專(zhuān)利名稱(chēng)：平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，并且特別是涉及一種平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，該發(fā)生器通過(guò)使用至少一個(gè)無(wú)芯螺旋卷繞的環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)來(lái)切割由至少一個(gè)同軸盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力線來(lái)發(fā)電，從而減小尺寸并增加發(fā)生器的效率。
背景技術(shù)：
電發(fā)生器是將磁能轉(zhuǎn)換成電能并基本上采用法拉利原理和楞次原理來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)電的機(jī)器。
具有多種電發(fā)生器；但是，通常電發(fā)生器歸類(lèi)成轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器系統(tǒng)和線性電發(fā)生器系統(tǒng)。
在常用類(lèi)型的轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器中，其繞組(定子)圍繞一個(gè)圓分布，并且磁性轉(zhuǎn)子設(shè)置在其中心。為了操作電發(fā)生器，通過(guò)繞組將磁力線引入繞組內(nèi)的例如硅鋼片或芯體的透磁材料。但是，這將在磁性轉(zhuǎn)子和透磁材料之間產(chǎn)生吸引力并因此造成抵抗轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)的阻力。該阻力可通過(guò)縮短透磁材料和轉(zhuǎn)子之間的距離來(lái)減小，但是在交叉磁力線數(shù)量減小的情況下，并因此感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)沒(méi)有增加。
如上所述，傳統(tǒng)電發(fā)生器采用磁性轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)在定子繞組內(nèi)產(chǎn)生感應(yīng)電流。但是，具有硅鋼片或其它透磁芯體作為磁力線的介質(zhì)的傳統(tǒng)電發(fā)生器增加了發(fā)生器的重量，并造成可以增加操作扭矩的渦流損失。另外，芯體磁損失和透磁材料中的渦流損失還可減小發(fā)電效率。因此，傳統(tǒng)發(fā)生器的效率對(duì)于作為微型電發(fā)生器實(shí)際應(yīng)用來(lái)說(shuō)太低。為了解決所述缺陷，需要開(kāi)發(fā)一種具有高效率的平電發(fā)生器，該發(fā)生器可適用于作為微型電發(fā)生器并可以滿足輕、薄、短和小的電發(fā)生器的需要。

發(fā)明內(nèi)容
考慮到所述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，該發(fā)生器能夠通過(guò)使用螺旋卷繞的環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)來(lái)切割由同軸轉(zhuǎn)動(dòng)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力線來(lái)發(fā)電。
為了實(shí)現(xiàn)按照本發(fā)明一個(gè)方面的所述目的，提供一種平轉(zhuǎn)動(dòng)的電發(fā)生器，該發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)；平行于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)取向并位于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)側(cè)部定位的至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)，其中由至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力線可通過(guò)至少一個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)，當(dāng)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)通過(guò)例如機(jī)械力、液壓力或風(fēng)力的外力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)可切割通過(guò)其中的磁力線，以便產(chǎn)生感應(yīng)電流。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，電發(fā)生器沒(méi)有硅鋼片或其它透磁芯體。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，電發(fā)生器包括交替和平行方式布置的多個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)包括以交替方式布置的至少兩個(gè)磁極或串聯(lián)布置的成對(duì)交替極。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的磁體可包括連接在一起形成盤(pán)的分開(kāi)的極結(jié)構(gòu)，或者磁化以便形成極的單個(gè)盤(pán)形結(jié)構(gòu)。
另外，按照本發(fā)明的另一方面，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)固定，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)布置成轉(zhuǎn)動(dòng)，或者盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)固定，并且環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)布置成轉(zhuǎn)動(dòng)，并且環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)是同軸的。
因此，本發(fā)明能夠解決由于在傳統(tǒng)發(fā)生器中使用透磁材料而造成的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器的缺陷，例如效率低、成本高、尺寸大。


圖1是表示按照本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖2是表示按照本發(fā)明的另一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的示意圖；圖3是按照本發(fā)明的盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的操作的示意圖；圖4是表示本發(fā)明盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的平面結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5(a)和5(b)是表示本發(fā)明的盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的截面圖的示意圖；圖6(a)和6(b)是表示本發(fā)明繞組盤(pán)的繞組結(jié)構(gòu)的示意圖。
具體實(shí)施例方式
通常感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可以根據(jù)法拉利原理E=-N(dφdt)×10-8]]>
其中E表示電動(dòng)勢(shì)，N表示繞組數(shù)量，φ表示磁通而t表示時(shí)間。
由于磁力線通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)磁場(chǎng)的切割角度來(lái)改變，電動(dòng)勢(shì)不是相同的。通過(guò)被切割的磁力線(Φ)數(shù)量表示電動(dòng)勢(shì)的規(guī)則變化，通過(guò)φ＝Φmax.cos(ω.t)(其中ω表示轉(zhuǎn)動(dòng)角速度)。因此，電動(dòng)勢(shì)和轉(zhuǎn)動(dòng)角速度之間的關(guān)系通過(guò)E＝N.Φ.sin(ω.t)×10-8給出，并且有效電動(dòng)勢(shì)通過(guò)Erms＝4.44.f.Φ.sin(ω.t)×10-8給出，(其中f表示磁性盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)動(dòng)頻率)。為了使得磁力線Φ的數(shù)量最大，因此需要改善由磁場(chǎng)形成的回路傳導(dǎo)效率。
