专利名称:圆环低中高频交流发电机的制作方法
本发明是关于低中高频交流发电机，特别是圆环型低中高频交流发电机的发明，该电机是用多个两侧镶有凸起三角齿的圆环铁心，在每个铁心上按螺旋式绕线构成它的定子，用框架和螺杆把它们连接在一起，用一个转轴连接多个长方型电磁铁转子，其转子的两端单极安装在圆环定子之间。
有一种公知的低频交流发电机，它的工作原理是电磁铁的异名磁极同时切割定子绕组产生交流电。
另一种公知的中高频感应子式交流发电机，它的工作原理基于转子(也称感应子)表面齿槽的存在而使气隙磁导率发生周期性变化，它的励磁绕组是安装在定子上，使得这种发电机利用率低。
本发明目的在于改变这两种发电机的工作原理减少铁损过大耗能高和磁场能量不能充分利用的因素，应用同一单极切割的发电原理方法产生低中高频交流电，降低交流发电机的造价成本。
该发电机的工作原理是这样实现的如工作原理电路与磁路图一，圆环中的实线表示电磁体单极的N极，该单极运动方向是顺时针，环中的横虚线和箭头表示被磁极切割的绕组产生的磁力线方向，竖向箭头表示电流方向，三角齿上的NS极是磁极切割所形成的磁极，在两个圆环定子之间两侧是用单极切割的方法，圆环定子上有多个螺旋绕组构成，被单极切割的每个螺旋绕组两端分别产生N极S极(用右手螺旋定则判断)，对它相邻另一个未被单极切割螺旋绕组激磁，使这个相邻的绕组受到它的磁力线切割产生与被切割的绕组方向相反的交流电，这样每一个单极切割可使两个螺旋绕组同时产生电动势和电流，并且电流方向相反，由于多个单极的切割和多个螺旋绕组，每当转子旋转一周时就可以产生变化频率高的交流电。减少其绕组个数和转子个数可产生低频交流电。
圆环定子是用铸造的硅钢或冲剪的硅钢片两侧都镶有凸起三角齿1，在凸起三角齿之间每一个长方格内按顺时针方向螺旋式绕组，每一格内的绕组同另一格内绕组首和首相连接，尾和尾相连接如图所示。
如果定子环是8个螺旋绕组，转子的单极与其相对应是4个。如图所示。
增大该机频率时可用16个绕组与其相对应的是8个单极相对应的方法，根据电机转速需继续增大频率时，应增大定子环的直径，并依此方法递增绕组个数和转子个数。
降低频率以此方法递减，如果增大单极功率可增多定子环和磁极个数。图二、圆环定子铁心。
实施例图三、一个转轴安装两个转子，每个转子每端四个单极，通过电刷1经集电环输入直流电和3电磁铁心上螺旋励磁绕组接通，接线方法按箭头所示的电流方向接通集电环两端十一极输入直流电，在两个转子之间6的位置安装中间圆环定子，另一转子电磁铁7和3相同，它的励磁电流是通过导线沿转轴引入前端集电环输入的直流电，在电磁铁转子两端长齿分别形成NS极，这样中间圆环定子螺旋绕组两侧是受同名单极的磁极相对应切割，使中间圆环定子每个螺旋绕组电流是沿同一方向运动，如图四所示，磁极运动方向向里，电流方向如箭头所示。
实施例图五、低中高频交流发电机示意图，把图三所示的转子装在三个圆环定子之间，电刷架(同步发电机的电刷架)固定在电机框架1的位置，转子励磁绕组2，转子主磁极单极3，中间圆环定子4。
励磁系统该发电机可利用它的输出端引线通过整流器经电刷和集电环对转子励磁绕组励磁，也可以通过直流发电机励磁，励磁电流的大小可参照现有同步交流发电机励磁参数。
对转子体积定子体积的确定可参照现有同步发电机计算方式设计，参阅《电机工程手册》第四卷第19篇，一九八二年版机械工业出版社出版。
圆环铁心直径、内径、厚度的确定在确定该机圆环铁心总体积的前提下，设计顺序应当如下参阅附图二。
1、确定圆环外圆半径R。
2、根据圆环外圆直径确定内径D与外径L，L必须与转子主磁极直径相等，设计时要相互对应考虑。
3、内径与外径长L和内圆直径D的比值一般应接近1∶1λ＝ (L)/(D) ＝1∶14、该机圆环铁心总体积V比圆环面积S余下的数值为圆环铁心的厚度h。
计算式如下S＝π(R2-r2)式中S-圆环面积;R-圆环半径;r-圆环内圆直径。
