专利名称：高效发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及发电机，特别是一种高效发电机。
现有的发电机通常是由转子和定子构成，通过外力对转子的作用，使转子旋转切割磁力线而发电。但传统的发电机由于转子和定子结构的原因，其发电效率受到限制。
本实用新型的目的是提供一种能够提高发电效率的高效发电机。
本实用新型的目的是这样实现的在位于发电机中心位置，即与内层永磁筒(1)相连接的是两台小型自身风冷电机系统，该系统是由电动机主体(7)，连接轴(14)，轴承(11)和风叶(6)组成；从内层永磁筒(1)向外和中层永磁筒(2)之间相连接的是内层绕组系统，该系统分别由定子铁芯(20)，铁芯绕组(18)、绕组内转子(17)和转子连接轴承(10)组成；同样，从中层永磁筒(2)向外与外层永磁筒(3)之间相连接的是外层绕组系统，该系统分别由定子铁芯(21)、铁芯绕组(19)、绕组内转子(16)和转子连接轴承(10)组成，并且与外层永磁筒(3)相连接的外端部分是保护铁层(22)；在发电机两端，与发电机定子部分相连接的分别是高磁阻垫圈(13)、N极固定铁架(4)，S极固定铁架(5)；最后与发电机两端N极固定铁架相连接的是风罩(8)和风罩固定螺丝(9)；定子N极连接固定铁架(4)通过高磁阻垫圈(13)分别与内层永磁筒(1)N极、中层永磁筒(2)N极和外层永磁筒(3)的N极，以及内外层定子铁芯(20)(21)互相连接在一起，与之相反，定子S极连接固定铁架(5)通过高磁阻垫圈(13)分别与内层永磁筒(1)的S极、中层永磁筒(2)的S极和外层永磁筒(3)的S极，以及内外层定子铁芯(20)(21)互相连接在一起；转子结构通过高磁阻垫圈(13)把转子结构固定环及环形连接轴用非磁性螺丝固定在一起，然后把轴承套在环形连接轴上，最后用轴承和定子连接固定环把轴承固定在定子铁芯上；转子结构部分(29)通过高磁阻垫圈(13)把转子结构固定环及环形连接轴(27)用非磁性螺丝(28)固定在一起，然后把轴承(10)套在环形连接轴(27)上，最后用轴承和定子连接固定环(23)把轴承(10)固定在定子铁芯(20)(21)上。
本实用新型的优点是发电效率高，可靠性高。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
图1是本实用新型纵向剖视图；图2是本实用新型横向剖视以反映定子、转子相互关系的示意图；图3是反映图1中转子轴承的示意图；图4是本实用新型的横向剖视图；图5是内层定子与转子磁力线相互作用的视图；其中，图5a是内层定子与转子相互关的视图，图5b是定子绕组无电流时，定子与转子间磁通感应量与转子角速度的曲线图；图6a是内层定子转子的磁作用视图，其中，图6b是转子磁介质中合成磁感应强度为零时，定子与转子间闭合磁通量随转子角速度变化的曲线图；图7a是外层定子、转子磁力线作用关系的视图；图7b是定子绕组无电流时，转子与定子间闭合磁通量随转子角速度变化的曲线图；图8a是外层定子与转子磁力线作用关系的视图；图8b是转子磁介质中合成磁感应强度为零时定子与转子间闭合磁通随转子角速度变化的曲线图；如图1、图2、图3所示(1)内层永磁筒；(2)中层永磁筒；(3)外层永磁筒；(4)定子N极连接固定架；(5)定子S极连接固定铁架；(6)风叶；(7)自身降温电机；(8)风罩；(9)风罩固定螺丝；(10)轴承；(11)轴承；(12)固定螺丝；(13)高磁阻垫圈；(14)风冷电机连接轴；(15)轴承；(16)外转子；(17)内转子；(18)内绕组；(19)外绕组；(20)内铁芯；(21)外定子铁芯；(22)外层永磁筒保护铁层；(23)轴承和定子连接固定环；(24)铁磁性固定螺丝；(25)定子铁芯；(26)定子绕组；(27)转子结构固定环及环形连接轴；(28)非磁性固定螺丝；(29)转子软磁质及结构组成部分；(30)发电机底座。
如图4所示；发电机各部分相互连接关系是位于发电机的中心位置，即与内层永磁筒(1)相连接的是自身风冷电动机(7)；从内层永磁筒(1)向外和中层永磁筒(2)之间相连接的是内层绕组系统，该系统分别由定子铁芯(20)，铁芯绕组(18)和绕组内转子(17)组成；同样，从中层永磁筒(2)向外与外层永磁筒(3)之间相连接的是外层绕组系统，该系统分别由定子铁芯(21)，铁芯绕组(19)和绕组内转子(16)组成，并且与外层永磁筒(3)相连接的外端部分是保护铁层(22)。
本实用新型的工作原理如下一、内层定子与转子磁力线的作用原理如图5a所示，当永恒发电机内层定子绕组无电流时，内层和中层永磁筒1、2的N极磁力线分成两路与转子17S区软磁质形成闭合通路；一路磁力线穿过定子绕组铁芯，进入转子N区软磁质107，然后经过磁介质到达S区软磁质完成闭合通路，由于磁介质磁阻较大，磁通在经过磁阻时便形成磁压降，即Ucix＝φ·Rci，所以穿过该路的闭合磁通1φ1较小；另一路磁力线则穿过定子绕组铁芯后，直接进入S区软磁质完成闭合通路，由于该路磁通没有经过磁介质磁阻，而是直接和S区软磁质形成闭合通路，所以穿过该路的闭合磁通1φ1较大，结果使得穿过定子绕组与转子S区软磁质闭合的磁通量1φ1发生了较大变化，如图5b所示，这两条正弦曲线分别表示当定子绕组无电流时，穿过定子绕组进入转子S区软磁质的闭合磁通量1φ1随转子角速度wt变化的波形变化关系，即1φ1＝(1φm1-1φn1)wt(sin2)，并且转子N区和S区软磁质中的磁感应强度分别大于磁介质中的磁感应强度。在图中101永磁筒N极磁力线方向；(1)内层永磁筒；(26)定子绕组；(7)自身风冷电机；(2)中层永磁筒；(106)定子软铁芯；(107)转子软磁质；(29)转子磁介质；(109)转子永磁质；(101)电流可变电阻；(111)转子永磁质闭合磁力线方向；(121)转子运转方向。
二、内层定子与转子磁力线的作用原理如图6a所示，当永恒发电机内层定子绕组通过一定电流时，定子绕组内经过磁介质所产生的磁压降Uci1与转子永磁质通过磁介质所形成的磁压降Uci2大小相等，方向相反，由于转子磁介质中的磁阻较大，其中的磁感应强度分别小于N区和S区软磁质中的磁感应强度，所以Uci1和Uci2分别在磁介质中相遇，并且互相抵消，使磁介质中合成磁感应强度等于零，但是转子N区和S区软磁质中的磁感应强度并不等于零，根据磁力线总是沿着磁阻较小的方向延伸，而且具有互相排挤和互相缩短长度的性质，于是定子N极磁力线穿过定子绕组直接进入转子软磁质，分别与N区和S区软磁质中的磁力线互相作用并产生磁场力，从而推动转子向逆时针方向运转。然而在永恒发电机正常工作中，由于磁介质中合成磁感应强度等于零，因此穿过定子绕组进入转子S区软磁质的闭合磁通量1φ1发生了很大变化并且随着转子角速度wt的变化，磁通1φ1从零上升到最大值1φ1m1，然后又从最大值减小到零，如图6b所示，这两条正弦曲线分别表示当定子绕组通过一定电流时，内层和中层永磁筒的N极磁力线穿过定子绕组进入转子S区软磁质的闭合磁通量1φ1随转子角速度wt变化的波形关系，即1φ1＝1φm1wt(sind)，根据发电机感应电动势的大小主要由三个因素决定，即磁通感应量、磁通变化率和绕组匝数，因此在永恒发电机正常工作中，转子结构中的磁介质和软磁质不断控制穿过定子绕组的磁通感应量，使穿过定子绕组磁极的单向磁通不断发生变化，从而在定子绕组中产生直流电动势；至此永恒发电机完成了由磁场能转变成转子的机械能，又将机械能转变成电能的全部过程，并且在整个能量相互转化的过程中，转子起了决定性作用，堪称为永恒发电机的能量转化器，因此它的技术质量好坏，对提高永恒发电机的输出功率至关重要，另外当永恒发电机不用或负荷减小时，即可对蓄电瓶充电，又可以对发电机转子进行充磁保养，以至提高永恒发电机的使用效率。
在图中 表示电流离开读者； 表示电流向着读者；u直流电压；N2定子绕组通过一定电流时，绕组内所产生的闭合磁力线方向。
三、外层定子与转子磁力线的作用原理如图7a所示，当永恒发电机外层定子绕组无电流时，中层和外层永磁筒的S极磁力线分成两路与转子N区软磁质形成闭合通路一路磁力线穿过定子绕组铁芯，进入转子S区软磁质，然后经过磁介质到达N区软磁质完成闭合通路，由于磁介质磁阻较大，磁通在经过磁阻时便形成磁压降，即Uci2＝φRci，所以穿过该路的闭合磁通1φ1较小；另一路磁力线则穿过定子绕组铁芯后，直接进入N区软磁质完成闭合通路，由于该路磁通没有经过磁介质磁阻，而是直接和N区软磁质形成闭合通路，所以穿过该路的闭合磁通量1φ1较大，结果使得穿过定子绕组与转子N区软磁质闭合的磁通量1φ1发生了较大变化如图7b所示，这两条正弦曲线分别不示当定子绕组无电流时，穿过定子绕组进入转子N区软磁质的闭合磁通量1φ1随转子角速度wt变化的波形变化关系，即1φ1＝(1φm1-1φn1)wt(sim2)，并且转子N区和S区软磁质中的磁感应强度分别大于磁介质中的磁感应强度。在图中，3外层永磁筒；200永磁筒磁力线方向；2中层永磁筒。
四、外层定子与转子磁力线的作用原理如图8a所示，当永恒发电机外层定子绕组通过一定电流时，定子绕组内经过磁介质所产生的磁压降uci1与转子永磁质通过磁介质所形成的磁压降uci2大小相等，方向相反，由于转子磁介质中的磁阻较大，其中的磁感应强度分别小于N和S区软磁质中的磁感应强度，所以uci1和uci2分别在磁介质中相遇，并且互相抵消，使磁介质中合成磁感应强度等于零，但是转子N区和S区软磁质中的磁感应强度并不等于零，根据磁力线总是沿着磁阻较小的方向延伸，而且具有互相排挤和互相缩短长度的性质，于是定子S极磁力线穿过定子绕组直接进入转子软磁质，分别与N区和S区软磁质中的磁力线互相作用并产生磁场力，从而推动转子向逆时针方向运转。然而在永恒发电机正常工作中，由于磁介质中合成磁感应强度等于零，因此穿过定子绕组进入转子N区软磁质的闭合磁通量1φ1发生了很大变化，并且随着转子角速度wt的变化，磁通1φ1从零上升到最大值1φm1，然后又从最大值减小到零，如图8b所示，这两条正弦曲线分别表示当定子绕组通过电流时，中层和外层永磁筒的S极磁力线穿过定子绕组进入转子N区软磁质的闭合磁通量1φ1随转子角速度wt变化的波形变化关系，即1φ1＝1φm1wt(xind)，根据发电机感应电动势的大小主要由三个因素决定，即磁通感应量，磁通变化率和绕组匝数，因此在永恒发电机正常工作中，转子结构中的磁介质和软磁质不断控制穿过定子绕组的磁通感应量，使穿过定子绕组磁极的单向磁通不断发生变化，从而在定子绕组中产生直流电动势；至此永恒发电机完成了由磁场能转变成转子的机械能，又将机械能转变成电能的全部过程，并且在整个能量相互转化的过程中，转子起了决定性作用，堪称为永恒发电机的能量转化器，因此它的技术质量好坏，对提高永恒发电机的输出功率至关重要。另外当永恒发电机不用或负荷减小时，即可对蓄电瓶充电，又可以对发电机转子进行充磁保养，以至提高永恒发电机的使用效率。
在图中，N2定子绕组通过电流时所产生的闭合磁力线方向；N1转子永磁质所形成的闭合磁力线方向。
权利要求1.一种高效发电机，其特征在于在位于发电机中心位置，即与内层永磁筒(1)相连接的是两台小型自身风冷电机，它由电动机主体(7)、连接轴(14)、轴承(11)和风叶(6)组成；从内层永磁筒(1)向外和中层永磁筒(2)之间相连按的是内层绕组系统，该系统分别由定子铁芯(20)、铁芯绕组(18)、绕组内转子(17)和转子连接轴承(10)组成；同样，从中层永磁筒(2)向外与外层永磁筒(3)之间相连接的是外层绕组系统，该系统分别由定子铁芯(21)、铁芯绕组(19)、绕组内转子(16)和转子连接轴承(10)组成，并且与外层永磁筒(3)相连接的外端部分是保护铁层(22)；在发电机两端与发电机定子部分相连接的分别是高磁阻垫圈(13)、N极固定铁架(4)，S极固定铁架；与发电机两端N极固定铁架相连接的是风罩(8)和风罩固定螺丝(9)；定子N极连接固定铁架(4)通过高磁阻垫圈(13)分别与内层永磁筒(1)的N极、中层永磁筒(2)的N极和外层永磁筒(3)的N极，以及内外层定子铁芯(20)(21)互相连接在一起，与之相反，定子的S极连接固定铁架(5)通过高磁阻垫圈(13)分别与内层永磁筒(1)的S极、中层永磁筒(2)的S极和外层永磁筒(3)的S极以及内外层定子铁芯(20)(21)互相连接在一起；转子结构通过高磁阻垫圈(13)把转子结构固定环及环形连接轴用非磁性螺丝固定在一起，然后把轴承套在环形连接轴上，最后用轴承和定子连接固定环把轴承固定在定子铁芯上；转子结构部分(29)通过高磁阻垫圈(13)把转子结构固定环及环形连接轴(27)用非磁性螺丝(28)固定在一起，然后把轴承(10)套在环形连接轴(27)上，最后用轴承和定子连接固定环(23)把轴承(10)固定在定子铁芯(20)(21)上。
专利摘要本实用新型是一种高效发电机，主要由内层永磁筒，中层永磁筒，外层永磁筒，定子N极连接架、定子S极连接架、降温电机等构成。具有发电效率高，性能可靠的特点。
文档编号H02K16/00GK2253541SQ95226480
公开日1997年4月30日 申请日期1995年11月29日 优先权日1995年11月29日
发明者刘广山 申请人:刘广山