本发明涉及一种发电装置， 确切地说是一种直旋感生发电机。

背景技术

传统的发电机存在以下不足： 第一， 由于传统发电机转子即磁极， 与定子即线圈， 两 者之间作相对圆周运动过程中， 磁力线和线圈做相对切割运动， 主磁通和线圈的感应电流 产生的旋转磁场形成切向力始终与转子旋转的 方向相反 180° 对转子起到阻碍作用， 输入 的动力远大于电磁阻力才能满足发电机的运行 要求， 上述电磁阻力越大， 消耗浪费的能量 越大。 这种发电方式只是完成了能量的部分转化， 转化效率低， 能耗较大。 第二， 传统发 电机的铁芯中容易产生漏磁， 还产生谐波， 对电网有危害。 另外， 若要提高发电机的发电 效率， 缩小铁芯与磁极之间的间隙是一个必要的途径 ， 间隙越小间隙内的空气所产生的磁 阻越小， 发电效率越高， 最理想的方案是铁芯与磁极直接接触， 确保磁极的磁力线最多的 穿过铁芯； 然而， 一方面缩小铁芯与磁极之间的间隙对加工工艺 的要求过高， 会大幅增加 发电机的造价，另一方面， 由于现有的铁芯与磁极都是固体，若相互直接 接触磨擦力过大， 因此， 难以将发电机的发电效率提高到最理想的状态 。

发明内容

本发明的目的， 是提供了一种直旋感生发电机， 它是通过改变发电机铁芯中磁通量的 大小在线圈中产生感生电动势， 而非通过线圈切割磁力线， 磁力线始终在铁芯内与铁芯上 的线圈垂直， 铁芯与磁铁相对转动的方向也与磁力线垂直， 因此， 主磁通和线圈内的感应 电流产生的磁通均在铁芯内与铁芯成水平方向 ， ΧϊΤ铁芯与磁铁的相对转动的阻碍作用大幅 减小， 可节省发电所需的能量消耗。 它的铁芯中不易产生漏磁和谐波， 不会对电网造成危 害， 从而， 可解决现有发电机存在的不足。 并且， 它可消除磁极与铁芯之间的磁阻， 有效 地提高发电机的发电效率。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 直旋感生发电机， 包括铁芯支架， 铁芯支 架上安装转轴， 转轴的两端分别安装第一转盘和第二转盘， 铁芯支架上安装第一铁芯， 第一铁芯的外周安装第一线圈， 第一转盘上安装第一密封板， 第一转盘或第一密封板上 安装第一磁铁， 第一磁铁的表面与第一密封板的表面共面， 第二转盘上安装第四磁铁， 第一磁铁和第四磁铁与第一铁芯的两端相对应 ， 第一磁铁与第四磁铁的异极相对； 第一 铁芯的一端开设储液槽， 储液槽内均填充磁性液体， 第一铁芯设有磁性液体的一端与第 一密封板接触。

为进一步实现本发明的目的， 还可以采用以下技术方案实现： 铁芯支架上安装第二 铁芯和第三铁芯， 第一铁芯、 第二铁芯和第三铁芯均匀分布于转轴的外周， 第一铁芯、 第二铁芯和第三铁芯的中心共圆， 第二铁芯的外周安装第二线圈， 第三铁芯的外周安装 第三线圈， 第一转盘上安装第二磁铁， 第二磁铁和第一磁铁与转轴的间距相等， 第二磁 铁和第一磁铁相隔 180度， 第二转盘上安装第五磁铁， 第五磁铁和第四磁铁与转轴的间 距相等， 第五磁铁与第四磁铁相隔 180度， 第五磁铁与第二磁铁异极相对； 第五磁铁的 表面与第二密封板表面共面， 第二磁铁与第一密封板的表面共面。第一铁芯 、第二铁芯、 第三铁芯、 第一磁铁、 第二磁铁、 第四磁铁和第五磁铁的端面形状和大小相同。 第一磁 铁和第二磁铁的磁极方向相反。 第一磁铁和第二磁铁的磁极方向相同。 第一转盘上安装 数个外磁块， 数个外磁块均匀分布于以转轴为圆心的圆周上 ； 铁芯支架上安装数个内磁 块， 数个内磁块均勾分布于以转轴为圆心的圆周上 ； 外磁块到转轴的垂直距离等于内磁 块到转轴的垂直距离； 内磁块与外磁块一一对应， 且同极相对。 第二转盘上安装数个夕卜 磁块， 数个外磁块均匀分布于以转轴为圆心的圆周上 ； 铁芯支架上安装数个内磁块， 数 个内磁块均匀分布于以转轴为圆心的圆周上； 外磁块到转轴的垂直距离等于内磁块到转 轴的垂直距离； 内磁块与外磁块一一 X寸应， 且同极相对。 所述的第一密封板是圆环形结 构。 第一铁芯的两端各开设一个储液槽， 储液槽内均填充有磁性液体； 第二转盘上安装 第二密封板， 第四磁铁与第二密封板的表面共面， 第一铁芯的两端分别与第一密封板和 第二密封板接触。 所述的第二密封板是圆环形结构。

