CN201830038U - 交流发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种交流发电机，包括：一具有高导磁率的管状空心磁芯，空心磁芯配有多个降低涡电流的缝隙，该缝隙从空心磁芯的径向外表面贯穿至空心磁芯的径向内表面；由导线构成的连续式线圈，其配有多个环形圈，该环形圈缠绕在空心磁芯周围；用于绕旋转轴进行旋转的转子，配有平面状转子体，该转子体至少具有第一侧面，该侧面与旋转轴正交；以及多个永磁铁，附接至转子，其具有定位方向与旋转轴平行的磁极。所述永磁铁通过交替磁极方位进行布置。所述空心磁芯对应于转子体的第一侧面进行安置，以便当转子旋转时，至少一个永磁铁紧邻线圈通过。本实用新型的交流发电机能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料，紧凑、轻质且成本低廉。

Description

交流发电机

技术领域

本实用新型涉及发电机，具体地说是涉及一种能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料的交流发电机。

背景技术

交流发电机用于多种应用场合，包括例如通过电气装置进行发电。此外，交流发电机在许多小型场合中得到应用，如家用电器、汽车等。然而，多数现有的发电机设计在这些小型应用场合中并不十分得体。举例来说，当前的设计通常巨大而且笨重，其使用大量的导电金属和铁磁金属(该金属是密度大的材料，因而增加了发电机的总重量)作为屏蔽和外壳材料。此外，为了保持发电的效率，还以实心或基本上实心的方式使用这类材料，比如薄片、铁芯，就再次增加了发电机的重量和体积。更进一步地说，这类材料通常比较昂贵，因而增加了发电机的建造费用。

有鉴于此，寻求一种能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料的交流发电机成为该领域技术人员的追求目标。

实用新型内容

本实用新型的任务是提供一种交流发电机，它解决了上述现有技术所存在的问题，以达到能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料的目的。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种交流发电机，包括：

一具有高导磁率的管状空心磁芯，其具有第一端部和第二端部，所述空心磁芯配有多个降低涡电流的缝隙，该缝隙从空心磁芯的径向外表面贯穿至空心磁芯的径向内表面；

由导线构成的连续式线圈，其配有多个环形圈，该环形圈缠绕在空心磁芯周围，所述线圈置于空心磁芯第一端部和第二端部之间；

用于绕旋转轴进行旋转的转子，所述转子配有平面状转子体，该转子体至少具有第一侧面，该侧面与旋转轴正交；

以及多个永磁铁，该永磁铁附接至转子，其具有定位方向与旋转轴平行的磁极；所述永磁铁通过交替磁极方位进行布置；

所述空心磁芯对应于转子体的第一侧面进行安置，以便当转子旋转时，至少一个永磁铁紧邻线圈通过。

所述空心磁芯与永磁铁的磁极对齐，并与线圈环形圈的平面正交。

从所述旋转轴起等距地设置各个永磁铁，所述永磁铁均匀地布置在圆环上。

所述永磁铁附接至转子的开孔，该开孔从第一侧面贯穿至第二侧面。

所述交流发电机还包括多个空心磁芯，各个空心磁芯配有线圈；所述多个空心磁芯均匀地布置在圆环上，其对应着转子体的第一侧面存在平行、非接触的关系，各个空心磁芯与永磁铁一样，具有离转子旋转轴相同的距离；所述空心磁芯的数量与永磁铁的数量相同。

至少二组线圈以串联方式连接在一起，各组具有至少一个线圈；或者，至少二组线圈以并联方式连接在一起，各组具有至少一个线圈。

所述交流发电机还包括多个第二空心磁芯，各个第二空心磁芯配有线圈；所述多个第二空心磁芯均匀地布置在圆环上，其对应着转子体的第二侧面存在平行、非接触的关系，各个空心磁芯与永磁铁一样，具有离转子旋转轴相同的距离；所述第二空心磁芯的数量与永磁铁的数量相同。

