专利名称：万用电流加工机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种专门用于对电路中原来的电流形式进行加工转换的装置。
我国电能源十分紧张，节约用电人人有责，更新和改造旧设备，开发节省能源、节省材料、降低成本和自然消耗的新产品，是目前和将来采取的重要措施。
本发明的目的在于提供一种专门对电路中原来的电流形式进行加工转换的万用电流加工机。
该机能对380V以上高压220V以下的低压和36V以下电路中的电流形式进行大功率整流、交流、正负值脉冲，以及改变原电流的频率和原频率状况的图象。
本发明的目的是这样实现的在一个固定的壳体中放着一个可以旋转的圆轴，轴的一端伸出壳体的一侧，可以与外面的机械用任何方式连接(如连轴或齿轮)另一端则固定安装在对称一侧的壳体上并能转动，轴上套着一个圆管形绝缘体，绝缘体的外面套着两个铜套体，这两个铜套体是由一根铜管割成两端是整圆，中间是两个半圆对称交臂并相互绝缘(注在实际生产中为了改变转速铜套体的半圆会分很多半)这两个铜套体经绝缘体牢牢固定在轴上形成转子，壳体相当于定子。有两个电刷分别安装在与两个铜套体整圆位置相对的壳体上，还有两个电刷分别安装在两个铜套体半圆的中间与壳体相对的位置上。这四个电刷的一端分别与铜套体接触并能滑动，另一端分别与壳体绝缘固定，通过导线与外面的电路和用电器连接。把电路中的两根导线分别与两铜套体整圆位置的电刷连接，把用电器与放置在铜套体半圆位置的两个电刷用导线连接。工作时用外面的动力机械给伸出壳体的轴加一定的旋转力，单位时间旋转的频率，决定了通过用电器的电流形式、频率和频率状况的图象。使用中，根据原电路中电流的形式，分别采用相应的动力机械控制转子的速度和改变接线方法，那么用电器就获得相应的直流电、交流电，正负脉冲电流和改变电流的频率、频率状况的图象。
本发明的工作原理具体结构和使用方法由以下实施例结合附图将做进一步的说明。
图1图2图3图4图5是本机在交流电路中整流的工作原理图，也是直流电路中变交电流的工作原理图。
图6图7是本机在交流电路和直流电路是加工转换正负值脉冲电流和改变电流的频率的工作原理图。因电流形式和频率的改变均可反映出该频率状况的图象也随着改变，所以不在有图象的附图。
下面采用原理结构图加以分析说明。见说明书附图。图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7。图中符号A、B、C、D是四个电刷，E、F分别是一头是整圆，一头是半圆的铜套体，G绝缘圆套体H轴、↑指机械力的旋转方向，N是框形机壳，L、L1、L2小电灯，S路线，K K1K2连接电刷和小电灯的导线。
说明书附图所示，在一个框形壳体N中，放着一个可以旋转的圆轴H，轴的一端可以与外机械连接，轴H上套着一个圆筒形绝缘体G，绝缘体G外套着两个圆筒形铜套体E、F，E、F的两端分别是一端是整圆，一端是半圆。铜套体E、F的两半圆分别在里对称、交臂、相互绝缘，两整圆端分别在外。当轴H旋转时带动绝缘体G，铜套体E和铜套体F，随绝缘体G一起转动。A、B、C、D是四个固定在壳体N上不动的电刷。电刷与壳体相互绝缘，并与外电路相连。S是电路中的两根导线，分别接电刷A、B。小电灯L由导线K与电刷C和电刷D连接。小电灯L1由导线K1连接，小电灯L2由导线K2连接。
(一)见说明书附图1，当电路S中是交流电源时，指定电刷A输入的是交流电的火线，电刷B是交流电的零线，给轴H沿箭头所指方向，加一个跟电路频率同步的旋转机械力。指定在铜套体E和铜套体F的两条边缝分别是电刷C和电刷D相处的位置时，正好也是交流电电流方向转换的中性区。见图1。电路S中无电流通过，与导线K连接的小灯L不亮。因为在交流电的每个频率中，电流的方向要变化两次，所以跟电路电流频率同步的旋转机械力也旋转一周。当轴H沿箭头所指方向旋转时，电刷C和电刷D与铜套体E和铜套体F相处的位置发生了变化。电刷C开始与铜套体E接通，电刷D与铜套体F接通，这时电路S中开始有电流通过。见图2，假如此时交流电路S火线中输入的是正值。A电刷把正值电流输给铜套体E，E又把正值电流输给电刷C，电刷C又经导线K输给小电灯L。与此同时，零线通过电刷B与铜套体F接通，铜套体F又与电刷D接通。这时电刷C与电刷D经导线K，通过小电灯L成为闭合电路。这时导线K中有电流通过小电灯L亮了，这时电刷C是正电位，电刷D是负电位，当轴H继续转动至铜套体E和铜套体F的两条边缝与电刷C和电刷D的位置相对时，这时交流电路S中没有电流，电流的方向也到了转换的中性区域。电路S中没有电流通过，导线K中也没有通过，小电灯L不亮。见图3。让轴H继续转动，铜套体E和铜套体F的两条边缝分别离开电刷C和电刷D而去。电刷A通过铜套体E与电刷D接通;电刷B通过铜套体F与电刷C接通。见图4。电路S中的火线和零线经过电刷C和电刷D又通过导线K和小电灯L组成闭合电路。这时电路S火线中的电流是负值，电流的方向指向发电厂的发电机，发电机吸收能量。使与火线组成闭合电路的零线导体中的电子被动的感应成电流服从电路中电流的方向。这样相当于电流是从零线中流向火线。因此电刷B把被动电流输给铜套体F，经F又输给电刷C。电刷C中的电流经导线K通过小电灯L再经电刷D。由电刷D经铜套体E传给电刷A由火线输向发电机。导线K中有电流通过小电灯L，小电灯L亮了。这时电刷C输出电流。显正电位，电刷D输入电流显负电位。虽然电路S中火线的正负值的电流方向发生了改变。但是由于同步的机械转动使得电刷C和电刷D分别与铜套体E和铜套体F的接触位置发生了根本的改变。这样电刷C和电刷D的极性和原来没变。再让轴H转动下去，铜套体E和铜套体F与电刷C和电刷D的位置又回到了原来的位置。见图5。
由此可知，当电路S中的电流方向不停地变化时，由于与电流频率同步的机械力带动轴H，使铜套体E、F与电刷C、D相处的位置也不停地变化，因此电刷C始终是正电位，电刷D始终是负电位。负载从两电刷上得到的是恒定方向的电压和电流。电路中的交流电经过铜套体和电刷整流后，便成了为负载提供的直流电电源。这就是万用电流加工机整流的工作原理。
(二)当电路S中通过的是直流电时，电刷A、B分别是直流电的正负极。指定电刷A是直流电的正极，电刷B是直流电的负极。电刷A把正电经铜套体E传给电刷C。电刷B把负电经铜套体F传给电刷D电刷C的电流又经导线K通过小电灯L流向电刷D。这时电路S中的正电经电刷A、铜套体E、电刷C、导线K通过小电灯L再经导线K、电刷D、铜套体F、电刷B流向负极。此时小电灯L中有电流通过，小电灯L亮了。见图2。外机械给轴H加一个如箭头所指方向旋转的力，轴H带着铜套体E、铜套体F沿箭头所指方向旋转，这时铜套体E、F与电刷C、D相处的位置也在变化。当铜套体E和铜套体F的一条边缝移至电刷C时，另一条边缝也移至电刷D。铜套体E与电刷C断路，铜套体F与电刷D断路。见图3。此时，导线K中没有电流，小电灯L中无电流通过，小电灯L不亮。让轴H继续转动，铜套体E与电刷D接通，铜套体F与电刷C接通。见图4。这时铜套体E带的还是正电，铜套体F带的还是负电。铜套体E把正电流又传给电刷D，铜套体F又把负电流传给电刷C。这时电路S中的电流经电刷D通过导线K和小电灯L流向电刷C。此时导线K中有电流通过，小电灯L又亮了。虽然这时，直流电路S分别输入铜套体E、F的电流极性没变，但是，由于外加机械旋转力使铜套体E、F与电刷C、D相处的位置发生了变化。结果使电刷C和电刷D引出的极性变了。使输出导线K和负载小电灯L中的电流方向也变成与原来相反的方向。电刷C、D和负载小电灯L中的电流方向又变化了一次。当轴H继续旋转至铜套体E、F分别离开电刷C、D，铜套体E、F的两条边缝又分别与电刷C、D的位置相处时，E、F和C、D被断路，导线K中没有电流通过，小电灯L灭了。见图1。轴H继续转动，铜套体E和铜套体F的两条边缝分别离开电刷C、D。铜套体E又与电刷C接触，铜套体F又与电刷D接触。见图2。电路S中的直流电，又经过电刷C通过导线K和小电灯L流向电刷D。此时导线K中又有了电流，小电灯又亮了。只是通过负载小电灯L的电流方向又变化了一次。
