本发明涉及发电机领域，具体而言，涉及一种发电机。
背景技术：
发电机作为发电系统中重要的组成部件，其主要由定子、转子及配电机构、运转机构组成。定子和转子一般由铁芯和线圈组成，转子上的线圈称为励磁线圈，定子上的线圈称为发电绕组。运转机构为转子提供转动动力，使定子、发电绕组与励磁线圈产生的励磁磁场之间产生相对的切割运动，从而产生感应电流。该发电过程中仍然存在较多的能量损耗，如何进一步减少发电过程中的能量损失成为当前研究热点。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种发电机，其能够减少发电过程中的能量损失。
本发明的实施例是这样实现的：
一种发电机，包括第一转子、第二转子以及定子。定子套设于第一转子且定子位于第一转子和第二转子之间。第一转子转动能通过磁拉力带动第二转子转动。定子安装有线圈。传统发电机中的铁芯一般由多片硅钢叠合组成。铁芯的作用是增加磁导率，避免真空磁导率的负面作用。但由于铁芯的构成为多片导磁材料(即上述硅钢)，磁场会对各片导磁材料产生一定的磁拉力。在主磁场旋转时硅钢片之间就会产生磁拉力，该种磁拉力使得各个硅钢片之间相互妨碍，使得铁芯的转动需要克服这种磁拉力带来的阻力，增加了铁芯转动动力的损耗，从而限制了传统发电机功率的提升。本发明提供的发电机，将定子安装于第一转子和第二转子之间，第一转子受动力装置的驱动进行转动。由于第一转子和第二转子之间存在磁拉力，第一转子的转动能够通过磁拉力带动第二转子进行转动(需要说明的是，第一转子的转动能通过磁拉力带动第二转子进行转动在本发明中理解为，磁拉力可以带动第二转子进行转动，但第二转子进行转动的动力来源并不仅仅只限于磁拉力)，从而将磁拉力转变成驱动第二转子转动的动力。由此，第一转子的转动动力(即动力装置提供的驱动动力，例如电动机、水轮机、蒸汽涡轮机、风力机等为第一转子提供的转动动力)不再需要克服磁拉力带来的阻力，提高了输入动力的有效利用率。在动力装置动力输入相同的情况下，本发明提供的发电机具有更高的发电功率。
在本发明的一种实施例中，第一转子包括连接盘和绕连接盘周向间隔设置的多个导磁性凸起。第二转子安装有分别与导磁性凸起一一匹配的多个磁体。第一转子的连接盘主要用于和动力装置的转动轴传动连接，以便于带动第一转子进行转动。导磁性凸起按照该种方式设置可以尽量降低第一转子的质量，从而降低动力装置的启动扭力和运转负荷，使用户在动力装置的选择上具有更多的选择性。本发明中，“多个”均理解为至少2个。导磁性凸起与磁体一一匹配，可以理解为导磁性凸起与磁体的安装位置需要尽量保证一一对应，才能使磁拉力更顺利地带动磁体进行转动(同时也能使得磁路闭合)。第二转子采用多个磁体的组合方式，较传统上使用励磁线圈和铁芯，其整体重量大幅度降低，减少了发电机启动和运行的能量需求。
在本发明的一种实施例中，导磁性凸起的材质包括无磁金属。定子的材质包括陶瓷或电木。导磁性凸起主要采用导磁性材料制成，导磁性材料即是可以传导磁场的材料。本发明实施例中主要采用无磁金属(例如硅钢片、或者铁制品和稀土元素形成的合金)制备导磁性凸起。由于只需要保证导磁性凸起能够与磁体之间产生磁拉力即可，则导磁性凸起整体可以不完全采用导磁性材料制成，例如可以只保证导磁性凸起与磁体相对的那一面采用导磁性材料制成。电木是塑料中第一个投入工业生产的品种。电木的化学名称叫酚醛塑料，它具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀，因此常用于制造电器材料，如开关、灯头、耳机、电话机壳、仪表壳等，“电木”也由此而得名。陶瓷和电木的绝缘性较好，能够较好地防止线圈之间发生短路。陶瓷和电木与其他绝缘材料相比，陶瓷和电木的强度更高，耐热性更好，能够大幅度提高定子的结构强度和耐热性能。其他实施例中，导磁性凸起的材质也可以采用其他顺磁材料，定子的材质也可以采用其他非顺磁材料。
在本发明的一种实施例中，第二转子设置有导流桥。导流桥用于将相邻的磁体的磁路导通。导流桥为导磁性材料(例如铁)制成的连接件，其形成可以不作具体限制，例如可以是块状的导磁体，也可以是环状的导磁体。导流桥两端分别与相邻的两个磁体相连，由于导流桥的导磁作用，相邻磁体的磁路被导通，也为整个主磁场(即导磁性凸起与磁体之间形成的磁场)起到了聚磁的效果，同时因为导流桥的磁畴使得磁通量有所增加，最终使发电机的功率有所提升。
