一种发电机的制作方法

本发明涉及发电机技术领域，特别是涉及一种感应电流产生的洛仑兹力方向与运转动力方向相对垂直的发电机。

背景技术：

现有的发电机主要由定子、转子、端盖、电刷、机座及轴承等部件构成。定子由机座、定子铁芯、线包绕组、以及固定这些部分的其他结构件组成。转子由转子铁芯、转子磁极(有磁扼、磁极绕组)、滑环转轴等部件组成。通过轴承、机座及端盖将发电机的定子、转子连接组装起来，使转子能在定子中旋转，通过滑环通入一定励磁电流，使转子成为一个旋转磁场，定子线圈做切割磁力线的运动，从而产生感应电势，通过接线端子引出，接在回路中，便产生了电流。

在发电机中，导线做切割磁力线运动时，导线中随导线运动的电荷受洛伦兹力作用产生定向移动，即产生了电动势；同时，运动电荷受安培力的作用阻碍导线的运动。这个过程中两个现象的产生都是运动电荷在磁场中受洛伦兹力作用的结果，完成了机械能向电能的转化。

洛仑兹力是运动电荷在磁场中所受到的力，洛伦兹力的大小是f＝|q|vbsinθ，其中f是洛伦兹力，q是带电粒子的电荷量，v是带电粒子的速度，b是磁感应强度，θ是v和b的夹角。

发明人在进行本发明时发现，现有的发电机存在以下缺点：在导线做切割磁力线运动时，感应电流产生的洛仑磁力方向与外力驱动方向是正反方向的，相当于一对作用力与反作用力，外力克服洛仑磁力做功，加上其他额外的损耗，外力驱动能的消耗比较大，能量转化率比较低。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种发电机，以克服现有技术外力驱动能消耗大，能量转化率低的缺陷。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供一种发电机，所述发电机包括多组磁极盘/筒结构和处于所述磁极盘/筒结构磁场内的感应盘/筒，作用于同一感应盘/筒的两个磁极盘/筒结构之间可做相对运动；

所述磁极盘/筒结构包括多个磁芯，多个绕组，磁芯与磁芯之间为磁芯间距气隙，磁芯成对，同一结构面的相邻磁芯的磁极磁性相反。感应盘/筒结构包括多个磁芯，多个绕组，磁芯成对，磁芯与磁芯之间为磁芯间距气隙。

其中，所述发电机中的磁极盘，所述磁极盘的磁芯固定在磁轭上，所述磁轭固定在盘式框架上；

所述磁极盘的中心固定支撑于支撑架内圆环，所述支撑架内圆环内嵌轴承，所述轴承外嵌在中心轴上，至少一组所述磁极盘可以通过所述轴承绕所述中心轴旋转，所述中心轴两头固定在发电机边盖上；

所述磁极盘的外边缘固定支撑于支撑架外圆环，所述支撑架外圆环外固定有磁极盘齿轮，外部输入的旋转动力通过所述磁极盘齿轮驱动至少一组所述磁极盘旋转。

其中，所述磁极盘绕组和磁芯，所述磁极盘上的多个绕组绕在所述磁极盘上的多个磁芯上，所述磁极盘上的绕组可以串联、并联或串并联；所述磁芯包括永/硬磁磁芯和/或软/励磁磁芯，所述软/励磁磁芯外还绕有励磁绕组。

其中，所述发电机还包括感应盘，所述感应盘位于两组所述磁极盘之间；所述感应盘的中心支撑于支撑架内圆环，所述感应盘内的支撑架内圆环固定在所述中心轴上；所述感应盘的外边缘固定支撑于支撑架外圆环，所述感应盘的支撑架外圆环固定在发电机机壳上。

其中，所述发电机中的感应盘包括与所述磁极盘磁芯一一对应位置的感应盘磁芯，所述感应盘绕组和磁芯，所述感应盘上的多个绕组绕在所述感应盘上的多个磁芯上，所述感应盘上的绕组可以串联、并联或串并联、多相。

其中，所述发电机为由单一的感应盘和磁极盘组合结构为一组发电机结构组合成为多组感应盘和磁极盘组合结构为一组的多组发电机结构。

其中，所述磁极结构为磁极筒，所述磁极筒的磁芯固定在磁轭上，所述磁轭固定在筒式框架上，所述发电机包括内磁极筒和外磁极筒；

所述内磁极筒两边的支撑架内圆环固定在中心轴上，在所述支撑架内圆环往外两边安装有套管组，所述套管组内嵌轴承，轴承外嵌于所述中心轴，使所述中心轴与内磁极筒可以在所述套管组内旋转；

所述套管组的外嵌轴承，轴承外嵌所述外磁极筒的支撑架内圆环相连的套管，使所述外磁极筒可以绕所述套管组旋转；

所述发电机的边盖安装有中心轴和不在中心上的所述齿轮轴，所述齿轮轴上固定有齿轮，外部输入的旋转动力通过所述轴和齿轮驱动所述内磁极筒和/或外磁极筒旋转。

其中，所述发电机中的磁极筒绕组和磁芯，所述磁极筒上的多个绕组绕在所述磁极筒上的多个磁芯上，所述磁极筒上的绕组可以串联、并联或串并联、多相；所述磁极筒磁芯包括永/硬磁磁芯和/或软/励磁磁芯。

其中，所述发电机还包括感应筒，所述感应筒位于所述内磁极筒和外磁极筒之间；

所述套管组的内头固定所述感应筒的支撑架圆环，套管组管内嵌轴承，套管组外嵌齿轮，和边盖两边的齿轮相互啮合连在一起。

外部输入的旋转动力通过所述磁极筒齿轮驱动所述内磁极筒和/或感应筒旋转。

其中，所述发电机的感应筒绕组和磁芯；所述感应筒包括与所述内外磁极筒磁芯一一对应位置的感应筒磁芯，，所述感应筒上的多个绕组绕在所述感应筒上的多个磁芯上，所述感应筒上的绕组可以串联、并联或串并联。

其中，所述发电机为由单一的感应筒和磁极筒组合结构为一组发电机结构组合成为多组感应筒和磁极筒组合结构为一组的多组发电机结构。

其中，所述同一磁极筒或盘里的磁芯间距气隙的宽度由磁芯宽度、磁芯厚度、磁芯产生的磁场强度和磁极的额定运转速度设定，可以达到更好效果。

(三)有益效果

本发明的发电机在导线做切割磁力线运动时，感应电流产生的洛仑磁力方向与外力驱动方向相对垂直，能有效减小外力驱动能的消耗，提高了能量转化率。

附图说明

图1a是本发明实施例的磁极盘的磁芯与磁轭的平面分布结构图；

图1b～图1g是本发明实施例的磁极盘的磁芯与磁轭的侧面分布结构图；

图2是本发明实施例的一种定子盘的平面结构与纵向轴剖面结构图；

图3是本发明实施例的一种磁极盘式直流励磁串联绕在励磁磁芯的平面结构和纵向轴剖面结构图；

图4是本发明实施例的一种磁极盘式纵向轴剖面发电机结构图；

图5a～图5b是本发明实施例的一种磁极盘式磁芯磁极盘轴向展开的发电机结构与电路图；

图6是本发明实施例的一种磁极盘式磁极盘上绕感应绕组发电机电路图；

图7a～图7b是一种磁极盘式磁极盘与感应盘都绕有感应绕组发电机结构与电路图；

图8是一种磁极盘式发电机的中间感应盘感应绕组平面上磁芯分布与磁芯周围绕组的s绕法结构图；

图9是一种磁极盘式发电机的多组发电机的合体结构的纵向轴剖面结构图；

图10a～图10g是本发明实施例的一种磁极筒式发电机的内磁极筒平面结构与纵向轴剖面结构图；

图11是本发明实施例的一种磁极筒式发电机的感应筒结构与纵向轴剖面结构图；

图12a～图12g是本发明实施例的一种磁极筒式发电机的外磁极筒平面结构与纵向轴剖面结构图；

图13是本发明实施例的一种磁极筒式永磁或励磁磁芯磁极发电机纵向轴剖面结构图；

图14a～图14d是本发明实施例的图13的电路图；

图15a～图15c是本发明实施例的一种磁极筒式发电机的多组磁极筒和多组感应筒上的相邻磁芯之间位置分布和磁芯周围绕组的s型绕组绕线图；

图16a～图16c是本发明实施例的一种磁极筒式发电机多组组合纵向轴剖面结构图；

图17是本发明实施例的一种磁极筒式发电机内磁极筒与感应筒旋转，外磁极筒固定式发电机图；

图18是本发明实施例的一种磁极筒式发电机图17的电路图；

图19a～图19b是本发明实施例的一种磁极筒式发电机多组组合纵向轴剖面结构图；

图20a～图20d是本发明实施例的一种磁极筒式内磁极筒运转式发电机纵向轴剖面结构与电路图；

图21是本发明实施例的一种磁极筒式发电机多组组合纵向轴剖面结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的一种发电机包括多组磁极结构和处于所述磁极结构磁场内的感应绕组，相邻两组磁极结构之间可做相对运动，本实施例中，所述磁极结构采用磁极盘或磁极筒。所述磁极结构包括多个磁芯，磁芯与磁芯之间为磁芯间距气隙，相邻磁芯的磁极磁性相反，本实施例中所述磁芯与磁芯间距气隙均匀分布，磁芯宽度与磁芯与磁芯间距气隙宽度比可为一比一，也可由磁芯宽度、厚度、磁芯产生的磁场强度和磁极额定运转速度设定，以达到最好效果，磁芯与磁芯的磁极磁性依次分布为s极与n极，磁芯数量成对。

所述为发电机的磁极盘，所述磁极盘的磁芯一面固定在磁轭上，所述磁轭固定在盘式框架上；磁轭使固定在磁轭上的磁芯磁极之间磁导一半的磁回路，磁芯磁极的另一面是开放磁场，与磁极间距气隙构成另半面磁回路。所述磁极盘的中心支撑于支撑架内圆环，所述支撑架内圆环上安装轴承，所述轴承装在中心轴上，至少一组所述磁极盘可以通过所述轴承绕所述中心轴旋转，所述中心轴两头固定在发电机边盖上；所述磁极盘的外边缘固定支撑于支撑架外圆环，所述支撑架外圆环外固定有磁极盘齿轮，外部输入的旋转动力通过轴与所述磁极盘齿轮驱动至少一组所述磁极盘旋转。本实施例中所述磁极盘上的多个绕组绕在所述磁极盘上的多个磁芯上，所述磁极盘上的绕组可以串联、并联或串并联，多相；所述磁极磁芯包括永/硬磁磁芯和/或软/励磁磁芯，所述励磁磁芯外还绕有励磁绕组。

所述发电机还包括感应盘，所述感应盘位于两组所述磁极盘之间；所述感应盘的中心支撑于支撑内圆环，所述感应盘的内支撑内圆环固定在所述中心轴上；所述感应盘的外边缘支撑于支撑外圆环，所述感应盘的支撑外圆环固定在发电机机壳上。所述感应盘包括与所述磁极盘磁芯一一对应的感应盘磁芯，所述感应盘上的多个绕组绕在所述感应盘上的多个磁芯上，所述感应盘上的绕组可以串联、并联或串并联，多相。

两组所述磁极盘上的磁极盘齿轮经两小齿轮轴上的小齿轮啮合传动，运转时两组所述磁极盘互为正反运转，且速度相对于边盖相等，励磁磁极绕组由直流电经电刷，滑环输入，感应盘绕组直接从端口输出电流，磁极绕组电流经电刷，滑环输出。

所述磁极筒，所述磁极筒的磁芯固定在磁轭上，所述磁轭固定在筒式框架上，所述发电机包括内磁极筒和外磁极筒；所述内磁极筒两边的支撑架内圆环固定在中心轴上，在所述支撑架内圆环往外两边安装有套管组，所述套管组的内嵌轴承，轴承内嵌所述中心轴，使所述中心轴与内磁极筒可以在所述套管组内旋转；所述套管组的外嵌轴承，轴承外嵌所述外磁极筒的支撑架内圆环，使所述外磁极筒可以绕所述套管组旋转；所述发电机的边盖上安装有磁极筒齿轮，外部输入的旋转动力通过轴与所述齿轮驱动所述内磁极筒和/或外磁极筒旋转。本实施例中所述磁极筒绕的多个励磁绕组绕在所述磁极筒上的多个磁芯上，所述磁极筒上的绕组可以串联、并联或串并联，多相；所述磁芯包括永/硬磁磁芯和/或软/励磁磁芯。

