專利名稱：高功率體積比發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型有關(guān)一種發(fā)電機(jī)，尤指一種能快速變化磁路的磁通量及其方向，于該 不動(dòng)磁路上(即定子stator)的感應(yīng)線圈感應(yīng)出較高的電壓，故而能比相同體積的傳統(tǒng)發(fā) 電機(jī)，在可移動(dòng)磁路即動(dòng)子(mover)或轉(zhuǎn)子(rotor)同樣的移動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速下，大幅增加輸 出電功率容量的高功率體積比發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
按；發(fā)電機(jī)原理源自一種自然現(xiàn)象，即是導(dǎo)體在磁場(chǎng)中移動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其公式 為E = NB1V其中E為電壓，B為磁通密度(flux density)，1為導(dǎo)體長(zhǎng)度，V為速度，N為線 圈圈數(shù)，另一原理為固定不動(dòng)的導(dǎo)體在變化的磁場(chǎng)產(chǎn)生感應(yīng)電壓，其公式可由上式加以演 算獲得，即E=NBlV=NBlS/t二NBA/t=N cp /t=Nd屮/dt,其中S為距離，t為時(shí)間，A為 磁路面積，為磁通(flux)。dp/dt為單位時(shí)間磁通的變化量。前述無(wú)論導(dǎo)體移動(dòng)或磁通變化皆由原動(dòng)機(jī)(prime mover)的動(dòng)力產(chǎn)生，由公式得 知電壓和時(shí)間成反比，和BA成正比，因硅鋼片的B會(huì)飽和，通常僅在1 2Tesla無(wú)法再大， 而面積A牽涉到發(fā)電機(jī)的體積，A增加體積也增加。另線圈圈數(shù)N增大也會(huì)增加體積。發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的功率P = E2/X，其中&為負(fù)載的電阻，必須遠(yuǎn)大于線圈內(nèi)阻，也即與 其成比例增加，而內(nèi)阻與線圈圈數(shù)成正比，故而雖圈數(shù)多、電壓高，卻同時(shí)也增加了 &，導(dǎo)致 P降低。因此若在同樣的發(fā)電機(jī)體積下，要增加其功率，也即增加功率體積比，則唯有縮短改 變磁通的時(shí)間t，也即使磁通快速的產(chǎn)生變化。發(fā)電機(jī)問(wèn)世已超過(guò)一世紀(jì)，其理論和技術(shù)在 半世紀(jì)前已完全成熟，也即五十年來(lái)幾無(wú)任何大的改進(jìn)。傳統(tǒng)的線性發(fā)電機(jī)如圖1所示，而 旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)如圖7所示，要縮短改變磁通的時(shí)間t皆有其限制，將于本實(shí)用新型內(nèi)容中詳 細(xì)說(shuō)明。提高發(fā)電機(jī)的功率體積比，不僅可降低成本，尤其對(duì)一些低速度的原動(dòng)機(jī)如大型 風(fēng)力渦輪機(jī)和海浪能渦輪機(jī)等更重要，目前大型風(fēng)力渦輪機(jī)若用直驅(qū)式(Direct Drive) 發(fā)電機(jī)，則體積龐大且價(jià)格昂貴，因上述t時(shí)間與轉(zhuǎn)速成反比，因此大都加上齒輪箱以增加 轉(zhuǎn)速來(lái)配合同步發(fā)電機(jī)或感應(yīng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，但是齒輪箱也既重又貴，此乃風(fēng)力發(fā)電的成本 無(wú)法與傳統(tǒng)發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)的主要原因之一。而海浪能也尚缺乏有效率的線性發(fā)電機(jī)(Linear motion generator)，以至于鮮少有商業(yè)化運(yùn)轉(zhuǎn)。另如適合以太陽(yáng)熱能發(fā)電的Stirling engine,也因其線性發(fā)電機(jī)體積過(guò)大，故不實(shí)用。高功率體積比發(fā)電機(jī)在各種領(lǐng)域，皆有需求，比如汽車(chē)上的電器設(shè)備愈來(lái)愈多，以 及油電混合車(chē)都需要增加發(fā)電機(jī)的功率，但是由于汽車(chē)的容積有限，其也更需要提高發(fā)電 機(jī)的功率體積比。