另外，传统铁芯的硅钢片之间还会在磁路中形成涡流，从而形成铁损。铁损包括磁性材料的磁滞损耗、涡流损耗以及剩余损耗。磁滞损耗是指铁磁材料作为磁介质，在一定励磁磁场下产生的固有损耗(在电能转换磁能过程中所产生的损耗)；涡流损耗是指磁通发生交变时，铁芯产生感应电动势进而产生感应电流，感应电流呈旋涡状，称之为涡流，感应电流在铁芯电阻上产生的损耗就是涡流损耗；剩余损耗是指除磁滞损耗和涡流损耗以外的损耗，所占比重较小。导流桥的设置使得主磁场的磁路闭合，从而避免了涡流的产生，进而防止了涡流损耗的产生。由于铁损中减少了涡流损耗的部分，使得发电机在发电过程中的发热量大大减小，发电机连续正常工作的时长延长，发电机的检修率也大大降低。
在本发明的一种实施例中，第二转子的两端均设置有导流桥，两端的导流桥交错布置。导流桥可以分布在第二转子的两端，且在导流桥的布置上，两端保持交错布置，以提高第二转子的平衡性。
在本发明的一种实施例中，第一转子包括连接盘和绕连接盘周向间隔设置的多个磁性凸起。第二转子安装有分别与磁性凸起一一匹配的多个导磁体。本发明中，保证第一转子和第二转子相互之间能够产生磁拉力即可，因此第一转子上也可以设置磁性凸起，第二转子上可以设置导磁体。
在本发明的一种实施例中，第二转子与定子通过轴承转动连接。第二转子可以选择多种固定方式，只要保证第二转子能够转动即可，例如第二转子还可以与第一转子直接相连。
一种发电机，包括第一转子、第二转子以及定子。定子套设于第一转子且定子位于第一转子和第二转子之间。第一转子转动能通过磁拉力带动第二转子转动。定子安装有多个线圈，多个线圈相互平行。线圈之间相互平行安装能够使线圈产生的感生磁场基本能够相互抵消(充分利用了磁场抵消原理)，同时该种安装还能使感生磁场和主磁场相互垂直，使得感生磁场对主磁场基本不会产生影响，减少了能量的不必要损耗，并对主磁场运动有一定的助力作用。
在本发明的一种实施例中，多个线圈沿定子的圆周方向均匀布置于定子。线圈的均匀布置有利于感应电流的均匀产生，有利于保持发电机的发电稳定性。
在本发明的一种实施例中，线圈为铜条或铜片。一般，线圈生产过程中一般都是直接制备成条状或者片状。本发明中，可以在定子上开设置放线圈的凹槽，并使任意形状的线圈均能够放置到凹槽内，便于线圈的置换和铜条或铜片的直接使用。
本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提供一种发电机，包括第一转子、第二转子以及定子。定子套设于第一转子且定子位于第一转子和第二转子之间。第一转子转动能通过磁拉力带动第二转子转动。定子安装有线圈。传统发电机中的铁芯一般由多片硅钢叠合组成。铁芯的作用是增加磁导率，避免真空磁导率的负面作用。但由于铁芯的构成为多片导磁材料(即上述硅钢)，磁场会对各片导磁材料产生一定的磁拉力。在主磁场旋转时硅钢片之间就会产生磁拉力，该种磁拉力使得各个硅钢片之间相互妨碍，使得铁芯的转动需要克服这种磁拉力带来的阻力，增加了铁芯转动动力的损耗，从而限制了传统发电机功率的提升。本发明提供的发电机，将定子安装于第一转子和第二转子之间，第一转子受动力装置的驱动进行转动。由于第一转子和第二转子之间存在磁拉力，第一转子的转动能够通过磁拉力带动第二转子进行转动，从而将磁拉力转变成驱动第二转子转动的动力。由此，第一转子的转动动力(即动力装置提供的驱动动力，例如电动机、水轮机、蒸汽涡轮机、风力机等为第一转子提供的转动动力)不再需要克服磁拉力带来的阻力，提高了输入动力的有效利用率。在动力装置动力输入相同的情况下，本发明提供的发电机具有更高的发电功率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的发电机的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的第一转子的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的第二转子安装磁体后的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的定子的结构示意图。
图标：100-发电机；110-第一转子；112-连接盘；114-导磁性凸起；130-第二转子；132-通孔；134-磁体；136-导流桥；138-轴承；150-定子；152-线圈；200-发电机；210-第二转子；212-磁体；214-导流桥。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“垂直”，并不表示要求部件绝对悬垂，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参照图1，图1所示为发电机100的结构示意图。发电机100主要包括第一转子110、第二转子130以及定子150。定子150套设于第一转子110且定子150位于第一转子110和第二转子130之间。第一转子110转动能通过磁拉力带动第二转子130转动。
