本发明与单极发电机有关，更具体地说，本发明与用于鼓型单极发电机的转子滑环组件的设计和结构有关。 单极发电机，也称为非循环的或单场的发电机，其特征为含有一圆盘形或圆柱形的导电电枢，该电枢安置成相对于一磁场绕着中心轴线转动，（在上述磁场中磁力线沿平行转动轴线的方向穿过电枢面），从而产生一连续的电流。
在传统的单极盘式发电机中，一电导体盘围绕其中心轴线转动，而一磁场安置成平行于穿过盘的相对面的盘轴线延伸。一对电刷分别安置成与盘的中心和周边表面啮合以对外负载提供一电接头。
在鼓型单极发电机中，转子可包括一由导电材料诸如铜制成的其操作如同滑环的圆柱壳体，该圆柱壳体采用热压法或加压到一由铁磁材料制成且直接连到驱动轴或输入轴的实心内圆柱芯上。磁场励磁系统包括两个以固定不动位置放在转子两轴端的直流电磁场线圈或超导磁场线圈，该磁场励磁系统需充电以产生能穿过实心转子芯两轴端面的相同磁场极性。
在用永久磁铁作为磁场源的情况下，转子芯是由中心为一铁磁材料制成的片件与两个永久磁铁片接触而组成，而各永久磁铁片在中心处面对铁磁材料片会有相同的磁场极性，永久磁铁片也可连到附加的铁磁材料片，该附加的铁磁材料片形成叠片转子芯地相对轴端，担任主转子体的柱形转子芯所有叠片直接连到一驱动轴或输入轴。一外电源连到转子的驱动轴上，使转子绕着枢动轴转动，因此沿着转子的轴向长度产生一直流输出电压。
这些电机，在流过满负载电流的转子每一轴向端装有一套集流件，电刷件于转子轴向端与转子外壳相接触位置，上述外壳用作一个滑环，并通过一套电刷向外电路传出一电动势，然后再通过另一套电刷反馈到转子外壳上。当电流传向负载，电流流路和沿着转子圆周面穿过转子壳中心的磁力线磁路的相互作用将会产生一种使转子减速的力，转子的减速力是由于导体场与发电机的主场相互作用而引起的在发电机中的典型的电动机反应而产生的。
本发明为一单级发电机提供一改进的转子滑环组件，本发明综合了将磁力线分道和将电流流路分道的概念而把磁力线从电流流路分开从而减小反电动势。根据电流流过最小电阻的电路和磁场穿最小磁阻的磁路的原理就能达到上述的分离。
因此本发明的目的是提供一具有更大工作效率的单极发电机。
本发明的再一目的是为单极发电机设置一改进的转子滑环设计。
本发明的另一目的是为转子壳滑环组件提供一与电流通路分开的单独磁力线通路。
从下文结合附图叙述的本发明的最佳实施例，将对本发明的其它目的和优点更加了解，附图中：
图1是根据本发明的一实施例所制造的单极电机的局部剖面的侧视图;
图2是根据本发明的一最佳实施例所制造的叠片内转子组件的侧视图;
图3是一实心内转子组件和磁场励磁系统的侧视图;
图4根据先有技术的一叠片内转子和带有集流件的滑动组件的透视图;
图5根据本发明的最佳实施例的一叠片内转子和带有集流件的滑环组件的透视图;
图6是最佳实施例的滑环转子壳的局部剖面侧视图。
参照图1，本发明的鼓型单极发电机主要含有一带有适于与原动机（未示出）相连的输入轴12的圆柱形转子10，具有中心轴线的输入轴12通过轴承16和18装在定子构件20内而转动，定子构件20设有一在其内安放若干电刷组件24和26的空间22，并设置张紧弹簧28强制电刷组件24和26与转子10的外壳或外套14相接触。
用作滑环的转子10的外壳14是由良好导电性能的材料例如铜制成，外壳14在转子10轴向长度中点处外壳14的周面上有开孔15，该孔可以是圆的并相互均匀隔开而对齐，孔15内装入铁磁材料片30，铁磁材料片30穿过转子10的外壳14的厚度而延伸。转子10的转子芯41（见图2）装在外壳14的内部，位于转子芯（41）内的二片永久磁铁44，46（见图2）提供了一磁场，该磁场通过铁磁材料片30时遇到的磁阻比通过外壳14要小，因此，磁场被分叉或分道且穿过铁磁材料片30的厚度并沿图2所示磁力线47的方向返回来。转子10的转动造成一沿转子外壳14轴向产生的电动势，当转子10外壳14与电刷24，26之间发生滑动电接触时，由标号36的箭头所示的电流沿转子外壳14轴向流动，且在铁磁材料片30之间分道或分叉流向电刷组件26且通过导线38流出到一外电路（未示出），从外电路返回的电流则通过导线40穿过电刷组件24回到转子10。
