CN103688448B - 发电量可变型发电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发电量可变型发电机，尤其涉及在一个转轴中插入安装多个转子，所述转子中心的连接轴与相邻的另外一个转子连接轴的端部可拆卸；在所述相邻的两个连接轴的两端分别设置磁体，并使相同极性的面相对,从而两个转子由于磁体的排斥力彼此分开，当外部压力大于所述两个磁体之间的排斥力并施加于轴向时，两个转子的连接轴彼此耦合并传递旋转力至两个转子上而进行发电等，通过外部环境能够不断增加发电量。

Description

发电量可变型发电机

技术领域

本发明涉及一种发电量可变型发电机，尤其涉及在一个转轴中插入安装多个转子，所述转子的中心连接轴与相邻的另外一个转子连接轴的端部可拆卸；在所述相邻的两个连接轴的两端分别设置磁体，并使相同极性的面相对,从而两个转子由于磁体的排斥力彼此分开，当外部压力大于所述两个磁体之间的排斥力并施加在轴向两个转子的连接轴时，彼此耦合并传递旋转力至两个转子上而进行发电等，通过外部环境能够不断增加发电量。

背景技术

通常的发电是使用矿物燃料来蒸发水，再利用蒸发的水蒸汽旋转转子而进行发电。然而，近年来由于矿物燃料严重枯竭，替代能源的研究也正在积极进行中，利用作为备受欢迎的可再生能源水力和风力能源来进行发电。使用这种可再生能源不仅替代了简单供给的能源，而且更重要的是利用所获得的能源能够更有效地进行发电。

从所述能源中产生的发电是从发电机形成的，所述发电机具有直流发电机的旋转电枢式和交流发电机的旋转磁场式。

所述旋转电枢式发电机是磁场静止导体旋转的发电机，而旋转磁场式发电机与旋转电枢式发电机相反，是导体静止磁场旋转的发电机。此外，还有一种是利用所述交流发电机将界磁卷线和整流器及整流器用三相电源全部收容至转子侧。这就是所谓的无刷交流发电机，由于没有滑环或刷子不会引起刷子磨损或更换刷子的情况，易于管理，主要用于大型发电机上。

此外，现有发电机是在安装场所使其具备适当的额定发电量,从而在特定范围内发生旋转力时进行发电。

但是，上述发电机是大型发电机时，由于转轴自身的重量过大，为了发电需要大于规定重量的旋转力。也就是说，大型发电机的情况下，具有转轴自身重量大之外，为了增加发电量安置增速器(齿轮箱)，这会使转轴更加沉重,造成开始启动难和噪音大的问题。

上述现有转轴重量大的发电机，若供给的旋转力低于发电所用旋转力时，转轴不能进行旋转，或就算旋转也不能发电，因此，所供给的旋转力不能进行发电而被消灭。此外，供给大于额定发电量的旋转力时，由于超出发电机发电量的限量，剩余的旋转力不能发电从而被消灭。因此，旋转力低于发电所用旋转力的情况，与供给大于额定发电量的旋转力时情况，都无法有效的利用的缺点。

为此，近年来为了提高发电效率研究了多种方案，例如，设置复数个永磁发电机发生旋转力时能够产生较高的发电效率。但是，上述方法也具有由于安装复数个发电机而被电阻和由于转轴的重量启动难的缺点，并且还具有就算形成转轴旋转，但到产生足够的旋转力之前不能进行发电的缺点。由此，仍然存在现有发电机不能使用低于发电所用旋转力的缺点。

发明内容

本发明为了解决现有技术所存在的问题，其目的在于不需安装额外的发电机，而利用一个发电机对应发生旋转力的多种幅度来提供最佳的发电量。

也就是说，本发明是在一个转轴插入安装多个转子，所述多个转子可拆卸地连接，并设置成相对的两个转子为同极磁体,使磁体由于排斥力相互隔开，且高于磁体排斥力的压力作用在转子时,使其相互啮合并传递旋转力而进行发电，通过旋转力的强度可变发电量。

