无负荷发电机制造技术

本发明专利技术的发电机具有：附着固定在以转轴３为旋转中心的两个轨道１、１′上的环状永久磁铁排列２、２′，与环状永久磁铁排列２、２′的外周面相距一定间隔附着固定的磁感应一次铁心４、４′，附着固定在上述磁感应一次铁心４、４′上并形成有两个耦合孔６、６′的磁感应二次铁心５、５′，分别插入相互相对的上述磁感应二次铁心５、５′的相互对应的各两个耦合孔６、６′并耦合的３次铁心８、８′及感应绕组７、７′。环状永久磁铁排列２、２′其Ｎ极与Ｓ极交替地连续，并由沿轴向对应的磁体极性相反的成对的８组构成。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发电机，具体涉及能抵消或排除发电中转子承受的2次性反向负荷、使发电效率达到最大的无负荷发电机。
技术介绍
发电机是将例如物理、化学或原子能等多种能源产生的机械能变换成电能的机器，近年来，虽然开发出了直线运动的发电机，但其大部分还是旋转式的发电机。无论发电机大小如何还是直流/交流发电机，共同的原理都是由电磁感应作用产生电动势的。发电机必须有形成磁场用的永久磁铁或电磁铁这样的强磁体，以及产生电动势的导体，做成两者之中任一个以另一个为基准可旋转的结构。根据上述磁体及导体之中是哪一个进行旋转，可以分成使磁场旋转的旋转磁场型及导体旋转的旋转电枢型。此外，虽然也可以使用永久磁铁产生磁场，但一般广泛使用的是在铁心上绕上励磁绕组并使其中通过直流电流的电磁铁。一般情况下，即使使用强磁体并提高旋转速度，但从一根导体产生的电动势也不会那么高，所以，一般采取的方式是在发电机中放入多根导体，并将各导体产生的电动势串联相加来获得大功率。如上所述，普通发电机是使磁体(或永久磁铁)或导体(电磁铁、电磁感应绕组等)作机械旋转而发电的，此时，绕组中会流过因磁感应(电磁感应)而产生的反向电流，形成拉住转子的相反磁场，因此存在的缺点是，转子会受到达到其本身发电量的2倍以上的无用负荷。图6所示为在如上所述旋转磁场型发电机中，如上所述那样的负荷作用于转子的状态的示意图。如图6所示，在转轴106的周围，在其外周面配置N极与S极相互交替的永久磁铁排列104。在该永久磁铁排列104的再外圈并相隔一定间隔，配置有磁感应铁心100，在磁感应铁心100上卷绕有绕组102。随着永久磁铁排列104的旋转，永久磁铁排列104在绕组102内产生的磁场发生变化，绕组102中流过感应电流。由于该感应电流导致绕组102产生磁场110，使永久磁铁排列104在妨碍其旋转方向上受到斥力的作用。例如在图6所示的例子中，磁场110是在永久磁铁排列104侧为S极的磁场，但由于永久磁铁104的旋转，永久磁铁排列104的S极向着该绕组102靠近，因此，产生上述那样的斥力作用。在发电机的磁感应铁心上所绕的电枢感应绕组中，如果流过反向电流，承受与转子的旋转力相反的负荷，感应绕组的电枢反向磁场的强度就与发电量成正比，会产生相当于瞬间使用量的2倍以上的负荷。例如，使用100W的电时，形成200W以上的反向磁场，明显妨碍转子旋转运动的负荷量会作用于转子。顺便提一下，历来，所有的发电机不仅承受机械性的一次负荷即未使用电时的负荷，而且，用电时，还承受与用电量成正比的2次性反向电流导致的负荷，受到高达瞬间使用量的2倍以上的负荷的作用。这样的负荷量是传统的发电机发电效率低的主要原因之一，所以必须解决如上所述的问题。本专利技术的目的在于，通过抵消发电机机械负荷之外的2次性负荷、也即因绕在磁感应铁心上的电枢感应绕组的反向电流产生的负荷，提供一种该2次性负荷完全不起作用的、可高效率发电的发电机。本专利技术摘其要点是，一种无负荷发电机，具有转轴、第1环状磁体排列、第2环状磁体排列、第1多个第1磁感应一次铁心、第1多个第2磁感应一次铁心、第1感应绕组及第2感应绕组。第1环状磁体排列是在以转轴为旋转中心的第1旋转轨道的外周上依次排列N极和S极。第2环状磁体排列是在以转轴为旋转中心并与第1旋转轨道有规定间隔的第2旋转轨道的外周上，依次排列极性与第1旋转轨道上的相对位置的极性相反的磁体。第1多个第1磁感应一次铁心相对第1环状磁体排列的第1外周面保持规定间隔，并沿第1外周面固定。第1多个第2磁感应一次铁心相对第2环状磁体排列的第2外周面保持规定间隔，并沿第2外周面固定。第1多个第1及第2耦合磁感应铁心在沿转轴方向相对的第1及第2磁感应一次铁心之间分别成对设置以组成闭合磁路。第1感应绕组分别卷绕在第1耦合磁感应铁心上。第2感应绕组分别卷绕在第2耦合磁感应铁心上，其卷绕方向与第1感应绕组相反。