CN106451980A - 一种超高效能发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种超高效能发电机，包括：筒体结构的第一定子，第一定子内层设置由多个按照其内环形结构布置的第一磁体组；第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向第一定子轴心一侧磁极相反；圆柱结构的第一转子，可转动设置在第一定子内，第一转子包括第一转轴及设置在转轴上的第一电枢，第一电枢上缠绕有间隔预定距离的第一切割线圈。当转子内第一切割线圈产生的电流增大到一定值后，由于第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向第一定子轴心一侧磁极相反，可以产生相反方向的感生磁场，而且与转动方向一致，从而等效于降低第一转子的磁阻，可减小输入功；大大提高发电机的发电效率。

Description

一种超高效能发电机
技术领域
本发明涉及一种超高效能发电机。
背景技术
目前大、中、小型发电机的发电原理基本相同，也是众所周知最基本的物理电学知识：导体在磁场里，做相对的运动，导体切割磁力线，产生感应电动势，当导体闭合后就产生了电流；这就是基本的发电机原理。再根据能量守恒定律，导体运动消耗的机械能，转化为电能，由于机械损耗以及机械发电过程中主要消耗在克服磁阻，导体转速越快，电流越大磁阻越大，导致发电机的效率都不是特别高。
针对目前发电机的发电效率较低，导致发电机能效较低，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种超高效能发电机，以解决目前发电机的发电效率较低的问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种超高效能发电机，包括：
筒体结构的第一定子，所述第一定子内层设置由多个按照其内环形结构布置的第一磁体组；所述第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向所述第一定子轴心一侧磁极相反；
圆柱结构的第一转子，可转动设置在所述第一定子内，所述第一转子包括第一转轴及设置在所述转轴上的第一电枢，所述第一电枢上缠绕有间隔预定距离的第一切割线圈。
进一步地，所述第一磁体组包括：设置在所述第一定子的筒体结构内层并位于所述第一转子一侧的第一分磁体组；
设置在所述第一定子的筒体结构内层并位于所述第一转子另一侧的第二分磁体组；其中，
所述第一分磁体组中相邻分磁体朝向所述第一定子轴心一侧磁极相反；
所述第二分磁体组中相邻分磁体朝向所述第一定子轴心一侧磁极相反；
所述第一分磁体组与所述第二分磁体组中相对所述第一电枢对称的一侧的磁极相同。
进一步地，所述第一电枢为圆盘结构，并在其外圈均匀设置多个第一挂槽；
所述第一电枢对称方向的相对两个第一挂槽上缠绕所述第一切割线圈，所述第一切割线圈按照绕过所述第一转轴并缠绕在第一挂槽上；
所述第一转轴一端还设置有输出电刷。
进一步地，所述第一磁体组包括：
沿所述第一定子轴向布置并均匀设置在所述第一定子内圈的长条形的多个分磁体；其中，
相邻分磁体中第一分磁体和第二分磁体的朝向所述第一定子轴心一侧磁极相反。
进一步地，所述第一电枢为圆柱结构，并在其外圈均匀设置多个第二挂槽；
所述第一电枢上间隔预定距离的第二挂槽之间缠绕所述第一切割线圈；
所述第一转轴一端还设置有输出电刷。
本发明还提供一种超高效能发电机，包括：
圆柱盒体结构的第二定子，所述第二定子上设置第二电枢，所述第二电枢上缠绕有间隔预定距离的第二切割线圈；
圆柱结构的第二转子，可转动设置在所述第二定子内，所述第二转子外圈设置多个按照其外环形结构布置的第二磁体组；所述第二磁体组的相邻磁体中第三磁体和第四磁体的朝向所述第二转子轴心外侧的磁极相反。
进一步地，所述第二磁体组包括：设置在所述第二转子圆柱结构外层并位于所述第二转子一侧的第三分磁体组；
设置在所述第二转子圆柱结构外层并位于所述第二转子另一侧的第四分磁体组；
其中，
所述第三分磁体组中相邻分磁体朝向所述第二转子轴心一侧磁极相反；
所述第四分磁体组中相邻分磁体朝向所述所述第二转子轴心一侧磁极相反；
