專利名稱：不可逆交流發(fā)電裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁電感應(yīng)領(lǐng)域，確切的說是不可逆交流發(fā)電裝置。
背景技術(shù)：
磁和電以不同的形式存在于自然界中，人類為了利用電或磁通常根據(jù)需要運(yùn)用不同的方法使電磁相互轉(zhuǎn)換。如三相同步電機(jī)就是一種磁電相互轉(zhuǎn)換的裝置，有時(shí)候利用該裝置發(fā)電作為發(fā)電機(jī)使用，也可把三相同步電機(jī)接通三相交流電源當(dāng)作電動(dòng)機(jī)使用。所以三相同步電機(jī)是一種磁電可以相互轉(zhuǎn)換、具有可逆性的裝置。通常人們把這種電磁轉(zhuǎn)換現(xiàn)象稱為電磁感應(yīng)現(xiàn)象，電磁感應(yīng)現(xiàn)象遵循電磁感應(yīng)定律。其中磁轉(zhuǎn)換電的方法可分為兩類，一類是閉合回路所包圍的面積通過的磁通量(磁感應(yīng)強(qiáng)度的通量)發(fā)生變化時(shí)，回路中會(huì)產(chǎn)生感生電流；另一類是導(dǎo)體(閉合回路中的一部分)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)切割磁力線時(shí)在導(dǎo)體中也會(huì)產(chǎn)生感生電流。對(duì)于前一類磁電轉(zhuǎn)換的例子很多，如變壓器工作時(shí)副邊線圈內(nèi)的電流是由于原線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的變化而感應(yīng)產(chǎn)生的，其變換過程為首先電變換為磁然后再由磁轉(zhuǎn)換為電。變壓器即可以作為升壓裝備也可作為降壓裝備使用，所以變壓器具有可逆性。變壓器的工作原理符合楞次定律，即原線圈內(nèi)的電流產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為副線圈內(nèi)的感生電流時(shí)，副線圈內(nèi)的感生電流產(chǎn)生的磁通量，總是企圖或反抗原線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁通量的改變。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及不可逆交流發(fā)電裝置。為了說明本發(fā)明的發(fā)電原理，先做三個(gè)電磁轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)。參照附圖1，給繞在鐵心I上的線圈6接通直流電源5時(shí)，線圈6的繞法為從鐵心I的任意一端看去都是順時(shí)針。線圈6內(nèi)的電流在鐵心I內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，根據(jù)流入線圈6的電流方向2，再根據(jù)右手 螺旋定則判定鐵心I的左端為N極右端為S極。參照?qǐng)D2，同樣在鐵心Ia上纏繞線圈6，所不同的是線圈的繞法變?yōu)?用同一根電磁線分別順時(shí)針和逆時(shí)針各繞總?cè)?shù)的二分之一圈。當(dāng)閉合開關(guān)4，給繞在鐵心Ia上的線圈6接通直流電源5并串聯(lián)負(fù)載3時(shí)鐵心Ia不呈現(xiàn)磁性。其原因?yàn)?線圈6的左端一半線圈和右邊的一半線圈內(nèi)的電流同樣在鐵心Ia內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)；根據(jù)流入線圈6的電流方向2，再根據(jù)右手螺旋定則判定:線圈6內(nèi)左端部分線圈使鐵心Ia的左端為N極右端為S極，右端線圈使鐵心Ia的左端為S極右端為N極，根據(jù)疊加原理得鐵心Ia不呈現(xiàn)磁性。參照?qǐng)D3，線圈6的左端一半線圈和右端的一半線圈的繞向相同，只是接法與圖2不同，把右端線圈的首端與左端線圈的首端連接使兩端的線圈組成一個(gè)線圈。同樣閉合開關(guān)4，給繞在鐵心Ib上的線圈6接通直流電源5并串聯(lián)負(fù)載3時(shí)鐵心Ib也不呈現(xiàn)磁性。其原理為:線圈6內(nèi)的電流同樣在鐵心Ib內(nèi)感應(yīng)產(chǎn)生磁場(chǎng)，根據(jù)流入線圈6的電流方向2，由右手螺旋定則判定:線圈6的左端部分線圈使鐵心Ib的左端為N極右端為S極,右端部分線圈使鐵心Ib的左端為S極右端為N極，根據(jù)疊加原理得鐵心Ib也不呈現(xiàn)磁性。
