超能效发电机的制作方法

本发明涉及一种楞次磁通自循环式发电机，属于新能源的发电技术领域。

背景技术：

自从发电机问世100多年来，其能效一直没有大的突破。普遍认为电能完全是来源于机械能，普遍认为只要有楞次磁通就一定全部转为楞次力，那么因此普遍都放弃了进一步提高发电机能效的尝试。造成的结果就是，目前所有的发电机的楞次磁通，都是从凸极端部流出或流入，那么楞次力也就在凸极端部阻碍了能效的提高。期间虽有个别设计将楞次磁通从旁路循环，但仍然是多出一个凸极进行循环，这种走凸极的循环只消除了少部分的楞次力，并且这样的循环并没有将楞次磁通对原感生磁通进行加强。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，极大的提高发电机的能效，并且结构简单，绕线方式和制作工艺并没有明显的增加难度的改变。

本发明所要提供的技术方案是，让楞次磁通在转子内部或者在转子内部自我循环的消化掉，而不是从凸极端部出入，从而消除楞次力，极大的提高发电机的能效。

具体有凸极单元的设计方案和定子单元的设计方案以及转子单元的设计方案。

关于定子单元的设计方案可以由图4了解，由此示意图一目了然。可以知道定子单元就是将定子由磁极分割成若干单元，每一个单元的楞次磁通都可以在单元内部循环而不是从凸极出入。图4的示例只是将定子分成了四个单元，实际上可以不限于四个单元。

定子单元的方案由于不方便绕线，而且剩磁较大，所有这里不过多描述。

下面着重简述一下凸极单元的设计方案：

对于各种类型的发电机，可以将凸极尺寸变大成为一个凸极单元，整个凸极单元的结构可分为：凸极颈项部分和中部的楞次磁通回路部分和感生磁通通路部分和绕线电枢部分。如图1.

对于该技术方案的实施，发电机整机装配后，凸极颈项通过的磁通量，应该是刚刚达到或已经达到或临近达到饱和的状态。该饱和状态可以确定在永磁体强度面积或励磁强度下的凸极颈项宽度。该饱和状态是为了保证发电机具有较高的能量密度。

楞次磁通回路是由中间的窄缝将其分为宽度相等的两部分，每部分的宽度约等于颈项宽度的1.5倍许，那么整个楞次磁通回路的宽度就约等于颈项宽度的3倍许。如果要设计其精确的宽度，就要在装配完成后满负载运行时，用仪器测量该处的磁通密度。用不同宽度的n台发电机进行测试，能保证发电机的能效最高且磁通密度最高的那个宽度，就是最佳宽度。

窄缝长度两头的磁通宽度，也是楞次磁通回路的一部分，应约等于窄缝两侧的宽度，或者说等于凸极颈项宽度的1.5倍许。

一般来说，电枢绕组不完全覆盖窄缝的长度。或者说，加上电枢绕组后，窄缝的两头应稍微刚刚露出一些。这样做，是为了让所有全部的楞次磁通都走我们的凸极单元设定的回路进行自我循环。

感生磁通是从磁源或从其它的凸极单元，经过楞次磁通回路和凸极颈项到达转子的通路或到达转子磁源的。

这种凸极单元可以用在很多(几乎所有)种类的发电机上，消除它们的楞次力。以下是利用了示意图的方法，列举了两种常见的发电机对于凸极单元的运用。

对于经典的传统发电机采用凸极单元后，结构示意图如图2所示。与没有采用凸极单元的发电机相比，由于原感生磁通的通路加长，导致磁阻增大，那么磁通量就会减少。因此为了得到与原来没有采用凸极单元时一样的磁通量，就要增大磁铁的面积强度等参数，或者海尔贝克方法增加强度，或者增加励磁线圈的匝数或电流强度。