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的，即在提供一種高功率體積比發(fā)電機(jī)，使發(fā)電機(jī)在相同的 原動(dòng)機(jī)的移動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速下，能比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)大幅增加每單位體積的輸出功率。[0008]一種高功率體積比發(fā)電機(jī)，包含定子及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件，該定子上繞有感應(yīng)線圈，該 運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件軸向配置于該定子內(nèi)側(cè)，其特征在于該定子在對(duì)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件側(cè)間隔 配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件在對(duì)應(yīng)該定子側(cè)也間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該定子導(dǎo) 磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部能夠互相對(duì)齊；該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件每移動(dòng)一個(gè)間距，該定子 的導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊或脫開(kāi)，使磁通量進(jìn)行迅速變化。前述發(fā)電機(jī)為線性動(dòng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件為該線性動(dòng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)子， 其中該定子由數(shù)個(gè)定子導(dǎo)磁片在軸向上層疊組成，各該定子導(dǎo)磁片在內(nèi)側(cè)均設(shè)有中空部， 各該定子導(dǎo)磁片均向中心凸設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的導(dǎo)磁部，兩個(gè)相鄰定子導(dǎo)磁片凸設(shè)導(dǎo)磁部的方 向相垂直，以此在該定子內(nèi)側(cè)的軸向上形成兩組對(duì)稱配置的氣隙及導(dǎo)磁部，各該氣隙及導(dǎo) 磁部在定子中部圍成一個(gè)供動(dòng)子穿組的容置空間；該動(dòng)子在軸向上對(duì)應(yīng)該定子導(dǎo)磁片的厚 度相間配置有氣隙及導(dǎo)磁部，該動(dòng)子軸向移動(dòng)一個(gè)等于導(dǎo)磁片厚度的間距，該定子的導(dǎo)磁 部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊或脫開(kāi)。前述發(fā)電機(jī)為旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件為該旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中該 定子由數(shù)個(gè)導(dǎo)磁片在軸向上層疊組成，各該導(dǎo)磁片設(shè)有供配置該轉(zhuǎn)子的容置空間，于各該 導(dǎo)磁片徑向上在該容置空間邊緣側(cè)相間配置有數(shù)個(gè)氣隙及導(dǎo)磁部，且每層導(dǎo)磁片的氣隙及 導(dǎo)磁部分別對(duì)應(yīng)相鄰兩層的導(dǎo)磁部及氣隙；該轉(zhuǎn)子也由數(shù)個(gè)導(dǎo)磁片在軸向上層疊組成，各 該轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁片與該定子導(dǎo)磁片厚度相同，各該轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁片在徑向上對(duì)應(yīng)該定子導(dǎo)磁片相 間配置有數(shù)個(gè)氣隙及導(dǎo)磁部，該動(dòng)子徑向旋轉(zhuǎn)一個(gè)等于導(dǎo)磁片角度的間距，該定子的導(dǎo)磁 部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊或脫開(kāi)。前述高功率體積比發(fā)電機(jī)可為單相式或多相式。本實(shí)用新型的有益效果在于前述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其中的動(dòng)子或轉(zhuǎn)子上 無(wú)線圈或?qū)w或永久磁鐵，不同于目前的同步發(fā)電機(jī)、感應(yīng)發(fā)電機(jī)及直流發(fā)電機(jī)皆是在轉(zhuǎn) 子上裝置線圈或?qū)w或永久磁鐵。故而其制造容易也較堅(jiān)固，而提高功率體積比即會(huì)節(jié)省 材料，自會(huì)比傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)降低成本。