所述第三分磁体组与所述第四分磁体组中相对所述第二转子对称的分磁体对应面的磁极相同。
进一步地，所述第二切割线圈缠绕在所述第二电枢上并呈左圆盘体结构和右圆盘体结构。
进一步地，所述第二磁体组包括：
沿所述第二转子外侧轴向布置的长条形结构的多个分磁体；其中，
相邻分磁体中第三分磁体和第四分磁体的朝向所述第二定子轴心一侧磁极相反。
进一步地，所述第二电枢为圆柱结构，并在其外圈均匀设置多个间隔预定距离的第四挂槽；
间隔预定距离的两个第四挂槽之间缠绕所述第二切割线圈。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
本发明提供的一种超高效能发电机，包括：筒体结构的第一定子，第一定子内层设置由多个按照其内环形结构布置的第一磁体组；第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向第一定子轴心一侧磁极相反；圆柱结构的第一转子，可转动设置在第一定子内，第一转子包括第一转轴及设置在转轴上的第一电枢，第一电枢上缠绕有间隔预定距离的第一切割线圈。当转子内第一切割线圈产生的电流增大到一定值后，由于第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向第一定子轴心一侧磁极相反，可以产生相反方向的感生磁场，从而降低第一转子的磁阻，可减小输入功；大大提高发电机的发电效率。
附图说明
图1示意性示出了本发明实施例一的第一转子的主视示意图；
图2示意性示出了图1另一视角的结构示意图；
图3示意性示出了本发明实施例一中第一定子和第一转子组合后的结构示意图；
图4示意性示出了本发明实施例二中第一转子的结构示意图；
图5示意性示出了本发明实施例二中第一定子和第一转子组合后的结构示意图；
图6示意性示出了本发明实施例三中第二定子和第二转子组合后的结构示意图；
图7示意性示出了本发明实施例三中第二转子的结构示意图；
图8示意性示出了本发明实施例三中第二转子发电原理的结构示意图；
图9示意性示出了本发明实施例四中第二定子和第二转子组合后的结构示意图。
图中附图标记：
1、第一定子；11、第一分磁体组；12、第二分磁体组；2、第一转子；21、第一转轴；22、第一电枢；23、第一切割线圈；24、输出电刷；25、第一挂槽；26、第二挂槽；3、第二定子；31、第二电枢；32、第二切割线圈；33、外接导线；4、第二转子；41、第三分磁体组；42、第四分磁体组；43、分磁体。
具体实施方式
以下对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
闭合导体在磁场里切割磁力线，所产生感应电流，用右手定则判断电流方向，该电流的磁场总是阻碍原来磁通量的变化。所以发电机输入的机械能，都是用来克服感生电流产生的磁阻了，该电流产生的磁阻与电流成正比，电流小磁阻小，电流大磁阻大，所以用来克服磁阻需要的能，就是发电机需要的机械能。本发明的关键点是：利用线圈感生电流的磁场与邻近磁体磁场的作用，与其外力方向一致，产生助推力，从而提高发电效率。
实施例一
请参考图1、图2和图3所示，本发明实施例一提供一种超高效能发电机，包括：筒体结构的第一定子1，第一定子1内层设置由多个按照其内环形结构布置的第一磁体组；第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向第一定子轴心一侧磁极相反；圆柱结构的第一转子2，可转动设置在第一定子1内，第一转子2包括第一转轴21及设置在转轴上的第一电枢22，第一电枢22上缠绕有间隔预定距离的第一切割线圈23(第一切割线圈23的缠绕方式是非相邻挂槽缠绕，间隔一定的挂槽缠绕来构成间隔预定距离的第一切割线圈23)。
在第一定子1内层可以参照其内环结构布置多种形式的第一磁体组，可以沿第一定子1轴向布置并均匀设置在第一定子1内圈的长条形的多个分磁体13，详见实施例二。也可以是在第一定子两端的圆盘结构上布置第一分磁体组11和第二分磁体组12，详见下面的实施例一。
