CN110829790A - 电动缸发电装置 - Google Patents

Abstract

发明人在多年研发可再生能源过程中，发现了电动缸推力的存在。本发明的关键技术是如何能把电动缸的推力转换为扭矩力，把电动缸推杆的直线往复运动转换为旋转运动。发明人从诸多能量转换的方法中选择了齿轮齿条机构作为直线往复运动转换为旋转运动的技术手段。这里发明人把齿轮设计为棘轮，这样可以承载很大的负荷。在一根直轴上安装两套电动缸和两套齿轮(棘轮)齿条机构，在一定行程的条件下，可以不间断地提供推力，使轴的旋转运动保持推力的连续性。在轴的一端安装一个飞轮，把转矩力储存起来并均匀地释放出去。在轴的另一端安装一个链轮，通过链轮链条机构，带动一台永磁发动机发电，再设计一个机身，这样，一套电动缸发电装置就诞生了。

Description

电动缸发电装置

1.技术领域：

本发明属于可再生能源——电动缸发电装置。

2.背景技术：

2.1.传统的发电技术主要是靠燃烧化石能源的火力发电，因大量排放温室气体，已造成地球环境的严重污染，全球变暖正威胁着人类的生存和发展；

2.2.风力发电和光伏发电是全世界公认为技术成熟的有利于保护环境的可再生能源，已引起中国和世界各国的重视并得到快速发展，但是，现有的风力发电和光伏发电存在诸多缺陷和不足：

2.2.1.一是全年8760小时，而风力发电和光伏发电每年发电大约只有1300小时，发电时间只有约15％；

2.2.2.二是发展风力发电和光伏发电受自然条件的严重制约，在没有足够风力和没有太阳光的情况下不能发电；

2.2.3.三是投资大，成本高，经济效益差，需要大约9年才能收回投资；

2.2.4.四是现行的风电和光伏发电上网电价国家需要提供高于火电0.30元——0.50元的补贴，增加了国家财政负担，还不完全是市场行为；

2.2.5.五是现有的风力发电技术只能安装于草原、海上和其他远离城市的地区，输电线路长，投资造价高；

2.3.针对火力发电污染环境和现有风力发电及光伏发电的上述致命的缺陷，发明人在多年研发可再生能源过程中，在对电力、惯性力、风力、液压力、空气动力的研究比较中，发现了电动缸(也叫电动推杆)的推力和拉力的存在：电动缸的推力可做到：100N～350KN(10kg～35T)；行程可做到：50mm～2500mm；速度可做到：0.1～2m/s。由此发明人提出了一个大胆的科学假设：如果能把电动缸的推力和拉力转换为扭矩力，把推杆的直线往复运动转换为旋转运动，就能开发出一种新的可再生能源——电动缸发电。基于这一认识，发明人从电动缸推力的存在这个客观事实出发，开始了自己的研究。

3.发明内容：

3.1.本发明的关键技术是如何能把电动缸的推力转换为扭矩力，如何把推杆的直线往复运动转换为轴的旋转运动？发明人从诸多能量转换的方法中选择了齿轮齿条机构作为电动缸的推力转换为扭矩力，推杆的直线往复运动转换为旋转运动的技术手段。

3.2.齿轮齿条机构包括伺服电动缸组、齿轮齿条组、直轴飞轮组等零部件构成。伺服电动缸在一定行程的条件下，不间断地提供推力和拉力，在飞轮的作用下使轴的旋转运动保持连续性；采用直连型电动缸，推力+拉力，可以使扭矩增加约80％。

3.3.在轴的一端安装一个飞轮，把转矩力储存起来并均匀地释放出去。

3.4.在轴的另一端安装一个链轮或皮带轮，通过链轮链条机构或皮带轮，带动一台永磁发动机发电。

3.5.设计一套紧凑型的机身，这样，一套电动缸发电装置就诞生了。

4.技术方案：

4.1.该“电动缸发电装置”的技术方案，以一套“300kw电动缸发电装置”为例，其具体技术方案是：

4.2.委托定制两套伺服电动缸，推力30kn,速度1000mm/s，行程1000mm，伺服电机31.4kw；

4.3.委托定制两套齿轮齿条机构，齿轮做成棘轮，直径159mm,周长500mm；通过电控使两套齿轮齿条机构交互作用，可不间断提供推力，使轴的旋转运动保持连续性，确保30kn的推力不丢失，转换以后轴的扭矩力很少损失。

4.4.在轴的一端安装一个200公斤的飞轮，把转矩力储存起来并均匀地释放出去。

4.5.在轴的另一端安装一个链轮或皮带轮，通过链轮链条机构或皮带轮机构，带动一台300kw的永磁发动机发电。

4.6.在轴的转速达到120转/分钟后(1000mm/s*60/500mm棘轮周长)，通过大轮带小轮，实现3.2倍增速，带动一台375转的永磁发动机，每小时发电300kw。

