CN101572494A - 机械方式交替转换正、反接电源变频、变相的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明可按需要的频率及相电数输出交流电，使用机械方式将输入的电源电流接入触点系统，触点系统的触点通过交替变换连接对负载线路交替构成独立的正接或反接回路，电源增加并联输入和对应的触点系统按次序平均排列加以转换，形成负载使用按需要的频率及输出相电数的交流电状态。动力源可采用多种方式，能够带动触点摩擦即可达到效果。输入电源可采用电池，也可采用交流电，经过这种方法输出非正弦波，输入电流为直流电时，输出波形为矩形波。本发明方法通过简单方法就能输出高频、低频电流，交替转换正、反接电源时使用动力少，输入和输出电压、电流不受限制、无损耗输出，是取代大、中型变频设施的设计方案。
Description
技术领域
本发明涉及一种变频方法，具体的说就是使用机械方式交替转换正、反接电源变频、变相的方法。
背景技术
目前，公知产生交流电方法基本上有两种：一是发电机通过电磁变频；另一种是电力电子器件变频，从开始的晶闸管到功率晶体管到现在普遍应用的功率集成电路模块、门极换流晶闸管、智能功率模块。
发明内容
本发明目的在于提供一种用机械方式交替转换正、反接电源，按需要的频率及输出相电数直接将电源电流输出的方法。
本发明方法的技术方案是：使用机械方式将输入的电源电流接入触点系统，触点系统的触点通过交替变换连接对负载线路交替构成独立的正接或反接回路，形成负载按需要的频率及输出相电数使用交流电状态。
对于直流电输入，触点系统每秒内交替变换独立的正接或反接回路次数为输出交流电的频率；对于单相交流电流输入，其频率与触点系统同频率且同步转换时，输出为直流电，同频率不同步时，仍按原交流电频率输出；对于按输入交流电频率整数比例同步增减触点交替速度，输出频率较输入频率也按整数比例增减，不同步输入或按非整数比例增减触点交替连接，在输出时每一次不同步转换增加一个输出频率数值。
电源增加并联输入和对应的触点系统按次序平均排列加以转换，可构成多相电流输出，对于输入为单相电并联，输出相电数为输入并联数，对于输入为多相(如三相交流电)，增加并联输入线路只能成倍增加输出相电。
触点交替连接需要的动力源可采用多种方式，以下仅以电机为例。电机是能够带动触点摩擦的微型电机即可达到效果，另外还有电磁铁、风力、水力、人力(自行车)等都可作为触点的动力源。
输入电源可采用电池，也可采用220V市电、380V交流电，对于需要特定电压可采用分压输入或整流倍压输入(电路基础操作，不属于本方法描述范围)。按输入电压输出，如需输出后需要特定电压，和输入电压同理不再描述。
经过这种方法输出非正弦波，输入电流为直流电时，输出波形为矩形波。
频率、相电是机械传动形成转换状态能够达到的范围以内。
对于触点交替变换正接或反接回路可设计出许多种不同的具体方式，原理上都是通过触点构成连接后由负载线路两端交替输入电流，交替未输入电流一端作为输入电流一端的负载回路，因此仅举以类似于电机电刷与转子上配套铜环的设计具体说明，这种设计的优点是输入的电源电流在交替转换线路时，衔接是没有间隔的轴向交替连接形式，可以保证输入线路中的电流没有耗损不间断输入，另外举出几种触点连接的形式简单说明这种变频、变相的方法可采取许多方式。
本发明方法的有益效果是：通过简单方法就能输出高频、低频电流，交替转换正、反接电源时使用动力少，输入和输出电压、电流不受限制、无损耗输出，是取代大、中型变频设施的设计方案。
附图说明
图1是本发明方法使用微型电动机为动力变频的一种实例，含有两种方向电流经过途径的点划线和虚线。
图2是将直流电转变为单相交流电后的矩形波形。
图3是交流电作为待变频电源电流输入转换设置之前的波形。
图4是将图3交流电源电流经变频后的输出非正弦波形，为原频率3倍。
图5是将输入的直流电源并联三个电流输入输出三相交流电时，三个触点组设置方法。
图6是将输入的直流电源输出三相交流电时，三相交流电的输出角度划分。
图7是将输入的直流电源输出三相交流电时，移动触点在绝缘轴上排列位置示意图。
图8是对于高频时电机转速不能达到时，提高绝缘轴转速及对应触点来增加触点交替接触频率的设计。
图9是减少触点变频的一种设计。
图10是需要高频转换时的另一种简便设计。
图11是对于超高频时电机转速不能达到时，使用履带来增加触点交替接触频率的设计。
图中：1外接电源输入端；2外接电源输出端；3电机；4电机轴；5绝缘轴；6移动触点一；7移动触点二；8固定触点一；9固定触点二；10固定触点三；11固定触点四；12固定触点五；13固定触点六；14固定触点七；15固定触点八；16输出端一；17输出端二；18正方向电流路线虚线表示；19负方向电流路线双点划线表示；20正方向电流输出后方向虚线箭头表示；21负方向电流输出后方向双点划线箭头表示；22绝缘轴中心孔；23绝缘轴；24绝缘轴上对于并联输入的第一个电流嵌入的移动触点之一；25对于并联输入的第一个电流设置的固定触点组一；26对于并联输入的第一个电流设置的固定触点组二；27绝缘轴上对于并联输入的第二个电流嵌入的移动触点之一；28对于并联输入的第二个电流设置的固定触点组一；29对于并联输入的第二个电流设置的固定触点组二；30绝缘轴上对于并联输入的第三个电流嵌入的移动触点之一；31对于并联输入的第三个电流设置的固定触点组一；32对于并联输入的第三个电流设置的固定触点组二；33第一相电移动触点一位置；34第一相电移动触点二位置；35第二相电移动触点一位置；36第二相电移动触点二位置；37第三相电移动触点一位置；38第三相电移动触点二位置；39绝缘轴上安装的齿轮或皮带轮；40增加的对应触点中的其中一个；41电源正极；42电源负极；43导线一；44导线二；45移动双触点；46移动单触点；47输出电源固定触点一；48输出电源固定触点二；49孔；50移动触点使用侧面连接输出或输入端；51移动触点一；52移动触点二；53轴绝缘部分。
具体实施方式
在图1中，外接电源输入端(1)提供输入电流，外接电源输出端(2)提供输出回路。使用电机(3)通过电机轴(4)带动绝缘轴(5)转动，绝缘轴(5)上嵌入的移动触点一(6)、和移动触点二(7)按图中方向交替到达绝缘轴(5)上方与固定触点一(8)、固定触点二(9)或固定触点三(10)、固定触点四(11)连接，绝缘轴(5)上嵌入的移动触点一(6)、移动触点二(7)按图中方向交替到达绝缘轴(5)下方与固定触点五(12)、固定触点六(13)或固定触点七(14)、固定触点八(15)连接。当移动触点一(6)到达图中方向绝缘轴(5)的上方、移动触点二(7)相应达到绝缘轴(5)下方时，经过输出端一(16)、输出端二(17)时产生正方向电流，其正方向电流路线(18)为：外接电源输入端(1)——固定触点一(8)——移动触点一(6)——固定触点二(9)——输出端一(16)——输出端二(17)——固定触点八(15)——移动触点二(7)——固定触点七(14)——外接电源输出端(2)，形成正方向电流的闭合回路，其中正方向电流输出后方向虚线箭头表示(20)代表此电流输出后经过负载的方向，正方向电流路线虚线表示(18)在经过触点以外的地方代表导线的连接。
当移动触点一(6)到达图中方向绝缘轴(5)的下方、移动触点二(7)相应达到绝缘轴(5)上方时，经过输出端一(16)、输出端二(17)时产生负方向电流，其负方向电流路线(19)为：外接电源输入端(1)——固定触点三(10)——移动触点二(7)——固定触点四(11)——输出端二(17)——输出端一(16)——固定触点六(13)——移动触点一(6)——固定触点五(12)——外接电源输出端(2)，形成负方向电流的闭合回路，其中负方向电流输出后方向双点划线箭头表示(21)代表此电流输出后经过负载的方向，负方向电流路线双点划线表示(19)在经过触点以外的地方代表导线的连接。
在图2中，表示了直流电经过此方法变频后输出的波形为矩形波，这是与发电机产生正弦交流电主要区别特征。
在图3中，是交流电作为待变频电源电流输入转换设置之前的波形，此波形为正弦波。
在图4中，是交流电源电流经变频设置提高三倍后的输出非正弦波形，此波形在原波形每个周期的正半周或负半周的三分之一处进行正负电转换。
在图5中，输入为直流电流，输出为三相交流电流。绝缘轴(23)、绝缘轴上对于并联输入的第一个电流嵌入的移动触点之一(24)、对于并联输入的第一个电流设置的固定触点组一(25)、对于并联输入的第一个电流设置的固定触点组二(26)构成第一个并联输入电流的部分转换设置，在输出三相交流电中起到输出第一相交流电流作用；绝缘轴(23)、绝缘轴上对于并联输入的第二个电流嵌入的移动触点之一(27)、对于并联输入的第二个电流设置的固定触点组一(28)、对于并联输入的第二个电流设置的固定触点组二(29)构成第二个并联输入电流的部分转换设置，在输出三相交流电中起到输出第二相交流电流作用；绝缘轴(23)、绝缘轴上对于并联输入的第三个电流嵌入的移动触点之一(30)、对于并联输入的第三个电流设置的固定触点组一(31)、对于并联输入的第三个电流设置的固定触点组二(32)构成第三个并联输入电流的部分转换设置，在输出三相交流电中起到输出第三相交流电流作用；绝缘轴中心孔(22)对绝缘轴(23)起到连接外部动力作用。图5是将图1转换触点系统重复三次组合而成，其中对应的移动触点没有画出，每组具体部件作用同图1的原理不再描述。
在图6中，是将输入的直流电设定为输出三相交流电时，三相交流电的输出角度划分。
在图7中，是将输入的直流电源输出三相交流电时，移动触点在绝缘轴上排列位置示意图。同一电流的两个移动触点相差180°，不同电流的两个移动触点相差120°。
在图8中，是对于高频时电机转速不能达到时，将绝缘轴上安装的齿轮或皮带轮(39)在同一绝缘轴上增加对应触点来增加触点交替接触频率的设计，图中只标出增加的对应触点中的其中一个(40)。由于此设计和上面的设计原理相同，因此不作具体描述。
在图9中，是减少触点变频的一种设计，电源正极(41)和电源负极(42)通过导线一(43)和导线二(44)分别与移动双触点(45)移动单触点(46)连接后达到输出电源固定触点一(47)和输出电源固定触点二(48)，移动双触点(45)移动单触点(46)通过孔(49)连接电磁铁或电机偏轮等方法进行移动，使输出电源固定触点一(47)、输出电源固定触点二(48)交替变换连接移动双触点(45)、移动单触点(46)从而达到转换电路作用。
图10中，需要高频转换时的另一种简便设计。这个设计为减少绝缘轴的长度及触点数量，将移动触点一(51)和移动触点二(52)平行排列，中间使用轴绝缘部分(53)间隔，输入、输出电流通过移动触点使用侧面连接输出或输入端(50)及另两个垂直于轴的固定触点(同图一原理未画出)来交替输出电流。
图11中，是对于超高频时电机转速不能达到时使用履带来增加触点交替接触频率的设计。由于与上面所述原理相同，只是具体触点交替连接的动力源及传输动力使履带转动的零件没有设定画出；触点具体安排位置和连接方法没有设定画出，因此只作简单介绍：其中不带阴影部分为履带自身绝缘材质，带阴影部分为移动触点，在履带同侧和背面交替排列，固定触点分别排列于履带内、外两侧。由于这种设计增加了移动触点，从而在传动转速不变的情况下，输出频率大大增加。
Claims (7)
1.一种机械方式交替转换正、反接电源变频、变相的方法，包括使用机械方式将输入的电源电流接入触点系统，触点系统的触点通过交替变换连接对负载线路交替构成独立的正接或反接回路，形成负载按需要的频率及输出相电数使用交流电状态。
2.根据权利要求1所述的机械方式交替转换正、反接电源变频、变相方法，其特征是所述电源对于直流电输入，触点系统每秒内交替变换独立的正接或反接回路次数为输出交流电的频率；对于单相交流电流输入，其频率与触点系统同频率且同步转换时，输出为直流电，同频率不同步时，仍按原交流电频率输出；对于按输入交流电频率整数比例同步增减触点交替速度，输出频率较输入频率也按整数比例增减，不同步输入或按非整数比例增减触点交替连接，在输出时每一次不同步转换增加一个输出频率数值。
3.根据权利要求1所述的机械方式交替转换正、反接电源变频、变相方法，其特征是所述电源增加并联输入和对应的触点系统按次序平均排列加以转换，可构成多相电流输出，对于输入为单相电并联，输出相电数为输入并联数，对于输入为多相(如三相交流电)，增加并联输入线路只能成倍增加输出相电。
4.根据权利要求1所述的机械方式交替转换正、反接电源变频、变相方法，其特征是所述方法输出非正弦波，输入电流为直流电时，输出波形为矩形波。
5.根据权利要求1所述的机械方式交替转换正、反接电源变频、变相方法，其特征是所述输入电源的电压、电流及输出的电压、电流不受限制。
6.根据权利要求1所述的机械方式交替转换正、反接电源变频、变相方法，其特征是所述频率、相电是机械传动形成转换状态能够达到的范围以内。
7.根据权利要求1所述的机械方式交替转换正、反接电源变频、变相方法，其特征是所述对于触点交替变换正接或反接回路可设计出许多种不同的具体方式，原理上都是通过触点构成连接后由负载线路两端交替输入电流，交替未输入电流一端作为输入电流一端的负载回路。
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2009
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