按照本發(fā)明，磁感應(yīng)使用空氣芯作為介質(zhì)。最好是，為了使得更多的磁力線通過(guò)線圈，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)布置在環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)的每側(cè)上，使得磁力線從一個(gè)磁極結(jié)構(gòu)經(jīng)由螺旋線圈結(jié)構(gòu)到達(dá)另一磁極結(jié)構(gòu)，以便形成多盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)，盡管本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到還可以使用單個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)。
如果沒(méi)有芯體或硅鋼片，電動(dòng)勢(shì)可以通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)速度和磁力來(lái)獲得Erms＝4.44.N.Φ×10-8。
因此，本發(fā)明的技術(shù)可以獲得最大的磁通，并可以作為電發(fā)生器用于多種電子產(chǎn)品中，從而減小電池使用并減小于發(fā)電相關(guān)的污染。
下面將按照附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。但是，本發(fā)明不局限于此。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可進(jìn)行變型和改型，而不偏離本發(fā)明的范圍。
圖1表示按照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的示意結(jié)構(gòu)。平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器包括環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1和同軸的盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2。環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1可包括單個(gè)螺旋繞組或者多個(gè)串聯(lián)螺旋繞組。當(dāng)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1固定時(shí)，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2轉(zhuǎn)動(dòng)。另一方面，當(dāng)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2固定。螺旋線圈結(jié)構(gòu)1在此實(shí)例中用來(lái)切割兩個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2之間的磁力線以便產(chǎn)生感應(yīng)電流，盡管也可以使用單個(gè)這種極結(jié)構(gòu)2。盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2平行于環(huán)形結(jié)構(gòu)1取向并位于環(huán)形結(jié)構(gòu)1側(cè)部上。盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2和螺旋線圈結(jié)構(gòu)1具有不采用任何透磁材料的空氣芯。由兩個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的磁力線可通過(guò)螺旋線圈結(jié)構(gòu)。當(dāng)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)和環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)通過(guò)外力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1切割磁力線并產(chǎn)生電流。外力可包括振動(dòng)力、擺動(dòng)力或造成線圈和磁極結(jié)構(gòu)相對(duì)運(yùn)動(dòng)的任何其它的力。
圖2表示本發(fā)明另一實(shí)施例，其中電發(fā)生器再次沒(méi)有例如硅鋼片的透磁材料或其它透磁芯結(jié)構(gòu)，并且其中多個(gè)螺旋線圈和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)以交替和平行方式布置。
圖3表示按照本發(fā)明的盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2的操作。兩個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2的磁極相互磁性相反，使得當(dāng)停止轉(zhuǎn)動(dòng)或者轉(zhuǎn)動(dòng)期間，具有相反磁性的極相互面對(duì)。環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1位于這些盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)之間以便切割磁力線。該附圖只表示各自盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2上的兩個(gè)極，但是本發(fā)明不局限于此。
圖4是按照本發(fā)明的盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2的實(shí)例的平面圖。盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2中的每個(gè)磁極是由兩個(gè)半徑限界的部分。圖5(a)和(b)是圖4的側(cè)視圖。盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)2的部分布置成N-S串聯(lián)。
圖6(a)和6(b)表示本發(fā)明的環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)1的繞組結(jié)構(gòu)。圖6(a)表示圓形繞組結(jié)構(gòu)，而圖6(b)表示非圓形的繞組結(jié)構(gòu)。在任一情況下，單個(gè)繞組可以層疊或不層疊、交錯(cuò)或不交錯(cuò)，或者以任何適當(dāng)構(gòu)造卷繞以便形成環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)。這些繞組可卷繞在例如環(huán)氧樹(shù)脂的材料上。
最后，由于馬達(dá)的原理與電發(fā)生器類(lèi)似，通過(guò)使用本發(fā)明來(lái)適用于馬達(dá)。
例如，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)可從外部源供應(yīng)電流，使得環(huán)形繞組可產(chǎn)生磁場(chǎng)。由于磁場(chǎng)造成的排斥力，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)將接著轉(zhuǎn)動(dòng)。
盡管描述和說(shuō)明了特定實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到可以進(jìn)行不同的變型而不偏離只通過(guò)所附權(quán)利要求限定的精神。
權(quán)利要求書(shū)(按照條約第19條的修改)1.一種平轉(zhuǎn)動(dòng)的電發(fā)生器，該發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)；平行于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)取向并位于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)側(cè)部定位的至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)，磁極結(jié)構(gòu)具有多個(gè)相反磁性的多個(gè)極，所述相反磁性的極面向所述盤(pán)，其中當(dāng)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)或盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)通過(guò)外力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)可切割通過(guò)其中的磁力線，以便產(chǎn)生感應(yīng)電流。
