對稱並聯感應線圈應用於電磁器機的製作方法

2023-06-14 13:29:11 3

專利名稱：對稱並聯感應線圈應用於電磁器機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對稱並聯感應線圈應用於電磁器機。
背景技術：
電磁器機的發展經長期的研究改進，直到今日已經定型，其效率幾乎無改進的餘 地。這是因為研究的重點大都放置於磁路設計，構造，體積，與散熱等。本發明的研究目標 針對於電路設計的改進，結果就是本發明的創新的繞線方法。然而，目前需要降低在電感器或是變電器的磁化電流，增加變電器的轉換效率，減 少馬達或是發電機的電能散失與體積，以符合未來的綠色環保的用電環境。

發明內容
鑑於上述的背景技術中，為了符合產業利益的需求以及達到上述的目的，本發明 提供一種對稱並聯感應線圈應用於電磁器機，降低在電感器或是變電器的磁化電流，增加 變電器的轉換效率，減少馬達或是發電機的電能散失與體積，以符合未來的綠色環保的用 電環境。本發明提出一種電磁線圈，主要是由數個線圈對稱並聯組合而成。本發明亦提出 一種對稱並聯感應線圈，其包含一磁心，以及一對或是一對以上的線圈以對稱且並聯方式 從前述的磁心中心向兩端纏繞。本發明同時提出一種繞線機，包含兩個手臂，將一對或是一 對以上的線圈以對稱且並聯方式從一磁心中心向兩端纏繞。由於使用兩個手臂進行繞線， 線圈的製造時間可以節省一半。本發明的對稱並聯感應線圈可應用在電感器，變電器，馬達(電動機)，或是發電 機。對稱並聯感應線圈可應用於一般電磁器機的設計，其特色在於電磁因素(parameter) 的拘束(constraints)減少，供設計者更大的自由度(freedom in design)。Α.[繞線法的描述]請參閱圖1，電感器包含磁心11 (U型電磁鐵)，一對線圈12和13，環繞磁心11的 基柱。其中線圈12和13互相對稱，且匝數相同。兩線圈12和13的線端14和16，以及線 端15和17各自連結，而電源就接到線端16和17來磁化此鐵心。B.[理論基礎]依照上述的安排，兩線圈12和13在電路上是並聯的，所以同等線電阻變成各線圈 電阻的一半，若與標準線圈的電阻比較則只有四分的一。這個現象供給線圈設計者很大的 自由度可以選用較細的銅線以增加線圈匝數，磁化電感得以增加以致磁化電流減少，銅線 電阻損耗也減少。電力轉換效率也得以增加，電感器的體積也可減少。C.[對稱並聯繞線機]此繞線機有以下的特徵1.兩線自兩線圈的中心點向外纏繞；2.纏繞至外線時開始轉回，向中心纏繞；
3.在中心處應有一凸出界限隔離兩線圈；4.繞至中點後再向外纏繞；5.繼續往返直到匝數達到設計目標。以上述的繞線方式形成的對稱並聯線圈可以應用在電感器，變電器，馬達(電動 機)，或是發電機。其優點在於可以降低磁化電流，減少電阻損耗，增加轉換效率，減少機件 體積，減少溫度上升等。


下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。圖1是本發明的對稱並聯感應器的結構示意圖；圖2是本發明的對稱並聯感應器的立體結構示意圖；圖3是本發明的對稱並聯感應電動機的結構示意圖；圖4是傳統變電器的結構示意圖；圖5是本發明的對稱並聯變電器的結構示意圖；圖6是本發明的對稱並聯變電器的立體結構示意圖。圖中標號說明10對稱並聯感應線圈
11磁心
12線圈
13線圈
14線端
15線端
16線端
17線端
18傳統變電器
19線軸
20鐵心
21初級線圈
22次級線圈
23線端
24線端
25線端
26線端
27對稱並聯變電器
28初級線圈
29初級線圈
30初級線圈
31次級線圈
32次級線圈
33次級線圈
34線端
35線端
36線端
37線端
38線端
39線端
40線端
41線端
42線軸
43對稱並聯感應電動機或對稱並聯感應發電機
44旋轉軸
45鐵心
