CN115552778A - 非旋转式交流发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具备以非旋转式发电机组成的多个交流发电装置，而且可高效生成交流的非旋转式交流发电装置。根据本发明的非旋转式交流发电装置是，作为生成交流电源的非旋转式交流发电装置，具备相互靠近布置的两个以上的发电机构，该发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢。所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述发电机构是在输入端和输出端相互串联或并联连接线。

Description

非旋转式交流发电装置
技术领域
本发明涉及交流发电机，具体是，具备以非旋转式发电机组成的多个发电机构，可高效生成交流的非旋转式交流发电装置。
本发明涉及交流发电装置，具体是，不仅以非旋转式组成，还可以生成包括三相交流的多相交流的非旋转式交流发电装置。
背景技术
所谓发电机（Electric generator）是指主要将力学能转换成电能的装置，根据其运转方式或者运转原理也可以区分并称为直流发电机、同步发电机、感应发电机等。发电机基本具备生成电流输出的电枢和生成磁场的励磁。发电机是通常给励磁供给直流电源，进而形成磁场，通过使电枢对励磁旋转或者使励磁对电枢旋转的方式在电枢上生成电流的流动。此时，使电枢旋转的方式叫做旋转电枢型，使励磁旋转的方式叫做旋转励磁型。这种旋转式发电机中，电枢或励磁的旋转驱动是通过其它能源运行。能源是根据其使用用途采用适当的，通常使用水力、风力、潮汐力等自然能源，或者涡轮、引擎、电机等驱动装置。
通常直流的优点在于电的储存方便，反之也具有包括升压在内的高功率化难的缺点。而交流是储存效率非常低，但相反地具有升压和高功率化容易的优点。作为发电机的一种优选的使用方式，可以通过利用蓄电池等已储存的直流电源或其它交流电源使励磁或电枢旋转，进而生成丰富的交流电源的方式组成系统。这种电力系统或者电力转换系统是在医院或工厂等具有高功率需求的企事业单位比较广泛作为应急电力设备使用。而且这种电力系统是将电作为能源使用，因此根据情况，可以非常有效地用于各种需生成驱动转矩的电动汽车等设备。
上述的现有发电机是基本上需要电枢或励磁的旋转驱动。这种结构性的特征必然会造成发电机的结构、机械的复杂性及其制造成本的增加。尤其，所述的结构性特征是，电枢或励磁旋转时，由于机械性摩擦等原因，导致大量能源发生损失，因此在发电机的发电效率及电力转换效率的提高方面受到限制。
韩国注册专利10-1913746号（名称：可调节频率及电压的交流电源发生器）、公开专利公报第10-2014-0078732号（名称：电力转换装置）、日本公开专利公报特开2000-353627号（名称：绝缘换流变压及交换式电源电路）等曾介绍过不需旋转电枢或励磁也可以实施电源转换的装置或者系统。其中注册专利10-1913746号尤为值得关注。根据该专利，可以将电枢和励磁交替、反复层压，对供给到励磁的直流电源的脉冲宽度实施占空控制，使得从电枢获得的交流电源的频率及电源容易得到调节。
发明内容
技术问题
本发明的目的在于提供具备不需使电枢或励磁旋转也可以生成交流电源的非旋转式交流发电机构，从而可高效生成交流电源的交流发电装置。
此外，本发明的目的在于提供不需使电枢或励磁旋转也可以生成交流电源，而且还可以生成包括三相交流的多相交流的非旋转式交流发电装置。
技术方案
为实现所述目的，本发明的非旋转式交流发电装置是，优选地，作为生成交流电流的非旋转式交流发电装置，具备相互靠近布置的两个以上的发电机构，所述发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢。所述励磁和电枢之间设有磁极片，所述励磁和磁极片之间以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板，所述发电机构是在输入端和输出端相互串联或并联连接线。
为实现所述目的，根据本发明第一观点的非旋转式交流发电装置是，优选地，作为生成相互具有相位差的R相和S相以及T相交流的交流发电装置，包括：生成R相交流所需的第一发电机构；和生成S相交流所需的第二发电机构；以及生成T相交流所需的第三发电机构；所述第一至第三发电机构是，第一输出端结合于中性线，通过第二输出端各自输出R相、S相或T相交流；所述第一至第三发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述第一至第三发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流。
有益效果
根据本发明的非旋转式交流发电装置，其有益效果在于，具备多个发电机构，各发电机构被相互靠近布置，而且输入端和输出侧各自串联或并联结合。各个发电机构以励磁和电枢层压配置的结构形成，各发电机构与其它发电机构同步运转，使得多个发电机构作为一个发电机构发挥功能。本发明的交流发电装置是，从一个发电机构生成的磁场作用于其它发电机构，起到上升作用而提供较高的发电效率。
