但是， 磁感应线圈的电流产生的感应磁场会阻碍转子 的旋转， 转子转动 时需要克服磁感应线圈的磁场作用力， 因而导致发电机能量转换的效率低。 发明内容 本发明提供一种定子及发电机， 用以解决现有技术中发电机能量转换效 率低的问题。

本发明提供一种定子， 包括导磁架、 导磁靴和至少一个线圈单元； 所述 导磁架为圓环形或中空正多边形， 沿所述导磁架的周向上均匀开设有至少一 个齿槽；

所述线圈单元设置在所述齿槽上； 所述导磁靴设置在所述导磁架的两侧 且将所述线圈单元包覆在所述导磁靴内；

所述线圈单元包括依次层叠导电层和导磁层。

本发明还提供一种发电机， 包括转子和如上所述的定子， 所述转子包 括转动轴；

所述转动轴上同轴固定设置有至少一个导磁盘 ， 所述导磁盘上固定设 置有磁体， 所述磁体的至少一个磁极朝向所述定子的线圈 单元设置。

本发明提供的定子及发电机， 设置在导磁架上的线圈单元被转子上磁 体的磁力线切割感应产生电流， 该电流产生的磁场磁力线可以封闭在发电 机磁轭、 导磁架及线圈单元的导磁层中， 形成磁力线封闭回路， 此磁力线 封闭回路与磁体的磁力线在导磁层中通过时相 互不影响， 因此该发电机的 转子只需克服自身摩擦力、 克服对定子线圈单元上的导磁层的吸引力和机 壳内漏磁的作用力， 在原动力拖动下， 转子旋转使导电线被磁力线切割感 应产生电流， 可以提高发电机的能量转换效率。 附图说明

图 1为本发明提供的定子第一实施例的结构示意� �；

图 2为沿图 1中 A-A线的剖视图；

图 3为沿图 1中 a-a线的剖视图；

图 4为图 1中的线圈单元的结构示意图；

图 5为本发明提供的定子第二实施例的结构示意� �；

图 6为沿图 4中 B-B线的剖视图；

图 7为沿图 4中 b-b线的剖视图；

图 8为本发明提供的定子第三实施例的结构示意� �；

图 9为沿图 8中 C-C线的剖视图；

图 10为本发明实施例提供的第一种发电机的结构� ��意图;

图 11为图 10提供的发电机的转子磁力线示意图；

图 12为图 10提供的发电机的定子磁力线示意图；

图 13为本发明实施例提供的第二种发电机的结构� ��意图;

图 14为图 13提供的发电机的转子磁力线示意图；

图 15为图 13提供的发电机的定子磁力线示意图；

图 16为本发明实施例提供的第三种发电机的结构� ��意图;

图 17为图 16提供的发电机的转子磁力线示意图；

图 18为图 16提供的发电机的定子磁力线示意图；

图 19为本发明实施例提供的第四种发电机的结构� ��意图;

图 20为图 19提供的发电机的转子磁力线示意图；

图 21为图 19提供的发电机的定子磁力线示意图；

图 22为本发明实施例提供的第五种发电机的结构� ��意图;

图 23为图 22提供的发电机的转子磁力线示意图；

图 24为图 22提供的发电机的定子磁力线示意图。 具体实施方式

图 1为本发明提供的定子第一实施例的结构示意� �；图 2为沿图 1中 A-A 线的剖视图； 图 3为沿图 1中 a-a线的剖视图； 图 4为图 1中的线圈单元的 结构示意图。

如图 1和 2所示， 本实施例提供的定子包括导磁架 1、 导磁靴 2和至少 一个线圈单元 3。 优选地， 导磁架 1 的主体为圓环形。 当然， 导磁架也可以 中空正多边形， 例如正六边形或正八边形等， 相应地， 导磁架的中空部分可 以为正六边形孔或正八边形孔等。