其中，如图3所示，该超高效能发电机的第一磁体组包括：设置在第一定子1的筒体结构内层并位于第一转子2一侧的第一分磁体组11；以及设置在第一定子1的筒体结构内层并位于第一转子2另一侧的第二分磁体组12；第一分磁体组11中相邻分磁体朝向第一定子1轴心一侧磁极相反；第二分磁体组12中相邻分磁体朝向第一定子1轴心一侧磁极相反；第一分磁体组11与第二分磁体组12中相对第一电枢22对称的一侧的磁极相同。
第一定子1为带顶盖和底盖结构的筒体结构，第一分磁体组11设置在顶盖的外边缘上，第一分磁体组11中的各个分磁体可以为扇形结构，围绕顶盖的外边缘成圆环状布置固定，相邻的分磁体朝向第一转子2的磁极是相反的，一个分磁体朝向第一转子2的磁极为N级，那么其相邻的分磁体朝向第一转子2的磁极即为S级。同样，第二分磁体组12设置在底盖的外边缘上，第二分磁体组12中的各个分磁体可以为扇形结构，围绕底盖的外边缘成圆环状布置固定，相邻的分磁体朝向第一转子2的磁极也是相反的，并且与第一分磁体组11上的各个分磁体对应。
如图1和图2所示，第一专利2的第一电枢22为圆盘结构，并在其外圈均匀设置多个第一挂槽25；第一电枢1对称方向的相对两个第一挂槽25上缠绕第一切割线圈23，第一切割线圈23按照绕过第一转轴21并缠绕在第一挂槽上25；第一转轴21一端还设置有输出电刷24。
其原理为，第一转子2在第一定子1内转动，第一转子2的第一切割线圈23切割第一分磁体组11和第二分磁体组12上的磁感线，使第一切割线圈23内产生电流，并通过输出电刷24输出电流。由于第一定子内的第一磁体组内相邻磁体朝向第一转子的磁极相反，所以第一切割线圈23中相互靠近的线圈内电流大小相等方向相反，当线圈内电流增大到一定值后，感生磁场互相抵消(抵消磁场的多少与两线圈的距离之平方成反比)，从而降低磁阻，可减小输入功，进而大大提高发电机的发电效能。
实施例二
请参考图4和图5所示，本发明实施例二提供一种超高效能发电机，包括：筒体结构的第一定子1，第一定子1内层设置由多个按照其内环形结构布置的第一磁体组；第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向第一定子轴心一侧磁极相反；圆柱结构的第一转子2，可转动设置在第一定子1内，第一转子2包括第一转轴21及设置在转轴上的第一电枢22，第一电枢22上缠绕有间隔预定距离的第一切割线圈23。
其中，如图5所示，第一磁体组包括：沿第一定子1轴向布置并均匀设置在第一定子1内圈的长条形的多个分磁体13；其中，相邻分磁体13中第一分磁体和第二分磁体的朝向第一定子1轴心一侧磁极相反。
第一磁体组中的多个分磁体13可以是截面为扇形的长条结构，也可以截面为长方体或立方体的长条结构，该结构的设置是为了便于批量设计生产，而且各个长条形结构的分磁体可以固定在筒体结构的第一定子内侧。
如图4所示，第一转子的第一电枢22为圆柱结构，并在其外圈均匀设置多个第二挂槽26；第一电枢22上间隔预定距离的第二挂槽26之间缠绕第一切割线圈23；第一转轴21一端还设置有输出电刷。
其原理为，第一转子2在第一定子1内转动，第一转子2的第一切割线圈23切割第一分磁体组11和第二分磁体组12上的磁感线，使第一切割线圈23内产生电流，并通过输出电刷24输出电流。由于第一定子内的第一磁体组内相邻磁体朝向第一转子的磁极相反，所以第一切割线圈23中每组线圈内包含了一对反向磁极，与第一切割线圈23所在切割磁场反向排列，当闭合线圈切割磁力线时，由感生电流产生的磁场的作用力方向F正好与线圈转动方向一致，更有助于推动线圈转动，这就是助推力的产生，这样就抵消了一部分所在切割磁场的磁阻。从而降低磁阻，可减小输入功，进而大大提高发电机的发电效能。
实施例三
如图6-图8所示，本发明实施例三提供一种超高效能发电机，包括：圆柱盒体结构的第二定子3，第二定子3上设置第二电枢31，第二电枢31上缠绕有间隔预定距离的第二切割线圈32；圆柱结构的第二转子4，可转动设置在第二定子3内，第二转子4外圈设置多个按照其外环形结构布置的第二磁体组；第二磁体组的相邻磁体中第三磁体和第四磁体的朝向第二转子轴心外侧的磁极相反。
在第二转子4外圈设置磁体固定架，并在磁体固定架上置多种形式的第二磁体组，第二磁体组可以沿第二转子4轴向布置并均匀设置在第二转子4外圈的长条形的多个分磁体13，详见实施例四。也可以是在第二转子4两端的圆盘结构的磁体固定架上布置第三分磁体组41和第四分磁体组42，详见下面的实施例三。