根据本发明的非旋转式交流发电装置，其有益效果在于，具备可生成R相和S相及T相的交流的第一至第三发电机构，仅对这些发电机构供给具有相位差的励磁电流即可生成三相交流。而且在本发明中，通过调整供给到第一至第三发电机构的励磁电流的相位，可以随意调整R相和S相及T相交流之间的相位差，并以调节各发电机构的励磁和电枢的匝数比的方法，可以适当地调整R相和S相及T相交流的电压。
附图说明
本说明书中的附图是用于有效说明本发明的技术结构。图中的一部分结构可能展示得比较简化或者夸张，但其目的在于便于理解本发明。
图1至图3是概略地显示本发明第一实施例的非旋转式交流发电装置的组成示例的透视图；
图4是显示组成非旋转式交流发电装置的发电机构100结构的正视图；
图5是图4中显示的发电机构100的分离透视图；
图6是显示随着纯铁的冷却时间出现的去磁时间特性的图表；
图7是显示对芯部件40和磁极片80进行热处理时随时间出现的冷却特性曲线的图表；
图8是用图解显示发电机构100中形成的磁场的形态或者第一或第二磁场形态的示意图；
图9是显示供给到发电机构100的励磁电流和随之从发电机构100中输出的交流电流的一示例的波形图；
图10是用图解显示图1中显示的非旋转式交流发电装置的发电机构100-1、100-2中形成的磁场形态的示意图；
图11是显示发电机构100的另一组成示例的正视图；
图12是显示本发明第二实施例的非旋转式交流发电装置的结构的正视图；
图13和图14是显示非旋转式交流发电装置中采用的磁极片120、140的其它组成示例的平面图；
图15是显示本发明第三实施例的非旋转式交流发电装置的结构的透视图；
图16是概略地显示本发明第四实施例的非旋转式交流发电装置的组成示例的结构图；
图17是显示发电机构100和直流源110之间连接线方式的一示例的结构图；
图18是显示输入于第一至第三发电机构100-1~100-3的励磁电流和，从交流发电装置中输出的三相交流的一示例的波形图，图18a显示生成三相交流中R相交流的第一发电机构100-1，图18b显示生成S相交流的第二发电机构100-2，图18c显示输入于生成T相交流的第三发电机构100-3的励磁电流的一示例。
最佳实施方式
为实现所述目的，本发明的非旋转式交流发电装置是，优选地，作为生成交流电流的非旋转式交流发电装置，具备相互靠近布置的两个以上的发电机构，所述发电机机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢。所述励磁和电枢之间设有磁极片，所述励磁和磁极片之间以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板，所述发电机构是在输入端和输出端相互串联或并联连接线。
为实现所述目的，根据本发明第一观点的非旋转式交流发电装置是，优选地，作为生成相互具有相位差的R相和S相以及T相交流的交流发电装置，包括：生成R相交流所需的第一发电机构；和生成S相交流所需的第二发电机构；以及生成T相交流所需的第三发电机构；所述第一至第三发电机构是，第一输出端结合于中性线，通过第二输出端各自输出R相、S相或T相交流；所述第一至第三发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述第一至第三发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流。
优选地，在所述芯部件的中央部分沿着长度方向设有中空。
优选地，所述芯部件和第一或第二中空部之间增加设置绝缘材料。
优选地，所述绝缘板是以高弹力材料形成。
优选地，所述芯部件或磁极片是用纯铁形成，且经过热处理。
优选地，所述发电机构是与其它发电机构其磁极片组成一体。
优选地，所述发电机构是与其它发电机构其绝椽板组成一体。
优选地，所述励磁和电枢设有多个，励磁和电枢被相互交替布置。
优选地，所述多个电枢是相互串联连接线。
优选地，所述多个励磁分割成第一励磁组和第二励磁组，所述第一励磁组和第二励磁组是被相互交替驱动，进而各自形成第一磁场和第二磁场，所述第一磁场和第二磁场的方向相互对向。
优选地，所述发电机构中至少一个与其它的大小不同。
优选地，根据本发明第二观点的非旋转式交流发电装置是，作为生成相互具有相位差的多相交流的交流发电装置，具备可各自生成相互不同相位交流的多个发电机构；所述发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢。所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述多个发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的实施例详细地进行描述，但所描述的实施例是本发明的优选实施例，不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员依然可以对前述各实施例所述的技术方案进行修改，而这些修改，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
本发明对于生成包括R相和S相及T相的三相交流的多相交流的交流发电装置均适用。但下面为了说明上的便利，以本发明在三相交流发电装置上适用为例进行说明。
图1至图3是显示本发明第一实施例的非旋转式交流发电装置的组成示例的透视图。本发明的交流发电装置是包括多个发电机构100：100-1~100-n组成。图1至图3各自分别为本发明的一个实施例，图1是显示具备两个发电机构100-1、100-2，图2是显示具备三个发电机构100-1~100-3，图3是显示具备四个发电机构100-1~100-4的示例。本发明中发电机构100的数量并不限定于特定的值。各发电机构100优选地，以圆柱状形成。但发电机构100的形状并不限定于特定形态。发电机构100可以由三角形或四边形等多边形柱状构成。这些发电机构100是优选地，在相互之间不发生漏电或者火花的范围内最大限度被靠近布置。此外，虽然在图中没有具体显示，但发电机构100的输入端和输出端通过串联或并联连接，进而实现电连接。各发电机构100是通过输入端被输入直流的励磁电流，发电机构100通过此生成交流电源输出。
图4是显示所述发电机构100的一组成示例的正视图，图5是其分离透视图。图中发电机构100具备机座部件30和，结合于该机座部件30中央部分的杆状的芯部件40。芯部件40上沿着其外周面上使励磁10：10-1、10-2和电枢20：20-1、20-2、20-3交替层压或结合，使得发电机构100整体上组成一个非旋转式发电机。
芯部件40是优选地，沿着长度方向设有中空41。该中空41可以使空气通过芯部件40的内侧顺利流动，从而防止热能过度地储存到芯部件40中。
励磁10和电枢20是分别由被绝缘材料包覆的导电线路11、21卷绕构成。在此，优选地，可以采用如聚氨酯（Polyurethane）铜线、聚酯（Polyester）铜线、聚酰胺酰亚胺（PAI:Polyamide imide）铜线、聚酯酰亚胺（Polyester imide）铜线等用作导电线路。励磁10上具备用于供给励磁电流的输入端12：12-1、12-2。电枢20是与输出端22a、22b串联结合，从输出端22a、22b引出感应电流即从电枢20上生成的交流电流。或者电枢20在第一和第二输出端22a、22b上串联结合，从输出端22a、22b引出感应电流即从电枢20中生成的R相、S相或者T相的交流电流。励磁10和电枢20的匝数比是根据励磁电源和输出电源适当设定。根据本发明的另一实施例，电枢20与输出端22a、22b并联结合，或者可以通过串联和并联的混合方式连接线。用于发电机构100的输入端12和输出端22a、22b的线连接方式并不限定于特定的方式。
励磁10和电枢20是整体上以中央部分具备中空部13、23的圆柱形状构成，励磁10-1、10-2和电枢20-1~20-3的内周面上优选地各自被覆绝缘材料130、230。该绝缘材料130、230是为了通过励磁10-1、10-2及电枢20-1~20-3和这些中空部13、23插入的芯部件40之间更加可靠的绝缘而采用。励磁10和电枢20的形状并不限定于特定的形状。例如，励磁10和电枢20可以由椭圆形状或者多边形形状构成。而且励磁10和电枢20的中空部13、23形状和芯部件40的形状并不限定于特定的。可以由相互对应的形状形成，使得芯部件40和励磁10以及电枢20整体上最大限度被靠近布置。
第一励磁10-1和第二励磁10-2的构成或线连接是便于生成相互对向方向的磁场，例如，第一励磁10-1生成第一磁场，第二励磁10-2生成第二磁场。为此，第一励磁10-1和第二励磁10-2的线路11的卷绕方向以相互反方向形成。在另一优选的实施例中，第一励磁10-1和第二励磁10-2是包括线路11的卷绕方向在内，实际以同样的结构形成，供给到第一励磁10-1的输入端12-1的励磁电流和供给到第二励磁10-2的输入端12-2的励磁电流的电流方向被设定成相互相反的方向。给第一和第二励磁10-1、10-2供给励磁电流的电流源是可以采用相同的或者相互不同的。
第一至第三电枢20-1~20-3是实际以相互同样的结构组成，而且相互以串联或并联结合，进而整体上作为一个电枢发挥作用。本实施例中，第一至第三电枢20-1~20-3是线路11全部向同一个方向卷绕，第一电枢20-1的一侧输出端通过连接线201与第二电枢20-2的另一侧输出端实现电结合，进而第一电枢20-1的另一侧输出端通过连接线202与第三电枢20-3的一侧输出端实现电结合。进一步明确地说，第一至第三电枢20-1~20-3的构成及结合便于对同一个方向的电场可以全部向一同一个方向发生感应电流的流动。此外，第二电枢20-2的一侧输出端22a和第三电枢20-3的另一侧输出端22b构成发电机构100的输出端或者第一和第二输出端。
励磁10和电枢20之间分别设有磁极片80。而且优选地，设置于最上侧及最下侧的电枢或励磁即在本实施例中第二电枢20-2的上侧和第三电枢20-3的下侧也分别设有磁极片80。 磁极片80和励磁10之间以及磁极片80和电枢20之间分别设有绝缘板90。 此时，优选地，磁极片80的横截面形状及大小与励磁10-1、10-2和电枢20-1~20-3的横截面形状与大小设定得相同。而且虽然图中没有具体显示，但绝缘板90的横截面形状与大小是为了绝缘的稳定性，比励磁10及电枢20的横截面形状与大小设定得更大。
绝缘板90的材质并不限定于特定的。为了使从励磁10中生成的磁场对电枢20最有效地起到作用，可以将励磁10和电枢20的间距缩小到最小，或者优选地，可以使其紧贴。绝缘板90可以防止励磁10或者电枢20和磁极片80之间，或者励磁10和电枢20之间发生漏电或火花，使得励磁10和电枢20最大限度地靠近。