为了达到上述目的，本发明的特征在于，发电机由设在可传递旋转力的转轴上的转子与固定于机体的定子构成，其包括发电机机体；转轴；所述转轴设置于所述发电机机体内部并可旋转，可接收传递的旋转力而进行旋转。固定轴转子；所述固定轴转子，具有：设在所述转轴上，且内设环形磁体的盘形的旋转部。所述固定轴转子还具有以管体状形成在所述旋转部的中心，且在其端部通过滑动可拆卸的耦合构件来形成的连接轴。由于外部压力与固定轴转子依次轴向设置，并可接收传递的旋转力的多个移动转子；所述移动转子具有:设在所述旋转轴上并可滑动，且内设环形磁体的盘形的旋转部。所述移动转子还具有以管体状形成在所述旋转部的中心，且在其端部通过滑动可拆卸的耦合构件来形成的连接轴。排斥磁体；所述排斥磁体在所述固定轴转子连接轴与移动转子连接轴端部对向设置，由于相对面具有相同极性，使固定轴转子与多个移动转子之间产生磁力排斥而隔开间距。定子；所述定子由固定安装在机体上的卷线圈构成，且其设在所述固定轴转子与多个移动转子之间。

附图说明

图1是本发明发电量可变型发电机的剖视图。

图2是图1的A部分的放大图。

图3是本发明发电量可变型发电机的分解剖视图。

图4和图5是根据本发明的实施例，在水平轴和垂直轴设置的发电机示意图。

图中：1、发电机；10、机体；20、转轴；30、固定轴转子；31,51,61:旋转部；32,52,62:连接轴；33,53,63:环形磁体；34,54,55,64:耦合构件；311,511,611:安装磁体槽；321,521,621:槽；40、移动转子；50、第一移动转子；60、第二移动转子；70、终端旋转盘；80、排斥磁体；90、定子。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。以下仅为本发明的实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

如图1所示，图示了本发明的发电量可变型发电机的剖视图，图2是图1的A部分的放大图，图3是本发明发电量可变型发电机的分解剖视图。

如图1所示，本发明的发电机1由发电机机体10构成。所述发电机机体内部设有转轴20。所述转轴是由外部传达到旋转力而进行旋转，至少在2接点以上可旋转地支撑在机体上，从而减小旋转时发生的振动,并防止了改变转轴的轴位置。另外，传递的旋转力在转轴外端直接连接转子叶片，或通过另外的旋转力传递轴进行传递，如图4及5所示，除水平安装以外还可以垂直安装。

所述转轴20上还设有固定轴转子30和移动转子40。

所述固定轴转子30如图所示，与转轴形成一体，或与转轴单独构成后可耦合为一体。这种固定轴转子设有盘形的旋转部31，一侧面的背面内置环形磁体33。即，所述旋转部的背面形成安装磁体槽311，将环形磁体坚固地设置于所述安装磁体槽中，使其固定轴转子旋转时能够使环形磁体也一起旋转。

此外，所述移动转子40如图所示，可由第一移动转子50与第二移动转子60复数个构成，或根据需要还可以附加轴设使用。作为所述移动转子的第一移动转子和第二移动转子也如同固定轴转子设有盘形的旋转部51、61，在各个旋转部的背面形成安装磁体槽511、611，使其坚固地安装环形磁体53、63。

此时，所述环形磁体33、53、63包括由环形构成的一个磁体或由多个磁片呈环形连接的磁体。另外，由所述多个磁片形成的环形磁体可以是由相互不同极交替设置的状态。

同时，所述固定轴转子30与第一移动转子50和第二移动转子60的旋转部31、51、61的中心形成管状连接轴32、52、62。所述连接轴中心设有或插入转轴20，较旋转部按一定长度延长轴向的前端和后端，在端部形成耦合构件34、54、55、64，与其他转子的连接轴可拆卸地连接，并且还可以调节转子之间的间距。所述第一移动转子50与第二移动转子60的连接轴52、62可滑动地设置于转轴20上，连接轴与转轴由轴承耦合而能够最大限度的减少摩擦，减少摩擦的构件可应用已知的多种耦合构件。

如图所示，根据本发明的实施例，固定轴转子30与转轴20形成一体，从而固定轴转子的连接轴设置成大于转轴直径的突出状态，仅在背面端部形成耦合构件34。

所述第一移动转子50在转轴按轴向可滑动地耦合，在旋转部51中心所形成的连接轴52设置成前端至后端以一定长度突出的状态，从而两端部形成耦合构件54、55。

所述第二移动转子60在转轴按轴向可滑动地耦合，形成于旋转部61中心的连接轴62设置成前端至后端以一定长度突出的状态，仅在连接轴的前端端部形成耦合构件64，后端端部支撑于机体。

