CN111477468B - 一种双励磁绕组直流电机 - Google Patents

一种双励磁绕组直流电机 Download PDF

Info

Publication number
CN111477468B
CN111477468B CN202010330573.6A CN202010330573A CN111477468B CN 111477468 B CN111477468 B CN 111477468B CN 202010330573 A CN202010330573 A CN 202010330573A CN 111477468 B CN111477468 B CN 111477468B
Authority
CN
China
Prior art keywords
direct current
carbon fiber
excitation winding
double
cellulose
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010330573.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111477468A (zh
Inventor
刘同森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuxi Mcm Electric Machinery Co ltd
Original Assignee
Wuxi Mcm Electric Machinery Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuxi Mcm Electric Machinery Co ltd filed Critical Wuxi Mcm Electric Machinery Co ltd
Priority to CN202010330573.6A priority Critical patent/CN111477468B/zh
Publication of CN111477468A publication Critical patent/CN111477468A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111477468B publication Critical patent/CN111477468B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/48—Conductive polymers
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
    • D01F9/00—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments
    • D01F9/08—Artificial filaments or the like of other substances; Manufacture thereof; Apparatus specially adapted for the manufacture of carbon filaments of inorganic material
    • D01F9/12—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof
    • D01F9/14—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments
    • D01F9/16—Carbon filaments; Apparatus specially adapted for the manufacture thereof by decomposition of organic filaments from products of vegetable origin or derivatives thereof, e.g. from cellulose acetate
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M11/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising
    • D06M11/32—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/36—Treating fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, with inorganic substances or complexes thereof; Such treatment combined with mechanical treatment, e.g. mercerising with oxygen, ozone, ozonides, oxides, hydroxides or percompounds; Salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond with oxides, hydroxides or mixed oxides; with salts derived from anions with an amphoteric element-oxygen bond