所述交流发电机还包括非磁性外壳，所述转子和空心磁芯安装在外壳中。

所述交流发电机还包括与线圈相连的输出装置。

所述交流发电机还包括用于绕转子的旋转轴进行旋转的第二转子，以及多个第二永磁体。

本实用新型的示例实施方式提供了一种交流发电机的设计，该设计能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料。尤其是，本实用新型的示例实施方式提供一种空心磁芯，该磁芯重量轻且容易加工，而且这样构造是为了提供自我屏蔽的特性，以及促进高效的发电过程，例如，还具有最小限度的损耗，该损耗归因于感应涡电流等。这种示例实施方式适合于小型化应用场合下使用，如高压清洗机和其它手持式装置，并且也可针对大型应用场合进行制造。

本实用新型由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：本实用新型的交流发电机能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料。

本实用新型的某些示例实施方式提供的交流发电机，该发电机包括一个或多个永磁铁，该永磁铁布置在转子上，所述发电机还包括一个或多个定子单元，该定子单元包含线圈，该线圈在运转期间进行电动势(EMF)感应。所述示例实施方式具备许多优于传统交流发电机设计的优点。例如，在示例实施方式中，定子单元的结构为空心磁芯设计，该设计为高效发电提供了可能性，如使涡电流减少到最低限度等，并且也为使用轻质外壳材料提供了可能性，这是因为磁芯自身具备固有的屏蔽效果。此外，示例实施方式提供了数字式控制器，用于调节发电机的输出，甚至当发电机以非恒定速度转动时，还能提供具有稳定特征的输出，因而不再需要考虑复杂的物理传动。其结果是，本实用新型的示例实施方式能够在保持效率和稳定性的同时，提供紧凑、轻质且成本低廉的发电机。

附图说明

图1所示是根据本实用新型的一种实施方式的示例发电机。

图2所示是根据本实用新型的一种实施方式的示例转子。

图3所示是根据本实用新型的一种实施方式的示例定子单元。

图4所示是根据本实用新型的一种实施方式的图3示例定子单元的一种结构。

图5所示是根据本实用新型的另一种实施方式的示例发电机。

图6所示是根据本实用新型的又一种实施方式的示例发电机。

图7所示是根据本实用新型的又一种实施方式的示例发电机。

图8所示是根据本实用新型的实施方式的示例发电机的示意图。

图9所示是根据本实用新型的实施方式的示例发电机的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作详细说明。

图1所示的是根据本实用新型的第一种示例实施方式的交流发电机100。该发电机100包括转子101。所述转子的形状基本上为圆盘状或轮子状，其目的在于，在圆盘的平面上，转子相对于发电机100的其它组件，围绕旋转轴101a进行旋转。

图2所示的是具体的示例转子101。如图所示，转子101包括转子体102，该转子体形状通常为圆盘状。多个永磁铁103附接至所述转子体102。图2所示的转子101具有许多开孔103a，该开孔穿过转子体102(如图所示，所示的转子为8个开孔)。在所示实施方式中，各个开孔103a嵌置在永磁铁103中。所述永磁铁103可以是任意合适的类型，如钕-铁-硼磁铁，或钐-钴磁铁，或其它含铁或铁磁材料制成的永磁铁。在某些实施例中，所用的各个永磁铁103所生成的磁场都与每隔一个的磁铁103所生成的磁场相似，例如，与每隔一个的磁铁103一起配置相同的尺寸、形状、成份等。磁铁103可以具有任何合适的形状。例如，磁铁103可以定形为圆盘状，或者大体上为矩形或梯形状等。需要注意的是，在以下的描述中，所示的示例发电机100配有磁铁103，该磁铁安置在转子101上，并且配有线圈112，该线圈安置在定子单元111上。但是，在其它示例实施方式中，所述单元的位置可以颠倒过来，其结果是定子为磁铁，线圈在转子上。

所述永磁铁103被固定在开孔103a中，该开孔成形于转子体102中，从转子体102的一侧103b贯穿至另一侧103c。所示磁铁103均匀地分散在圆环上，该圆环以转子101的旋转轴101a为中心并环绕四周。所示磁铁103这样进行布置，以便各个磁铁103的南极和北极的方位都垂直于转子101的平面。因此，各个磁铁103的北极垂直地背向转子101一侧，与此同时其南极背向另一侧。所示磁铁103的磁极以交替布局的方式进行布置。例如，如图所示，如果磁铁103这样进行布置，其北极背向转子101的第一表面，那么其相邻的磁铁103则将那样进行布置，以便它们的南极背向相同的表面。其结果是，当观察转子101相反的另一表面时，自然会出现类似的交替布置样式。此外，为了获得所述的圆环样式，所使用的永磁铁103的数量为偶数。

