CN102280909B - 续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，其技术方案是，由光伏太阳能电池方阵发电系统，空气动力能源发电系统，镍氢电池电源储备系统组成联合供电设备系统，由车、船、航空器作为载体，将其安装在载体上，边走边发电，为续航途中的载体及时提供动力电源；光伏太阳能电池方阵发电系统：由非晶硅太阳能电池方阵38、防反充电阻断二极管39、充放电控制器19、乙蓄电池组20组成；空气动力能源发电系统：由涡轮机1、增速器9、发电机14、整流器17、充放电控制器19、甲蓄电池组18、逆变器21组成；镍氢电池电源储备系统：由充放电控制器19、甲蓄电池组18、乙蓄电池组20组成；其优点：结构简单、体积小、易于制造、成本低廉、投资少、易操作普及、节能环保。
Description
技术领域
本发明是关于续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，更具体的说，本发明是根据太阳能电池的原理、空气动力学的原理、镍氢电池储备电源的原理、综合设计成续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，将其安装在载体车、船、航空器等交通工具上、在续航途中利用太阳能和风能发电，并为续航途中的载体及时提供动力电源。
背景技术
目前，公知的太阳能发电和空气动力(风力)发电，多为固定式大中型与电网并网发电，它受着自然资源环境的限制，其不足之处：占地面积大，阳光照射的影响，风源风力风向的限制，设备庞大，制造复杂，生产周期长，成本高，投资大，操作复杂，维护困难，设备无法随意移动和搬迁，更不能为正在续航途中的车、船、航空器及时提供动力电源；虽然已有少量为单家独户的牧民提供照明用的，微型太阳能发电和微型风力发电机，同样是固定式的，仍然依靠自然条件，设备需要固定安装在室外的高架上，依靠断断续续的阳光和风力发电，自然电力十分有限。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，以车、船、航空器等交通运输工具续航物体为载体，将其装在载体上，利用载体在续航途中的太阳能和风能边走边发电，及时向载体提供动力电源，不仅方便高效，且节约能源。
本发明续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备：由光伏太阳能电池方阵发电系统，空气动力能源发电系统，镍氢电池电源储备系统组成联合供电设备(系统)；光伏太阳能电池方阵发电系统：由光伏太阳能电池方阵38、防反充电阻断二极管39、充放电控制器19、乙蓄电池组20组成；空气动力能源发电系统：由涡轮机1、增速器9、发电机14、整流器17、充放电控制器19、甲蓄电池组18、逆变器21组成；镍氢电池电源储备系统：由充放电控制器19、甲电池组18、乙蓄电池组20组成；两个系统发出的动力电源送到充放电控制器19综合后，再提供运输负载(车、船、航空器等)应用。本发明其特征在于还包括，采用特殊的方法，应用独特的多种能源发电，所述的采用特殊的方法是，其特征在于，将续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，安装在载体(车、船、航空器等)上，让载体载着在续航移动途中利用太阳能和空气动力多种能源发电；所述的应用独特的多种能源是，其特征在于，本发明利用安装在载体上的有利条件，跟随着载体在行程途中方便地接收来自自然界四面八方的太阳光和空气动力的多种风力发电、两种能源都是在移动途中边走边发电，克服两种能源固定发电，无法为在续航途中的载体及时提供动力电源。
本发明与现有技术相比有如下优点：
1，本发明与大中型光伏太阳能和空气动力风力并网发电相比，结构简单、易于制造、成本低廉、投资少；
2，本发明体积小、应用移动方便、操作简单、安装维护容易；