本发明的优选实施例中，作为绝缘板80的材质采用如PET（聚对苯二甲二乙酯，Polyethylene terephthalate）等弹性系数高且耐冲击性能良好的材质。如后面的描述中所述，芯部件40和磁极片80可以提供从励磁10中生成的磁场的磁路，使得从励磁10中生成的磁场将电枢20整体链接的同时循环。
如上所述，第一励磁10-1和第二励磁10-2生成分别具有相互对向方向的第一磁场和第二磁场。这些第一和第二磁场通过芯部件40和磁极片80循环时，芯部件40和磁极片80交替、反复发生磁化及去磁。这种磁化及去磁给芯部件40尤其是磁极片80产生冲击，进一步诱发磁极片80细微的抖动或者振动。芯部件40和磁极片80上发生振动等现象时，因而循环的磁路上发生瞬间性的变形或者畸变，使链接于电枢20-1~20-3的磁场上发生变化，这会最终导致电枢20-1~20-3上生成的感应电流发生不必要的变化。绝缘板80是高弹性，可以抑制磁极片80抖动或振动并使之最小化，从而防止通过电枢20-1~20-3生成的交流电流的流动发生不必要的畸变。
如上所述，芯部件40和磁极片80是为了使从励磁10中生成的磁场顺利流动而被设置。芯部件40及/或者磁极片80的材质是，可以采用强磁性物质，优选的是磁导率高且抗磁率低的硅钢。但硅钢的导电度较低，受到从外部施加的光或热时，会使其内部阻抗值容易增加。芯部件40和磁极片80是通过这些形成磁路时，与磁场的变动相应地，自身会发生电流的流动，此时产生与芯部件40和磁极片80的导电度成反比的热量。即发生从励磁10中生成的磁能转为热能而被损失的问题。
本发明的另一优选的实施例中，芯部件40及/或者磁极片80的材质是采用纯铁，进一步优选地采用经过热处理的纯铁。纯铁的磁导率高，导电度优良，但相反地，抗磁力较高。而且从第一励磁10-1和第二励磁10-2中生成的第一和第二磁场交替施加到芯部件40和磁极片80上，因此作为其材质，应尽量满足去磁时间快即抗磁力低的要求。根据本发明人的研究，将纯铁加热到一定温度以上以后缓慢冷却时，去磁时间（demagnetization time）与其冷却时间相应地缩短。图6是显示根据纯铁冷却时间的去磁时间特性的图表。根据研究结果，将加热到一定温度以上的纯铁温度逐渐地充分冷却10小时以上时，其去磁时间可以缩短到1/450（秒）以下。而且延迟纯铁的冷却时间时，还可以获得磁导率和导电度进一步提高的附加效果。
本发明是首先利用纯铁制造芯部件40和磁极片80后进行热处理。热处理是使用如黑炭或木炭等固体燃料，优选地使用木炭进行。进一步，进行热处理时，将芯部件40和磁极片80与木炭一起放进炉内，使木炭燃烧，以1000~1300度以上温度加热芯部件40和磁极片80。 然后将芯部件40和磁极片80直接一起放置在常温下，使木炭自然燃烧以及消火，然后使芯部件40和磁极片80与木炭一起自然冷却下来。如上所述进行，则木炭燃烧及消火的过程中，芯部件40和磁极片80的温度缓缓下降，然后由于木炭的潜在热量，芯部件40和磁极片80需经过相当的时间才能冷却至常温。图7是显示通过所述的方法被热处理的芯部件40和磁极片80随时间出现的冷却特性曲线的图表。热处理结束以后，去除芯部件40和磁极片80上的木炭灰等杂质，最后用油等进行防锈处理。
图4和图5中，组装发电机构100时，首先在机座部件30上拧结芯部件40。然后在芯部件40的外侧插入磁极片80和绝缘板90的同时，将电枢20-1~20-3和励磁10-1、10-2依次交替层压，然后结合盖子60和紧固部件70。最后使用连接线201、202在第一至第三电枢20-1~20-3之间实施线连接，进而完成发电机构100。
所述发电机构100上设有用于供给励磁电流的第一和第二输入端12-1、12-2和，输出交流的输出端22a、22b。驱动本发电机构100时，通过所述第一和第二输入端12-1、12-2交替供给第一和第二励磁电流，对第一励磁10-1和第二励磁10-2选择性、交替地实施驱动。通过第一或第二励磁10-1、10-2的线路流动励磁电流时，与该线路11的卷绕方向或者电流的流动方向对应地，向垂直方向形成磁场。通过第一励磁10-1生成的磁场称为第一磁场，通过第二励磁10-2生成的磁场称为第二磁场时，第一磁场和第二磁场是其磁场方向会相互对向。磁场形成的方向是可以根据安培（右手螺旋）定则（Ampere's right hand screwrules）定义。
图8是用图解显示发电机构100中形成的磁场的形态或者第一或第二磁场的示意图。在发电机构100，通过第一或第二励磁10-1、10-2流动励磁电流时，根据所述的安培定则，在第一或第二励磁10-1、10-2中形成磁场，如此形成的磁场将通过磁极片80和芯部件40流动。然后第一或第二磁场如图8中所示，将发电机构100的上下侧整体贯通同时流动。第一和第二磁场是以垂直方向链接于电枢20-1~20-3的线路21。电枢20-1~20-3的线路上与磁场的方向和线路21的卷绕方向相应地，向一定方向发生电流的流动。此时感应电流的大小与磁场的强度及其变化量相应。第一磁场和第二磁场每次交替时，第一或第二磁场链接于电枢20-1~20-3的线路，感应电流的流动是与第一和第二磁场的交替对应地改变其方向。从电枢20-1~20-3的输出端22引出的交流电源的频率是取决于励磁电流的交替周期。
