CN201015174Y - 无线转子发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型无线转子发电机涉及电机技术领域，是一类将机械能转变为电能的新式磁媒发电机。本发电机采用静止的外置中置端置磁场线圈，其转子以衔铁式一连轴磁导体、隔离式磁导体结构为主体。彻底省掉了转子上的线圈及其集电环和电刷，根除了由此造成的已有发电机的结构复杂、可靠性差、成本高等严重缺点。发电机工作时，静止的磁场装置将转子磁导体磁化为旋转磁极S′N′，该旋转磁极磁力线切割静止的电枢线圈导线，产生感应电流。

Description

无线转子发电机

技术领域  本发明涉及以磁场为媒介的将机械能转变为电能的发电机技术领域。

背景技术  1831年伟大科学家法拉第完成了“转”磁为电的实验，创造了世界上第一部发电机，至今已经走过了近两个世纪的发展历程。综观已有磁媒发电机的基本结构，其主要型式只有两大类：第一类是旋转电枢式，第二类是旋转磁场式。实际上无可争议，二者均已发展完善成熟，为人类社会进步作出了巨大的贡献。

但是，二者的发展已近于极限，潜力殆尽，或者说已是穷途末路。特别是已有的发电机，无论是旋转电枢式发电机还是电磁式旋转磁场式发电机，其转子上必需有电枢装置或磁场装置，必须有线圈，必须有集电环或换向器、电刷等电流引入或输出部件。长期实践表明，已有发电机90％以上的故障都发生于这些转子部件上。所以，已有发电机存在着结构复杂、可靠性差、散热困难、体积大、成本高等一系列严重缺点。事实如此，一百多年以来，虽经历代业内人士长期研究改进，但是基于原理局限，对于上述这些严重缺点，一直无法根本解决。

而，已有的永磁式旋转磁场式发电机，虽然转子无线圈，可是存在着磁场不够强大、失磁和输出电压难以调节等缺点；已有的无刷爪极式发电机转子上也没有线圈，但是，因为其励磁线圈位于机体中心的转子腔内，所以也存在散热条件差、制造工艺困难等问题。特别是为了让励磁线圈静下来，减少故障，该式发电机在性能方面作出重大牺牲，由于其主磁路中必须有四道气隙，所以磁阻剧增，比有刷发电机更加严重地损害了发电机的效率、功率和低速性能。

发明内容  本发明目的是探索新的发电原理，从根本上另辟新径，在不损害发电机工作性能的前提下，彻底省掉转子上的电枢线圈或励磁线圈，及其集电环和电刷等，根除已有发电机的上述一系列严重缺点，提供一类既能够简化结构还能够提高性能的，更具发展前途的新式旋转衔铁式发电机。提供新一类结构和性能都无比优良的新式发电机。

本发明《无线转子发电机》，由衔铁式磁导体转子，静止的磁场装置，静止的电枢线圈及其铁芯和机壳等组成，现分述如下：

(一)磁导体转子。本专利文件中所称的磁导体转子，是指由以下几种磁导体或它们的组合体，与主轴等组成的发电机转子。这几种磁导体是：

1.简式连轴磁导体一如图8中(84)所示，用磁性材料(例如硅钢叠片)制作的磁导体，该磁导体与转子主轴作直接机械连结和磁连结。该磁导体可以一个或多个制作在一起。

2.隔离式磁导体-如图8中(85)所示，一个或多个用磁性材料制成的磁导体，隔以非磁性材料体(80)(例如灌铸以硬铝)，与转子主轴以及其它构件作间接机械连结。各个隔离式磁导体之间也隔以非磁性材料。

3.复式磁导体-如图8所示，混合采用一个或多个简式连轴磁导体(84)、一个或多个隔离式磁导体(85)，和非磁性材料体(80)构成的组合磁导体。其中(84)与(85)相间布置。

4.带环连轴式磁导体-如图3所示，在一个或多个简式连轴磁导体(31)的一侧或两侧，增加一个或两个用磁性材料制成的导磁环(32)，(33)而成。该导磁环的功能与电路中的集电环的功能很相似，故以后称之为集磁环。它与转子上的磁导体直接制作在一起。该集磁环比集电环具有更为理想的功能，它能够向转子直接输送主磁通Φ，而无需在输入电流后再在转子上进行电磁转换，省掉转子上的进行这种电磁转换的、多故障的一系列装置。