3，本发明不受自然环境地域的阳光、风源的限制和影响、能及时为途中的载体提供动力电源：
4，用途广泛、易于普及、节约能源、卫生环保、蓄电池能及时充放电而延长其使用寿命：
5，航空器在低空飞行时、也能方便及时地利用本发明的动力电源补充；
附图说明
图1，光机电总体设计图；
图2，光伏电池方阵部件图；：
图3，机电部件图；
图4，机电装配结构图；
图5，发电机电路结构原理图；
图6，本发明外形图；
具体实施方式
下面结合附图与具体实施办法对本发明作进一步详细描述；
在图1、2、3、4、5、中，本发明续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备：由光伏太阳能电池方阵发电系统，空气动力能源发电系统，镍氢电池电源储备系统组成联合供电设备；空气动力能源发电系统：由涡轮机1、增速器9、发电机14、整流器17、充放电控制器19、甲蓄电池组18、逆变器21组成；涡轮机1：是利用达里厄式风力机和萨布纽斯式风力机的各机优势、参数、特点选取，结合具体要求设计的，其由轮毂5、轮轴2、两片达里厄式风力机风叶片4、两片萨布纽斯式风力机风叶片3、滑轮盘支架6、涡轮机转动主轴7组成，所述轮毂5中心上前方装有轮轴2，在轮轴2顶端装有两片达里厄式风力机风叶片4的前上端，达里厄式风力机风叶片4后下端连接在轮毂5两侧，对称180度成弓曲形，两片萨布纽斯式风力机风叶片3安装在轮轴2中部，对称成180度，以十字形与达里厄式风力机风叶片4空间垂直交叉成90度，轮毂5下端横截面中心装有涡轮机转动主轴7，涡轮机转动主轴7下端与增速器9连接，滑轮盘支架6内径紧固在涡轮机转动主轴7上，外径与支架固定在底架32上，这样涡轮机1在自然风力小时，利用萨布纽斯式风力机风叶片3启动快的优势，轻易地转动涡轮机1，同时也充分利用达里厄式风力机风叶片4的升力优势提高风力的功率；增速器9：由行星齿轮和正齿园柱齿轮10、齿轮箱8、增速传动轴11组成，增速器9是把涡轮机转动主轴7传递来的转速进行快、慢调节，然后再通过连接发电机14的增速传动轴11带动发电机14发电；发电机14：其特征在于，是永磁交流发电机，由定子铁芯25、定子绕组26、永久磁铁转子27、金属铝壳24组成，发电机转动轴13由连接套12与增速传动轴11连接，其转速与增速传动轴11同步；本发明的整个机电结构系统，都安装在机壳内的机架32上；光伏太阳能电池方阵发电系统：由光伏太阳能电池方阵38、防反充电阻断二极管39、充放电控制器19、乙蓄电池20组成，光伏太阳能电池方阵38、是由非晶硅制成的外连式结构弱光太阳能电池、在有太阳光源的条件下、不论光源的强弱已能提高吸收太阳光能、使光伏太阳能电池方阵输出的电源得到充足；镍氢电池电源储备系统：由充放电控制器19、甲电池组18、乙蓄电池组20组成，是本发明动力电源储备和供应的核心；
两个系统联合供电方式：在图1中、发电机14发出来的交流电源、输送到整流器17整流成直流电源、再输送到充放电控制器19，光伏太阳能电池方阵38发出来的DC直流电源40、输送到充放电控制器19，光伏电源和风力电源共送入充放电控制器19，经调节后再分配到甲蓄电池组18、乙蓄电池组20储存，或输送到载体(车、船、航空器等)直流电负载37应用，或经逆变器21逆变成交流电源，供应交流电负载36应用，若余电实在无处储蓄，可通过充放电控制器19送入旁路控制电路器35消耗，即用于取暖、拿凉、烧水、做饭、听音乐、看电视，当需要用电时，旁路控制电路器35便自动断开耗电电路，恢复正常供电。在图6中，本发明所述的外形图，是空气动力风力发电系统的金属外壳、是圆筒金属壳座29，前端装有圆形安全金属网罩28，涡轮机1就装在里面，后端装有整个机电系统，在圆筒金属壳座29底端装有螺纹孔支架30，是用来把整机安装在载体上用的；另一个是光伏太阳能电池板38。
Claims (5)
1.一种续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，其由空气动力能源发电系统，光伏太阳能电池方阵发电系统，镍氢电池电源储备系统组成；所述的空气动力能源发电系统：其特征是，由涡轮机(1)、增速器(9)、发电机(14)、整流器(17)、充放电控制器(19)、甲蓄电池组(18)、逆变器(21)组成，并采用特殊的方法，利用独特的多种空气动力能源发电，所述采用特殊的方法是，将其安装在载体上，所述载体为车、船、航空器，让载体载着在续航移动途中利用空气动力能源发电，及时为载体提供动力电源；所述采用独特的多种空气动力能源发电是，（1）其利用安装在载体上的有利条件，跟随着载体在续航移动途中接收来自自然界四面八方的空气动力能源发电，不受任何风向、风力、风源的影响和限制，因为空气动力能源发电系统，是采用垂直轴安装的，（2）其利用安装在载体上的有利条件，让载体载着在空气中续航疾驶时，与空气相互作用所形成的空气动力能源发电，（3）当载体在续航途中，下坡、顺流、顺风、逆风行驶时，在关闭载体自身动力能源时，利用载体惯性动态滑行时的空气动力能源发电，并以此电力及时提供载体作为动力，使载体续航得更远，（4） 当载体停止行驶时，空气动力能源立即消失，若载体停泊地有自然风源，或选择停泊在有自然风源的地方，空气动力能源发电系统仍可利用自然风源继续发电，并不受任何风源风向的限制和影响，只会因风力大小使发电功率有所变化，（5） 当载体在续航途中能源耗尽，却一时无处补充能源，此时载体只要停泊在有自然风的地方，让载体上的空气动力能源发电系统利用自然风力继续发电，待电力蓄足即可启程续航，载体一旦启程续航上路，空气动力发电机又能利用多种风力继续发电，并为载体在行程途中及时提供动力电源，上述风力，就是所述的独特的多种空气动力能源发电；所述的光伏太阳能电池方阵发电系统：其特征是，由光伏太阳能电池方阵(38)、防反充电阻断二极管(39)、充放电控制器(19)、乙蓄电池组(20)组成，并采用特殊的方法，应用独持的能源发电，所述采用特殊的方法是，将光伏太阳能电池方阵发电系统安装在载体上，所述载体为车、船、航空器，让载体载着其在续航移动途中利用太阳能发电，并及时为载体提供动力电源，所述应用独特的能源发电是，光伏太阳能电池方阵发电系统利用安装在载体上的有利条件，跟随着载体在行程途中接收自然界四面八方投射来的太阳能边走边发电，尽管移动途中所得到的太阳能强弱不均，发出的电源有所差别，但其设计时，采用了外连式结构的弱光非晶硅太阳能电池材料，即使在弱光下也能提高吸收光能和输出较强的电力，这就是所述的应用独特的能源发电；上述对车、船、航空器载体在续航途中提供动力电源的方式，其特征是，将太阳能和风能发出来的电能共同输送到充放电控制器(19)，经调整后由充放电控制器(19)分别输送入甲蓄电池组(18)、乙蓄电池组(20)，甲蓄电池组(18)的直流电源再输入逆变器(21)逆变成交流电，经插座(22)、插头(23)连接输送到载体的交流电负载(36)应用；乙蓄电池组(20)的直流电源，经插座(22)、插头(23)连接输送到载体的直流电负载(37)应用；若余电暂时无处储存，通过旁路控制电路器(35)进行消耗，即用于烧水、做饭、炒菜、取暖、看电视、听音乐，一旦需要时，旁路控制电路器(35)便自动关断耗电电路，转为正常供电；所述的航空器作为载体时，利用其在空中的太阳能和空气动力及自然风力发电，为载体及时提供电源，其特征是，该设备上均特别装有防电磁波隔离屏蔽设备，以防止对航空器的仪器仪表及无线电波正常工作的干扰，同时还装有高空空气密度稠密层和稀薄层自动报警系统，当飞行员接到报警信号后立即降抵飞行高度，回到空气稠密区续航飞行，以保证空气动力能源正常利用；所述的镍氢电池电源储备系统：其特征是，由充放电控制器(19)、甲蓄电池组(18)、乙蓄电池组(20)组成，甲蓄电池组(18)和乙蓄电池组(20)，是具有充放电速度快，质量小，寿命长，无污染的高能量密度，高功率密度，低成本的镍氢蓄电池，在续航之前对蓄电池组应事先充足电源，采用 市电充电快一些，用本设备充电也行，可能时间会长一点，其最大的特点是储存和提供载体前行的动力电源的核心，当电源用完后又转入接受该设备途中发电时的充电蓄电池组，充满后又转入对载体供电，周而循环；所述的为载体联合供电方式，其特征是，按发电量大小由充放电控制器自动控制，在两个发电系统中，谁的发电量最大者，直接为运输动力主机提供主供电源，次者为备用储存电源的蓄电池组提供充电电源的附供电源，若两者的发电量都弱时，采取二者联合共同供电，如若两者发电量都不足，联合供电不行，就采取两系统的发电量加上储备用的甲、乙蓄电池组电源三者供电，如若三者共同供电再不行，又无其他能源补充时，只要把载体停泊到有自然风源和太阳光源的地方，让两个发电系统利用风能和太阳能继续发电注入蓄电池组，待动力电源充足时便可启程续航，在续航途中该设备仍继续发电及时提供载体应用，使载体不断地续航下去，当载体比较庞大时，可在载体上多增加安装几套该供电设备，动力电源不足的问题就解决了。
2.根据权利要求1所述的续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，其特征是，所述空气动力能源发电系统的涡轮机(1)，是利用达里厄式风力机和萨布纽斯式风力机的各机优势、参数、特点选取，结合其具体要求设计的，其由轮毂(5)、轮轴(2)、两片达里厄式风力机风叶片(4)、两片萨布纽斯式风力机风叶片(3)、滑轮盘支架(6)、涡轮机转动主轴(7)组成，所述轮毂(5)中心上前方装有轮轴(2)，在轮轴(2)顶端装有两片达里厄式风力机风叶片(4)的上瑞，达里厄式风力机风叶片(4)下端连接在轮毂(5)两侧，对称180度成弓曲形，两片萨布纽斯式风力机风叶片(3)安装在轮轴(2)中部，对称成180度，以十字形与达里厄式风力机风叶片(4)空间垂直交叉成90度，轮毂(5)下端横截面中心装有涡轮机转动主轴(7)，涡轮机转动主轴(7)下端与增速器(9)连接，滑轮盘支架(6)内径紧固在涡轮机转动主轴(7)上，外径与支架固定在底架(32)上，这样涡轮机(1)在自然风力小时，利用萨布纽斯式风力机风叶片(3)启动快的优势，轻易地转动涡轮机(1)，同时也充分利用达里厄式风力机风叶片(4)的升力优势提高风力的功率。
3.根据权利要求1所述的续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，其特征是，所述空气动力能源发电系统的增速器(9)，是由行星齿轮和正齿圆柱齿轮(10)、增速箱(8)、增速器传动轴(11)组成，增速器(9)与涡轮机转动主轴(7)连接，增速器(9)根据涡轮机转动主轴(7)传递来的转速进行快、馒调节，然后经增速器传动轴(11)带动由连接套(12)连接的发电机转动轴(13)发电。
4.根据权利要求1所述的续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，其特征是，所述空气动力能源发电系统的发电机(14)，是永磁交流发电机，其绕组在定子(26)上，磁场由永久磁铁的转子(27)建立，利用电枢绕组的参数随转速变化的作用，在转速变化不大的范围内，实现发电机(14)端电压自动调节，为适应空气动力能源发电系统的要求，发电机(14)改为无刷，取消了整流子，滑环，转子上的线包绕组的设计，大大减少了机械的磨擦力矩和转子的重量，使其在载体车、船、航空器行程途中，因空气动力和自然风力大小的变化所产生行驶的快慢，不致于影响发电机(14)发电时出现异常。
5.根据权利要求1所述的续航式光伏-镍氢-空气动力能源供电设备，其特征是，所述空气动力能源发电系统的整机外形，其由装有涡轮机(1)的安全金属球形网罩(28)部件，装有机电零部件的圆筒金属壳座(29)，有固定螺孔的底架(30)组成，安全金属球形网罩(28)部件下端，垂直连接在圆筒金属壳座(29)上端，圆筒金属壳座(29)的下端，垂直连接在有固定螺孔的底架(30)上。
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