以上圖2、圖3所示的兩個(gè)實(shí)驗(yàn)線圈繞在同一段鐵磁質(zhì)鐵心上，如果將以上實(shí)驗(yàn)線圈繞在閉合鐵心上再重復(fù)上述的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。以上兩個(gè)實(shí)驗(yàn)線圈內(nèi)有電流通過時(shí)鐵心內(nèi)不呈現(xiàn)磁性，該現(xiàn)象可由鐵磁質(zhì)的磁疇理論來分析解釋，因?yàn)殍F心的材質(zhì)為鐵磁質(zhì)材料，符合磁疇理論的條件。在圖2、圖3中鐵心la、lb內(nèi)，當(dāng)線圈6內(nèi)有電流流動(dòng)，由于左端一半線圈和右端一半線圈通過的電流方向相反，產(chǎn)生的磁通量相等方向相反，實(shí)際作用在鐵心上的外磁場(chǎng)的代數(shù)和為零，所以鐵心不呈現(xiàn)磁性?？偨Y(jié)以上實(shí)驗(yàn)可得以下結(jié)論:“兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))圈數(shù)相等且繞在同一鐵心上的線圈，不管用什么方法連接，當(dāng)線圈內(nèi)有電流通過時(shí)，使相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，那么該鐵心不呈現(xiàn)磁性”。結(jié)論中，鐵心不呈現(xiàn)磁性與作用在線圈兩端的電壓及通過電流的大小無關(guān)；所說的兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))連接成一個(gè)線圈，作為不可逆交流發(fā)電裝置的感應(yīng)線圈；所說的相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，是指鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在閉合磁路內(nèi)的方向相反。本發(fā)明正是利用了這一結(jié)論，提供了不可逆交流發(fā)電裝置。不可逆交流發(fā)電裝置可通過下列兩種方法來實(shí)現(xiàn)。方法一如圖4、圖5所示的方法一涉及一種采用類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)裝備。勵(lì)磁線圈13相對(duì)感應(yīng)線圈14a、14b靜止的不可逆交流發(fā)電裝置，該裝置的結(jié)構(gòu)形式可參照?qǐng)D4來說明。在圖4中，鐵心7的形狀類似變壓器的日字形鐵心。鐵心7有三個(gè)心柱，其中中間一個(gè)心柱用于纏繞勵(lì)磁線圈13，中間心柱與鐵心上端斷開并設(shè)置有間隙8，也可以設(shè)置為中間心柱的下端也與日字形鐵心的下端設(shè)置有間隙；感應(yīng)線圈14a、14b分別繞在日字形鐵心7兩側(cè)的心柱上且圈數(shù)相等，線圈14a、14b的繞法為:從日字形鐵心7上面一側(cè)看去右端線圈14a的繞法為逆時(shí)針、左端線圈14b的繞法為順時(shí)針；線圈14a和線圈14b的連接方法為兩線圈的首端連接。采用類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)電裝置的磁電轉(zhuǎn)換原理可參照?qǐng)D4、圖5加以說明。在圖4中，如果將兩邊心柱上的兩個(gè)線圈14a和14b按圖4所示的方法串聯(lián)在一起并與交流電源10連接。當(dāng)閉合開關(guān)12時(shí)，電源電流在線圈14a、14b內(nèi)便形成串聯(lián)閉合回路。此時(shí)根據(jù)電流的方向2和右手螺旋定則可判斷出線圈14a和線圈14b各自所產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向。在圖4所示的瞬間，線圈14a和線圈14b內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁路均為沿日字形鐵心7的外環(huán)閉合，其中右邊線圈14b產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向9用空心箭頭表不、左邊線圈14a廣生的磁場(chǎng)方向11用實(shí)心箭頭表不?？梢娪捎谟叶说木€圈14a和左端的線圈14b產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心7內(nèi)方向相反，所以此時(shí)鐵心7不呈現(xiàn)磁性，其結(jié)果和圖