具體實施例方式本發明在此所探討的是一種新式的對稱並聯感應線圈。為了能徹底地了解本發 明，將在下列的描述中提出詳盡的步驟及其組成。顯然地，本發明的施行並未限定於機械工 程的技藝者所熟悉的特殊細節。另一方面，眾所周知的組成或步驟並未描述於細節中，以避 免造成本發明不必要的限制。本發明的說明實例會詳細描述如下，然而除了這些詳細描述 的外，本發明還可以廣泛地施行在其它的實施例中，且本發明的範圍不受限定，其以之後的 專利範圍為準。從上述繞線法，理論基礎，以及繞線機的描述，發明人提出以下實例。一 .對稱並聯感應器請參閱圖1與圖2，此對稱並聯電感器10由磁心11(U型電磁鐵，或其它電磁材 料)，以及一對線圈12及13所構成。線圈12及13是互相對稱並聯，其匝數相同，大小相 同。兩線圈12及13的端點14和16相接，端點15和17相接，電源就接到線端16和17來 磁化鐵心11。因為此兩線圈12及13對稱且並聯，其綜合電阻值是各線圈電阻值的一半，與傳統 式電感器線圈電阻比較，則只有四分之一。因此對一指定的電感量，對稱並聯電感應器10 可以使用較細的銅線纏繞線圈，其結果是電感應器10體積減少。如需要較大的電感量，線 圈匝數可以增加，而體積可以保持不變。電感器10廣泛的應用於電波過濾器，日光燈的穩定器(安定器)等。對稱並聯電 感器對將來的電器體積的縮小(miniaturization)會有很大的貢獻。二 .對稱並聯變電器(變壓器)1.傳統變電器(標準變電器)請參閱圖4，這是一個傳統式的變電器18，其構成包括線軸19，可磁化的鐵心20， 繞此鐵心20有初級線圈21，和次級線圈22。通常初級線圈21纏繞鐵心20，有數層的線； 而次級線圈22則纏繞初級線圈21的上面。初級線圈21的線端23和M接連輸入電源，而 次級線圈22則接到負載供應電力。初級線圈21和次級線圈22的匝數比就決定輸入輸出電壓比。2.對稱並聯變壓器參閱圖5與圖6，與上述傳統變電器相似的構造，對稱並聯變電器27，其初級線圈 28由一對對稱並聯的初級線圈四和30纏繞鐵心20，而次級線圈31則由一對對稱並聯的 次級線圈32和33纏繞鐵心20。初級和次級線圈中間有絕緣體隔離(圖中未示)。電源連 接在線端36和37進入初級線圈28，輸出負載則由次級線圈31的線端40和41送出。三.對稱並聯感應馬達(電動機)請參閱圖3，對稱感應電動機43有一旋轉軸44，由電磁鐵來推動。這電磁鐵包括 鐵心45以及對稱並聯線圈12和13。這和傳統式的感應電動機唯一的不同處是線圈的纏繞 方式。這對稱並聯感應電動機的推動力，比傳統的感應電動機更大，加速也快，效率也
尚ο四.對稱並聯感應發電機請繼續參閱圖3，對稱感應發電機43有一旋轉軸44，由電磁鐵來推動。這電磁鐵 包括鐵心45以及對稱並聯線圈12和13。這和傳統式的對稱並聯感應發電機唯一的不同處 是線圈的纏繞方式。當旋轉軸44轉動後，會從對稱並聯線圈12和13的線端17提供電力。這對稱並聯感應發電機的發電效率，比傳統的感應發電機更大，加速也快，效率也
尚ο根據上述的說明，以下提供三個實際例子以闡釋本發明的傑出的功效。[例一]3伏特降壓器請同時參閱表一的數據。一個3伏特的標準降壓器的初級線圈，內有電阻125歐 姆，次級線圈電阻是0. 2歐姆，若照這些電阻值的規格，對稱並聯變電器可以設計如下(a)選定較細的磁電線(magnetic wire)，其單位電阻約為標準變壓器初級線圈磁 電線的4倍；(b)按照對稱並聯繞線法纏繞的兩個對稱的初級線圈，各具電阻250歐姆；(c)選定較細的磁電線，如(a)所述，纏繞兩個對稱的次級線圈各具有0. 4歐姆的 電阻值。如此構成的對稱並聯變壓器其輸出電壓約為5. 8伏特，遠超過所需電壓。在此，如 果酌量減少次級線圈的匝數，就可得到所要的電壓。顯然，在這情形下，對稱並聯變壓器的 線圈體積更進一步減少。電路耗損也隨的減少，電力效率增加。本[例一]實際設計如下(1)初級線圈採用40號磁電線；(2)次級線圈採用22號磁電線；(3)內電阻各為250歐姆；(4)次級對稱並聯線圈各有65匝，分5層，每層13匝。內電阻各為0.4歐姆。[例二] 120—3伏特標準降壓器和對稱並聯降壓器比較請同時參閱表一與表二， 初步變壓器測試表的數據(1)在相同的負載下，(3-6伏電燈泡)，標準變壓器的輸入電流是0. 19安培，對稱 並聯變壓器的是0. 069安培，效率各為6. 