10定子 14感應(yīng)線圈 21定子導(dǎo)磁片 23動(dòng)子 25a氣隙 29軸
33自激線路
11激磁裝置 15負(fù)載
21c、21d導(dǎo)磁部 24導(dǎo)磁部 26感應(yīng)線圈 30運(yùn)動(dòng)方向
12動(dòng)子 13氣隙
20定子 21a、21b定子導(dǎo)磁片
22a、22b 氣隙 24a導(dǎo)磁部25塑料片 27負(fù)載 28電容 31永久磁鐵32激磁線圈 35、36 二極管
34外激電源
37a、37b磁通方向(磁力線)38a、38b磁通方向(磁力線)
39墊片或墊圈40定子41轉(zhuǎn)子 42磁極
43激磁線圈 44激磁電源 45感應(yīng)線圈50旋轉(zhuǎn)軸
51轉(zhuǎn)子52定子導(dǎo)磁部531a、531b
52A、52B、52C、52D、52E、52F、52G、52H 定子磁路
53a定子導(dǎo)磁片、53b轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁片片54a、54b氣隙
55A、55B激磁線圈56A、56B線圈
57外激電源58自激線路 59負(fù)載76.氣隙
60a、60b磁通方向(磁力線)61電容62、63 二極管
64氣隙 71A、71B、71C定子 72轉(zhuǎn)子73a、73b、73c導(dǎo)磁部
74a、74b、74c.氣隙75.導(dǎo)磁部
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型提供一種高功率體積比發(fā)電機(jī)，包含定子及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件，該定子上 繞有感應(yīng)線圈，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件軸向配置于該定子內(nèi)側(cè)，其中該定子在對(duì)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部 件側(cè)間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件在對(duì)應(yīng)該定子側(cè)也間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部， 該定子導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部能夠互相對(duì)齊；該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件每移動(dòng)一個(gè)間 距，該定子的導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊或脫開(kāi)，使磁通量進(jìn)行迅 速變化。以此，利用該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)磁通的快速變化，從而使定子的各感應(yīng)線 圈內(nèi)的磁場(chǎng)不斷發(fā)生變化以產(chǎn)生電壓，由于定子及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部間能夠利用氣隙及導(dǎo)磁部以 極小的間距形成數(shù)個(gè)磁通路，所以可以大大提高發(fā)電效率。請(qǐng)參閱圖1，為現(xiàn)有技術(shù)的線性移動(dòng)發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)圖。如圖所示，其中的定子10，以 如變壓器的硅鋼片所制成，激磁裝置(exciter) 11包含直流電源及線圈，使定子10產(chǎn)生N 極和S極的磁通</)，也可用一永久磁鐵于定子10內(nèi)，同樣使定子10產(chǎn)生磁通。