5.带环隔离式磁导体-如图1所示，一组带环隔离式磁导体(11)，由其1C段的一个或多个隔离式磁导体，与其1A段集磁环作磁连结，或者直接制作在一起而成。该带环隔离式磁导体与转子主轴之间，与另一组带环隔离式磁导体(12)之间，与转子上其它构件之间都隔以非磁性材料体(10)。图中(12)的1B是包括于该组带环隔离式磁导体的集磁环。

6.带双环复式磁导体-如图2所示，该带双环复式磁导体。是一组带环连轴式磁导体(21)，隔着非磁性材料体(20)，与一组带环隔离式磁导体(22)构成的组合体。它们的2B段和2A段分别是各自的集磁环。

如果，只看本带双环复式磁导体的中间(2C段)，就是一种不带环的复式磁导体。

7.带环连半轴式磁导体-如图4所示，一组带环连半轴式磁导体(41)，由其中一个集磁环4A，与其4C段一个或多个连半轴式磁导体制作在一起而成。该组带环连半轴磁导体与其半轴(201)直接压装在一起。它与另一组带环连半轴磁导体(42)及其半轴(402)之间，隔以非磁性材料体(40)。图中4B，是包括于带环连半轴式磁导体(42)的集磁环。

上述几种磁导体或其组合体，可以与主轴等构成发电机的转子，包括：内转子、外转子和位于定子侧面的侧转子。转子上的每个磁导体，都有一个临主气隙的弧形面或平面。

(二)静止磁场装置。本专利文件中所指的静止磁场装置，包括：由永磁体构成的永磁式，由励磁线圈及其铁芯构成的电磁式，由励磁线圈与永磁体构成的复合式磁场装置。其励磁线圈可以是集中式也可以是分布式绕组。该静止磁场装置还包括：外置式(置于转子外面的定子上)、内置式(置于外转子内腔的定子上)、侧置式(置于转子一侧或二侧的定子上)、端置式(置于发电机的一个或两个端部)磁场装置。

内外侧置式磁场装置的构造与已有发电机磁场装置的构造基本相同，它的特征只是在于：其磁极与电枢线圈相间布置。而静止的端置式磁场装置是本发明的首创。如图5、6所示，端置磁场装置包括两种结构，一种是隔离式端置磁场装置(51)，它与转子主轴轴承之间隔以非磁性材料体(50)；另一种是临轴式端置磁场装置(61)，它与主轴直接相临，与轴承作直接机械连结和磁连结。这两种磁场装置的外圆部为外磁极N(或S)，内腔部(52)，(62)为内磁极S(或N)，其极性与外磁极极性相异。该端置磁场装置可以兼作发电机端盖。

发电机总装时，端置磁场装置内磁极内腔与带环磁导体转子上的集磁环，径向内外相对，它们之间的间隙可以远小于发电机的主气隙，等于或者接近于一般滑动轴承与轴之间的标准配合间隙。

(三)静止的电枢线圈。本专利文件中所指的电枢线圈，是指能够产生单相、三相或多相感应电动势和电流的线圈。所谓电枢的含义，并不是可以转动的转子，只是其发电功能相同于旋转电枢发电机的电枢线圈的意思。

该静止的电枢线圈可以是集中式绕组，线圈内的凸极式电枢铁芯只有一个齿，也可以是分布式(同心式、链式)绕组，其多个电枢线圈内的隐极式电枢铁芯有多个齿。其集中式绕组的一个线圈，或是分布式绕组的近邻同向的几个线圈(即：属于同一个隐极的几个线圈)，称为一极电枢线圈。该电枢线圈可以置于外定子上，也可以置于内定子上，或者侧定子上。

本发明《无线转子发电机》的基本结构搭配：  将上述的各种衔铁式磁导体转子，各种静止的磁场装置，各种静止电枢线圈和机壳等，适当搭配组合就可以进行各种型式发电机的整机设计。例如：采用简式连轴磁导体转子、隔离式磁导体转子、或者复式磁导体转子，与外置、内置或者侧置式静止磁场装置搭档，再配用静止的电枢线圈、机壳和端盖等，组成的外磁极、内磁极、侧磁极式磁导体转子发电机的各种机型。又例如：采用双带环隔离式磁导体转子(由两组带环隔离式磁导体组成)、带环连轴式磁导体转子、带双环复式磁导体转子、或者一个或两个带环连半轴磁导体转子，分别与两个隔离式端置磁场装置、临轴式端置磁场装置、一个隔离式端置磁场装置和一个临轴式端置磁场装置、或者一个或两个临轴式端置磁场装置搭档，再配用位于定子铁芯的静止电枢线圈和机壳等，组成的端磁极式带环磁导体转子发电机的各种机型。