    • D06M11/38—Oxides or hydroxides of elements of Groups 1 or 11 of the Periodic System
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M15/00—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment
    • D06M15/19—Treating fibres, threads, yarns, fabrics, or fibrous goods made from such materials, with macromolecular compounds; Such treatment combined with mechanical treatment with synthetic macromolecular compounds
    • D06M15/21—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • D06M15/227—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated
    • D06M15/233—Macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds of hydrocarbons, or reaction products thereof, e.g. afterhalogenated or sulfochlorinated aromatic, e.g. styrene
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/24—Electrodes characterised by structural features of the materials making up or comprised in the electrodes, e.g. form, surface area or porosity; characterised by the structural features of powders or particles used therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/26—Electrodes characterised by their structure, e.g. multi-layered, porosity or surface features
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/36—Nanostructures, e.g. nanofibres, nanotubes or fullerenes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/22—Electrodes
    • H01G11/30—Electrodes characterised by their material
    • H01G11/32—Carbon-based
    • H01G11/40—Fibres
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01G—CAPACITORS; CAPACITORS, RECTIFIERS, DETECTORS, SWITCHING DEVICES OR LIGHT-SENSITIVE DEVICES, OF THE ELECTROLYTIC TYPE
    • H01G11/00—Hybrid capacitors, i.e. capacitors having different positive and negative electrodes; Electric double-layer [EDL] capacitors; Processes for the manufacture thereof or of parts thereof
    • H01G11/84—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof
    • H01G11/86—Processes for the manufacture of hybrid or EDL capacitors, or components thereof specially adapted for electrodes
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/0094—Structural association with other electrical or electronic devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K23/00—DC commutator motors or generators having mechanical commutator; Universal AC/DC commutator motors
    • H02K23/66—Structural association with auxiliary electric devices influencing the characteristic of, or controlling, the machine, e.g. with impedances or switches