但是在其它实施例中，可能使用不同的定向方位。举例来说，磁铁103沿着转子101的边缘对齐，其磁极在径向上对齐，从旋转轴101a向外排列。在其它实施方式中，对于各个独立的磁铁103来说，磁极的队列并不一定进行交替。例如，磁极定向方位每隔一个磁铁103进行变化，等等。此外，磁铁103并不一定是单独的一块。更确切地说，某些实施方式使用成群的磁铁103。此外，永磁铁103并不一定是圆盘形状。如图所示，在某些实施方式中，磁铁103没有全部在转子体102外边缘附近对齐。举例来说，某些实施例采用多个环形磁铁103，如内环和外环。还可采用其它任何合理的结构。

所示转子101的构造是为了容纳转动轴104，该转动轴沿着旋转轴101a穿过转子101。所述转动轴104与转子体102连成一体，以便旋转转子101。转动轴104以任何合理的方式与转子101连接。举例来说，转动轴104被构造成转子101的整体一部分，其焊接在转子101上，或者，如图所示，转动轴104穿过转子101的开孔，并通过五金器具与转子101固定。例如，转动轴104穿过轴环201，该轴环置于转子体102上，并且通过一个或多个定位螺丝202固定在适当位置上。此外，转动轴104可以具有螺纹，并通过螺母203固定在适当位置上。当转矩施加到转动轴104时，转子101应当保持平衡状态，以便高速平稳地旋转。

回到图1，转子部件安装在外壳121中。例如，该外壳121具有任何合适的形状，且具有内腔，该内腔大到足以在其中安装转子101，且转子能够自由地旋转。举例来说，如图所示，外壳121具有大体上为矩形的横截面，并且具有两个侧面，转动轴104从两个侧面中穿过。所述两个侧面，如为圆盘状、矩形状等，且各个侧面包含开孔，该开孔形状允许转动轴104穿过外壳121，并且在外壳中支承转子101。开孔内部是轴承122，该轴承的构造允许转动轴104稳定地旋转，且摩擦力最小。

外壳121在运转过程中必须避免旋转，因此，利用任何合理的结构将其固定在适当位置。举例来说，如附图所示，外壳121包括基座123，该基座安置在平面124上。可选地，外壳121具有安装点，该安装点固定在非旋转结构上，如设备的机体，该设备用到发电机100。

如下文所详细解释的那样，由于本实用新型示例实施方式所采用的定子单元111构造的缘故，外壳121并不一定由特殊材料制成。更为确切地说，外壳121可由任何材料制成，该材料具有合适的强度、重量或者其它物理属性。举例来说，在某些示例实施方式中，外壳121由铝、铁、塑料等材料制成。需要注意的是，这些材料中有些材料不是铁磁的，且不会提供有效的电磁能屏蔽。

需要注意的是，其它示例实施方式并不一定设置有外壳121。所述的实施方式只是设置有框架或其它结构，其支承定子单元111，如下文所述，把定子单元维持在对应于旋转转子101的稳定位置中。此外，所设置的任何外壳并不一定完全封闭。更进一步地说，外壳121会综合其它特点，该特点用于发电机100是具有代表性的。例如，外壳121综合了冷却系统、维护面板等。

外壳121同时还设置有安装点，用于安装各个分散开的多个定子单元111。例如，在一个实施方式中，如图1所示的两个定子单元111，外壳121在外壳121的一侧设置有安装点，该侧面位置与转子101平面平行，但在空间上与其隔开，可为许多定子单元111提供安装点。例如，尽管可提供其它数量的安装点和定子单元111，所提供的安装点数量与转子101上永磁铁103的数量相等。此外，安装点安置在外壳121上，其类似于永磁铁103安置在转子101上，这样，当转子101在外壳内旋转时，永磁铁103通过时紧邻但不接触定子单元111，该定子单元固定在对应的安装点上。在示例实施方式中，排列是这样进行的，当转子101位于某个位置时，磁铁103直接安置在定子单元111上方，各个磁铁103直接安置在各自的定子单元111上方。