2、圖3的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相同。另外在這期間由于日字形鐵心7不呈現(xiàn)磁性，所以沒有磁通穿過中間心柱上繞的線圈13所包圍的面積，在線圈13中也就不會(huì)產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和電流感生。如圖5所示,如果給勵(lì)磁線圈13接通正弦交流電源16,或交流電源16用直流電源再通過逆變器獲得。設(shè)此瞬間電流的方向17用實(shí)心箭頭表示，并使線圈14a、14b與負(fù)載15形成閉合回路。那么此瞬間線圈13內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)18通過間隙8及鐵心7的外環(huán)形成左右兩條回路，通電線圈13產(chǎn)生的磁場(chǎng)18的方向可根據(jù)右手螺旋定則判斷。此瞬間磁場(chǎng)18分別穿過感應(yīng)線圈14a和線圈14b所包圍的面積并產(chǎn)生感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流2。此時(shí)感生電流2通過負(fù)載15、開關(guān)12形成閉合回路。另外由于感應(yīng)線圈14a和感應(yīng)線圈14b內(nèi)的感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)日字形鐵心7沒有影響。此時(shí)鐵心7內(nèi)所呈現(xiàn)的磁性是通電線圈13內(nèi)的電流單獨(dú)產(chǎn)生的。總之以圖4、圖5所述的采用類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式的交流發(fā)電裝置的特點(diǎn)為:第一沒有可逆性，當(dāng)給線圈14a、14b接通交流電時(shí)，鐵心7不呈現(xiàn)磁性，沒有穿過線圈13的磁通，線圈13中沒有感生電動(dòng)勢(shì)和感生電流產(chǎn)生；當(dāng)給勵(lì)磁線圈13接通交流電源時(shí)在感應(yīng)線圈14a和14b內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)交流電。第二其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是，鐵心7采用日字形且在中間心柱上設(shè)置有間隙8。第三是勵(lì)磁線圈13和感應(yīng)線圈14a、14b在空間位置上相對(duì)靜止。另外，從效果上看好像與楞次定律相矛盾，實(shí)際上用電磁感應(yīng)理論來分析上述的交流發(fā)電過程與楞次定律不相矛盾，因?yàn)槿绻麊为?dú)分析勵(lì)磁線圈13與感應(yīng)線圈14a或感應(yīng)線圈14b兩兩之間的磁磁關(guān)系，完全符合楞次定律，即感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向，總是企圖使感生電流本身所產(chǎn)生的通過回路面積的磁通量，去補(bǔ)償或者說反抗引起感應(yīng)電流的磁通的改變。圖5所示的交流發(fā)電中感應(yīng)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是沒有去補(bǔ)償或反抗引起感生電流的磁通的改變，而是因?yàn)閳D4和圖5所示的鐵心7裝置不同于常規(guī)的日字形鐵心的結(jié)構(gòu)形式，再就是感應(yīng)線圈14a和14b圈數(shù)相等、感生電流的方向相反,產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向也相反從而使該交流發(fā)電裝置沒有可逆性。以上所述的采用類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)電裝置，利用該結(jié)構(gòu)形式即可制造單相不可逆交流發(fā)電裝備也制造成三相不可逆交流發(fā)電裝備。當(dāng)用日字形鐵心制造三相不可逆交流發(fā)電裝置時(shí)，是將三個(gè)相同的單相日字形鐵心的不可逆交流發(fā)電裝置組合在一起，然后將三個(gè)勵(lì)磁線圈和三個(gè)感應(yīng)線圈分別按星形法連接。方法二圖6所示的方法二涉及一種采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)電裝置。