导磁架 1的主体为圓环形时， 沿导磁架 1的圓周方向上均匀开设有至少 一个齿槽 11 ; 线圈单元 3设置在齿槽 11上； 导磁靴 2设置在导磁架 1的两 侧且将线圈单元 3包覆在导磁靴 2内；线圈单元 3包括依次层叠导电层 31和 导磁层 32。 线圈单元 3的数量与齿槽 11的数量相同， 齿槽 11的数量可以为 六个， 对应的， 线圈单元 3的数量也为六个， 齿槽 11和线圈单元 3的数量也 可以为其他个数， 在此不作限定。

具体地， 导磁架 1可以由至少一层以上圓环形导磁片层叠而成� � 圓环形 导磁片的外圓周可以均匀开设有六个矩形槽， 多个圓环形导磁片上的矩形槽 沿圓环形导磁片轴线方向对应，形成六个齿槽 11和六个外凸齿。实际应用中， 导磁架 1的外凸齿的磁导截面总和大于或等于转子上� �有磁体产生的磁场磁 力线所需要通过的磁导面积， 导磁架 1不含外凸齿部分的环状导磁截面大于 或等于所有线圈单元 3的电流产生的磁场磁力线和转子上所有磁体� �生的磁 场磁力线所需要通过的磁导面积； 其中圓环形导磁片可以由多个硅铁片层叠 而成， 每个硅钢片的厚度大于 0.1毫米。

如图 3所示， 导磁靴 2包括依次层叠的导磁层和绝缘层； 导磁靴 2与线 圈单元 3对应位置的横截面为等腰梯形， 横截面积为等腰梯形部分的导磁靴 2的内表面与线圈单元 3接触。 导磁层可以釆用硅铁片等导磁材料层叠， 硅 铁片的厚度大于 0.01毫米， 硅铁片上设置有宽度大于 0.001毫米的缝隙， 导 磁层之间设置有绝缘层， 也就是导磁靴 2由一层绝缘层、 多片片硅钢片层层 叠加、 最后一层为绝缘层， 形成导磁靴， 其横截面为等腰梯形或扇形， 可以 螺钉将导磁靴 2固定在导磁架 1上。

如图 4所示， 本实施例中的线圈单元 3的导电层 31为圓环形导电层， 圓环形导电层为沿圓环形导磁底板 33 圓周方向并排设置的多根具有绝缘 层的导电线组成或沿圓环形导磁底板 33 圓周方向平行缠绕的多根具有绝 缘层的导电线组成。 导磁层 32为套设在圓环形导电层 31外侧的圓环形导 磁片。 另外， 导电层 31和导磁层 32之间还可以设置有绝缘层。

该圓环形导磁底板 33外侧同轴套装有多层圓环形的导电层 31 (为了 便于制图， 图 4中仅详细示出了一层圓环形导电层， 其余层圓环形导电层 均以图 4中的虚线表示， 其实际结构应该是多层圓环形导电层同轴插套 于 一体） 。 其中， 圓环形导电层包括沿所述圓环形导磁底板圓周 方向并排设 置的多根具有绝缘层的导电线组成的圓环形导 电层， 圓环形导电层外侧套 装有圓环形导磁片。 每层中的导电线的相同端部釆用上述实施例的 压焊方 式进行并联， 同时， 该实施例中每层导电线也可均分为多组， 每组内的各 条导电线以压焊方式进行并联， 并将相邻两组导电线以首尾相连的方式进 行串联。 还有， 该实施例中， 不同的导电层之间以首尾相连的方式进行串 联。

圓形导磁片材料可选用纯铁、 硅铁或者稀土与铁的合金等铁磁材料。 本文下述内容中所涉及到的导磁部件均可釆用 上述几种铁磁材料。

本实施例中的导电线为漆包线， 该漆包线含外层绝缘漆的直径在 线。 釆用上述直径范围内的漆包线可以提高发电效 率。 每层圓环形导电层 的导电线的根数一般不超过 20000根。 每层导电层 31中的各根漆包线可 以是相互并联的， 其并联可釆用下述方式实现， 当然， 将导线的端部进行 导电连接也可仅仅进行加压固定连接是其端部 相连， 也可以在加压固定后 再进行焊接， 以达到更好的导电效果， 防止在使用过程中在导电连接部出 现电阻膜。 每层导电层 31中的各根漆包线还可以釆用先并联再串联的� �� 式连接。

