[发明专利]一种电机

说明书

技术范围：

本发明属于电机。它是一种发电机、电动机。特别是其作用原理是基于：导 线环周磁场变化而作用的发电机、电动机。

技术背景：

作为应用电磁感应的作用而制成的电机，既往的发电机原理是：导线切割磁 力线而产生电流，且导线运动方向与磁力线垂直时，感生电势最强；而电动机 则是在磁场中有一个导线通过电流的时，导线将会运动，且在与磁力线垂直时， 力最大。导线产生电流的方向和运动的方向都可分别由右手、左手定则来判断。

一个问题是：作为发电机，对结构中的“导线”来说，就产生了一个有效部 分及无效部分的区别：即，只有能切割到磁力线的导线，或者说是只有在磁力 线范围内的导线才能感生电势，而其余的部分，则不能感生电势。具体到电机 结构上说，在电机的定子或转子的线槽内的导线才是有效部分，此外则属无效 部分。

电机的绕组都是往复重叠的，多为“一匝二槽”，从而有二个“槽内线”和 两个“槽外线”。槽内有效，槽外则无效，又常常是槽外线长于槽内线，因此结 论之一是：既往电机中导线的利用率甚低。查各工程手册可知，既往结构电机 导线利用率仅为35～48％。

在电机学中的经典公式肯定了这一点：

对发电机，绕组或导线上产生的电势是E＝BLυ；对电动机，通电绕组或导 线在磁场中的力是F＝BLI。式中B：磁感应强度，L：在磁场中切割磁力线的导 线的有效长度，υ是导线运动速度，I是在磁场中通过导线的电流。这两个公式 共同前提条件是：导线磁力线相互间夹角是90°。这里的都用长度L而不用匝数 的公式表明：导线在磁场中产生电势、动能都只与在磁场中有效长度L有关。

第二个问题是电机的线槽的数量及影响，各种发电机和电动机中绕线型结构 的线槽，都是在定子、转子上分布的，有几个到近百个。线槽的数量虽依应用 和性质而定，但不管槽多、少，它有好处，也有很多弊端，甚至已是性能和指 标的严重障碍。槽与槽相邻，造成绕组与绕组互相叠压，仅只就在这个有限空 间中，在大容量高压电机中，耐压就有了限度，大型电站的发电机在当前国内 外都是20～24KV，而电站向外输送则须是110KV～500KV，电动机则更低了。 这是既往电机的遍布线槽结构模式的缺陷。

第三个问题是，遍布线槽的铁芯结构在形态上是凸凹不平的布局，表现在磁 场分布上也必然是不均滑的分布，这是造成奇次谐波重要原因之一。

第四个问题是工艺上的繁琐，电机的容量越大，导线截面越大，以弯折工艺 来实现槽间过渡已不可能。只好以一匝，甚至半匝作为施工的“基元”。从而增 加了匝和匝间，甚至半匝之间的链接工艺。对用水冷、气冷或者是油内冷的导 线，这道工序是很复杂的。

第五个问题是由上述原因造成的生产周期的加长、成本增加。

发明的内容

本发明所提出的电机，其作用机制完全不同于既往的电机机制，对发电机它 不是应用导线切割磁力线的原理制成。对电动机它不是通电导线在均匀磁场中 产生力而造成旋动。

它是基于：在导线环周的磁场变化而作用的机理制成的电机。现结合图1 从原理上加以说明。如图1所示，在导线001旁的径向平面上，设有一个电磁 铁002，当电磁铁002因其上绕组003通有交变电流而产生交变磁场时，导线 001环周也呈现有大小和方向上的磁分布变化，这种在导线001周围的变化磁 场将使导线001感生电势。

图2所示的是在导线001旁，设有一个永久磁铁004，并形成一个在导线 001环周的静态磁场，当在这个永久磁铁的磁中心点装一个旋轴005，并以导线 的轴向断面，即径向位为轴、旋动时，静磁场变位翻转。当磁极旋过180°时， 环周磁场换向。过程中环周磁场的平面与导线间夹角改变，以及磁极位置改变， 这便是环周磁场的强度大小和方向改变。因此永久磁铁的周期旋动，导致在导 线中感生交变电势。对发电机，永久磁铁旋动时，造成导线001的环周磁场产 生大小和方向的变化，而使导线001感生电势。对电动机：磁铁004不动，导 线001通电流，方向向上时，导线受力方向向右，当磁铁004旋动时，导线001 向左、右周期移动。