如图6-图8所示，第二磁体组包括：设置在第二转子4圆柱结构外层并位于第二转子4一侧的第三分磁体组41；设置在第二转子4圆柱结构外层并位于第二转子4另一侧的第四分磁体组42；其中，第三分磁体组41中相邻分磁体朝向第二转子4轴心一侧磁极相反；第四分磁体组42中相邻分磁体朝向第二转子4轴心一侧磁极相反；第三分磁体组41与第四分磁体组42中相对第二转子4对称的分磁体对应面的磁极相同。
第二转子4的转轴上设置圆盘结构的磁体固定架，磁体固定架的一侧圆形端面上固定第三分磁体组41，第三分磁体组41的各个分磁体可以为扇形结构，围绕磁体固定架的边缘固定，相邻的分磁体朝向第二转子4的转轴的磁极是相反的，一个分磁体朝向第二转子4的转轴的磁极为N级，那么其相邻的分磁体朝向第二转子4的转轴的磁极即为S级。同样，磁体固定架的另一侧圆形端面上固定第四分磁体组42，第四分磁体组42的各个分磁体可以为扇形结构，围绕磁体固定架的边缘固定，相邻的分磁体朝向第二转子4的转轴的磁极是相反的。
如图6所示，第二定子3的第二切割线圈32缠绕在第二电枢31上并呈左圆盘体结构和右圆盘体结构。第二定子3设置为上盖体结构和下盖体结构，上下盖体上均设置有第二电枢31，第二电枢31上缠有第二切割线圈32并连接外接导线33，外接导线33可以将第二切割线圈32切割产生的电流导出。
其原理为，该实施例三中第二转子4在第二定子3内转动，第二定子3的第二切割线圈32相对第二转子4上的第三分磁体组41和第四分磁体组41转动切割，使第二切割线圈32内产生电流，并通过外接导线33输出电流。由于第二转子4上的第二磁体组4内相邻分磁体朝向第二转子轴心外侧的磁极相反；所以第二切割线圈32中相互靠近的线圈内电流大小相等方向相反，当线圈内电流增大到一定值后，感生磁场互相抵消(抵消磁场的多少与两线圈的距离之平方成反比)，从而降低磁阻，可减小输入功，进而大大提高发电机的发电效能。其原理与实施例一原理相似，具体可以参照实施例一的描述，在此不再赘述。
实施例四
如图9所示，本发明实施例四提供一种超高效能发电机，包括：圆柱盒体结构的第二定子3，第二定子3上设置第二电枢31，第二电枢31上缠绕有间隔预定距离的第二切割线圈32；圆柱结构的第二转子4，可转动设置在第二定子3内，第二转子4外圈设置多个按照其外环形结构布置的第二磁体组；第二磁体组的相邻磁体中第三磁体和第四磁体的朝向第二转子轴心外侧的磁极相反。
其中，第二磁体组包括：沿第二转子4外侧轴向布置的长条形结构的多个分磁体43；其中，相邻分磁体43中第三分磁体和第四分磁体的朝向第二定子4轴心一侧磁极相反。
第二转子4外侧设置磁体固定架，磁体固定架上固定多个分磁体43，第二磁体组中的多个分磁,43可以是截面为扇形的长条结构，也可以截面为长方体或立方体的长条结构，该结构的设置是为了便于批量设计生产。
第二定子上的第二电枢为31圆柱结构，并在其外圈均匀设置多个间隔预定距离的第四挂槽33；间隔预定距离的两个第四挂槽33之间缠绕第二切割线圈32。
其原理为：该实施例四中第二转子4在第二定子3内转动，第二定子3的第二切割线圈32相对第二转子4上的第二分磁体转动切割，使第二切割线圈32内产生电流，并通过外接导线输出电流。由于第二转子4上的第二磁体组4内相邻分磁体朝向第二转子轴心外侧的磁极相反；所以第二切割线圈32中每组线圈内包含了一对反向磁极，与第二切割线圈32所在切割磁场反向排列，当闭合线圈切割磁力线时，会产生推动线圈转动的动力，这样就抵消了一部分所在切割磁场的磁阻。从而降低磁阻，可减小输入功，进而大大提高发电机的发电效能，具体可以参照实施例三的描述，在此不再赘述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种超高效能发电机的装置，其特征在于，包括：
筒体结构的第一定子(1)，所述第一定子(1)内层设置由多个按照其内环形结构布置的第一磁体组；所述第一磁体组的相邻磁体中第一磁体和第二磁体的朝向所述第一定子轴心一侧磁极相反；
