CN1736015A - 平转动电发生器 - Google Patents

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Abstract

一种平转动的电发生器包括用于切割磁力线以便产生电流的至少一个环形线圈结构和平行于环形线圈结构取向的至少一个盘形磁极结构。如果包括多个环形线圈结构和盘形磁极结构，环形线圈结构和盘形磁极结构以交替方式布置。环形线圈结构和盘形磁极结构不设置透磁材料。当环形线圈结构或至少一个盘形磁极结构通过外力转动时，环形线圈结构切割通过其中的磁力线以便产生感应电流。

Description

平转动电发生器
技术领域
本发明涉及一种平转动电发生器，并且特别是涉及一种平转动电发生器，该发生器通过使用至少一个无芯螺旋卷绕的环形线圈结构来切割由至少一个同轴盘形磁极结构产生的磁力线来发电，从而减小尺寸并增加发生器的效率。
背景技术
电发生器是将磁能转换成电能并基本上采用法拉利原理和楞次原理来实现发电的机器。
具有多种电发生器；但是，通常电发生器归类成转动电发生器系统和线性电发生器系统。
在常用类型的转动电发生器中，其绕组(定子)围绕一个圆分布，并且磁性转子设置在其中心。为了操作电发生器，通过绕组将磁力线引入绕组内的例如硅钢片或芯体的透磁材料。但是，这将在磁性转子和透磁材料之间产生吸引力并因此造成抵抗转子转动的阻力。该阻力可通过缩短透磁材料和转子之间的距离来减小，但是在交叉磁力线数量减小的情况下，并因此感应电动势没有增加。
如上所述，传统电发生器采用磁性转子的转动来在定子绕组内产生感应电流。但是，具有硅钢片或其它透磁芯体作为磁力线的介质的传统电发生器增加了发生器的重量，并造成可以增加操作扭矩的涡流损失。另外，芯体磁损失和透磁材料中的涡流损失还可减小发电效率。因此，传统发生器的效率对于作为微型电发生器实际应用来说太低。为了解决所述缺陷，需要开发一种具有高效率的平电发生器，该发生器可适用于作为微型电发生器并可以满足轻、薄、短和小的电发生器的需要。
发明内容
考虑到所述问题，本发明的目的在于提供一种平转动电发生器，该发生器能够通过使用螺旋卷绕的环形线圈结构来切割由同轴转动盘形磁极结构产生的磁力线来发电。
为了实现按照本发明一个方面的所述目的，提供一种平转动的电发生器，该发生器包括用于切割磁力线以便产生电流的至少一个环形线圈结构；平行于环形线圈结构取向并位于环形线圈结构侧部定位的至少一个盘形磁极结构，其中由至少一个盘形磁极结构产生的磁力线可通过至少一个环形线圈结构，当盘形磁极结构通过例如机械力、液压力或风力的外力转动时，环形线圈结构可切割通过其中的磁力线，以便产生感应电流。
另外，按照本发明的另一方面，电发生器没有硅钢片或其它透磁芯体。
另外，按照本发明的另一方面，电发生器包括交替和平行方式布置的多个环形线圈结构和盘形磁极结构。
另外，按照本发明的另一方面，至少一个盘形磁极结构包括以交替方式布置的至少两个磁极或串联布置的成对交替极。
另外，按照本发明的另一方面，盘形磁极结构的磁体可包括连接在一起形成盘的分开的极结构，或者磁化以便形成极的单个盘形结构。
另外，按照本发明的另一方面，环形线圈结构固定，并且盘形磁极结构布置成转动，或者盘形磁极结构固定，并且环形线圈结构布置成转动，并且环形线圈结构和盘形磁极结构是同轴的。
因此，本发明能够解决由于在传统发生器中使用透磁材料而造成的传统转动电发生器的缺陷，例如效率低、成本高、尺寸大。
附图说明
图1是表示按照本发明一个优选实施例的结构的示意图；
图2是表示按照本发明的另一实施例的结构的示意图；
图3是按照本发明的盘形磁极结构的操作的示意图；
图4是表示本发明盘形磁极结构的平面结构的示意图；
图5(a)和5(b)是表示本发明的盘形磁极结构的截面图的示意图；
图6(a)和6(b)是表示本发明绕组盘的绕组结构的示意图。
具体实施方式
通常感应电动势可以根据法拉利原理：
E = - N ( dφ dt ) × 10 - 8
其中E表示电动势，N表示绕组数量，φ表示磁通而t表示时间。
由于磁力线通过转动磁场的切割角度来改变，电动势不是相同的。通过被切割的磁力线(Φ)数量表示电动势的规则变化，通过φ＝Φmax.cos(ω.t)(其中ω表示转动角速度)。因此，电动势和转动角速度之间的关系通过E＝N.Φ.sin(ω.t)×10-8给出，并且有效电动势通过Erms＝4.44.f.Φ.sin(ω.t)×10-8给出，(其中f表示磁性盘形磁极结构的转动频率)。为了使得磁力线Φ的数量最大，因此需要改善由磁场形成的回路传导效率。
按照本发明，磁感应使用空气芯作为介质。最好是，为了使得更多的磁力线通过线圈，盘形磁极结构布置在环形线圈结构的每侧上，使得磁力线从一个磁极结构经由螺旋线圈结构到达另一磁极结构，以便形成多盘形磁极结构，尽管本领域普通技术人员将理解到还可以使用单个盘形磁极结构。
如果没有芯体或硅钢片，电动势可以通过转动速度和磁力来获得：Erms＝4.44.N.Φ×10-8。
因此，本发明的技术可以获得最大的磁通，并可以作为电发生器用于多种电子产品中，从而减小电池使用并减小于发电相关的污染。
下面将按照附图描述本发明的优选实施例。但是，本发明不局限于此。本领域普通技术人员可进行变型和改型，而不偏离本发明的范围。
图1表示按照本发明的优选实施例的示意结构。平转动电发生器包括环形线圈结构1和同轴的盘形磁极结构2。环形线圈结构1可包括单个螺旋绕组或者多个串联螺旋绕组。当环形线圈结构1固定时，盘形磁极结构2转动。另一方面，当环形线圈结构1转动时，盘形磁极结构2固定。螺旋线圈结构1在此实例中用来切割两个盘形磁极结构2之间的磁力线以便产生感应电流，尽管也可以使用单个这种极结构2。盘形磁极结构2平行于环形结构1取向并位于环形结构1侧部上。盘形磁极结构2和螺旋线圈结构1具有不采用任何透磁材料的空气芯。由两个盘形磁极结构产生的磁力线可通过螺旋线圈结构。当盘形磁极结构和环形线圈结构通过外力转动时，环形线圈结构1切割磁力线并产生电流。外力可包括振动力、摆动力或造成线圈和磁极结构相对运动的任何其它的力。
图2表示本发明另一实施例，其中电发生器再次没有例如硅钢片的透磁材料或其它透磁芯结构，并且其中多个螺旋线圈和盘形磁极结构以交替和平行方式布置。
图3表示按照本发明的盘形磁极结构2的操作。两个盘形磁极结构2的磁极相互磁性相反，使得当停止转动或者转动期间，具有相反磁性的极相互面对。环形线圈结构1位于这些盘形磁极结构之间以便切割磁力线。该附图只表示各自盘形磁极结构2上的两个极，但是本发明不局限于此。
图4是按照本发明的盘形磁极结构2的实例的平面图。盘形磁极结构2中的每个磁极是由两个半径限界的部分。图5(a)和(b)是图4的侧视图。盘形磁极结构2的部分布置成N-S串联。
图6(a)和6(b)表示本发明的环形线圈结构1的绕组结构。图6(a)表示圆形绕组结构，而图6(b)表示非圆形的绕组结构。在任一情况下，单个绕组可以层叠或不层叠、交错或不交错，或者以任何适当构造卷绕以便形成环形线圈结构。这些绕组可卷绕在例如环氧树脂的材料上。
最后，由于马达的原理与电发生器类似，通过使用本发明来适用于马达。
例如，环形线圈结构可从外部源供应电流，使得环形绕组可产生磁场。由于磁场造成的排斥力，盘形磁极结构将接着转动。
尽管描述和说明了特定实施例，本领域普通技术人员将理解到可以进行不同的变型而不偏离只通过所附权利要求限定的精神。
权利要求书
(按照条约第19条的修改)
1.一种平转动的电发生器，该发生器包括用于切割磁力线以便产生电流的至少一个环形线圈结构；平行于环形线圈结构取向并位于环形线圈结构侧部定位的至少一个盘形磁极结构，磁极结构具有多个相反磁性的多个极，所述相反磁性的极面向所述盘，其中当盘形磁极结构或盘形磁极结构通过外力转动时，环形线圈结构可切割通过其中的磁力线，以便产生感应电流。
2.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，电发生器没有透磁芯体。
3.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，电发生器包括交替和平行方式布置的多个环形线圈结构和盘形磁极结构。
4.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构包括布置在由盘形半径限界的部分内的至少两个磁极，并且盘形磁极结构的部分各自包括单个N极或S极。
5.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构部分各自包括至少两个串联的极。
6.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构的磁体包括结合在一起的分散结构。
7.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构包括磁化以便形成交替极的单个盘形构件。
8.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构固定，并且盘形磁极结构转动，并且环形线圈结构和盘形磁极结构是同轴的。
9.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构转动，并且盘形磁极结构固定，并且环形形圈结构和盘形磁极结构是同轴的。
10.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，外力包括振动或摆动力。
11.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括串联的圆形绕组。
12.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括串联的非圆形的绕组。
13.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个层叠的绕组。
14.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个非层叠的绕组。
15.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个交错的绕组。
16.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个非交错的绕组。