所述感应筒，所述发电机还包括感应筒，所述感应筒位于所述内磁极筒和外磁极筒之间；所述套管组的内头固定所述感应筒的支撑架内圆环，外头固定在发电机的边盖上，使所述感应筒通过套管连接着所述边盖。所述感应筒包括与所述内外磁极筒磁芯一一对应位置的感应筒磁芯，所述感应筒上的多个绕组绕在所述感应筒上的多个磁芯上，所述感应筒上的绕组可以串联、并联或串并联，多相。本实施例中外磁极筒支撑架内圆环接连套管，套管外嵌齿轮，啮合其他齿轮，和中心轴一头外嵌齿轮啮合，中心轴中间固定内磁极筒，通过齿轮的啮合传动，使内外磁极筒运转时互为正反运转，两磁极筒上的磁力线切割中间固定的感应筒上的感应绕组，运转时内外磁极筒角速度相对于边盖相等，内磁极筒上的感应绕组或励磁绕组的电流经中心轴上的电刷，滑环输入和输出，感应筒上的感应绕组感应的电流可以直接输出，内外磁极筒上的感应绕组或励磁绕组的电流经套管上的电刷，滑环输入和输出。

下面以含有两个磁极盘及一个感应盘的发电机为例，对其实现过程说明如下，其中两个磁极盘分别为上磁极盘和下磁极盘：

在发电机的两根不是中心轴的齿轮轴上任意一根输入旋转动力，使两根小齿轮轴上的四个小齿轮啮合，互为正反运转，并分别带动两磁极盘上的盘齿轮，使上、下磁极盘互为正反运转，速度相对于边盖相等。

当上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为同性磁极，即s极对应s极，n极对应n极时，与中间感应盘对应的是感应绕组位即感应盘上的磁芯与磁芯之间的气隙位；运转到上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异性磁极，即s极对应n极时，与中间感应盘对应感应盘上的磁芯位。

开始时，上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为同极，同极相排斥，上磁极盘上的磁极磁芯与磁极磁芯之间通过上磁极盘上的磁极间气隙围成磁回路，下磁极盘上的磁极磁芯与磁极磁芯之间通过下磁极盘上的磁极间气隙围成磁回路，自个磁极盘上的磁极间气隙距离大，磁阻大；运转到上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异极即s极对应n极，与中间感应盘对应感应盘上的磁芯位，感应盘上磁芯与磁极盘磁芯磁极间气隙很小，感应盘磁芯磁导率很大，上与下磁极盘磁极的之间的异极吸引，上磁极盘磁极之间自回路与下磁极盘磁极之间自回路变成通过感应盘磁芯并在上下磁极盘磁极磁芯之间构成的回路，磁极盘上的磁极自回路扩大并通过另一磁极盘磁极与磁轭构成的磁回路。在扩大磁回路的过程中，磁力线扩大而切割感应盘与磁极盘上的感应绕组，感应绕组产生电流。磁力线水平于磁极盘运动方向，切割时磁力线垂直于磁极盘运动方向切割感应绕组。感应电流产生的洛仑兹力方向与磁力线切割感应绕组方向相反，阻碍磁极盘磁芯为磁极，磁极上的磁力线的磁化其他磁芯而吸引而切割的磁力线运动。磁力线运动是上与下磁极盘的磁极磁芯与磁极磁芯之间的磁化的吸引运动，电流产生的洛仑兹力阻碍磁力线运动做功，感应电流产生的洛仑磁力与磁极间吸引作用力之间形成一对平衡力。这对平衡力相对磁极盘的运动方向相对垂直，对产生消耗原动力的阻碍力相对较小。在上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异性磁极，即s极对应n极时，与中间感应盘一一对应感应盘上的磁芯位时感应电流达到最大，磁极磁芯间的通过的磁通达到最大，磁吸力最强，要在磁极磁芯间移开磁极磁芯间的磁吸引，要很大的力。而感应电流在感应绕组流通产生反磁场，感应绕组绕在磁芯周围，并在磁芯间构成回路，使磁芯间的吸引磁场与感应电流产生的反磁场相抵消，使磁芯磁极与磁芯磁极移开相对只需消耗很少的力。

当上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异性磁极，即s极对应n极时，与中间感应盘一一对应感应盘上的磁芯位；运转到上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为同性磁极，即s极对应s极，n极对应n极时，与中间感应盘对应的是感应绕组位即感应盘上的磁芯与磁芯之间的气隙位时的过程。开始时，上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异性磁极，即s极对应n极，上与下磁盘磁芯磁极间相互吸引，磁通回路由上磁盘磁芯与磁轭，到下磁盘磁芯与磁轭构成回路。运转到磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为同性磁极，即s极对应s极，n极对应n极，与中间感应盘对应的是感应绕组位即感应盘上的磁芯与磁芯之间的气隙位时，上与下磁极盘间的磁芯磁极相对为同极，同性磁极相排斥，磁通回路变成上磁极盘上的磁极磁芯与自个磁盘磁极磁芯之间通过自个磁极间气隙围成磁回路，下磁极盘上的磁极磁芯与自个磁盘磁极磁芯之间通过自个磁极间气隙围成磁回路。在这过程，上下磁极盘磁芯磁回路回缩切割感应绕组，感应绕组由最大电流开始减少，使感应绕组周围的磁芯上的反磁场磁回路反回切割自身的感应绕组，上与下磁极盘磁芯磁极间的磁回路各自反回上磁极盘磁芯间磁自回路和下磁极盘磁芯间磁自回路，反磁场缩小为零，感应绕组的电流降为零。感应电流产生的洛仑兹力使上与下磁极盘磁芯间的磁力线在感应电流产生的洛仑磁力作用下快速反回到上磁极盘磁芯间磁自回路和下磁极盘磁芯间磁自回路，使感应电流降为零。感应电流由峰值变为零的过程，相当于互感器互感电流由峰值变为零的过程。在自感电路中，磁场由峰值消失为零，感应线圈产生感应电流增加磁场补偿磁场的消失，在楞次定律实例中，永磁铁从感应线圈中移开，感应线圈感应出电流，增加磁场补偿永磁铁的移开，这说明磁场的消失与磁场的移开是一样的，都可以使感应线圈感应电流，建立消失或移开的磁场，在互感电路中，原线圈的电流由峰值减少到零，产生的磁场也由峰值消失为零，副线圈中感应电流也由峰值减少到零，按楞次定理应该是副线圈产生感应电流产生磁场补偿原线圈中的电流变小而消失的磁场，而实际上，在互感时是副线圈产生的感应电流产生的磁场不是补偿原线圈减小电流而消失的磁场，而是原副线圈各自减小原方向上的电流和磁场。这互感的过程与上述所述的过程是一样的，一种是电流由峰值降为零，使磁场消失为零，另一种是移出磁场源，使磁场降为零，磁场的消失和移走没有使感应线圈感应电流产生磁场给予补偿，而是减少原有的感应电流及感应电流产生的磁场，原因在于原先的峰值感应电流产生的峰值反磁场还没消失，所以在极短的时间内逆转成消失磁场或者移走磁场源而完成由峰值降为零的互感。上与下磁极盘上的增加的磁通量变回原先的磁极盘磁极磁芯内的磁通量，反磁场变为零。

上述两个过程结合起来，感应电流为半波正弦电流，继续运转下去，感应盘上的感应绕组感应的电流为正弦交变电流，而在磁极盘上的磁芯周围饶的感应绕组，感应的电流为半波直流电。

当上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异性磁极，即s极对应n极，运转到上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为同性磁极，即s极对应s极，n极对应n极的过程，即没过中心线时同性磁极相排斥，需增加原动力消除两磁盘磁芯磁极同性的排斥力。当上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为同性磁极，即s极对应s极，n极对应n极，运转到上磁极盘磁极磁芯对应下磁极盘磁极磁芯位，磁芯一一对应为异性磁极，即s极对应n极的过程，过中心线时两磁盘磁芯磁极的同性的排斥力助推原动力。运转时，这样受力不均衡，需加飞轮或者用多组合体轮番运转感应，使前后组磁场的正吸引力与反吸引力和正排斥力与反排斥了之间的相互作用力在同连体结构中，同时生成一对平衡力，这平衡力使前后组之间合力消除为零，第一组与第二组构成平衡，消除第一组的不平衡力后，产生第二组的不平衡力：接着第二组与第三组构成平衡，消除第二组的不平衡力后，产生第三组的不平衡力；以此类推最后一组与第一组构成平衡，消除最后一组的不平衡力后，产生第一组的不平衡力：从而到达循环平衡运转。即发电机采用多组组合来解决单组的受力的不平衡问题，来达到发电机的平衡运转。

本发明实施例的一种磁极盘的磁芯与磁轭的平面分布结构图如图1a所示，其6种侧面分布结构图如图1b～图1g所示。磁极盘上的磁芯11为永磁体磁芯16或软磁励磁磁芯19，磁芯11固定在磁轭15上，磁芯与磁芯之间为磁芯间距气隙，磁芯宽度与磁芯间距气隙宽度均匀分布，磁芯与磁芯的磁极磁性依次分布为s极与n极，磁芯数成对，磁轭15固定在盘式框架13上，中心支撑于支撑内圆环，外部支撑于支撑外圆环，支撑外圆环外可以固定有磁极盘齿轮。励磁磁芯19外绕有励磁绕组17和感应绕组18，永磁磁芯16外绕有感应绕组18。磁极盘上绕组可以串联、并联、串并联输入或输出。磁轭使固定在磁轭上的磁芯磁极之间磁导一半的磁回路。磁芯磁极的另半面是开放磁场，与磁气隙构成另半面磁回路。除永磁体磁芯、软磁励磁磁芯和磁轭外，框架、支撑内外圆环和框架支撑都用不导磁材料。侧面分布结构图1b为永磁体结构，由永磁磁芯16固定在磁轭15上。侧面分布结构图1c为励磁结构，励磁磁芯19和励磁绕组17固定在磁轭15上。侧面分布结构图1d为永磁磁芯16和磁轭齿上绕有感应绕组18结构。侧面分布结构图1e为励磁磁芯19外饶有励磁绕组17和感应绕组18结构。侧面分布结构图1f为永磁磁芯16的开放磁极面上固定着软磁磁芯12相当于磁轭，磁芯上饶有感应绕组。侧面分布结构图1g为励磁磁芯19的开放磁极面上固定着软磁磁芯12相当于磁轭，磁芯上饶有感应绕组18和励磁绕组17。

本发明实施例的一种定子盘的平面结构与纵向轴剖面结构如图2所示，其中21为支撑连接杆，22为软磁磁芯，23为感应绕组，24为内支撑架，25为内固定支撑架，26为固定支撑架，27为支撑连接架，28为输出端口，29为支撑架内圆环，201为固定轴环，202为支撑架外圆环，203为固定于机壳外环。本实施例中感应绕组23绕在软磁磁芯22周围，软磁磁芯22与感应绕组23固定在感应盘框架上。相邻感应绕组各个串联，最后通过两个输出端口28输出。内支撑于支撑架内圆环29，外支撑于支撑架外圆环202。纵向轴剖面结构图中上为磁芯中间作为支撑架向两边作支撑，磁芯两边绕感应绕组。下图为磁芯两边作为支撑架向两边作支撑，中间绕感应绕组。

本发明实施例的一种磁极盘式直流励磁串联绕在励磁磁芯的平面结构和纵向轴剖面结构图如图3所示，其中31为励磁绕组，32为软磁磁芯或永磁磁极磁芯，33为齿轮，34为磁轭，35为固定磁极磁轭的框架，36为支撑架外圆环，37为轴承环。本实施例中励磁绕组31绕在软磁磁芯32周围，相邻励磁绕组各个串联，由两个输入端口输入电流。