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D06—TREATMENT OF TEXTILES OR THE LIKE; LAUNDERING; FLEXIBLE MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • D06M—TREATMENT, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE IN CLASS D06, OF FIBRES, THREADS, YARNS, FABRICS, FEATHERS OR FIBROUS GOODS MADE FROM SUCH MATERIALS
    • D06M2101/00—Chemical constitution of the fibres, threads, yarns, fabrics or fibrous goods made from such materials, to be treated
    • D06M2101/40—Fibres of carbon
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/13—Energy storage using capacitors

Abstract

本发明公开一种双励磁绕组直流电机，涉及直流电机技术领域。本发明公开的双励磁绕组直流电机，利用换向器分别控制第一励磁绕组和第二励磁绕组，在电机负载变化时，配合储能设备，分别组成他励直流发电机和串励直流电机，将系统中的多余能量转化为能有效利用的电能，所述储能设备设置为超级电容器，所述超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成。本发明采用聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料作为储能设备的电极材料，提高了储能设备的导电性、比电容量和循环使用寿命，并具有优异的储能效果，延长了双励磁绕组直流电机的使用寿命，降低了成本。

Description

一种双励磁绕组直流电机
技术领域
本发明属于直流电机技术领域，尤其涉及一种双励磁绕组直流电机。
背景技术
电机是通过磁力相互作用产生运动力，电机主要包括定子和转子，定子是电动机静止不动的部分。定子由定子铁芯、定子绕组和机座三部分组成。定子的主要作用是产生旋转磁场，而转子的主要作用是在旋转磁场中被磁力线切割进而产生电流。通常电机在负载运行时，由外部电网提供电源，而当负载下降时，势能反拖电机运转，造成能源被电阻发热消耗掉，导致能源浪费。
目前起重机负载位能的能量回收，有采用储能设备的基于直流母线的节能技术与相关产品，也有采用储能设备的基于一种同轴双模变矩复合电机驱动的节能技术与相关产品。现在的储能设备主要是采用超级电容模组，当电机负载时，超级电容模组进行储存多余电能，当电机正常运行时，超级电容模块组放电用于电机运行，节省能源。由于超级电容只能存储直流电能，电机主要采用双励磁绕组节能型直流电机，利用换向器分别控制第一励磁绕组和第二励磁绕组，在电机负载变化时，配合储能设备，分别组成他励直流发电机和串励直流电机，将系统中的多余能量转化为能有效利用的电能。
超级电容器是由电极材料、电解质和隔膜组成，其中电极材料一般包括活性材料、集流体、粘结剂和导电剂，而粘结剂和导电剂的加入，均会使材料中活性物质的相对质量减少，也会在材料内部和表面产生反应“死区”，活性比表面积降低，从而降低反应的活性，影响反应的发生和电子的传输，降低充放电速率。超级电容器活性材料是影响超级电容器性能的重要因素，其性能的好坏直接影响超级电容器的循环使用寿命及容量大小。目前常用的电极材料有碳材料、导电聚合物和过渡金属氧化物，碳材料具有良好的导电性、比表面积高、密度低、孔道结构可控、价格便宜、抗化学腐蚀性能好，但其能量密度不及电池的十分之一，后两种物质作为电极材料时，超级电容器具有较高的能量密度，但过渡金属氧化物价格较为昂贵，而导电聚合物循环寿命较差。
现有的双励磁绕组直流电机采用市场的超级电容器作为储能设备，价格较为昂贵，储能电量少，电解质易泄露，影响直流电机的储能效果，不能达到很好的节能效果，并有可能影响电机的使用寿命。
发明内容
本发明提供了一种双励磁绕组直流电机，采用超级电容器作为储能设备，主要目的是提高了超级电容器的导电性、比电容量和循环使用寿命，并且电解质不易泄露，具有快速充放电性能，使储能设备具有优异的储能效果，延长了双励磁绕组直流电机的使用寿命，降低了成本。
为了实现本发明的目的，本发明提供了一种双励磁绕组直流电机，包括电机壳体，所述电机壳体上设有转轴和电刷装置，所述转轴上设有电机转子，所述电机壳体上位于所述电机转子的外侧设置有电机定子，所述电机定子上与所述转轴平行位置分别设有第一励磁绕组和第二励磁绕组，所述电机壳体上还设有用于控制所述第一励磁绕组和第二励磁绕组电能转换输出的换向器，所述电机转子上还设有单电枢绕组和储能设备，所述储能设备设置为超级电容器；所述超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成；
所述聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树状聚乙炔衍生物：在氮气条件下，将苯乙炔单体置于100mL四氢呋喃中至完全溶解，然后加入3,5-二氯吡啶和Mo卡宾催化剂，在常温下搅拌反应1h，升温至40℃反应2-3h后，加入2mL乙烯基乙醚，搅拌30min，所得溶液滴入乙腈中进行沉淀，将沉淀物在50℃下真空干燥，制得聚乙炔衍生物；