Claims (16)

1.一种平转动的电发生器，该发生器包括用于切割磁力线以便产生电流的至少一个环形线圈结构；平行于环形线圈结构取向并位于环形线圈结构侧部定位的至少一个盘形磁极结构，其中当盘形磁极结构或盘形磁极结构通过外力转动时，环形线圈结构可切割通过其中的磁力线，以便产生感应电流。
2.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，电发生器没有透磁芯体。
3.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，电发生器包括交替和平行方式布置的多个环形线圈结构和盘形磁极结构。
4.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构包括布置在由盘形半径限界的部分内的至少两个磁极，并且盘形磁极结构的部分各自包括单个N极或S极。
5.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构部分各自包括至少两个串联的极。
6.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构的磁体包括结合在一起的分散结构。
7.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，盘形磁极结构包括磁化以便形成交替极的单个盘形构件。
8.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构固定，并且盘形磁极结构转动，并且环形线圈结构和盘形磁极结构是同轴的。
9.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构转动，并且盘形磁极结构固定，并且环形形圈结构和盘形磁极结构是同轴的。
10.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，外力包括振动或摆动力。
11.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括串联的圆形绕组。
12.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括串联的非圆形的绕组。
13.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个层叠的绕组。
14.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个非层叠的绕组。
15.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个交错的绕组。
16.如权利要求1所述的平转动电发生器，其特征在于，环形线圈结构包括多个非交错的绕组。
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