特瓦芮的自供电发电机
本帖最后由 能量海 于 2017-8-7 03:01 编辑
第二章:动脉冲系统
特瓦芮•帕拉摩诃萨的自供电发电机
2015年4月，著名的80岁的印度科学家特瓦芮（www.tiwari.org）因其用单极发电机来产生大量商用氢气，宣布他的20千瓦自供电发电机的设计成功，及其如下所示的相应专利的申请和出版，而广为人知。这里是一个原型的照片，它由四根弹簧带连在一起。线圈被固定在框架内的适当位置上，而永磁是在那些框架内转动的：
工作原理简单而优雅。功率输出导体配置成这样一种方式，以使得输出电流产生的半个磁场（即，与电机旋转的转子相对的磁场）在一个方向，而余下的一半在相反的方向，抵消前半个的效应。结果是增加功率输出的配置在对输入功率没有明显的影响。换言之，楞次定律的牵制效应被有效地克服了。特瓦芮应该为他已取得的成就得到我们最热烈地祝贺。特瓦芮很明智，没有提到任何关于20千瓦的自供电输出，而是相反，对现有的发电机设计提出了设计上的改进——而这几乎是确定的：
摘要：
降低反作用交流发电机包括一个中空的定子芯，一个在定子内的柱形转子，一个联接到转子上的顺畅旋转的轴；第一组磁体里的每个磁体的南极联接转子的表面，而每个磁体的北极面向中空定子芯的内表面；第二组磁体里的每个磁体的北极联接转子表面，而每个磁体的南极面向中空定子芯的内表面；而一组硅钢片联接转子的外表面，而且它是由各个相邻定位且与第一组磁体中的各个单个磁体和第二组磁体中的各个单个磁体在纵向上成列而组成。
描述:
发明背景
1832年，迈克尔•法拉第发现了电磁感应的原理，并发明了旋转发电机。发电机被称为单极（非循环）发电机、 单极发电机和盘式发电机。这种发电机是根据对外部磁场相对运动中的导体产生感应电压的原理而运行的。此外，当导体设置为闭合电路，并与外部磁场做相对运动时，电流将被感应流过那个电路。感应电流本身将在导体周围产生感应磁场。感应电流的方向由弗莱明右手定则决定，即导体中感应电流产生的磁场会排斥导体中电流感应的外部磁场。这样，导体周围的感应磁场和外部磁场相互排斥，以便在导体上产生一个力矩，它与导体相对于外部磁场的运动相反。法拉第发电机和所有后续发电机的共同之处是这种反方向的或倒退的扭矩的生产。
发电机的效率受到机械和电气的限制约束。机械限制包括发电机转子和轴承的风阻和摩擦。电气限制包括发电机绕组里的电阻抗以及上述的反方向的、或倒退的扭矩。
原动机连接到发电机，以使发电机转子转动，在发电机的导体内即产生直流也产生交流电流，以及与由原动机导致的旋转的反方向旋转的一个倒退的扭矩。原动机可以由蒸汽、风力或水力提供动力。因此，对于标准发电机的问题是，其效率受到限制是由于产生的倒退的扭矩，由于在发电机导体绕组内感应电流的结果。
描述
下面的释义只是为了方便，不应视为是对本发明的限制。
弗莱明的左手定则是指这样一种效应，即当电流在导体中流动时，而一个外部磁场被横亘施加给那个电流，导体将受到一个即垂直于外部磁场、又垂直于电流流动方向的力。左手定则可以用来表示三个互为正交的轴，用拇指表示一个机械力，食指表示磁场，而中指表示电流，每根手指位置彼此垂直。
同步发电机是指一种发电机以相同的速度作为驱动机构——也被称为同步速度转动。同步发电机产生的交变电流和电压在频率上与旋转速度成正比，并与发电机的内部励磁极点数目大成正比。
异步发电机是指一种利用感应的原理来产生电力的交流电流发电机。异步发电机通过比同步转速更快地机械旋转其转子，得到负转差率而运行。
低碳钢是指钢比其它钢含有更少的碳。这种钢由于其柔软而有韧性的性质，本身更容易冷弯。
晶粒取向电器用硅钢片是指用于电源变压器里的钢板有着3%或更少的硅含量。
发明摘要
本发明的主要目的是通过提供一种降低反作用旋转交流电流发电机，提供一种目前在标准的交流发电机所没有的、改善的效率特性，以解决上述问题。
为了实现这个目标，根据本发明的一个实施，披露了一台降低反应交流电流发电机，它包含了一个有着纵向定位层叠片的轴构成的、有着高导磁率的磁性材料的、中空的定子芯，其层压片包括纵向嵌入狭槽、其中一个导体绕组与轴平行铺设，柱形转子在中空的定子芯内同轴就位，定子芯由高导磁率的磁性材料制成，而一根轴连接到转子，且由外部源驱动，以使得转子相对于中空的定子芯顺畅地旋转。发电机包括第一组磁体，其中每个磁体的南极连接转子的表面，而每个磁体的北极面向中空定子芯的内表面，第二组磁体中的每个磁体的北极连接转子的表面，而每个磁体的南极面向中空定子芯的内表面，而一组硅钢片连接到转子的外表面，它是由各个比邻就位的硅钢片组成，并且在第一组磁体内与各个磁体和第二组磁体内的各个磁体纵向成行的。
除了前面提到的，本发明的其他特点、目的和优势将由于下面的描述而变得显而易见。
图示简介
下面的详述仅通过示例方式给出，最好结合附图来理解：