(2)掺杂聚乙炔衍生物：将步骤(1)中所得的聚乙炔衍生物浸渍在100mL正己烷溶液中，依次加入过硫酸铵、浓硫酸和水的混合溶液，超声混合并加热，置于50℃中反应6-10h，接着在氮气的氛围下煅烧，然后进行过滤、干燥后，获得氮掺杂聚乙炔衍生物；
(3)制备纳米纤维素：将TEMPO-NaBr-NaClO氧化体系加入天然纤维素中进行氧化处理，用氢氧化钠溶液调节PH值为8，在40-50℃下氧化反应2-3h后，过滤、洗涤、干燥，制得纳米纤维素；
(4)制备纳米纤维素基炭纤维材料：将步骤(3)中所得的纳米纤维素、三唑化合物置于100mL蒸馏水中，超声10min，然后加入催化剂Ru3(CO)12,混合均匀后，在100-120℃下反应3-4h，经过滤后用蒸馏水清洗3次，然后在70-80℃下干燥8-10h，得纳米纤维素基碳纤维材料；
(5)将上述纳米纤维素基碳纤维材料浸渍于氢氧化钠水溶液中10-12h，干燥后，在惰性气体保护下于700-800℃烧结3-5h，自然冷却至室温，制得纳米纤维素基多孔碳纤维材料；
(6)将上述氮掺杂聚乙炔衍生物分散于50mL三氯甲烷中，然后缓慢加入到100mL0.2mol的硫酸溶液中，反应1-2h得混合液，将上述纳米纤维素基多孔碳纤维材料置于所述混合中，反应12-18h，离心收集固体，并用去离子水清洗，然后在60℃真空干燥4h，制得聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料。
进一步的，上述步骤(1)中苯乙炔单体、3,5-二氯吡啶和Mo卡宾催化剂按质量比为1：(0.2～0.3)：(0.05～0.08)。
进一步的，上述苯乙炔单体可以用4-乙基苯乙炔单体、1,6-庚二炔单体或2,4-己二炔替代。
进一步的，上述步骤(2)中聚乙炔衍生物、过硫酸铵、浓硫酸和水按质量比为(0.2～0.4):(0.13～0.18):(0.24～0.36):1。
进一步的，上述步骤(3)中天然纤维素、TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为1:(0.1～0.2)：(0.3～0.45)：(0.4-0.8)。
进一步的，上述步骤(4)中纳米纤维素、三唑化合物和Ru3(CO)12的质量比为1：(0.3～0.5)：(0.02-0.04)。
进一步的，上述步骤(6)中所述氮掺杂聚乙炔衍生物和纳米纤维素基多孔碳纤维材料的质量比为1：(7～9)。
进一步的，所述有机固态电解质为PVA/KOH、PVA/H2SO4和PVA/H3PO4中的一种。所述有机隔膜为纤维素隔膜。
本发明取得了以下有益效果：
1、本发明提供的超级电容器采用聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料，其将氮掺杂聚乙炔衍生物通过有机溶剂和硫酸与纳米纤维素基多孔炭纤维材料复合，结合了导电聚合物和多孔碳纤维材料类电极材料的优势，有利于提高超级电容器循环寿命和能量密度；树状的氮掺杂聚乙炔衍生物解环与纳米纤维素基多孔炭纤维材料反应，制成三维网状结构的电极材料，更进一步的增大了电极材料的有效比表面积和电导率，且具有合理的孔径分布，从而保证了超级电容器具有高能量密度和高功率密度；该电极材料还保留了氮杂原子，改善了对有机电解质的浸润性，进而引入赝电容效应，提高了超级电容器的比电容量和电导率。
2、本发明的聚乙炔衍生物是乙炔类单体采用Mo卡宾催化剂进行易位环化聚合，得到的具有五元环单一微结构的离子化聚乙炔衍生物，其具有高的热分解温度和高的热稳定性，比相应中性聚合物的离子导电率好；对该聚乙炔衍生物进行氮掺杂形成了树状结构，与现有技术中对聚乙炔进行溴或碘掺杂相比，使其具有更佳的导电率，并具有较好的电化学稳定性，安全环保性。
3、本发明的纳米纤维素基多孔碳纤维材料是通过纳米纤维素与NaOH的比例来控制碳纤维材料的比表面积和孔结构，使其具有较大比表面积，提高了超级电容器的容量和功率密度；具有较佳的孔径，提高了电子的传输速度，提高了超级电容器的充放电速度。
4、本发明的纳米纤维素基碳纤维材料是纳米纤维素与三唑化合物在催化剂作用下进行反应形成了网状结构材料，该网状结构能够提高电极材料的比表面积，形成合理的孔径分布。
5、本发明提供的超级电容器电极材料，能量密度大，导电性强，比电容量大，循环寿命长，使用安全，且结构稳定，电极材料各成分协同作用，提高了超级电容器电极材料的综合性能。
6、本发明的双励磁绕组直流电机采用本发明提供的超级电容器作为储能设备，具有优异的充放电能力，提高了储能设备的储能效果，达到节能的作用；本发明储能设备中采用了有机固态电解质和有机隔膜，解决了电解质易泄露问题，延长了双励磁绕组直流电机的使用寿命；且储能设备的超长循环使用寿命，降低了设备维护成本。
附图说明
图1为本发明双励磁绕组直流电机的结构示意图；
图2为本发明双励磁绕组直流电机的储能设备处于放电状态的功率流向示意图；
图3为本发明双励磁绕组直流电机的储能设备处于充电状态的功率流向示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合具体实施例对本发明的双励磁绕组直流电机予以说明。
实施例1：双励磁绕组直流电机以及其储能设备中电极材料的制备方法
如图1所示，双励磁绕组直流电机包括电机壳体9，电机壳体9上设有转轴1和电刷装置2，转轴1上设有电机转子3，电机壳体9上位于电机转子3的外侧设置有电机定子4，电机定子4上与转轴1平行位置分别设有第一励磁绕组5和第二励磁绕组6，电机壳体9上还设有用于控制第一励磁绕组5和第二励磁绕组6电能转换输出的换向器7，电机转子3上还设有单电枢绕组8和储能设备(图中未示出)，储能设备设置为超级电容器。
