发电机的聚磁式转子构造的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供一种发电机的聚磁式转子构造，该聚磁式转子设置在具有间隔排置的数组线圈组的环状定子的内围，于一中心转轴外周围间隔设置数个轴向充磁的永久磁石，并且在每两相邻的永久磁石之间分别设置一聚磁元件；所述每一永久磁石的两侧面分别为相反磁极，且二磁极分别与其相邻的另一永久磁石的相向面为相同磁极，进而分别通过相对位置的聚磁元件聚磁而形成径向磁回路，当转子转动时，即可以通过各聚磁元件与定子之间产生电磁感应作用而发电。由于本实用新型是通过永久磁石之间的聚磁元件来聚磁，因此可以大幅减轻转子的重量，使发电更有效率。
【专利说明】发电机的聚磁式转子构造
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种发电机转子，特别适合使用在利用水流带动转子旋转进而发 电的水流发电机中，并通过其特殊聚磁式转子设计而能够大幅减轻转子的重量，使发电更 有效率。
【背景技术】
[0002] 通常，发电机是利用各种外来动力（例如水力、风力）使永久磁石的两极与线圈组 相对转动，当永久磁石（转子）转动时，线圈（定子）产生电磁感应，即可将动力来源的机 械能转换成电能。
[0003] 如图1所示为一种目前已知的水流发电机构造，图中可见定子100包括有数组呈 环状间隔排置的线圈组101，并于各线圈组101的内围设置转子200 ;转子200在其外围相 对于数组线圈组101设有若干按照N、S磁极交错排列的永久磁石201，当转子200和受到 水流驱动的叶片（未显示）同步转动时，即可以让线圈组101产生电磁感应而发电；相关技 术例如 CN203035437、CN201757021、CN201090359、TWM322521 等，皆为类似构造。
[0004] 上述先前技术中，经测试发现其发电效率并不甚佳。原因是永久磁石201相对于 定子100的线圈组101必须为径向充磁，即每一个永久磁石201的N、S极磁力线为径向（例 如永久磁石靠近线圈的外侧面为N、靠近转轴的内侧面为S)，其磁场强度（NS磁回路）受到 径向厚度所限制，致使其发电效率不佳。
[0005] 经研究，若以增加永久磁石201厚度的方式来改良，反而会增加转子的重量，减损 动能转换为电能的效率，况且在一个空间很有限的微型发电机中，也不容许让永久磁石201 的厚度增加。若将磁石制成瓦片形，因环形排列相邻二磁石之间必须NS交错，所以瓦片形 磁石必须有两种配向规格，增加制造成本；若直接一体烧结成极异方性环状磁石，其成本更 商。
[0006] 换言之，上述先前技术受限于排列永久磁石201的方式，效率不佳；即便拟以提高 成本方式来提高磁通量，其成效也不显著，显然有改良的必要。
[0007] 有鉴于此，本实用新型设计人乃以其累积多年相关领域的研究以及实务经验，特 创作出一种发电机的聚磁式转子构造，不但能改善先前技术受限于磁石排置方式导致效率 不佳的问题，还能减轻转子的重量，减少能量转换时的损失，让发电更有效率。 实用新型内容
[0008] 本实用新型的目的在于提供一种聚磁式转子，主要是通过聚磁元件将两个永久磁 石的轴向磁场聚磁成为径向的磁回路，如此一来，就可以让永久磁石的排置方式不被限制， 不但可以在有限的空间内增加磁通量，还具有减轻重量，以及提高发电效率的优点。
[0009] 为达成上述目的，本实用新型发电机的聚磁式转子构造设置在具有间隔排置数个 线圈组的环状定子的内围，所述聚磁式转子在中心转轴外周围间隔设置有数个永久磁石与 所述线圈组相对，其特征在于：
[0010] 所述各永久磁石分别为轴向充磁而使其两侧面分别为第一磁极与第二磁极，且所 述第一磁极与所述第二磁极分别与其相邻的另一永久磁石的相向面为相同磁极排置；每两 相邻的永久磁石之间分别设置有一聚磁元件，使每两个相邻的永久磁石的第一磁极能分别 通过二者之间的聚磁元件来聚集磁力线，每两个相邻的永久磁石的第二磁极能分别通过二 者之间的聚磁元件来聚集磁力线，进而使每一永久磁石的轴向第一磁极及第二磁极能分别 通过相对位置的聚磁元件而导引成径向磁回路；转子转动时通过各聚磁元件与定子的线圈 组之间产生切割磁力线的电磁感应作用而发电。
[0011] 上述各永久磁石分别为轴向充磁而使其两侧面分别为第一磁极与第二磁极，因此 永久磁石的外部磁力线方向原本是由N极至S极，内部磁力线的方向由S极至N极，也即，永 久磁石原本的磁力线方向相对于中心转轴为轴向（上下方向）；此时，在两个相邻而且相向 面为相同磁极的永久磁石之间设置聚磁元件，则通过聚磁元件来聚集二者的磁力线，将可 以产生聚磁作用而形成径向的磁回路，以供转动时与线圈组之间切割磁力线而而发电。换 言之，经由聚磁元件的设置，将使本实用新型的永久磁石不必像先前技术只能采用径向充 磁的磁石，不但可以采用磁通量较高的磁石，并且可以减轻重量，进而提高发电效率
[0012] 以下进一步说明各元件的实施方式：
[0013] 实施时，所述数个聚磁元件分别利用一聚磁性金属片弯折而成为外宽内窄的扇 形，每一聚磁元件的两侧壁分别与二相邻的永久磁石的相同磁极贴合。
[0014] 实施时，所述中心转轴外缘轴向设置有数个间隔排列的嵌槽，每一聚磁元件的两 侧壁分别嵌入嵌槽而固定在转轴外缘。
[0015] 实施时，所述呈扇形的聚磁元件外缘为圆弧面，各聚磁元件外缘的圆弧面的曲率 相同，且圆心位于中心转轴的中心点。
[0016] 实施时，所述数个永久磁石及聚磁元件分别呈等分360度排列。
[0017] 实施时，所述数个永久磁石及聚磁元件为相同数量，并且在4个以上。
[0018] 相较于先前技术，本实用新型克服了以往只能采用径向充磁的磁石而造成磁通量 以及空间排置上的限制，可利用聚磁元件使轴向磁力线聚集而形成径向磁回路，不但可以 采用磁通量较高的磁石，并且可以减轻重量，进而提高发电效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为已知采用径向充磁的磁石的转子构造示意图；
[0020] 图2为本实用新型第一实施例采用轴向充磁永久磁石的转子构造示意图；
[0021] 图3为本实用新型第二实施例采用轴向充磁永久磁石的转子构造示意图。
[0022] 附图标记说明：100-定子；101-线圈组；200-转子；10-中心转轴；11-嵌槽；20、 201-永久磁石；21-第一磁极；22-第二磁极；30-聚磁兀件；31-侧壁；32-圆弧面。
【具体实施方式】
[0023] 以下依据本实用新型的技术手段，列举出适于本实用新型的实施方式，并配合图 式说明如后：
[0024] 如图2所示，本实用新型发电机的磁式转子构造，设置在呈环状的定子100的内 围，该定子100内缘设置有间隔排置的数组线圈组101，转子200在中心转轴10外周围间 隔设置有数个永久磁石20与线圈组101相面对，并且在每两个相邻的永久磁石20之间分 别设置有一聚磁元件30,当转子200的中心转轴10受到外部动力驱动而旋转时，即可使包 含永久磁石20及聚磁元件30的整组转子200旋转，进而与定子100的数组线圈组101磁 感应而发电。至于所述外部动力来源，例如：水流，可以令中心转轴10连接于外部叶片（图 略），当水流驱动外部叶片时，即可以令中心转轴10同步旋转。
[0025] 图中可见，上述各永久磁石20分别为轴向充磁而使其两侧面分别为第一磁极21 与第二磁极22,例如，第一磁极21为N极，第二磁极22为S极；该第一磁极21与第二磁极 22分别与其相邻的另一永久磁石20的相向面为相同磁极排置，例如，其中一永久磁石20的 第一磁极21为N极，另一永久磁石20之相向面也为N极。
[0026] 如此一来，由于每两相邻的永久磁石20之间分别设置有一聚磁元件30,因此将可 以使每两个相邻的永久磁石20的第一磁极21能分别通过二者之间的聚磁元件30来聚集 磁力线；相对的，每两个相邻的永久磁石20的第二磁极22能分别通过二者之间的聚磁元件 30来聚集磁力线，进而使每一永久磁石20的轴向第一磁极21及第二磁极22能分别通过各 相对位置的聚磁元件30而导引成径向磁回路。如此当转子200转动时，即可以通过各聚磁 元件30与定子100的线圈组101之间产生切割磁力线的电磁感应作用而发电。
[0027] 上述导引磁力线的原理，是各永久磁石20分别为轴向充磁而使其两侧面分别为 第一磁极21与第二磁极22,因此永久磁石20的外部磁力线方向原本是由N极至S极，内部 磁力线的方向由S极至N极，也即，永久磁石20原本的磁力线方向相对于中心转轴10为轴 向（上下方向）。
[0028] 此时，在两个相邻而且相向面为相同磁极的永久磁石20之间设置聚磁元件30,则 通过聚磁元件30来聚集二者的磁力线，将可以产生聚磁作用而形成相对于中心转轴10或 相对于线圈组101为径向的磁回路，以供转动时与线圈组101之间切割磁力线而而发电。
[0029] 换言之，经由聚磁元件30的设置，将使本实用新型的永久磁石20不必像先前技术 只能采用径向充磁的磁石，不但可以采用磁通量较高的磁石，并且可以减轻重量，进而提高 发电效率。
[0030] 以下进一步说明各元件的实施方式：
[0031] 图标中，所述数个聚磁元件30是分别利用一聚磁性金属片弯折而成为外宽内窄 的扇形，每一聚磁元件的30两侧壁31分别与二相邻的永久磁石20之相同磁极贴合，例如： 聚磁兀件的30两侧壁31分别与二相邻永久磁石20的两个第一磁极21相贴合，或者聚磁 元件的30两侧壁31分别与二相邻永久磁石20的两个第二磁极22相贴合。
[0032] 图示中，所述呈扇形的聚磁元件30外缘为圆弧面32,各聚磁元件30外缘的圆弧 面32的曲率相同，且每一聚磁元件30外缘的圆弧面圆心皆位于中心转轴10的中心点，使 整个转子200旋转时外轮廓为一正圆形；此外，所述数个永久磁石20及复数聚磁元件30分 别呈等分360度排列，如此即可以平衡重量，避免快速旋转时产生震动，让转子200的旋转 顺畅。
[0033] 如图3所示，配合聚磁元件30呈扇形的设计，本实用新型实施时可以在前述中心 转轴10外缘轴向设置有数个间隔排列的嵌槽11，以供每一聚磁元件30的两侧壁31分别嵌 入各嵌槽11，进而使聚磁元件30能快速固定在转轴10外缘。
[0034] 此外，数个永久磁石20及聚磁元件30的数量相同，图3与图2的差异在于二者分 别皆为4个（图2)或8个（图3)，而定子100的线圈组101则不受限制，最好在3个以上。
[0035] 以上的实施说明及图式，系举例说明本实用新型的较佳实施例，并非以此局限本 实用新型；举凡与本实用新型的构造、装置、特征等近似或相雷同者，均应属本实用新型的 创设目的及申请专利范围之内，谨此声明。
【权利要求】
1. 一种发电机的聚磁式转子构造，该聚磁式转子设置在具有间隔排置数组线圈组的环 状定子的内围，所述聚磁式转子在中心转轴外周围间隔设置有复数个永久磁石与线圈组相 对，其特征在于： 该各永久磁石分别为轴向充磁而使其两侧面分别为第一磁极与第二磁极，且该第一磁 极与该第二磁极分别与其相邻的另一永久磁石的相向面为相同磁极排置；每两相邻的永久 磁石之间分别设置有一聚磁元件，使每两个相邻的永久磁石的该第一磁极能分别通过二者 之间的聚磁元件来聚集磁力线，每两个相邻的永久磁石的该第二磁极能分别通过二者之间 的聚磁元件来聚集磁力线，进而使每一永久磁石的轴向第一磁极及第二磁极能分别通过相 对位置的聚磁元件而导引成径向磁回路；转子转动时通过各聚磁元件与定子的线圈组之间 产生切割磁力线的电磁感应作用而发电。
2. 如权利要求1所述发电机的聚磁式转子构造，其特征在于，各该聚磁元件分别利用 一聚磁性金属片弯折而成为外宽内窄的扇形，每一该聚磁元件的两侧壁分别与二个相邻的 永久磁石的相同磁极贴合。
3. 如权利要求2所述发电机的聚磁式转子构造，其特征在于，该中心转轴外缘轴向设 置有数个间隔排列的嵌槽，每一该聚磁元件的两侧壁分别嵌入该嵌槽而固定在转轴外缘。
4. 如权利要求2所述发电机的聚磁式转子构造，其特征在于，该呈扇形的聚磁元件外 缘为圆弧面，各该聚磁元件外缘的圆弧面的曲率相同，且圆心位于该中心转轴的中心点。
5. 如权利要求1-4中任一项所述发电机的聚磁式转子构造，其特征在于，数个该永久 磁石及数个该聚磁元件分别呈等分360度排列。
6. 如权利要求5所述发电机的聚磁式转子构造，其特征在于，该永久磁石及该聚磁元 件数量相同，并且在4个以上。
【文档编号】H02K1/27GK203896070SQ201420192418
【公开日】2014年10月22日 申请日期:2014年4月18日 优先权日:2014年4月18日
【发明者】黄依华 申请人:黄依华