图.1是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的纵向截面图；
图.2是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的端面截面图；
图.3是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的中间截面图；
图.4是根据本发明的一个实施例描绘的一个在降低反作用交流电流发电机内的第一组磁体所发射的磁场流的纵向截面图；
图.5和图.6是根据本发明的一个实施例描绘的在第一组磁体的北极发射的磁通和在导体绕组中的感生电流引起的磁通之间的相互作用；
图.7是根据本发明的一个实施例描绘的一个在降低反作用交流电流发电机内的第二组磁体所发射的磁场流的纵向截面图；而
图.8和图.9是根据本发明的一个实施例描绘的在第二组磁体的南极发射的磁通和在导体绕组中的感生电流引起的磁通之间的相互作用。
发明详述
本发明是关于一台降低反作用旋转交流电流发电机的，它使得在标准的交流电流发电机中当前不能提供的效率特性得到改善。
图.1是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的纵向截面图。如图.1中所示，感应机100包括轴101，转子102，定子103，第一组磁体104，第二组磁体105（未显示），一个导体绕组106和硅钢片107。
转子102是一个高磁导率磁性材料的柱形，直接连接到轴101，用任何常规的已知方法，在正常的工作状态下提供安全和永久的接合。转子102按所需尺寸完全密封在定子103内——尽管轴101的延展已经超出了定子103的一端或两端。
轴101安装在定子103里，当轴101由外部驱动源驱动时，可使得轴101和连接的转子102在定子103内顺畅地转动。外部驱动源连接到定子103延伸超出的轴101的一端。外部驱动源既可以变速驱动、或也可以同步速度驱动。作为这样的驱动源可以是基于源的交流（AC）、或基于源的直流（DC）。驱动源也可以是一个非电力的驱动基于源，诸如水力、风力或内燃基于源。连接驱动源到轴101的装置将取决于驱动源的类型以及任何常规已知的、适合于该驱动源型的装置。
在一个实施例中，轴为30毫米直径的1018号钢，转子为370毫米直径的1018号钢，而定子的直径为570毫米。
规定了转子102的柱形表面安装第一组磁体104，和靠近转子102每一端安装第二组磁体105。还规定靠近转子的中心位置在转子上安装硅钢片107。
第一组磁体104和第二组磁体105（未显示）用任意已知的传统方法连接转子柱体102的两端，以使得正常的工作状态下有一个安全且永久的接合。转子102的每一端都包括了第一组磁体104和第二组磁体105中的一个，总共有四个磁体。第一组磁体104的取向是以其北极定子103，而其南极联接到转子102。第二组磁体105（未显示）的取向是以其南极面对定子103，而其北极连接到转子102。磁体可以是永磁体或电磁体。
在一个实施例中，永磁是钕磁，具有48到50兆奥斯特(MGOe)的最大磁能积(BHmax)。此外，在另一个实施例中，电磁体是径向磁极，并以工业中通常熟知的方式连接着转子。
硅钢片107也用任何已知的常规方法连接转子102，使得在正常工作状态下有一个安全且永久的接合。有一个单个的矽钢片107对应于第一组和第二组的每个磁体104连接着转子102。每个硅钢片107与其对应的磁体一致，在硅钢片和其对应的磁体之间留有一个预定的空隙109。每个硅钢片107都由适合于具有小磁滞面积和高导磁率的特种钢组成。高磁导率被定义为具有高于1.8特斯拉的磁饱和度。
在一个实施例中，第一和第二组磁体104、105以及硅钢片107的每一个尺寸均有着大致相同的表面积，而硅钢片和对应磁体之间的距离109不大于轴平面中磁体的长。
转子102和连接的磁体104、105和钢片107各自的尺寸是根据连接的磁体104、105和硅钢片107的外表面和定子103的内表面之间的一个预定大小的气隙108而准备的。 选择气隙是为了让转子102的顺畅旋转，并在定子103内连接第一和第二组磁体104、105，以及磁通进出跨空隙108的定子103的高效流动。在一个实施例中，气隙108在在3毫米至10毫米的范围之间。
定子103由纵向放置的硅钢层压板组成，它们有着沿进入和离开定子103的磁通路径的晶粒取向。定子103还包括纵向定向的槽，其中导体绕组106铺设其中，导体绕组106就位就像要通过来自连接到旋转电机102的第一组和第二组磁体104的旋转磁通来抄近路一样。
在一个实施例中，定子包括一个磁惰性材料——如PVC管，具有适宜的强度以支撑晶粒取向层压钢板。