定子单元111利用任何适当的结构固定在外壳121上。例如，它们嵌置在开孔中，该开孔成形于外壳121中，或者栓接、铆接、粘接、锡焊接、焊接等至外壳121。图3和图4所示的是示例定子单元111。如图所示，定子单元111包括线圈112。所述线圈112由导线构成，该导线重复地缠绕在环状圈周围。任何类型的电线都可被采用，譬如传统电动机和发电机线圈所采用的标准电线。所述线圈112是通过电线在任何合适的物体周围转动而形成的。例如，如图所示，电线在骨架113周围转动，通过维持其形状，骨架为线圈112提供了稳定的结构，或者电线直接在空心磁芯114周围转动，在下文对其将更加全面地进行描述。例如，骨架113由绝缘材料制成，并且具有圆柱形磁芯，导线在该磁芯周围转动，在任何一端使用法兰，用于防止线圈112滑离。此外，如下文所述，骨架113具有小孔，该小孔沿着圆柱体的纵向轴穿过骨架，骨架依据大小分类，安装在空气磁芯114上方。此外，骨架113使线圈112连接至发电机100的支承更加容易。例如，法兰包含一个或多个小孔，该小孔允许线圈112的电线(导线)的两端从装置中引出。

各个线圈112都配有空心磁芯114。如图所示，空心磁芯114具有通常为圆柱形的形状，并且配有小孔，该小孔沿着圆柱体轴进行延伸。空心磁芯114由任何材料制成，该材料具有适当的磁性和导电性。优选地，空心磁芯由具有高导磁率、低磁滞和可能是高电阻的材料制成。所述适当的材料包括铁、铁合金，如硅铁合金，等等。空心磁芯114具有法兰115，该法兰在径向上从圆柱体向外延伸，并且部分路线位于圆柱体的长度上。法兰115成为空心磁芯114整体的一部分，采用与空心磁芯114支承一样的材料制成，或者单独构成并且以合适的方式与空心磁芯114主体相连。法兰115所起的作用为骨架113和线圈112组件的基体，其具有足够半径和厚度，以便既为骨架113提供稳定的支承，又发挥屏蔽的作用。

所述空心磁芯114的圆柱体117在远离法兰115的一个方向上进行延伸，其依据大小分类，直到滑进骨架113的中空磁芯为止，并且大体上延伸到骨架113的长度，可选择的是，线圈直接缠绕在空气磁芯周围。因此，空心磁芯114这一部分延伸时，其穿过线圈112的中心，并为线圈112提供带磁性的磁芯。一个或多个缝隙116成形于空心磁芯114中。举例来说，如图所示，多个缝隙116，如形成三个缝隙116，其在纵向上延伸，且从空心磁芯114的末端向内延伸。在其它功能中，当发电机运转时，这些缝隙116对空心磁芯114所感应的涡电流进行限制。由于涡电流降低发电机100的效率，使涡电流降到最低限度具有重要意义。

所述空心磁芯114的圆柱体117a在远离法兰115的另一个方向上进行延伸，其并不一定具有相同的大小或形状等。举例来说，如图所示，空心磁芯114这一侧通常同样是圆柱形，但是具有比空心磁芯114骨架113端部更大的半径。空气磁芯114这一端部的形状适合于安装点处的外壳，举例来说，其滑进且穿过开孔，该开孔成形于外壳121中。空心磁芯的外壳一侧也呈现缝隙116，再次降低了发电机100运转时空心磁芯114所感应的涡电流。

在图1中，显示空心磁芯114安装在发电机中。该图所示的是二个定子单元111中的二个空心磁芯114。所示为空心磁芯114圆柱体的虚线轮廓，其在纵向上延伸且穿过线圈112和骨架113。如上文所述，空心磁芯114的外壳端部伸入外壳121，或者通过另外的方式安装在外壳上。在图1中，所示外壳为实心体，因此其不能够看见空心磁芯是否伸入外壳121。但是，如图5所示，很显然的是，空心磁芯114伸入外壳121上的开孔。同样，如图1所示，空心磁芯114包括法兰115。如图所示，所示法兰115为圆盘状，其包围空心磁芯114的轮廓体。需要注意的是，如上文所述，法兰115与空心磁芯114形成一个整体，或者单独成件。