图9是显示供给到发电机构100的励磁电流和随之从发电机构100输出的交流电流的一示例的波形图。图9中A表示供给到第一输入端12-1的第一励磁电流，B表示供给到第二输入端12-2的第二励磁电流的一示例，O表示通过发电机构100的输出端22a、22b输出的输出交流电流的一示例。图9中输出交流电流O的波形是显示从交流发电机中输出的交流输出的一个典型示例，其输出波形将根据第一和第二励磁电流A、B的电流大小和脉冲宽度变形为各种形态。
图1至图3中本发明的非旋转式交流发电装置是具备多个发电机构100-1~100-n构成。如上所述，发电机构100-1~100-n的各输入端12-1、12-2上被输入励磁电流，发电机构100-1~100-n的输出端22a、22b是相互串联或并联结合。发电机构100上结合一个以上的电流源，用于供给励磁电流。发电机构100-1~100-n上具备的第一励磁10-1和第二励磁10-2是以串联或并联结合于直流源。为了第一励磁10-1和第二励磁10-2的交替驱动和其交替周期的调整，可以具备如IGBT（绝缘栅双极晶体管，Insulated gate bipolar transistor）等转换装置，为控制励磁电流的脉冲宽度可以具备PWM（脉冲宽度调制，Pulse WidthModulation）控制装置。关于通过转换装置和PWM控制装置的第一和第二励磁电流的供给与控制是在注册专利10-1913746中已详细记载。
发电机构100-1~100-n是被同步驱动。进一步，各发电机构100的第一励磁10-1和第二励磁10-2是以同一交替周期驱动。当然，一个发电机构100和另一发电机构100是在同一个驱动周期内可以将励磁10的驱动所需的占空比相互不同地设定。
图10是用图显示从非旋转式交流发电装置中生成的磁场整体流动的示意图，是与图1对应的。图中第一发电机构100-1和第二发电机构100-2被同步驱动。进一步，第一发电机构100-1的第一励磁10-1和第二发电机构100-2的第一励磁10-1具备同样的驱动区间，第一发电机构100-1的第二励磁10-2和第二发电机构100-2的第二励磁10-2具备同样的驱动区间。随之从第一发电机构100-1和第二发电机构100-2中生成的磁场会具有同一磁路。如上所述，第一和第二发电机构100-1、100-2被靠近布置。因此从第一发电机构100-1生成的第一或第二磁场和从第二发电机构100-2中生成的第一或第二磁场相互重叠，使得第一发电机构100-1和第二发电机构100-2整体作为一个发电机构发挥功能。
个别的发电机构100生成与通过自身具备的第一或第二励磁10-1、10-2生成的磁场相应的感应电流。但如图1和图10所示，如果将被同步驱动的第一发电机构100-1和第二发电机构100-2靠近布置，则第一或第二发电机构100-1、100-2通过从分别靠近的发电机构中生成的磁场，附加生成感应电流。进一步，与从个别设置的第一和第二发电机构100-1、100-2中生成的电流量相比，从靠近布置的第一和第二发电机构100-1、100-2中生成的感应电流量变得更大。这种感应电流的增加是如图2和图3中所示，随着发电机构100的数量增加而变大。
图11是显示发电机构100的另一组成示例的正视图。本实施例中，机座部件30上拧结芯部件40，在芯部件40上多个励磁10-1~10-n和多个电枢20-0~20-n以绝缘板80和磁极片90为介质被交替层压结合。此时，电枢20-0~20-n是与如图4的同样，以对同一磁场生成同一方向感应电流的方式组成及结合。
对此，励磁10-1~10-n是从n个的励磁中n/2的励磁组成第一励磁组，其余n/2个的励磁组成第二励磁组。优选地，第奇数个励磁（10-1、10-3、…、10-（n-1））组成第一励磁组，第偶数个励磁（10-2、10-4、…、10-n）组成第二励磁组。此时，各励磁组的组成是如上所述，可以通过将组成各励磁的线路的卷绕方向适当地设定，或者将供给到这些励磁的励磁电流的线连接方法适当地设定的方法实施。第一励磁组和第二励磁组是被分别同步驱动，第一励磁组和第二励磁组是被相互交替驱动，进而从整体上励磁10-1~10-n形成方向相互对向的第一磁场和第二磁场。组成第一励磁组和第二励磁组的多个励磁是可以用多种方式连接线。第一励磁组和第二励磁组是各输入端被相互串联连线，使得第一励磁组和第二励磁组对一个励磁电流输入分别形成串联连线。而且第一励磁组和第二励磁组是对一个励磁电流输入可以形成并联连线。而且为了给励磁10-1~10-n供给励磁电流而具备多个电流源，与该电流源对应地，第一或第二励磁组分割成多个子励磁组，各子励磁组与电流源分别以串联或并联结合。励磁10-1~10-n的连接线方式和所需的电流源的数量不是特定的，可以根据欲通过交流发电机生成的输出电源量适当选定。
本实施例中励磁10-1~10-n和电枢20-0~20-n设有多个，以便根据需求充分生成交流电源。此外，其它部分是与上述的实施例实际上相同，因此与所述实施例相同的部分使用相同的参照编号，并省略其具体说明。
图12是显示本发明第二实施例的非旋转式交流发电装置的结构的正视图。本实施例中，多个发电机构100，在本示例中第一发电机构100-1和第二发电机构100-2是下部与一个机座部件30结合，而且上部通过磁极片120相互结合。进一步，组成交流发电装置的多个发电机构100是通过磁极片120结合成一体。
图13是显示图1的交流发电装置中采用的磁极片120结构的平面图。图中，磁极片120是由第一发电机构100-1所需的第一磁极片部121和第二发电机构100-2所需的第二磁极片122结合成一体而构成，第一磁极片部121和第二磁极片部122的中央部分各自设有插入第一和第二发电机构100-1、100-2的芯部件40的贯通孔123。
图14是显示图2的交流发电装置中采用的磁极片140结构的平面图。图14中，磁极片140是由第一发电机构100-1所需的第一磁极片部141和第二发电机构100-2所需的第二磁极片142以及第三发电机构100-3所需的第三磁极片部143结合成一体而构成，第一至第三磁极片部141~143的中央部分各自设有插入第一至第三发电机构100-1~100-3的芯部件40的贯通孔123。
本实施例中，磁极片120、140的形状并不是特定的，可以根据交流发电装置的结构适当变更。本实施例中，组成交流发电装置的多个发电机构是通过磁极片相互结合。进而最大限度防止受到来自外部的振动或冲击时发电机构的流动。磁极片120、140是通过各发电机构100的之间空间相互结合，因此磁极片120、140可以提供通过发电机构100的之间空间使磁场的流动更加稳定化的效果。其它部分是与上述的实施例实际上相同。
图16是显示本发明的非旋转式交流发电装置的组成示例的正视图。图中，非旋转式交流发电装置具备第一至第三发电机构100-1~100-3。这些发电机构100-1~100-3各自用于生成R相、S相及T相的交流。发电机构100-1~100-3各自具备第一和第二输入端12-1、12-2及第一和第二输出端22a、22b。此时，第一和第二输入端12-1、12-2是适当地结合于直流源。对于发电机构100-1~100-3和直流源的结构，以后会进一步详细描述。发电机构100-1~100-3的第一输出端22a结合于中性线N，从第二输出端22b分别输出R相、S相以及T相的交流。
图16中非旋转式交流发电装置各自具备可生成R相、S相及T相交流的第一至第三发电机构100-1~100-3。这些发电机构100-1~100-3通过相位相互不同的励磁电流或者励磁脉冲被驱动。图15是显示从供给于第一至第三发电机构100-1~100-3的励磁电流和交流发电装置中输出的三相交流的一示例的波形图，图18a显示生成三相交流中R相交流的第一发电机构100-1，图18b显示生成S相交流的第二发电机构100-2，图18c显示供给于生成T相交流的第三发电机构100-3的励磁电流的一示例。图中，RA、SA、TA表示施加到第一励磁10-1的励磁电流，RB、SB、TB表示供给于第二励磁10-2的励磁电流。如图18d中所示，三相交流包括具有R相和S相以及T相的三个交流，这些相互具有120度的相位差。如上所述，本发明的发电机构100是通过输入的励磁电流或者励磁脉冲得以驱动，此时从发电机构100中生成的交流电流的频率和相位取决于励磁脉冲的周期和相位。因此如图18中所示，对第一至第三发电机构100-1~100-3分别输入相互具有120度相位差的励磁脉冲，可通过第一至第三发电机构100-1~100-3生成RST三相交流。
在上述的实施例中，具备生成R相和S相以及T相交流所需的第一至第三发电机构100-1~100-3。而且由此生成的交流电流的相位是可以通过调整输入到这些发电机构的励磁电流或励磁脉冲的相位来适当地设定。在上述的实施例中，各发电机构100-1~100-3是可以通过调整励磁10和电枢20的匝数比的方式，适当地设定从该发电机构100-1~100-3输出的交流电压。
图17是显示与发电机构100和直流源110的线连接方式的一示例的组成图。图中，第一励磁10-1是第一输入端12-1的一侧结合于直流源110的正（+）端，另一侧通过第一转换部120结合于直流源110的负（-）端，第二励磁10-2是第一输入端12-2的另一侧结合于直流源11的正（+）端，一侧通过第二转换部130结合于直流源110的负（-）端。进一步，第一励磁10-1和第二励磁10-2是逆向结合于直流源110。进而第一励磁10-1和第二励磁10-2通过逆向被输入励磁电流，随之从第一励磁10-1和第二励磁10-2中生成的磁场是向相互对向的方向形成。所述第一和第二转换部120、130是被PWM（脉冲宽度调制，Pulse WidthModulation）控制部140控制。PWM控制部140是将第一和第二转换部120、130交替驱动，进而交替驱动第一励磁10-1和第二励磁10-2，而且控制对第一励磁10-1和第二励磁10-2的励磁电流脉冲宽度即占空比，从而控制发电机构100的交流输出。
PWM控制部140驱动第一或第二转换部120、130而通过第一或第二励磁10-1、10-2的线路11流动励磁电流时，与该线路11的电流流动方向对应地，向垂直方向形成磁场。 通过第一励磁10-1生成的磁场称为第一磁场，通过第二励磁10-2生成的磁场称为第二磁场时，第一磁场和第二磁场是其磁场方向相互对向。磁场形成的方向是可以根据安培（右手螺旋）定则（Ampere's right hand screw rules）定义。
以上对本发明的实施例进行了阐述。但本发明并不限定于所述实施例，还可以用多种方式变更实施。例如，在所述实施例中组成发电机构100的励磁10和电枢20是一个一个被依次交替设置。但本发明是可以采用各种方式变形实施，例如，将两个连续的励磁和一个电枢交替设置等。
在上述的实施例中，交流发电装置是将具有同样大小及结构的多个发电机构组合构成，但本发明是如图15中所示，优选地，也可以按照将大小相互不同的第一和第二发电机构150、151组合构成的方式实施。
根据上述实施例中的描述，将多个发电机构100通过磁极片120、140结合，但发电机构100是除了磁极片120、140之外，优选地，还可以采用通过绝缘板90或上部盖60结合的方式。
所述实施例中，生成R相和S相及T相交流的各发电机构100-1~100-3可以由多个发电机构组成。而且该多个发电机构是，其第一和第二输出端22a、22b可以相互串联或并联结合。
所述实施例中虽然以三相交流发电装置为例描述本发明，但本发明还可以采用同样的方式在多线式多相交流发电装置上实施。
工业应用
本发明的非旋转式交流发电装置具备多个发电机构，各发电机构是相互靠近布置，而且输入侧和输出侧各自串联或并联结合。各发电机构具有励磁和电枢层压配置的结构，各发电机构与其它发电机构同步运转，使得多个发电机构作为一个发电机构发挥功能。本发明的交流发电装置是从一个发电机构中生成的磁场对其它发电机构发挥作用，起到上升作用而提供良好的发电效率。
本发明的非旋转式交流发电装置具备生成R相和S相及T相的交流所需的第一至第三发电机构，仅对这些发电机构供给具有相位差的励磁电流，也可以生成三相交流。在本发明中，仅通过调整输入到第一至第三发电机构的励磁电流的相位，即可随意调整R相和S相及T相的交流之间相位差，而且通过调整各发电机构的励磁和电枢的匝数比的方法可以适当设定R相和S相及T相交流的电压。
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种非旋转式交流发电装置，其特征在于，
作为生成交流电流的非旋转式交流发电装置，具备相互靠近布置的两个以上的发电机构，所述发电机机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；
所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述发电机构是在输入端和输出端相互串联或并联连接线；
所述发电机构是与其它发电机构其磁极片组成一体。
2.一种非旋转式交流发电装置，其特征在于，
作为生成相互具有相位差的R相和S相以及T相交流的交流发电装置，包括：可生成R相交流的第一发电机构；和可生成S相交流的第二发电机构；以及可生成T相交流的第三发电机构；
所述第一至第三发电机构是，第一输出端结合于中性线，通过第二输出端各自输出R相、S相或T相交流；
所述第一至第三发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；
所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述第一至第三发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流；
所述第一至第三发电机构中各发电机构与其它发电机构其磁极片组成一体。
3.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
在所述芯部件的中央部分沿着长度方向设有中空。
4.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述芯部件和第一或第二中空部之间增加设置绝缘材料。
5.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述绝缘板是以高弹力材料形成。
6.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述芯部件或磁极片是用纯铁形成，且经过热处理。
7.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述发电机构是与其它发电机构其绝椽板组成一体。
8.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述励磁和电枢设有多个，励磁和电枢被相互交替布置。
9.根据权利要求2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述励磁和电枢设有多个，励磁和电枢被相互交替布置。
10.根据权利要求8或9所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述多个电枢是相互串联连接线。
11.根据权利要求8或9所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述多个励磁分割成第一励磁组和第二励磁组，所述第一励磁组和第二励磁组是被相互交替驱动，进而各自形成第一磁场和第二磁场，所述第一磁场和第二磁场的方向相互对向。
12.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述发电机构中至少一个与其它的大小不同。
13.一种非旋转式交流发电装置，其特征在于，
作为生成相互具有相位差的多相交流的交流发电装置，具备可各自生成相互不同相位交流的多个发电机构；