本专利文件中所谓的铁芯，是指所有的采用各种磁性材料制作的磁芯；端磁极式带环磁导体转子发电机的由端置磁场装置兼作的端盖、机壳、定子电枢铁芯、转子磁导体及集磁环等，发电机主磁路中除主气隙外的各段铁磁路构件，都采用性能良好的相应磁性材料(例如：电磁纯铁或硅钢)制作。

本发明《无线转子发电机》基本工作原理：  在原动机带动下，作旋转运动的，位于静止磁场装置和电枢线圈之间的转子磁导体，在磁场装置内外侧置磁极或端置磁极的磁化下，形成一个或多个(一对或多对)极性交变的或极性不变的旋转磁极N′或S′。该旋转磁极隔着主气隙(发电机主磁通Φ通过的气隙)，与定子电枢线圈铁芯相对。由于，在运动中旋转磁极N′或S′与电枢线圈铁芯相对位置及相对面积大小变化，引起磁路磁阻大小变化，以及该旋转磁极极性交替变化的双重原因，使之静止磁场装置产生的主磁通Φ，被变量地导入或导出静止的电枢线圈。所以，电枢线圈按照法拉第电磁感应定律，产生感应电动势，向负载电器输出电流。

本发明中的转子磁导体，其结构与衔铁相似，其功能与衔铁的逆向功能相似，就是说以前是因为线圈电流而产生衔铁运动，现在是因为磁导体运动而产生线圈电流。所以，以衔铁式磁导体为转子主体的本发明《无线转子发电机》，应当是有史以来的第三类磁媒发电机一旋转衔铁式发电机。本发明改变了已有的前二类旋转电枢式发电机和旋转磁场式发电机的基本结构。以集磁环取代集电环，以简单的衔铁式磁导体取代转子上的电枢装置或磁场装置，彻底省掉了转子上任何形式的多故障的线圈、集电环及电刷等。所以，本发明具有结构简单、工作可靠、体积小、成本低，而且散热条件好、效率高、性能好等一系列重要优点。本发明探索出一种崭新的发电原理，开辟了一条崭新的电机科技发展之路，即将提供一类结构性能无比优良的新式发电机。

附图说明  图1双带环隔离式磁导体构造示意图。

图2带双环复式磁导体部分纵向剖视示意图。

图3带双环连轴式磁导体构造示意图。

图4带环连半轴磁导体纵向剖视示意图。

图5隔离式端置磁场装置纵向剖视示意图。

图6临轴式端置磁场装置纵向剖视示意图。

图7端磁极带环磁导体转子发电机示意图。

图8外磁极复式磁导体转子发电机示意图。

图9端磁极带环连轴式磁导体转子发电机示意图。

具体实施方式  下面结合三个实施例表述本发明具体实施方式，详细说明本发明整机结构方案及工作原理。

实施例(一)  外磁极复式磁导体转子发电机：

如图8所示，发电机由复式磁导体转子和静止的外置式磁场装置(81)N、S磁极搭配，再配以静止的电枢线圈(82A)、(82B)、定子铁芯(83)和端盖等组成。该复式磁导体转子由简式连轴磁导体(84)、隔离磁导体(85)、非磁性材料体(80)和主轴等构成。其一个或多个简式连轴磁导体和一个或多个隔离式磁导体在转子上相间布置，它们都有一个临主气隙的弧形面。定子铁芯上静止的磁极和静止的电枢线圈，二者相间布置。

磁场装置的磁极极对数P为N，电枢线圈的个数(或极数)为2N，转子简式连轴磁导体的个数(或齿数)为N，隔离磁导体的个数为N，或者说磁导体个数为2N，N是正整数。转子上的一个磁导体临主气隙的弧长(或面积)，等于或接近于定子上的一个磁极和一极电枢线圈铁芯，二者临主气隙的弧长(或面积)之和。

下面以图8示出的有两个磁极，两个电枢线圈，两个磁导体的转子的发电机为例，说明本实施例，外磁极复式磁导体转子发电机的工作原理：发电机工作时，设图中所示的转子位置为其初始位置(即角度为零)，此时，静止的磁极N隔着主气隙，将隔离磁导体(85)磁化为磁极N′。同时，静止的磁极S将简式连轴磁导体(84)磁化为磁极S′。此时，A相电枢线圈(82A)通入的正反向磁通大小相等，其瞬时合磁通Φ_A为零。设转子作逆时针方向旋转，由于该磁极N′通入的正向磁通开始增大，而磁极S′通入的反向磁通开始减小，所以A相电枢线圈的合磁通Φ_A开始正向增大。转子转至45°时，该磁通Φ_A增至正向最大值Φ_m。转子继续运转，隔离磁导体(85)开始接受静止磁极S的磁化作用，该正向磁通Φ_A开始减小。转子转至90°时，该合磁通Φ_A，减小为零。转子继续运转，隔离磁导体(85)受静止磁极S的磁化作用为主，所以通入A相电枢线圈合磁通变为反向磁通-Φ_A，其绝对值逐渐增大。转子转至135°时，该反向磁通-Φ_A的绝对值增大至最大值，即：-Φ_m，其绝对值与正向Φ_m相等。此时，隔离磁导体(85)已在静止磁极S的磁化下变换为S′极，则，简式连轴磁导体(84)已变换为N′极。转子继续运转，该反向磁通-Φ_A的绝对值开始减小，转子转至180°时，该合磁通Φ_A为零。至此，A相电枢线圈内磁通变化已经过了一个周期。转子继续运转，简式连轴磁导体(84)接替了隔离磁导体(85)的位置和工作，开始了A相电枢线圈内磁通变化的下一周期，如此循环，周而复始。

B相电枢线圈(82B)内磁通变化情况，与上述A相电枢线圈情况基本相同，只是在相位上差了半个周期(反相)。

在转子旋转运动过程中，各个旋转的磁导体因为轮换接受静止N、S磁极方向交变的磁化，成为旋转的极性交变的N′S′磁极，又因为它与各个电枢线圈铁芯隔着主气隙相对位置变化，及相对面积大小的变化，引起它与该电枢线圈相链磁路的磁阻变化，所以，该双重原因使之电枢线圈内磁通瞬时值，按正弦规律作周期性变化。其方程为：Φ_A＝Φ_mSin2ωt(wb)，Φ_B＝Φ_mSin(2ωt-180°)(wb)，式中：Φ_A为A相电枢线圈内磁通瞬时值，Φ_B为B相电枢线圈内磁通瞬时值，Φ_m为磁通最大值，Φ_m＝B_gS_g(wb)，B_g为主气隙磁通密度(单位T)，S_g为每个电枢铁芯临气隙面积(单位m²)。从式中2ωt可见转子电角速度是机械角速度的两倍，所以，本实施例发电频率是相似情况的其它发电机发电频率的两倍，对此我们称之为：倍频发电。

根据法拉第电磁感应定律 $e=-N\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dt}},$ 可导出电枢线圈发电电动势方程为：e_A＝-E_mcos2ωt＝-E_msin(2ωt+90°)，e_B＝-E_mcos(2ωt-180°)＝-E_msin(2ωt-90°)。式中：e_A为A相发电电动势瞬时值，e_B为B相发电电动势瞬时值，各个电枢发电电动势最大值E_m＝2NωΦ_m。由此可见，本实施例发电电动势，是情况相似的其它发电机发电电动势的两倍。

由于B相发电电动势和A相发电电动势恰好反相，所以应将B相电枢线圈与A相电枢线圈反向串联(或并联)，作为一相正弦波交流电输出。

这种具有磁极和电枢线圈相间布置特征的外磁极结构，可以与单纯简式连轴磁导体转子，或单纯隔离式磁导体转子等前述的转子搭配。但，与该复式磁导体转子搭配，是内、外、侧磁极式发电机中的最佳方案。该复式磁导体转子外磁极发电机，具有结构最简单、体积最紧凑、主磁通回路最短、主气隙磁通面的利用率最高、倍频发电电动势高等特点。整机实验证明，本发明中的该种发电机，不仅省掉了转子上的线圈、集电环和电刷等部件，而且在功率、效率等性能方面，已经显著超过了已有发电机。