勵(lì)磁磁極21a相對(duì)磁感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d旋轉(zhuǎn)的不可逆交流發(fā)電裝置。該裝置的結(jié)構(gòu)形式可參照?qǐng)D6、圖7和圖8來說明。圖6所示的是三相不可逆交流發(fā)電裝置其中一相的橫截面示意圖。定子鐵心19為環(huán)形裝配固定在殼體25內(nèi)；轉(zhuǎn)子21位于在定子鐵心19中間，轉(zhuǎn)子21軸的兩端與殼體25的端蓋旋轉(zhuǎn)裝配成一體，轉(zhuǎn)子有四個(gè)磁極21a。圖7表示定子四極環(huán)形鐵心19的結(jié)構(gòu)，定子四極鐵心19也可以設(shè)計(jì)為六極以上的偶數(shù)極；環(huán)形鐵心19外側(cè)設(shè)置有凸檐19a，內(nèi)側(cè)設(shè)有凸檐19b，環(huán)形鐵心19內(nèi)外形成的凹處用于沿徑向繞置感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d，感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d在定子鐵心上的繞法為:如果從線圈20a的左上端沿逆時(shí)針方向向感應(yīng)線圈看去，其中感應(yīng)線圈20a順時(shí)針纏繞、感應(yīng)線圈20b逆時(shí)針纏繞、感應(yīng)線圈20c順時(shí)針纏繞、感應(yīng)線圈20d逆時(shí)針纏繞。圖8表示轉(zhuǎn)子21四極的結(jié)構(gòu)形式，該轉(zhuǎn)子也可以設(shè)為六極以上的偶數(shù)極；轉(zhuǎn)子21上設(shè)置有永久磁鐵21a,永久磁鐵21a的N極S極的排序?yàn)?從轉(zhuǎn)子磁極的內(nèi)右側(cè)起逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)依次為N — S — N — S ;轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)也可由勵(lì)磁線圈內(nèi)的電流提供。一種采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)電裝置，其交流發(fā)電原理可參照?qǐng)D6和圖9所示的方法來說明。圖6表示轉(zhuǎn)子21逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子21的各磁極21a恰好與定子鐵心19上所設(shè)置在內(nèi)測(cè)的凸檐19a相對(duì)的瞬間位置。在圖9中，當(dāng)給感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d接通交流電源26且串聯(lián)有負(fù)載24，當(dāng)閉合控制開關(guān)23時(shí)線圈20a、20b、20c、20d便有同一強(qiáng)度的電流通過。根據(jù)右手螺旋定則可以判斷出線圈20a、線圈20b、線圈20c和線圈20d各自在鐵心19內(nèi)產(chǎn)生各自的磁場(chǎng)方向27。再根據(jù)圖2、圖3所示的實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論，可判定此時(shí)定子鐵心19不呈現(xiàn)磁性。在圖6中21表示轉(zhuǎn)子磁力線的方向；23表示感應(yīng)線圈上的控制開關(guān)；24表示串聯(lián)在感應(yīng)線圈上的負(fù)載。當(dāng)轉(zhuǎn)子21逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)、開關(guān)23斷開時(shí)，轉(zhuǎn)子磁力線21穿過定子線圈20a、20b、20c、20d所包圍的面積發(fā)生變化產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；定子鐵心19內(nèi)只呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)。當(dāng)開關(guān)23閉合轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d內(nèi)產(chǎn)生的感應(yīng)電流產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)也沒有影響，所以定子鐵心19內(nèi)也只呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)。圖10表示轉(zhuǎn)子磁極21a旋轉(zhuǎn)至與定子鐵心19的凹處相對(duì)的位置，此時(shí)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)切割定子線圈內(nèi)側(cè)部分導(dǎo)線，在感應(yīng)線圈內(nèi)也產(chǎn)生感生電流。此時(shí)轉(zhuǎn)子磁極21a受安培力的阻礙作用，定子鐵心19內(nèi)仍然只呈現(xiàn)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)。上述的是采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式，其特征在于三個(gè)獨(dú)立定子鐵心的每片圓環(huán)鐵心的內(nèi)側(cè)外側(cè)都利用沖床加工成凹凸形狀；內(nèi)側(cè)外側(cè)的凹處用來沿徑向纏繞感應(yīng)線圈；圓環(huán)的內(nèi)側(cè)凸顯部分用來傳導(dǎo)轉(zhuǎn)子磁通；圓環(huán)的外側(cè)凸顯部分用來與裝置的殼體相配合裝配。對(duì)于三相交流電的不可逆交流發(fā)電裝置，是將三個(gè)獨(dú)立的定子繞組依次裝入不可逆交流發(fā)電裝置的殼體內(nèi)，并且三個(gè)獨(dú)立的定子繞組在空間相差120°、三個(gè)定子繞組用同一結(jié)構(gòu)形式的轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)和三個(gè)定子繞組按星形法連接。具體的方法為:將三個(gè)感應(yīng)線圈的首端(或末端)連在一起作為三相感應(yīng)電源的零線，另外三個(gè)末端(或首端)便分別是三相交流感應(yīng)電源的A相、B相和C相。總之以上所述的采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)電裝置的特點(diǎn)是:第一沒有可逆性、節(jié)能。也就是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)穿過定子感應(yīng)線圈產(chǎn)生交流電動(dòng)勢(shì)和電流；當(dāng)給感應(yīng)線圈接通交流電時(shí)，定子鐵心呈現(xiàn)磁性，當(dāng)感應(yīng)線圈內(nèi)的電動(dòng)勢(shì)和感生電流是由轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)產(chǎn)生的時(shí)，同樣鐵心也不呈現(xiàn)磁性；所以感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)產(chǎn)生阻礙作用。第二是結(jié)構(gòu)形式不同于傳統(tǒng)的同步電機(jī)。該交流發(fā)電裝置的定子鐵心19為圓環(huán)形且圓環(huán)的內(nèi)側(cè)外側(cè)設(shè)有凹凸部分，凹處用來沿徑向纏繞感應(yīng)線圈；圓環(huán)的內(nèi)側(cè)凸顯部分用來傳導(dǎo)轉(zhuǎn)子磁通；圓環(huán)的外側(cè)凸顯部分用來與殼體25相配合裝配；而傳統(tǒng)的同步電機(jī)的鐵心則是環(huán)形鐵心內(nèi)的槽口只設(shè)在定子鐵心的內(nèi)環(huán)一側(cè)，另外線圈的繞法及纏繞的部位也不同。第三是轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)相對(duì)定子感應(yīng)線圈在空間相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)然從效果上看當(dāng)轉(zhuǎn)子勵(lì)磁磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)時(shí)，在定子線圈內(nèi)感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)沒有影響與楞次定律相矛盾。而實(shí)際上用電磁感應(yīng)理論來分析，上述的交流發(fā)電原理與楞次定律也不相矛盾，可解釋為該磁電轉(zhuǎn)換是一種特例、是對(duì)楞次定律適用范圍的一種拓寬。所說的與楞次定律不相矛盾是指，如果單獨(dú)分析每?jī)蓚€(gè)相鄰的轉(zhuǎn)子磁極的磁場(chǎng)對(duì)兩個(gè)磁極中間的線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)之間的磁磁關(guān)系，完全符合楞次定律，即感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)的方向總是去補(bǔ)償或反抗弓I起感生電流的磁通的改變。圖6所示的當(dāng)開關(guān)23閉合時(shí)，感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)不是沒有去補(bǔ)償或反抗引起感生電流的磁通的改變，是因?yàn)橄噜従€圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，鐵心不呈現(xiàn)磁性的結(jié)果。通過對(duì)以上兩種不同結(jié)構(gòu)形式的不可逆交流發(fā)電方法的原理分析來看，與傳統(tǒng)的交流發(fā)電裝備相比，不可逆交流發(fā)電裝置的有益效果主要是有效的消除了感生電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)引起感生電流磁場(chǎng)的阻礙作用，從而達(dá)到減少能源消耗的目的。


圖1表示繞在同一鐵心上線圈，其繞向相同，在通有直流電時(shí)鐵心所呈現(xiàn)磁性的示意圖。圖2表示繞在同一鐵心上的線圈，并將該線圈平均分為兩部分，其兩部分線圈繞向相反，在通有直流電時(shí)鐵心不呈現(xiàn)磁性的示意圖。圖3表示繞在同一鐵心上線圈，并將該線圈平均分為兩部分，其兩部分線圈繞向相同但連接方式為首尾相連，在通有直流電時(shí)鐵心不呈現(xiàn)磁性的示意圖。圖4表示在日子形鐵心的三個(gè)心柱上，勵(lì)磁線圈繞在中間心柱上；感應(yīng)線圈繞在兩側(cè)的兩個(gè)心柱上。給感應(yīng)線圈接通交流電源時(shí)，鐵心內(nèi)磁場(chǎng)路徑的示意圖。圖5表示給繞在日字形鐵心的中間心柱上的勵(lì)磁線圈接通交流電時(shí)，繞在兩側(cè)心柱上的感應(yīng)線圈的電流及鐵心內(nèi)磁場(chǎng)路徑的示意圖。圖6表示感應(yīng)線圈開路、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子磁極與定子內(nèi)凸檐相對(duì)時(shí)，通過定子鐵心內(nèi)磁場(chǎng)路徑的示意圖。圖7表示定子鐵心的幾何形狀示意圖。圖8表示轉(zhuǎn)子及轉(zhuǎn)子磁極的徑向剖面示意圖。圖9表示給感應(yīng)線圈接通交流電源時(shí)在定子鐵心內(nèi)磁場(chǎng)路徑的示意圖。圖10表示感應(yīng)線圈接通負(fù)載、轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)至轉(zhuǎn)子磁極與定子內(nèi)側(cè)凹部分相對(duì)時(shí)，定子鐵心內(nèi)磁場(chǎng)路徑不意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明所提供的不可逆交流發(fā)電裝置，是利用了“兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))圈數(shù)相等且繞在同一鐵心上的線圈，不管用什么方法連接，當(dāng)線圈內(nèi)有電流通過時(shí)，使相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，那么該鐵心不呈現(xiàn)磁性”的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明所涉及的第一種不可逆交流發(fā)電裝置，所采用的實(shí)施方式為勵(lì)磁線圈與感應(yīng)線圈相對(duì)靜止的方法。該裝置借鑒了變壓器的基本結(jié)構(gòu)原理來設(shè)計(jì)的。其制造工藝與制造傳統(tǒng)的變壓器的工藝類似。圖5所表示的是不可逆單相交流電的交流發(fā)電方裝置，其鐵心為日字形，鐵心的三個(gè)心柱的中間一個(gè)心柱與日字形上面的部分?jǐn)嚅_并設(shè)置一定的間隙
8。纏繞感應(yīng)線圈的鐵心是由單片娃鋼片疊壓而成,材質(zhì)一般采用鐵磁質(zhì)0.23-0.5mm的厚的薄硅鋼片；也可采用粉末狀鐵心，并使各鐵磁質(zhì)粉末狀之間相互絕緣。勵(lì)磁電磁線圈繞在中間心柱上；感應(yīng)線圈分別以均等的圈數(shù)繞在日字形鐵心兩端的兩個(gè)心柱上。具體的繞法為:當(dāng)兩個(gè)心柱上的線圈的繞向從該裝置的上端看去，采用同向纏繞時(shí)，一個(gè)線圈的首端與另一個(gè)線圈的末端線連接，或采用一個(gè)線圈的末端與另一個(gè)線圈的首端連接；如果采用反向纏繞時(shí)，則采用一個(gè)線圈的首端與另一個(gè)線圈的首端連接，或采用一個(gè)線圈的末端與另一個(gè)線圈的末端連接組成一個(gè)感應(yīng)線圈。對(duì)于加工制造三相交流電的不可逆交流發(fā)電裝置時(shí)，可將三個(gè)圖5所示的單相不可逆交流發(fā)電裝置組合在一起，也就是將三個(gè)勵(lì)磁繞組和三個(gè)感應(yīng)繞組分別并聯(lián)即可形成一個(gè)三相交流電的不可逆交流發(fā)電裝置。并聯(lián)的方法為:將三個(gè)相同的產(chǎn)生單相交流電的不可逆交流發(fā)電裝置的三個(gè)勵(lì)磁線圈的首端(或末端)連在一起作為勵(lì)磁繞組的零線，另外三個(gè)末端(或首端)便分別是三相勵(lì)磁交流電源的A相、B相和C相；將三個(gè)感應(yīng)線圈的首端(或末端)連在一起作為三相感應(yīng)電源的零線，另外三個(gè)末端(或首端)便分別是三相交流感應(yīng)電源的A相、B相和C相。本發(fā)明所涉及的第二種不可逆交流發(fā)電裝置，所采用的實(shí)施方式為勵(lì)磁磁場(chǎng)與感應(yīng)線圈相對(duì)旋轉(zhuǎn)的方法。該裝置的結(jié)構(gòu)形式與傳統(tǒng)的同步電機(jī)類似。圖6表示轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)采用永久磁鐵勵(lì)磁的三相交流發(fā)電不可逆裝備其中一相的原理示意圖。該實(shí)施方式其制造工藝與制造同步電機(jī)的工藝相似但定子結(jié)構(gòu)形式不同。其中定子鐵心19為圓環(huán)形且圓環(huán)的內(nèi)側(cè)外側(cè)利用沖床加工有凹凸部分、纏繞感應(yīng)線圈的鐵心是由單片硅鋼片疊壓而成；材質(zhì)采用鐵磁質(zhì)0.23-0.5mm的薄硅鋼片且各硅鋼片的凹凸處對(duì)齊疊裝而成。也可采用粉末狀鐵心，并使各鐵磁質(zhì)粉末狀之間相互絕緣。如圖9表示四個(gè)感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d分別繞在定子鐵心19的凹處。纏繞方法為:如果四個(gè)感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d均采用相同繞向的繞法，那么四個(gè)感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d依次首端與末端線連接；如果四個(gè)感應(yīng)線圈20a、20b、20c、20d依次分別采用正向反向纏繞，那么連接方法應(yīng)為首端與末端依次連接。對(duì)于三相不可逆交流發(fā)電裝置，可采用將三個(gè)相同的定子繞組依次同時(shí)裝配在定子外殼25內(nèi)并且使三個(gè)定子繞組在空間相差120°即可。
權(quán)利要求
1.本發(fā)明所提供的不可逆交流發(fā)電裝置，是利用了“兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))圈數(shù)相等且繞在同一鐵心上的線圈，不管用什么方法連接，當(dāng)線圈內(nèi)有電流通過時(shí)，使相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，那么該鐵心不呈現(xiàn)磁性”的性質(zhì)來實(shí)現(xiàn)的；該裝置有兩種結(jié)構(gòu)形式:一種采用類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式、勵(lì)磁線圈纏繞在中間心柱上，感應(yīng)線圈繞在日字形鐵心兩側(cè)的心柱上，利用該結(jié)構(gòu)形式即可制造單相不可逆交流發(fā)電裝備也制造成三相不可逆交流發(fā)電裝備；另一種采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式，所不同的是定子鐵心由三個(gè)獨(dú)立的定子鐵心組成，每個(gè)鐵心的端面均為內(nèi)外側(cè)凹凸圓環(huán)形結(jié)構(gòu)，利用該結(jié)構(gòu)形式可產(chǎn)生三相交流電的不可逆交流發(fā)電裝置。
2.如權(quán)利要求書I所述的兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))圈數(shù)相等且繞在同一鐵心上的線圈，其特征在于兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))連接成一個(gè)線圈，作為不可逆交流發(fā)電裝置的感應(yīng)線圈。
3.如權(quán)利要求書I所述的相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，其特征在于是指相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)在閉合磁路內(nèi)的方向相反。
4.如權(quán)利要求書I所述的類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式，其特征在于日子形鐵心的中間心柱的一端與日子形鐵心斷開并設(shè)有間隙；也可以采用中間心柱的兩端都與日子形鐵心斷開并設(shè)有間隙。
5.如權(quán)利要求書I所述的類似變壓器的日子形鐵心結(jié)構(gòu)形式，其特征在于當(dāng)用日字形鐵心制造三相不可逆交流發(fā)電裝置時(shí)，是將三個(gè)相同的單相日字形鐵心的不可逆交流發(fā)電裝置組合在一起，然后將三個(gè)勵(lì)磁線圈和三個(gè)感應(yīng)線圈分別按星形法連接。
6.如權(quán)利要求書I所述的采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式，其特征在于三個(gè)獨(dú)立定子鐵心的每片圓環(huán)鐵心的內(nèi)側(cè)外側(cè)都利用沖床加工成凹凸形狀；內(nèi)側(cè)外側(cè)的凹處用來沿徑向纏繞感應(yīng)線圈；圓環(huán)的內(nèi)側(cè)凸顯部分用來傳導(dǎo)轉(zhuǎn)子磁通；圓環(huán)的外側(cè)凸顯部分用來與裝置的殼體相配合裝配。
7.如權(quán)利要求書I所述的采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式，其特征在于當(dāng)用圓環(huán)形鐵心制作產(chǎn)生三相交流電的不可逆交流發(fā)電裝置時(shí)，是將三個(gè)獨(dú)立的定子繞組依次裝入不可逆交流發(fā)電裝置的殼體內(nèi)，并且三個(gè)獨(dú)立的定子繞組在空間相差120°。
8.如權(quán)利要求書I所述的采用與傳統(tǒng)同步電機(jī)類似的圓環(huán)形鐵心結(jié)構(gòu)形式，其特征在于當(dāng)用圓環(huán)形鐵心制作產(chǎn)生三相不可逆交流發(fā)電裝置時(shí)，是將三個(gè)獨(dú)立的定子繞組按星形法連接。
9.如權(quán)利要求書I所述的不可逆交流發(fā)電裝置，其特征在于纏繞感應(yīng)線圈的鐵心是由單片硅鋼片疊壓而成；厚度為0.23mm-0.5mm的薄硅鋼片；也可采用粉末狀鐵心且各鐵磁質(zhì)粉末狀之間相互絕緣。
全文摘要
本發(fā)明涉及不可逆交流發(fā)電裝置，屬于電磁感應(yīng)領(lǐng)域。該裝置利用了“兩個(gè)或兩個(gè)以上(偶數(shù))圈數(shù)相等且繞在同一鐵心上的線圈，不管用什么方法連接，當(dāng)線圈內(nèi)有電流通過時(shí)，使相鄰線圈內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)方向在鐵心內(nèi)反向，那么該鐵心不呈現(xiàn)磁性”的性質(zhì)，提供了不可逆交流發(fā)電裝置。所謂的不可逆是指該裝置只能作為發(fā)電裝備使用，而不能作電動(dòng)裝備使用；不可逆交流發(fā)電裝置即可制作成單相交流發(fā)電裝備，也可制作成三相交流發(fā)電裝備。在有益效果方面，不可逆交流發(fā)電裝備工作時(shí)能夠有效地消除感應(yīng)繞組內(nèi)電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)對(duì)勵(lì)磁磁場(chǎng)的阻礙作用，從而達(dá)到減少能源消耗的目的。
文檔編號(hào)H02J17/00GK103138404SQ20111040643
公開日2013年6月5日 申請(qǐng)日期2011年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月1日
發(fā)明者丁士來, 丁世東, 郭國(guó)勤, 李曉利, 丁顯 申請(qǐng)人:丁士來