在一个实施例中，第一和第二磁体产生的磁通约为10,000高斯。
图.2根据本发明的一个实施例描绘了一个降低反作用交流电流发电机的端面剖视图。如图.2中所示，磁体104的第一组以其北极面向定子103，而其南极联接到转子102，并相对成行地定位在转子102的一端上。
类似地，磁体105的第二组以其南极面向定子103，而其北极联接到转子102，被定位在相对成行的转子102的同一端位置上，90°偏移第一组磁体104。相同于第一组磁体104和第二组磁体105的磁体连接到转子102另一端的相同位置上。
图.3根据本发明的一个实施例绘制了降低反作用交流电流发电机的中心剖视图。如图.3中所示，一个单个的硅钢片107与第一组和第二组104、105（未显示）的每个磁体纵向地成行就位。各个硅钢片107的位置为硅钢片107及其对应的磁体之间提供了一个预定的间距108。
在一个实施例中，矽钢片107及其对应的磁体之间的距离与磁体的纵向长度相等。
再次参见图.1，随着转子102的旋转，当发自第一组磁体104和从第二组磁体105的磁通穿过导体绕组106时，嵌入在定子103内的整个导体绕组106产生了一个电磁力（EMF）。注意图.1中箭头C的方向，随着转子102以顺时针方向转动，而磁通以垂直向上的方向从第一组磁体104的北极射出，产生的电流作为感应电磁力的结果将在导体绕组106内从左行进到右110。
电流方向按照楞次定律所说的，当在一个导体中感应到电流时，感应电流的方向是这样的：其磁效应将对引起的感应电流起反作用。这样，感应电流110的方向产生了一个扭矩，就像反着转子102的顺时针旋转。也即，注意图.1中箭头C的方向，围绕着导体的逆时针磁场之间的相互作用由于电磁力感应和第一对磁体104的北极放射的上行磁通的结果，将反着转子102的顺时针旋转产生一个逆时针的扭矩。
图.4绘制出降低反作用发电机内的第一组磁体发出的磁场流的纵向剖视图。如图.4所示，第一组磁体104的北极发射的磁通401垂直向上行进，穿过空隙108并进入定子103，其时磁通401与转子102相对于定子103旋转。当这个旋转的磁通401进入静态的定子103，它横切穿过嵌入在定子103内的导体绕组106，并在导体绕组106内感应出电流。
定子103内，磁通402的一部分现在被捕获、截留在定子103里的晶粒冲压件内，并纵向流动，以努力返回到对应的第一组磁体104的南极。磁通402的这个部分现在相对于定子103和嵌入的导体绕组106是静态的。这样，磁通402的这个部分流经并退出定子103，而没有任何相对于嵌入导体绕组106的侧向运动，因而不会在导体绕组106内感应出电流。
定子103的外面，磁通403的一部分穿过空隙108，到达对应的钢片107的表面。钢片107在空隙108内聚集磁通403，使得磁通403更有效，并为其专门设计路径以返回到对应的第一组磁体104。磁通403穿过钢片107，并返回到对应的第一组磁体104的南极，由此完成第一组磁体104的每一个磁体的南北极之间的磁通循环。
图.5和图.6绘制了源于第一组磁体北极的磁通和导体绕组中感应电流引起的磁通之间的相互作用。在图.5和图.6中，通过转子102的顺时针旋转在导体106里感应的电流从页面中显示出来。此外，根据对右手法则的应用，围绕着导体绕组106的磁通501由于感应电流的结果，显示的旋转是逆时针的。
图.5中，显示源于第一组磁体的磁通穿越空隙上行，并与围绕着导体绕组的磁通相互作用。如图.5中所示，由于在同一方向上的导体绕组106感应的磁场501的叠加，源于第一组磁体104的磁通401在导体绕组106的右边得到了加强。然而，由于在相反方向上的导线绕组106感应的磁场501的叠加，源于第一组磁体104的磁场401在导体绕组106的左侧被弱化。由于这种相互作用的结果，空隙108中的净磁场越过第一组磁体104的表面，以致对转子102施加了一个逆时针的扭矩502，它是与转子102的顺时针旋转方向相反的。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明导体在一个定向向上的磁场内，并在感应方向（页面之外）承载一个电流，将会受到一个逆时针方向的力。
图.6中，磁通的部分按路线从定子返回，向下越过空隙，并穿过显示为与围绕着导体绕组的感应磁通相互作用的硅钢片。如图.6中所示，磁场403按路线下穿硅钢片107，由于在导体绕组106中感应的磁场501在相同方向上的叠加，导体绕组106的左侧得到了加强。然而，由于导体绕组106感应的磁场501的叠加在相反方向，磁场403在导体绕组106的右侧被减弱。结果，磁场403从左到右发展成一个梯度，从而产生顺时针扭矩602，维持着转子102的顺时针旋转。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明在一个定向向下的磁场403内，并在感应方向（页面之外）承载一个电流110的导体绕组106，将会受到一个顺时针方向的力。