一可移動(dòng)動(dòng) 子12，與定子10方向呈垂直做往復(fù)式運(yùn)動(dòng)，當(dāng)其如箭頭所示做往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，定子10會(huì)產(chǎn)生 氣隙13造成磁路不通，使得定子10的磁通識(shí)產(chǎn)生變化，依據(jù)上述公式，即可在感應(yīng)線圈14 感應(yīng)出電壓E，并在負(fù)載15 (Rl)產(chǎn)生電能P輸出，此負(fù)載15可為純電阻、電感性負(fù)載(變壓 器或馬達(dá))或電容性等任何型態(tài)的負(fù)載。如圖2-6所示，本實(shí)用新型應(yīng)用為線性動(dòng)力發(fā)電機(jī)時(shí)，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件為該線性 動(dòng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)子23，其中定子20由數(shù)個(gè)定子導(dǎo)磁片21a、21b(本實(shí)施為硅鋼片)在軸 向上間隔層疊組成，各定子導(dǎo)磁片21a、21b在內(nèi)側(cè)均設(shè)有中空部，各定子導(dǎo)磁片21a、21b分 別向中心凸設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的導(dǎo)磁部211a、211b，定子導(dǎo)磁片21a與定子導(dǎo)磁片21b凸設(shè)導(dǎo)
6磁部的方向相垂直，以此在該定子20內(nèi)側(cè)的軸向上形成兩組對(duì)稱配置的氣隙22a、22b及導(dǎo) 磁部211a、211b，各該氣隙22a、22b及導(dǎo)磁部在定子中部圍成一個(gè)供動(dòng)子穿組的容置空間 201 ；該動(dòng)子23在軸向上對(duì)應(yīng)該定子23的定子導(dǎo)磁片21a、21b的厚度間隔配置有氣隙25a 及導(dǎo)磁部24。請(qǐng)同時(shí)參閱圖2、圖3A及圖3B，本實(shí)用新型用于方形線性移動(dòng)發(fā)電機(jī)的立體圖、正 面圖及動(dòng)子移動(dòng)一個(gè)間距的正面圖。如圖2中，一定子20包含各兩組定子導(dǎo)磁片21a、21b， 如前所述，每組導(dǎo)磁片由多片相同的薄硅鋼片堆疊而成。如圖3A中，定子導(dǎo)磁片21a為第 一組和第三組定子導(dǎo)磁片的正面圖，圖3B中，定子導(dǎo)磁片21b為第二組和第四組定子導(dǎo)磁 片的正面圖，由此兩圖的比較，其差異為定子導(dǎo)磁片21a凸出的導(dǎo)磁部211a、211b是在上、 下，而定子導(dǎo)磁片21b凸出的導(dǎo)磁部211a、211b是在左、右，但是實(shí)際上定子導(dǎo)磁片21a與 定子導(dǎo)磁片21b完全相同，只是在圖2的放置時(shí)，相差90度而已。如此裝置該定子20即會(huì) 產(chǎn)生氣隙22a、22b (即斑馬線部分)，其中包含感應(yīng)線圈26、負(fù)載27，以及電容28用于補(bǔ)償 感應(yīng)線圈26的電感抗，以提升功率因素(power factor)。以及軸29，箭頭則代表運(yùn)動(dòng)方向 30為線性往復(fù)運(yùn)動(dòng)。請(qǐng)參閱圖3A，其中的永久磁鐵31改以加上激磁線圈32，其接自激線路33，也可僅 用自激。在圖3B中改以外激電源34加自激線路33，也可僅用自激。自激線路乃接由負(fù)載 端整流后的直流電源，二極管35、36供阻止自激與外激電源互相短路。請(qǐng)參閱圖2，動(dòng)子23由多個(gè)動(dòng)子導(dǎo)磁部24 (本實(shí)施例為硅鋼片)及塑料片25 (即 斑馬線部分)所組成，導(dǎo)磁部24的厚度與定子導(dǎo)磁片21a或21b皆一樣，顯示定子導(dǎo)磁片 21a凸出部分與導(dǎo)磁部24對(duì)齊，而定子導(dǎo)磁片21b凸出部分與塑料片25對(duì)齊，因此，如圖 3A顯示定子導(dǎo)磁片21a磁通大，而定子導(dǎo)磁片21b的磁通小，故其磁通方向37a、38a (磁力 線)即如圖3A的虛線所示。由此圖可看出兩個(gè)磁力線的方向相反，其中磁通方向37a為順 時(shí)針，磁通方向38a則為逆時(shí)針。當(dāng)動(dòng)子23移動(dòng)一個(gè)定子導(dǎo)磁片21a或?qū)Т挪?4的間距時(shí)，即產(chǎn)生如圖3B所顯 示，定子導(dǎo)磁片21b與導(dǎo)磁部24對(duì)齊，而定子導(dǎo)磁片21a與導(dǎo)磁部24脫開(kāi)，此時(shí)定子導(dǎo)磁 片21b的磁通大，而定子導(dǎo)磁片21a的磁通小，因此其磁通方向如圖3B的磁通方向37b、38b 所示，此兩個(gè)磁力線的方向相反。由圖3A的磁通方向37a、38a和圖3B的磁通方向37b、38b 比較，可知其在感應(yīng)線圈26的磁通方向相反，也即磁通產(chǎn)生變化，因此即在感應(yīng)線圈26感 應(yīng)出電壓，經(jīng)由負(fù)載27輸出電能。