CN117424404A - 一种电磁感应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电磁感应装置，包括有铜环、磁环、支撑件、底座及电刷组成，与现有技术相比，产生的电动势大小恒定；不像传统发电结构那样，电动势大小呈周期性变化，输入的扭矩利用率高；不像传统发电结构那样，扭矩只有垂直于定子磁感线方向上的分量做功，减小了电磁阻力；不像传统发电结构那样，转子的转动受到强大的电磁阻力。
Description
技术领域
本发明涉及电磁发电技术领域，尤其涉及一种电磁感应装置。
背景技术
当代新能源电车越来越普及，电车虽有诸多优点，但同尺寸车型，续航略逊燃油车，电车为增加续航，会使用能量回收技术：即松开电门无动力滑行的时候，车辆会利用前进的动能带动车载发电机给电池充电，但过程会感觉有一股力量向后“拖拽”车辆，类似于踩刹车，使驾驶平顺感大打折扣。
其产生原因是由于发电机的原理导致的，传统发电机，以线圈为转子永磁铁为定子为例：当线圈切割定子磁场产生感应电流的时候（磁生电），线圈本身也会产生磁场（电生磁），并且该磁场的磁极，与线圈角速度方向上定子磁场的磁极互斥，这种斥力阻碍线圈转动，所以称为电磁阻力。并且，这种电磁阻力远大于摩擦阻力，消耗了相当一部分扭矩输入，同时也降低了发电效率，因此电磁阻力的产生是制约发电机发展的重要因素。
发明内容
为解决背景技术中存在的技术问题，本发明提出一种电磁感应装置，其减小了电磁阻力，扭矩不会被额外消耗，可以转化为更多的电能；本结构中因为使用了辐射充磁的单极径向磁环，铜棒的线速度方向始终垂直于磁环的磁感线，带来的另外一个好处是电动势恒定，不像传统结构那样电动势大小呈周期性变化。
本发明提出的一种电磁感应装置，包括有磁环、铜环、支撑件、底座及电刷组成，其特征在于，所述底座的两端设有支撑架，所述环绕支撑组件包括有內撑、中轴与轴承，所述轴承与支撑架相配合，铜环与內撑配合可绕中轴旋转，所述电刷与铜环两侧相接触，其中磁环是单极径向磁环。
优选的，所述铜环置于磁环内侧或外侧，铜环与磁环间放有绝缘层，铜环外一侧左右两边各放一个电刷。
优选的，所述电刷上的导线连接开关或负载。
优选的，所述中轴的一侧连通有扭矩输入，所述扭矩输入用以带动中轴及磁环、铜环周向旋转。
优选的，所述磁环外环为N极，内环为S极。
优选的，所述磁环外环为S极，内环为N极。
优选的，当中轴有扭矩输入时，会带动铜环与磁环以同角速度转动，当电刷连接的导线闭合，即可产生直流电。
本发明的有益技术效果有：
（1）产生的电动势大小恒定；不像传统发电结构那样，电动势大小呈周期性变化。
（2）输入的扭矩利用率高；不像传统发电结构那样，扭矩只有垂直于定子磁感线方向上的分量做功。
（3）减小了电磁阻力；不像传统发电结构那样，转子的转动受到强大的电磁阻力。
附图说明
图1为铜棒与磁环示意图；
图2为铜棒延展为铜环后与磁环示意图；
图3为本发明的整体结构示意图；
图4为多个铜环、磁环互相嵌套示意图；
图5为图4的另一视角示意图。
图中：
（1）电刷、（2）铜环、（3）磁环；（4-1）内撑、（4-2）中轴；（5-1）支架、（5-2）底座；（6）导线。
实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，若采用术语“第一”、“第二”、“第三”，仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
单极径向磁环（single pole radially ring magnet），简称单极磁环，是一种利用“辐射充磁”工艺制作而成的一种磁体，其特点是，磁极在其内外的环面上，如内环N极外环S极；或内环S极外环N极，如无特别说明，下文提到的“磁环”皆是这种规格。
根据电磁感应现象，将一段铜棒靠近磁环外侧并绕环面转动（如图1），铜棒两端会产生感应电动势，若将此铜棒两端连接导线并闭合，则回路中会形成感应电流。
为更方便获取电流，将铜棒延展并闭合为铜环，再紧贴磁环，两者之间有绝缘层；再在铜环两侧放上带导线的电刷（如图2）。当铜环与磁环同时绕轴线转动时，导线闭合，回路中便有感应电流，这便是本发明的核心结构。
为使结构更稳固，加入一些辅助配件：磁环内侧放入内撑和中轴；中轴再套上轴承；轴承再放入支架；支架再连底座；电刷加支撑并接导线，技术验证机就完成了（如图3）。
当中轴有扭矩输入时，中轴、内撑、磁环、绝缘层、铜环同时转动并相对静止；两个取电刷与铜环接触，当导线闭合时，电路中就有感应电流。
