[發明專利]具有提供交變磁回路的轉子的發電機

在審

• 申請號: 201880048262.1
• 申請日: 2018-07-24
• 公開（公告）號: CN111033945A
• 公開（公告）日: 2020-04-17
• 發明（設計）人: 查德·阿什利·范登堡
• 申請（專利權）人: 查德·阿什利·范登堡
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K1/17;H02K1/22;H02K1/27;H02K3/18;H02K21/04
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 熊永強

一種發電機，其包括定子，該定子具有永磁體，該永磁體完成跨過一系列間隙并通過發電機線圈的磁回路。轉子還包括永磁體，該永磁體在跨過間隙并通過轉子線圈而完成磁回路。當轉子磁極與定子磁極對齊時，定子和轉子磁回路斷開，并且在定子和轉子永磁體之間完成新的磁回路，該磁回路跨過定子和轉子磁極之間的間隙。可以使用轉子線圈來增強轉子和定子磁體之間的吸引/排斥。當原動機旋轉轉子時，這些磁回路之間的交變產生電能。

本申請要求2017年7月25日提交的美國申請序號No.15/659,135的優先權的權益，其全部內容通過引用合并于此。

本發明的領域是電磁發電機，其使用轉子磁場線圈和轉子磁體在交變磁回路之間切換來提高效率。

背景技術

背景說明包括可能對理解本發明有用的信息。這并非是承認任何在此提供的信息是現有技術、或與當前要求保護的發明相關、或明確或隱含引用的任何出版物均為現有技術。

利用永磁體的定子向電樞線圈提供磁通的交流發電機具有許多缺點。在將外部負載連接到發電機時，或者當外部負載變化時，保持端電壓可能在技術上具有挑戰性。另外，在使用磁體的傳統發電機的運行期間，來自永磁體的大部分磁通未被使用。

為了解決這些問題，授予齊默爾曼的美國專利No.2,816,240公開了一種發電機，其包括磁場線圈以保持端電壓。齊默爾曼的定子包括兩組圓形疊片，其中一組具有兩個永磁體，該永磁體插入從每個疊片中移出的兩個角形段中并經過定向，以使同性磁極彼此面對。當轉子的連續的齒與定子的連續的磁極對準時，磁通反轉的多極轉子用作穿過電樞繞組的磁通的磁通反轉開關。當外部負載連接到發電機時，磁場線圈的勵磁保持端電壓。但是，齊默爾曼無法有效利用來自定子永磁體的磁通，因為齊默爾曼的磁通路徑既穿過轉子又繞定子圓周行進。

在美國專利申請No.2008/0272664中，弗林公開了具有增加的功率密度和效率的機電裝置。弗林的機電裝置具有由交替的定子分段和永磁體組成的定子。當弗林的轉子軸由外部原動機旋轉時，弗林的橋和磁極繞組式機電裝置作用為發電機，其中定子分段具有帶氣隙的磁阻橋和磁阻間隙控制線圈。然而，弗林的機電裝置僅減小齒槽轉矩而不提供任何動力。

因此，仍然需要一種發電機，其利用交變的磁路徑以節能的方式產生通過轉子的扭矩并產生通過定子的電力。

本文所標識的所有出版物都以相同的程度通過引用并入本文，如同每個單獨的出版物或專利申請均被明確地和單獨地指出通過引用并入本文一樣。當在并入的參考文獻中術語的定義或使用與本文提供的術語的定義不一致或相反時，適用本文提供的該術語的定義，而不適用參考文獻中該術語的定義。

發明內容

本發明的主題提供了一種發電機，該發電機使用定子中的間隙以及定子和轉子磁極之間的間隙，以在磁回路之間交變從而產生電力。一個磁回路連接定子磁體對，并行進穿過定子，該定子包括纏繞于發電機鐵心的發電機線圈的兩端之一的端的間隙。交變磁回路連接定子和轉子磁體，并且在發電機運行期間，當磁極基本上對準時，跨過轉子和定子磁極之間的間隙。

根據本發明主題的定子包括分別具有第一和第二定子磁極的第一和第二磁通元件。第一磁通供體，例如，永磁體，其將具有第一極性的磁通供給至所述第一磁通元件。第二磁通供體，例如，永磁體，其將具有與所述第一極性相反的第二極性的磁通供給至所述第二磁通元件。第一磁通元件跨過第一間隙磁耦合至發電機鐵心的第一端，并且第二磁通元件跨過第二間隙磁耦合至發電機鐵心的第二端。可選地，定子可以包括磁通軛，其磁耦合至所述發電機鐵心的第一和第二端。

在一個示例性的實施例中，轉子包括第三磁通元件，其具有第一和第二轉子磁極。轉子線圈圍繞第三磁通元件纏繞。第三磁通元件還包括第三間隙，其至少部分地配置在轉子線圈內。第三和第四磁通供體分別供給具有第二和第一極性的磁通給第三間隙相對側的第三磁通元件和轉子線圈。第三磁通供體供給具有第二極性的磁通給靠近第一轉子磁極的第三磁通元件，并且第四磁通供體供給具有第一極性的磁通給靠近第二轉子磁極的第三磁通元件。