2.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器沒(méi)有透磁芯體。
3.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器包括交替和平行方式布置的多個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)包括布置在由盤(pán)形半徑限界的部分內(nèi)的至少兩個(gè)磁極，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的部分各自包括單個(gè)N極或S極。
5.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)部分各自包括至少兩個(gè)串聯(lián)的極。
6.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的磁體包括結(jié)合在一起的分散結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)包括磁化以便形成交替極的單個(gè)盤(pán)形構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)固定，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)是同軸的。
9.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)固定，并且環(huán)形形圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)是同軸的。
10.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，外力包括振動(dòng)或擺動(dòng)力。
11.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的圓形繞組。
12.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的非圓形的繞組。
13.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)層疊的繞組。
14.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)非層疊的繞組。
15.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)交錯(cuò)的繞組。
16.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)非交錯(cuò)的繞組。
權(quán)利要求
1.一種平轉(zhuǎn)動(dòng)的電發(fā)生器，該發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)；平行于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)取向并位于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)側(cè)部定位的至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)，其中當(dāng)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)或盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)通過(guò)外力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)可切割通過(guò)其中的磁力線，以便產(chǎn)生感應(yīng)電流。
2.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器沒(méi)有透磁芯體。
3.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，電發(fā)生器包括交替和平行方式布置的多個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)包括布置在由盤(pán)形半徑限界的部分內(nèi)的至少兩個(gè)磁極，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的部分各自包括單個(gè)N極或S極。
5.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)部分各自包括至少兩個(gè)串聯(lián)的極。
6.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)的磁體包括結(jié)合在一起的分散結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)包括磁化以便形成交替極的單個(gè)盤(pán)形構(gòu)件。
8.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)固定，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)是同軸的。
9.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)，并且盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)固定，并且環(huán)形形圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)是同軸的。
10.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，外力包括振動(dòng)或擺動(dòng)力。
11.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的圓形繞組。
12.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括串聯(lián)的非圓形的繞組。
13.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)層疊的繞組。
14.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)非層疊的繞組。
15.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)交錯(cuò)的繞組。
16.如權(quán)利要求1所述的平轉(zhuǎn)動(dòng)電發(fā)生器，其特征在于，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)包括多個(gè)非交錯(cuò)的繞組。
全文摘要
一種平轉(zhuǎn)動(dòng)的電發(fā)生器包括用于切割磁力線以便產(chǎn)生電流的至少一個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和平行于環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)取向的至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)。如果包括多個(gè)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)以交替方式布置。環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)和盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)不設(shè)置透磁材料。當(dāng)環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)或至少一個(gè)盤(pán)形磁極結(jié)構(gòu)通過(guò)外力轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，環(huán)形線圈結(jié)構(gòu)切割通過(guò)其中的磁力線以便產(chǎn)生感應(yīng)電流。
文檔編號(hào)H02K3/04GK1736015SQ200480002143
公開(kāi)日2006年2月15日 申請(qǐng)日期2004年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月13日
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