CN110535289A - 一种新型发电机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种新型发电机，包括可相对转动的极靴和电枢，所述极靴为至少两组，各组所述极靴同轴层层嵌套设置并可同步转动；所述电枢为至少两组，各组所述电枢设置于相邻级的所述极靴之间；本发电机能够在不增加整体尺寸的前提下，进行低转速高电压发电，提高发电机的发电量，显著提高发电机的紧凑性和效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种发电机，尤其涉及一种结构紧凑，发电效率高的新型发电机。
背景技术
现有的永磁发电机中，电枢和极靴通常仅仅设置有一组，并且电枢往往作为定子与壳体固定，极靴作为转子相对于电枢旋转；因此，现有的大动力发电机为了提高发电量，其通常需要串联多台发电机共同发电或者提高发电机转轴的转速，导致现有的大功率发电机体积巨大且热耗大。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是在不增加发电机整体尺寸的前提下，进行低转速高低压发电，提高发电机的发电量，从而显著提高发电机的紧凑性和效率。
本发明提供一种新型发电机，包括可相对转动的极靴和电枢，所述极靴为至少两组，各组所述极靴同轴层层嵌套设置并可同步转动；所述电枢为至少两组,各组所述电枢设置于相邻级的所述极靴之间；极靴和电枢均制作为圆筒状结构，且直径逐渐减小，确保各级极靴和电枢能够层层嵌套，每一级极靴和与之相对的电枢之间形成以及独立的发电单元，多级电枢和多级极靴相对转动时，多级发电单元同时发电，从而显著提高发电效率，其中极靴和电枢的原理根据自法拉第电磁感应定律，在此不赘述。
进一步的，所述极靴和电枢通过反向传动机构使二者实现逆转动；反向传动机构可以使极靴正转时，电枢沿相反的方向转动，从而大大提高极靴和电枢相对转动的转速，从而可以采用较低的驱动转速得到较高的发电电压，(对于现有技术中电枢固定、极靴转动的发电机而言，根据公式，其发电电压可表示为E＝2nBlv，而本发明的发电机结构其发电电压为Er＝4Blω(n1r1+n2r2+...+nmrm))其中，反向传动机构可以采用现有技术中一切能够实现输入端和输出端转向相反的机构实现，其可以采用齿轮、链条或传动带等方式现实。
进一步的，所述极靴包括极靴筒、复向轮和固定设置于所述极靴筒内壁的永磁体；所述极靴筒与发电机主动轴传动连接；此处传动连接的含义为：主动轴能够带动极靴筒转动，且转向相同；
所述电枢包括电枢盘和缠绕于所述电枢盘的电枢绕组；所述电枢盘与发电机逆动轴传动连接，此处传动连接的含义为：逆动轴能够带动电枢盘转动，且转向相同；其中，主动轴和逆动轴通过反向传动机构实现二者以相反的方向转动。进一步的，所述反向传动机构包括与所述主动轴平行的惰轮轴，所述主动轴通过齿轮副与惰轮轴传动配合，所述惰轮轴通过传动链与逆动轴传动配合，惰轮轴上应固定主动链轮，而逆动轴固定从动链轮，传动链与主动链轮和从动链轮相互配合，惰轮轴还固定有从动齿轮，主动轴固定有与从动齿轮配合的主动齿轮。
进一步的，所述主动轴与逆动轴的旋向相反、转速相同，也就是说，整个反向传动机构的传动比为-1，采用这种传动方式，电枢和极靴的转速相同，磨损速度和使用寿命也大致相同。
进一步的，所述逆动轴设有使主动轴穿过的中心孔，也就是说，逆动轴外套在主动轴上，并且主动轴和逆动轴可以相对转动，主动轴和逆动轴之间可以设置滚动轴承、滑动轴承或者设置耐磨层以减小二者之间的摩擦阻力和磨损量。进一步的，所述极靴筒两端设有复向轮，所述复向轮包括心轮、套轮、链条和穿杆，所述主动轴由所述心轮中心穿过，并与心轮传动配合；所述套轮与极靴筒相对固定，套轮的内圆面沿圆周方向均匀分布有三个研槽；所述链条上固定有三个与所述研槽配合的铁棒，所述链条啮合于所述心轮；所述穿杆连接于两电枢盘之间，并可在心轮和轮套之间的环形空间中绕心轮轴线转动，并在转动中依次推动三个铁棒在研槽内往复滑动；整个复向轮机构使得套轮与心轮之间保持相对静止，使主动轴能够带动极靴筒同步转动，而穿杆可以穿过轮盘而与之作逆向运动。
进一步的，电机轴两端各固定有风扇，两轮扇叶同时对多级发电单元进行散热，保证整个发电机具有较好的散热效率。
本发明的有益效果：本发明的新型发电机，具有以下优点：
1.本发电机的结构较为紧凑，将多级发电单元布置在一个发电机壳体内，整体性较好，利于生产制造；
2.电枢和极靴以相反的方向转动，且转速相同，在提高发电效率的同时，使电枢和极靴的磨损和寿命大致相同；
3.多级电枢和极靴布置的布置较为紧凑，缩小发电机占用的空间；
4.多级发电单元采用两轮扇叶进行统一轴流双源散热，散热效果好；
