专利名称：负磁阻发电机的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种发电装置，涉及国际分类H02P9/14改变磁阻 力为负磁阻的发电机技术领域。
背景技术：
常规发电机在发电工作时由感应电流(输出电流)在电枢中产生 的二次磁通4)2、对发电机的转子是起正阻力作用的(可称作该正阻 力为逆动向磁阻)，正是这个正阻力(逆动向磁阻)消耗了发电过程 中的大部分机械外力，从而造成了大量的能源消耗，并且严重的污染 了地球环境。为了节约能源和保护地球环境，我们通过特殊的结构与 电路设计发明了负磁阻发电机。负磁阻发电机在发电工作时感应电流 (输出电流)在电枢中产生的二次磁通4>2、对发电机的转子不但不 会产生正阻力(逆动向磁阻)，反而还会产生顺动向推动力，我们将 该顺动向推动力称为负磁阻，将该发电机称为负磁阻发电机。 发明内容
本实用新型目的是提供一种成本低廉、结构简单、环保节能的负 磁阻发电机。
本实用新型是按下述方案实现的磁极(1)、电枢(2)、定向隔
离阵(3)构件，连接储能电感(4)、储能电容器(5)、正时开关电 路(6)、正时触发电路(7)、变压整流输出电路(8)及启动控制电 路(9)组成整体结构。磁极(1)是由转子S (101)和定子N (102)—对副组成；或由转 子N (101)和定子S (102) —对副组成；两对副为一组。转子铁芯 轴、永磁体(或电磁铁)及紧固连接件组成；
电枢(2)由铁芯连接铁轭与线圈组成；
定向隔离阵(3)由二极管列阵和电路板组成；
储能电感(4)由环形铁芯连接线圈组成；
储能电容器(5)山两个以上的电容器并联而成；正时开关(6) 山特殊的旋转式开关换向器或町控硅开关电路组成；正时触发电路 (7)由机械触点式正时触发器或电磁式正时触发器构成；变压整流 输出电路(8)由环式(髙效)初级双绕组变压器、桥式整流电路、 滤波电容器、输出指示仪表及快速烙断器和电力开关组成；启动控制 电路(9)由启动转换开关、启动电机、和蓄电池组构成。
本实用新型所述的负磁阻发电机其转子和定子的磁路都是轴向 的，电枢(2)的绕组为单极对称式分布。为了减小铁芯的轭部铁损， 铁芯的轭部釆用分体设计，以此减少了磁力线垂直穿过铁芯的面积。
隔离阵(3)中二极管的作用是只准许电流按单方向流动，因为 交变电流通过电枢时负磁阻发电就将难以实现。
储能电感(4)的作用十分重要，它是使感应电流磁场落后的主 要元件。储能电感(4)的技术指标应为低阻抗、高感抗(应以采用 高温超导技术为最佳)。
储能电容器(5)与电枢回路串联，充电时感应电流经过储能电 感延时后再经过储能电容形成回路；放电时经过正时转换开关与电枢形成回路，其放电电流的磁场将对转子产生顺向推动力。
正时开关(6)的作用主要是控制储能电容(5)的放电起始时 间，它可以是由可控硅组成的开关电路，也可以是机械旋转式设计的 正时开关器件。
正时触发电路(7)只有在正时开关(6)采用可控硅开关电路时 才需要，采用机械旋转式正时开关时则不需要正时触发电路(7)。
变压整流输出电路(8)起到变流、整流与汇流的作用，每个电 枢绕组单元依次轮流输出的单向脉冲电流均经过脉冲变压器的汇流、 变流、整流后再经过汇流滤波后输出到负载。
启动控制电路(9)可以釆用两种设计方案，对于输出功率较小 的机型，可采用另设启动电机的设计方案。对于输出功率较大的机型， 应该采用"复式逆变直启电路"。复式逆变直启电路就是通过特殊设 计的开关、在负磁阻发电机启动时将发电机逆变为"电动机"运转， 其启动电源由蓄电池组提供。
图1为实用新型的主构造示意图
图2为本实用新型的电路主回路图
图3为本实用新型的主电路图具体实施方式
如图1、 2所示，磁极1是由转子S101和定子N102 —对副组成； 或由转子N101和定子S102 —对副组成；两对副为一组。转子铁芯 轴、永磁体(或电磁铁)及紧固连接件组成；电枢2由铁芯连接铁轭与线圈组成；定向隔离阵3由二极管列阵
和电路板组成；储能电感4由环形铁芯连接线圈组成；储能电容器5 由两个以上的电容器并联而成；正时开关6由特殊的.旋转式开关换向 器或可控硅开关电路組成；正时触发电路7由机械触点式正时触发器 或电磁式正时触发器构成；变压整流输出电路8由环式(高效)初级
双绕组变压器、桥式整流电路、滤波电容器、输出指示仪表及^&i
断器和电力开关组成；启动控制电路9由启动转换开关、启动电机、 和蓄电池组构成
卜面结合图3较详细的分析-下负磁阻发电机的工作鳳理
负磁阻发电机是您样实现^MM发电的呢？下面就让我们结合电路
贩理图來分析一下它的基本工作激理首'先;"当转子磁极离速旋转而 经过每一级电枢绕組时，在每组电枢中都会因为磁通量的变化而有感 应电动势与感应电流产生。因为在电枢回路中串接有定向二极管(隔
离阵U1 [)8)，所以每组电枢中只准单方向的脉动电流通过。下面以 SLl.、 SL9、 SL5、 SL13组电枢和'A单元'(固体模块)电路'为例分 析其工作原理当磁极旋向A组电枢时，SL1与SL9线圈的上珊和SL5
与SL13线圈的右端为高电位，于是定向隔离阵中的二极管Dl和D5 正向导通，感应电流由SL9、 SL13的高电位端出发与SL1、 SL5串联 后经过Dl、负磁阻发电机是怎样实1E见^ME发电的呢？下面就让我 们结合电路原理图来分析一下它的基本工作原理首先，当转子磁极 高速旋转而经过每一级电枢绕组时，在每组电枢中都会因为磁通量的 变化而有感应电动势与感应电流产生。因为在电枢回路中串接有定向二极管(隔离阵D1 D8)，所以每组电枢中只准单方向的脉动电流通 过。下面以SL1、 SL9、 SL5、 SU3组电枢和"A单元(固体模块)电 路'为例分析其工作原理当磁极旋向A组电枢时，SL1与SL9线圈 的上端和SL5与SI.13线圈的右端为髙电位，于是定向隔离阵中的二 极管D1和D5正'向导通，感应电流由SL9、 SL13的高电位端出发与 SJ.]、 S1.5串联后经过m、的、储能电感A、 IH的初级线圈、D9及储 能电容器C8、 (:9、放电隔离二极管Dil t;SL9、 SL13的低电位端形 成回路。当转子磁极开始靠近SU、 SL9， SL5、 SI,I3的初朗阶段，其 电枢线圈中的感应电流由零值开始增长，此时通过电感回路的电流是 由零值向最大值变化的，各线圈中产生的自感电动势与感应电流的方 向相反，于是限制了感齒电流的增长(此阶段电能转化为磁能储存在 回路电感中)。随着磁极的旋转，电枢中的磁通量哲停变化，回路电 感的反电动势 < 自感电动势)方向改变，电感中的磁能转化为电能在 回路中形成电流；此电流一方面通过B的初级线圈在次级输出电力， 另一方面对储能电容进忭充电(C8、。的上端被充为高电位)。随看 储能电感的放电和储能电容的充电结束，转子磁极逐渐离开该级电 枢，此时"正时(同步)触发器"向"A单元(固体模块)电路"输 出一个触发脉冲使KG1和KG2触发导通，于是储能电容器C8、 C9通 过B1的初级线圈、KG2、 SL9、 SL1， SL13、 SL5、 Dl、 D5、 KG1、至储 能电容器C8、 C9的低电位端形成放电回路。此放电电流一方面经B1 将电能输出， 一方面在SL1、 SL9， SL5、 SL13上形成放电磁场；该磁 场的方向与转子磁极的磁场方向相反(即靠近端磁极相同)，该磁场将给与转子一个賵向的推动力。适当控制KG1、 KG2的导通时间，就 可以使该推动力发挥出最佳效果，从而使转子受到最大的顺向推动 力。如果该推动力大于发电別:转子磁极所受到的逆动向阻力，"负 磁阻发电"过程即告成立。随即下一组电枢SL2、 SL10; SL6、 SL14 及"B单元(固体模块)电路"依此过程循环—SL3、 SL11; SL7、 SL15 及"C单元(固体模块)电路"~*SL4、 SU2， SL8、 SL16及"D单元 (间^E块)电路"连续循环下去而达到自旋发电的目的。' D9、 Dll是储能电容的放电隔离二极管，它的作用主要是为了 防止C8、 C9未经电枢绕组而通过KG1、 KG2短路放电。 Cl、 C6、 C7是为了滤除銜次谐波成分。 C10是为了减小输出直流的脉动成分。 KU1 RD4为快速熔断器，起到电枢回路的短路保护作用。 RD5是充电控制电路的保护熔断器，RD6是输出保护熔断器。 Kl与LED]及l別2 LED4组成单元工作状态指示灯电路，以显 示各单元电路的工作状态。