本发明实施例的一种磁极盘式纵向轴剖面发电机结构如图4所示，其中41为第四小齿轮，42为轴承，43为第一小齿轮，44为第三小齿轮，45为小齿轴，46为轴承，47为中心轴，48为第二小齿轮，49为边盖，410为电刷滑环，411为机壳，412为磁盘，413为感应盘支撑框架，414为感应盘，415为磁盘外大齿轮，416为轴承，417为支撑外框架。本实施例中图4的第一小齿轮43和第二小齿轮48在同一小齿轮轴上，第三小齿轮44和第四小齿轮41在同一小齿轮轴上，第一小齿轮43和磁极盘齿轮啮合，第四小齿轮41和另一磁极盘齿轮啮合，第二小齿轮48和第三小齿轮44啮合。

本发明实施例的一种磁极盘式磁芯磁极盘轴向平铺展开的发电机结构与电路图如图5a和图5b所示。与图4是相同的，结合图4平铺展开。其中51为第四小齿轮，52为机壳，53为支撑框架，54为小齿轮轴，55为外大齿，56为第一小齿轮，57为第三小齿轮，58为轴承，59为第二小齿轮，510为中心轴，511为磁盘，512为输出端头，513为轴承，514为边盖，515为电刷滑环，516为输入端头，517为输入端头。本实施例中图5a为永磁式，图5b为励磁式。图5a中永磁磁极盘不设感应绕组，感应盘绕感应绕组两端口输出电流。图5b中励磁磁极盘不设感应绕组，感应盘绕感应绕组两端口输出电流，两励磁磁极盘分别通过电刷滑环分别输入直流电励磁。

本发明实施例的一种磁极盘式磁极盘上绕感应绕组发电机电路图如图6所示，其中602为感应盘，606为电刷滑环，609为感应盘输出端口，610为磁极盘，612为磁极盘输入端口，613、614为磁极盘输出端口，615为磁极盘绕组，616为感应盘绕组，617为另一磁极盘输入端口，618、619为另一磁极盘输出端口。图中磁极盘上的绕组既是励磁绕组，也是感应绕组，类似自耦绕组，由一组绕组输入，两组绕组输出，可以调换成两组绕组输入，一组绕组输出。

本发明实施例的一种磁极盘式磁极盘与感应盘都绕感应绕组发电机结构与电路图如图7a和图7b所示，其中70为第四小齿轮，71为支撑架，72为中心轴，73为轴承，74为电刷滑环，75为边盖，76为输出端头，77为盘齿轮，78永磁磁极盘，79感应盘，711为输出端头，712为机壳，713为第一齿轮，714为第二齿轮，715为第三齿轮，716为输入端头，717为输出端头。本实施例中图7a为永磁磁极盘式，图7b为励磁磁极盘式。图7a为永磁式，图7b为励磁式。图7a为感应盘上的感应绕组两端口直接输出，两磁极盘上的感应绕组分别通过电刷滑环输出。图7b为感应盘上的感应绕组两端口直接输出，励磁磁极盘上的感应绕组分别通过电刷滑环输出，两励磁磁极盘由直流电分别通过电刷，滑环输入励磁绕组。

本发明实施例的一种磁极盘式发电机的中间感应盘感应绕组平面上磁芯分布与磁芯周围绕组的s绕法结构图如图8所示，其中801为磁芯，802为感应盘，803为端头，804为另一端口，805为感应绕组，806为支撑架外圆环，807为支撑架内圆环，808为绕组线圈中间点抽头线。s绕法是在一组绕组弯成s型放入支撑框架，再放入磁芯固定，两头为一对端口，为一相电路。这绕法可以节省材料，并安装方便，还可以既作励磁绕组，也作感应绕组，须在绕组线圈距离中心位置引出抽头线，将这组绕组线圈作自耦线圈，用一组绕组线圈输入电流作励磁绕组，由中心抽头线与绕组的两头作两组输出电流，类似自耦变压器绕法。

