转子运转方向相对垂直的励磁发电机。

本发明创造解决上述技术问题所采用的技术方案，它包括发电机定子组件、发电机转子组件、左右端盖、电流转换器总成，所述的发电机定子组件包括电机壳体、定子软磁磁芯、定子线圈，定子软磁磁芯上设有2n±2k个定子槽齿并固定在电机壳体上，每一个定子槽齿上对应嵌入一组定子线圈，定子线圈由一组定子感应线圈和一组定子励磁线圈绕制而成；所述的发电机转子组件包括转子中心轴、转子软磁磁芯、转子线圈，转子软磁磁芯上设有2n个转子槽齿并固定在转子中心轴上，每一个转子槽齿上对应嵌入一组转子线圈，转子线圈由一组转子感应线圈和一组转子励磁线圈绕制而成，转子中心轴可转动地设置在左右端盖上, n和k为自然数，n≥15，k/n≤1/15；当外力驱动转子中心轴旋转并在转子励磁线圈和定子励磁线圈上施加励磁电流，使其中一个及一个以上的转子槽齿与相对应的定子槽齿正对磁性相吸时，其上正对的转子励磁线圈与相对应的定子励磁线圈产生的磁力线重合并构成互感磁场回路，各自扩大该组磁力线的磁场回路，该重合磁力线同时切割该组转子感应线圈和定子感应线圈产生感应电动势并输出感应电流，该电流产生的洛仑兹力方向与转子运动方向垂直；当外力驱动转子中心轴旋转并在转子励磁线圈和定子励磁线圈上施加励磁电流，使其中一个及一个以上的转子槽齿与相对应的定子槽齿正对磁性相斥时，其上正对的转子励磁线圈与相对应的定子励磁线圈产生的磁力线相排斥抵消，各自缩小该组磁力线的磁场回路，并构成各自自感磁场回路，该磁力线各自切割该组转子感应线圈和定子感应线圈产生感应电动势并输出感应电流，该电流产生的洛仑兹力方向与转子运动方向垂直。

本发明创造的进一步方案，所述转子槽齿的槽齿宽度与齿槽宽度的比值小于2，转子槽齿的槽齿宽度与槽齿高度的比值小于1.5。