储能电感的技术指标应为低阻抗、高感抗，以采用超导技术为 最佳。输出变压器为O型铁芯高效变压器(铁芯采用冷轧硅钢带)。 R2、 R3是KG1、.KG2的分配均流电阻。 D10是为了增强KG1、 KG2控制极的反向耐压而设置的。 正时(同步)触发器可以采用如下几种设计方案1、"光电式 正时触发器"、2、"电磁感应式正时触发器"、3、"机械触点式正时触 发器"。具体采用哪一种设计方案应视设计生产条件而定。启动控制电路实际上就是一种"复式逆变直启电路"，它的工作 原理大概如下在负磁阻发电机通电启动时，首先需通过"多点双掷 开关"将电枢由发电机状态逆转为直流电动机状态，此时接通启动电 源，电枢绕组中就会根据转子的所在角度确定电流的输入方向，从而 产生极性随着转子转角而变化的磁场，对其转子产生斥力和引力，使 转子启动运转。当转子的转速达到或接近发电机的设定转速后，断开 启动电源、快速将多点双掷开关投向发电机位置，启动即告结束。
B、 C、 D单元(固体模块)电路与A单元(固体模块)电路在构 造上是完全相同的(其中同样设有输出变压器B2、 B3、 B4与其次级 端的整流桥)。
DZ为输出电力状态指示灯(也可由LED灯代替)。 Kl为电力输出开关(对于大容量机型应采用双刀开关，或其它 类型的大容量开闭器做电力输出开关)。
K2为蓄电池充电电路及启动控制电路的检修开关。 蓄电池组及充电控制电路主要是为了启动电路而设置的，同时也 为正时(同步)触发器提供稳定的触发电源。因为启动过程非常短暂， 所以蓄电池组的容量不必很大(一般几十安/时 几百安/时就可满 足需要)。
权利要求1、一种负磁阻发电机，由定子、转子、线圈、电路组成，其特征在于是由磁极(1)、电枢(2)、定向隔离阵(3)组成的构件，连接储能电感(4)、储能电容器(5)、正时开关电路(6)、正时触发电路(7)、变压整流输出电路(8)及启动控制电路(9)器件构成整体结构。
2、 如权利要求l所述的负磁阻发电机，其特征在于磁极(1) 是由转子S (101)和定子N (102) —对副组成；或由转子N (101) 和定子S (102) —对副组成，两对副为一组，可设置2-8组。
3、 如权利要求1所述的负磁阻发电机，其特征在于转子(101) 和相对称的定子(102)为轴向多极对称式排列，电枢(2)的绕组为 单极对称式分布。
4、 如权利要求1所述的负磁阻发电机，其特征在于所述的定 向隔离阵(3)是一个串联的二极管阵列。
5、 如权利要求l所述的负磁阻发电机，其特征在于所述的储能电感(4)，是串联在正时开关电路(4)和变压整流输出电路(8) 之间。
6、如权利要求l所述的负磁阻发电机，其特征在于所述的储能电容器(5)是串联在电枢回路中，储能电容器(5)与电枢回路串 联，充电时感应电流经过储能电感延时后再经过储能电容形成回路；放电时经过正时转换开关与电枢形成回路。
7、如权利要求1所述的负磁阻发电机，其特征在于所述的变压整流输出电路(8)，是由变压桥式整流、滤波和输出电路串联构成。
8、如权利要求1所述的负磁阻发电机，其特征在于所述的启 动控制电路(9)，由启动转换开关、启动电机、和蓄电池组串联构成。
专利摘要本实用新型所述的负磁阻发电机涉及一种国际分类H02P9/14利用改变磁场的方法使电磁能正反馈助旋发电机技术领域。其主要构造由磁极(1)、电枢(2)、定向隔离阵(3)组成构件、连接储能电感(4)、储能电容器(5)、正时开关电路(6)、正时触发电路(7)、变压整流输出电路(8)及启动控制电路(9)器件组成整体结构。负磁阻发电机与常规发电机相比其最大特点之一是发电机的输出电流(电枢电流)对其转子产生的是正向推动力，而不是逆动向阻碍力，从而可实现磁能助旋发电。所以，负磁阻发电机将会成为未来最经济和环保的清洁能源。根据本实用新型开发出的发电机具有安全可靠，成本低廉；清洁环保等重要特点，其技术与设备可广泛适用于一切需用电力与需要动力源的机械设备及场所。
文档编号H02P9/14GK201256380SQ20082013627
公开日2009年6月10日 申请日期2008年9月22日 优先权日2008年9月22日
发明者李富贵, 赵大庆, 明 高 申请人:赵大庆;李富贵