另外，所述第二移动转子的连接轴62中还设有终端旋转盘70，所述终端旋转盘的直径与第二移动转子的直径形同。所述终端旋转盘设置于第二移动转子的连接轴，从而能够与第二移动转子一起旋转。所述终端旋转盘为了与第二移动旋转盘的环形磁体相对应而形成磁场，如图所示除了设置于连接轴并进行旋转以外，可固定设置于机体上。

所述结构中转轴20与固定安装的固定轴转子30和第一移动转子50及第二移动转子60按轴向可滑动地安装。例如，外部压力将固定轴转子30向轴向施压时，固定轴转子经轴移动将固定轴转子的连接轴32后端端部与第一移动转子连接轴52前端端部的耦合构件34、54相耦合,使固定轴转子的旋转力传递至第一移动转子中，如外部压力加强作用时，第一移动转子50也轴移动，使之第一移动转子连接轴52后端端部与第二移动转子连接轴62前端端部的耦合构件55、64相耦合,将转轴的旋转力传递至第二移动转子60中，耦合于所述第二移动转子的连接轴62的终端旋转盘70也一起进行旋转。

在这里所述外部压力可以是任意提供的压力或类似于风力助力的自然力。例如，本发明的发电机安装于风力发电机时，可通过风压的强度施加外部压力。换言之，随着风压转轴自然地被挤出并依次与第一移动转子和第二移动转子耦合，使其形成传递旋转力，或在发电机外部安装风压测定传感器，传感器测定值达到一定大小时根据液压施压于固定轴转子，使第一移动转子和第二移动转子能够依次移动。

所述固定轴转子30和第一移动转子50及第二移动转子60的连接轴32、52、62的端部对向地设置排斥磁体80，在外部压力不工作时，相互不耦合并分离。即，所述各个转子的连接轴端部形成以轴向形成环型槽321、521、621，排斥磁体内置于所述槽内，在没有形成所述槽的端部形成耦合构件。

在所述固定轴转子和第一移动转子及第二移动转子的连接轴端部对向地设置排斥磁体,使排斥磁体具有相同磁性，使之形成磁力排斥并挤出各个转子而相隔开。

因此，所述固定轴转子30和第一移动转子50及第二移动转子60的连接所施加的外部压力的强度大于固定轴转子、第一移动转子、第二移动转子之间所设置的排斥磁体80的排斥力时，使之克服排斥磁体的排斥力并形成各个转子的连接。在这里所述固定轴转子和第一移动转子之间形成的排斥力小于第一移动转子和第二移动转子之间的排斥力，而受到外部压力的作用时，先形成固定轴转子和第一移动转子的耦合，再形成第一移动转子和第二移动转子的耦合等，通过调节排斥力强度能够决定耦合顺序。

另外，优选地将形成于所述固定轴转子和第一移动转子及第二移动转子的连接轴32、52、62端部的耦合构件34、54、55、64在排斥磁体排斥而挤出范围内形成拆卸。所述耦合构件的实施例为在连接轴的端部形成齿轮值，根据齿轮值的啮合与否能够形成传递旋转力。所述耦合构件为使用内接齿轮或星形齿轮而使其传递旋转力，为了降低由旋转形成齿轮啮合的排斥可以采取各种状态。

另外，所述机体10上设置卷线圈的定子90，在所述固定轴转子30和第一移动转子50及第二移动转子60的作用下通过电磁感应进行发电。即，所述定子90设置于固定轴转子与第一移动转子中间、第一移动转子与第二移动转子之间、第二移动转子的旋转部与终端旋转盘之间，通过各个转子的电磁感应产生起电力。

另一方面，所述固定轴转子30和作为移动转子的第一移动转子50与第二移动转子60将各个旋转部31、51、61的直径依次变大。

如图所示，与转轴一体旋转的固定轴转子30的旋转部31形成最小的直径而降低重量，如风力发电时，通过较小的动力也能够旋转而产生相对较低的起电力来进行发电。

另外，所述第一移动转子50的旋转部51的直径大于固定轴转子的旋转部的直径，通过两个转子的耦合而传递旋转力时，比起固定轴转子单独旋转产生更大的起电力，从而可增加发电量。并且，所述第二移动转子60的旋转部61的直径大于第一移动转子的旋转部的直径，从而旋转第二移动转子时能够产生更大的起电力。

如上所述，所构成的发电机1如图4所示，可水平安装于塔2的上部。所述叶片3与转轴耦合而通过风压旋转时，旋转转轴。这时，所述叶片由于风压向后方挤出，使其设计为转轴向后方挤出一定距离。

所述结构中首先产生较弱的风压时，所述叶片的旋转力仅传递至在转轴一体形成的固定轴转子30上，在固定轴转子和第一移动转子之间的定子间发生起电力而进行发电。

另外，产生高于固定轴转子与第一移动转子上设置的排斥磁体的排斥力的风压时，所述叶片随着风压向轴向的后方挤出，此时抵消设置于固定轴转子和第一移动转子的两个排斥磁体的斥力，挤出后方的固定轴转子30与第一移动转子50端部的耦合构件相耦合（啮合），并与第一移动转子形成一体，从而固定轴转子的旋转力传递至第一移动转子，在固定轴转子与第一移动转子之间及第一移动转子和第二移动转子之间的两处定子中产生起电力，比起旋转一个所述固定轴转子，能够形成更大的发电。

另外，产生相对于所述风压更强的风压时，所述叶片随着风压向轴向的后方更被挤出，这时施压固定轴转子而将固定轴转子和第一移动转子的耦合体向后方挤出。所述挤出后方的固定轴转子30与第一移动转子50的耦合体,抵消设置于第一移动转子和第二移动转子之间的两个排斥磁体的斥力，并与第二移动转子60耦合形成一体，将叶片的旋转力传递至第二移动转子。

通过所述第二移动转子的旋转相耦合的终端旋转盘70也一起旋转，在所述固定轴转子与第一移动转子之间、第一移动转子与第二移动转子之间、第二移动转子与终端旋转盘之间的三处定子中产生起电力，比所述发电实施例能够提供更大的发电量。

此外，如图5所示，垂直轴可设置于多种场所，并用于风力以外的水力等其他自然力或适用于于其他系统，从而根据所施加的旋转力（自然力）的强度，可改变参与发电的转子数，增减发电量等，对现有的环境可起到最有效的发电效率。

产业上的使用可能性

本发明在一个转轴中插入安装多个转子，连接的所述多个转子可拆卸，相对的两个转子设置为同极的磁体，使其两个转子由于磁体的斥力彼此隔开，当起到大于磁体排斥力的压力作用时，相互啮合而传递旋转力，因此根据旋转力的强度使其可变发电量。换句话说，对较宽幅度的压力可进行发电而起到有效提高发电效率的效果。

Claims (4)

1.发电量可变型发电机，其特征在于发电机由设在可传递旋转力的转轴上的转子与固定于机体的定子构成，其包括：

发电机机体（10）；

转轴（20），设置于所述发电机机体内部并可旋转，可接收传递的旋转力而进行旋转；

固定轴转子（30），具有：设在所述转轴上，且内设环形磁体（33）的盘形的旋转部（31）；以管体状形成在所述旋转部的中心，且在其端部通过滑动可拆卸的耦合构件（34）来形成的连接轴（32）；

多个移动转子（40），由于外部压力，多个移动转子（40）与固定轴转子依次轴向设置，并可接收传递的旋转力，具有：设在所述转轴上并可滑动，且内设盘形磁体（53、63）的盘形的旋转部（51、61）；以管体状形成在所述旋转部的中心，且在其端部通过滑动可拆卸的耦合构件（54、55、64）来形成的连接轴（52、62）；

排斥磁体（80），在所述固定轴转子的连接轴与移动转子的连接轴端部对向设置，由于相对面具有相同极性，使固定轴转子与多个移动转子之间产生磁力排斥而隔开间距；

定子（90），由固定安装在机体上的卷线圈构成，且其设在所述固定轴转子与多个移动转子之间。

2.根据权利要求1所述的发电量可变型发电机，其特征在于，形成在所述连接轴（32、52、62）的一端或两端的耦合构件（34、54、55、64）由齿轮构成，以使相对应的端部啮合。

3.根据权利要求1所述的发电量可变型发电机，其特征在于，所述移动转子（40）由与所述固定轴转子耦合的第一移动转子（50）和与所述第一移动转子耦合的第二移动转子（60）构成，所述固定轴转子、第一移动转子和第二移动转子以固定轴转子<第一移动转子<第二移动转子顺序形成直径，且根据所供给旋转力的强度施压在固定轴转子上，使第一移动转子与第二移动转子依次耦合，来增大发电量。

4.根据权利要求3所述的发电量可变型发电机，其特征在于，所述第二移动转子（60）的连接轴（62）上设有与第二移动转子的直径相同的终端旋转盘（70），使其与第二移动转子隔开设置，所述终端旋转盘与第二移动转子之间装有固设在机体上的定子。