CN102651570A - 聚能装置 - Google Patents

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于力
李峰
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Abstract

本发明涉及一种将空间存在的风能、水流、波浪能等随机动能转换成电能并聚集、储存在电池中的一种储能装置，即聚能装置。其结构为：转动惯量装置的转动轮盘边缘镶嵌有高导磁材料，缠绕线圈的电磁铁串联并与储能电容并联；桥式整流电路与电磁铁和蓄电池连接，桥式整流电路将产生的电能以直流电形式储存在蓄电池5中；储能电容两端并联一电参数控制电路。本发明不受能流的频率和周期限制，可将不规则变化的微弱能量所产生的不规则转动惯量转换成可利用的电压和电流能量利用蓄电池积累并存储起来。

Description

聚能装置
技术领域
 本发明涉及一种能量储存装置，尤其涉及一种将空间存在的风能、水流、波浪能等随机动能转换成电能并聚集、储存在电池中的一种储能装置，即聚能装置。
背景技术
随着经济的发展，世界各国对能源的需求急剧增加，世界能源问题已成为制约人类社会可持续发展的关键问题，能源生产与消费过程中导致的环境与生态的破坏，造成了无法估量的社会和人文灾难。因此，发展新能源和可再生能源具有重大战略意义。
但是风能和水能这些具有流动性的可再生资源存在风速（流速）时大时小不稳定的特点，如果设计一个装置，可以不受能流流速的限制,并通过它可以把这些具有流动性的能量转化成电能并储存起来，将是解决问题的方法之一。
发明内容
本发明针对风能和水能这些具有流动性的可再生资源，提供了一种可以发电储能的聚能装置，解决了现有技术中受能流流速的限制无法连续储存能源的问题。 
本发明的目的是这样实现的：
转动惯量装置的转动轮盘边缘镶嵌有高导磁材料，缠绕线圈的电磁铁串联并与储能电容并联；桥式整流电路与电磁铁和蓄电池连接，桥式整流电路将产生的电能以直流电形式储存在蓄电池5中；储能电容两端并联一电参数控制电路。
所述的转动轮盘为N个，N个转动轮盘之间初始相位差为                                               
Figure 2012101591870100002DEST_PATH_IMAGE002
，旋转运动后由电参数控制电路实现其相位可控,控制范围为 。
所述的转动轮盘的个数N至少为2。
所述的电磁铁为E型或C型电磁铁。
所述的电磁铁与转动轮盘数目一致。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：不受能流的频率和周期限制，可将不规则变化的微弱能量所产生的不规则转动惯量转换成可利用的电压和电流能量利用蓄电池积累并存储起来。 即，它可以不受能流流速的限制，例如，对于风力发电则该装置不受风力等级的限制；对于水流发电来说则该装置不受水流速大小的限制，将不规则风、水流速转换成不规则转动惯量，并利用磁通守恒原理将此转动惯量转换成电能，通过对电能参数的实时控制形成幅值可控电压和电流，最后经过整流电路整流后利用蓄电池将能量储存起来。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明的结构功能示意框图。
图中，1、轮盘，2、电磁铁，3、储能电容，4、桥式整流电路，5、蓄电池，6、高导磁材料，7、控制电路。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例
如图1所示，以三个轮盘为例，转动惯量装置由轴和转动轮盘1组成，转动轮盘1边缘安装有至少1个高导磁材料硅钢片6，三个缠绕线圈的E型电磁铁2串联并与储能电容3并联；桥式整流电路4与E型电磁铁2和蓄电池5连接，桥式整流电路4将产生的电能以直流电形式储存在蓄电池5中；储能电容3两端并联一电参数控制电路7。
所述的E型电磁铁2可替换为 C型电磁铁。
本发明设计的储能装置其元器件按功能来划分可分为四个部分，如图2所示。
