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一种钕铁硼轻阻发电机

阅读：615发布：2021-02-26

IPRDB可以提供一种钕铁硼轻阻发电机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种钕铁硼轻阻发电机，包括磁幄和转子。所述磁幄由两部分永磁块组成，一部分永磁块的N极全部朝向磁幄内，另一部分永磁块的S极全部朝向磁幄内，从而使磁幄内形成径向磁场；所述永磁块由钕铁硼组成；所述转子由铁芯与线圈构成，转子通过转轴置于磁幄内，转轴处于两部分永磁块的间隔处。其技术特征是：由硅钢片组成的铁芯为具有一定长度的棒状铁芯，线圈绕于棒状铁芯的中间一段。本发明将使电能快速迈入低成本的绿色能源时代；不仅高度节能，而且减少了水力、火力资源的过度损耗，改善了大气、生态和居住环境；可提供廉价的电源为可持续发展提供强有力的保障和支持；由钕铁硼构成的轻阻发电机更具强大的输出效率。，下面是一种钕铁硼轻阻发电机专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种钕铁硼轻阻发电机，包括磁幄和转子。所述磁幄由两部分永磁块组成，一部分永磁块的N极全部朝向磁幄内，另一部分永磁块的S极全部朝向磁幄内，从而使磁幄内形成径向磁场；所述永磁块由钕铁硼组成；所述转子由铁芯与线圈构成，转子通过转轴置于磁幄内，转轴处于两部分永磁块的间隔处。其技术特征是：由硅钢片组成的铁芯为具有一定长度的棒状铁芯，线圈绕于棒状铁芯的中间一段。所述线圈绕于棒状铁芯中间的尺寸为棒状铁芯的1/3或1/2。

说明书全文

一种钕铁硼轻阻发电机

技术领域

[0001] 本发明涉及一种发电机，特别涉及到一种钕铁硼轻阻发电机。

背景技术

[0002] 发电机是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流，气流，燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。

[0003] 发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。发电机的工作特性：

[0004] 1、空载特性：

[0005] 发电机不接负载时，电枢电流为零，称为空载运行。此时电机定子的三相绕组只有励磁电流If感生出的空载电动势E0(三相对称)，其大小随If的增大而增加。但是，由于电机磁路铁心有饱和现象，所以两者不成正比。反映空载电动势E0与励磁电流If关系的曲线称为同步发电机的空载特性。

[0006] 2、电枢反应：

[0007] 当发电机接上对称负载后，电枢绕组中的三相电流会产生另一个旋转磁场，称电枢反应磁场。其转速正好与转子的转速相等，两者同步旋转。

[0008] 同步发电机的电枢反应磁场与转子励磁磁场均可近似地认为都按正弦规律分布。它们之间的空间相位差取决于空载电动势E0与电枢电流I之间的时间相位差。电枢反应磁场还与负载情况有关。当发电机的负载为电感性时，电枢反应磁场起去磁作用，会导致发电机的电压降低；当负载呈电容性时，电枢反应磁场起助磁作用，会使发电机的输出电压升高。

[0009] 3、负载运行特性：

[0010] 主要指外特性和调整特性。外特性是当转速为额定值、励磁电流和负载功率因数为常数时，发电机端电压U与负载电流I之间的关系。调整特性是转速和端电压为额定值、负载功率因数为常数时，励磁电流If与负载电流I之间的关系。

[0011] 同步发电机的电压变化率约为20～40％。一般工业和家用负载都要求电压保持基本不变。为此，随着负载电流的增大，必须相应地调整励磁电流。虽然调整特性的变化趋势与外特性正好相反，对于感性和纯电阻性负载，它是上升的，而在容性负载下，一般是下降的。

[0012] 众所周知，通过外力(例如水力、火力、风力等)拖动或带动的所有发电机，若要输出多大的电能，外界就要提供多大的动能——电能是通过发电装置将动能转换而成的——这个过程是守恒的。由于发电机发电时电枢会发热、轴承有摩擦、铁芯有损耗等，因而动能转换成电能的效率通常在54-75％。另外，燃煤、燃油等火力发电其在热能转换成动能之过程中的效率通常在36-54％，在这种情况下再将动能转换为电能，最终导致的是资源的过度损耗以及大气的严重污染。