本发明实施例的一种磁极盘式发电机的多组发电机的合体结构的纵向轴剖面结构图如图9所示，图9为六组单相组合。其中，901为机壳，902为磁极盘，903为感应盘固定支撑架，904为另一磁极盘，905为边盖，906为中心轴，907为aa齿轮，908为一号齿轮轴，909为轴承，910为二号齿轮轴，911为b齿轮，912为c齿轮，913感应盘，914为d齿轮，915～920分别为一、二、三、四、五、六组感应盘与磁极盘组合结构，可由图4图5图7种结构的单组发电机的感应盘与磁极盘单组组合结构合成的多个组合结构。在运转六组为一周期过程中，调整好齿轮啮合的位置，使六组不同时一起感应，轮流感应，相邻两组之间的相位差相等，六组感应盘绕组中，以第一组作为初相，相角差依次为30度,60度,90度,120度,150度,180度将第3,4组磁极调成反向，相位差依次为30度,240度,270度,120度,150度，180度这样就可以1,3,5组三个单相合成一组3相电，2,4,6组三个单相合成一组3相电。磁极盘绕组输出的电流是半波直流电，感应盘输出的是交流电。图9的电路图可为多个图5a～b，图6和图7a～b为单组表示多组组合。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机的内磁极筒平面结构与纵向轴剖面结构图如图10a～图10g所示，其中1001为磁轭，1002为磁极，1003为框架，1004为永磁体，1005为磁轭磁芯，1006为励磁磁芯，1007为励磁绕组，1008为感应绕组，1009为磁芯。本实施例中图10a中筒上磁极s极与n极为永磁体磁芯或软磁励磁磁芯固定在磁轭上，磁芯与磁芯之间为磁芯间距气隙，磁芯宽度与磁芯间距气隙宽度均匀分布，磁芯与磁芯的磁极磁性依次分布为s极与n极，磁芯成对，磁轭固定在筒式框架上，中心支撑于支撑架内圆环，励磁磁芯外绕有励磁绕组和感应绕组，永磁磁芯外绕有感应绕组，绕组可以串联，并联，串并联，磁轭使固定在磁轭上的磁芯磁极之间磁导一半的磁回路，磁芯磁极的另半面是开放磁场，与磁气隙构成另半面磁回路。图10b为永磁体式，由永磁磁芯固定在磁轭上。图10c为励磁式，励磁磁芯和励磁绕组固定在磁轭上。图10d为永磁磁芯和磁轭齿上绕有感应绕组式。图10e为励磁磁芯外饶有励磁绕和感应绕组式。图10f为永磁磁芯的开放磁极面上固定着软磁磁芯相当于磁轭，磁芯上饶有感应绕组。图10g为励磁磁芯的开放磁极面上固定着软磁磁芯相当于磁轭，磁芯上饶有感应绕组和励磁绕组。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机的感应筒结构与纵向轴剖面结构图如图11所示，其中1101为支撑架内圆环，1102为感应磁芯，1103为感应绕组，1104为感应盘固定框架，1105为固定框架支撑，1106为固定框架左右支撑。本实施例中感应筒结构中感应绕组绕在软磁磁芯周围，磁芯与绕组固定在感应筒框架上，内支撑于支撑内圆环。纵向轴剖面结构中磁芯周围绕感应绕组。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机的外磁极筒平面结构与纵向轴剖面结构图如图12a～图12g所示，其中1201为磁轭，1202为磁极，1203为永磁体，1204为磁芯，1205为励磁绕组，1206为感应绕组。本实施例中平面结构中筒上磁极s极与n极为永磁体磁芯或软磁励磁磁芯固定在磁轭上，磁芯与磁芯之间为磁芯间距气隙，磁芯宽度与磁芯间距气隙宽度均匀分布，磁芯与磁芯的磁极磁性依次分布为s极与n极，磁芯数成对，磁轭固定在筒式框架上，中心支撑于支撑内圆环，励磁磁芯外绕有励磁绕组和感应绕组，永磁磁芯外绕有感应绕组，绕组可以串联，并联，串并联。磁轭使固定在磁轭上的磁芯磁极之间磁导一半的磁回路，磁芯磁极的另半面是开放磁场，与磁气隙构成另半面磁回路。图12b为永磁体式，由永磁磁芯固定在磁轭上。图12c为励磁式，励磁磁芯和励磁绕组固定在磁轭上。图12d为永磁磁芯和磁轭齿上绕有感应绕组式。图12e为励磁磁芯外饶有励磁绕和感应绕组式。图12f为永磁磁芯的开放磁极面上固定着软磁磁芯相当于磁轭，磁芯上饶有感应绕组。图12g为励磁磁芯的开放磁极面上固定着软磁磁芯相当于磁轭，磁芯上饶有感应绕组和励磁绕组。

本发明实施例的一种磁极筒式永磁或励磁磁芯磁极发电机纵向轴剖面结构图如图13所示其中，1301为轴承，1302为电刷滑环，1303为轴承，1304为筒内磁极转子，1305为感应筒，1306为磁极筒，1307为机壳，1308为齿轮e，1309为一号套管，1310为两边轴支撑架，1311为轴承，1312为二号套管，1313为边盖，1314为齿轮a，1315为中心轴，1316为齿轮b，1317为一号齿轮轴，1318为齿轮c，1319为二号齿轮轴，1320为齿轮d。纵向轴剖面结构为边盖外三齿轮，同大小，边盖内两齿轮同大小，边盖外三齿轮与边盖内两齿轮直径比为1：2，齿数比为1：2，内磁极筒两边的支撑内圆环固定在中心轴上，在内磁极筒支撑架内圆环往外两边各安装两根套管，套管内轴承与中心轴连接，使中心轴与内磁极筒可以在套管内旋转，套管内头固定定感应筒支撑架内圆环，外头固定在边盖上，使感应筒连着1309套管与边盖，1309一号套管外嵌轴承，轴承外嵌1312二号套管相连外磁极筒支撑架内圆环，使外磁极筒连着的1309套管在1312套管外旋转，外磁极筒支撑架内圆环头上连这套管上和套管上边盖内齿轮1308。中心轴头上装有边盖外齿轮1314，啮合另一个同大小的中间1317齿轮轴上的中间传动齿轮1316，中间传动齿传给1319齿轮轴上的同大小的齿轮1318，1319齿轮轴往边盖里传给两倍直径小齿的齿轮1320上，1319齿轮轴上的两倍直径的齿轮传给外磁极筒支撑架内圆环头上连着的齿轮1309，，使内、外磁极筒互为正反运转，运转时，内、外磁极筒角速度相对于边盖相等。两齿轮轴与中心轴并排成一线，如果设计不排成一条直线，则要分配内外齿轮的直径比例与齿数。内磁极筒上的感应绕组或励磁绕组的电流经中心轴上的电刷，滑环输入和输出，感应筒上的感应绕组感应的电流可以直接输出，内、外磁极筒上的感应绕组或励磁绕组的电流经中心轴和套管上外嵌的电刷，滑环输入和输出。图13为励磁磁极筒式结构，因在图中画了电刷滑环，没有电刷滑环则为永磁磁极筒式发电机结构。

