CN115307066A - 一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置及调速方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及调速装置技术领域，公开一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置及调速方法，该装置包括：出气管；抽风机构包括垂直涡轮风扇、转轴和涡轮，离心式测速器，包括飞球、套筒、第一连杆和第二连杆，当转轴转动时，飞球可在离心力的作用下，使套筒向上运动；减速机构包括转子、定子绕组、输出模块、控制开关和励磁模块，控制开关电连接在励磁模块和转子之间，与套筒相连，控制开关可控制励磁模块与转子导通或断开，输出模块与定子绕组电连接；当转轴的转动速度达到第一预设值时，套筒向上运动，驱使控制开关将励磁模块与转子导通。本发明的优点在于，本装置可控制出气管中的空气流速不至于过快或者过慢，且反应灵敏，工作效率高。

Description

一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置及调速方法

技术领域

本发明涉及调速装置技术领域，尤其涉及一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置及调速方法。

背景技术

地球表面的70％被海水所覆盖，但海水不能直接饮用。人类直接饮用的水为淡水，但可饮用的淡水资源正日益紧张。淡水资源在全球的分布也是极不均衡的，干旱地区淡水短缺状况更甚。在这些地区，例如一些沙漠边缘地区，淡水资源匮乏，但由于干旱的土壤或沙土热容较小，这些地区的昼夜温差一般都较大，有的地区白天的温度可以达到五六十度，夜晚的温度却可能降至零度以下。一般地，这些地区的太阳能和风力资源均较为丰富。

干旱地区的空气中也是含有大量水分的，从空气中取水是一些干旱地区获取水资源的手段之一，其通过将空气吸入管道中后，在管道中将空气中的水分捕获，再将干燥的空气排出，例如，美国加州大学伯克利开发的WaterSeer。在捕获空气中的水分过程中，如果空气在管道中的流速过慢，则会由于进入管道中的水分太少，而使得产水效率低；如果空气在管道中的流速过快，则会由于空气在管道中的留存时间太短，空气中的水分还未来得及充分获取就已经从管道中排出了，也会导致产水效率低。所以，要保证产水效率，必须控制空气在管道中的流速，不能太快也不能太慢。现有的从空气中获取淡水的设备中，一般都没有相应的空气流速控制机构，导致其产水效率不理想。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明所要解决的技术问题在于：提出一种气体流速控制方便、反应灵敏的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置及调速方法。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，提出一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，包括：

出气管，所述出气管的底部设有进气口，顶部设有出气口；

抽风机构，设置在所述出气口处，包括垂直涡轮风扇、转轴和涡轮，所述转轴沿所述出气管的轴向设置，所述垂直涡轮风扇设置在所述转轴的顶部，且可驱使所述转轴转动；所述涡轮套设在所述转轴上，且与所述转轴联动，所述涡轮可将气体抽至所述出气口排出；

离心式测速器，设置在所述出气口处，包括有飞球、套筒、第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端连接在所述转轴上，所述第一连杆的另一端与所述飞球连接；所述套筒可升降地设置在所述转轴上，所述第二连杆的一端连接在所述第一连杆上，所述第二连杆的另一端与所述套筒连接；其中，当所述转轴转动时，所述飞球可在离心力的作用下，相对于所述转轴向外张开，且使所述套筒向上运动；

减速机构，包括转子、定子、输出模块、控制开关和励磁模块，所述转子设置在所述转轴上，所述转子包括有转子铁芯和绕设在所述转子铁芯上的励磁绕组；所述定子通过机座固定连接在所述出气管的内壁上，所述定子包括有定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子绕组；所述控制开关电连接在所述励磁模块和所述转子之间，且与所述套筒相连，所述控制开关可控制所述励磁模块与所述转子导通或断开，所述输出模块与所述定子绕组电连接；其中，当所述转轴的转动速度达到第一预设值时，所述套筒向上运动，驱使所述控制开关将所述励磁模块与所述转子导通。

进一步地，所述控制开关包括一滑动变阻器，所述滑动变阻器电连接在所述转子和所述励磁模块之间；

当所述控制开关控制所述励磁模块与所述转子导通后，所述套筒向上运动可驱使所述滑动变阻器的阻值逐渐减小。

进一步地，所述滑动变阻器包括划片以及相互邻接的绝缘段和电阻段，所述电阻段处于所述绝缘段的下方，所述划片可在所述绝缘段和所述电阻段上滑动；所述励磁模块与所述滑动变阻器电连接，所述划片与所述转子电连接；

当所述划片滑至所述绝缘段时，所述励磁模块与所述转子之间不通电；当所述划片滑至所述电阻段时，所述励磁模块与所述转子电导通。

进一步地，所述控制开关包括安装架、第三连杆和第四连杆；

所述安装架设置在所述出气管上，所述第三连杆的中部铰接在所述安装架上，所述第三连杆的一端连接在所述套筒上，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆铰接，所述第四连杆远离所述第三连杆的一端与所述划片相连。

进一步地，所述励磁模块包括依次电连接的太阳能板、控制器和蓄电池，且所述蓄电池与所述滑动变阻器电连接。

进一步地，所述转轴上设有一限位件，且所述限位件处于所述套筒的上方，所述转轴上套设有一弹簧，且所述弹簧的上端抵在所述限位件上，所述弹簧的下端抵在所述套筒上；

当所述套筒向上运动时，所述套筒压缩所述弹簧。

进一步地，所述出气管中靠近所述转轴的下端，从上至下依次设有第一支架和第二支架，所述第一支架上设有一轴承，所述转轴的下端穿设在所述轴承中，且所述转轴的下端设有第一磁钢，所述第一磁钢处于所述轴承的下方；

