专利名称：导磁差动转子发电机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种独特的发电机，它虽然也含有产生磁场的磁体构件和产生感应电势的线圈绕组，但它完全不同于现有的发电机理和传统结构。
迄今为止，所有的发电机都是基于导体在磁场中作切割磁力线的运动或者相反，从而产生感应电动势的机理进行设计的，与此相应的常规结构是，一个产生磁场的磁体和一个在磁场中作切割磁力线运动通常为转动的线圈绕组，此时转动的线圈绕组称为转子，而磁场件称为定子;当然也可以将磁构件作成转子，而线圈绕组设置成笼式结构置于磁体的外围作为相对静止的定子。本申请人认为，这种传统的发电机存在一个永远无法克服的缺陷，即产生反电动势和相应的互感作用，从而导致发电机的转子组力相当大，并且随着转速的增加和发电能力的增加相应所需输入的机械能也增加，从能量守恒的原理来说这是正确的，但是申请人认为，如果只在线圈绕组中产生电动势而不产生反电动势和互感作用，那么就可使发电阻力大大减小，进而提高发电机的效率。经过申请人数万次试验和已成功的模型发电机证实，这种想法不是空想而是可以实现的。
为此，本发明任务在于提供一种完全新颖构思的发电机，它克服了现有发电机中不利的反电动势和互感作用，从而使发电机能力与用于驱动的输入能无关，而只取决于本身磁能线圈匝数和导磁差变化率，这样发电效率大大提高，同时结构合理简单、制作容易，此外能提供任意高的电压，高频率的交、直流电能，并使输电经济性明显改善。
这一任务，本发明是采取如下措施实现的设置至少一个产生磁力线的永磁或电磁构件，至少一个与所述构件相对静止但要使磁力线通过的线圈绕组，至少一个通常为片状的构件在磁场中作周期性和连续地切割磁力线的运动，从而使进入线圈绕组的磁通量发生周期与连续的变化，并导致线圈绕组中产生相应变化规律的感应电动势。
本发明一个优选方案是，至少设置两个相对静止并同轴间隔安装的圆盘件，其中，在一个圆盘上至少设置一个产生磁场的磁体(永磁或电磁)，在另一个圆盘上至少设置一个对着上述磁体的线圈绕组，在两个圆盘之间一般同轴安置一个相对转动的片状构件，该转动构件至少包含一个与线圈截面最好一致的位置对应的用于产生导磁差的部分。
本发明另一个优选方案是，在两个同轴安装和相对静止的每个圆盘件上，通常沿圆周方向均匀间隔设置偶数例如，4、6、8，个磁体和线圈绕组构件，其中，磁体和线圈各为半数交错安排，同时，一个园盘上的磁体要对准另一圆盘上的线圈，同一个圆盘上的磁体极性通常交错安置，这样，磁体和线圈的轮廓及位置构成中心对称，所述圆盘件间的片状转动构件是由非导磁材料制成的同轴安装的转动圆盘，其上至少置有一个通孔，该孔的轮廓和位置如此确定，当该转动圆盘静止时，所述通孔与一个圆盘的磁体及另一圆盘上的线圈绕组作空间重合，然后根据发电参数要求如电压，电流，交或直流，频率等将线圈绕组作适当连接和选定产生导磁差动转子的转速本发明又一个优选方案是，所述转动圆盘件由一种超导体材料制成，其上置有至少一个与线圈轮廓基本一致的通孔，为了满足超导体材料的工作环境，将本发明置入一个完全密封的壳体中，同时将输入和输出导线在保证密封的前提下从壳体壁导出，然而置入目前已达到的100°K的液态氮中，同时发电机输入输出导线在符合要求的条件下从液氮容器中导出。
本发明另一个优选方法是，同轴设置四个安装磁体和线圈绕组的铝制圆盘，每个圆盘上沿圆周设置4个磁体和4个线圈绕组并交错安排，同时磁体的磁极也沿圆周作交错排列，每两个圆盘间置一个产生导磁差的转动圆盘，该转动圆盘上置有两个通孔。
下面，结合附图中的具体实施例，详细描述本发明。
图1为本发明发电机的优选实施例截面示意图，图2为图1实施例中一个圆盘组件示意图，图3为图1实施例中一个转动圆盘的示意图，图4为本发明另一实施方案中一个圆盘组件示意图，
图5为另一实施方案中转动圆盘的示意图，参看图1，驱动发电机中转动圆盘3的传动轴用1表示，它通过轴承8安装在相对静止的位于两端部的圆盘组件2上，以便保证转动圆盘和静止圆盘保持良好的同轴线安置，同时，也使静止圆盘上的磁体和线圈绕组以及转动圆盘上的用于产生导磁差的通孔部分保持良好的定位。4为线圈绕组，5为永磁材料构成的磁体或者也可用电磁线圈加铁芯构成的电磁组件代替，6为导线通孔，7为线圈绕组的骨架。
从图2和1可以看出，相对静止安装的圆盘2为具有一定厚度的一般由非导磁材料制成的盘体，中心部分置有一个容纳传动轴1和有时用于支承轴承8的通孔，外圆周部分置有定位槽和定位凸缘，以便当设置多个圆盘2时相互组装配合简便和保证同轴线，当然该用于配合时定位槽和凸缘也可设置在中心孔的轮廓端面环部分上;然后在圆盘2的环端面上即沿圆周方向以均匀间隔设置多个(根据需要而定，并多为偶数)，本实施例为8个通孔(也可根据需要不为通孔)，该通孔的形状根据磁体和线圈绕组的形状而定，即任意选择，对于本实施例的情况为大致三角形，如图2所示，在方案中，四个线圈绕组4和四个磁体5呈间隔和交错安排的，或者说它们分另成对地安置在直径的两端部分，如果将图1中四个圆盘2分别标定为2-1，2-2，2-3，2-4，并图2表明的为圆盘2-1，那么，圆盘2-2，2-3，2-4的结构与圆盘2-1完全一样，只是在安装时，务必，使圆盘2-2相对圆盘2-1旋转45°角度，以使圆盘2-1的磁体对准圆盘2-2上的线圈绕组，同时使圆盘2-2上的磁体对准圆盘2-1上的线圈绕组，依次原理类推，圆盘2-3相对圆盘2-2，圆盘2-4相对圆盘2-3，都应在安装时错开45°角，另外还应注意，不处于两端头的圆盘如本例中的圆盘2-2和2-3上的线圈绕组将受到来自相邻两边圆盘上磁体的作用，这时磁体之磁极的安排应以使得线圈绕组中磁通量变化最大为依据，这一点对本领域的技术人员来说是公知的基础知识，当然也可用简单的实验来达到。而线圈绕组的连接，可以根据需要如发电电流是交或直线，电压高低，电流大小，频率等参数作相应的变化。
图3表示转动圆盘3的示意图，9为通孔，其形状大小与圆盘2上的安置磁体或线圈绕组的孔(或槽)相一致，当转动圆盘3相对于圆盘2静止时，孔9应与圆盘2-1上的磁体及圆盘2-2上的线圈绕组相对准重合，为的是，当转盘3转动时，使线圈中产生最佳磁通量变化。
本发明发电机的工作原理，仍然基于线圈中磁通量发生变化导致感应中电动势的根本法则。与现有技术根本不同的是，线圈绕组和磁体都不运动即是相对静止的，那么如何使进入线圈中的磁通量发生变化呢？答案是，将一个通常片状的物体，导磁的和非导磁的都可，以运动的形式通过磁体和线圈(通常磁极对准线圈端面安置)之间，即作切割磁力线的运动，这样就产生一个导磁差的作用，换句话说，进入线圈中的磁通量就发生变化，因此，本发明称之为导磁差转子发电机，依此机理，一般技术人员都可推知，磁体和线圈以及产生导磁差的转动构件的相互位置安排应以能使线圈中产生磁通量变化最大为最佳。一般说来，磁极对着线圈端面安置为好且愈近愈好，而对于导磁差转子来说，由导磁材料和非导磁材料制作都可，但最好用非导磁材料，且截止磁力线通过的能力愈高愈好，关于导磁材料和非导磁材料问题，虽然都是公知的技术，但是也还在不断的发展，就目前来说，致力于导磁材料及强磁力材料的研究较多，成绩也较大，这些材料都可方便地应用于本发明，至于非导磁材料也是本发明所必需的，越是截止磁力线通过的能力越强则越为本发明所青睐，据了解，超导体材料就是一种具有类似非透明物体遮光那样能截止磁力线通过的非导磁材料。
为此，本发明一个特别优选的实施方案是，转动圆盘3由超导体材料制成，其上置有至少一个通孔9，此时人们特别容易想像，当使转动圆盘3转动时，由于通孔9的关系，磁体产生的磁力线就会时而被(相对)完全截止，时而被近似完全通过，从而在线圈绕组中产生最佳磁通量变化，亦即发电效率最高。众所周知，目前的超导体还不能在室温下工作，所谓高温超导体也只能在100°K的液态氮中实现，所以本发明应用超导体制作导磁差动子的实施方案，也必须将发电机整体用壳体密封置于低温液态氮中，尽管这给发电机的成本带来不利但这是完全可以实现的，另外到底不利到何种程度，因为本申请人的经济力量所限不能给出具体的实验数据。但这绝不能否定本发明为重大发明的价值，因为超导体的研究与竟争在世界上还方兴未艾。另外，现在已经能够生产强磁力材料，和良好导磁材料，相信不久将来也能生产正常室温下的良好非导磁材料。
本发明一个选择方案是，转动圆盘3的通孔9中置有用良好导磁材料制成的构件。此时，也可将该导磁材料制成的并与线圈断面轮廓一致的构件直接用相应的刚性构件和转轴作固定连接，而省去载体圆盘3。同理，也可用导磁材料制作转动圆盘3同时置有通孔9或孔9中置有非导磁材料构件。
图4和图5表示本发明另一实施例的静止圆盘2与转动圆盘3的示意图，由于已将具体结构和安排描述得显而易见，故不赘述。
综合上述可以看出，本发明发电机具有下列明显的优点(一)本发明发电机发电阻力小，效率可明显提高。
这是由于本发明不存在反电动势的互感作用，故用于驱动导磁差转子的动力只是用于克服空气阻力和轴承的摩擦阻力，从理论上可以想像和在实践中也已经证明这是十分微小的。而发电能量的输出只与磁体的潜能、线圈匝数以及导磁差变化率有关，显然这些都是容易改变的，所以可以使发电效率大大提高。
(二)结构简单、制作容易，比如直流发电时也不用转换装置等，因而成本低。
(三)发电能力具有很高的随意性，例如可以发出任意高电压和任意大电流的电能，这是由于本发电机从理论上说发电能力的输出只与磁体能量，线圈匝数以及导磁差变化率有关，而这些参数是极为容易改变的，另外，加之本发电机结构合理，发电线圈绕组的匝数与个数可以任意选用，不象现有发电机那样受到空间的很大限制。
(四)大大有利于远距离的输电经济性，众所周知，高压输电是最经济的，而一般现有发电机只能发出380V的三相电，然后经过变压器变为高压输电，而对于应用本发电机时，可直接发出高压电输出，因而省去一部分输送变压器装置，所以效率及经济性都大大提高。
虽然，本说明书和权利要求书只揭示了几个实施方案以便说明本发明发电机的技术主题，但是，本领域的技术人员依此可以做出变型和扩展，例如，圆盘组件也可以做成圆筒式的或相对运动的，此时，导磁差动转子相对静止等等，然而这些都理所应当地在本权利要求书的保护范围之内。
权利要求
1.一种导磁差动转子发电机，包括至少一个产生磁场的磁体和至少一个置于磁场中的线圈绕组，其特征在于磁体和线圈绕组是相对静止安置的，还至少设置一个通常由片(板)状材料制成的用于产生导磁差的运动构件，其运动时切割磁力线并导致线圈绕组中的磁通量发生变化，以产生感应电动势。
2.按权利要求1的发电机，其特征在于所述片(板)状运动构件可由导磁材料或非导磁材料构成。
3.按权利要求2的发电机，其特征在于至少设置两个相对静止并同轴安装的圆盘件，其中，一个圆盘上设置至少一个产生磁砀的磁体，在另一个圆盘上设置至少一个对着上述磁体的线圈绕组，而在两个圆盘之间通常同轴安置一个相对转动的片状构件，该转动构件至少包含一个与线圈截面轮廓最好一致的位置对应的转动时产生导磁差的部分。
4.按权利要求3的发电机，其特征在于在每个圆盘上，沿圆周方向设置8个均分的区域，将四个磁体和四个线圈绕组交错地安置在8个分区中，并且每两个圆盘件为一组，安装时相对旋转45°角，以使一个圆盘上的磁体对另准另一个圆盘上的线圈绕组，一个由非导磁材料构成的片状转动盘件，其上，至少置有一个最好和线圈截面轮廓一致的和位置对应的通孔，以便当该转动盘件转动时，该通孔产生导磁差的作用以使进入线圈的磁通量发生变化，导致感应电动势。
5.按权利要求4的发电机，其特征在于设置4个由非导磁材料铝制成的圆盘件，相应的设置三个用于产生导磁差的转动圆盘。
6.按前述权利要求之一的发电机，其特征在于所述转动圆盘件由一种超导体材料制成，其上置有至少一个最好与线圈截面轮廓一致的通孔。
7.按权利要求4或5的发电机，其特征在于所述转动构件上的通孔安置一个用超导材料构成的配合构件。
全文摘要
一种导磁差动转子发电机，包括至少两个同轴间隔安置的相对静止圆盘件，一个圆盘上至少有一个磁体，另一圆盘上至少有一个与磁体对置的线圈绕组，在两圆盘间同轴安置一个通常片状的转动件，其至少含有一个与线圈截面最好一致的产生导磁差的部分，当其以一定频率转动时，线圈中的磁通量发生变化而产生电动势。
文档编号H02K16/00GK1083277SQ9210580
公开日1994年3月2日 申请日期1992年7月22日 优先权日1992年7月22日
发明者张居平 申请人:张居平