对于经典的双凸极发电机采用凸极单元后，结构示意图如图3所示。与没有采用凸极单元的发电机相比，由于原感生磁通的通路加长，导致磁阻增大，那么磁通量就会减少。因此为了得到与原来没有采用凸极单元时一样的磁通量，就要增大磁铁的面积强度等参数，或者增加励磁线圈的匝数或电流强度。

示例中凸极单元的数量分别是18和8，但实际应用中不限于这个数量。

附图说明

图1为凸极单元构造示意图。

图2为采用了凸极单元的普通常用发电机结构示意图。

图3为采用了凸极单元的双凸极发电机结构示意图。

图4为采用了定子单元的发电机结构示意图。

工作原理

本发明专利提出的技术方案涉及两个最基本的原理：一个是磁路的横断面积越大，磁阻就越小。另一个是，任何一个磁通势，总能找到一个磁阻最小的回路进行循环。

在图1图2图3中，磁路的横截面积表现为磁路的宽度，或者说，横截面积与宽度成正比。因此凸极单元中部楞次磁通回路的磁阻远小于颈项的磁阻。楞次磁通就是发电机在运行时产生的磁通势。

凸极单元中窄缝两侧通过的磁通由三部分组成：一是原感生磁通，每侧磁通量等于颈项的一半。二是每侧本身的楞次磁通，当发电机满负荷运行时，每侧产生的楞次磁通等于每侧的原感生磁通。三是每侧的对侧产生的楞次磁通流入量，由于两侧宽度相等，流入量等于它本身的楞次磁通产生量。综合来说，当发电机满负荷运行时，窄缝两侧每侧通过的磁通，等于颈项通过的原感生磁通的1.5倍。两侧总共通过的磁通等于颈项通过的原感生磁通的3倍。因此每侧的宽度约等于颈项宽度的1.5倍许。

窄缝内的空气介质虽然也有楞次磁通，但是它比两侧的楞次磁通低(或小)万倍，所以可以忽略。

说一下图2，对于没有采用凸极单元的发电机来说，楞次磁通是从它自己的凸极沿着定子外圈到达相邻的凸极，再从相邻的凸极端部通过空气介质回到它自己的凸极端部。那么走空气介质的磁通就会阻碍转子的旋转。而对于采用了凸极单元的发电机来说，窄缝周围构成一个回路，其宽度使磁阻较小，使楞次磁通足以自我循环，那么楞次磁通对于转子的旋转就没有影响了。

说一下图3，对于没有采用凸极单元的发电机来说，楞次磁通从凸极线圈内产生后，沿着定子铁芯到达另一个临近的凸极，再从临近的凸极端部进入转子铁芯，从转子铁芯进入它自己的凸极。在从定子到转子又从转子到定子的过程中，楞次磁通阻碍了转子的旋转。而对于采用了凸极单元的发电机来说，窄缝周围构成了一个回路，其宽度使磁阻较小，使楞次磁通足以自我循环，那么楞次磁通对于转子的旋转就没有影响了。

示意图4的道理是一样的，楞次磁通产生后，只有定子单元内的回路的磁阻最小，只有在内部循环。

技术特征：

1.让楞次磁通在定子内部或者在转子内部或者在凸极单元内部自我循环的消化掉，而不是从凸极端部出入，从而消除楞次力，极大的提高发电机的能效。

要实施上述技术特征或技术方案，可以采用凸极单元的设计方案，也可以采用定子单元的或转子单元的设计方案。本发明列举出的示意图的图1是凸极单元的结构形状。本发明列举出的图2，图3是凸极单元应用于发电机的举例。本发明列举出的示意图的图4是定子单元的设计方案。

技术总结
一种楞次磁通自循环式超能效发电机。采用别出心裁的凸极设计，使楞次磁通在定子内部或者在转子内部或者在凸极单元内部自我循环的消化掉，而不是从凸极端部出入，从而大大提高了发电机的能效。且制作工艺和绕线方式并没有明显增加难度的改变。

技术研发人员：陈功林
受保护的技术使用者：陈功林
技术研发日：2019.12.24
技术公布日：2020.06.26