圆环铁心的总体积V比圆环面积S。余下数值为铁心的总厚度h＝ (V)/(S) 。
如果是由两个圆环组成的发电机，那么每片圆环的厚度应是h＝ (V)/(S×2) 。
如果是由三个圆环组成，中间定子片的厚度比边缘两个定子厚度大一倍。
例如两个边缘定子片的厚度分别为1Cm，中间这个定子片的厚度就是2Cm，
定子尺寸的确定它可以根据功率增大的需要来增大它的直径，直径与环的厚度比，一般应确定在20∶1，同时可用增多定子环的个数和转子个数来增大其输出功率，三角齿的厚度应稍高于线圈厚度，转子尺寸的确定转子主磁极与定子环直径相同，磁极的体积可按现有磁路计算方式来确定。磁极宽度和螺旋绕组宽度相同，参阅附图一。
如果是由三个圆环定子构成的电机先装入中间的圆环定子，然后安装它两侧的转子。圆环定子的三角齿和转子磁极构成气隙的极距。
该发电机与传统发电机相比有如下优点一、散热性好、机械结构简单;二、由于单极切割铁心涡流小;三、磁场能可以得到充分利用转化为电能，其根据是当未被单极直接切割的另一相邻绕组可以感生电流，这不仅使定子中的磁场能得到充分利用而且也输导了涡流，可以提高电机的利用率。由于铁损甚微和散热性好，是能用整块硅钢取代硅钢片，成本可以得到下降。
四、该发电机可应用于大中小功率交流电源，特别是普遍应用的三项交流电源方面，目前大功率火力发电应用的同步发电机，对它的冷却技术复杂，对转子的内冷更为复杂，附助冷却设备昂贵，站地面积大、每天在火力发电柴油发电的冷却和发电机无功发热所耗能源数字巨大，这种新型发电机用圆环代替了传统的桷型定子，特别是由单极切割能产生交流电，因此可以使发电机无功耗能大幅度下降。
五、传统的中高频交流发电机励磁绕组和输出绕组一般都绕制在定子上，转子无绕组、耗能高，本原理发明消除了这一传统结构，可提高电机效率，对冶炼金属，高能物理所应用的电子加速器、超导材料的制造等方面起到积极作用。
设计程序一 1确定转速 2电压 3电流 4估算效率二 1圆环铁心硅钢选定 2圆环铁心体积 3个数四 1转子铁心体积 2直径 3长度 4线圈匝数三 1圆环铁心外径 2内径 3面积 4厚度五 1定子线圈体积 2绕线在圆环定子平面的厚度 3三角齿厚六 1轴 2定子框
权利要求
1.低中高频交流发电机，特别是圆环型低中高频交流发电机，该电机是用多个两侧有凸起三角齿的圆环铁心上按螺旋式绕线构成它的定子，用螺杆和框架把它们联在一起。A、用一个转轴连接多个转子，其转子两端上装有长方型电磁铁构成它的转子，在两个圆环定子之间用单极切割的方法。B、电磁铁的单极是分别切割在它两侧圆环定子绕组。C、每个定子环上的螺旋绕组个数是转子上磁极个数的一倍。
2.根据权利要求
1所述电机，其特征是在圆环铁心上增多螺旋绕组个数和按比例递增电磁铁个数的方法，可以制成中高频交流电机。减少它们相对个数可制成低频交流发电机。
3.根据权利要求
1、2所述的电机，用多个定子环，和多个带有磁极的转子可制成大功率电机。
4.根据权利要求
1、2、3所述的电机，其特征是中间圆环定子两侧是同名磁极相对应。
专利摘要
圆环低中高频交流发电机是用多个圆环铁心在每个铁心上按螺旋式绕线构成它的定子，用框架和螺杆把它们联接起来，用一个转轴接连多个电磁铁转子，在两个圆环定子之间用单极切割的方法，圆环定子上有多个螺旋绕组构成，被切割的每个螺旋绕组两端分别产生NS极，对它相邻另一未被切割的绕组激磁产生方向相反的电流，这样每一个单极切割可使两个螺旋绕组同时产生方向相反的交流电，每当转子旋转一周时就可产生频率高的交流电。减少磁极个数可产生低频交流电。
文档编号H02K16/00GK87104898SQ87104898
公开日1988年1月20日 申请日期1987年7月12日
发明者王焕生 申请人:王焕生导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan