专利名称：电磁发电的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种不须局外力推动的电磁感应发电技术。
在电工学中，大量电荷的定向运动称为电流。1820年，奥斯特发现了电流的磁效应。此后，法拉第发现间断通电线圈在邻近线圈中引起电流的电磁感应现象。1831年，法拉第总结出了电磁感应基本定律当通过导体回路所包围面积中的磁通量发生变化时，不论引起磁通量变化的原因是什么，在导体回路上产生的感应电动势，总是与其磁通量在单位时间内的变化率成正比。
目前，利用电磁感应的发电技术都是以水力、热力等局外力推动发电机感应体或电枢旋转，使之相对运动，以致电枢磁通不断变化，从而引起产生感应电动势发生电流的。但是，当发电机电枢输出电流时，其铁芯即成电磁体，产生相应的磁库仑力或电磁作用力F＝BlL成为发电机电磁反转矩。电动机的工作原理则与之相反。因此，现有发电技术还需以超当量的局外力来维持发电机运转。显然，现有发电技术还存在技术不足的缺陷，因此在电力的生产与利用上造成局限。比如说现有的电力还不能广泛用作远距离大型运输工具的原动力。由于电能具有无比优越的实用性，用途极广无污染。因此，现有发电技术还远不能广泛满足人类社会对电能的日益需要。
电磁感应定律，从本质上反映了物质与能量在电磁感应中的辩证关系，金属导电材料与铁磁(软磁)材料是电力生产的物质基础。由于磁场是电流产生的，因此，本发明的关键任务是怎样利用直流电产生旋转磁场感应发电。并且利用三相半导体全波整流反馈自激，使其进行“电磁逆变反应”，持续生产电力，充分科学地开发利用电磁能，彻底解决“能源问题”。
直流旋转磁场的产生直流电机工作时，其转子电枢绕组产生的磁场相当于一块电磁铁产生的磁场与定子主磁场发生“电枢反应”。转子电枢处于旋转运动状态，与转子电枢换向器接触的电刷是固定不动的。如果使直流电枢静止不动，反过来旋转与换向器接触的电刷，并通以直流电则该电枢绕组即产生与电刷同步旋转的直流旋转磁场(可用粉纹磁图法显示实验)。旋转电刷的具体措施是，利用直流电动机带动滑环刷架盘总承旋转，在形式上与三相交流同步发电机常规励磁电路结构相同。为尽可能排除离心力的影响，换向器改成筒式，旋转的电刷与换向器端面滑动接触。直流电源可分别利用蓄电池组与三相半导体全波整流电源。
由于直流电枢迭式绕组与换向器的联接是，同一线槽中的上层线圈与下层线圈的头尾分别联接在换向器对称的相邻两片换向片上，并且是按第1只线圈的尾与第2只线圈的头相联接于同一换向片上的方式依次联接完毕构成闭合回路的。因此，在单迭绕组中，当电刷保持同时接触3片或2片换向片时，其间所联接的电磁线圈即被短路。于是，被短路的线圈线槽的两边槽齿即成为电枢磁场的磁通路。
直流电枢工作时，由于换向的原因，其绕组电路实际处于不断接通的工作状态。因此在通常情况下，直流电枢绕组电路存在产生自感电动势的电磁原因。具体的解决措施是，利用“多闭路并迭绕组”(即多线并绕的迭式绕组)轮流换向，使之持续励磁电流。并列轮换的闭路数优选7，相应的换向器片数为线槽数的7倍。电刷应接触的换向片数为7×3＝21。此外，产生直流旋转磁场的直流电枢绕组励磁电路，必须作低能耗过饱和励磁设计，尽可能排除直流电枢绕组换向励磁电路产生电抗的电磁原因。
由于旋转磁场在一周中横扫过的面积与其半径和长度成正比，S＝2πrL；根据电磁感应定律，现在完全可以辩证判定的是在本发明中，由于直流电枢绕组线圈在其电流换向过程中的视在感应电动势，因其线圈的联接方式而被抵消；因此，利用“多闭路并迭绕组”的直流电枢励磁电路在过饱和励磁的情况下能做到是电阻性的。所以，本发明以加大磁通量为前提，利用直流电产生旋转磁场感应发电是一种切实可行的电磁发电技术。
本发明在实施应用设计上，应因需制宜利用电动机带动旋转与直流电枢换向器接触的电刷，利用直流“多闭路并迭绕组”通过直流电产生旋转磁场感应发电的电磁发电机，实际上是将三相交流同步发电机感应体变革了的一种发电机。其直流电枢铁芯与三相交流电枢铁芯线槽数相等，统一采用每极6槽对称制设计。直流电枢线槽面积的设计，可接每平方毫米12安匝磁动势取值。交直两电枢铁芯的套装配合，应尽可能减小漏磁与气隙磁阻。