因此，这种结构的结果是，嵌入在定子103内的导体绕组106，通过源于第一组磁体104的北极的每个磁通在两个位置相交。具体而言，就是第一次当磁场401上行进入定子103，和第二次当磁场403下行退出定子103穿过硅钢片107时。有效效应是，由磁场403通过重新按路线穿过硅钢片107而产生的顺时针扭矩，部分地抵消了源自第一组磁体104的北极的磁场401而产生的逆时针扭矩。这导致楞次定律的反作用造成反向扭矩反作用的部分无效，并因为外部驱动源必须提供更少的扭矩去克服机器的降低的反作用，而导致机器在效率上的相应增加。
图.7绘制出降低反作用发电机内的第二组磁体发出的磁场流的纵向剖视图。如图.7中所示，磁通量701流入第二组磁体105的南极，由定子103内垂直下行，并当磁通701与相对于定子103的转子102一起旋转时，穿过空隙108。当这个旋转磁通701离开静态的定子103时，它横切穿过嵌入到定子103内的导体绕组106，并在那个导体绕组106内感应出一个电流。
在定子103内，磁通702的一部分纵向沿着定子103内的晶粒冲压件从磁通702进入定子的103的一个位置流动。磁通702的这个部分相对于定子103、以及嵌入到定子103内的导体绕组106是静态的。因此，这部分的磁通702进入并流经定子103，相对于嵌入的导体绕组106没有任何侧向运动，并因此在导体绕组106内没有感应出电流。
定子103外，部分磁通703从第二组磁体105的北极，流经相应的硅钢片107，向上穿过空隙108并进入定子103。硅钢片107在空隙108里聚集磁通703，为源于对应的第二组磁体105的磁通量703提供更有效的和专门设计的路径。磁通量703离开硅钢片107并进入定子103，从而完成第二组磁体105的每个磁体的南极和北极之间的磁回路。
图.8和图.9描绘出源自第二组磁体南极的磁通和导体绕组感应电流产生的磁通之间的相互作用。在图.8和图.9中，由转子102的顺时针旋转在导体绕组106中感应的电流110显示为正在进入页面。此外，根据右手定则的应用，围绕导体绕组106的磁通801，由于感应电流110的结果，显示为以顺时针方向旋转。
图.8中，源于第二组磁体的磁通显示穿越通过空隙向下，并与围绕着的导体绕组的磁通相互作用。如图.8中所示，由于导体绕组106中同一方向感应的磁场801的叠加，源于第二组磁体105的磁场701在导体绕组106的右侧得到加强。然而，由于导体绕组106中相反方向感应的磁场801的叠加，源于第二组磁体105的磁场701在导体绕组106的左侧被得减弱。作为这种相互作用的结果，空隙里的净磁场越过第二组磁体105的表面，导致对转子102施加了一个逆时针方向的扭矩802，它与转子102的顺时针旋转方向相反。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明导体在一个定向向下的磁场内，并在感应方向（进入页面）承载一个电流，将会受到一个逆时针方向的力。
图.9中，源自按路线规定穿过钢片107的部分磁通，越过空隙108并进入定子，显示为与围绕着导体绕组的感应磁通相互作用。如图.9所示，磁场703按路线规定向上穿过钢件107，并越过空隙108，由于导体绕组106中同一方向感应的磁场801的叠加，在导体绕组106的左侧得到加强。然而，由于导体绕组106中相反方向感应的磁场801的叠加，在导体绕组106的右侧上的磁场703被减弱。结果是，硅钢片107的表面上，磁场703从左到右产生了一个坡度，从而产生一个顺时针扭矩902，维持着转子102的顺时针旋转。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明导体绕组106在一个定向向上的磁场703内，并在感应方向（进入页面）承载一个电流110，将会受到一个顺时针方向的力。
因此，这种配置的结果，如上述的第一组磁体，嵌入在定子内的导体通过每个磁场终止于第二组磁体的南极，而在两个位置相交。具体而言，就是第一次当磁场701下行退出定子103，和第二次当磁场703上行进入定子103穿过硅钢片107时。有效效应是，由磁场703通过重新按路线穿过硅钢片107而产生的顺时针扭矩，部分地抵消了终结在第二组磁体105的南极的磁场701而产生的顺时针扭矩。这导致楞次定律的反作用效应造成反向扭矩反作用的部分无效，并因为外部驱动源必须提供更少的扭矩去克服机器的降低的反作用，而导致机器在效率上的相应增加。
第二章:动脉冲系统
特瓦芮•帕拉摩诃萨的自供电发电机
