本發(fā)明涉及一種發(fā)電機，特別涉及到一種用于城市生活處理排放水發(fā)電的輕阻發(fā)電機。

背景技術(shù)：

發(fā)電機是將其他形式的能源轉(zhuǎn)換成電能的機械設備，它由水輪機、汽輪機、柴油機或其他動力機械驅(qū)動，將水流，氣流，燃料燃燒或原子核裂變產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)化為機械能傳給發(fā)電機，再由發(fā)電機轉(zhuǎn)換為電能。

發(fā)電機的形式很多，但其工作原理都基于電磁感應定律和電磁力定律。因此，其構(gòu)造的一般原則是：用適當?shù)膶Т藕蛯щ姴牧蠘?gòu)成互相進行電磁感應的磁路和電路，以產(chǎn)生電磁功率，達到能量轉(zhuǎn)換的目的。發(fā)電機的工作特性：

發(fā)電機不接負載時，電樞電流為零，稱為空載運行。此時電機定子的三相繞組只有勵磁電流If感生出的空載電動勢E0(三相對稱)，其大小隨If的增大而增加。但是，由于電機磁路鐵心有飽和現(xiàn)象，所以兩者不成正比。反映空載電動勢E0與勵磁電流If關(guān)系的曲線稱為同步發(fā)電機的空載特性。

當發(fā)電機接上對稱負載后，電樞繞組中的三相電流會產(chǎn)生另一個旋轉(zhuǎn)磁場，稱電樞反應磁場。其轉(zhuǎn)速正好與轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速相等，兩者同步旋轉(zhuǎn)。

同步發(fā)電機的電樞反應磁場與轉(zhuǎn)子勵磁磁場均可近似地認為都按正弦規(guī)律分布。它們之間的空間相位差取決于空載電動勢E0與電樞電流I之間的時間相位差。電樞反應磁場還與負載情況有關(guān)。當發(fā)電機的負載為電感性時， 電樞反應磁場起去磁作用，會導致發(fā)電機的電壓降低；當負載呈電容性時，電樞反應磁場起助磁作用，會使發(fā)電機的輸出電壓升高。

主要指外特性和調(diào)整特性。外特性是當轉(zhuǎn)速為額定值、勵磁電流和負載功率因數(shù)為常數(shù)時，發(fā)電機端電壓U與負載電流I之間的關(guān)系。調(diào)整特性是轉(zhuǎn)速和端電壓為額定值、負載功率因數(shù)為常數(shù)時，勵磁電流If與負載電流I之間的關(guān)系。

同步發(fā)電機的電壓變化率約為20～40％。一般工業(yè)和家用負載都要求電壓保持基本不變。為此，隨著負載電流的增大，必須相應地調(diào)整勵磁電流。雖然調(diào)整特性的變化趨勢與外特性正好相反，對于感性和純電阻性負載，它是上升的，而在容性負載下，一般是下降的。

眾所周知，通過外力(例如水力、火力、風力等)拖動或帶動的所有發(fā)電機，若要輸出多大的電能，外界就要提供多大的動能——電能是通過發(fā)電裝置將動能轉(zhuǎn)換而成的——這個過程是守恒的。由于發(fā)電機發(fā)電時電樞會發(fā)熱、軸承有摩擦、鐵芯有損耗等，因而動能轉(zhuǎn)換成電能的效率通常在54-75％。另外，燃煤、燃油等火力發(fā)電其在熱能轉(zhuǎn)換成動能之過程中的效率通常在36-54％，在這種情況下再將動能轉(zhuǎn)換為電能，最終導致的是資源的過度損耗以及大氣的嚴重污染。

電力學告訴我們，將動能轉(zhuǎn)換成電能的過程，其實就是外力克服發(fā)電機電樞阻力的做功過程，若要輸出多大的電能，外力就要克服多大的阻力做功——這個過程是守恒的。當外力還要克服軸承等摩擦力，當電流還會引起線圈等發(fā)熱時，發(fā)電機的輸出效率自然就會低于100％。為進一步提高輸出效率，目前可以采用磁浮軸承與超導線圈。采用磁浮軸承與超導線圈，發(fā)電機的輸出效率就基本完美無缺了(可達98％以上)。然而，目前拖動發(fā)電機的 動力裝置(燃煤、燃油)的熱效率還不能突破54％(這可謂是“永恒”的技術(shù)瓶頸)。受超導使用成本與“永恒”技術(shù)瓶頸的制約，市場面臨的實際情況是：發(fā)電機的輸出效率基本還處在75％左右，水力、火力資源還繼續(xù)在過度損耗。

既然存在使用成本與技術(shù)瓶頸的制約，為什么不可以放棄在這方面的努力，轉(zhuǎn)而去尋找一個解決問題的切入點？綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)，如果能夠單方面把發(fā)電機的電樞阻力減少，例如減少1/3(但發(fā)電量不變)，就相當于把動力裝置的熱效率提高到48-72％，從而相當于把發(fā)電機的輸出效率提高到72％-100％，進而相當于減少了水力、火力資源的過度損耗。

在努力減少水力、火力資源的過度損耗的問題上，除了風力、水力發(fā)電之外，還可以考慮城市生活處理排放水發(fā)電。城市生活處理排放水是日夜川流不息的，雖然它遠沒有瀑布流那樣湍急，但其所蘊藏的能量也是不可低估的，因此，只有通過輕阻發(fā)電機才能最大限度地釋放出來。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務是提出一種用于城市生活處理排放水發(fā)電的輕阻發(fā)電機，以實現(xiàn)上述目的。

我們知道，現(xiàn)有發(fā)電機運行時，空載時(不發(fā)電)電樞阻力最小，拖動發(fā)電機電樞的動力裝置所提供的動力全部用于克服電樞轉(zhuǎn)動時所產(chǎn)生的摩擦阻力。加載時(發(fā)電時)電樞產(chǎn)生電流，電樞轉(zhuǎn)動阻力增加，拖動發(fā)電機電樞的動力裝置所提供的動力需要隨之提高，提高部分用于克服發(fā)電機運行時電樞所產(chǎn)生的電磁阻力。短路時(會燒機)電樞產(chǎn)生的電流最大因而電樞產(chǎn)生的阻力也最大，拖動發(fā)電機的動力裝置所提供的動力往往難于拖動電樞。

關(guān)于發(fā)電機的阻力，接觸過手搖電話機的人肯定頗有體會。過去，電話 機務員通常利用手搖電話機的搖動力度去判斷線路是否正常、是否開路抑或短路(接地)。

本發(fā)明提供的是這樣一種用于城市生活處理排放水發(fā)電的輕阻發(fā)電機，包括磁幄、鐵芯線圈和水葉。所述磁幄由兩部分永磁塊組成，一部分永磁塊的N極全部朝向磁幄內(nèi)，另一部分永磁塊的S極全部朝向磁幄內(nèi)，從而使磁幄內(nèi)形成徑向磁場；所述定子由鐵芯與線圈構(gòu)成，定子通過轉(zhuǎn)軸置于磁幄內(nèi)，轉(zhuǎn)軸處于兩部分永磁塊的間隔處；所述磁幄作為轉(zhuǎn)子，水葉置于磁幄，水葉為片式結(jié)構(gòu)，徑向承受城市生活處理排放水的水流。其技術(shù)特征是：由硅鋼片組成的鐵芯為具有一定長度的棒狀鐵芯，線圈繞于棒狀鐵芯的中間一段。所述線圈繞于棒狀鐵芯中間的尺寸為棒狀鐵芯的1/3或1/2。所述磁幄為低速運行磁幄。

本發(fā)明的實現(xiàn)過程：置于磁幄中的棒狀鐵芯繞組在發(fā)電時，產(chǎn)生的電流流過線圈時棒狀鐵芯的兩端分別會產(chǎn)生N、S極，N、S極的產(chǎn)生會抵抗外力的作用。因此，發(fā)電所提供的外力實質(zhì)是用以克服轉(zhuǎn)子的抵抗力。轉(zhuǎn)子采用上述結(jié)構(gòu)與棒狀鐵芯繞滿線圈，在兩者發(fā)電量相同的情況下，前者因電流流過線圈在棒狀鐵芯兩頭分別產(chǎn)生的N、S極就會集中在靠近線圈兩端，其產(chǎn)生的作用力就會大大減少。這樣，外力克服轉(zhuǎn)子抵抗力就會減輕，就可實現(xiàn)上述目的。

輕阻發(fā)電機將使無處不在、廣闊無垠的電能快速邁入低成本的綠色能源時代。此外是高度節(jié)能，打個比方：現(xiàn)有發(fā)電機用X斤煤可發(fā)Y度電，而輕阻發(fā)電機只用X/2-X/10斤煤就可發(fā)Y度電，從而相當于把發(fā)電機的輸出效率提升到相當高度，相當于減少了水力、火力資源的過度損耗，進而改善了大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境和人類居住環(huán)境。另外是提供廉價的電源，為國民經(jīng)濟 的可持續(xù)發(fā)展提供了強有力的保障和支持。最后是城市生活處理排放水是日夜川流不息的，雖然它遠沒有瀑布流那樣湍急，但其所蘊藏的能量也是不可低估的，因此，通過輕阻發(fā)電機可以最大限度地把其釋放出來。

實施方式

一種用于城市生活處理排放水發(fā)電的輕阻發(fā)電機，包括磁幄、鐵芯線圈和水葉。所述磁幄由兩部分永磁塊組成，一部分永磁塊的N極全部朝向磁幄內(nèi)，另一部分永磁塊的S極全部朝向磁幄內(nèi)，從而使磁幄內(nèi)形成徑向磁場；所述定子由鐵芯與線圈構(gòu)成，定子通過轉(zhuǎn)軸置于磁幄內(nèi)，轉(zhuǎn)軸處于兩部分永磁塊的間隔處；所述磁幄作為轉(zhuǎn)子，水葉置于磁幄，水葉為片式結(jié)構(gòu)，徑向承受城市生活處理排放水的水流。其技術(shù)特征是：由硅鋼片組成的鐵芯為具有一定長度的棒狀鐵芯，線圈繞于棒狀鐵芯的中間一段。所述線圈繞于棒狀鐵芯中間的尺寸為棒狀鐵芯的1/3。

所述磁幄為低速運行磁幄；

所述永磁磁幄為柱形；

所述永磁塊為釹鐵硼或強磁材料。