在圖2中僅揭示四個(gè)定子導(dǎo)磁片組，其實(shí)因間距(即定子導(dǎo)磁片21a、21b或?qū)Т?部24或塑料片25的厚度)很小，定子20上應(yīng)包含很多個(gè)硅鋼片組。假設(shè)間距僅為0. 3cm, 而動(dòng)子23每次運(yùn)動(dòng)的距離為3cm，則其每次運(yùn)動(dòng)其磁通量即改變10次，而傳統(tǒng)線性發(fā)電機(jī) 如圖1只改變一次，故兩者所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓即會(huì)相差10倍，輸出的功率相差100倍，故約 可提高功率體積比100倍。為更清楚說(shuō)明在感應(yīng)線圈26內(nèi)磁通的變化，請(qǐng)參閱圖4，為一直角坐標(biāo)，其中縱軸 代表磁通量V，橫軸代表時(shí)間t，Va代表圖3A磁通方向37a(磁通量)的曲線，vb代表 圖3B磁通方向38b (磁通量)的曲線，vc代表兩者相加后，真正的磁通方向的曲線，當(dāng)動(dòng) 子23在圖3A的位置時(shí)，時(shí)間在t0或t4，而移動(dòng)到圖3B的位置時(shí)，時(shí)間為t2，由此圖可看 出va和vb的方向相反，故Vc在t0和t4為+V，在tl和t3為零，在t2為-V，故乃由+ ￥變化到_ V，再由_ V變化到+ ￥，也即不僅變化磁通量也改變其方向。請(qǐng)參閱圖5，并配合圖2，其中的塑料片25可以墊片39或墊圈取代，此墊片39可 為方形或圓形，其厚度與導(dǎo)磁部24大約一樣但寬度小很多，可為硅鋼片或任何絕緣硬質(zhì)材 料，以軸29串起來(lái)時(shí)即產(chǎn)生氣隙25a，此圖為說(shuō)明故將其畫(huà)得很寬，其實(shí)它就是墊片39的厚 度，也即和塑料片25 —樣寬，如此可節(jié)省材料和重量。該方形線性發(fā)電機(jī)的定子和轉(zhuǎn)子可為各種形狀，如作為圓形狀，其正面如圖6。其 中的定子導(dǎo)磁片21設(shè)有導(dǎo)磁部21c、21d及轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁部24a，各相當(dāng)于圖2中的定子導(dǎo)磁部 21a、21b、導(dǎo)磁部24，只是形狀改為圓形。其塑料片也為圓形。請(qǐng)參閱圖7，為現(xiàn)有技術(shù)的旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)，其中包含定子40、轉(zhuǎn)子41及磁極42，磁 極42上繞有激磁線圈43，接激磁電源44，當(dāng)轉(zhuǎn)子41旋轉(zhuǎn)時(shí)，繞于轉(zhuǎn)子41的感應(yīng)線圈45即 因切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電壓輸出。該發(fā)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一圈磁通變化二次，若是四極則變化四次，因此極數(shù)愈多，磁通變 化愈快，感應(yīng)電壓愈高，輸出功率愈大，然由圖7可見(jiàn)其磁極42得繞上激磁線圈43，因此極 數(shù)無(wú)法太多，另外若磁極太多則磁極寬度窄，也就減少磁通量，故目前所有傳統(tǒng)式的發(fā)電機(jī) 其功率體積比無(wú)法再提升了。本實(shí)用新型提供的旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)實(shí)施例中，如圖8-10所示，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件為該 旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子51，其中該定子52由數(shù)個(gè)定子導(dǎo)磁片53a在軸向上層疊組成，各該 定子導(dǎo)磁片53a設(shè)有供配置該轉(zhuǎn)子的容置空間521，于各該定子導(dǎo)磁片53a徑向上在該容置 空間邊緣側(cè)間隔配置有數(shù)個(gè)氣隙54a及導(dǎo)磁部531a，且每層定子導(dǎo)磁片53a的氣隙54a及 導(dǎo)磁部531a分別對(duì)應(yīng)相鄰兩層的導(dǎo)磁部531a及氣隙54a ；該轉(zhuǎn)子50也由數(shù)個(gè)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁片53b在軸向上層疊組成，各該轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁片53b與該 定子導(dǎo)磁片53a厚度相同，各該轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁片53b在徑向上對(duì)應(yīng)該定子導(dǎo)磁片53a間隔配置 有數(shù)個(gè)氣隙54b及導(dǎo)磁部531b ；其中，該轉(zhuǎn)子50與該定子52在每層對(duì)應(yīng)的導(dǎo)磁片間，能夠在不同角度形成數(shù)個(gè)由 對(duì)稱對(duì)齊的該導(dǎo)磁部531a、531b組成的磁通路。具體如圖8A所示，為本實(shí)用新型用于旋轉(zhuǎn) 式發(fā)電機(jī)的正面圖。其中發(fā)電機(jī)定子52包含定子磁路52A、52B、52C、52D、52E、52F、52G、52H 等8段，轉(zhuǎn)子51的外緣由轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁部531b及氣隙54b (斑馬線部分)相間組成，寬度大約 一樣。定子磁路52A、52B、52C、52D等4段的內(nèi)緣由定子導(dǎo)磁部531a及氣隙54a(斑馬線部 分)相間隔組成，寬度大約一樣。在52E和52F上繞有激磁線圈55A和55B，由外激電源57 供給，也可由磁鐵供給或加自激線路58合并供給，或僅用自激。二極管62、63的作用在于 阻止外激和自激電源短路。在定子磁路52G和52H上繞有感應(yīng)線圈56A、56B接上負(fù)載59。定子磁路52A和52B的導(dǎo)磁部531a與轉(zhuǎn)子51的導(dǎo)磁部531b脫開(kāi)，而定子磁路52C 和52D的導(dǎo)磁部與轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁部對(duì)齊，因此激磁線圈55A的磁力線N極經(jīng)由定子磁路52D到 轉(zhuǎn)子，再由定子磁路52C經(jīng)由定子磁路52H上的線圈56B回到S極，其磁通方向60b (虛線 的箭頭所標(biāo)示)，而激磁線圈55B的磁力線N極經(jīng)由定子磁路52G上的線圈56A及定子磁路 52D到轉(zhuǎn)子，再由定子磁路52C回到S極，其磁通方向60a (虛線的箭頭所標(biāo)示)。磁通方向 60a和60b磁力線的方向相反。當(dāng)轉(zhuǎn)子51轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁部531b寬度的距離時(shí)，則改 變?yōu)閳D8B，其定子磁路52A、52B的導(dǎo)磁部與轉(zhuǎn)子51的導(dǎo)磁部對(duì)齊，定子磁路52C、52D的導(dǎo) 磁部與轉(zhuǎn)子51脫開(kāi)，因此激磁線圈55A的磁力線即經(jīng)由線圈56A及定子磁路52B和52A回到S極，其磁通方向60a(虛線的箭頭)方向與前圖相反，激磁線圈55B的磁力線即經(jīng)由定 子磁路52B、52A及線圈56B和定子磁路52C回到S極，其磁通方向60b (虛線的箭頭方向) 與前圖相反，因此在線圈56A、56B內(nèi)的磁通量及其方向產(chǎn)生變化，因而感應(yīng)出電壓，經(jīng)由負(fù) 載59輸出電能。電容61則用于提高功率因素，50為旋轉(zhuǎn)軸。若定子導(dǎo)磁部531a或轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁部531b的寬度很小，假設(shè)是0. 3公分，若轉(zhuǎn)子51 的直徑10公分，即有約100個(gè)間距(有50個(gè)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁部531b和50個(gè)氣隙54b)，則轉(zhuǎn)子 51轉(zhuǎn)一圈，其磁通即變化100次，在同樣的線圈數(shù)下，則其所感應(yīng)出的電壓即比圖7的傳統(tǒng) 發(fā)電機(jī)(假設(shè)增加為10極)大10倍，其功率體積比約大100倍。感應(yīng)線圈56A、56B也可繞于氣隙上，如圖9繞在氣隙64上，以增加線圈數(shù)，進(jìn)一步 增加功率體積比。請(qǐng)參閱圖lOa-b，本實(shí)用新型的發(fā)電機(jī)可做成多相式，將三個(gè)圖8A的定子71A、 71B、71C串起來(lái)及共用一個(gè)轉(zhuǎn)子72組成如圖lOa-b的一組三相發(fā)電機(jī)，其方法如圖10b所 示，其中導(dǎo)磁部73a為定子71A的一個(gè)磁路的導(dǎo)磁部，同樣導(dǎo)磁部73b為定子71B的一個(gè)磁 路的導(dǎo)磁部，導(dǎo)磁部73c則為定子71C的一個(gè)磁路的導(dǎo)磁部。