如图2和图3所示，所述储能设备40通过直流线60分别与负载30和整流器20相连，整流器20另一端与电机组10相连，电机组10由电刷装置2、电机定子4、电机转子3、第一励磁绕组5、第二励磁绕组6、换向器7和单电枢绕组8组成，负载30为通过转轴1连接的设备。当储能设备40处于放电状态时，储能设备40与电机组10共同为负载30供电；当储能设备40处于充电状态时，电机组10为负载30和储能设备40供电。
超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成，其中有机固态电解质为PVA/KOH，有机隔膜为纤维素隔膜。
聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树状聚乙炔衍生物：在氮气条件下，将10g苯乙炔单体置于100mL四氢呋喃中至完全溶解，然后加入2g 3,5-二氯吡啶和0.5g Mo卡宾催化剂，在常温下搅拌反应1h，升温至40℃反应2-3h后，加入2mL乙烯基乙醚，搅拌30min，所得溶液滴入乙腈中进行沉淀，将沉淀物在50℃下真空干燥，制得聚乙炔衍生物；
(2)掺杂聚乙炔衍生物：将步骤(1)中所得的20g聚乙炔衍生物浸渍在100mL正己烷溶液中，依次加入13g过硫酸铵、24g浓硫酸和100g水的混合溶液，超声混合并加热，置于50℃中反应6-10h，接着在氮气的氛围下煅烧，然后进行过滤、干燥后，获得氮掺杂聚乙炔衍生物；
(3)制备纳米纤维素分散液：将TEMPO-NaBr-NaClO氧化体系加入天然纤维素中进行氧化处理，用氢氧化钠溶液调节PH值为8，在40-50℃下氧化反应2-3h后，过滤、洗涤、干燥，制得纳米纤维素；其中天然纤维素、TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为10:1：3：4。
(4)制备纳米纤维素基炭纤维材料：将步骤(3)中所得的10g纳米纤维素、3g三唑化合物置于100mL蒸馏水中，超声10min，然后加入0.2g催化剂Ru3(CO)12,混合均匀后，在100-120℃下反应3-4h，经过滤后用蒸馏水清洗3次，然后在70-80℃下干燥8-10h，得纳米纤维素基碳纤维材料；
(5)将上述纳米纤维素基碳纤维材料浸渍于氢氧化钠水溶液中10-12h，干燥后，在惰性气体保护下于700-800℃烧结3-5h，自然冷却至室温，制得纳米纤维素基多孔碳纤维材料；
(6)将上述氮掺杂聚乙炔衍生物分散于50ML三氯甲烷中，然后缓慢加入到100ML0.2mol的硫酸溶液中，反应1-2h得混合液，将上述纳米纤维素基多孔碳纤维材料置于混合中，反应12-18h，离心收集固体，并用去离子水清洗，然后在60℃真空干燥4h，制得聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料A1；其中氮掺杂聚乙炔衍生物和纳米纤维素基多孔碳纤维材料的质量比为1：7。
实施例2：双励磁绕组直流电机以及其储能设备中电极材料的制备方法
双励磁绕组直流电机的组成部分与实施例1中相同，具体结构参照实施例1。
超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成，其中有机固态电解质为PVA/H2SO4，有机隔膜为纤维素隔膜。
聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树状聚乙炔衍生物：在氮气条件下，将9g 4-乙基苯乙炔单体置于100mL四氢呋喃中至完全溶解，然后加入2.7g 3,5-二氯吡啶和0.72g Mo卡宾催化剂，在常温下搅拌反应1h，升温至40℃反应2-3h后，加入2mL乙烯基乙醚，搅拌30min，所得溶液滴入乙腈中进行沉淀，将沉淀物在50℃下真空干燥，制得聚乙炔衍生物；
(2)掺杂聚乙炔衍生物：将步骤(1)中所得的40g聚乙炔衍生物浸渍在100mL正己烷溶液中，依次加入18g过硫酸铵、36g浓硫酸和100g水的混合溶液，超声混合并加热，置于50℃中反应6-10h，接着在氮气的氛围下煅烧，然后进行过滤、干燥后，获得氮掺杂聚乙炔衍生物；
(3)制备纳米纤维素分散液：将TEMPO-NaBr-NaClO氧化体系加入天然纤维素中进行氧化处理，用氢氧化钠溶液调节PH值为8，在40-50℃下氧化反应2-3h后，过滤、洗涤、干燥，制得纳米纤维素；其中天然纤维素、TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为10:2：4.5：8。
(4)制备纳米纤维素基炭纤维材料：将步骤(3)中所得的10g纳米纤维素、5g三唑化合物置于100mL蒸馏水中，超声10min，然后加入0.4g催化剂Ru3(CO)12,混合均匀后，在100-120℃下反应3-4h，经过滤后用蒸馏水清洗3次，然后在70-80℃下干燥8-10h，得纳米纤维素基碳纤维材料；
(5)将上述纳米纤维素基碳纤维材料浸渍于氢氧化钠水溶液中10-12h，干燥后，在惰性气体保护下于700-800℃烧结3-5h，自然冷却至室温，制得纳米纤维素基多孔碳纤维材料；
(6)将上述氮掺杂聚乙炔衍生物分散于50ML三氯甲烷中，然后缓慢加入到100ML0.2mol的硫酸溶液中，反应1-2h得混合液，将上述纳米纤维素基多孔碳纤维材料置于混合中，反应12-18h，离心收集固体，并用去离子水清洗，然后在60℃真空干燥4h，制得聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料A2；其中氮掺杂聚乙炔衍生物和纳米纤维素基多孔碳纤维材料的质量比为1：9。
实施例3：双励磁绕组直流电机以及其储能设备中电极材料的制备方法
双励磁绕组直流电机的组成部分与实施例1中相同，具体结构参照实施例1。