4.7.300kw375转的永磁发动机，需要扭矩7640nm，发明人设计的电动缸的推力为30kn，速度1000mm/s,行程500mm,伺服电机31.4kw，经3.2倍增速，理论上可提供9375nm的扭矩和384转/分钟的转速。

4.8.设计一套紧凑型的机身，这样，一种新的可再生能源——电动缸发电装置就诞生了。

4.9.由22套电动缸发电装置组成一个6兆瓦的分布式电力自我循环发电系统，可以实现零污染永续发电。

4.10.发明人运用创造性思维，发现了现有成熟技术之间的内在联系，将多项成熟技术巧妙相加和科学组合，设计出世界上第一台“电动缸发电装置”，把最初的科学假设变成现实。

5.附图说明

电动缸发电装置结构示意图

6.具体实施方式

6.1.第一步，筹集资金：以公司现有人员为基层，吸收有关法人和自然人参加，组成“电动缸发电联合体”，根据各尽所能，利益共享的原则，动员联合体成员自愿出资，筹集研发资金30万元。

6.2.第二步，在双方充分研讨的基础上，委托北京艾博英吉机械设计有限公司(由清华大学机械系老师组成)对电动缸发电装置进行整体设计。

6.3.第三步，委托涿州市鑫联机械厂进行加工制造，先做一台300kw的电动缸发电装置样机，进行发电实验，经过调试，使其达到设计要求和预期目标。

6.4.第四步，在对样机进行改进和定型后，融资700万元，生产22台电动缸发电装置，由涿州市鑫联机械厂代表“电动缸发电联合体”向涿州市国家电网公司申请，在厂区内建一个6兆瓦分布式发电项目，成功并网后，全国复制，其商业模式是：不卖设备，只做发电项目，使电动缸发电装置这一科研成果尽快实现产业化。

Claims (6)

1.独立权利要求：电动缸发电装置的主要特征是：(1)不是依靠热能、核能、太阳能、风能、水能、生物质能、海洋能、潮汐能、地热能等进行发电，而是依靠电动缸(也叫电动推杆)的推力+拉力进行发电；(2)本发明的关键技术是能把电动缸的推力和拉力转换为扭矩力，把推杆的直线往复运动转换为旋转运动；(3)发明人从诸多能量转换的方法中选择了齿轮齿条机构作为直线往复运动转换为旋转运动的技术手段，同时把齿轮设计为棘轮，这样可以承载很大的负荷；(4)在一根直轴上安装两套电动缸和两套齿轮(棘轮)齿条机构，在一定行程的条件下，可以不间断地提供推力和拉力，使轴的旋转运动保持推力的连续性；(5)电动缸推力+拉力，可以使扭矩至少增加80％；(6)在轴的一端安装一个惯性轮，把转矩力储存起来并均匀地释放出去；在轴的另一端安装一个链轮或皮带轮，通过链轮链条机构或皮带轮，带动一台永磁发动机发电；(7)多台电动缸发电装置可组成一个电力自我循环发电系统，实现零污染永续发电。

2.从属权利要求之一：根据独立权利要求(1)、(2)所述依靠电动缸(也叫电动推杆)的推力进行发电，其特征是：区别于现有各种发电模式的显著特征是将电动缸的推力和拉力转换为轴的扭矩力，将电动缸的直线往复运动转换为轴的旋转运动。

3.从属权利要求之二：根据独立权利要求(3)所述能量转换的技术路线，其特征是：利用齿轮齿条结构来实现的，其中齿轮设计为棘轮机构。

4.从属权利要求之三：根据独立权利要求(4)、(5)所述在一根直轴上安装两套电动缸和两套齿轮(棘轮)齿条机构设计，其特征是：不仅可以不间断地提供推力和拉力，使轴的旋转运动保持推力、拉力的连续性，而且推力+拉力，可以使扭矩至少增加80％。

5.从属权利要求之四：根据独立权利要求(4)所述在轴的一端安装一个惯性轮，把转矩力储存起来并均匀地释放出去；在轴的另一端安装一个链轮或皮带轮，通过链轮链条机构皮带轮，带动一台永磁发动机发电，其特征是：惯性轮可产生惯性力，是通过链轮链条机构，而不是通过皮带轮带动永磁发动机发电。

6.从属权利要求之五：根据独立权利要求(7)所述多台电动缸发电装置可组成一个电力自我循环发电系统，其特征是通过电力自我循环发电，可实现零污染永续发电。

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