而74a、74b、74c各為其氣隙， 導(dǎo)磁部75為轉(zhuǎn)子72的導(dǎo)磁部，76為其氣隙，當(dāng)?shù)谝粋€(gè)定子71A的導(dǎo)磁部73a與導(dǎo)磁部75 對(duì)齊時(shí)，第二個(gè)定子71B導(dǎo)磁部73b只有1/3與導(dǎo)磁部75對(duì)齊，也即落后120°，而第三個(gè) 定子71C的導(dǎo)磁部73c尚差1/3距離才會(huì)與導(dǎo)磁部75對(duì)齊，也即落后240°，此三組發(fā)電機(jī) 同時(shí)輸出，其線圈接為Y或A型即成三相電源輸出。同樣的方式也可用于組成一個(gè)三相線 性發(fā)電機(jī)。綜上所述，本實(shí)用新型為一種發(fā)電機(jī)在相同的原動(dòng)機(jī)的移動(dòng)速度或轉(zhuǎn)速下，能比 傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)大幅增加每單位體積的輸出功率。
權(quán)利要求一種高功率體積比發(fā)電機(jī)，包含定子及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件，該定子上繞有感應(yīng)線圈，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件軸向配置于該定子內(nèi)側(cè)，其特征在于該定子在對(duì)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件側(cè)間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件在對(duì)應(yīng)該定子側(cè)也間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該定子導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部能夠互相對(duì)齊；該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件每移動(dòng)一個(gè)間距，該定子的導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊或脫開(kāi)，該感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通量便進(jìn)行快速變化。
2.如權(quán)利要求1所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該發(fā)電機(jī)為線性動(dòng)力發(fā)電 機(jī)，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件為該線性動(dòng)力發(fā)電機(jī)的動(dòng)子，其中該定子由數(shù)個(gè)定子導(dǎo)磁片在軸向上層疊組成，各該定子導(dǎo)磁片在內(nèi)側(cè)均設(shè)有中空部， 各該定子導(dǎo)磁片均向中心凸設(shè)有兩個(gè)對(duì)稱的導(dǎo)磁部，兩個(gè)相鄰定子導(dǎo)磁片凸設(shè)導(dǎo)磁部的方 向相垂直，以此在該定子內(nèi)側(cè)的軸向上形成兩組對(duì)稱配置的氣隙及導(dǎo)磁部，各該氣隙及導(dǎo) 磁部在定子中部圍成一個(gè)供動(dòng)子穿組的容置空間；該動(dòng)子在軸向上對(duì)應(yīng)該定子導(dǎo)磁片的厚度相間配置有氣隙及導(dǎo)磁部，該動(dòng)子軸向移動(dòng) 一個(gè)等于導(dǎo)磁片厚度的間距，該定子的導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊 或脫開(kāi)。
3.如權(quán)利要求1所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該發(fā)電機(jī)為旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)， 該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件為該旋轉(zhuǎn)式發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子，其中該定子由數(shù)個(gè)導(dǎo)磁片在軸向上層疊組成，各該導(dǎo)磁片設(shè)有供配置該轉(zhuǎn)子的容置空間， 于各該導(dǎo)磁片徑向上在該容置空間邊緣側(cè)相間配置有數(shù)個(gè)氣隙及導(dǎo)磁部，且每層導(dǎo)磁片的 氣隙及導(dǎo)磁部分別對(duì)應(yīng)相鄰兩層的導(dǎo)磁部及氣隙；該轉(zhuǎn)子也由數(shù)個(gè)導(dǎo)磁片在軸向上層疊組成，各該轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁片與該定子導(dǎo)磁片厚度相 同，各該轉(zhuǎn)子的導(dǎo)磁片在徑向上對(duì)應(yīng)該定子導(dǎo)磁片相間配置有數(shù)個(gè)氣隙及導(dǎo)磁部，該動(dòng)子 徑向旋轉(zhuǎn)一個(gè)等于導(dǎo)磁片角度的間距，該定子的導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換 一次對(duì)齊或脫開(kāi)。
4.如權(quán)利要求2所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該動(dòng)子上的各該氣隙及導(dǎo) 磁部由一個(gè)軸穿組為一體，該氣隙為與各該導(dǎo)磁部大小相同的塑料片或小于各該導(dǎo)磁部的墊圈。
5.如權(quán)利要求2所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該定子導(dǎo)磁片的中空部及 該定子容置空間均為圓柱形或方形，該動(dòng)子的外形對(duì)應(yīng)也為圓柱形或方形。
6.如權(quán)利要求3所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該定子及該轉(zhuǎn)子的各該氣 隙為凹槽，各該導(dǎo)磁部為相鄰兩個(gè)氣隙間的凸部。
7.如權(quán)利要求3所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該轉(zhuǎn)子及該定子在每層導(dǎo) 磁片間能形成兩組對(duì)稱對(duì)齊的數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，且同時(shí)每層只有一組實(shí)現(xiàn)對(duì)齊導(dǎo)通。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該定子設(shè)置有產(chǎn) 生磁場(chǎng)的永久磁鐵。
9.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該定子設(shè)置有產(chǎn) 生磁場(chǎng)的外激電源及/或自激電路，激磁線圈裝置于該定子。
10.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該定子設(shè)置有產(chǎn) 生磁場(chǎng)的永久磁鐵及自激電路。
11.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的高功率體積比發(fā)電機(jī)，其特征在于，該高功率體積比 發(fā)電機(jī)為單相式或多相式。
專利摘要一種高功率體積比發(fā)電機(jī)，包含定子及運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件，該定子上繞有感應(yīng)線圈，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件軸向配置于該定子內(nèi)側(cè)，其中該定子在對(duì)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件側(cè)間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件在對(duì)應(yīng)該定子側(cè)也間隔配置有數(shù)個(gè)導(dǎo)磁部，該定子導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部能夠互相對(duì)齊；該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件每移動(dòng)一個(gè)間距，該定子的導(dǎo)磁部與該運(yùn)動(dòng)導(dǎo)磁部件的導(dǎo)磁部便轉(zhuǎn)換一次對(duì)齊或脫開(kāi)，使該感應(yīng)線圈內(nèi)的磁通量進(jìn)行快速變化，使感應(yīng)線圈得以感應(yīng)出較高的電壓，因而大幅提高發(fā)電機(jī)的功率體積比。
文檔編號(hào)H02K7/18GK201690311SQ20102022020
公開(kāi)日2010年12月29日 申請(qǐng)日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者劉國(guó)勝 申請(qǐng)人:赫力股份有限公司