[发明专利]无换向器多电压直流发电机

说明书

本发明涉及一种发电机，特别是直流发电机。

公知的直流发电机由定子的磁极，转子的电枢和换向器组成。定子的磁极由南极与北极称为一对，一台机器中一般由一对以上磁极组成。磁场顺定子圆周，呈南极与北极交替出现的异名磁极关系，电枢嵌在转子铁心槽内，在定子磁极构成的磁场中转动，切割磁力线产生电流。由于磁场是南北异名磁极构成，转动方向一致，产生交变脉动电流。脉动交变电流经换向器转变成直流电流。

公知的这种直流发电机，具有可逆使用性。由于采用机械换向器装置，结构复杂，常处于高速摩擦状态，因而磨损和被电流烧坏是不可避免的，且难以承受高电压大电流，经常需要维修。转子电枢和铁心在定子磁场中转动，产生交变电流和电磁力矩，电磁力矩总是阻碍转子的正向运动，交变电流在转子铁心中产生涡流损耗，交变磁场反复磁化转子铁心产生磁滞损耗，因而降低了发电机的工作效率，输出电功率总是小于或等于输入机械功率，是不易克服的。

本发明的目的即在于提供一种直流发电机，所述直流发电机能克服公知直流发电机的缺点，具有较好的使用效果。

为实现上述目的，本发明的方案为：所设计的直流发电机的内磁极为圆周形，外磁极亦为圆周形，两异名磁极套在一起，间隙里呈U圆环形磁力线呈辐状分布的均匀磁场，近似匀强磁场；一根绝缘直导线180度折回为两截，一截为电势线，另一截为电流线(电流线外用磁屏蔽)构成单电势导线，单电势导线并列串联组成圆环形电枢，圆环形电枢在圆环形均匀磁场中转动，切割匀强磁力线产生电动势，产生稳恒电流，经导线对外输出；在不同的单电势导线处抽头对外输出，呈不同电压。

按照上述方案，本发明的无换向器多电压直流发电机有别于公知技术的直流发电机，下面结合图示和实施例对方案进行详细的说明。

图1为本发明方案结构的磁路图；

图2为本发明方案的圆环形均匀磁场图；

图3为本发明方案的电单势导线结构截面图；

图4为本发明方案的磁场及力的方向分析图；

图5为本发明方案实施例的正视上剖图。

如图1及图2、图2是图1的左视图。外磁极(1)和内磁极(2)都成圆周形，外磁极(1)套在内磁极(2)外，其间隙磁力线呈辐状分布的圆环形，如图2中用箭头的细实线所表示的磁场及磁力线。励磁线圈(3)套在内磁极轴的中部产生磁化场的磁力线，以内磁极轴心为中心，沿两侧流经外磁极、磁场、回到内磁极呈封闭曲线。一台机器中只有一个励磁线圈，在图1中励磁线圈电流方向产生的磁场方向，外磁极(1)为北极N，内磁极(2)为南极S磁力线的方向从四周指向圆心如图2 。改变励磁线圈(3)的直流电大小，根据磁介质材料的磁化规律而改变磁场的强弱，改变电流方向，磁极和磁场方向随着改变。外磁极(1)和内磁极(2)的材料为典型永磁铁如钐钴合金、钕铁硼合金，或者为典型的软铁磁性材料，如纯铁、硅钢。励磁线圈(3)的材料最好为常温状态超导体，其次用导电率高的漆包线，如铜心线。

如图3所示是单电势导线的切面图，单电势导线是一根直导线折回180度如(5)和(7)，它是同一种材料，如铜，在外表面涂有绝缘层。在(5)的外周绝缘层外，套有由软磁性材料(6)，如纯铁或硅钢，经绝缘再套一层最好为完全抗磁的材料，如超导体，其次为典型的永磁铁材料(4)，如钐钴合金或钕铁硼合金。永磁铁的磁极如N和S。单电势导线的长度等于图1中磁极的宽度。一台机器中单电势导数为n，每一根导线的角度为，内弧长为，外弧长为，厚度为R-r。