本发明的积极效果在于： 它是通过改变发电机铁芯中磁通量的大小在线 圈中产生感生 电动势， 产生感生电流的大小与磁通量的变化率和导线 负载的电阻大小有关。本发电机工 作时， 铁芯与磁铁相对转动过程中， 磁铁的磁力线始终垂直于铁芯端面， 即改变铁芯中磁 通量大小的旋转方向始终与磁铁磁力线的方向 始终成 90度角， 以该结构方式发电， 可大幅 减小发电机定子转子之间转动的阻力， 同时还可提高发电效率， 有很好的节能效果。本发 电装置在铁芯中不产生漏磁， 没有谐波产生， 还可减少一部分阻力， 节约能源， 并且对电 网不产生危害。它利用磁性液体填充铁芯的两 端， 使磁极与铁芯之间绝大部分是固体与液 体之间的接触， 从而既可消除铁芯与磁极之间的磁阻， 提高发电效率， 又可最大限度的縮 小铁芯与磁极之间的磨擦力， 减小发电的能量消耗。它铁芯支架可为铁芯提 供足够的支撑 力， 能有效地防止铁芯在外力的作用下晃动， 避免产生不必要的摩擦， 延长电动机的使用 寿命； 它的安装磁极的转盘具有体积小、 重量轻、 加工难度低和安装磁极难度小的优点； 另外具有使用寿命长和加工难度小的优点。本 发明还具有结构简洁紧凑、制造成本低廉和 使用安全方便的优点。

附图说明

图 1是本发明的结构示意图；图 2是图 1的 A- A剖视结构示意图；图 3是图 1的 C - C 剖视结构示意图； 图 4是图 1的 B-B剖视结构示意图； 图 5是图 1的 I局部放大结构示 意图。

图中标号： 1铁芯支架 2第一转盘 3第二转盘 4转轴 5第一铁芯 6第二铁芯 7第三铁芯 8第一磁铁 9第二磁铁 11第四磁铁 12第五磁铁 14第一线圈 15第 三线圈 16第二线圈 17外磁块 18内磁块 19储液槽 20磁性液体 21轴承 22 第一密封板 23第二密封板。

具体实施方式

本发明所述的直旋感生发电机， 包括铁芯支架 1， 铁芯支架 1上安装转轴 4， 转轴 4 的两端分别安装第一转盘 2和第二转盘 3,铁芯支架 1上安装第一铁芯 5， 第一铁芯 5的. 外周安装第一线圈 14， 第一转盘 2上安装第一密封板 22, 第一转盘 2或第一密封板 22 上安装第一磁铁 8， 第一磁铁 8的表面与第一密封板 22的表面共面， 第二转盘 3上安装 第二密封板 23， 第二转盘 3或第二密封板 23上安装第四磁铁 11， 第四磁铁 11与第二密 封板 23的表面共面，第一磁铁 8和第四磁铁 11与第一铁芯 5的两端相对应，第一磁铁 8 与第四磁铁 11的异极相对，确保在第一转盘 2和第二转盘 3转动过程中第一磁铁 8和第 四磁铁 11的磁力线可经过第一铁芯 5; 第一铁芯 5的两端各开设一个储液槽 19,储液槽 19内均填充有磁性液体 20，第一铁芯 5的两端分别与第一密封板 22和第二密封板 23接 触。 由磁性液体 20 ±真充铁芯的两端， 可大幅减少铁芯固体部分与磁铁接触的面积， 使铁 芯与磁铁之间绝大部分是固液接触， 有效地减少铁芯与磁铁之间的磨擦力。 磁性液体 20 的导磁性能较好， 其磁极直接接触可最大限度的消除磁极与铁芯 之间的磁阻， 提高发电 效率。 由于铁芯的两端填充有磁性液体 20， 因此， 为防止磁性液体 20由储液槽 19内流 失， 在第一转盘 2上安装第一密封板 22， 在第二转盘 3上安装第二密封板 23, 确保储液 槽 19在转动过程中始终处于封闭状态。

为降低生产成本，第一铁芯 5也可仅有一端开设储液槽 19并填充磁性液体 20，此时， 第二转盘 3上可不安装第二密封板 23， 而; t接安装第四磁铁 11， 但其消除铁芯与磁极之 间磁阻的效果不理想。

所述的储液槽 19可以直接在第一铁芯 5等铁芯的两端开设， 也可以是由铜或铝等材 料制成的环状部件与第一铁芯 5的两端连接构成， 即由铜或铝等材料围成储液槽 19。