优选地， 为了保证导电层 31与圓环形导磁底板 33及圓环形导磁片之 间具有良好的绝缘效果， 在导电层 31与圓环形导磁底板 33之间， 及导电 层 31与导磁层 32之间均设置了圓环形的绝缘层 34 , 该绝缘层 34的厚度 小于 0.2mm。 优选地， 在圓环形导磁底板 33及圓环形导磁片上均设置了 至少一条长条形的缝隙， 该缝隙的宽度小于 5mm, 且缝隙的长度方向与导 电层 31轴向方向相同。 设置该缝隙有效防止圓环形导磁底板 33及圓环形 形导磁片被磁力线切割时产生涡流。

本实施例中的线圈单元 3在制作时， 可以先在圓环导磁底板 33的外 侧面上涂刷一层绝缘层 34 , 然后在绝缘层 34外侧平布一层由多根漆包线 组成的导电层 31 , 且相邻漆包线紧密贴靠在一起。 之后在导电层 31外侧 涂刷一层绝缘层， 并在该绝缘层的外侧扣装一个圓环形导磁片， 随后在圓 环形导磁片的外侧按照上述步骤顺序， 即涂刷一层绝缘层→设置一层导电 层→涂刷一层绝缘层→扣装圓环形导磁片， 依此进行循环， 直至设置的导 线层的数量达到规定要求。

本实施例提供的定子， 在实际应用中， 设置在导磁架上的线圈单元被 转子上磁体的磁力线切割感应产生电流， 该电流产生的磁场磁力线可以封 闭在发电机磁轭、 导磁架及线圈单元的导磁层中， 形成磁力线封闭回路， 此磁力线封闭回路与磁体的磁力线在导磁层中 通过时相互不影响， 因此该 发电机的转子只需克服自身摩擦力、 克服线圈单元上的导磁层的吸引力和 机壳内漏磁的作用力， 在原动力拖动下， 转子旋转使导电线被磁力线切割 感应产生电流。

图 5为本发明提供的定子第二实施例的结构示意� �；图 6为沿图 4中 B-B 线的剖视图； 图 7为沿图 4中 b-b线的剖视图。 3的具体结构， 本实施例中， 线圈单元 3的导电层为 U形导电层， U形导电 层包括多个 U形导电片平行排列而成。

线圈单元 3的导磁层为设置在 U形导电片的外侧的 U形导磁片。 多个导电层之间可以通过导线 35连接， 实现导电层的串联或并联。 U形 导磁片上均设置有至少一条第二缝隙，第二缝 隙的长度方向与所述 U形导 电层中 U形导电片的走向垂直。

本实施例提供的技术效果与上述实施例相同， 在此不再赘述。

图 8为本发明提供的定子第三实施例的结构示意� �；图 9为沿图 8中 C-C 线的剖视图。 元 3的具体结构， 本实施例中， 线圈单元 3的导电层为长方形导电片， 线 圈单元 3的导磁层为长方形导磁片， 长方形导电片和长方形导磁片依次层 叠设置， 还可以在每个长方形导电片和长方形导磁片之 间设置绝缘层。 多 个导电层的首尾之间可以通过导线 35连接， 实现串联或并联。

具体地， 本实施例中的导磁架 1的主体为圓盘形， 导磁架 1外圓面均 匀开设有六个齿槽， 导磁架 1的内圓周面上均匀开设与六个外齿槽对应的 六个内齿槽， 线圈单元 3卡设在内齿槽中。

长方形导磁片上设置有至少一条第三缝隙， 第三缝隙的长度方向与所 述长方形导磁片的长度方向一致。

本实施例提供的技术效果与上述实施例相同， 在此不再赘述。

在上述实施中， U形导电片或长方形导电片可以为铁片或硅铁� �， 并在 铁片或硅铁片上镀覆或包覆铜、 银、 金等导电性较好的材料。

在上述实施例的基础上， 线圈单元 3的导电层为矩形螺线管； 线圈单 元 3的导磁层为设置在矩形螺线管的外侧的第二 U形导磁片。

图 10为本发明实施例提供的第一种发电机的结构� ��意图； 图 11为图 10 提供的发电机的转子磁力线示意图； 图 12为图 10提供的发电机的定子磁力 线示意图。