超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成，其中有机固态电解质为PVA/H3PO4，有机隔膜为纤维素隔膜。
聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树状聚乙炔衍生物：在氮气条件下，将6g 1,6-庚二炔单体置于100mL四氢呋喃中至完全溶解，然后加入1.5g 3,5-二氯吡啶和0.36g Mo卡宾催化剂，在常温下搅拌反应1h，升温至40℃反应2-3h后，加入2mL乙烯基乙醚，搅拌30min，所得溶液滴入乙腈中进行沉淀，将沉淀物在50℃下真空干燥，制得聚乙炔衍生物；
(2)掺杂聚乙炔衍生物：将步骤(1)中所得的30g聚乙炔衍生物浸渍在100mL正己烷溶液中，依次加入15g过硫酸铵、30g浓硫酸和100g水的混合溶液，超声混合并加热，置于50℃中反应6-10h，接着在氮气的氛围下煅烧，然后进行过滤、干燥后，获得氮掺杂聚乙炔衍生物；
(3)制备纳米纤维素分散液：将TEMPO-NaBr-NaClO氧化体系加入天然纤维素中进行氧化处理，用氢氧化钠溶液调节PH值为8，在40-50℃下氧化反应2-3h后，过滤、洗涤、干燥，制得纳米纤维素；其中天然纤维素、TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为25:3：6：15。
(4)制备纳米纤维素基炭纤维材料：将步骤(3)中所得的10g纳米纤维素、4g三唑化合物置于100mL蒸馏水中，超声10min，然后加入0.3g催化剂Ru3(CO)12,混合均匀后，在100-120℃下反应3-4h，经过滤后用蒸馏水清洗3次，然后在70-80℃下干燥8-10h，得纳米纤维素基碳纤维材料；
(5)将上述纳米纤维素基碳纤维材料浸渍于氢氧化钠水溶液中10-12h，干燥后，在惰性气体保护下于700-800℃烧结3-5h，自然冷却至室温，制得纳米纤维素基多孔碳纤维材料；
(6)将上述氮掺杂聚乙炔衍生物分散于50ML三氯甲烷中，然后缓慢加入到100ML0.2mol的硫酸溶液中，反应1-2h得混合液，将上述纳米纤维素基多孔碳纤维材料置于混合中，反应12-18h，离心收集固体，并用去离子水清洗，然后在60℃真空干燥4h，制得聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料A3；其中氮掺杂聚乙炔衍生物和纳米纤维素基多孔碳纤维材料的质量比为1：8。
实施例4：双励磁绕组直流电机以及其储能设备中电极材料的制备方法
双励磁绕组直流电机的组成部分与实施例1中相同，具体结构参照实施例1。
超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成，其中有机固态电解质为PVA/H2SO4，有机隔膜为纤维素隔膜。
聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树状聚乙炔衍生物：在氮气条件下，将7g 2,4-己二炔单体置于100mL四氢呋喃中至完全溶解，然后加入1.9g 3,5-二氯吡啶和0.49g Mo卡宾催化剂，在常温下搅拌反应1h，升温至40℃反应2-3h后，加入2mL乙烯基乙醚，搅拌30min，所得溶液滴入乙腈中进行沉淀，将沉淀物在50℃下真空干燥，制得聚乙炔衍生物；
(2)掺杂聚乙炔衍生物：将步骤(1)中所得的25g聚乙炔衍生物浸渍在100mL正己烷溶液中，依次加入16g过硫酸铵、27g浓硫酸和100g水的混合溶液，超声混合并加热，置于50℃中反应6-10h，接着在氮气的氛围下煅烧，然后进行过滤、干燥后，获得氮掺杂聚乙炔衍生物；
(3)制备纳米纤维素分散液：将TEMPO-NaBr-NaClO氧化体系加入天然纤维素中进行氧化处理，用氢氧化钠溶液调节PH值为8，在40-50℃下氧化反应2-3h后，过滤、洗涤、干燥，制得纳米纤维素；其中天然纤维素、TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为10:1.6：4：7。
(4)制备纳米纤维素基炭纤维材料：将步骤(3)中所得的10g纳米纤维素、3.5g三唑化合物置于100mL蒸馏水中，超声10min，然后加入0.23g催化剂Ru3(CO)12,混合均匀后，在100-120℃下反应3-4h，经过滤后用蒸馏水清洗3次，然后在70-80℃下干燥8-10h，得纳米纤维素基碳纤维材料；
(5)将上述纳米纤维素基碳纤维材料浸渍于氢氧化钠水溶液中10-12h，干燥后，在惰性气体保护下于700-800℃烧结3-5h，自然冷却至室温，制得纳米纤维素基多孔碳纤维材料；
(6)将上述氮掺杂聚乙炔衍生物分散于50ML三氯甲烷中，然后缓慢加入到100ML0.2mol的硫酸溶液中，反应1-2h得混合液，将上述纳米纤维素基多孔碳纤维材料置于混合中，反应12-18h，离心收集固体，并用去离子水清洗，然后在60℃真空干燥4h，制得聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料A4；其中氮掺杂聚乙炔衍生物和纳米纤维素基多孔碳纤维材料的质量比为1：9。
对比例
本例提供一种超级电容器电极材料，制备方法及配方同中国发明专利CN108831763B实施例1。
对上述实施例1-4超级电容器的组装是以聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料为正极，CFs/AC为负极，有机固态电解质和纤维素隔膜组成，其中CFs/AC的制备方法为：将活性炭浸泡在N-甲基吡络烷酮溶液中，超声3h，使其中的活性炭在溶液中分布均匀，然后取同等量的碳纤维，浸于溶液中浸泡一段时间后，取出烘干，得CFs/AC材料。