如上文所述，通过使用空心磁芯114，示例发电机100能够在保持经济性的同时有效地发电。例如，通过采用中空、圆柱状的设计，上述空心磁芯114比传统磁芯使用更少的材料。此外，通过设置如上所述的缝隙116，在空心磁芯114几个部分之间造成物理分隔，以别的方式对空心磁芯114材料内部所感应涡电流进行限制，进而使涡电流的产生保持在最小程度。涡电流的降低为更高效的发电提供了可能性，这是因为所述涡电流通过加热磁芯材料会产生能量损耗的结果。此外，通过为空心磁芯114设置法兰115，该空心磁芯自身具有屏蔽效果，示例发电机100的结构就无需昂贵而笨重的外壳121，该外壳整合了屏蔽材料。

当参照图1进行安装时，各个空心磁芯114和骨架线圈组件的纵向轴150都安置成垂直于转子101旋转平面152。这样，当转子101转动时，磁铁103在骨架113端部的上方通过。因此，当转子101转动时，穿过线圈112的磁通量会不断地进行变化，从而在线圈112中感应出电动势(EMF)。因为磁铁103以磁极交替的方式布置在转子周围，所以感应电动势同样会交替变化。举例来说，如果转子101最初以某个角速度旋转，当第一磁铁103在线圈112上方穿过时，在线圈112的第一个方向上感应出电动势，并且当下一个磁铁103在线圈112上方通过时，该磁铁的磁极定向方位与第一个磁铁103相反，那么在相反的方向上感应出电动势。这样，电动势不断地进行变化。

如上所述，在某些实施方式中，转子101的设计基本上是均衡的，其中，磁铁103均匀地分散在圆环上，从而引起相似的磁场，等等。在所述均衡的实施例中，在特定的旋转速度下，线圈112所感应的电动势将近似为正弦曲线，当各个相连磁铁103的磁场效应变得高于线圈112的磁场效应时，电动势改变其方向。在下文将作进一步讨论，需要注意的是，感应电动势进行变化的速度，也就是说，其频率依赖于转子101的角速度，转子101上磁铁103的数量，等等，并且不是交流动力系统常用的标准频率，而且甚至不是恒定的。举例来说，这种感应电动势被提供给输出装置，该输出装置与线圈的导线相连，诸如下文全面描述的数字式控制器。

如上所述，示例实施方式包括多个定子单元111。例如，如图1所示，某个实施方式包括用于各个磁铁103的一个定子单元111，该定子单元布置在圆环上，面向转子101的一侧。在所述实施方式中，当转子101转动时，各个线圈112会感应出变化的电动势。其次，如果转子101和定子组件111结构对称布置，各个线圈112所感应的电动势具有相似的特性，例如，以相同的频率进行变化。在所述实施方式中，线圈112以串联方式连接在一起，要么这样安排，要么按照其它顺序。这样，各个线圈112中的感应电动势增加到其它线圈112所感应的类似电动势上，从而提高了发电机100的功率输出。在此需要注意的是，线圈112必须连接在一起，以便各个线圈112所感应的电动势同相，各个线圈彼此相连，也就是说，线圈112的导线必须以合适顺序相连。在所述实施方式中，相连的定子线圈112以二根输出导线为终端，该输出导线与输出系统相连。

在某些示例实施方式中，如图5所示，在转子101的两侧都有定子单元111。在上述情况下，空气磁芯114、骨架113、线圈112等直接安置在各个定子组件111对面的转子101的第一侧面。这样，转子101在二组定子组件111之间旋转，并且当各个磁铁103在转子101一侧的定子组件111上方通过时，其会同时在转子101另一侧的定子单元111上方通过。这样，各个磁铁103的北极和南极都会在定子线圈112的上方通过。

第二组定子线圈112同样以串联的方式，既互相连接，又与转子101另一侧的定子线圈112相连，从而进一步增加发电机100所输出的功率。需要注意的是，如果保持得匀称的话，例如，线圈具有相同的结构，定子组件111以相似构造进行布置，那么第二组线圈112所感应的电动势与第一组线圈112所感应的电动势会具有相同的频率，等等。在此需要注意的是，每组定子单元111并不一定以串联方式相连。例如，在转子101每一侧的线圈112以串联方式连接在一起，但是其所构成的两个组件以并联方式连接在一起。根据所需要的输出，采用任何适当的连接组合。此外，各个线圈112的导线并不一定直接连接。更确切地说，发电机100具有任何适当的连接结构。例如，线圈的导线与连接器单元、车辆、电路板等等相连，从而使连接变得更加容易。

此外，还设置有多个转子101，该转子结构为，其附接至转动轴104。图6示出的是示例发电机，该发电机包括多个转子，这里为二个转子。如图所示，发电机包括附加的转子101，该转子具有第二组永磁铁103。附接至第二转子101的磁铁103数量与第一转子的数量相同，同样地，所述磁铁103进行类似的对齐。

第二转子101利用第一转子101同一根转动轴104进行转动，因此其定位方向的维持对应于第一转子101。此外，第二转子101安装在转动轴104上，以便第二转子101上的磁铁103在第一转子101上方对齐。更进一步地说，第二转子101这样进行安装，以便其磁铁103的磁极与第一转子101所对应的磁铁103具有同样的定位方向。也就是说，如果第一转子101上的磁铁103在第二转子101的上方对齐的话，那么与其中一个磁铁的北极所面对面的是另一个磁铁的南极。

与单个转子的实施方式一样，多个转子的实施方式包括，定子单元111在各个转子的一侧，定子单元111在各个转子的两侧，或者是任何可能的组合。举例来说，如图所示，在二个转子101和101之间设置有单组定子单元111。所述定子单元111以任何合理的方式固定在适当的位置上。例如，通过杆子或其它结构等安装在机架上，或安装在外壳121上。如上文所述，定子单元111还包括空心磁芯114。其中，如图所示，在二个转子之间设置有定子单元111，但是空心磁芯114并不一定包括法兰115(如图所示)。此外，定子单元111包括一个或多个线圈，该线圈以任何适当的方式进行布置。例如，如图所示，单个大线圈112缠绕在空心磁芯114周围，其可能从空心磁芯114第一端部附近的某个位置朝空心磁芯另一端部附近的某个位置延伸。在其它实施方式中，定子单元包括二个或更多的线圈(以及骨架，若其被采用的话)，一个线圈置于更接近第一转子101的位置上，第二线圈置于更接近第二转子101的位置上。如果感应电动势或电流适当地进行相位调整的话，这些定子单元111的线圈以任何合理的方式，彼此相连，并且与其它被采用的线圈相连。

如图7所示，其它实施方式所包括的定子单元111，该定子单元位于一个或多个转子101和101的两个侧面。举例来说，所示出的是三组定子单元111，一组位于转子101、101之间，二组位于各个转子101、101的另一侧。在上述情况下，定子单元111并不一定都具有相同的结构。例如，位于转子101、101之间的定子单元111所使用的空心磁芯没有包括法兰115，但包括线圈112，该线圈沿空心磁芯114长度的实质部分进行延伸，然而位于任一端部的定子单元111所采用的空心磁芯114可能包括法兰115，由此为装置提供屏蔽，其同样包括线圈112，该线圈仅从位于转子101、101附近的空心磁芯114端部向法兰115附近某点进行延伸。

所使用的转子数量按照相似的方法进行扩大，以便根据应用需要包括任何数量的转子。此外，与各个转子关联的线圈以任何适当的相位合并的方式连接在一起，它们自身和其它线圈之间也可连接在一起。此外，如果需要的话，它们最终可与单个输出装置相连，或者与多个输出装置相连。通过采用多个转子，示例发电机可按需要进行调整。

此外，发电机线圈之间所作的连接会产生具有理想电气特性的发电机。例如，图8和图9所示的是两种示例发电机的示意图。两张示意图都显示了具有二组三个线圈112的发电机100。例如，所述线圈组112位于转子101任何一侧。但是，所述划分成组只是为了图解示出，并不一定对应于线圈112的物理布置。