如图 10所示， 本实施例提供的发电机为直流发电机， 该发电机包括本发 明第一实施例提供的定子， 该发电机还包括机座 19、 机壳 18、 端盖 16、 磁 轭 10、 转子、 传动轴 13、 传动轮 14和风扇 15。 机壳 18设置在机座 19上， 磁轭 10为圓筒形， 端盖 16为圓环形， 磁轭 10和端盖 16设置在机壳 18内， 两个圓盘形的端盖 16分别设置在圓筒形磁轭 10的两端，两个端盖 16以及磁 轭 10具有多个导磁片堆叠固接而成， 传动轴 13两端通过轴承分别于两个端 盖 16连接， 转子包括两个导磁盘和四个磁铁 4, 两个导磁盘分别设置在传动 轴 13上靠近两个端盖 16内侧， 四个磁体 4设置在导磁盘上， 每个导磁盘上 设置有两个磁体 4, 传动轴 13与端盖 16滑接， 传动轴 13的一端伸出壳体 18 外部， 该端固接有风扇 15 , 传动轴 13另一端位于壳体 18内部， 该端固接有 输入动力的传动轮 14。 磁体 4的同磁性 N极面朝向定子的线圈单元 3 , 定子 的导磁架 1与磁轭 10固接为一体。

传动轴 13转动时 , 带动导磁盘和磁体 4转动 , 使得线圈单元 3被磁体 4 的磁力线切割， 产生感应电流。 如图 11所示，釆用上述结构的直流发电机，其内产� ��四条封闭的磁路， 转子上的磁体 4的磁力线从 N极出发，经磁体 4与导磁靴之间空隙进入导 磁靴， 再进入线圈单元 3 , 通过线圈单元 3后进入导磁架 1 , 经过磁轭 3 进入端盖 16, 再通过端盖 16与导磁盘之间的空气进入磁体 4的 S极中， 形成了转子上磁体 4的磁力线的一个封闭回路。

如图 12所示， 线圈单元 3中电流产生的磁场磁力线 20集中在导磁架 1及线圈单元 3中圓环形导磁片内，磁场磁力线 20在导磁架 1及圓环形导 磁片内形成磁场磁力线 20的封闭回路。 上述两个磁力线的封闭回路互不 影响， 因此转子只需克服自身摩擦力、 克服对定子线圈单元 3上导磁层的 吸引力和机壳内漏磁的作用力， 原动力机或拖动电机拖动转子旋转， 进而 线圈磁路封闭发电机就可产生电流。

本实施例提供的发电机， 设置在导磁架上的线圈单元被转子上磁体的 磁力线切割感应产生电流， 该电流产生的磁场磁力线可以封闭在发电机磁 轭、 导磁架及线圈单元的导磁片中， 形成磁力线封闭回路， 此磁力线封闭 回路与磁体的磁力线在导磁片中通过时相互不 影响， 因此该发电机的转子 只需克服自身摩擦力、 克服对定子线圈单元上的导磁层的吸引力和机 壳内 漏磁的作用力， 在原动力拖动下， 转子旋转使导电线被磁力线切割感应产 生电流。

图 13为本发明实施例提供的第二种发电机的结构� ��意图； 图 14为图 13 提供的发电机的转子磁力线示意图； 图 15为图 13提供的发电机的定子磁力 线示意图。

如图 13所示， 本实施例提供的发电机为交流发电机， 该发电机包括本发 明第一实施例提供的定子， 该发电机还包括机座 19、 机壳 18、 端盖 16、 磁 轭 10、 转子、 传动轴 13、 传动轮 14和风扇 15。 机壳 18设置在机座 19上， 磁轭 10为圓筒形， 端盖 16为圓环形， 磁轭 10和端盖 16设置在机壳 18内， 两个圓盘形的端盖 16分别设置在圓筒形磁轭 10的两端，两个端盖 16以及磁 轭 10具有多个导磁片堆叠固接而成， 传动轴 13两端通过轴承分别于两个端 盖 16连接， 转子包括两个导磁盘和四个磁铁 4, 两个导磁盘分别设置在传动 轴 13上靠近两个端盖 16内侧， 四个磁体 4设置在导磁盘上， 每个导磁盘上 设置有两个磁体 4, 其中两个磁铁 4的 N极朝向定子的线圈单元 3 , 另外两 个磁铁 4的 S级朝向定子的线圈单元 3 , 定子的导磁架 1与磁轭 10固接为一 体。

传动轴 13转动时 , 带动导磁盘和磁体 4转动 , 使得线圈单元 3被磁体 4 的磁力线切割， 产生感应电流。

如图 14所示，釆用上述结构的交流发电机，其内产� ��两条封闭的磁路， 其中两个磁体 4的磁力线从 N极出发，经磁体 4与导磁靴之间空隙进入导 磁靴， 再进入线圈单元 3 , 通过线圈单元 3后进入导磁架 1 , 通过传动轴 13及另一个线圈单元 3进入另外两个磁体 4的 S极。另外两个磁体 4的磁 力线从 N极出发， 进入导磁盘 , 再穿过传动轴 13进入前两个磁体 4的 S 极中， 形成了转子上磁体 4的磁力线的封闭回路。

如图 15所示， 线圈单元 3中电流产生的磁场磁力线 20集中在导磁架 1及线圈单元 3中圓环形导磁片内，磁场磁力线 20在导磁架 1及圓环形导 磁片内形成磁场磁力线 20的封闭回路。 上述两个磁力线的封闭回路互不 影响， 因此转子只需克服自身摩擦力、 克服对定子线圈单元上导磁层的吸 引力和机壳内漏磁的作用力， 原动力机或拖动电机拖动转子旋转， 进而线 圈磁路封闭发电机就可产生电流。

图 16为本发明实施例提供的第三种发电机的结构� ��意图； 图 17为图 16 提供的发电机的转子磁力线示意图； 图 18为图 16提供的发电机的定子磁力 线示意图。

如图 16所示， 本实施例提供的发电机为直流发电机， 该发电机包括本发 明第二实施例提供的定子， 该发电机还包括机座 19、 机壳 18、 端盖 16、 磁 轭 10、 转子、 传动轴 13、 传动轮 14和风扇 15。 该发电机的其他结构及连接 关系与上述实施例相同， 传动轴 13转动时， 带动导磁盘和磁体 4转动， 使得 线圈单元 3被磁体 4的磁力线切割， 产生感应电流。

如图 17所示，釆用上述结构的直流发电机，其内产� ��四条封闭的磁路， 磁体 4的磁力线从 N极出发， 经磁体 4与导磁靴之间空隙进入导磁靴， 再 进入线圈单元 3 , 通过线圈单元 3后进入导磁架 1 , 通过磁轭 10及端盖 16 进入导磁盘中， 再通过导磁盘进入磁体 4的 S级中， 形成了转子上磁体 4 磁力线的封闭回路。

如图 18所示， 线圈单元 3中电流产生的磁场磁力线 20集中在导磁架 1及线圈单元 3中圓环形导磁片内，磁场磁力线 20在导磁架 1及圓环形导 磁片内形成磁场磁力线 20的封闭回路。 上述两个磁力线的封闭回路互不 影响， 因此转子只需克服自身摩擦力、 克服对定子线圈单元 3上导磁层的 吸引力和机壳内漏磁的作用力， 原动力机或拖动电机拖动转子旋转， 进而 线圈磁路封闭发电机就可产生电流。

在该实施例的基础上，将其中两个磁体 4的 N极朝向线圈单元 3设置， 将另外两个磁体 4的 S极朝向线圈单元 3设置， 则该发电机就转变为了交 流发电机， 该交流发电机的其他结构和磁力线回路与上述 实施例相同， 在 此不再赘述。

图 19为本发明实施例提供的第四种发电机的结构� ��意图； 图 20为图 19 提供的发电机的转子磁力线示意图； 图 21为图 19提供的发电机的定子磁力 线示意图。