第一部分：不规则动能转换成不规则转动惯量。具体实施方法：N个转动轮盘1按一定相位关系依次布置，假设每个转动轮盘边缘均镶嵌1块高导磁材料，如硅钢片，以三个轮盘为例，每个轮盘上硅钢片放置位置初始相位依次相差120°, 轮盘位置动态调节过程中该相位在0～120°之间可控。该转动轮盘在风或水流等不规则动能的带动下旋转产生不规则的转动惯量。
第二部分：不规则转动惯量转换成不规则电能。具体实施方法：N个缠绕线圈的E或C型电磁铁2串联并与储能电容3并联，每个缠绕线圈的E或C型电磁铁2均可以等效为一个电感线圈。当带有如硅钢片的高导磁材料的N个转动轮盘依次穿过时，根据磁通守恒原理可知，此时N个电感线圈串联的近似等效电感上将产生不规则电流，该电流由储能电容以不规则电能形式储存。
第一和第二部分共同称为整个装置的换能部分，即，将如风能或水能等不规则动能转换成如电压或电流等不规则电能。
第三部分：直流储能装置。具体实施方法：利用桥式整流电路4将换能部分产生的电能以直流电形式储存在蓄电池5中，因此，又称为整个装置的储能部分。
第四部分：电参数控制电路。由于外界不规则动能，如风或水流频率具有不确定性，使得转动轮盘1产生的转动惯量也具有不规则性，进而产生具有不规则性的电压和电流信号，为了调节此电压和电流信号的幅值控制在蓄电池电压允许的范围，需在储能电容两端并联一电参数控制电路，通过检测储能电容两端电压来控制N个电感线圈之间的相位关系，从而控制电压参数，符合蓄电池充电要求。 
本发明装置的工作原理如下：N个转动轮盘1在不规则动能驱动下作旋转运动，按照初始相位关系依次穿过E或C 型电磁铁，致使缠绕在 E或C 型电磁铁上的线圈所构成的磁路将间断性的发生改变，即整个磁路呈现周期性闭合与断开，反映在等效电感上则使电感值由
Figure 2012101591870100002DEST_PATH_IMAGE004
变为
Figure 2012101591870100002DEST_PATH_IMAGE006
。在第一个旋转周期内整个回路的初始磁通为
Figure 2012101591870100002DEST_PATH_IMAGE008
，由磁通守恒定理可知，电感的变化（→
Figure 401540DEST_PATH_IMAGE006
）必将引起回路中电流发生变化（
Figure 2012101591870100002DEST_PATH_IMAGE010
→），电流存入电容，收集累积电能。储存在电容中的电能以分组连续型指数规律增长。电容器的放电电流通过整流电路后以直流形式存储于蓄电池中。电容器的充、放电过程通过检测电压参数用来控制N个转动轮盘1之间的相位参数，使指数增长的随机电压、电流自动控制在电池的工作参数范围内，实现闭环控制。

Claims (5)

1.聚能装置，其特征在于转动惯量装置的转动轮盘边缘镶嵌有高导磁材料，缠绕线圈的电磁铁串联并与储能电容并联；桥式整流电路与电磁铁和蓄电池连接，桥式整流电路将产生的电能以直流电形式储存在蓄电池5中；储能电容两端并联一电参数控制电路。
2.根据权利要求1所述的聚能装置，其特征在于所述的转动轮盘为N个，N个转动轮盘之间初始相位差为                                               
Figure 2012101591870100001DEST_PATH_IMAGE002
，旋转运动后由电参数控制电路实现其相位可控,控制范围为
Figure 286770DEST_PATH_IMAGE002
。
3.根据权利要求2所述的聚能装置，其特征在于所述的转动轮盘的个数N至少为2。
4.根据权利要求1所述的聚能装置，其特征在于所述的电磁铁为E型或C型电磁铁。
5.根据权利要求1所述的聚能装置，其特征在于所述的电磁铁与转动轮盘数目一致。
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PB01 Publication
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