实施例(二)  端磁极双带环磁导体转子发电机：

如图7所示，本发电机由双带环式隔离磁导体转子(74)，配用两个兼作端盖的隔离式磁场装置(图5中的51)，外定子电枢线圈(72 A～C)及其铁芯(71)，和机壳(73)等组成。这两个磁场装置分别位于发电机的两个端部，其外磁极止口压装于机壳两端，与机壳及定子电枢铁芯作直接磁连结。两个磁场装置的外磁极极性相异(内磁极极性也相异)。

该双带环式隔离磁导体转子的构造如图1所示，是由两组带环隔离式磁导体(11)(12)，非磁性材料体(10)和转子主轴等构成。转子上的磁导体位于定子电枢铁芯内腔，两个集磁环位于两个磁场装置内磁极的内腔内。

发电机工作时，两个端置磁场装置的两个异极性的内磁极N和S，分别对转子上两组带环式磁导体的两个集磁环(图1之1A和1B)进行磁化，于是，转子磁导体被磁化成一对或多对磁极N′和S′(图1之11的C段和12的C段，即图7中的S′和N′)。该旋转磁极磁力线，对静止的电枢线圈(72A)(72B)(72C)导线进行切割。于是该三相电枢线圈产生感应电动势，输出三相正弦波交流电流。其发电电动势方程与已有的旋转磁场发电机相同，即：e_A＝E_msinωt，e_B＝E_msin(ωt-120°)，e_c＝E_msin(ωt+120°)。式中解释从略。

对于本实施例本发明的重点是：以静止的端置磁场装置代替转子上的励磁线圈，对转子磁导体进行磁化，从而形成旋转磁极。其余的设计与计算，基本上同于已有旋转磁场式发电机。

本实施例中的转子(74)也可以采用双带环连半轴式磁导体转子，该转子如图4所示，是由两组带环连半轴导体(41)和(42)，以及它们各自的半轴(401)和(402)，和非磁性材料体(40)等构成。与该转子搭配的两个磁场装置，全都改用临轴式端置磁场装置(61)。转子(74)还可以采用带双环的复式磁导体转子，该转子由带双环复式磁导体和主轴等构成。与其搭配的带环连轴磁导体集磁环端的磁场装置，应改配一个临轴式端置磁场装置(61)。

本实施例的特点是实用范围大，通用性强。对于火电、水电、核电厂站等发电系统的偌大的实用领域所需要的大、中、小型发电机，单相、三相正弦波交流发电机，皆可适用。本发明中，凡是采用电磁式、复合式端置磁场装置的机型，其静止的励磁线圈的位置几乎是发电机的最外部，而且铁芯截面积最大，所以具有线圈匝数少励磁电流小，散热条件最好，结构简单效率高等优点。

实施例(三)  端磁极带环连轴式磁导体转子发电机：

实际上，本实施例是实施例(二)的一种特殊机型。如附图9所示，本发电机由带环连轴式磁导体转子(94)、外定子电枢铁芯(91)、电枢线圈(92A～D)、机壳(93)、一个兼作端盖的临轴式端置磁场装置(图6中的61)，和另一个用非磁性材料制成的端盖等组成。电枢铁芯(91)压装于机壳(93)内腔，由磁场装置兼作的端盖的止口压装于机壳的一个端部。该端盖式磁场装置的外磁极与机壳及电枢铁芯作直接磁连结。非磁性材料端盖则压装于机壳的另一个端部。发电机的带环连轴式磁导体转子(94)，如图3所示，是由一个或多个简式连轴磁导体(31)，一个或两个集磁环(32)(33)，和转子主轴等构成。该转子简式连轴磁导体位于定子电枢铁芯的内腔，其集磁环则位于端置磁场装置内磁极的内腔(图6中的62)。