所述的第一转盘 2和第二转盘 3是安装作为磁极的第一磁铁 8和第四磁铁 11等磁铁 的载体， 可带动所述的磁铁相对于所述的第一铁芯 5等铁芯转动； 铁芯支架 1是固定第 一铁芯 5的部件， 可尽可能地防止第一铁芯 5在工作过程中受外力的干扰而发生晃动。 实现磁极相对铁芯转动的功能还有其他结构方 案， 例如固定轴转动筒机构， 用一根固定 轴替代铁芯支架 1， 所述固定轴上设置支撑杆， 利用所述支撑杆固定第一铁芯 5等铁芯； 所述固定轴的外周安装转动筒， 所述转动筒可相对于所述固定轴转动， 即由所述转动筒 替代所述的第一转盘 2和第二转盘 3安装固定磁极， 磁极位于转动筒的两端内侧。 所述 具有固定轴转动筒机构的发电机， 虽可实现磁极相对于铁芯转动， 但是存在以下缺陷： 第一、在同材料、等重量的前提下， 分别制造所述带有支撑杆的固定轴和铁芯支架 1， 带 有支撑杆的固定轴的强度远低于铁芯支架 1.的强度； 在实际生产中带有支撑杆的固定轴 根本无法对第一铁芯 5等铁芯提供足够的支撑力，而在发电机的工� �过程中，第一铁芯 5 等铁芯所受的外力会发生周期性的变化， 且力度较大， 若第一铁芯 5等铁芯得不到有效 地支撑和固定而发生晃动， 则不仅会直接影响发电机的效率， 还极有可能造成不必要的 摩擦， 大幅缩短发电机的使用寿命； 铁芯支架 1和带有支撑杆的固定轴相比， 可为第一 铁芯 5提供足够的支撑力， 能有效地防止第一铁芯 5在外力的作用下晃动， 避免产生不 必要的摩擦， 延长电动机的使用寿命。 第二、 所述转动筒的体积远大于第一转盘 和第 二转盘 3的体积和， 会增加驱动磁极转动所消耗的能量， 另外， 转动筒的加工工艺难度 远大于所述转盘的加工工艺， 会增加制造发电机的成本， 并且， 在转动筒内安装磁极也 具有较大难度， 加工成本过高； 第一转盘 2和第二转盘 3与所述转动筒相比， 具有体积 小、 重量轻、 加工难度低和安装磁极难度小的优点。 第三、 固定轴转动筒机构中， 铁芯、 磁极和转动筒的重量均由所述的固定轴承担， 因此， 对所述固定轴的强度要求极高， 势 必增加发电机的生产成本， 并且， 既使如此， 固定轴转动筒机构的发电机的使用寿命也 远不如由具有铁芯支架 1、第一转盘 2和第二转盘 3的发电机的使用寿命长；装有铁芯支 架 1、第一转盘 2和第二转盘 3的发电机具有使用寿命长和加工难度小的优� �。综上所述， 具有固定轴转动筒结构的发电机难以加工， 无法产业化， 更无法制造出有实际发电意义 的较大容量的发电机， 而本发明所述发电机则可解决该问题， 可制造出大容量的发电机。 本发明加工制作时， 还可分为两大方案， 一类是磁铁旋转， 另一类是铁芯旋转。 磁铁旋转的方案。

将第一转盘 2和第二转盘 3与转轴 4固定连接， 将转轴 4与电动机或液压马达等动 力装置连接。转轴 4上还可安装叶片， 以便可借助风力或水力带动转轴 4转动。 发电机 工作时， 铁芯支架 1固定， 转轴 4带动第一转盘 2和第二转盘 3相对第一铁芯 5转动， 从而使第一磁铁 8和第四磁铁 11相对第一铁芯 5的同步转动。

在上述转动过程中， 第一铁芯 5端面的磁通量变化如下： 当第一磁铁 8和第四磁铁 11转动到与第一铁芯 5共线的位置时， 第一铁芯 5的磁通量最大， 随着第一磁铁 8和第 四磁铁 11的继续转动， 第一铁芯 5的磁通量逐渐减小直至为零， 当第一磁铁 8和第四磁 铁 11再次接近第一铁芯 5运动时， 第一铁芯 5的磁通量再次由零增加至最大，如此周而 复始的改变磁通量的大小， 第一铁芯 5上的安装的第一线圈 14内便可产生感生电动势。

铁芯旋转的方案。

将第一铁芯 5通过铁芯支架 1与转轴 固定连接， 铁芯支架 1和其上安装的铁芯可 在转轴 4的带动下， 相对于第一转盘 2和第二转盘 3转动。 磁通量的变化以及发电原理 与磁铁旋转方案相同。