2015年4月，著名的80岁的印度科学家特瓦芮（www.tiwari.org）因其用单极发电机来产生大量商用氢气，宣布他的20千瓦自供电发电机的设计成功，及其如下所示的相应专利的申请和出版，而广为人知。这里是一个原型的照片，它由四根弹簧带连在一起。线圈被固定在框架内的适当位置上，而永磁是在那些框架内转动的：
工作原理简单而优雅。功率输出导体配置成这样一种方式，以使得输出电流产生的半个磁场（即，与电机旋转的转子相对的磁场）在一个方向，而余下的一半在相反的方向，抵消前半个的效应。结果是增加功率输出的配置在对输入功率没有明显的影响。换言之，楞次定律的牵制效应被有效地克服了。特瓦芮应该为他已取得的成就得到我们最热烈地祝贺。特瓦芮很明智，没有提到任何关于20千瓦的自供电输出，而是相反，对现有的发电机设计提出了设计上的改进——而这几乎是确定的：
美国专利申请 2015/0084467 A1 2015年3月26日
发明人: 特瓦芮•帕拉摩诃萨(Tewari Paramahamsa)
降低反作用旋转交流发电机
发明人: 特瓦芮•帕拉摩诃萨(Tewari Paramahamsa)
降低反作用旋转交流发电机
摘要：
降低反作用交流发电机包括一个中空的定子芯，一个在定子内的柱形转子，一个联接到转子上的顺畅旋转的轴；第一组磁体里的每个磁体的南极联接转子的表面，而每个磁体的北极面向中空定子芯的内表面；第二组磁体里的每个磁体的北极联接转子表面，而每个磁体的南极面向中空定子芯的内表面；而一组硅钢片联接转子的外表面，而且它是由各个相邻定位且与第一组磁体中的各个单个磁体和第二组磁体中的各个单个磁体在纵向上成列而组成。
描述:
发明背景
1832年，迈克尔•法拉第发现了电磁感应的原理，并发明了旋转发电机。发电机被称为单极（非循环）发电机、 单极发电机和盘式发电机。这种发电机是根据对外部磁场相对运动中的导体产生感应电压的原理而运行的。此外，当导体设置为闭合电路，并与外部磁场做相对运动时，电流将被感应流过那个电路。感应电流本身将在导体周围产生感应磁场。感应电流的方向由弗莱明右手定则决定，即导体中感应电流产生的磁场会排斥导体中电流感应的外部磁场。这样，导体周围的感应磁场和外部磁场相互排斥，以便在导体上产生一个力矩，它与导体相对于外部磁场的运动相反。法拉第发电机和所有后续发电机的共同之处是这种反方向的或倒退的扭矩的生产。
发电机的效率受到机械和电气的限制约束。机械限制包括发电机转子和轴承的风阻和摩擦。电气限制包括发电机绕组里的电阻抗以及上述的反方向的、或倒退的扭矩。
原动机连接到发电机，以使发电机转子转动，在发电机的导体内即产生直流也产生交流电流，以及与由原动机导致的旋转的反方向旋转的一个倒退的扭矩。原动机可以由蒸汽、风力或水力提供动力。因此，对于标准发电机的问题是，其效率受到限制是由于产生的倒退的扭矩，由于在发电机导体绕组内感应电流的结果。
描述
下面的释义只是为了方便，不应视为是对本发明的限制。
弗莱明的左手定则是指这样一种效应，即当电流在导体中流动时，而一个外部磁场被横亘施加给那个电流，导体将受到一个即垂直于外部磁场、又垂直于电流流动方向的力。左手定则可以用来表示三个互为正交的轴，用拇指表示一个机械力，食指表示磁场，而中指表示电流，每根手指位置彼此垂直。
同步发电机是指一种发电机以相同的速度作为驱动机构——也被称为同步速度转动。同步发电机产生的交变电流和电压在频率上与旋转速度成正比，并与发电机的内部励磁极点数目大成正比。
异步发电机是指一种利用感应的原理来产生电力的交流电流发电机。异步发电机通过比同步转速更快地机械旋转其转子，得到负转差率而运行。
低碳钢是指钢比其它钢含有更少的碳。这种钢由于其柔软而有韧性的性质，本身更容易冷弯。
晶粒取向电器用硅钢片是指用于电源变压器里的钢板有着3%或更少的硅含量。
发明摘要
本发明的主要目的是通过提供一种降低反作用旋转交流电流发电机，提供一种目前在标准的交流发电机所没有的、改善的效率特性，以解决上述问题。
为了实现这个目标，根据本发明的一个实施，披露了一台降低反应交流电流发电机，它包含了一个有着纵向定位层叠片的轴构成的、有着高导磁率的磁性材料的、中空的定子芯，其层压片包括纵向嵌入狭槽、其中一个导体绕组与轴平行铺设，柱形转子在中空的定子芯内同轴就位，定子芯由高导磁率的磁性材料制成，而一根轴连接到转子，且由外部源驱动，以使得转子相对于中空的定子芯顺畅地旋转。发电机包括第一组磁体，其中每个磁体的南极连接转子的表面，而每个磁体的北极面向中空定子芯的内表面，第二组磁体中的每个磁体的北极连接转子的表面，而每个磁体的南极面向中空定子芯的内表面，而一组硅钢片连接到转子的外表面，它是由各个比邻就位的硅钢片组成，并且在第一组磁体内与各个磁体和第二组磁体内的各个磁体纵向成行的。