图14a～图14d为本发明实施例的图13的电路图，其中1401为输出端头，1402为感应筒，1403为永磁体筒转子，1404为输出端头，1405为磁芯定子，1406为电刷滑环，1407为输出端头，1408为输入端头，1409为感应筒输出端头，1410为励磁磁极筒，1412为输入端头，1413为输出端头1414为输入端口，1415为磁极筒绕组，1416为感应筒绕组，1417为输入端头，1418为输出端头，1419为输入端头，1420励磁绕组，1421为输入端头，1422为输出端头。本实施例中图14a为图13发电机结构的全串联绕组单组电路图，图中永磁磁极筒上不设感应绕组，感应筒上设有感应绕组两端口输出电流。图14b为图13发电机结构的全串联绕组电路图，图中两永磁磁极筒磁芯上绕感应绕组，两个磁极筒的两端口分别通过电刷，滑环输出电流。图14c为图13发电机结构的全串联绕组单组电路图，图中励磁磁极筒设感应绕组，感应筒设有感应绕组两端口输出电流，两励磁磁极筒绕组分别通过电刷滑环分别输入直流电励磁，两感应磁极筒绕组通过输出端口输出电流。图14d为图13发电机结构的全串联绕组单组电路图，作为电路图中两励磁磁极筒磁芯上绕为励磁绕组，同时也是感应绕组，两磁极筒绕组的两端口分别通过电刷，滑环输入直流电流，两励磁磁极筒绕组两端口距离中间位置引出的抽头线与输入的两端头分别作两组输出端头输出两个电流源，感应筒上的感应绕组两端口直接输出交流电流源。对于多相励磁电路图，可以以一个或几个磁芯绕组串联的绕组作为励磁绕组用一对输入的端口，当作为励磁绕组同时也是感应绕组，在每相输入两端口距离中间位置引出抽头线，用几相端口励磁，就几多个图14d上的两感应筒的电路图的电路图，再将这电路图并联或串联线简化端口后从电刷滑环输入或输出。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机的多组磁极筒和多组感应筒上的相邻磁芯之间的位置分布和磁芯周围绕组的s型绕组绕线图15a～图15c所示，图中所示为3组组合。1501为线圈，1502为磁芯，1503为磁芯垂直几何中心平分线，虚线方框1504～1506依次为第一组到第三组的磁芯位置分布和三组绕s型的绕组，1507为绕组中间抽头线，1508为绕组端头，1509为绕组另一端头。图为内磁极筒，感应筒，外磁极筒都包含三组绕组，每组绕组都绕s型。s型绕法是在一组绕组弯成s型放入支撑框架，再放入磁芯固定，两头为一对端口，为一相电路图15a为内磁极筒圆柱体表面装有磁芯的部分截面磁极分布图，磁芯间垂直磁芯几何平分中心线距离为1/n,n为磁极组数,图中为三组，一组与二组相差1/3磁极间垂直磁芯几何平分中心线距离，并依次类推三组分别为1/3,2/3。图15b为感应磁极筒圆柱体表面装有磁芯的部分截面磁芯分布及绕s型绕组图，图中磁芯垂直几何中心平分线三组都重合，表面磁芯排成一排。图15c为外磁极筒圆柱体表面装有磁芯的部分截面磁芯分布图，外磁极与内磁极筒错开距离相同，但磁芯分布错开方向向反方向旋转拉开距离。这绕法可以节省材料，并安装方便。因外磁极筒套在感应筒外，感应筒套在内磁极筒外，图中内磁极筒，感应筒和外磁极筒的磁芯应由内到外变大，图中画的是同比例大小。s型绕组中间位置由一抽头线1507引出，用作自耦感应绕组的输入或输出端口。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机多组组合纵向轴剖面结构图如图16所示，由图13单相磁极筒和感应筒组合结构合成为一组的多组组合，图中为三组组合图例。其中1601为感应筒，1602为内磁极筒，1603为一号齿轮轴，1604为轴承，1605为滑环电刷，1606为边盖，1607为内套管，1608为外套管，1609为边盖外三齿轮，1610为中心轴，1611为二号齿轮轴，1612为齿轮轴支撑架，1613为边盖内齿轮，1614为齿轮轴支撑架，1615为外磁极筒，1616虚线框内的第一组感应筒与磁极筒组合，1617为第二组，1618为第三组，1619为机壳，1620为外磁极筒支撑架。可由图13的结构发电机单组合成。1616，1617，1618三组合在一起时，内磁极筒，感应筒和外磁极筒展开的磁芯相对位置分布如图15。图16齿轮啮合运转结构与图14相同。图16a为外磁极筒和感应筒每一组的两头都通过支撑架支撑于轴承，作用力于中心轴，内磁极筒每一组的两头都通过支撑架固定中心轴。图16b为感应筒每一组的两头都通过支撑架和支撑于轴承，作用力于中心轴，内磁极筒每一组的两头都通过支撑架固定中心轴，外磁极筒的中间组没有支撑架支撑中心轴。图16c为内外磁极筒和感应筒中间几组都不用支撑架，只在多组组合结构的两头作支撑架支撑于中心轴。图16a～c的电路图用多个图14a～d电路单组电路图来表示的多组电路图。中心轴和1610和1608套管外嵌滑环电刷。外力通过中心轴或齿轮轴即可运转。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机内磁极筒与感应筒旋转，外磁极筒固定式发电机如图17所示，其中，1701为外磁极筒，1702为感应筒，1703为内磁极筒，1704为机壳，1705为轴承，1706为边盖，1707为一号齿轮，1708为二号齿轮，1709为套管，1710为中心轴，1711为齿轮轴支撑架，1712为齿轮轴，1713为三号齿轮，1714为四号齿轮。运转方式：图13为内外磁极筒互为正反运转，感应筒不动，而图17为内磁极筒和感应筒运转，外磁极不动。由内磁极筒与感应筒旋转，外磁极筒不转的方式。边盖外两齿轮1713和1714齿数相同，边盖内两齿轮大小和齿数为1：2，即1707齿轮是1708齿轮的两倍。1713齿轮与1714啮合，1714与1708同轴，1708与1707啮合。图中未画电刷滑环，感应筒输出作用的电刷滑环嵌在1709套管上，内磁极筒的励磁电流和感应电流作用的电刷滑环嵌在1710中心轴上，运转时，内磁极筒1703转速是感应筒1702转速的两倍，外磁极筒1701固定不动。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机图17的全串联绕组单组电路图如图18所示，其中1801为磁极筒输入端头，1802为输出端头，1803为输出端头，1804为感应筒输出端头，1805为另一组磁极筒输入端头，1806为输出端头，1807为输出端头，1808为轴承，1809为磁极筒，1810为磁极筒绕组，1811为感应筒，1812为感应筒绕组，1813为另一磁极筒，1814为另一磁极筒绕组。除1804端口外，本实施例也可以将磁极筒的输入端头改为输出端头，输出端头改为输入端头，作为自耦感应绕组电路。这图18电路图与图14d电路图电路是一样的，只是电刷滑环不同位置。所以图17的电路图还可用图14a～c的电路图的电路形式，加上电刷滑环位置用图18的电刷滑环组合形式组合而成。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机多组组合纵向轴剖面结构图如图19所示，由图17单相磁极筒和感应筒组合结构合成的多组组合，图中为六组组合，其中1901为机壳，1902为外磁极筒，1903为感应筒，1904为内磁极筒，1905为轴承，1906为中心轴，1907为套管，1908为边盖，1909为电刷滑环，1910为边盖内一号齿轮，1911为边盖内二号齿轮，1912为齿轮轴支撑架，1913为边盖外同大小齿轮，1914为齿轮轴，1915为虚线框，1916～1921分别为第一到第六组磁极筒感应筒组合，以虚线框内为一组磁极筒感应筒组合，磁芯分布结构剖面如图15，但比图15多3组的结构。1913为齿轮，1914为齿轮轴在运转六组为一周期过程中，相邻两组之间的相位差相等，六组感应筒绕组中，第一组作为初相，相角差依次为30度,60度,90度,120度,150度,将第3,4组磁极调成反向，则相位差依次为30度,240度,270度,120度,150度，这样就可以1,3,5组三个单相合成一组3相电，2,4,6组三个单相合成一组3相电。磁极盘绕组输出的电流是半波直流电，感应盘输出的是交流电。电路图为6个图18电路图表示多组。图19齿轮传动啮合方式与图17的齿轮传动啮合方式相同。图19a为六组内磁极筒连为一体和六组感应筒连为一体，中间没有支撑架支撑中心轴的结构图。图19b为六组磁极筒不连为一体和六组感应筒不连为一体，内磁极筒的每一组的两头都由支撑架支撑于中心轴，感应筒的每一组的两头都支撑于轴承，轴承支撑于在中心轴上的结构图。图19发电机的电路图为多个图18的单组单相电路表示成的多组组合电路图形式。感应筒输出作用的电刷滑环嵌在1907套管上，内磁极筒的励磁电流和感应电流作用的电刷滑环嵌在1906中心轴上。外力通过中心轴或齿轮轴即可运转。

本发明实施例的一种磁极筒式内磁极筒运转式发电机纵向轴剖面结构与电路图如图20a～图20c所示，其中2001为轴承，2002为电刷滑环，2003为内筒磁极，2004为外磁极筒，2005为中心轴，2006为轴承，2007为输入端头，2008为输出端头，2009为输出端头，2010为输入端头，2011为输出端头，2012为输出端头，2013为电刷滑环，2014为一号磁极筒，2015一号磁极绕组，2016为二号磁极筒，2017为二号磁极绕组。磁极筒和感应筒可用s绕法，即一相电路用一组绕组绕制多个磁芯上，这组绕组既是励磁绕组，也是感应绕组。本实施例中图20a为由内磁极筒固定于中心轴外磁极筒固定于机壳和边盖，由中心轴带动内磁极筒运转的发电机图。图20b为单相全串联绕组永磁磁极筒运转式电路图，为固定的永磁磁极筒两端口直接输出，运转的永磁磁极筒通过电刷、滑环输出。图20c为单组全串联绕组励磁磁极筒运转式电路图。固定的励磁磁极筒两端口直接输入电流，和感应绕组直接输出，运转的励磁磁极筒上感应绕组通过电刷滑环输出，励磁电流通过电刷，滑环输入。图20d为单组全串联绕组励磁磁极筒运转式电路图，图为励磁绕组和感应绕组共用，用绕组的中间抽头线改变输入和输出电流的不串线图。

本发明实施例的一种磁极筒式发电机多组组合纵向轴剖面结构图如图21所示，由图20a的单组内外筒组合结构合成的多组组合，所示图为六组组合，其中2101为轴承，2102为电刷滑环，2103为外磁极筒，2104为内磁极筒，2105为机壳，2106为中心轴，2107～2112为第一到第六组内外磁极筒结构组合，2113为电刷。六组剖面磁芯分布结构如图15。图21电路图为多个图20b～d单组电路图表示多组的电路图。输入和输出2104为内磁极筒绕组作用的2102电刷滑环嵌在2101中心轴上。外力通过中心轴旋转来运转发电机。

在本发明以上实施例中，发电机结构的磁芯与磁芯间距气隙均匀分布，单一磁筒(磁盘)或感应筒(盘)之间即同一筒或盘自个内的磁极间宽度相对磁芯宽度比可为一比一，或者也可由磁芯宽度、磁芯厚度、磁芯产生的磁场强度和磁极的额定运转速度来设定，使结构更合理，效果更好。

在本发明以上实施例中，发电机结构除永磁体磁芯、软磁励磁磁芯和磁轭外的框架、支撑内外圆环、支撑框架、小齿轮、小齿轮轴等影响磁路的结构材料用不导磁材料。可在两边盖上设有出风口，进风口，外注加压空气以给电机降温。

在本发明以上实施例中，附图中的齿轮与齿轮之间没有画出齿型，只在于表示齿轮的外圆与另一标示为齿轮的外圆相切，来表示两个齿轮的啮合。

本发明以上实施例中在，多组组合例为三组和六组，并不表示只有三组和六组，在于表示多组的一种样例。

本发明以上实施例中，一个磁芯外绕一线圈为一绕组，串联的多个绕组用两端口为一相。单组里的全串联磁芯绕组的相数为内磁极盘/筒一相，外磁极盘/筒一相，感应盘/筒为一相，共三相；或只有内外磁极筒的即为两相。一组里的一盘/筒的多相为单组里的一盘/筒用多对端口。

本发明在前半个过程中，感应电流由零增加到峰值，由磁芯之间异极相吸引而磁力线做功产生感应电流，感应电流产生的洛仑磁力方向与外力驱动方向相对垂直，有效减小外力驱动能的消耗；在感应电流由波峰减少到零的过程中，感应电流产生的洛仑磁力不阻碍、不消耗磁极结构的运转时的外力驱动能。因此，由于本发明的发电机在导线做切割磁力线运动时，感应电流产生的洛仑磁力方向与外力驱动方向相对垂直，能有效减小外力驱动能的消耗，提高了能量转化率，与现有的发电机相比能达到增能的效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。