圆柱结构的第一转子(2)，可转动设置在所述第一定子(1)内，所述第一转子(2)包括第一转轴(21)及设置在所述转轴上的第一电枢(22)，所述第一电枢(22)上缠绕有间隔预定距离的第一切割线圈(23)。
2.根据权利要求1所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第一磁体组包括：设置在所述第一定子(1)的筒体结构内层并位于所述第一转子(2)一侧的第一分磁体组(11)；
设置在所述第一定子(1)的筒体结构内层并位于所述第一转子(2)另一侧的第二分磁体组(12)；其中，
所述第一分磁体组(11)中相邻分磁体朝向所述第一定子(1)轴心一侧磁极相反；
所述第二分磁体组(12)中相邻分磁体朝向所述第一定子(1)轴心一侧磁极相反；
所述第一分磁体组(11)与所述第二分磁体组(12)中相对所述第一电枢(22)对称的一侧的磁极相同。
3.根据权利要求2所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第一电枢(22)为圆盘结构，并在其外圈均匀设置多个第一挂槽(25)；
所述第一电枢(1)对称方向的相对两个第一挂槽(25)上缠绕所述第一切割线圈(23)，所述第一切割线圈(23)按照绕过所述第一转轴(21)并缠绕在第一挂槽上(25)；
所述第一转轴(21)一端还设置有输出电刷(24)。
4.根据权利要求1所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第一磁体组包括：
沿所述第一定子(1)轴向布置并均匀设置在所述第一定子(1)内圈的长条形的多个分磁体(13)；其中，
相邻分磁体(13)中第一分磁体和第二分磁体的朝向所述第一定子(1)轴心一侧磁极相反。
5.根据权利要求4所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第一电枢(22)为圆柱结构，并在其外圈均匀设置多个第二挂槽(26)；
所述第一电枢(22)上间隔预定距离的第二挂槽(26)之间缠绕所述第一切割线圈(23)；
所述第一转轴(21)一端还设置有输出电刷。
6.一种超高效能发电机，其特征在于，包括：
圆柱盒体结构的第二定子(3)，所述第二定子(3)上设置第二电枢(31)，所述第二电枢(31)上缠绕有间隔预定距离的第二切割线圈(32)；
圆柱结构的第二转子(4)，可转动设置在所述第二定子(3)内，所述第二转子(4)外圈设置多个按照其外环形结构布置的第二磁体组；所述第二磁体组的相邻磁体中第三磁体和第四磁体的朝向所述第二转子轴心外侧的磁极相反。
7.根据权利要求6所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第二磁体组包括：设置在所述第二转子(4)圆柱结构外层并位于所述第二转子(4)一侧的第三分磁体组(41)；
设置在所述第二转子(4)圆柱结构外层并位于所述第二转子(4)另一侧的第四分磁体组(42)；
其中，
所述第三分磁体组(41)中相邻分磁体朝向所述第二转子(4)轴心一侧磁极相反；
所述第四分磁体组(42)中相邻分磁体朝向所述所述第二转子(4)轴心一侧磁极相反；
所述第三分磁体组(41)与所述第四分磁体组(42)中相对所述第二转子(4)对称的分磁体对应面的磁极相同。
8.根据权利要求7所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第二切割线圈(32)缠绕在所述第二电枢(31)上并呈左圆盘体结构和右圆盘体结构。
9.根据权利要求6所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第二磁体组包括：
沿所述第二转子(4)外侧轴向布置的长条形结构的多个分磁体(43)；其中，
相邻分磁体(43)中第三分磁体和第四分磁体的朝向所述第二定子(4)轴心一侧磁极相反。
10.根据权利要求9所述的超高效能发电机，其特征在于，所述第二电枢为(31)圆柱结构，并在其外圈均匀设置多个间隔预定距离的第四挂槽(33)；
间隔预定距离的两个第四挂槽(33)之间缠绕所述第二切割线圈(32)。
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