除了前面提到的，本发明的其他特点、目的和优势将由于下面的描述而变得显而易见。
图示简介
下面的详述仅通过示例方式给出，最好结合附图来理解：
图.1是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的纵向截面图；
图.2是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的端面截面图；
图.3是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的中间截面图；
图.4是根据本发明的一个实施例描绘的一个在降低反作用交流电流发电机内的第一组磁体所发射的磁场流的纵向截面图；
图.5和图.6是根据本发明的一个实施例描绘的在第一组磁体的北极发射的磁通和在导体绕组中的感生电流引起的磁通之间的相互作用；
图.7是根据本发明的一个实施例描绘的一个在降低反作用交流电流发电机内的第二组磁体所发射的磁场流的纵向截面图；而
图.8和图.9是根据本发明的一个实施例描绘的在第二组磁体的南极发射的磁通和在导体绕组中的感生电流引起的磁通之间的相互作用。
发明详述
本发明是关于一台降低反作用旋转交流电流发电机的，它使得在标准的交流电流发电机中当前不能提供的效率特性得到改善。
图.1是根据本发明的一个实施例描绘的一个降低反作用交流电流发电机的纵向截面图。如图.1中所示，感应机100包括轴101，转子102，定子103，第一组磁体104，第二组磁体105（未显示），一个导体绕组106和硅钢片107。
转子102是一个高磁导率磁性材料的柱形，直接连接到轴101，用任何常规的已知方法，在正常的工作状态下提供安全和永久的接合。转子102按所需尺寸完全密封在定子103内——尽管轴101的延展已经超出了定子103的一端或两端。
轴101安装在定子103里，当轴101由外部驱动源驱动时，可使得轴101和连接的转子102在定子103内顺畅地转动。外部驱动源连接到定子103延伸超出的轴101的一端。外部驱动源既可以变速驱动、或也可以同步速度驱动。作为这样的驱动源可以是基于源的交流（AC）、或基于源的直流（DC）。驱动源也可以是一个非电力的驱动基于源，诸如水力、风力或内燃基于源。连接驱动源到轴101的装置将取决于驱动源的类型以及任何常规已知的、适合于该驱动源型的装置。
在一个实施例中，轴为30毫米直径的1018号钢，转子为370毫米直径的1018号钢，而定子的直径为570毫米。
规定了转子102的柱形表面安装第一组磁体104，和靠近转子102每一端安装第二组磁体105。还规定靠近转子的中心位置在转子上安装硅钢片107。
第一组磁体104和第二组磁体105（未显示）用任意已知的传统方法连接转子柱体102的两端，以使得正常的工作状态下有一个安全且永久的接合。转子102的每一端都包括了第一组磁体104和第二组磁体105中的一个，总共有四个磁体。第一组磁体104的取向是以其北极定子103，而其南极联接到转子102。第二组磁体105（未显示）的取向是以其南极面对定子103，而其北极连接到转子102。磁体可以是永磁体或电磁体。
在一个实施例中，永磁是钕磁，具有48到50兆奥斯特(MGOe)的最大磁能积(BHmax)。此外，在另一个实施例中，电磁体是径向磁极，并以工业中通常熟知的方式连接着转子。
硅钢片107也用任何已知的常规方法连接转子102，使得在正常工作状态下有一个安全且永久的接合。有一个单个的矽钢片107对应于第一组和第二组的每个磁体104连接着转子102。每个硅钢片107与其对应的磁体一致，在硅钢片和其对应的磁体之间留有一个预定的空隙109。每个硅钢片107都由适合于具有小磁滞面积和高导磁率的特种钢组成。高磁导率被定义为具有高于1.8特斯拉的磁饱和度。
在一个实施例中，第一和第二组磁体104、105以及硅钢片107的每一个尺寸均有着大致相同的表面积，而硅钢片和对应磁体之间的距离109不大于轴平面中磁体的长。
转子102和连接的磁体104、105和钢片107各自的尺寸是根据连接的磁体104、105和硅钢片107的外表面和定子103的内表面之间的一个预定大小的气隙108而准备的。 选择气隙是为了让转子102的顺畅旋转，并在定子103内连接第一和第二组磁体104、105，以及磁通进出跨空隙108的定子103的高效流动。在一个实施例中，气隙108在在3毫米至10毫米的范围之间。
定子103由纵向放置的硅钢层压板组成，它们有着沿进入和离开定子103的磁通路径的晶粒取向。定子103还包括纵向定向的槽，其中导体绕组106铺设其中，导体绕组106就位就像要通过来自连接到旋转电机102的第一组和第二组磁体104的旋转磁通来抄近路一样。
在一个实施例中，定子包括一个磁惰性材料——如PVC管，具有适宜的强度以支撑晶粒取向层压钢板。