5.电枢与极靴之间的反向传动机构结构简单，不需要设置单独的齿轮箱进行传动，降低制造成本。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为图1中A处的局部放大图；
图3为本发明的风扇的结构示意图；
图4为本发明的极靴的结构示意图；
图5为本发明的电枢结构示意图；
图6为本发明的反向传动机构的示意图；
图7为本发明的复向轮的结构示意图；
图8为本发明外形结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本实施例的新型发电机，包括壳体1和设置在壳体1内可相对转动的极靴和电枢，所述极靴为两组，分别为外组极靴4和同轴设置与外组极靴4内的内组机械；所述电枢为两组，分别为位于外组极靴4与内组极靴6之间的外组电枢5以及位于内组极靴6内部的内组电枢7；所述极靴包括极靴筒和固定设置于所述极靴筒内壁的永磁体；外组极靴4和内组极靴6的极靴筒均与发电机主动轴12传动连接，确保主动轴12能够带动两组极靴同步正转；所述电枢包括电枢盘和缠绕于所述电枢盘的电枢绕组；所述电枢盘与发电机逆动轴传动连接；所述主动轴12和逆动轴之间通过反向传动机构使二者实现逆转动。所述反向传动机构包括与所述主动轴12平行的惰轮轴，所述主动轴12通过齿轮副(包括主动齿轮9和从动齿轮10)与惰轮轴传动配合，所述惰轮轴通过传动链8与逆动轴传动配合；当外界动力驱动主动轴12正转时，两组极靴将随主动轴12沿正向转动，而两组电枢在反向传动机构的带动下将沿反向转动，最终，两组电枢的电枢绕组上均能产生感应电流并通过滑环2将电流输出。
所述主动轴12还固定有两轮风扇，该风扇为轴流式风扇，一轮风扇3进风，另一轮风扇11出风。产生的冷却风沿轴向流经各组电枢和极靴。
所述极靴筒两端设有复向轮，所述复向轮包括心轮13、套轮14、链条15和穿杆16，所述主动轴由所述心轮13中心穿过，并与心轮13传动配合；所述套轮14与极靴筒相对固定，套轮14的内圆面沿圆周方向均匀分布有三个研槽；所述链条15上固定有三个与所述研槽配合的铁棒17，所述链条15啮合于所述心轮13；所述穿杆16连接于两电枢盘之间，并可在心轮13和轮套之间的环形空间中绕心轮13轴线转动，并在转动中依次推动三个铁棒17在研槽内往复滑动；主动轴转动时，与之固定的心轮13将同步转动，心轮13上应设置有链齿，通过该链齿与链条15配合并驱动链条15转动，与链条15固定的铁棒17伸入套轮14的研槽内，使链条15能够带动套轮正转，而穿杆16在电枢盘的带动下绕着套轮轴线反转，当其转动至与某一铁棒17相对时，将推动该铁棒17向内插入到研槽内。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案道行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种新型发电机，包括可相对转动的极靴和电枢，其特征在于：
所述极靴为至少两组，各组所述极靴同轴层层嵌套设置并可同步转动；
所述电枢为至少两组，各组所述电枢设置于相邻级的所述极靴之间。
2.根据权利要求1所述新型发电机，其特征在于：所述极靴和电枢通过反向传动机构使二者实现逆转动。
3.根据权利要求2所述新型发电机，其特征在于：所述极靴包括极靴筒和固定设置于所述极靴筒内壁的永磁体；所述极靴筒与发电机主动轴传动连接；
所述电枢包括电枢盘和缠绕于所述电枢盘的电枢绕组；所述电枢盘与发电机逆动轴传动连接。
4.根据权利要求3所述新型发电机，其特征在于：所述反向传动机构包括与所述主动轴平行的惰轮轴，所述主动轴通过齿轮副与惰轮轴传动配合，所述惰轮轴通过传动链与逆动轴传动配合。
5.根据权利要求4所述新型发电机，其特征在于：所述主动轴与逆动轴的旋向相反、转速相同。
6.根据权利要求5所述新型发电机，其特征在于：所述逆动轴设有使主动轴穿过的中心孔。
7.根据权利要求6所述新型发电机，其特征在于：所述极靴筒两端设有复向轮；所述复向轮包括心轮、套轮、链条和穿杆；所述主动轴由所述心轮中心穿过，并与心轮传动配合；所述套轮与极靴筒相对固定，套轮的内圆面沿圆周方向均匀分布有三个研槽；所述链条上固定有三个与所述研槽配合的铁棒，所述链条啮合于所述心轮；所述穿杆连接于两电枢盘之间，并可在心轮和轮套之间的环形空间中绕心轮轴线转动，并在转动中依次推动三个铁棒在研槽内往复滑动。
8.根据权利要求7所述新型发电机，其特征在于：电机轴之两端分别固定有一个风扇，通过两风扇实施轴流双源散热。
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