传统发电机中的铁芯一般由多片硅钢叠合组成。铁芯的作用是增加磁导率，避免真空磁导率的负面作用。但由于铁芯的构成为多片导磁材料(即上述硅钢)，磁场会对各片导磁材料产生一定的磁拉力。在主磁场旋转时硅钢片之间就会产生磁拉力，该种磁拉力使得各个硅钢片之间相互妨碍，使得铁芯的转动需要克服这种磁拉力带来的阻力，增加了铁芯转动动力的损耗，从而限制了传统发电机功率的提升。
本实施例提供的发电机100，将定子150安装于第一转子110和第二转子130之间，第一转子110受动力装置的驱动进行转动。由于第一转子110和第二转子130之间存在磁拉力，第一转子110的转动能够通过磁拉力带动第二转子130进行转动，从而将磁拉力转变成驱动第二转子130转动的动力。由此，第一转子110的转动动力(即动力装置提供的驱动动力，例如电动机、水轮机、蒸汽涡轮机、风力机等为第一转子110提供的转动动力)不再需要克服磁拉力带来的阻力，提高了输入动力的有效利用率。在动力装置动力输入相同的情况下，本发明实施例提供的发电机100具有更高的发电功率。
请参照图2，图2所示为第一转子110的结构示意图。本实施例中，第一转子110包括连接盘112和绕连接盘112周向间隔设置的多个导磁性凸起114。请再参照图1和图3，图3所示为第二转子130安装磁体134后的结构示意图。图1可以观察到，第二转子130上开设有六个通孔132(其他实施例中可以调整通孔132的数量)，图3中示出了磁体134放置到通孔132后的状态。第二转子130安装有分别与导磁性凸起114一一匹配的多个磁体134。当然，其他实施例中，也可以是第一转子110包括连接盘112和绕连接盘112周向间隔设置的多个磁性凸起(相当于磁体134)。第二转子130安装有分别与磁性凸起一一匹配的多个导磁体(相当于导磁性凸起114)。本发明中，保证第一转子110和第二转子130相互之间能够产生磁拉力即可，因此第一转子110上也可以设置磁性凸起，第二转子130上可以设置导磁体。
连接盘112主要用于和动力装置的转动轴传动连接，以便于带动第一转子110进行转动。导磁性凸起114按照该种方式设置可以尽量降低第一转子110的质量，从而降低动力装置的启动扭力和运转负荷，使用户在动力装置的选择上具有更多的选择性。本发明中，“多个”均理解为至少2个。导磁性凸起114与磁体134一一匹配，可以理解为导磁性凸起114与磁体134的安装位置需要尽量保证一一对应(如图3所示)，才能使磁拉力更顺利地带动磁体134进行转动。第二转子130采用多个磁体134的组合方式，较传统上使用励磁线圈和铁芯，其整体重量大幅度降低，减少了发电机100启动和运行的能量需求。
导磁性凸起114的材质包括无磁金属。导磁性凸起114主要采用导磁性材料制成，导磁性材料即是可以传导磁场的材料。本发明实施例中主要采用无磁金属(例如硅钢片、或者铁制品和稀土元素形成的合金)制备导磁性凸起114。由于只需要保证导磁性凸起114能够与磁体134之间产生磁拉力即可，则导磁性凸起114整体可以不完全采用导磁性材料制成，例如可以只保证导磁性凸起114与磁体134相对的那一面采用导磁性材料制成，当然也可以使导磁性凸起114和连接盘112均采用导磁性材料制成。
第二转子130上还进一步设置有导流桥136。导流桥136用于将相邻的磁体134的磁路导通。导流桥136为导磁性材料(例如铁)制成的连接件，其形成可以不作具体限制，例如可以是块状的导磁体，也可以是环状的导磁体。导流桥136两端分别与相邻的两个磁体134相连，由于导流桥136的导磁作用，相邻磁体134的磁路被导通，也为整个主磁场(即导磁性凸起114与磁体134之间形成的磁场)起到了聚磁的效果，使得磁通量有所增加，最终使发电机100的功率有所提升。
另外，传统铁芯的硅钢片之间还会在磁路中形成涡流，从而形成铁损。铁损包括磁性材料的磁滞损耗、涡流损耗以及剩余损耗。磁滞损耗是指铁磁材料作为磁介质，在一定励磁磁场下产生的固有损耗(在电能转换磁能过程中所产生的损耗)；涡流损耗是指磁通发生交变时，铁芯产生感应电动势进而产生感应电流，感应电流呈旋涡状，称之为涡流，感应电流在铁芯电阻上产生的损耗就是涡流损耗；剩余损耗是指除磁滞损耗和涡流损耗以外的损耗，所占比重较小。本实施例中，导流桥136的设置使得主磁场的磁路闭合，从而避免了涡流的产生，进而防止了涡流损耗的产生。由于铁损中减少了涡流损耗的部分，使得发电机100在发电过程中的发热量大大减小，发电机100连续正常工作的时长延长，发电机100的检修率也大大降低。