如图3所示，一种电磁感应装置，包括有磁环3、铜环2、支撑件、底座5-2及电刷1组成，所述底座5-2的两端设有支撑架，环绕支撑组件包括有內撑4-1、中轴4-2与轴承，所述轴承与支撑架相配合，铜环2与內撑4-1配合可绕中轴4-2旋转，所述电刷1与铜环2两侧相接触，其中磁环3是单极径向磁环。
作为本发明的进一步改进，所述铜环2置于磁环3内侧或外侧，铜环2与磁环3间放有绝缘层，铜环2外一侧左右两边各放一个电刷1。
作为本发明的进一步改进，所述电刷1上的导线连接开关或负载。
作为本发明的进一步改进，所述中轴4-2的一侧连通有扭矩输入，所述扭矩输入用以带动中轴4-2及铜环2周向旋转。
作为本发明的进一步改进，所述磁环3外环为N极，内环为S极。
作为本发明的进一步改进，所述磁环3外环为S极，内环为N极。
作为本发明的进一步改进，当中轴4-2有扭矩输入时，会带动铜环2与磁环3以同角速度转动，当电刷1连接的导线闭合，即可产生直流电。
作为本发明的另一实施例，其中将一个内环为N极，外环为S极的磁环和一个内环为S极，外环为N极的磁环各取一半并吸附为一个新磁环，那么新磁环一半是内N外S，另一半是内S外N，其他结构不变，当中轴转动后，电刷导线闭合，即可产生交流电。
作为本发明的进一步改进，结构可以串联或并联以增大输出功率。
多个由小及大的磁环与铜环以同心圆形式由内到外互相嵌套，铜环与磁环之间有绝缘层：
如图4所示，其中一面由内而外，接触铜环的4个电刷依次命名为A1、A2、A3、A4；对应的，如图5所示，另一面4个电刷依次为B1、B2、B3、B4。
串联模式：用导线连接B1-A2、B2-A3、B3-A4；最后A1引出的导线和B4引出的导线闭合。当装置工作时，线路总电压等于每个铜环的分电压之和——输出电压增大。
并联模式：用“导线1”将A1、A2、A3、A4串联；再用“导线2”将B1、B2、B3、B4串连。“导线1”与“导线2”闭合，当装置工作时，线路总电流等于每个铜环的分电流之和——输出电流增大。
本发明的优点在于：
（一）优点1：本结构产生的电流大小恒定
传统发电结构以转子为线圈，定子为永磁铁为例：当转子匀速转动时，闭合电路中产生的电流大小呈周期性变化；本结构当轴匀速转动时，闭合电路中的直流电大小恒定。
（二）优点2：扭矩利用率高，不浪费角动量
传统发电结构以转子为线圈，定子为永磁铁为例：线圈的角动量，只有垂直于磁感线方向上的分量做工；而水平于磁感线方向的分量则不做功——这部分动量被浪费；本结构，任何时刻，铜环线速度方向，始终垂直于磁环的磁感线——动量不被浪费。
（三）优点3：大大减小电磁阻力
传统发电结构以转子为线圈，定子为永磁铁为例：为获得更大电压，采用的方法是增加转子线圈匝数，当转子转动，线路闭合时，更多匝数使转子产生了更强的感应磁场（电生磁），也就意味着有更大的电磁阻力，转子转动的阻力变大。
本结构，当中轴匀速转动，导线闭合时，铜环的感应磁场，在转动方向上不与磁环的磁场互斥，这意味着装置的转子转动时除了摩擦力，几乎没有其他阻力。
因此对比传统发电结构，本发明优点是感应电流大小恒定；扭矩利用率更高；电磁阻力更小。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电磁感应装置，包括有铜环、磁环、支撑件、底座及电刷组成，其特征在于，所述底座的两端设有支撑架，所述环绕支撑组件包括有內撑、中轴与轴承，所述轴承与支撑架相配合，铜环、磁环与內撑配合可绕中轴旋转，所述电刷与铜环两侧相接触，其中磁环是单极径向磁环。
2.根据权利要求1所述的一种电磁感应装置，其特征在于，所述铜环置于磁环内侧或外侧，铜环与磁环间放有绝缘层，铜环外一侧左右两边各放一个电刷。
3.根据权利要求1所述的一种电磁感应装置，其特征在于，所述电刷上的导线连接开关或负载。
4.根据权利要求1所述的一种电磁感应装置，其特征在于，所述中轴的一侧连通有扭矩输入，所述扭矩输入用以带动中轴及磁环、铜环周向旋转。
5.根据权利要求1所述的一种电磁感应装置，其特征在于，所述磁环外环为N，内环为S。
6.根据权利要求1所述的一种电磁感应装置，其特征在于，所述磁环外环为S，内环为N。
7.根据权利要求1所述的一种电磁感应装置，其特征在于，当中轴有扭矩输入时，带动铜环与磁环以同角速度转动，铜环会产生感应电动势，当与铜环接触的电刷连接的导线闭合，回路中即可产生感应电流。
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