四、六相交直流循環式發電系統的製作方法
2023-06-02 23:12:36
專利名稱：四、六相交直流循環式發電系統的製作方法
一種利用發電機同時向外、向內供電，從而使內供電路中電動機、齒輪箱產生增力放大作用而增大發電機輸出功率的四、六相交直流循環式發電系統。
眾所周知，現有的發電設備無論是火力發電、水力發電或是核能發電，其總的工作循環都是單一的。即能源(包括煤、水、核能)轉換成機械能，推動發電機轉子旋轉工作，向外輸出電能。所以，無論利用何種能源，由於其是單向輸入耗能的，所以整個發電系統效率低，不能充分利用發電機的工作特性，更何況各種不同能源的發電機，都有其不同的弊病，阻礙了電力工業的發展。
為改變國家電力供應緊張的狀態，本發明的目的是發明一種利用發電機同時向外、向內供電，從而供內供電路中的電動機和齒輪箱產生增力、放大作用，加速發電機轉子的轉速，使發電機大大增加向外供電能力的四、六相交直流循環式發電系統。
本發明的技術方案是這樣的；在發電機的線圈繞組中，增加一組線圈繞組，專門用於供給內部電動機用電，原來的線圈繞組還照樣用於向外部輸出電能。發電機的中心軸加長，伸出機體兩端，一端連接在原動機的離合器上，另一端聯接到增速齒輪箱上，齒輪箱和電動機連接在一起。當發電機在原動機的帶動下，旋轉發電後，發出來的電力一方面向外部供電，另一個線圈的電向內部電動機供電，開始電動機是由發電機被動運轉，當發電機向電動機供電後，電動機就變成主動運轉，由於變速齒輪箱的增速作用，使發電機轉子的轉速也迅速提高，超過了原動機的轉速，利用離合系統，使發電機與外力原動機斷離脫開，形成發電機——齒輪箱——電動機——發電機——齒輪箱——發動機的往復循環式發電，大大提高了發電系統的效率。
圖1是本系統的工作流程方框圖。
圖2是發電機繞組的原理圖。
圖3是發電機電樞鐵芯結構示意圖。
圖4是轉子、電樞線圈串聯並繞示意圖。
下面是本發明的實施例；延長發電機中心軸，增加感應線圈1-3相(如圖2)所示，四相發電機的出線在發電機的兩端各有兩個出線口，其中一個供本系統內使用，另一個出線口向外界供電。六相發電機有兩個三相繞組在轉子鐵芯上的相向組合，採用星形接法或三角形接法，沿轉子中軸相向引出兩路線圈的各自中線，三相供系統內部用電，三相向外界供電。外供電三相相間120°，從中軸上引出中線(星形)，內供電三相相間120°與外供電中線反方向沿中心軸引出中線。兩組線圈同時交差排列，相間60°或在同一槽內嵌繞，內供電、外供電的集電環在發電機兩端，內供電用直流換向器，線圈端點上焊接碳刷，兩極發電機集電用160°內角的半圓銅環接觸，電樞每轉一周，集電環上任何時候都有碳刷接觸，形成不間斷直流電源，易於電動機調速。向外供輸的電源，視實際應用而採取直流集電或交流集電。這樣，發電機在工作時就可以發出兩組互不幹擾的電源，同時也不影響對外輸出功率。如圖3所示，發電機電樞鐵芯，由六瓣梅花狀矽鋼片或其它導磁材料製成。梅花空隙可促使良好通風冷卻，雖然有磁阻尼，但是磁極附近的磁場為最強，閉合線圈切割磁力線時，線速度的前方有阻尼，但是嵌於花瓣上的導線周圍有良好的導磁解質，在磁極附近切割磁力線，就可獲得最大的感應電動勢，這種電樞形狀也可以更多的減少渦流損耗。發電機的中心軸加長後，伸出在機體的兩端，其一端通過離合器或製成銷子，通過萬向節與原動機相連接，另一端與齒輪箱連接。齒輪箱是由多個齒輪嚙合組成的齒輪系統，由於其傳動比的關係，使齒輪箱的輸出軸轉速大大高於輸入軸轉速。齒輪箱的輸入軸與電動機轉軸嚙合。在外力使發電機啟動後，齒輪箱的所有齒輪已開始運轉，因此與齒輪箱連接的電動機也開始被動運轉，當發電機的一路電源接入到電動機時，電動機就由被動運轉變成主動運轉，並通過齒輪箱傳遞後的升速，使與齒輪箱連接的發電機轉子的轉速也同時升速上去，因為發電機的轉速越高其輸出功率也越大，於是發電機就向外輸出更大功率的電能。發電機轉速到一定速度後，由於離合器的作用，使發電機與外力原動機脫離，即發電機不再需要損耗原動機的動力，形成發電機——齒輪箱——電動機——發電機——齒輪箱——發電機的循環式發電。本發明的計算數據是這樣的；設發電機總功率為P、系統內供電功率為P1，向外輸出供電功率為P2、電動機損耗20％，則P＝P1＋P2，設P1＝P/4，即內供電線圈的功率為總功率的四分之一。電動機轉動時，轉子受到的恆定電場力為F1，在這個電場力F1的作用下，電動機所做的功為；W1＝F1·S，則P＝F1·S/t，齒輪箱調速後，將原電動機的轉速提高5倍，再將這提高了的轉速應用到發電機軸上去，即齒輪箱起點轉動1S時，末端轉動5S，則將末端與發電機連接後，發電機轉子在電場力F1的作用下，所產生的功率為W＝F1·5S＝5F1·S，P總＝5F·S/t，如果再扣除電動機的功率損耗20％，則發電機實際輸出總功率P總＝5F1·S/t(1－20％)＝4F1S/t＝4P1，所以發電機就比以前多輸出了四倍的功率。這就是本發明的突出優點之所在。
如圖4，另外從安培力的角度上來講，在電磁學中有這樣的一個公式F＝BIL。這個公式是眾所周知的，暫時拋開磁感應強度，培加安培力從導線的有效長度，和通過磁場的電流強度方面入手，可引出串聯並繞的概念，所謂串聯並繞是指在電樞轉子的相對槽內，由同一條或同一組輸入電動機或輸出發電機的線圈在相互絕緣的情況下多重環繞，即在輸入或輸出電流不變的情況下，增大槽內的電流強度，增大安培力，對於發電機來說也會提高感應電動勢，增加磁場內線圈的有效長度。
權利要求
1.一種利用發電機同時向外、向內供電，從而使內供電路中電動機、齒輪箱產生增力放大作用，而增大發電機輸出功率的四、六相交直流循環式發電系統，它的主要特點是本系統由外力原動機、離合器、發電機、齒輪箱和電動機所組成，在原動機和發電機之間、通過離合器將兩者連接起來，發電機軸通過齒輪和齒輪箱連接起來，齒輪箱的低速軸又和電動機連接起來，通過發電機的內供電電路，使電動機工作後，由於齒輪箱的增速傳動，加速發電機轉子的轉速，從而使發電機輸出超倍的功率，大大提高了發電機的工作效率，發電機線圈經串聯並繞改制後可輸出比內供電壓高的電源，電動機轉子線圈經串聯並繞改進後可以輸入較低的電功率而輸出較高的機械功率。
2.根據權利要求1所述的四、六相交直流循環式發電系統，特徵是發電機感應線圈有二組相同的三相或二相繞組，可同時向外部和向內部輸出電功率。
3.根據權利要求1所述的四、六相交直流循環式發電系統，特徵是發電機的轉子和原動機之間的連接，是通過離合器結構，當發電機轉子在電動機的帶動下，超過原動機轉速後，離合器可以自動的把發電機和原動機脫離開來，經節省原動機的能源消耗。
4.根據權利要求1所述的四、六相交直流循環式發電系統，特徵是；齒輪箱是一個增速傳動的齒輪系統，它的低速軸和電動機連接，高速輸出軸和發電機軸連接。
5.根據權利要求1所述的四、六相交直流循環式發電系統，其特徵是直流電動機線圈經串聯並繞改制後以輸入較低的電功率而輸出較高的機械功率。
全文摘要
一種利用發電機同時向外、向內輸出電流，使內供電路中的電動機，齒輪箱產生增力、放大作用，從而增大發電機輸出功率的四、六相交直流循環式發電系統，它是由外力原動機、離合器、發電機、齒輪箱和電動機所組成，發電機軸通過齒輪和齒輪箱連接起來，通過發電機的內供電路，使電動機工作後，由於齒輪箱的增速傳動，加速發電機轉子的轉速，從而使發電機輸出超倍的電功率，大大提高了發電機的工作效率，節省大量能源。
文檔編號H02K53/00GK1154592SQ9610094
公開日1997年7月16日 申請日期1996年1月11日 優先權日1996年1月11日
發明者李建明 申請人:李建明