其他实施例中，导流桥136还可以进一步分布于第二转子130的两端，且两端的导流桥136交错布置。由于通孔132在第二转子130的轴线方向上贯穿第二转子130，因此，磁体134的两端分别可在第二转子130的两端上露出，导流桥136可以选择设置在第二转子130的任意一端。交错布置可以理解为，例如，若第二转子130的一端设置有两个导流桥136，这两个导流桥136分别位于该端面上的上下两个位置；第二转子130的另一端设置有两个导流桥136，这两个导流桥136分别位于该端面上的左右两个位置。交错布置可以提高第二转子130的平衡性。
第二转子130与定子150可以通过轴承138转动连接。第二转子130可以选择多种固定方式，只要保证第二转子130能够转动即可，例如其他实施例中第二转子130还可以与第一转子110直接相连，在定子150上开设一条环形通孔，使第二转子130与第一转子110能够实现直接相连，同时还能保证第二转子130能够转动。本实施例中，第二转子130与第一转子110通过磁拉力间接相连，第二转子130与定子150通过轴承138转动连接。
第二转子130上除磁体134以外的其他部分可以使用非导磁性材料(一般指铁钴镍及其合金以外的金属及其对应合金)，第二转子130也可以仅仅由多个磁体134组成，磁体134通过定子150和轴承138固定即可。
请参照图4，图4所示为定子150的结构示意图。
定子150的材质包括陶瓷或电木。电木是塑料中第一个投入工业生产的品种。电木的化学名称叫酚醛塑料，它具有较高的机械强度、良好的绝缘性，耐热、耐腐蚀，因此常用于制造电器材料，如开关、灯头、耳机、电话机壳、仪表壳等，“电木”也由此而得名。陶瓷和电木的绝缘性较好，能够较好地防止线圈152之间发生短路。陶瓷和电木与其他绝缘材料相比，陶瓷和电木的强度更高，耐热性更好，能够大幅度提高定子150的结构强度和耐热性能。
定子150上安装有多个线圈152，且多个线圈152相互平行。线圈152之间相互平行安装能够使线圈152产生的感生磁场基本能够相互抵消，同时该种安装还能使感生磁场和主磁场(指磁体134和导磁性凸起114之间产生的磁场)相互垂直，使得感生磁场对主磁场基本不会产生影响，减少了能量的不必要损耗，有利于提高发电机100的发电功率。本实施例中线圈152采用图4中所示的布置方式，其他实施例中，也可以采用其他方式进行布置。
进一步地，多个线圈152沿定子150的圆周方向均匀布置于定子150上。线圈152的均匀布置有利于感应电流的均匀产生，有利于保持发电机100的发电稳定性。
线圈152为铜条或铜片。一般，线圈152生产过程中一般都是直接制备成条状或者片状。本实施例中，可以在定子150上开设放置线圈152的凹槽(图中未示出)，并使任意形状的线圈152均能够放置到凹槽内，便于线圈152的置换和铜条或铜片的直接使用，节约二次加工成本。
发电机100的工作原理是：
第一转子110受动力装置的驱动进行转动。由于第一转子110和第二转子130之间存在磁拉力，第一转子110的转动能够通过磁拉力带动第二转子130进行转动。第一转子110的转动动力不再需要克服磁拉力带来的阻力，提高了输入动力的有效利用率。在动力装置动力输入相同的情况下，本发明实施例提供的发电机100具有更高的发电功率。
第一转子110和第二转子130开始转动后，导磁性凸起114与磁体134之间产生主磁场，线圈152与主磁场产生相对的切割运动，从而产生感应电流。导流桥136两端分别与相邻的两个磁体134相连，由于导流桥136的导磁作用，相邻磁体134的磁路被导通，也为整个主磁场起到了聚磁的效果，使得磁通量有所增加，最终使发电机100的功率有所提升。
需要说明，本发明实施例中仅示出和详细描述了发电机100的一部分结构，发电机100内部的其他常用零部件的结构可以参照传统市售发电机。
实施例2
请参照图5，图5所示为发电机200的结构示意图。本实施例提供一种发电机200，其与实施例1提供的发电机100基本相同，两者区别在于：
第二转子210上的磁体212与导流桥214之间的位置关系不同。磁体212位于导流桥214靠近第一转子110的一侧。磁体212与导流桥214的连接方式可以是任意固定方式，例如焊接或者是其他可拆卸连接的方式。
发电机200的其他结构可参照实施例1中对发电机100的描述。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。