4%和觀.7% (看表二 a)，結果器體的溫度各為約華氏145度和華氏109度(見表一 c)(2)標準變壓器的無載電力損耗是5. 7瓦特時，而對稱並聯變壓器的則只有1. 13 瓦特(見表二 a)(3)標準變壓器的初級電感只有1. 5亨利，對稱並聯變壓器的初級電感則有5. 17 亨利(見表二 b)。(4)對稱並聯變壓器以一般的電力效率都遠超過標準的變壓器的效率(見表二 a)[例三]120-12伏特四角D變壓器和對稱並聯變壓器的比較請同時參閱表三的數 據(1)對稱並聯變壓器的磁化電流18. 8mA,四角D的是150mA。(2)對稱並聯變壓器的無載初級功率是994mW，四角D的是4. 55W。(3)對稱並聯變壓器的效率是88-85%，四角D的是77-85%。從上面三個實例，可判定對稱並聯變電機具有優越電力效率，器體體積可以減小， 散熱設備可以縮小。這對輸電工業有潛在的應用價值。以下提供的三組圖表，是與上述的[例一]到[例三]對應。在表一到表三中各 數據的量測，是由Voltechtm所進行。表一 a功率測試比較表
權利要求
1.一種二線對稱並聯感應線圈，其特徵在於，包括 一磁心；一第一線圈與一第二線圈以對稱且並聯方式從該磁心中心向兩端纏繞，再繞回中心， 對稱來回纏繞且並聯構成對稱並聯線圈，該二線對稱並聯感應線圈可應用於一般電磁器機的設計，其特色在於電磁因素的拘束 減少，供設計者更大的自由度，所形成的電磁器機將有下列的優點電力效率增加，器機本體電阻損耗減少，器機溫度上升減少，散熱設備可以縮小，器機 的體積減小。
2.一種電磁線圈，其特徵在於，是由數個線圈以對稱並聯方式組合而成。
3.一種對稱並聯感應線圈，其特徵在於，包括 一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且並聯方式纏繞該磁心。
4.一種繞線機，其特徵在於，包括兩個手臂與控制同步對稱繞線系統，將一對或是一對以上的線圈以對稱且並聯方式從 一磁心中心向兩端對稱纏繞，再繞回中心。
5.根據權利要求1所述的對稱並聯感應線圈，其特徵在於上述的磁心為一U型電磁 鐵，或其它形狀。
6.根據權利要求1所述的對稱並聯感應線圈，其特徵在於上述的第一線圈與該第二 線圈纏繞方式為互相對稱。
7.—種對稱並聯電感器，其特徵在於，包括 一對稱並聯感應線圈，包含一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且並聯方式從該磁心中心向兩端纏繞； 一電源連接到該對稱並聯感應線圈以磁化該磁心。
8.—種對稱並聯變電器，其特徵在於，包括 一磁心；一第一對線圈以對稱且並聯方式從該磁心中心向兩端纏繞；以及 一第二對線圈以對稱且並聯方式從該磁心中心向兩端纏繞，該第一對線圈與該第二對 線圈電性隔離。
9.一種對稱並聯感應發電機，其特徵在於，包括一旋轉軸；一對稱並聯感應線圈，包含 一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且並聯方式從該磁心中心向兩端纏繞， 其中該磁心與該旋轉軸偶合，當該旋轉軸轉動時會對該磁心產生隨時變電場。
10.一種對稱並聯電動機，其特徵在於，包括一旋轉軸；一對稱並聯感應線圈，包含一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且並聯方式從該磁心中心向兩端纏繞， 其中該磁心與該旋轉軸偶合，當一交流電源電源從該對稱並聯感應線圈輸入後，該旋 轉軸會轉動。
全文摘要
一種對稱並聯感應線圈應用於電磁器機，本發明線圈纏繞法乃是自中心點用二線對稱纏繞磁心構成兩個對稱的線圈，然後並聯構成一個對稱並聯線圈。此線圈可應用於電感器，變電器(變壓器)，電動機(馬達)，或是發電機。其優點包含減少磁化電流，減少電阻損耗，增加效率，甚至減少機件體積，減少溫度上升等。
文檔編號H01F27/28GK102063999SQ20091021089
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月13日 優先權日2009年11月13日
發明者麥克·柏威爾思路爾斯 申請人:萊瑞爾世界高科技公司