[0013] 电力学告诉我们，将动能转换成电能的过程，其实就是外力克服发电机电枢阻力的做功过程，若要输出多大的电能，外力就要克服多大的阻力做功——这个过程是守恒的。当外力还要克服轴承等摩擦力，当电流还会引起线圈等发热时，发电机的输出效率自然就会低于100％。为进一步提高输出效率，目前可以采用磁浮轴承与超导线圈。采用磁浮轴承与超导线圈，发电机的输出效率就基本完美无缺了(可达98％以上)。然而，目前拖动发电机的动力装置(燃煤、燃油)的热效率还不能突破54％(这可谓是“永恒”的技术瓶颈)。
受超导使用成本与“永恒”技术瓶颈的制约，市场面临的实际情况是：发电机的输出效率基本还处在75％左右，水力、火力资源还继续在过度损耗。

[0014] 既然存在使用成本与技术瓶颈的制约，为什么不可以放弃在这方面的努力，转而去寻找一个解决问题的切入点？综上所述，我们发现，如果能够单方面把发电机的电枢阻力减少，例如减少1/3(但发电量不变)，就相当于把动力装置的热效率提高到48-72％，从而相当于把发电机的输出效率提高到72％-100％，进而相当于减少了水力、火力资源的过度损耗。

发明内容

[0015] 本发明的任务是提出一种钕铁硼轻阻发电机，以实现上述目的。

[0016] 我们知道，现有发电机运行时，空载时(不发电)电枢阻力最小，拖动发电机电枢的动力装置所提供的动力全部用于克服电枢转动时所产生的摩擦阻力。加载时(发电时)电枢产生电流，电枢转动阻力增加，拖动发电机电枢的动力装置所提供的动力需要随之提高，提高部分用于克服发电机运行时电枢所产生的电磁阻力。短路时(会烧机)电枢产生的电流最大因而电枢产生的阻力也最大，拖动发电机的动力装置所提供的动力往往难于拖动电枢。

[0017] 关于发电机的阻力，接触过手摇电话机的人肯定颇有体会。过去，电话机务员通常利用手摇电话机的摇动力度去判断线路是否正常、是否开路抑或短路(接地)。

[0018] 本发明提供的是这样一种钕铁硼轻阻发电机，包括磁幄和转子。所述磁幄由两部分永磁块组成，一部分永磁块的N极全部朝向磁幄内，另一部分永磁块的S极全部朝向磁幄内，从而使磁幄内形成径向磁场；所述转子由铁芯与线圈构成，转子通过转轴置于磁幄内，转轴处于两部分永磁块的间隔处；所述永磁块由钕铁硼组成。其技术特征是：由硅钢片组成的铁芯为具有一定长度的棒状铁芯，线圈绕于棒状铁芯的中间一段。所述线圈绕于棒状铁芯中间的尺寸为棒状铁芯的1/3或1/2。

[0019] 本发明的实现过程：置于磁幄中的棒状铁芯绕组在发电时，产生的电流流过线圈时棒状铁芯的两端分别会产生N、S极，N、S极的产生会抵抗外力的作用。因此，发电所提供的外力实质是用以克服转子的抵抗力。转子采用上述结构与棒状铁芯绕满线圈，在两者发电量相同的情况下，前者因电流流过线圈在棒状铁芯两头分别产生的N、S极就会集中在靠近线圈两端，其产生的作用力就会大大减少。这样，外力克服转子抵抗力就会减轻，就可实现上述目的。

[0020] 轻阻发电机将使无处不在、广阔无垠的电能快速迈入低成本的绿色能源时代。此外是高度节能，打个比方：现有发电机用X斤煤可发Y度电，而轻阻发电机只用X/2-X/10斤煤就可发Y度电，从而相当于把发电机的输出效率提升到相当高度，相当于减少了水力、火力资源的过度损耗，进而改善了大气环境、生态环境和人类居住环境。另外是提供廉价的电源，为国民经济的可持续发展提供了强有力的保障和支持。最后是由钕铁硼构成的轻阻发电机更具强大的输出效率。

[0021] 实施方式

[0022] 一种钕铁硼轻阻发电机，包括磁幄和转子。所述磁幄由两部分永磁块组成，一部分永磁块的N极全部朝向磁幄内，另一部分永磁块的S极全部朝向磁幄内，从而使磁幄内形成径向磁场；所述永磁块由钕铁硼组成；所述转子由铁芯与线圈构成，转子通过转轴置于磁幄内，转轴处于两部分永磁块的间隔处。其技术特征是：由硅钢片组成的铁芯为具有一定长度的棒状铁芯，线圈绕于棒状铁芯的中间一段。所述线圈绕于棒状铁芯中间的尺寸为棒状铁芯的3/5。

[0023] 所述线圈通过直流换向器控制；

[0024] 所述磁幄固定于机座；

[0025] 所述磁幄为方形；

[0026] 所述构成磁幄的永磁块为40mm×40mm×7mm。

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