如图8所示，各个线圈112以串联方式连接在一起。如上所述，所述线圈112所感应的电动势必须与其相连的其它线圈112所感应的电动势同相。当以这种方式相连时，各个线圈112所感应的电动势的振幅增加到每隔一个的线圈112所感应的电动势振幅上，从而导致其具有巨大的振幅信号。此外，如图所示，线圈组112同样以相同的方式串连，并且具有相同的结果。需要注意的是，甚至在多个转子的发电机100中，各个转子101的线圈112能够进行所述的连接，也就是说，如果转子101以同样的速度驱动的话，各个线圈112所感应的电动势与每隔一个的线圈112所感应的电动势同相，例如，具有同样的转动轴104，以及转子101与定子单元111的结构大体上对称。

在其它实施方式中，线圈112之间的连接并不一定以相同的方式进行。例如，在某些发电机100中，所有或者其中一些线圈112以并联方式相连。例如，如图9所示，线圈112以串联方式连接成组，而各组以并联方式与所有其它组相连。以这样的一种方式，当线圈组连接在一起时，线圈组所感应的电动势振幅不会增加到一起，但是相连的线圈却能够比串联构造提供更多的电流。根据要求使用任何一种连接组合。此外，线圈112最终与一个或多个输出装置801相连，该输出装置针对用途调节发电机100的输出。

如上文所述，线圈112所感应的电动势的特征依赖于多个因素，并且随时间进行变化。例如，感应电动势的频率依赖于磁铁103和线圈112的数量和构造，转子101的旋转速度等等。所述频率高于或低于电力系统通常采用的频率，如50赫兹或60赫兹，并且不是恒定的。例如，如图2所示，在转子101具有八个磁铁103的情况下，如果转子101以900RPM的速度进行旋转的话，定子线圈112所感应的电动势将在60赫兹附近发生振荡。但是如果转子101旋转得快些或慢些，则频率会高些或低些。如果旋转速度不是恒定的，例如由于转动轴104通过变速源进行驱动，感应电动势的频率也及时进行变化，随转子101旋转速度的改变而改变频率。此外，感应电动势的幅度也受制于转子101旋转速度、以及发电机100的设计特征，如磁体103的强度、线圈112环形圈的数量等等，并且像频率一样，其与可用的标准规格不相符。更进一步地说，在某些示例实施方式中，发电机100的结构导致输出变化，但不是按正弦曲线变化。

因此，示例实施方式也包括输出装置801，其旨在调节线圈112中感应电动势的消耗量。所述线圈112与输出装置801相连，该输出装置包括许多组成部分。举例来说，该输出装置801包括数字式控制器802，配置该数字式控制器是为了调节发电机100的输出。所述数字式控制器802使线圈112所感应的电动势的电子特征符合可用的标准规格，如110V、60Hz，or220V、50Hz，等等。

数字式控制器802具有任何一种适当的设计，其包括诸如处理器、存储器等。所述控制器802的功能是调节发电机100的输出，比如，在转动轴104以恒定的、虽然是非标准的速度旋转转子101的情况下使用，以及在转动轴随时间过去而变化的情况下使用。在某些示例实施方式中，数字式控制器802构造是为了在二个主要步骤中把感应电动势转化成适合输出的形式。首先，数字式控制器802进行矫正，如利用整流器803，线圈112的感应电动势基本上以直流信号为结果。数字式控制器802同样采用滤波器，以便获得直流信号波形，该直流信号波形基本上是恒定的。需要注意的是，某些示例实施方式提供直流发电机，该直流发电机输出这种形式的信号。

但是，在其它实施方式中，数字式控制器802则从直流信号生成交流输出。举例来说，数字式控制器802采用反用换流器804，用以产生符合系统标准频率的交流输出，该系统将使用发电机100的输出。例如，发电机100产生120V、60Hz的交流输出，该交流输出可用于驱动标准的车辆。数字式控制器802被设计成产生恒定的输出，也就是说，即使转子101的旋转速度发生变化，其仍旧不改变输出特性。这样，示例实施方式并不一定具有复杂的驱动传动，从而确保转动轴104以常速驱动。