如图 2至图 4所示， 铁芯支架 1上可再安装第二铁芯 6和第三铁芯 7， 第一铁芯 5、 第二铁芯 6和第三铁芯 7均匀分布于转轴 4的外周，第一铁芯 5、第二铁芯 6和第三铁芯 7的中心共圆，第二铁芯 6的外周安装第二线圈 16，第三铁芯 7的外周安装第三线圈 15， 第一转盘 2上安装第二磁铁 9，第二磁铁 9和第一磁铁 8与转轴 4的间距相等，第二磁铁 9和第一磁铁 8相隔 180度，第二转盘 3上安装第五磁铁 12，第五磁铁 12和第四磁铁 11 与转轴 4的间距相等， 第五磁铁 12与第四磁铁 11相隔 180度，第五磁铁 12与第二磁铁 9异极相对。转动时， 第一线圈 14、第三线圈 15和第二线圈 16内均可产生感生电动势， 从而形成三相电。 铁芯的数量与发电的相数相同， 即铁芯支架 1上安装一根铁芯可产生 单相电， 安装两根铁芯可产生两相电， 安装四根铁芯可产生四相电， 以此类推， 可制造 更多相的发电机， 以满足不同用户的需求。

为增强发电效果， 如图 2至 4所示， 第一铁芯 5、 第二铁芯 6、 第三铁芯 7、 第一磁 铁 8、第二磁铁 9、第四磁铁 11和第五磁铁 12的端面形状和大小应相同， 可确保在转速 相同的情况下， 单位时间内第一铁芯 5端面的磁通量变化最大。 本发电机的第一磁铁 8 与第四磁铁 11的异极相对构成一对异性磁极， 称为一极或单极。本发电机可以是单极也 可以是两极、三极或更多极， 例如图 1所示的发电机具有两极， 其中一极由第一磁铁 8 与第四磁铁 11构成， 另一极由第二磁铁 9和第五磁铁 12构成。 上述的每极由两个独立 的磁铁组成， 一方面便于加工制造降低成本， 另一方面可防止铁芯与磁铁之间发生相对 转动时相互影响， 便于铁芯上线圈的两端导线由发电机中弓 I出时不受铁芯或磁铁转动的 影响。

本发电机一极时， 转轴 4转速达到 6000转 /分钟， 所发交流电频率为 50赫兹， 两极 时， 转轴 4转速达到 3000转 /分钟， 所发交流电频率为 50赫兹， 四极时， 转轴 4转速达 到 1500转 /分钟， 所发交流电频率为 50赫兹。

为使如图 1至 4所示的本发明所述的发电机产生三相正弦交� �电， 以方便并入现有 的电网供用户使用， 第一磁铁 8和第二磁铁 9的磁极方向应相反， 即两极的磁力线方向 相反。 若需发波形是全波的电流， 贝 U第一磁铁 8和第二磁铁 9的磁极方向相同， 即两极 的磁力线方向相同。

由于磁极对铁芯始终施加吸引力， 因此， 为防止第一转盘 2在长期外力作用下发生 形变， 延长发电机的使用寿命， 如图 1和图 3所示， 第一转盘 2上安装数个外磁块 17， 数个外磁块 17均勾分布于以转轴 4为圆心的圆周上； 铁芯支架 1上安装数个内磁块 18， 数个内磁块 18均勾分布于以转轴 4为圆心的圆周上； 夕卜磁块 17到转轴 4的垂直距离等 于内磁块 18到转轴 4的垂直距离； 内磁块 18与外磁块 17—一对应， 且同极相对。

由于磁极对铁芯始终施加吸引力， 因此， 为防止第一转盘 2在长期外力作用下发生 形变，延长发电机的使用寿命，第二转盘 3上安装数个外磁块 17，数个外磁块 17均匀分 布于以转轴 4为圆心的圆周上；铁芯支架 1上安装数个内磁块 18，数个内磁块 18均匀分 布于以转轴 4为圆心的圆周上； 外磁块 17到转轴 4的垂直距离等于内磁块 18到转轴 4 的垂直距离； 内磁块 18与外磁块 17—一对应， 且同极相对。

所述内磁块 18与外磁块 17之间的排斥力可平衡磁极对铁芯的吸引力， 另外， 内磁 块 18与外磁块 17之间的斥力还可在发电机运转过程中减少转� ��阻力， 辅助转动。

为了既确保第一密封板 22和第二密封板 23对储液槽 19的密封作用，又减少磨擦阻 力，如图 3和图 4所示，所述的第二密封板 23可以是圆环形结构。所述的第一密封板 22 也可以是圆环形结构。 第一密封板 22和第二密封板 23可分别与将第一转盘 2和第二转 盘 3制成一体。 为减少转轴 4与铁芯支架 1之间的摩擦力，转轴 与铁芯支架 1之间可安装轴承 21， 21可以是磁悬浮轴承。

本发明未详尽描述的技术内容均为公知技术 。