[发明专利]无负荷发电机

说明书

技术领域

本发明涉及发电机，具体涉及能抵消或排除发电中转子承受的2次性反向负荷、使发电效率达到最大的无负荷发电机。

背景技术

发电机是将例如物理、化学或原子能等多种能源产生的机械能变换成电能的机器，近年来，虽然开发出了直线运动的发电机，但其大部分还是旋转式的发电机。无论发电机大小如何还是直流/交流发电机，共同的原理都是由电磁感应作用产生电动势的。

发电机必须有形成磁场用的永久磁铁或电磁铁这样的强磁体，以及产生电动势的导体，做成两者之中任一个以另一个为基准可旋转的结构。根据上述磁体及导体之中是哪一个进行旋转，可以分成使磁场旋转的旋转磁场型及导体旋转的旋转电枢型。

此外，虽然也可以使用永久磁铁产生磁场，但一般广泛使用的是在铁心上绕上励磁绕组并使其中通过直流电流的电磁铁。一般情况下，即使使用强磁体并提高旋转速度，但从一根导体产生的电动势也不会那么高，所以，一般采取的方式是在发电机中放入多根导体，并将各导体产生的电动势串联相加来获得大功率。

如上所述，普通发电机是使磁体(或永久磁铁)或导体(电磁铁、电磁感应绕组等)作机械旋转而发电的，此时，绕组中会流过因磁感应(电磁感应)而产生的反向电流，形成拉住转子的相反磁场，因此存在的缺点是，转子会受到达到其本身发电量的2倍以上的无用负荷。

图6所示为在如上所述旋转磁场型发电机中，如上所述那样的负荷作用于转子的状态的示意图。

如图6所示，在转轴106的周围，在其外周面配置N极与S极相互交替的永久磁铁排列104。在该永久磁铁排列104的再外圈并相隔一定间隔，配置有磁感应铁心100，在磁感应铁心100上卷绕有绕组102。

随着永久磁铁排列104的旋转，永久磁铁排列104在绕组102内产生的磁场发生变化，绕组102中流过感应电流。由于该感应电流导致绕组102产生磁场110，使永久磁铁排列104在妨碍其旋转方向上受到斥力的作用。

例如在图6所示的例子中，磁场110是在永久磁铁排列104侧为S极的磁场，但由于永久磁铁104的旋转，永久磁铁排列104的S极向着该绕组102靠近，因此，产生上述那样的斥力作用。

在发电机的磁感应铁心上所绕的电枢感应绕组中，如果流过反向电流，承受与转子的旋转力相反的负荷，感应绕组的电枢反向磁场的强度就与发电量成正比，会产生相当于瞬间使用量的2倍以上的负荷。

例如，使用100W的电时，形成200W以上的反向磁场，明显妨碍转子旋转运动的负荷量会作用于转子。

顺便提一下，历来，所有的发电机不仅承受机械性的一次负荷即未使用电时的负荷，而且，用电时，还承受与用电量成正比的2次性反向电流导致的负荷，受到高达瞬间使用量的2倍以上的负荷的作用。

这样的负荷量是传统的发电机发电效率低的主要原因之一，所以必须解决如上所述的问题。

本发明的目的在于，通过抵消发电机机械负荷之外的2次性负荷、也即因绕在磁感应铁心上的电枢感应绕组的反向电流产生的负荷，提供一种该2次性负荷完全不起作用的、可高效率发电的发电机。

本发明摘其要点是，一种无负荷发电机，具有转轴、第1环状磁体排列、第2环状磁体排列、第1多个第1磁感应一次铁心、第1多个第2磁感应一次铁心、第1感应绕组及第2感应绕组。

第1环状磁体排列是在以转轴为旋转中心的第1旋转轨道的外周上依次排列N极和S极。第2环状磁体排列是在以转轴为旋转中心并与第1旋转轨道有规定间隔的第2旋转轨道的外周上，依次排列极性与第1旋转轨道上的相对位置的极性相反的磁体。第1多个第1磁感应一次铁心相对第1环状磁体排列的第1外周面保持规定间隔，并沿第1外周面固定。第1多个第2磁感应一次铁心相对第2环状磁体排列的第2外周面保持规定间隔，并沿第2外周面固定。第1多个第1及第2耦合磁感应铁心在沿转轴方向相对的第1及第2磁感应一次铁心之间分别成对设置以组成闭合磁路。第1感应绕组分别卷绕在第1耦合磁感应铁心上。第2感应绕组分别卷绕在第2耦合磁感应铁心上，其卷绕方向与第1感应绕组相反。

理想的是，在本发明的无负荷发电机中，第1环状磁体排列含有沿第1旋转轨道的外周上配置的永久磁铁排列，第2环状磁体排列含有沿第2旋转轨道的外周上配置的永久磁铁排列。