專利名稱：對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈應(yīng)用于電磁器機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈應(yīng)用于電磁器機(jī)。
背景技術(shù)：
電磁器機(jī)的發(fā)展經(jīng)長期的研究改進(jìn)，直到今日已經(jīng)定型，其效率幾乎無改進(jìn)的余 地。這是因?yàn)檠芯康闹攸c(diǎn)大都放置于磁路設(shè)計(jì)，構(gòu)造，體積，與散熱等。本發(fā)明的研究目標(biāo) 針對于電路設(shè)計(jì)的改進(jìn)，結(jié)果就是本發(fā)明的創(chuàng)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(zhuǎn)換效率，減 少馬達(dá)或是發(fā)電機(jī)的電能散失與體積，以符合未來的綠色環(huán)保的用電環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述的背景技術(shù)中，為了符合產(chǎn)業(yè)利益的需求以及達(dá)到上述的目的，本發(fā)明 提供一種對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈應(yīng)用于電磁器機(jī)，降低在電感器或是變電器的磁化電流，增加 變電器的轉(zhuǎn)換效率，減少馬達(dá)或是發(fā)電機(jī)的電能散失與體積，以符合未來的綠色環(huán)保的用 電環(huán)境。本發(fā)明提出一種電磁線圈，主要是由數(shù)個(gè)線圈對稱并聯(lián)組合而成。本發(fā)明亦提出 一種對稱并聯(lián)感應(yīng)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并聯(lián)方式 從前述的磁心中心向兩端纏繞。本發(fā)明同時(shí)提出一種繞線機(jī)，包含兩個(gè)手臂，將一對或是一 對以上的線圈以對稱且并聯(lián)方式從一磁心中心向兩端纏繞。由于使用兩個(gè)手臂進(jìn)行繞線， 線圈的制造時(shí)間可以節(jié)省一半。本發(fā)明的對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈可應(yīng)用在電感器，變電器，馬達(dá)(電動(dòng)機(jī))，或是發(fā)電 機(jī)。對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈可應(yīng)用于一般電磁器機(jī)的設(shè)計(jì)，其特色在于電磁因素(parameter) 的拘束(constraints)減少，供設(shè)計(jì)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(huán)繞磁心11的 基柱。其中線圈12和13互相對稱，且匝數(shù)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(jié)，而電源就接到線端16和17來磁化此鐵心。B.[理論基礎(chǔ)]依照上述的安排，兩線圈12和13在電路上是并聯(lián)的，所以同等線電阻變成各線圈 電阻的一半，若與標(biāo)準(zhǔn)線圈的電阻比較則只有四分的一。這個(gè)現(xiàn)象供給線圈設(shè)計(jì)者很大的 自由度可以選用較細(xì)的銅線以增加線圈匝數(shù)，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(zhuǎn)換效率也得以增加，電感器的體積也可減少。C.[對稱并聯(lián)繞線機(jī)]此繞線機(jī)有以下的特征1.兩線自兩線圈的中心點(diǎn)向外纏繞；2.纏繞至外線時(shí)開始轉(zhuǎn)回，向中心纏繞；
3.在中心處應(yīng)有一凸出界限隔離兩線圈；4.繞至中點(diǎn)后再向外纏繞；5.繼續(xù)往返直到匝數(shù)達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)。以上述的繞線方式形成的對稱并聯(lián)線圈可以應(yīng)用在電感器，變電器，馬達(dá)(電動(dòng) 機(jī))，或是發(fā)電機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)在于可以降低磁化電流，減少電阻損耗，增加轉(zhuǎn)換效率，減少機(jī)件 體積，減少溫度上升等。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。圖1是本發(fā)明的對稱并聯(lián)感應(yīng)器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的對稱并聯(lián)感應(yīng)器的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的對稱并聯(lián)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是傳統(tǒng)變電器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的對稱并聯(lián)變電器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的對稱并聯(lián)變電器的立體結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)號(hào)說明10對稱并聯(lián)感應(yīng)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(tǒng)變電器
19線軸
20鐵心
21初級(jí)線圈
22次級(jí)線圈
23線端
24線端
25線端
26線端
27對稱并聯(lián)變電器
28初級(jí)線圈
29初級(jí)線圈
30初級(jí)線圈
31次級(jí)線圈
32次級(jí)線圈
33次級(jí)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對稱并聯(lián)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)或?qū)ΨQ并聯(lián)感應(yīng)發(fā)電機(jī)
44旋轉(zhuǎn)軸
45鐵心
具體實(shí)施例方式本發(fā)明在此所探討的是一種新式的對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈。為了能徹底地了解本發(fā) 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(fā)明的施行并未限定于機(jī)械工 程的技藝者所熟悉的特殊細(xì)節(jié)。另一方面，眾所周知的組成或步驟并未描述于細(xì)節(jié)中，以避 免造成本發(fā)明不必要的限制。本發(fā)明的說明實(shí)例會(huì)詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述 的外，本發(fā)明還可以廣泛地施行在其它的實(shí)施例中，且本發(fā)明的范圍不受限定，其以之后的 專利范圍為準(zhǔn)。從上述繞線法，理論基礎(chǔ)，以及繞線機(jī)的描述，發(fā)明人提出以下實(shí)例。一 .對稱并聯(lián)感應(yīng)器請參閱圖1與圖2，此對稱并聯(lián)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(gòu)成。線圈12及13是互相對稱并聯(lián)，其匝數(shù)相同，大小相 同。兩線圈12及13的端點(diǎn)14和16相接，端點(diǎn)15和17相接，電源就接到線端16和17來 磁化鐵心11。因?yàn)榇藘删€圈12及13對稱且并聯(lián)，其綜合電阻值是各線圈電阻值的一半，與傳統(tǒng) 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，對稱并聯(lián)電感應(yīng)器10 可以使用較細(xì)的銅線纏繞線圈，其結(jié)果是電感應(yīng)器10體積減少。如需要較大的電感量，線 圈匝數(shù)可以增加，而體積可以保持不變。電感器10廣泛的應(yīng)用于電波過濾器，日光燈的穩(wěn)定器(安定器)等。對稱并聯(lián)電 感器對將來的電器體積的縮小(miniaturization)會(huì)有很大的貢獻(xiàn)。二 .對稱并聯(lián)變電器(變壓器)1.傳統(tǒng)變電器(標(biāo)準(zhǔn)變電器)請參閱圖4，這是一個(gè)傳統(tǒng)式的變電器18，其構(gòu)成包括線軸19，可磁化的鐵心20， 繞此鐵心20有初級(jí)線圈21，和次級(jí)線圈22。通常初級(jí)線圈21纏繞鐵心20，有數(shù)層的線； 而次級(jí)線圈22則纏繞初級(jí)線圈21的上面。初級(jí)線圈21的線端23和M接連輸入電源，而 次級(jí)線圈22則接到負(fù)載供應(yīng)電力。初級(jí)線圈21和次級(jí)線圈22的匝數(shù)比就決定輸入輸出電壓比。2.對稱并聯(lián)變壓器參閱圖5與圖6，與上述傳統(tǒng)變電器相似的構(gòu)造，對稱并聯(lián)變電器27，其初級(jí)線圈 28由一對對稱并聯(lián)的初級(jí)線圈四和30纏繞鐵心20，而次級(jí)線圈31則由一對對稱并聯(lián)的 次級(jí)線圈32和33纏繞鐵心20。初級(jí)和次級(jí)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(jìn)入初級(jí)線圈28，輸出負(fù)載則由次級(jí)線圈31的線端40和41送出。三.對稱并聯(lián)感應(yīng)馬達(dá)(電動(dòng)機(jī))請參閱圖3，對稱感應(yīng)電動(dòng)機(jī)43有一旋轉(zhuǎn)軸44，由電磁鐵來推動(dòng)。這電磁鐵包括 鐵心45以及對稱并聯(lián)線圈12和13。這和傳統(tǒng)式的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)唯一的不同處是線圈的纏繞 方式。這對稱并聯(lián)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的推動(dòng)力，比傳統(tǒng)的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)更大，加速也快，效率也
尚ο四.對稱并聯(lián)感應(yīng)發(fā)電機(jī)請繼續(xù)參閱圖3，對稱感應(yīng)發(fā)電機(jī)43有一旋轉(zhuǎn)軸44，由電磁鐵來推動(dòng)。這電磁鐵 包括鐵心45以及對稱并聯(lián)線圈12和13。這和傳統(tǒng)式的對稱并聯(lián)感應(yīng)發(fā)電機(jī)唯一的不同處 是線圈的纏繞方式。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸44轉(zhuǎn)動(dòng)后，會(huì)從對稱并聯(lián)線圈12和13的線端17提供電力。這對稱并聯(lián)感應(yīng)發(fā)電機(jī)的發(fā)電效率，比傳統(tǒng)的感應(yīng)發(fā)電機(jī)更大，加速也快，效率也
尚ο根據(jù)上述的說明，以下提供三個(gè)實(shí)際例子以闡釋本發(fā)明的杰出的功效。[例一]3伏特降壓器請同時(shí)參閱表一的數(shù)據(jù)。一個(gè)3伏特的標(biāo)準(zhǔn)降壓器的初級(jí)線圈，內(nèi)有電阻125歐 姆，次級(jí)線圈電阻是0. 2歐姆，若照這些電阻值的規(guī)格，對稱并聯(lián)變電器可以設(shè)計(jì)如下(a)選定較細(xì)的磁電線(magnetic wire)，其單位電阻約為標(biāo)準(zhǔn)變壓器初級(jí)線圈磁 電線的4倍；(b)按照對稱并聯(lián)繞線法纏繞的兩個(gè)對稱的初級(jí)線圈，各具電阻250歐姆；(c)選定較細(xì)的磁電線，如(a)所述，纏繞兩個(gè)對稱的次級(jí)線圈各具有0. 4歐姆的 電阻值。如此構(gòu)成的對稱并聯(lián)變壓器其輸出電壓約為5. 8伏特，遠(yuǎn)超過所需電壓。在此，如 果酌量減少次級(jí)線圈的匝數(shù)，就可得到所要的電壓。顯然，在這情形下，對稱并聯(lián)變壓器的 線圈體積更進(jìn)一步減少。電路耗損也隨的減少，電力效率增加。本[例一]實(shí)際設(shè)計(jì)如下(1)初級(jí)線圈采用40號(hào)磁電線；(2)次級(jí)線圈采用22號(hào)磁電線；(3)內(nèi)電阻各為250歐姆；(4)次級(jí)對稱并聯(lián)線圈各有65匝，分5層，每層13匝。內(nèi)電阻各為0.4歐姆。[例二] 120—3伏特標(biāo)準(zhǔn)降壓器和對稱并聯(lián)降壓器比較請同時(shí)參閱表一與表二， 初步變壓器測試表的數(shù)據(jù)(1)在相同的負(fù)載下，(3-6伏電燈泡)，標(biāo)準(zhǔn)變壓器的輸入電流是0. 19安培，對稱 并聯(lián)變壓器的是0. 069安培，效率各為6. 4%和觀.7% (看表二 a)，結(jié)果器體的溫度各為約華氏145度和華氏109度(見表一 c)(2)標(biāo)準(zhǔn)變壓器的無載電力損耗是5. 7瓦特時(shí)，而對稱并聯(lián)變壓器的則只有1. 13 瓦特(見表二 a)(3)標(biāo)準(zhǔn)變壓器的初級(jí)電感只有1. 5亨利，對稱并聯(lián)變壓器的初級(jí)電感則有5. 17 亨利(見表二 b)。(4)對稱并聯(lián)變壓器以一般的電力效率都遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)的變壓器的效率(見表二 a)[例三]120-12伏特四角D變壓器和對稱并聯(lián)變壓器的比較請同時(shí)參閱表三的數(shù) 據(jù)(1)對稱并聯(lián)變壓器的磁化電流18. 8mA,四角D的是150mA。(2)對稱并聯(lián)變壓器的無載初級(jí)功率是994mW，四角D的是4. 55W。(3)對稱并聯(lián)變壓器的效率是88-85%，四角D的是77-85%。從上面三個(gè)實(shí)例，可判定對稱并聯(lián)變電機(jī)具有優(yōu)越電力效率，器體體積可以減小， 散熱設(shè)備可以縮小。這對輸電工業(yè)有潛在的應(yīng)用價(jià)值。以下提供的三組圖表，是與上述的[例一]到[例三]對應(yīng)。在表一到表三中各 數(shù)據(jù)的量測，是由Voltechtm所進(jìn)行。表一 a功率測試比較表
權(quán)利要求
1.一種二線對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，其特征在于，包括 一磁心；一第一線圈與一第二線圈以對稱且并聯(lián)方式從該磁心中心向兩端纏繞，再繞回中心， 對稱來回纏繞且并聯(lián)構(gòu)成對稱并聯(lián)線圈，該二線對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈可應(yīng)用于一般電磁器機(jī)的設(shè)計(jì)，其特色在于電磁因素的拘束 減少，供設(shè)計(jì)者更大的自由度，所形成的電磁器機(jī)將有下列的優(yōu)點(diǎn)電力效率增加，器機(jī)本體電阻損耗減少，器機(jī)溫度上升減少，散熱設(shè)備可以縮小，器機(jī) 的體積減小。
2.一種電磁線圈，其特征在于，是由數(shù)個(gè)線圈以對稱并聯(lián)方式組合而成。
3.一種對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，其特征在于，包括 一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且并聯(lián)方式纏繞該磁心。
4.一種繞線機(jī)，其特征在于，包括兩個(gè)手臂與控制同步對稱繞線系統(tǒng)，將一對或是一對以上的線圈以對稱且并聯(lián)方式從 一磁心中心向兩端對稱纏繞，再繞回中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，其特征在于上述的磁心為一U型電磁 鐵，或其它形狀。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，其特征在于上述的第一線圈與該第二 線圈纏繞方式為互相對稱。
7.—種對稱并聯(lián)電感器，其特征在于，包括 一對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，包含一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且并聯(lián)方式從該磁心中心向兩端纏繞； 一電源連接到該對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈以磁化該磁心。
8.—種對稱并聯(lián)變電器，其特征在于，包括 一磁心；一第一對線圈以對稱且并聯(lián)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并聯(lián)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。
9.一種對稱并聯(lián)感應(yīng)發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括一旋轉(zhuǎn)軸；一對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，包含 一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且并聯(lián)方式從該磁心中心向兩端纏繞， 其中該磁心與該旋轉(zhuǎn)軸偶合，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)對該磁心產(chǎn)生隨時(shí)變電場。
10.一種對稱并聯(lián)電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括一旋轉(zhuǎn)軸；一對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈，包含一磁心；一對或是一對以上的線圈以對稱且并聯(lián)方式從該磁心中心向兩端纏繞， 其中該磁心與該旋轉(zhuǎn)軸偶合，當(dāng)一交流電源電源從該對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈輸入后，該旋 轉(zhuǎn)軸會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)。
全文摘要
一種對稱并聯(lián)感應(yīng)線圈應(yīng)用于電磁器機(jī)，本發(fā)明線圈纏繞法乃是自中心點(diǎn)用二線對稱纏繞磁心構(gòu)成兩個(gè)對稱的線圈，然后并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)對稱并聯(lián)線圈。此線圈可應(yīng)用于電感器，變電器(變壓器)，電動(dòng)機(jī)(馬達(dá))，或是發(fā)電機(jī)。其優(yōu)點(diǎn)包含減少磁化電流，減少電阻損耗，增加效率，甚至減少機(jī)件體積，減少溫度上升等。
文檔編號(hào)H01F27/28GK102063999SQ20091021089
公開日2011年5月18日 申請日期2009年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月13日
發(fā)明者麥克·柏威爾思路爾斯 申請人:萊瑞爾世界高科技公司