发电机、发电方法和电动机的制作方法

专利名称：发电机、发电方法和电动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及发电机、发电方法和电动机。
背景技术：
现在的发电系统是使用外部能源(水力、火力、原子能力、风力等) 来使发电机的转子旋转，并将该机械旋转能转换成电能的方式占据主流。
现有的发电机一般包括配置有多个永久磁铁的转子、配置在该转子周围 且由多个线圈构成的定子、检测该转子旋转角的传感器、根据该传感器检 测的转子旋转角来用于切换定子线圈绕线的连线方式以使定子线圏产生感 应电动势的开关电路。现有的发电机中定子的多个线圈彼此连线，电和磁 不独立。
该主流发电机的发电原理是根据1831年麦克尔 法拉第发现的电磁感 应定律。众所周知，电磁感应定律是当绕数为n的线圈与磁铁的相对位置 变化时，贯通线圏内的交链磁通(鎖交磁束)就随时间而变化，与该变化 率成正比的电动势使线圈产生感应电流并流动。当将贯通的交链磁通设定 为(J)、将时间设定为t、将线圈产生的电动势设定为V时，该电动势V由下 式表示。
V = - nd cj) / dt ( 1 )
该式右边的项被加有负的符号是指楞次定律，表示产生的电动势使电 流在妨碍线圈内磁场变化的方向上流动。即感应电流产生的线圈磁场产生 反扭矩来妨碍转子永久磁铁的旋转，当与该反扭矩反向地使转子旋转时， 则机械能被转换成电能。
因此，现有的发电机即使想得到大的电力而提高转子的转速，由于相 应地反扭矩也增大而机械能的消耗增加，不能提高增量效率，由此存在难 以增大系统效率的问题。所说的增量效率是指从发电机输出的输出能相对 给予发电机的输入能的增量的比率，系统效率是指从发电机输出的输出能 相对给予发电机的总输入能的比率。法拉第在第二年的1832年还发现了被称为"单极感应"的、与上述感 应定律不同的感应现象(非专利文献l)。图9表示引起该单才及感应的发电 机。如该图所示，单极感应发电机包括盘状的》兹铁圆板卯、主轴92、与 磁铁圓板90的外周围侧面接触的电刷94和与主轴92接触的电刷96。如图 所示，磁铁圆板90将NS极在轴向上排列。当使磁铁圓板90围绕主轴92 旋转，则在磁铁圓板90的中心部与周边部之间产生感应电动势V,并经由 电刷94和96能够取出来。当将磁铁圓板90的旋转角速度设定为co、将与 磁铁圆板90的轴垂直的剖面贯通的磁通量设定为①时，感应电动势V由下 式表示。
V=①co /2丌 (2)
该单极感应发电机有不作用反扭矩的特性，由此可知显示出增量效率 的显著增大。但通常单极感应发电机所产生的电压非常低(0.6~0.7V),为 了得到大的电压就必须使其高速旋转。但高速旋转时则由于电刷94、 96接 触点的摩擦而存在电刷机械破损的问题。因此，单极感应的发电原理不能 成为主流，按照(1)式法拉第电磁感应定律的发电方法被采用至今。
在上述单极感应发电机或能够减轻反扭矩的发电机中，并不意味着只 要增量效率比l大，系统效率也必定超过l。换言之，在即使系统效率比l 小的情况下，也有时增量效率超过l。
非专利文献l:"岩波理化学辞典，第五版"(岩波书店)"单极感应，，
词条

发明内容
本发明是鉴于上述事实而开发的，目的在于在具有转子和定子的发电 机以及使用该发电机的发电方法中，通过抑制反扭矩的影响来大幅度提高 增量效率。其目的还在于提供一种利用这种发电机的高效率电动机。
为了解决上述课题，本发明一实施方式的发电机包括其包括至少一 个转子、至少一个定子、负载连接机构和电短路机构；其中，在所述转子 的表面上，将磁铁在轴向上至少排列两个、在周向上排列多个，将各磁铁 的两;兹极沿所述转子的径向排列；所述定子与所述至少一个转子相对配置， 具备多个定子块，各个该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向 上配置的至少两个磁铁的每一个相对、且向径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线圏连续地巻绕装配在所述至少两 个铁心的整个端部上，所述多个定子块包含有电动机用定子块和发电用定
在此，"在轴向排列(排列)"和"在径向排列"的用语不仅是在轴向 (或径向)完全排列整齐，而且意味着包括轴向(或径向)上的规定角度 范围。例如所述轴向上排列的两个》兹铁，连结第一个;兹铁和第二个;兹铁的 直线也可以相对转子的轴线在规定的角度范围内倾斜。所说的"电短路" 不是仅意味着事实上经由零电阻而短路，还包含有经由至少比所述电负载 小的负载来连接。
根据本发明，由于将多个定子块划分成发电用定子块和电动机用定子 块，并能够将电动机用定子块的定子线圈进行电短路，所以在定子线圏内 产生感应电流的同时，能够在转子磁铁与定子线圈之间形成促进电动机作 用的排斥磁场。由于转子相对定子线圈如在该排斥磁场上方滑动那样地旋 转，所以能够大幅度减轻反扭矩。在利用该电动机用定子块的电动机作用 来援助转子旋转期间，发电用定子块的定子线圈产生感应电流，并通过电 负载进行工作。因此，本发明的发电机能够比现有技术的发电机大幅度地 增大增量效率。在发电用和电动机用定子块的定子线圏中流动的电流不显 示出通常感应电流那样的单一正弦波，而是显示出相互大致有90。相位差 的两个正弦波的重叠，表示出电动一几作用和排斥石兹场的存在。而且本发明 不需要像现有发电机那样由传感器来检测转子位置并根据转子位置来切换 定子线圈，能够以非常简单的结构实现高效率的发电机。
为了达到上述作用效果，优选将所述轴向排列的至少两个磁铁配置为 磁极交替反向，使沿所述轴向排列的至少两个磁铁，在该磁铁的底部与所 述转子的本体之间夹有磁性体。这时，优选使轴向排列的至少两个磁铁相
互隔开有间隔。由此，；兹力线从第一列(或第二列)的》兹4失经由》兹性体而
贯通到磁极相反的第二列(或第一列)的磁铁。即产生沿磁性体向轴向延 伸的磁力线。作为磁性体能够使用铁等。且优选将周向的多组磁铁配置成 每个组磁极反向。通过该配置使在转子旋转时在定子线圈中有相互反向的 感应电流流动。所述定子线圏优选以使线圈电流的流动方向与巻绕方向相 同的方式在所述至少两个铁心的整个端部连续地巻绕装配。优选用于将各个发电用定子块的定子线圏所产生的感应电流进行整流 的整流机构设置在定子线圏与所述电负载之间。由此，能够改善发电机的 功率因数。优选在整流机构与电负载之间设置用于断续实行与电负载的电 连接的脉沖电路。由此，能够将发电用定子块的定子线圈所产生的感应电 流有效地向电负载供给。
对于电动机用定子块，用于将其各个定子线圏所产生的感应电流进行 整流的整流机构也可以设置在该定子线圏与电短路机构之间。
电短路机构优选具有用于断续实行电短路的脉沖电路。这时，还具备
控制装置，该控制装置优选进行如下控制在发电运转时，在没将电动机 用定子块进行电短路的状态下使转子开始旋转，并随着该转子转速的上升 而使脉冲电路动作来断续实行电动机用定子块的电短路，在转子转速达到 规定速度时，维持电动机用定子块的电短路。
进而，控制装置也可以在开始发电运转时，在将发电用定子块与电负 载的电连接断开的状态下，使所述转子开始旋转，并随着该转子转速的上 升来断续实行与电负载的电连接。
优选的例中电负载是电容器，更优选是双电荷层电容器，磁铁是钕磁 铁。整流机构是全波整流机构，特别是桥二极管。定子块的铁心优选剩磁 少的材料，例如是将硅钢板层合形成的结构。
优选实施方式的多个定子块是各自电独立和/或磁独立的结构。为了 使多个定子块是电独立的结构，例如将各个定子块分别与不同的负载连接 机构、电负载、电短路机构以及整流机构等连接。为了使多个定子块是-兹 独立的结构，所述磁性体按周向多组磁铁的每组分离开，多个定子块分别 被固定在非磁性或反磁性材料的框架上。
为了增大发电电力，优选是形式是将转子和定子设置为两个以上，沿 两个以上的转子将轴向排列的至少两个磁铁配置为磁极交替反向。将转子 和定子例如同轴设置两个以上，这样能够与转子和定子的数量成正比地增 大发电电力。为了更加提高发电效率，优选发电用定子块和所述电动机用 定子块将与所述转子磁铁相对的转子位置错开规定的相位。
电动电动机与作为电负载的电容器连接的连接机构。
本发明其他形式的发电机包括至少一个转子、至少一个定子和负载连接机构，在该转子的表面上将磁铁在轴向上至少设置两个、在周向上设
置多个，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；该定子与至少一个转
子相对配置，该定子具备多个定子块，各个该定子块具有铁心，各铁心具 有能够与在所述轴向配置的至少两个磁铁的各个相对且向径向延伸的至少 两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线圈连续地巻绕装配
在所述至少两个铁心的整个端部上；
该负载连接机构用于将所述定子块的定子线圏与电负载连接。 本发明的使用发电机的发电方法中，所述发电机包括至少一个转子、 至少一个定子；在该转子的表面上，将磁铁在轴向上至少设置两个、在周 向上设置多个，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；所述定子与所 述至少一个转子相对配置，该定子具备多个定子块，各个该定子块具有铁 心，各铁心具有能够与在所述轴向配置的至少两个磁铁的每一个相对且在 径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线圈 连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上，所述多个定子块包括 有电动机用定子块和发电用定子块；所述发电方法包括使所述转子旋转 的工序、将所述发电用定子块的定子线圈与电负载连接的工序、将所述电 动机用定子块的定子线圈进行电短路的工序。
本发明发电方法所使用的发电机的结构能够与本发明上述发电机的各 形式相同。
感应电流进行整流的工序，在将定子线圈与电负载连接的工序中，将整流 后的感应电流向该电负载施加。将发电用定子块的定子线圈与电负载连接 的工序中，优选断续实行与电负载的电连接。
产生的电流进行整流的工序。将电动机用定子块的定子线圏进行电短路的 工序中，优选断续实行电短路。
优选实施方式的发电方法中，在转子转速达到了规定速度时，停止所 述电动机用定子块电短路的断续，维持电短路状态。
优选电负载是电容器，发电机还具备用于使转子旋转的电动电动机，
本发明的发电机也能够作为经由转子的旋转而向外部供给旋转扭矩的电动4几而起作用。
本发明一实施方式的电动机包括至少一个转子和至少一个定子以及电 短路机构，其中，在该转子的表面上，将磁铁在轴向上至少设置两个、在 周向上设置多个，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；该定子与所 述至少一个转子相对配置，该定子具备多个定子块，各个该定子块具有铁 心，各铁心具有能够与在所述轴向上排列的至少两个磁铁的每一个相对且 向径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线
圈连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上；电短路机构用于将
所述定子块的定子线圏进行电短路。
本发明其他形式的电动机包括至少一个转子、至少一个定子、电短路
机构、负载连接机构和预备电动电动机，其中在该转子的表面上，将》兹 铁在轴向上至少设置两个、在周向上设置多个，将各磁铁的两磁极沿所述 转子的径向排列；该定子与所述至少一个转子相对配置，该定子具备多个 定子块，各个该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向上配置的 至少两个磁铁的每 一 个相对且向径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁 心端部的铁心中间部，定子线圈连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整 个端部上，所述多个定子块包括有电动机用定子块和发电用定子块；该电 短路机构用于将所述电动机用定子块的定子线圈进行电短路；该负载连接 机构将所述发电用定子块的定子线圈与电负载连接；预备电动电动机使所 述转子能够旋转。优选所述电负载是电容器，还具备用于将所述预备电动 电动机与所述电容器连接的连接机构。
优选实施方式的电动机具备本发明上述发电机任一形式的结构元件， 能够将转子的旋转扭矩向外部输出。
本发明其他的实施方式通过参照附图和发明的详细实施例能够更加明了。


图1是表示本发明一实施例的发电机的系统结构例的概略图2是沿图1的I-I线而取得的转子的剖视图3是本实施例发电机的转子和定子块的立体图4是表示本实施例发电机的第一转子和第二转子之间位置关系的立体图5是表示本实施例的发电机定子块线圈的巻绕方法和全波整流器电 路结构的概略图6是定子块的俯视图7是本实施例的发电机的外观图8是表示本实施例的发电机的发电系统的流程图9是表示现有的单极发电机概略结构的图。
符号说明
1发电机/电动机10控制装置 11、 12第一转子和第二转子 13、 14第一转子本体和第二转子本体 15、 16、 17、 18 ^兹铁列
20》兹性体板 23主轴 31、 32第一定子和第二定子 37铁心 36、 40桥二极管46发电脉冲电路 48电动机脉沖电3各 50双电荷层电容器 51 !^心端部 53 4失心中间部
55、 56定子线圈 70固定架 72壳体 74操作仪表盘
具体实施例方式
图1表示本发明一实施例的发电机1的结构。如该图所示，发电机1 包括用于控制发电程序的控制装置10、第一转子11和第二转子12、分 别配置在该转子11、 12周围的第一定子31和第二定子32、直流电动机30、 贮存定子输出的电能的双电荷层电容器50。
第一转子11和第二转子12将共同的主轴23作为旋转轴而能够一起旋 转。主轴23上安装有皮带轮24,该皮带轮24与直流电动机30的输出轴所 安装的皮带轮28之间设置有皮带26。因此，通过直流电动机30的旋转第 一转子11和第二转子12就一起旋转。
第一转子11在轴向上并排安装有两列磁铁列第一磁铁列15和第二 磁铁列16，他们分别由沿转子周向排列的多个磁铁构成。同样地，第二转 子12在轴向上并排安装有两列石兹铁列第一;兹铁列17和第二石兹铁列18, 他们分别由沿转子周向排列的多个》兹铁构成。这些》兹铁优选钕磁铁。
图2表示沿图1的I-I线所取的第一转子11和配置在该第一转子11周 围的第一定子31的剖面。如从图2能够了解的那样，第一转子11的第一 磁铁列15是沿转子周向排列的磁铁15-1、 15-2........ 15-8。磁铁15-1、15-2........ 15-8以连结各》兹铁的N极和S极的线沿转子径向排列的方式
安装在转子本体13上，使各磁铁径向外侧的磁极沿周向交替反向排列。即
磁铁15-1、 15-2........ 15-8的径向外侧的磁极成为N、 S、 N、 S、 N、 S、
N、 S (径向内侧的磁极如图示那样S、 N、 S、 N、 S、 N、 S、 N)。关于第 二磁铁列16,其剖面与图2相同，但如后述那样，第二磁铁列16的》兹铁的 磁极与第一磁铁列15的磁铁的磁极是极性相反地排列。
在此，参照图3的转子11和定子31的立体图。图3中，为了筒单地 说明图而只表示了第一磁铁列和第二磁铁列中的各自 一个磁铁，相应地， 也只表示了一个定子块。如图3所示，第一磁铁列15的一个磁铁15-1
(15-2........ 15-8 )与第二-兹铁列16的一个石兹铁16-1 ( 16-2、 ....... 16-8 )
在轴向上排列，而且在排列的磁铁组中磁极被配置为彼此不同。例如磁铁 15-1的径向外侧的^f兹极是N极，所以与它排列的^f兹铁16-1的径向外侧的；兹 极就是S极。转子11在转子外周面上安装有周向相互分离的板20-1、
20-2.......、 20-8，各板20-l、 20-2........ 20-8上分别安装着排列的磁铁
组(15画1、 16-1)........ (15-9、 16-8)。这些板20由具有磁性性质的材料
例如铁等磁性体制作，相邻的板之间形成有间隙。
图4表示第一转子11与第二转子12之间的位置关系。第一转子11的
第二磁铁列16的一个磁铁16-1 ( 16-2........ 16-8)与第二转子12的第一
磁铁列17的一个磁铁17-1 ( 17-2........ 17-8)排列,而且在排列的磁铁
组中磁极被配置为彼此不同。例如磁铁16-1的径向外侧的磁极是N极，所 以与它排列的石兹铁17-1的径向外侧的》兹极就是S极。在除此之外的点上第 二转子12的结构与第一转子11的结构相同。在此所说的磁铁组的排列并 不仅是在轴向使之完全一致地排列，而是也包含在周向上错开规定角度的 状态。
返回到图2,第一定子31构成为具备相互独立的定子块31-1、
31-2........ 31-8。如图5所示，第一定子31的各个定子块具有铁心37。
铁心37优选将硅钢板层合形成的结构。各铁心37具有能够与转子上排列 的不兹4失组(15、 16)的每一个相对、且向径向延伸的两个《失心端部51、 52 和将该两个《失心端部51 、 52在轴向上连结的4^心中间部53。两个l^心端部 51、 52上分别巻绕装配着定子线圈55、 56。该定子线圈55、 56如图示那 样，是在该两个铁心端部51、 52的整体上，以使巻绕方向与线圈电流的流动方向相同的方式，将一根巻绕线连续巻绕形成，。图的例中是从铁心端部
51、 52看向右巻绕的巻绕方向，但也可以向左巻绕。图3表示定子块的立 体图，图6表示定子块的俯视图。第二定子32的各定子块也与上述的结构 是同样的结构。
定子块被分为用于供给电能的发电用定子块(31-1、 31-3、 31-5、 31-7)
如图1所示，各个发电用定子块(31-1、 31-3、 31-5、 31-7)经由全波整流 电路36和发电脉沖电路46而与电容器50连接。各个电动机用定子块(31-2、 31-4、 31-6、 31-8)经由全波整流电路40而与电动机脉冲电路48连接。
如图5详细表示的那样，全波整流电路36、 40由与来自定子线圈55、 56的引线57、 58连"^妻的四个二才及管60、 61、 62、 63构成。该电^各结构作 为所谓桥电路被知晓，具有将定子线圈55、 56感应的感应电流进行全波整 流的作用。来自全波整流电路36、 40的引线64、 65分别与脉冲电路46、 48连接。
发电脉沖电路46例如具备在从全波整流电路36的引线64或65 (图 5)到电容器50端子的电流路径上设置的开关(未图示)和脉沖式切换该 开关的接通(向电容器供给电力)与断开(不向电容器供给电力)的脉沖 振荡电路。该开关能够由晶体管等构成。脉沖的幅度和脉沖的频率如后述 那样能够调节。
电动机脉冲电路48具备将全波整流电路40的引线64和65 (图5 ) 进行电短路的开关(未图示)和脉沖式切换该电短路开关的接通(电短路) 与断开(开路)的脉沖振荡电路。该开关能够由晶体管等构成。脉沖的幅 度和脉沖的频率如后述那样能够调节。
图1所示发电机1的外观表示在图7。图7中定子31、 32被省略，但 表示了用于安装各定子块的固定架70和壳体72。该固定架70由铝等非不兹 性材料或反磁性材料制作，由此，能够使各定子块彼此磁独立。壳体72也 优选由铝等非磁性材料或反磁性材料制作。壳体72上安装有操作仪表盘74， 能够进行发电机1的控制和对直流电动机30电流、电压等的监视。
下面，使用图8的流程图来说明本发明实施例发电机1的发电程序。
如图8所示，首先设定初始条件(步骤300)。该初始设定中，将电动 机脉冲电路48的电短路开关变成断开，将发电脉冲电^各46的开关变成断开，由此使发电开始时没有施加电负载。且预先将脉冲电路46、 48的脉冲 幅度和脉沖频率设定成最佳值。最佳的脉冲幅度和脉沖频率是事前由实验 决定的，能够使用操作仪表盘74的调整器进行调整。
接着，使直流电动机30开始动作而使转子11、 12旋转。这时，在电 容器50被充分充电的情况下，控制装置10使用从电容器50供给的电力来 使直流电动机30旋转。在电容器50的充电量不充分的情况下，控制装置 10将来自外部AC电源的电流转换成直流而向直流电动机30供给。
速超过一定的速度(比后述规定速度慢的速度)时电动机脉沖电路48的动 作开始实行。这时，电动机用定子块的定子线圏55、 56由于相互感应作用 而产生电动势。当转速足够快时，可以确认电动机用定子块的定子线圏的 整流前电流表现出通常感应电动势的第 一 波形和相位比该第 一 波形慢的第 二波形。这表示不是对于转子作用反扭矩，而是表现出使其积极旋转的电 动才几作用。
接着，使发电脉沖电路46动作，开始对电容器50充电(步骤306)。 由于向电容器50脉冲式供给电力，所以电容器50被顺畅地充电。发电脉 沖电路46也可以在比电动机脉冲电路48的动作开始时慢的时刻开始动作。
接着，控制装置10判断转子转速是否达到了规定速度(步骤308 )。在 转子转速没达到规定速度的情况下(步骤308是否定判断)，则待机，直到 到达规定速度。该期间转子转速在上升。该规定速度是为了得到最大的发 电效率而预先由实验决定的。例如由实验得到800~1000转/分。转子转速 可以通过传感器等直接检测，但也能够由直流电动机30的消耗电流推定。
在转子转速达到了规定速度的情况下(步骤308是肯定判断)，将电动 机用定子块的定子线圈进行电短路(步骤310)，控制转子转速维持在规定 速度(步骤312)。在该状态下发电机1的转子旋转负载被大幅度减少，由 实-验确认是以IOOV、 1 2A进行动作。由于发电才几1以增大的效率在发电， 所以电容器50被迅速充电。控制装置IO利用电容器50的电力使直流电动 机30旋转，而且向外部供给电力(步骤314)。在该状态下，发电机l还能 够作为经由主轴23向外部供给旋转扭矩的电动机而起作用。
以上是本发明的实施例，但本发明并不仅限定于上述例。
例如实施例中将第 一和第二转子设定成双连结构，但也可以仅使用一个转子。将转子设定成三连以上的结构则能够得到更大的电力。很明显， 在两个转子本体13、 14的每一个上设置两列；兹铁列的结构与在一个本体上 设置四列磁铁列的结构在本质上没有任何不同。
本实施例优选将转子配置在内侧、将定子配置在外侧的形式，但相反 地也可以考虑将定子配置在内侧而将转子配置在外侧的形式。
一个磁铁列的磁铁数量和与之对应的定子块的数量能够任意地恰当变更。
本发明在转子开始旋转时施加有大的负载，但在以最佳转子转速发电 时，则能够一边以非常少的电流消耗量使转子持续旋转， 一边长期间不断 地继续向电容器充电。即增量效率显著增大，这点通过实验数据被明确证 实。因此，根据本发明，能够提供从产业上利用可能性的角度出发非常有 用的发电4几和电动才几。
权利要求
1、一种发电机，其包括至少一个转子、至少一个定子、负载连接机构和电短路机构；其中，在所述转子的表面上，将在轴向上至少排列两个磁铁而构成的磁铁组在周向上排列多组，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；所述定子与所述至少一个转子相对配置，具备多个定子块，各个该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向上配置的至少两个磁铁的每一个相对、且向径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线圈连续地卷绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上，所述多个定子块包含有电动机用定子块和发电用定子块；所述负载连接机构用于将所述发电用定子块的定子线圈与电负载连接；所述电短路机构用于将所述电动机用定子块的定子线圈进行电短路。
2、 如权利要求1所述的发电机，其中，所述轴向排列的至少两个;兹铁 配置为》兹4及交替反向。
3、 如权利要求2所述的发电机，其中，沿所述轴向排列的至少两个-兹 铁，在该磁铁的底部与所述转子的本体之间夹有磁性体。
4、 如权利要求1所述的发电机，其中，所述周向的多组》兹铁配置成各 个组的A兹极;波此反向。
5、 如权利要求1至4中任一项所述的发电机，其中，用于将所述发电 用定子块的各个定子线圏所产生的感应电流进行整流的整流机构被设置在 所述定子线圏与所述电负载之间。
6、 如权利要求5所述的发电机，其中，在所述整流机构与所述电负载 之间，设置有用于断续实行与所述电负载的电连接的脉沖电路。
7、 如权利要求1至6中任一项所述的发电机，其中，用于将所述电动 机用定子块的各个定子线圈所产生的感应电流进行整流的整流机构被设置 在所述定子线圈与所述电短路机构之间。
8、 如权利要求1至7中任一项所述的发电机，其中，所述电短路机构 具有用于断续实行电短路的脉冲电路。
9、 如权利要求8所述的发电机，其中，还具备控制装置，该控制装置进行如下控制在发电运转时，在没将所述电动机用定子块进行电短路的状态下使所述转子开始旋转，并随着该转子转速的上升而使所述脉沖电路 动作，来断续实行所述电动机用定子块的电短路，在所述转子转速达到规 定速度时，维持所述电动机用定子块的电短路。
10、 如权利要求9所述的发电机，其中，所述控制装置在开始发电运所述转子开始旋转，并随着该转子转速的上升来断续实行与所述电负载的 电连接。
11、 如权利要求1至10中任一项所述的发电机，其中，所述定子线圈个端部连续地巻绕装配。
12、 如权利要求1至11中任一项所述的发电机，其中，所述电负载是 电容器。
13、 如权利要求1至12中任一项所述的发电机，其中，所述磁铁是钕 磁铁。
14、 如权利要求5至7中任一项所述的发电机，其中，所述整流机构 是全波整流机构。
15、 如权利要求14所述的发电机，其中，所述全波整流机构是桥二极管。
16、 如权利要求1至15中任一项所述的发电机，其中，所述定子块的 铁心是将硅钢板层合而形成的。
17、 如权利要求1至16中任一项所述的发电机，其中，将所述转子和 所述定子设置为两个以上，沿着所述两个以上的转子，将所述轴向排列的至少两个^兹4失以^兹才及交 替反向的方式配置。
18、 如权利要求3所述的发电机，其中，所述轴向排列的至少两个磁 纟失相互隔开间隔。
19、 如权利要求3所述的发电机，其中，所述;兹性体为在所述周向上 的多组-兹4失的各个组彼此分离开。
20、 如权利要求1至19中任一项所述的发电机，其中，所述多个定子 块分别被固定在非磁性或反磁性材料的架上。
21、 如权利要求1至20中任一项所述的发电机，其中，所述多个定子块是各自电独立和/或磁独立的结构。
22、 如权利要求1至21中任一项所述的发电机，其中，所述发电用定 子块和所述电动机用定子块将与所述转子磁铁相对的转子位置错开规定的 相位。
23、 如权利要求12所述的发电机，其中，还具备用于使所述转子旋转 的电动电动机和用于将该电动电动机与所述电容器连接的连接机构。
24、 一种使用发电机的发电方法，其中，所述发电机包括至少一个转 子、至少一个定子；在该转子的表面上，将磁铁在轴向上至少设置两个、在周向上设置多 个，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；所述定子与所述至少一个转子相对配置，该定子具备多个定子块，各 个该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向配置的至少两个磁铁 的每一个相对且在径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心 中间部，定子线圏连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上，所 述多个定子块包括有电动机用定子块和发电用定子块，所述发电方法包括使所述转子旋转的工序、将所述发电用定子块的定子线圈与电负载连接的工序、 将所述电动机用定子块的定子线圈进行电短路的工序。
25、 如权利要求24所述的发电方法，其中，将所述轴向排列的至少两 个》兹4失以；兹纟及交^#反向的方式配置。
26、 如权利要求25所述的发电方法，其中，沿所述轴向排列的至少两 个;兹4失，在该-兹铁的底部与所述转子的本体之间夹有》兹性体。
27、 如权利要求24所述的发电方法，其中，将所述周向的多组磁铁配 置成各个组的磁极彼此反向。
28、 如权利要求24至27中任一项所述的发电方法，其中，还具备将 由所述各个发电用定子块的定子线圏产生的感应电流进行整流的工序，在 将所述定子线圈与电负载连接的工序中，将整流的感应电流向该电负载施 加。
29、 如权利要求28所述的发电方法，其中，在所述发电用定子块的定子线圏与电负载连接的工序中，断续实行与该电负载的电连接。
30、 如权利要求24至29中任一项所述的发电方法，其中，还具备将 由所述各个电动机用定子块的定子线圈产生的电流进行整流的工序。
31、 如权利要求24至30中任一项所述的发电方法，其中，在对所述 电动机用定子块的定子线圈进行电短路的工序中，断续实行电短路。
32、 如权利要求31所述的发电方法，其中，在所述转子转速达到了规 定速度时，停止所述电动机用定子块电短路的断续，维持电短路状态。
33、 如权利要求24至32中任一项所述的发电方法，其中，所述电负 载是电容器，所述发电机还具备用于使所述转子旋转的电动电动机，
34、 一种电动机，其包括至少一个转子和至少一个定子以及电短路机 构，其中，在该转子的表面上，将磁铁在轴向上至少设置两个、在周向上设置多 个，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；该定子与所述至少一个转子相对配置，该定子具备多个定子块，各个 该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向上排列的至少两个磁铁 的每一个相对且向径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线圏连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上； 电短路机构用于将所述定子块的定子线圈进行电短路。
35、 一种电动机，其包括至少一个转子、至少一个定子、电短路机构、 负载连接机构和预备电动电动机，其中在该转子的表面上，将磁铁在轴向上至少设置两个、在周向上设置多 个，将各》兹铁的两》兹极沿所述转子的径向排列；该定子与所述至少一个转子相对配置，该定子具备多个定子块，各个 该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向上配置的至少两个磁铁 的每一个相对且向径向延伸的至少两个4失心端部和连结该4失心端部的4失心 中间部，定子线圏连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上，所 述多个定子块包括有电动机用定子块和发电用定子块；该电短路机构用于将所述电动机用定子块的定子线圈进行电短路；该负载连接机构将所述发电用定子块的定子线圈与电负载连接；预备电动电动机使所述转子能够旋转。
36、 如权利要求35所述的电动机，其中，所述电负载是电容器，
37、 一种电动机，其具备权利要求1至23中任一项所述的发电机的结 构元件，能够将所述转子的旋转扭矩向外部输出。
38、 一种发电机，其包括至少一个转子、至少一个定子和负载连接机 构，其中在该转子的表面上，将磁铁在轴向上至少设置两个、在周向上设置多 个，将各磁铁的两磁极沿所述转子的径向排列；该定子与所述至少一个转子相对配置，该定子具备多个定子块，各个 该定子块具有铁心，各铁心具有能够与在所述轴向上配置的至少两个磁铁 的每一个相对且向径向延伸的至少两个铁心端部和连结该铁心端部的铁心中间部，定子线圈连续地巻绕装配在所述至少两个铁心的整个端部上； 该负载连接机构用于将所述定子块的定子线圈与电负载连接。
39、 如权利要求12所述的发电机，其中，所述电容器是双电荷层电容
全文摘要
本发明涉及一种发电机，发电方法以及电动机。本发明的发电机(1)具备控制装置(10)、转子(11)、(12)、定子(31)、(32)、电动电动机(30)。转子表面在轴向并列安装有两列磁铁列(15)、(16)，各磁铁的各磁极沿周向交替地颠倒排列，配置为排列的磁铁组中磁极彼此不同。定子(31)、(32)具备多个定子块，各定子块的铁心具有能够与转子的磁铁组相对的两个铁心端部和铁心中间部，该铁心端部卷绕装配有定子线圈(55)、(56)、(57)、(58)。定子块包含经由桥二极管(36)和发电脉冲电路(46)而与电容器(50)连接的发电用定子块和经由桥二极管(40)而与电动机脉冲电路(48)连接的电动机用定子块。电动机脉冲电路(48)具备电短路用开关。根据本发明能够大幅度提高发电机的增量效率。
文档编号H02K16/00GK101438485SQ20068005453
公开日2009年5月20日 申请日期2006年7月12日 优先权日2006年3月10日
发明者生越诚 申请人:白川义章