根据不同的需要与其造价，电磁发电机可设计成自激与他激两型。自激型电磁发电机的直流励磁电源为蓄电池组，必要时可利用直—交—直逆变升压励磁。启动后，由被感应的三相交流电枢提供三相全波整流电流反馈励磁，并给带动旋转电刷的直流电动机供电与给蓄电池补偿充电，其余部份即为输出电力。由于直流励磁电工率P＝UI＝RI2，电流磁场强度H＝NI/L，磁感应强度B＝μH，磁感应强度通量Φ＝BS、感应电动势有效值E＝4.44KfΦN；而在利用直流旋转磁场感应发电中，直流电枢绕组励磁与旋转电刷所需消耗的电功率P是一定的。在感应频率f与磁感应强度B一定的情况下，增加磁通面积S以增加磁通量Φ，从而提高感应电动势有效值E在本发明中不受其它条件限制。因此，只须增加漆包线与硅钢片的用量即可满足设计需要。这是利用直流电产生旋转磁场感应发电与现有利用局外力推动机械旋转磁场感应发电，在其科学技术上的本质区别。自激型电磁发电机的三相交流绕组可根据不同的电压需要分设几级。
自激型电磁发电机适于用作大型电动运输工具的电源。现将7条闭路的“并迭绕组“用作直流电动机转子绕组，利用每极6槽对称制设计，可将多槽多极绕组并成12槽2极绕组；其换向器片数为12×7＝84，电刷同时接触换向片15片。并且，将直流电动机转子磁场与定子磁场轴线在园心相交的夹角调整到45°，以降低其工作电抗，提高直流电动机工作效率与性能。将自激型电磁发电机与之配合电动，即可广泛用作一切大型运输工具的电动力。
自激型电磁发电机又可作他激型电磁发电机的整流励磁电源。他激型电磁发电机的励磁电源是三相整流电源，带动电刷旋转的动力可改用交流电动机，可利用三角带轮调配转速。他激型电磁发电机可用于大功率电磁发电电动机组，可用来增加现行电网容量与其并列运行，生产廉价电力。电磁发电机除风冷之外，可利用油冷散热。
在物质的电结构理论中，带一个单位负电荷的电子高速围绕原子核运动，这是一种天然永久性“基本电流”。在铁磁质“晶格”三维空间，若干“基本电流”磁场可在外界磁场的作用下取向迭加，产生很强的合成磁场。这就是所谓磁感应强度的物理本质。在电磁感应中，磁通量的变化是在其导体回路上产生感应电动势的根源。因此，电磁发电的技术实质是充分开发利用客观实在的“铁磁能源”。
科学技术是先进的生产力。本发明与现有发电技术相比，因其简便不需局外力推动而适于普及应用，更具有良好的经济效益、社会效益和生态环境效益。
权利要求
1.不须局外力推动，充分开发利用“铁磁能源”，利用蓄电池组与三相半导体全波整流提供直流电，利用直流电枢产生旋转磁场感应发电；并利用三相半导体全波整流反馈自激的电磁发电技术，其特征是利用直流电动机带动旋转与直流电枢换向器接触的电刷，利用直流“多闭路并迭绕组”通过直流电产生与电刷同步旋转的直流旋转磁场，变革三相交流同步发电机感应体感应发电电动。
2.权利要求1中所述的电磁发电，适于广泛用作大型电动运输工具的电源，其特征是利用自激型电磁发电机通过三相半导体全波整流给利用“多闭路并迭绕组”的直流电动机电枢供电，以其结合构成电磁发电电动机组。
全文摘要
电磁发电是一种不需局外力推动的电磁感应发电技术。根据电磁感应定律，充分开发利用“铁磁能源”，以加大磁通量为前提的电磁发电技术是利用蓄电池组与三相半导体全波整流提供直流电。利用直流电动机带动旋转与直流电枢换向器接触的电刷，利用直流“多闭路并迭绕组”通过直流电产生与电刷同步旋转的直流旋转磁场，变革三相交流同步发电机感应体感应发电电动。并且利用三相半导体全波整流反馈自激而达到充分开发利用电磁能。
文档编号H02K53/00GK1455504SQ0311769
公开日2003年11月12日 申请日期2003年4月16日 优先权日2003年4月16日
发明者李怀久 申请人:李怀久