如图所示，反用换流器804是单相或多相反用换流器804。例如，该换流器804是单相换流器，旨在将其输入转换为单相交流输出，如基于提供标准120V、60Hz输出的目的。但是在某些实施方式中，反用换流器804是多相换流器804，该换流器能够提供多相输出。例如，换流器804被设计成提供包含三相的输出。在这种情况下，输出导体将不再是同相的。更进一步地说，反用换流器804通过相似的波形提供三种不同的输出，但是每一种输出与其它的输出有120V的异相。例如，输出装置801旨在提供依据典型三相标准的输出，该三相标准如120/208V或277/480V。在其它实施方式中，输出装置801旨在生成依据需要采用任何相数的输出。

在某些示例实施方式中，发电机100的输出是可配置的。例如，数字式控制器配置成产生多个输出，如20V、60Hz交流输出，以及220V、50Hz或60Hz交流输出，等等。输出装置801同样进行配置，以便提供单相输出和多相输出，等等。发电机100提供用户界面，该用户界面允许使用者选择所需的输出，例如，开关、标度盘、交互式显示面板等。

输出装置与一个或多个连接器805相连，该连接器安装在外壳121上。连接器805具有任何适当的形态，如插销、插脚等，其配置成允许发电机100连接至车辆。此外，连接器805具有不同形态，其适于提供特殊的输出，该特殊输出由输出装置801生成，如120V、60Hz单相系统中所采用的双支流输出，适合于三相电力系统的连接器，等等。

综上所述，本实用新型的示例实施方式能够在保持效率和稳定性的同时，提供紧凑、轻质且成本低廉的发电机。本实用新型的交流发电机能够有效地把旋转动能转化为电能，且不需要笨重而又昂贵的屏蔽材料和铁芯材料。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本实用新型，而并非用作对本实用新型的限定，只要在本实用新型的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本实用新型权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种交流发电机，其特征在于，包括：

一具有高导磁率的管状空心磁芯，其具有第一端部和第二端部，所述空心磁芯配有多个降低涡电流的缝隙，该缝隙从空心磁芯的径向外表面贯穿至空心磁芯的径向内表面；

由导线构成的连续式线圈，其配有多个环形圈，该环形圈缠绕在空心磁芯周围，所述线圈置于空心磁芯第一端部和第二端部之间；

用于绕旋转轴进行旋转的转子，所述转子配有平面状转子体，该转子体至少具有第一侧面，该侧面与旋转轴正交；

以及多个永磁铁，该永磁铁附接至转子，其具有定位方向与旋转轴平行的磁极；所述永磁铁通过交替磁极方位进行布置；

所述空心磁芯对应于转子体的第一侧面进行安置，以便当转子旋转时，至少一个永磁铁紧邻线圈通过。

2.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：所述空心磁芯与永磁铁的磁极对齐，并与线圈环形圈的平面正交。

3.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：从所述旋转轴起等距地设置各个永磁铁，所述永磁铁均匀地布置在圆环上。

4.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：所述永磁铁附接至转子的开孔，该开孔从第一侧面贯穿至第二侧面。

5.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：还包括多个空心磁芯，各个空心磁芯配有线圈；

所述多个空心磁芯均匀地布置在圆环上，其对应着转子体的第一侧面存在平行、非接触的关系，各个空心磁芯与永磁铁一样，具有离转子旋转轴相同的距离；

所述空心磁芯的数量与永磁铁的数量相同。

6.根据权利要求5所述的交流发电机，其特征在于：至少二组线圈以串联方式连接在一起，各组具有至少一个线圈；或者，至少二组线圈以并联方式连接在一起，各组具有至少一个线圈。

7.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：还包括多个第二空心磁芯，各个第二空心磁芯配有线圈；

所述多个第二空心磁芯均匀地布置在圆环上，其对应着转子体的第二侧面存在平行、非接触的关系，各个空心磁芯与永磁铁一样，具有离转子旋转轴相同的距离；所述第二空心磁芯的数量与永磁铁的数量相同。

8.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：还包括非磁性外壳，所述转子和空心磁芯安装在外壳中。

9.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：还包括与线圈相连的输出装置。

10.根据权利要求1所述的交流发电机，其特征在于：还包括用于绕转子的旋转轴进行旋转的第二转子，以及多个第二永磁体。

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