如图 19所示， 本实施例提供的发电机为直流发电机， 该发电机包括本发 明第三实施例提供的定子， 该发电机还包括机座 19、 机壳 18、 端盖 16、 磁 轭 10、 转子、 传动轴 13、 传动轮 14和风扇 15。 机壳 18设置在机座 19上， 磁轭 10为圓筒形， 端盖 16为圓环形， 磁轭 10和端盖 16设置在机壳 18内， 两个圓盘形的端盖 16分别设置在圓筒形磁轭 10的两端，两个端盖 16以及磁 轭 10具有多个导磁片堆叠固接而成， 传动轴 13两端通过轴承分别于两个端 盖 16连接。

传动轴 13上固定套接有导磁桶， 转子包括两个磁铁 4, 两个磁体 4设置 在导磁桶的外壁上， 每个导磁盘上设置有两个磁体 4, 传动轴 13与端盖 16 滑接， 传动轴 13的一端伸出壳体 18外部， 该端固接有风扇 15 , 传动轴 13 另一端位置壳体 18内部， 该端固接有输入动力的传动轮 14。 磁体 4的同磁 性 N极面朝向定子的线圈单元 3 , 定子的导磁架 1与磁轭 10固接为一体。

传动轴 13转动时 , 带动导磁盘和磁体 4转动 , 使得线圈单元 3被磁体 4 的磁力线切割， 产生感应电流。

如图 20所示，釆用上述结构的直流发电机，其内产� ��四条封闭的磁路， 转子上的磁体 4的磁力线从 N极出发，经磁体 4与导磁靴之间空隙进入导 磁靴， 再进入线圈单元 3 , 通过线圈单元 3后进入导磁架 1 , 经过磁轭 3 进入端盖 16, 再通过端盖 16与导磁桶之间的空气进入导磁桶， 再通过导 磁桶进入磁体 4的 S极中， 形成了转子上磁体 4磁力线的一个封闭回路。 如图 21所示， 线圈单元 3中电流产生的磁场磁力线 20集中在导磁架

1及线圈单元 3中圓环形导磁片内，磁场磁力线 20在导磁架 1及圓环形导 磁片内形成磁场磁力线 20的封闭回路。 上述两个磁力线的封闭回路互不 影响， 因此转子只需克服自身摩擦力、 克服对定子线圈单元上导磁板的吸 引力和机壳内漏磁的作用力， 原动力机或拖动电机拖动转子旋转， 进而线 圈磁路封闭发电机就可产生电流。

图 22为本发明实施例提供的第五种发电机的结构� ��意图； 图 23为图 22 提供的发电机的转子磁力线示意图； 图 24为图 22提供的发电机的定子磁力 线示意图。

如图 22〜24所示， 本实施例提供的发电机为交流发电机， 该发电机具体 结构与图 19中的发电机结构基本相同， 不同点在于， 其中一个磁体 4的 N 极朝向线圈单元 3 , 另一个磁体 4的 S极朝向线圈单元 3。

综上所述， 本发明实施例提供的定子及发电机在工作时， 原动力机拖动 转子旋转， 磁体 4磁力线切割感应定子的线圈单元 3产生电流， 由于线圈单 元 3导电层中的导电线或导电片相当于螺绕线圈� � 螺绕线圈电流产生的磁场 磁力线集中在线圈内部， 且磁力线较容易从导磁率高地方通过， 而导磁片及 硅钢片磁导率高， 导磁架 1由导磁片组成， 线圈单元 3环绕在导磁架 1的外 部， 那么线圈单元的感应电流产生的磁场磁力线集 中在导磁架 1 内并 ^艮容易 在导磁架 1内通过， 定子上磁力线 20就封闭在导磁架 1内形成回路， 不影响 转子旋转运动， 转子旋转只受到发电机内部漏磁作用阻力影响 ， 而这个阻力 对于原动力机所输入的动力只是较小值， 所以本发明实施例提供的定子及发 电机工作效率高， 电能转换效率高， 发电机工作时能耗小， 解决了现在所使 用的发电机工作效率低的问题。

最后应说明的是： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对 其限制； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的 说明， 本领域的普通 技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施 例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替 换； 而这些修改或者替换， 并 不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例 技术方案的范围。