参照图2，内部圆柱形转子芯40包含多个片件，其中二个片件44，46是由永久磁铁制成，且被铁磁材料片42隔开，铁磁材料片42位于内转子芯组件41轴向长度的中点附近，永久磁铁片44和46轴向对准，使得相同的磁极与铁磁材料片42相接触，磁力线47在铁磁材料片42的轴向长度中点附近会聚，且流出周面43并沿着标号47的虚线所示路线流动。内转子芯41可在位于转子芯组件41的每一轴向端设置片件48和50，并与永久磁铁片44和46相接触或靠近。输入轴12沿轴向穿过内转子片件42，44，46，48和50的中心且以合适的方式紧固到上述这些片件上。
参照图3，示出了一个磁场励磁系统及内转子芯54的另一个可供选择的优先实例结构，其中内转子芯54是用整体的铁磁材料制成，且没有在轴向端51，53固定在定子构件（未示出）的静止位置上，但并不与转子芯54接触的感应绕阻56和58，该感应绕组56和58通电以产生穿过实心转子芯54的两个轴向端51和53端面的相同磁场极性（图中示出方向向上），如图中虚线59所示。设置一输入轴60并以合适方式紧固到实心的转子芯54上。
参照图4，图中示出一完整的转子组件61，它与先有技术有共同点，其中，由良导电性非铁磁材料诸如铜制成的圆柱形壳体62压入或热压在内转子芯64上，圆柱形壳体62套在内转子芯64上的热压配是这样进行的，即通过加热圆柱形壳体62，并激冷内转子芯64，再把壳体62压套在内转子芯64上，然后同时把它们冷却到室温。内转子芯64内所产生的磁路65会聚在转子61轴向长度的中点内且穿过圆柱形壳体62，从而产生一穿过圆柱形壳体62的均匀贯穿的磁通量66（虚线内的面）的环形面。图4所示的磁路65只表明一个磁通量平面，实际上，磁路65是在包含转子中心轴线的所有平面内。当传动力传到输入轴68时，圆柱形壳体62的两轴向端产生相反的电荷并由集流件70和62来收集，当电流由外电路（未示出）引出，电流流路74穿过在圆柱壳体62上的磁通量通路面66，从而产生一使转子61减速的反作用力（反向电动势）。
参照图5，图中所示为一本发明的另一个可供选择的优先实例的转子壳体组件，其中有一由具有良好导电性非铁磁材料诸如铜制成的圆柱形壳体76，该圆柱形壳体76直在壳体76轴向长度中点沿着壳体圆周分布的开孔77，该开孔77是圆形的且相互对齐和等距离隔开。铁磁材料片78装在开孔77内，并延伸穿过壳体76的厚度。通过参照图4先有技术所述的热压配合法，可把圆柱形壳体76紧固到内转子芯80上。转子芯80的标号为81的磁路将分叉或分道和流过且穿越铁磁材料片78，并返回到转子74的两轴向端83，85。当传动力传到输入轴82时，在圆柱形壳体76的两轴向端83，85产生相反的电荷，且由集流件84和86收集，当电流由外电路（未示出）引出时，电流就会分叉或通向或沿着铁磁材料片78之间标号为88的流路流动，该流路与铁磁材料片78隔离和/或分开。因为转子壳体76的设计使磁路81和电路88分道和分开（或/或相互隔离），于是就避免了在先有技术设计中由于磁路和电路相交而产生使转子减速的力，从而大大地提高了发电机的总效率。
参照图6，该图示出本发明的一最佳实施例，其中，相当于图5中的相同部件都用相同标号加上一个尾数a表示。转子芯壳体76a采用适宜于导电材料诸如铜的普通铸造方法制成，转子芯壳76a铸件在其围绕轴向长度的中点的位置设有开孔或空穴77a，该空穴77a穿过转子壳76a的厚度以提供一个可将铁磁材料片78a压入或安装到空穴77a内的空间。该铁磁材料片78a可由铁或钢或含有铁磁材料与其它材料结合的合金和/或具有低磁阻特性的材料制成。开孔77a和铁磁材料片78a的形状设计使通过铁磁材料片78a的磁力线导流最大。虽然铁磁材料片78a并不限于一种具体的几何形状，但是，应该理解，铁磁材料片78a的形状可决定把它插入和紧固到转子芯壳体76a上空穴77a的方法，对于所示的实施例来说，铁磁材料片78a是从内部插入空穴77a的。现在有许多方法可把铁磁材料片78a紧固到空穴77a内。
显然，对本专业的普通技术人员来说，在不偏离本发明的精神和范围前提下本发明可以有各种改变，而且可以采用各种合金，最好是具有低磁阻的合金。