在一个实施例中，第一和第二磁体产生的磁通约为10,000高斯。
图.2根据本发明的一个实施例描绘了一个降低反作用交流电流发电机的端面剖视图。如图.2中所示，磁体104的第一组以其北极面向定子103，而其南极联接到转子102，并相对成行地定位在转子102的一端上。
类似地，磁体105的第二组以其南极面向定子103，而其北极联接到转子102，被定位在相对成行的转子102的同一端位置上，90°偏移第一组磁体104。相同于第一组磁体104和第二组磁体105的磁体连接到转子102另一端的相同位置上。
图.3根据本发明的一个实施例绘制了降低反作用交流电流发电机的中心剖视图。如图.3中所示，一个单个的硅钢片107与第一组和第二组104、105（未显示）的每个磁体纵向地成行就位。各个硅钢片107的位置为硅钢片107及其对应的磁体之间提供了一个预定的间距108。
在一个实施例中，矽钢片107及其对应的磁体之间的距离与磁体的纵向长度相等。
再次参见图.1，随着转子102的旋转，当发自第一组磁体104和从第二组磁体105的磁通穿过导体绕组106时，嵌入在定子103内的整个导体绕组106产生了一个电磁力（EMF）。注意图.1中箭头C的方向，随着转子102以顺时针方向转动，而磁通以垂直向上的方向从第一组磁体104的北极射出，产生的电流作为感应电磁力的结果将在导体绕组106内从左行进到右110。
电流方向按照楞次定律所说的，当在一个导体中感应到电流时，感应电流的方向是这样的：其磁效应将对引起的感应电流起反作用。这样，感应电流110的方向产生了一个扭矩，就像反着转子102的顺时针旋转。也即，注意图.1中箭头C的方向，围绕着导体的逆时针磁场之间的相互作用由于电磁力感应和第一对磁体104的北极放射的上行磁通的结果，将反着转子102的顺时针旋转产生一个逆时针的扭矩。
图.4绘制出降低反作用发电机内的第一组磁体发出的磁场流的纵向剖视图。如图.4所示，第一组磁体104的北极发射的磁通401垂直向上行进，穿过空隙108并进入定子103，其时磁通401与转子102相对于定子103旋转。当这个旋转的磁通401进入静态的定子103，它横切穿过嵌入在定子103内的导体绕组106，并在导体绕组106内感应出电流。
定子103内，磁通402的一部分现在被捕获、截留在定子103里的晶粒冲压件内，并纵向流动，以努力返回到对应的第一组磁体104的南极。磁通402的这个部分现在相对于定子103和嵌入的导体绕组106是静态的。这样，磁通402的这个部分流经并退出定子103，而没有任何相对于嵌入导体绕组106的侧向运动，因而不会在导体绕组106内感应出电流。
定子103的外面，磁通403的一部分穿过空隙108，到达对应的钢片107的表面。钢片107在空隙108内聚集磁通403，使得磁通403更有效，并为其专门设计路径以返回到对应的第一组磁体104。磁通403穿过钢片107，并返回到对应的第一组磁体104的南极，由此完成第一组磁体104的每一个磁体的南北极之间的磁通循环。
图.5和图.6绘制了源于第一组磁体北极的磁通和导体绕组中感应电流引起的磁通之间的相互作用。在图.5和图.6中，通过转子102的顺时针旋转在导体106里感应的电流从页面中显示出来。此外，根据对右手法则的应用，围绕着导体绕组106的磁通501由于感应电流的结果，显示的旋转是逆时针的。
图.5中，显示源于第一组磁体的磁通穿越空隙上行，并与围绕着导体绕组的磁通相互作用。如图.5中所示，由于在同一方向上的导体绕组106感应的磁场501的叠加，源于第一组磁体104的磁通401在导体绕组106的右边得到了加强。然而，由于在相反方向上的导线绕组106感应的磁场501的叠加，源于第一组磁体104的磁场401在导体绕组106的左侧被弱化。由于这种相互作用的结果，空隙108中的净磁场越过第一组磁体104的表面，以致对转子102施加了一个逆时针的扭矩502，它是与转子102的顺时针旋转方向相反的。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明导体在一个定向向上的磁场内，并在感应方向（页面之外）承载一个电流，将会受到一个逆时针方向的力。
图.6中，磁通的部分按路线从定子返回，向下越过空隙，并穿过显示为与围绕着导体绕组的感应磁通相互作用的硅钢片。如图.6中所示，磁场403按路线下穿硅钢片107，由于在导体绕组106中感应的磁场501在相同方向上的叠加，导体绕组106的左侧得到了加强。然而，由于导体绕组106感应的磁场501的叠加在相反方向，磁场403在导体绕组106的右侧被减弱。结果，磁场403从左到右发展成一个梯度，从而产生顺时针扭矩602，维持着转子102的顺时针旋转。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明在一个定向向下的磁场403内，并在感应方向（页面之外）承载一个电流110的导体绕组106，将会受到一个顺时针方向的力。