下面以图9所示的转子上有3个简式连轴磁导体，定子上有4个电枢线圈的发电机为例，说明本实施例端磁极带环连轴式磁导体转子发电机的工作原理：发电机工作时，设图9中所示转子(94)的位置为其初始位置(即角度为零)，转子作顺时针方向旋转运动，临轴式端置磁场装置的内磁极N通过转子集磁环(图3中的32或33)，将转子的3个连轴式磁导体(31)等，磁化为三个同极性的作旋转运动的磁极N′。该旋转磁极磁力线隔着主气隙，对静止的四相电枢线圈(92A)(92B)(92C)(92D)导线进行旋转切割，使其产生感应电动势，输出感生电流。换言之，虽然旋转磁极的极性不变，但在旋转运动中，它与电枢铁芯相对位置，及相对面积的大小不断变化，引起它与电枢线圈相链磁路的磁阻大小不断变化。所以，电枢线圈内的磁通虽然方向不变，但其大小不断变化，于是产生感应电动势及感生电流。

该四相电枢线圈的磁通方程为： ${\mathrm{\Φ}}_A={\mathrm{\Φ}}_m\left|\cos \frac{3}{2}\mathrm{\ωt}\right|,$

式中：Φ_A～D分别为A、B、C、D四相电枢线圈磁通瞬时值，各相电枢线圈磁通最大值Φ_m＝B_gS_g，B_g为主气隙磁通密度，S_g为每相电枢铁芯临主气隙面积。则，根据法拉第电磁感应定律 $e=-N\frac{\mathrm{d\φ}}{\mathrm{dt}},$ 可导出各相感应电动势方程为：

$e_A=\left\{\begin{array}{cc}{E}_m\sin \frac{3}{2}\mathrm{\ωt}& (\frac{4n-1}{3}\mathrm{\π}\≤\mathrm{\ωt}\≤\frac{4n+1}{3}\mathrm{\π},n\∈Z)\\ -E_m\sin \frac{3}{2}\mathrm{\ωt}& (\frac{4n+1}{3}\mathrm{\π}\≤\mathrm{\ωt}\≤\frac{4n+3}{3}\mathrm{\π},n\∈Z)\end{array}\right.$

式中：e_A为A相电动势瞬时值， $E_m=\frac{3}{2}\mathrm{N\ωt}{\mathrm{\Φ}}_m.$

其余B、C、D各相电动势瞬时值，分别比A相滞后45°、90°、135°。

发电机定子电枢铁芯是直形或斜形的铁芯(全开口槽)，或是可分解可拆装式铁芯(装后非全开口槽)，电枢线圈各部的内周长等于或接近于铁芯各部的外围长，该线圈绕组成形后，能够以整体嵌装方式紧紧地套装在铁芯的外围。该整体线圈紧套铁芯结构，也适用于发电机的其它机型，包括其凸极式或隐极式铁芯，及其集中式或分布式绕组，也适用于励磁线圈及其铁芯。

本实施例中，电枢线圈的个数(或极数)多于转子磁导体的个数(或齿数)。例如：前者比后者为4N∶3N，或3N∶2N，即前者为4N后者为3N，或者前者为3N后者为2N(N是正整数)。本实施例还可以采用隐极式电枢铁芯，及其单相或多相分布链式绕组，分布同心式电枢绕组。对于较大功率的机型，可以采用两个临轴式端置磁场装置(图6中的61)，分别置于发电机的两个端部，配用图3所示的由一个或多个简式连轴磁导体(31)、两个集磁环(32)(33)和主轴等组成的双环连轴式磁导体转子，进行对称双端磁极双环连轴式磁导体转子发电机的整机设计。

本实施例属非正弦波单相或多相发电机，其电枢线圈内磁通，单纯是因为旋转磁极与电枢铁芯相对位置变化，及相对面积大小的变化，引起磁阻变化而产生的单向脉动磁通。本实施例发电机的转子最简单，而且可以只有一个端置磁场装置，所以整机结构也比较简单。采用铁芯紧套整体线圈结构，可以减小铜损，节省铜线，而且，可以简化工艺提高嵌线质量。特别是，本实施例的各种机型，主磁通回路中基本上只有一道气隙，发电机效率极高。

前景展望  本发明中的外磁极复式磁导体转子发电机，带环连轴式磁导体转子发电机，特别适于作为优秀的汽车发电机、车辆发电机、船舶发电机和风力发电机。而，端磁极式双带环磁导体转子发电机，则通用于大中小型火电、水电、核电厂站等发电系统的广阔实用领域。所以，本发明《无线转子发电机》，有希望闪耀着“中国创造”灿烂光辉，取代世界上已有的旋转电枢发电机、旋转磁场发电机，等等一切将机械能转变为电能的磁媒发电机。

Claims (10)

1.将机械能转变为电能的磁媒发电机，该发电机包括磁场装置及转子、电枢线圈及定子铁芯、端盖和机壳，其特征在于：a.转子主要由无线圈的衔铁式磁导体构成，该磁导体可以是简式连轴磁导体、隔离式磁导体、复式磁导体、带环隔离式磁导体、带环连轴式磁导体、带环复式磁导体，或带环连半轴式磁导体，也可以是这些磁导体的组合；b.衔铁式磁导体转子，配用静止磁极线圈于两电枢中间布置的磁场装置，或者配用端置式静止磁场装置。

2.根据权利要求1所述的发电机，其特征是：发电机采用复式磁导体转子，配用的静止外置磁场装置的磁极N或S，与电枢线圈(82A或82B)二者相间布置，共同位于外定子铁芯(83)上，转子上的复式磁导体中的一个或多个简式连轴磁导体，与一个或多个隔离式磁导体相间布置。

3.如权利要求1或2所述的发电机，其特征是：所述的一个磁导体(84或85)临主气隙的面积或弧长，等于或接近于一个磁极N或S与一极电枢线圈(82A或82B)内铁芯，二者临主气隙的面积或弧长之和；磁极的极对数P为N，电枢线圈的极数或个数为2N，转子上的磁导体的个数为2N，N是正整数。

4.根据权利要求1所述的发电机，其特征是：发电机采用主要由带环磁导体与主轴构成的转子(74)，该转子配用的端置磁场装置(51或61)位于发电机的端部，可以兼作发电机的端盖，其外圆部是外磁极N或S，其内部磁极是异性的S或N极，电枢线圈则位于定子电枢铁芯(71)上。

5.如权利要求1或4所述的发电机，其特征是：发电机转子(74)，采用双带环隔离式磁导体转子，或者采用双带环连半轴式磁导体转子，或者采用带双环复式磁导体转子，分别相应地配用两个隔离式端置磁场装置(51)，或者两个临轴式端置磁场装置(61)，或者一个隔离式端置磁场装置(51)和一个临轴式端置磁场装置(61)；这两个磁场装置分别位于发电机的两个端部，其两个外磁极分别从两端与机壳(73)及定子电枢铁芯(71)，作直接机械连结和磁连结，其两个内磁极内腔分别与转子上的两组集磁环相对；转子(74)上的两组磁导体是一对或多对被磁化形成的，作旋转运动的磁极S′和N′，该旋转磁极隔着主气隙，与定子电枢线圈铁芯(71)相对。

6.如权利要求1或4所述的发电机，其特征是：发电机采用带环连轴式磁导体转子(94)，配用的一个临轴式端置磁场装置(61)，位于发电机的一个端部，该磁场装置的外磁极与机壳(93)，及定子电枢线圈铁芯(91)作直接磁连结，其内磁极内腔面(62)与转子集磁环(33)或(32)相对，则，被端置磁场装置内磁极经集磁环磁化的简式连轴磁导体(31)，是一个或多个作旋转运动的磁极N′或S′，该旋转磁极隔着主气隙，与定子电枢线圈铁芯(91)相对；或者，采用带双环的连轴式磁导体转子，配用分别位于发电机两端的两个临轴式端置磁场装置(61)，其两个内磁极的内腔(62)，分别与转子上的两个集磁环(32)和(33)相对。

7.如权利要求1或4所述的发电机，其特征是：构成磁场装置或电枢装置的线圈及其铁芯，该线圈各部的内周长等于或接近于铁芯各部的外围长，采取成型后整体嵌装方式，将线圈紧紧地套装在铁芯的外围。

8.如权利要求6或7所述的发电机，其特征是：静止的集中式或分布式电枢线圈的个数或极数，多于转子上磁导体的个数或齿数，例如：前者比后者为4N∶3N，N是正整数。

9.如权利要求4所述的发电机，其特征是：端置磁场装置的内磁极内腔与转子集磁环之间的间隙，远小于发电机的主气隙，等于或接近于一般滑动轴承与轴之间的标准配合间隙。

10.如权利要求4所述的发电机，其特征是：由端置磁场装置兼作的端盖、机壳、电枢铁芯、转子磁导体及集磁环，发电机主磁路中除气隙外各段磁路构件，均采用性能良好的相应的磁性材料，例如硅钢制作。

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