理想的是，在本专利技术的无负荷发电机中，第1环状磁体排列含有沿第1旋转轨道的外周上配置的永久磁铁排列，第2环状磁体排列含有沿第2旋转轨道的外周上配置的永久磁铁排列。此外理想的是，本专利技术的无负荷发电机还具有设于第1磁感应一次铁心的各外周上并有第1和第2耦合孔的第1多个第1磁感应二次铁心，以及设于第2磁感应一次铁心的各外周上并有第3和第4耦合孔的第1多个第2磁感应二次铁心，第1耦合磁感应铁心插入第1和第3耦合孔，使第1和第2磁感应二次铁心耦合，第2耦合磁感应铁心插入第2和第4耦合孔，使第1和第2磁感应二次铁心耦合。或者，理想的是，在本专利技术的无负荷发电机中，沿绕转轴的旋转方向配置的第1多个第1感应绕组分别相互呈Z形连接，沿绕转轴的旋转方向配置的第1多个第2感应绕组分别相互呈Z形连接。或者，理想的是，在本专利技术的无负荷发电机中，第1多个是8个，沿绕转轴的旋转方向配置的8个第1感应绕组分别相互呈Z形连接，沿绕转轴的旋转方向配置的8个第2感应绕组分别相互呈Z形连接。因此，本专利技术主要优点是，将反方向卷绕在并列铁心上的两个感应绕组互相作用，使上述两个感应绕组中流动的反向电流(感应电流)所生成的反向磁场相互抵消，从而使妨碍转子旋转运动的2次性负荷完全不起作用，提供一种即使使发电机在最高速度运转的情况下，也不会承受比该情况未进行发电时的机械负荷即旋转负荷还要大的负荷的无负荷发电机。本专利技术的其它优点在于，与传统发电机不同，转子旋转时不会发生反向电流产生的反向磁场，所以可排除1次性转子重量及转子力学能量之外的能量负荷，与传统发电方式相比，可提高发电量，可增加电力生产及提高经济效率。附图的简单说明图1为示出在本专利技术一实施例的旋转磁场型发电机中，永久磁铁和磁感应铁心及绕组的配置剖视图。图2为示出本专利技术一实施例的永久磁铁转子的磁极排列及配置在其周围的一个磁感应绕组配置的概略局部示意图。图3为示出本专利技术实施例的磁感应绕组和铁心的结构图。图4为示出本专利技术无负荷发电的磁感应铁心及绕组部分的磁力线流向的放大平面图。图5为围绕中心轴的展开图，示出在本专利技术的包围永久磁铁转子的第3次铁心上连接并卷绕有励磁绕组的状态。图6为示出传统发电机中2次负荷产生的示意图。实施专利技术的最佳形态以下根据附图说明本专利技术的无负荷发电机的构成及动作。图1示出了垂直于本专利技术无负荷发电机转轴3的剖面的结构。而图2示出了与本专利技术无负荷发电机转轴3平行的剖面结构的一部分。即，图2仅抽出如后面将说明的那样配置在转轴3周围的8组磁感应一次铁心4、4’等之中的1组来表示。参照图1及图2来说明本专利技术的无负荷发电机的结构，在对转轴3设置的左右两轨道1、1’上，以一定间隔附着固定环状的永久磁铁排列2、2’。永久磁铁排列2、2’的各永久磁铁以其在转轴的外周面上的极性交替为N极或S极的配置固定在左右两轨道1、1’上。上述永久磁铁排列2、2’可绕轴自由旋转。而且，沿转轴3方向相对的永久磁铁排列2的极性与永久磁铁排列2’的极性相互相反配置。如图2所示，在与上述永久磁铁排列2、2’相距一定间隔的位置，转轴3与固定壳体9通过轴承10连接。在上述固定壳体9上，固定着卷绕有绕组的磁感应一次铁心4、4’并与永久磁铁排列2及2’留有规定间隔。并且，在该固定壳体9上还附着固定有磁感应二次铁心5、5’，其由附着固定于磁感应一次铁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无负荷发电机，其特征在于，具有：转轴；第１环状磁体排列（２），其在以所述转轴为旋转中心的第１旋转轨道的外周上依次排列Ｎ极和Ｓ极；第２环状磁体排列（２’），其在以所述转轴为旋转中心并与所述第１旋转轨道有规定间隔的第２旋转轨道的 外周上，依次排列极性与所述第１旋转轨道上的相对位置的极性相反的磁体；第１多个第１磁感应一次铁心（４），其相对所述第１环状磁体排列的第１外周面保持规定间隔，并沿所述第１外周面固定；所述第１多个第２磁感应一次铁心（４’），其相对所述第２ 环状磁体排列的第２外周面保持规定间隔，并沿所述第２外周面固定；各所述第１多个第１及第２耦合磁感应铁心，其在沿所述转轴方向相对的所述第１及所述第２磁感应一次铁心之间成对设置以组成闭合磁路；第１感应绕组（８），其分别卷绕在所述第１耦合磁 感应铁心上；第２感应绕组（８’），其分别卷绕在所述第２耦合磁感应铁心上，卷绕方向与所述第１感应绕组相反。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：安钟石，
申请(专利权)人：金敬洙，
类型：发明
国别省市：JP[日本]