由此可知，当轴H继续不停地转动时，虽然电路S让电刷A、B分别输给铜套体E、F的极性没变，但是两铜套体与两电刷C、D相处的位置也不停地变化，使电刷C、D的极性和负载中电流的方向，随着轴H旋转的周期变化，轴H每旋转一周，电刷C、D的极性和负载中电流的方向改变两次。这就是万用电流加工机使直流电变交流电的工作原理。
(三)如图6、图7所示，当电路S中的电流是交流电时，电路S的火线接电刷A，零线由一根导线K1经小电灯L1接电刷C;由另一根导线K2经另一小电灯L2接电刷D。给轴H沿箭头所指方向加一个与电路S中电流频率同步的机械力。在轴H的旋转中，指定铜套体E、F的两条边缝分别与电刷C、D的位置相处时正好是电路S中电流方向转换的中性区。由万用电流加工机整流的工作原理可知，当电路S中的电流方向不停地变化时，由于与电路电流频率同步的机械力，带动轴H，使铜套体E、F分别与电刷C、D相处的位置也不停地变化，因此，电刷C和电刷D始终分别是正电位或负电位。负载从两电刷上得到的是恒定方向的电压和电流。只是这里负载的接线不同于整流时的接线，使得通过负载L1和L2的电流方向不同，通过的时间有着半个周期之差，电流的形式是间断的正或负值脉冲电流。因此它们的图象也都不同于直流电或交流电的图象。这样负载L1和L2分别从电刷C和电刷D中得到的是不同极性的脉冲电流，这就是将交流电加工正、负值脉冲电流工作原理。
(四)如图6图7所示，当电路S中的电流是直流电时，把正极与电刷A接通。电刷C经导线K1和小电灯L1接电路S负极，电刷D经导线K2和小电灯L2也接电路负极，给轴H加任何机械力延箭头所指方向转动，这时，电刷C、D输给负载小电灯L1L2的电流分别就是任何频率的正值脉冲电流。这就是万用电流加工机将直流电加工成正值脉冲电流的工作原理。
万用电流加工机与现有技术相比所具有的优点或者积极效果1、万用电流加工机能够代替交流电动机拖动直流发电机发电的设备。并在外型尺寸和重量上都比原设备缩小和降低了几十倍或几百倍以上，制作上比原设备具有容易制作，节省材料，节省能源，节省设备，节省时间，还便于使用维修。
2、万用电流加工机能够担负大功率硅元件的工作，还能胜任硅元件工作范围以外的高电压、大电流等。制作上比硅整流元件结构简单、制作技术要求低，容易制作，使用上具有经济、接线简单，使用、维修方便等特点。
3、在有交流电的地方，万用电流加工机可为用户提供方便的380V以上的高压、220V以下的低压和36V以下的安全电压的直流电。
4、在有交流电的地方，万用电流加工机可为用户提供方便的正值和负值脉冲电流，使用本机的联合配套设备能无极调节正值和负值脉冲中的频率和改变电流中的图象等。
5、本机能为同步发电机实现自身励磁。
6、本机的联合配套设备能够满足同步电动机的励磁用电，还能为同步电机和异步电机这两种电机无极调节电路电流频率来改变这两种电机的调速性能。
7、本机的特点技术独特，设计新颖，结构简单，坚固耐用，体积小，重量轻，效率高，比现有技术节省材料，节省能源，容易制作，功率大，电压宽、电流宽，使用维修方便，经济实惠。一机多用等优点。
本人认为实现本机，应该先从直流电的应用入手，因为我曾用一个220V30瓦异步微电机与一个12V10瓦直流微电机负同一重载工作。结果是30瓦异步微电机负载工作非常吃力，不能达到正常速度。而10瓦直流微电机则显得轻松自如、运转良好。30瓦不及10瓦。通过这两个数字的比较可以看出，对一个发展中的大国来说，都应用异步电机比都应用直流电机，每年浪费的能源有多少，价值又是多少，若能将这部分能源节省下来，让其应用到生产建设中去，那么每年为社会创造的精神物质文明和经济效益远远地超过了节省的能源价值的本身。
因此，本人做了如下设想1、把万用电流加工机与变压器配套，为用户直接提供方便的直流电源，能改变交流电的性能和增加变压器的功能。
2、把本机与直流电动机直接配套。配套后的直流电动机，能够方便的使用交流电和直流电工作，将使直流电动机在使用和地位上出现明显改观。比现代交流异步电动机具有调速优越、使用方便、节省能源，工作可靠等优点。还能增加直流电机在市场上的竞争力。
3、把本机与同步发电机配套，能实现同步发电机自身供给励磁电流和控制发电机周围的设备的用电。
4、把本机与同步电动机和异步电动机配套，本机能为同步电动机提供励磁电流，能为这两种交流电机无极调速，提高这两种电机在市场上和使用上的档次，提高竞争力。
5、万用电流加工机，可以单独投放市场，让其在市场竞争中投入国防、科研、交通、医疗、通讯、学校、家电和工农业生产建设中去。
6、与本机配套的动力机械可选用同步微电机、直流微电机或其它动力机械。
权利要求
1.万用电流加工机，其特征在于它由壳体N、安装在壳体内并与壳体互相绝缘的电刷A、电刷B、电刷C、电刷D、安装在壳体两侧的轴H、安装在轴上的绝缘体G、以及安装在绝缘体上的铜套E、铜套F组成。
2.按权利要求1.所述的万用电流加工机装置，其特征在于轴H的两端分别安装在与壳体的对称侧上并能转动，轴H的一端伸出壳体能与外面的机械可用任何方式连接(如连轴)、绝缘体G紧套在轴上、铜套体E和F的整圆分别在外半圆在里交臂对称相互绝缘，紧套在绝缘体上与轴成为一体。
3.按权利要求1.2.所述的装置，其特征在于电刷A电刷B分别安装在与铜套体E铜套体F两整圆位置相对的壳体上，电刷C电刷D分别对称安装在铜套体E铜套体F两半圆的中间与壳体相对的位置上，这四个电刷的一端分别与铜套体接触并能滑动，另一端分别与壳体绝缘固定，通过导线与外电路和用电器连接。
4.按权利要求1.2.3.所述的装置，其特征在于该机整流时的方法是把火线和零线分别与电刷A电刷B连接，输出的正负极分别与电刷C电刷D连接，此时本机的频率与电路电流的频率相同。
5.按权利要求1.2.3.4.所述的装置，其特征在于把直流电进行交流加工转换时的方法，是把电源的正负极分别与电刷A电刷B连接，输出的与电刷C电刷D连接，此时，控制本机转速的频率是获得相应频率的交流电的方法。
6.按权利要求1.2.3.4.所述的装置，其特征在于从交流电路上加工转换正负脉冲电流和改变电流频率状况的图象的方法，是把交流电的火线与电刷A连接，把零线由导线K1经用电器小电灯L1与电刷C连接，此时，本机旋转的频率与电路电流的频率相同。
7.按权利要求1.2.3.4.所述的装置，其特征在于从直流电路中加工转换正值脉冲电流的方法，是把电源的正极与电刷A连接，导线K1把电刷C与小电灯L1连接电路负极，导线K2把电刷D与小电灯L2也接电路负极，这时本机旋转的任何频率输给负载小电灯L1和L2的电流分别是获得任何频率的正值脉冲电流的方法。
全文摘要
万用电流加工机，由壳体N、安装在壳体内并与壳体互相绝缘的电刷A、电刷B、电刷C、电刷D、安装在壳体两侧的轴H、安装在轴上的绝缘体G、以及安装在绝缘体上的铜套E、铜套F组成。属机电技术领域范围，它的主要技术特征能对电路中的电流进行大功率、整流、交流、正值脉冲、负值脉冲以及改变电流的频率和图象等，能在380V以上220V以下和36V以下内电压中工作，是微小型一机多用的专门用于对电流的形式进行变换的设备。
文档编号H02M5/36GK1093839SQ93104000
公开日1994年10月19日 申请日期1993年4月10日 优先权日1993年4月10日
发明者李会欣 申请人:李会欣