因此，这种结构的结果是，嵌入在定子103内的导体绕组106，通过源于第一组磁体104的北极的每个磁通在两个位置相交。具体而言，就是第一次当磁场401上行进入定子103，和第二次当磁场403下行退出定子103穿过硅钢片107时。有效效应是，由磁场403通过重新按路线穿过硅钢片107而产生的顺时针扭矩，部分地抵消了源自第一组磁体104的北极的磁场401而产生的逆时针扭矩。这导致楞次定律的反作用造成反向扭矩反作用的部分无效，并因为外部驱动源必须提供更少的扭矩去克服机器的降低的反作用，而导致机器在效率上的相应增加。
图.7绘制出降低反作用发电机内的第二组磁体发出的磁场流的纵向剖视图。如图.7中所示，磁通量701流入第二组磁体105的南极，由定子103内垂直下行，并当磁通701与相对于定子103的转子102一起旋转时，穿过空隙108。当这个旋转磁通701离开静态的定子103时，它横切穿过嵌入到定子103内的导体绕组106，并在那个导体绕组106内感应出一个电流。
在定子103内，磁通702的一部分纵向沿着定子103内的晶粒冲压件从磁通702进入定子的103的一个位置流动。磁通702的这个部分相对于定子103、以及嵌入到定子103内的导体绕组106是静态的。因此，这部分的磁通702进入并流经定子103，相对于嵌入的导体绕组106没有任何侧向运动，并因此在导体绕组106内没有感应出电流。
定子103外，部分磁通703从第二组磁体105的北极，流经相应的硅钢片107，向上穿过空隙108并进入定子103。硅钢片107在空隙108里聚集磁通703，为源于对应的第二组磁体105的磁通量703提供更有效的和专门设计的路径。磁通量703离开硅钢片107并进入定子103，从而完成第二组磁体105的每个磁体的南极和北极之间的磁回路。
图.8和图.9描绘出源自第二组磁体南极的磁通和导体绕组感应电流产生的磁通之间的相互作用。在图.8和图.9中，由转子102的顺时针旋转在导体绕组106中感应的电流110显示为正在进入页面。此外，根据右手定则的应用，围绕导体绕组106的磁通801，由于感应电流110的结果，显示为以顺时针方向旋转。
图.8中，源于第二组磁体的磁通显示穿越通过空隙向下，并与围绕着的导体绕组的磁通相互作用。如图.8中所示，由于导体绕组106中同一方向感应的磁场801的叠加，源于第二组磁体105的磁场701在导体绕组106的右侧得到加强。然而，由于导体绕组106中相反方向感应的磁场801的叠加，源于第二组磁体105的磁场701在导体绕组106的左侧被得减弱。作为这种相互作用的结果，空隙里的净磁场越过第二组磁体105的表面，导致对转子102施加了一个逆时针方向的扭矩802，它与转子102的顺时针旋转方向相反。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明导体在一个定向向下的磁场内，并在感应方向（进入页面）承载一个电流，将会受到一个逆时针方向的力。
图.9中，源自按路线规定穿过钢片107的部分磁通，越过空隙108并进入定子，显示为与围绕着导体绕组的感应磁通相互作用。如图.9所示，磁场703按路线规定向上穿过钢件107，并越过空隙108，由于导体绕组106中同一方向感应的磁场801的叠加，在导体绕组106的左侧得到加强。然而，由于导体绕组106中相反方向感应的磁场801的叠加，在导体绕组106的右侧上的磁场703被减弱。结果是，硅钢片107的表面上，磁场703从左到右产生了一个坡度，从而产生一个顺时针扭矩902，维持着转子102的顺时针旋转。这是依据楞次定律、并由右手定则确认的，它表明导体绕组106在一个定向向上的磁场703内，并在感应方向（进入页面）承载一个电流110，将会受到一个顺时针方向的力。
因此，这种配置的结果，如上述的第一组磁体，嵌入在定子内的导体通过每个磁场终止于第二组磁体的南极，而在两个位置相交。具体而言，就是第一次当磁场701下行退出定子103，和第二次当磁场703上行进入定子103穿过硅钢片107时。有效效应是，由磁场703通过重新按路线穿过硅钢片107而产生的顺时针扭矩，部分地抵消了终结在第二组磁体105的南极的磁场701而产生的顺时针扭矩。这导致楞次定律的反作用效应造成反向扭矩反作用的部分无效，并因为外部驱动源必须提供更少的扭矩去克服机器的降低的反作用，而导致机器在效率上的相应增加。
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