一种恒直流发电机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发电装置，尤其涉及一种恒直流发电机。
【背景技术】
[0002]目前，广泛使用的发电机基本为交流发电机，而一些所谓的直流发电机都是依靠交流发电机采用换向器得到直流输出，而恒定直流则还要用电路整流才能得到。换向器中的电刷在发电机运行中多次摩擦，容易损坏，而且在传导电能时会产生热量，降低发电机的机械能变为有效电能的转化效率。现今，虽说有一些没有换向器的直流发电机的设计，但它们都没有很好的解决多组线圈串联产生高电压输出的问题，都是通过增加磁场强度、转速、或是切割区域导体尺寸这三者来增大感生电动势，但当这几个可变量受外界条件限制无法增大时，感生电动势也就不能再增加了。现有直流电机结构中，虽然有多个切割磁场的导体，但它们都是并联关系，而并联的电压源并不能叠加电压，最终得到的感生电动势和单个导体产生的大小是一样的。
【实用新型内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单、制造成本低廉，不需要换向器和电路整流就能直接输出恒定直流，并且能实现多个切割磁场导体的串联，完成电压源的串联叠加，在磁场强度、转速、切割尺寸恒定不变时，能得到更大的感生电动势及输出电压的恒直流发电机。
[0004]本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下:一种恒直流发电机，包括对称圆柱形磁体，以及设置在对称圆柱形磁体之间的线圈支架，所述线圈支架中设置有对称弧形安装结构，所述对称弧形安装结构与同心轮轴配合安装实现线圈支架的不完全固定，所述同心轮轴两端分别与对称圆柱形磁体固定连接。
[0005]在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
[0006]进一步，所述圆柱形磁体为永久性磁体材料，所述永久性磁体材料在不同环境条件下，导磁率变化较小，因此可产生恒定的磁场强度，最终实现恒定的直流输出。
[0007]进一步，所述线圈支架设置有多个对称弧形凹槽，每个对称弧形凹槽上设有线圈绕组，所述线圈绕组呈倒8字形环绕在对称弧形凹槽上，所述线圈绕组之间并联连接，用于实现导体垂直切割磁感线来产生感生电动势。
[0008]所述对称弧形凹槽内壁上设置有导磁率极低的材料涂层，用于改变磁感线的传递方向。当磁感线传递至线圈支架时，由于对称弧形凹槽内壁导磁率低，磁感线绕过对称弧形凹槽进行传递，使得线圈支架外侧的磁感线密度远大于对称弧形凹槽中的磁感线密度，有利于得到更大的感生电动势。
[0009]进一步，所述线圈支架由导磁率极高的材料制成，所述导磁率极高的材料具有较高的导磁率，有利于磁感线的传递，提高感生电动势，从而提高恒直流发电机的机械与电能的转换效率。
[0010]进一步，所述同心轮轴为导磁率极低的耐磨材料制成，用于防止磁感线从同心轮轴传递，产生不同方向的感生电动势，降低总感生电动势，从而降低恒直流发电机的直流输出。
[0011]本实用新型工作原理如下:当对称圆柱形磁体转动时，产生垂直切割磁感线的运动，所述运动可以使线圈上产生当时情况下最大的感应电动势，所述每个实心导体产生的电动势为一个电压元，记为，由于每个实心导体产生的电动势方向不同，正向记为V|+，反向记为V生。因此，总电势V有:V= N (V生+-v生)，式中N表示有N个相同的串联线圈绕组，由于对称弧形凹槽内壁导磁率低，磁感线绕过对称弧形凹槽进行传递，使得线圈支架外侧的磁感线密度远大于对称弧形凹槽中的磁感线密度，即V生+?V^，则V?NV^ +，从而实现在磁场强度、转速、切割尺寸恒定不变时，提高恒直流发电机的直流输出。同时，线圈支架相对于外部是不转动的，所以线圈绕组可以直接与外电路相连，而不需要换向器。
[0012]本实用新型的有益效果是:结构简单、制造成本低廉，不需要换向器和电路整流就能直接输出恒定直流，并且能实现多个切割磁场导体的串联，完成电压源的串联叠加，在磁场强度、转速、切割尺寸恒定不变时，能得到更大的感生电动势及输出电压。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型一种恒直流发电机结构示意图；
[0014]图2为本实用新型一种恒直流发电机无线圈绕组的线圈支架结构示意图；
[0015]图3为本实用新型一种恒直流发电机有线圈绕组的线圈支架结构示意图；
[0016]图4为本实用新型一种恒直流发电机工作原理图；
[0017]附图中，各标号所代表的部件列表如下:1、对称圆柱形磁体，2、线圈支架，3、线圈绕组，4、同心轮轴，5、对称弧形凹槽，6、对称弧形安装结构口，7、实心导体。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
[0019]如图1所不，一种丨旦直流发电机，包括对称圆柱形磁体1，以及设置在对称圆柱形磁体1之间的线圈支架2，所述线圈支架2中设置有对称弧形安装结构6，所述对称弧形安装结构6与同心轮轴4配合安装实现线圈支架2的不完全固定，所述同心轮轴4两端分别与对称圆柱形磁体1固定连接。
[0020]所述圆柱形磁体1为永久性磁体材料，所述永久性磁体材料在不同环境条件下，导磁率变化较小，因此可产生恒定的磁场强度，最终实现恒定的直流输出。
[0021]如图2、3所示，所述线圈支架2设置有多个对称弧形凹槽5，每个对称弧形凹槽5上设有线圈绕组3，所述线圈绕组3呈倒8字形环绕在对称弧形凹槽5上，所述线圈绕组3之间并联连接，用于实现导体垂直切割磁感线来产生感生电动势。所述对称弧形凹槽5内壁上设置有导磁率极低的材料涂层，用于改变磁感线的传递方向。当磁感线传递至线圈支架时，由于对称弧形凹槽5内壁导磁率低，磁感线绕过对称弧形凹槽5进行传递，使得线圈支架2外侧的磁感线密度远大于对称弧形凹槽5中的磁感线密度，有利于得到更大的感生电动势。所述线圈支架2由导磁率极高的材料制成，所述导磁率极高的材料具有较高的导磁率，有利于磁感线的传递，提高感生电动势，从而提高恒直流发电机的机械与电能的转换效率。所述同心轮轴4为导磁率极低的耐磨材料制成，用于防止磁感线从同心轮轴4传递，产生不同方向的感生电动势，降低总感生电动势，从而降低恒直流发电机的直流输出。
[0022]如图4所示，本实用新型工作原理如下:当对称圆柱形磁体1转动时，产生垂直切割磁感线，所述垂直切割磁感线传递至线圈支架2，并绕过多个对称弧形凹槽5，从线圈支架2上的实心导体7传出，所述每个实心导体7产生的电动势为一个电压元，记为V生，由于每个实心导体7产生的电动势方向不同，正向记为V|+，反向记为\^。因此，总电势V有:V= N(V生+-V生)，式中N表示有N个相同的串联线圈绕组3，由于对称弧形凹槽5内壁导磁率低，磁感线绕过对称弧形凹槽5进行传递，使得线圈支架2外侧的磁感线密度远大于对称弧形凹槽5中的磁感线密度，即V生+?V^，则V?NV^ +，从而实现在磁场强度、转速、切割尺寸恒定不变时，提高恒直流发电机的直流输出。同时，线圈支架2相对于外部是不转动的，所以线圈绕组3可以直接与外电路相连，而不需要换向器。
[0023]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种恒直流发电机，其特征在于，包括对称圆柱形磁体，以及设置在对称圆柱形磁体之间的线圈支架，所述线圈支架中设置有对称弧形安装结构，所述对称弧形安装结构与同心轮轴配合安装实现线圈支架的不完全固定，所述同心轮轴两端分别与对称圆柱形磁体固定连接。2.根据权利要求1所述一种恒直流发电机，其特征在于，所述圆柱形磁体为永久性磁体材料。3.根据权利要求1所述一种恒直流发电机，其特征在于，所述线圈支架设置有多个对称弧形凹槽，每个对称弧形凹槽上设有线圈绕组。4.根据权利要求2所述一种恒直流发电机，其特征在于，所述对称弧形凹槽内壁上设置有导磁率极低的材料涂层。5.根据权利要求2所述一种恒直流发电机，其特征在于，所述线圈绕组呈倒8字形环绕在对称弧形凹槽上，所述线圈绕组之间并联连接。6.根据权利要求1所述一种恒直流发电机，其特征在于，所述线圈支架由导磁率极高的材料制成。7.根据权利要求1所述一种恒直流发电机，其特征在于，所述同心轮轴为导磁率极低的耐磨材料制成。
【专利摘要】本实用新型涉及一种恒直流发电机，包括对称圆柱形磁体，以及设置在对称圆柱形磁体之间的线圈支架，所述线圈支架中心设置有对称弧形安装结构，所述对称弧形安装结构与同心轮轴配合安装实现线圈支架的不完全固定，所述同心轮轴两端分别与对称圆柱形磁体固定连接。本实用新型结构简单、制造成本低廉，不需要换向器和电路整流就能直接输出恒定直流，并且与交流发电机相比较，其机械能与电能的转换率更高。
【IPC分类】H02K21/24
【公开号】CN204993004
【申请号】CN201520575009
【发明人】吕坤颐, 牟洪江, 彭勇, 向舜然, 蔡川
【申请人】重庆城市管理职业学院
【公开日】2016年1月20日
【申请日】2015年8月4日