所述发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；
所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述多个发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流；
所述多个发电机构的各发电机构与其它发电机构其磁极片组成一体。
说明或声明(按照条约第19条的修改)
根据PCT第19条的规定，申请人对权利要求1、权利要求2、权利要求14进行了修改。对权利要求7进行了删除。对权利要求3及权利要求6和权利要求8及权利要求13未修改。
修改的依据：删除了权利要求7，将权利要求7技术特征：“所述发电机构是与其它发电机构其磁极片组成一体”加入权利要求1。
还有，权利要求2中根据权利要求7的技术特征进行了修改，即“所述第一至第三发电机构中各发电机构与其它发电机构其磁极片组成一体”。
还有，权利要求14中根据权利要求7的技术特征进行了修改，即“所述多个发电机构的各发电机构与其它发电机构其磁极片组成一体”。

Claims (14)

1.一种非旋转式交流发电装置，其特征在于，
作为生成交流电流的非旋转式交流发电装置，具备相互靠近布置的两个以上的发电机构，所述发电机机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；
所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述发电机构是在输入端和输出端相互串联或并联连接线。
2.一种非旋转式交流发电装置，其特征在于，
作为生成相互具有相位差的R相和S相以及T相交流的交流发电装置，包括：可生成R相交流的第一发电机构；和可生成S相交流的第二发电机构；以及可生成T相交流的第三发电机构；
所述第一至第三发电机构是，第一输出端结合于中性线，通过第二输出端各自输出R相、S相或T相交流；
所述第一至第三发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；
所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述第一至第三发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流。
3.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
在所述芯部件的中央部分沿着长度方向设有中空。
4.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述芯部件和第一或第二中空部之间增加设置绝缘材料。
5.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述绝缘板是以高弹力材料形成。
6.根据权利要求1或2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述芯部件或磁极片是用纯铁形成，且经过热处理。
7.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述发电机构是与其它发电机构其磁极片组成一体。
8.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述发电机构是与其它发电机构其绝椽板组成一体。
9.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述励磁和电枢设有多个，励磁和电枢被相互交替布置。
10.根据权利要求2所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述励磁和电枢设有多个，励磁和电枢被相互交替布置。
11.根据权利要求9或10所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述多个电枢是相互串联连接线。
12.根据权利要求9或10所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述多个励磁分割成第一励磁组和第二励磁组，所述第一励磁组和第二励磁组是被相互交替驱动，进而各自形成第一磁场和第二磁场，所述第一磁场和第二磁场的方向相互对向。
13.根据权利要求1所述的非旋转式交流发电装置，其特征在于，
所述发电机构中至少一个与其它的大小不同。
14.一种非旋转式交流发电装置，其特征在于，
作为生成相互具有相位差的多相交流的交流发电装置，具备可各自生成相互不同相位交流的多个发电机构；
所述发电机构包括：杆状的芯部件；和电线被卷绕且中央部分形成第一中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的励磁；以及电线被卷绕且中央部分形成第二中空部，并通过第一中空部配置于所述芯部件外侧的电枢；
所述励磁和电枢之间设有磁极片；所述励磁和磁极片之间，以及所述电枢和磁极片之间设有绝缘板；所述多个发电机构的各励磁中被输入相互具有相位差的励磁电流。
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