按以上方法组装的实施例1-4的超级电容器与对比例的电学性能进行对比，在1.2-2.5V的范围内，在1A/g的电流密度下进行循环测试，在室温下通过充放电曲线确定它的内阻，计算进行1000次循环后的容量与首次循环的容量比率，并测得其比电容、能量密度及功率密度，测试结果见表1。
表1超级电容器的性能检测结果表
Figure GDA0002806761440000121
Figure GDA0002806761440000131
从上表可以看出，本发明公开的双励磁绕组直流电机采用超级电容器作为储能设备，相比现有技术中的超级电容器而言，其具有更高的比电容，更低的内阻，更佳的能量密度和功率密度，循环性能也更优良。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种双励磁绕组直流电机，包括电机壳体(9)，所述电机壳体(9)上设有转轴(1)和电刷装置(2)，所述转轴(1)上设有电机转子(3)，所述电机壳体(9)上位于所述电机转子(3)的外侧设置有电机定子(4)，其特征在于，所述电机定子(4)上与所述转轴(3)平行位置分别设有第一励磁绕组(5)和第二励磁绕组(6)，所述电机壳体(9)上还设有用于控制所述第一励磁绕组(5)和第二励磁绕组(6)电能转换输出的换向器(7)，所述电机转子(3)上还设有单电枢绕组(8)和储能设备，所述储能设备设置为超级电容器；所述超级电容器是由聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料、有机固态电解质和有机隔膜组成；
所述聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备树状聚乙炔衍生物：在氮气条件下，将苯乙炔单体置于100mL四氢呋喃中至完全溶解，然后加入3,5-二氯吡啶和Mo卡宾催化剂，在常温下搅拌反应1h，升温至40℃反应2-3h后，加入2mL乙烯基乙醚，搅拌30min，所得溶液滴入乙腈中进行沉淀，将沉淀物在50℃下真空干燥，制得聚乙炔衍生物；
(2)掺杂聚乙炔衍生物：将步骤(1)中所得的聚乙炔衍生物浸渍在100mL正己烷溶液中，依次加入过硫酸铵、浓硫酸和水的混合溶液，超声混合并加热，置于50℃中反应6-10h，接着在氮气的氛围下煅烧，然后进行过滤、干燥后，获得氮掺杂聚乙炔衍生物；
(3)制备纳米纤维素：将TEMPO-NaBr-NaClO氧化体系加入天然纤维素中进行氧化处理，用氢氧化钠溶液调节PH值为8，在40-50℃下氧化反应2-3h后，过滤、洗涤、干燥，制得纳米纤维素；
(4)制备纳米纤维素基炭纤维材料：将步骤(3)中所得的纳米纤维素、三唑化合物置于100mL蒸馏水中，超声10min，然后加入催化剂Ru3(CO)12,混合均匀后，在100-120℃下反应3-4h，经过滤后用蒸馏水清洗3次，然后在70-80℃下干燥8-10h，得纳米纤维素基碳纤维材料；
(5)将上述纳米纤维素基碳纤维材料浸渍于氢氧化钠水溶液中10-12h，干燥后，在惰性气体保护下于700-800℃烧结3-5h，自然冷却至室温，制得纳米纤维素基多孔碳纤维材料；
(6)将上述氮掺杂聚乙炔衍生物分散于50mL三氯甲烷中，然后缓慢加入到100mL0.2mol的硫酸溶液中，反应1-2h得混合液，将上述纳米纤维素基多孔碳纤维材料置于所述混合中，反应12-18h，离心收集固体，并用去离子水清洗，然后在60℃真空干燥4h，制得聚乙炔衍生物/纳米纤维素基多孔炭纤维复合电极材料。
2.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述步骤(1)中苯乙炔单体、3,5-二氯吡啶和Mo卡宾催化剂按质量比为1：(0.2～0.3)：(0.05～0.08)。
3.根据权利要求2所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述苯乙炔单体可以用4-乙基苯乙炔单体、1,6-庚二炔单体或2,4-己二炔单体替代。
4.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述步骤(2)中聚乙炔衍生物、过硫酸铵、浓硫酸和水按质量比为(0.2～0.4):(0.13～0.18):(0.24～0.36):1。
5.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述步骤(3)中天然纤维素、TEMPO、NaBr和NaClO的质量比为1:(0.1～0.2)：(0.3～0.45)：(0.4-0.8)。
6.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述步骤(4)中纳米纤维素、三唑化合物和Ru3(CO)12的质量比为1：(0.3～0.5)：(0.02-0.04)。
7.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述步骤(6)中所述氮掺杂聚乙炔衍生物和纳米纤维素基多孔碳纤维材料的质量比为1：(7～9)。
8.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述有机固态电解质为PVA/KOH、PVA/H2SO4和PVA/H3PO4中的一种。
9.根据权利要求1所述的一种双励磁绕组直流电机，其特征在于，所述有机隔膜为纤维素隔膜。
CN202010330573.6A 2020-04-24 2020-04-24 一种双励磁绕组直流电机 Active CN111477468B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010330573.6A CN111477468B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种双励磁绕组直流电机

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010330573.6A CN111477468B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种双励磁绕组直流电机

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111477468A CN111477468A (zh) 2020-07-31
CN111477468B true CN111477468B (zh) 2020-12-29

Family

ID=71763547

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010330573.6A Active CN111477468B (zh) 2020-04-24 2020-04-24 一种双励磁绕组直流电机

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111477468B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3215126A1 (de) * 1982-04-23 1983-10-27 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Speicherelement fuer elektrische energie
JP2811389B2 (ja) * 1983-09-02 1998-10-15 東レ株式会社 充放電可能な電池
JP2008010682A (ja) * 2006-06-29 2008-01-17 Equos Research Co Ltd 非対称型キャパシタ
CN106531977A (zh) * 2015-09-11 2017-03-22 徐海波 氧化石墨烯量子点与石墨烯复合电极材料及其制备方法
CN107818872B (zh) * 2016-09-13 2021-09-14 广州墨羲科技有限公司 石墨烯-导电聚合物-纳米碳墙复合材料、其制造方法及应用
CN206759276U (zh) * 2017-05-15 2017-12-15 无锡中基电机制造有限公司 一种具有防护罩的防潮式永磁直流有刷电动机
CN109767923B (zh) * 2018-12-24 2021-11-09 上海交通大学 结构功能一体化超级电容器及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111477468A (zh) 2020-07-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Senthilkumar et al. Redox additive aqueous polymer gel electrolyte for an electric double layer capacitor
CN105253871B (zh) 超级电容器用含氮碳材料及其制备方法、超级电容器电极材料
CN104952634A (zh) 一种离子液体-锂盐凝胶聚合物电解质及其制备和应用
CN102585496A (zh) 一种超级电容器用碳基三元复合电极材料及其制备方法
CN102315462B (zh) 一种全钒液流电池用电极及其制备方法
CN103928668B (zh) 一种锂离子电池及其正极材料的制备方法
CN108649240B (zh) 一种燃料电池
CN101549304B (zh) 导电聚合物修饰的碳载氢氧化钴复合催化剂的制备方法
CN112927949B (zh) 一种水系混合电解液和其在锌离子混合超级电容器应用
CN111320761A (zh) 一种金属有机框架纳米复合材料及其制备方法与应用
CN111477468B (zh) 一种双励磁绕组直流电机
CN114664569B (zh) 硼掺杂钴镍柔性电极材料及其制备方法
CN114122394B (zh) 一种聚嗪类材料及其制备方法和应用
CN112271342B (zh) 一种基于钒氧化物正极材料的锌离子电池zib的制备方法
CN114956108A (zh) 一种新型二维过渡金属硼化物及其制备方法与作为储能电极材料的应用
CN110745819B (zh) 一种用硅烷偶联剂对石墨材料表面进行改性的方法和锂离子电池负极及其制备方法
CN107845798A (zh) 一种锂离子电池正极材料的制备办法
CN110323079B (zh) 一种耐高压阴离子交换电解质膜及其固态电池电容器
CN110323080B (zh) 水系超级电容器的制备方法
CN106653386B (zh) 炭-聚苯胺超级电容器及其制备方法
CN112071655A (zh) 改性氧化锌/框架结构碳复合材料及其制备方法和应用
CN104485461A (zh) 一种低成本功能化碳毡的制备方法
CN113675388B (zh) 一种氮掺杂碳包覆铌酸锡纳米材料及其制备方法与应用
CN104681281A (zh) 具有优异倍率性能复合电极材料及其制备方法
CN114031539B (zh) 一种酰胺化环状氮氧自由基化合物及其制备方法和应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant