[其他]圓環永磁直流發電機

無效

• 申請號: 85102603
• 申請日: 1985-04-04
• 公開（公告）號: CN85102603A
• 公開（公告）日: 1986-07-02
• 發明（設計）人: 王煥生
• 申請（專利權）人: 王煥生
• 主分類號: H02K23/04
• 分類號: H02K23/04;H02K23/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明是關于永磁直流發電機，特別是圓環永磁直流發電機。

有一種已經公知的旋轉電樞式永磁直流發電機，它是以電樞旋轉切割定子異性磁極在電樞中感生交流電，借換向器和電刷實現外電路的直流電以及與電樞繞組中交流之間相互轉換。

本發明目的在于改變現有永磁直流發電機的工作原理，建立新的結構裝置，消除換向器和電刷，進而，提高永磁直流發電機的工作性能，降低造價成本。

本發明是這樣實現的：用“旋轉磁場”和“單極切割”兩種發電工作原理結合在一起，應用在本發明的一個裝置中。以原動機拖動永磁體轉子沿兩圓環定子鐵心之間平面旋轉，永磁體轉子的單極分別切割在它兩側的圓環定子繞組、由于“單極切割”定子繞組，穿過定子繞組的磁力線不發生異性交變。進而，在定子繞組中感生直流電，且不經換向器和電刷從圓環定子繞組引線對外電路輸出。該機定子是由圓環鐵心和螺旋繞組構成。轉子是由兩個以上永磁鐵圓柱體組成，固定在該機的轉子框架中根據該機應用原理和結構特征可以用不同數量的圓環定子和不同數量的永磁鐵圓柱體轉子相結合，制成不同功率和不同效率的圓環永磁直流發電機，同時，也可以用增大或減小圓環鐵心和永磁鐵圓柱轉子的直徑尺寸，制成不同功率的圓環永磁直流發電機。

基本工作原理

該機應用原理基于法拉第電磁感應定律。

工作特性：由于該機可以用若干個圓環定子片和轉子組成一部整機，該機輸出電壓和電流可以通過接線方法的改變，不通過任何附加裝置就可以得到調整，調整的方法是，如果把每片定子片繞組串聯起來輸出電壓大，電流小。

用途：可用于車輛、船只照明以及風力發電等直流電源方面。

電流方向和磁場方向：見附圖（電流方向和磁場方向）該機轉子的磁極沿兩圓環中間平面旋轉時，無論是順時針還是逆時針，轉子的兩端磁極必然有一端增磁而另一端去磁，同時，在圓環鐵心外側平面與內側平面所形成的異名磁場方向都是驅動繞組導體運動電荷沿螺旋繞組同一方向作定向運動，進而，提高工作繞組的感生電動勢和感生電流強度。

該機的中間圓環定子兩側是用同名磁極切割，它加強了導線電荷的定向運動速度。

設計內容

一、結構：見該機主要結構件表，為適應不同要求，主要結構件的數量和尺寸應當不相同。如：需設計較大功率的圓環永磁直流發電機，就需增多定子片和轉子，同時也可以用增大它們的鐵心直徑來調整不同功率和不同效率。

二、設計程序：見設計程序表

三、功率計算

功率計算可參考現有永磁直流發電機的計算方式，其算式如下：

P_N＝CD²_aL_tnN

式中 P_N-額定功率，D_a-轉子鐵心直徑

L_t-定子鐵心長度，n_N-額定轉速γ/min

C-利用系數可參考現有永磁發電機的利用系數。

四、設計要點

本發電機設計的關鍵在于正確選定圓環鐵心的直徑，內徑和厚度以及圓柱體永磁體的長度和直徑，同時，還應首先選定圓環鐵心所需的硅鋼類型和永磁材料的類型。

五、永磁材料的選擇

鋁鎳鈷系磁鋼制成的轉子磁極，其剩磁B_r大，矯頑力H_C小，因此，磁極的形狀是長度L_m較長，截面積A_m較小，鐵氧體制成的磁極B_r小H_C大，磁極結構形狀往往是L_m較短，而A_m較大。本發電機選用這兩種磁體時，要考慮到這一物理特性去確定轉子磁極的長度和截面積。

六、轉子體積的確定

該機的轉子是感應部件它所起的作用和現永磁直流發電機定子所起的作用是一致的。只不過是幾何形狀有所不同，因此，對該機的轉子磁極的體積確定可以參考現有永磁直流發電機定子體積來初步確定、或按下式計算。

V＝ (μ₀(H′)²V′)/(BH)

式中：V-體積。H′-氣隙中的磁場強度。

V′-氣隙體積。BH-磁能積。

上式表明在該機氣隙磁場強度H′和氣隙體積V′確定后，所選定的永磁材料體積V與磁能B_H成反比，顯然在選用不同磁能積B_H的永磁材料做該機轉子時，B_H大，可以使該機體積縮小，可以節省原材料。