所述第二支架上设有第二磁钢，所述第一磁钢和所述第二磁钢相互之间的作用力为斥力。

进一步地，所述定子绕组包括有三组对称设置的绕组；所述输出模块包括有三个输出电阻，三组所述绕组和三个所述输出电阻采用星型连接或者三角形连接；

所述输出模块处于垂直涡轮风扇的下方，所述出气管的顶部外侧壁设有装有全氟三乙胺溶液的容器，所述输出电阻设置在所述全氟三乙胺溶液中，所述容器上设有一散热管，所述散热管的一端连接在所述容器的顶部，另一端连接在所述容器的底部，且所述散热管的外壁上设有若干散热翅片且弯曲地设置于靠近出气管的出气口处。

进一步地，所述出气管的下端沿其自身周向包裹有一层保温层。

本发明解决其技术问题采用的技术方案是，还提出一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置的调速方法，应用于以上的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，所述调速方法包括：

所述垂直涡轮风扇驱使所述涡轮、所述转轴以及所述转子同步转动，将气体抽至出风口处排出；

当所述转轴的转速达到第一预设值时，所述飞球在离心力的作用下向外张开，并驱使套筒向上运动；所述套筒连通所述控制开关，使所述励磁模块与所述转子电导通，所述转子产生磁场；

所述定子绕组产生交流电，并通过所述输出模块输出；其中，所述转轴的转速越大，从所述滑动变阻器接入的电阻值越小，励磁电流越大，所述转子上的磁场越强，所述定子绕组上产生的感生电动势越高，所述输出模块上的电流越大，所述转轴的动能转化为热能的比例越高，所述转轴的转速下降越快；

当所述转轴的转速下降到第二预设值时，作用在所述飞球上的离心力减小，所述飞球向内运动，并驱使所述套筒下降，使所述控制开关将所述励磁模块和所述转子之间的电流切断，所述转子上的磁场消失，所述定子绕组上无感生电动势产生，所述输出模块上无电能输出。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明中，垂直涡轮风扇驱使转轴转动，进而使与转轴联动的涡轮转动，可将空气抽至出气口处排出。飞球在离心力的作用下，向外张开，可以根据飞球的张开程度测量出出气管中气体的流速。当转轴的转速较快，即出气管中空气的流速较快，当转轴的转速达到第一预设值时，飞球向外张开，同时控制套筒向上运动，通过第三连杆和第四连杆驱使滑动变阻器上的划片下滑，划片从绝缘段滑动至电阻段，使得励磁模块与转子之间电导通，转子上接通励磁电流，从而使其产生磁场，在定子绕组上感应出三相交流电，并通过输出模块输出；且输出模块设置在装有全氟三乙胺溶液的容器中,通过全氟三乙胺的蒸发吸收输出模块产生的热量，而容器上的散热管处于出气管的出气口处，散热管外壁上设有散热翅片，从出气管处流出的空气本身温度就比较低，吹向散热翅片，可快速将热量带走，使全氟三乙胺又冷凝呈液态回流至容器中，可循环利用；并且在全氟三乙胺的蒸发和冷凝过程中，所散出的热量集中于出气管的上方，有利于出气管中的气流上拔，使得出气管内气流较快地流出。输出模块设置在垂直涡轮风扇的下方，垂直涡轮风扇也可将输出模块产生的热量及时吹散，通过将转轴的动能转换为电能，并把电能经由输出模块转换为热能耗散，使得转轴的转速下降，进而使出气管中的空气流速不至于太快。当转轴的转速越大时，单位时间内产生的电能越多，发电效率越高，则使得转轴的动能转化成电能越多，转速下降的越快。当转轴的转速降低至第二预设值时，使得滑动变阻器电连接断开，转子上无励磁电流，则不再发电，形成了本发明中的第一个负反馈。

本发明中，当转轴的转速越快，飞球受到的离心力越大，向外张开的程度越大，套筒上升的距离越大，使得滑动变阻器上的划片下滑的距离越长，即接入励磁电路中的电阻阻值越小，使得励磁电流越大，而励磁电流越大，会使得转子上产生的磁场越强，发电效率越高，并经过输出模块转换成热能及时耗散掉，使转轴的转速快速下降。而当转轴的转速介于第一预设值和第二预设值之间时，飞球受到的离心力变小，向外张开的程度变小，套筒上升的距离变小，使得滑动变阻器上的划片下滑的距离变短，即接入励磁电路中的电阻阻值变大，使得励磁电流变小，而励磁电流变小，会使得转子上产生的磁场变弱，发电效率变低，转轴的转速下降的变慢。当转轴的转速下降到第二预设值时，飞球驱动套筒，套筒驱使滑动变阻器中的划片滑动至绝缘段，转子上不再有励磁电流，转子上无磁场，无法进行发电，此时转轴的动能不再能部分地转化成电能，无法再由输出模块转换成热能而耗散，以保证转轴的转速不至于太慢，形成本发明的第二个负反馈，且该负反馈具有随转轴转速自适应地调节励磁电流大小，从而调节发电效率，并进而自适应地调节气体流速的特征。

附图说明

图1为本发明负反馈装置的结构示意图；

图2为图1去除励磁模块和垂直涡轮风扇后的结构示意图；

图3为图2圆圈处的局部放大图；

图4为转子和定子的发电原理图；

图5为定子绕组与输出电阻的一种连接(星型连接)示意图；

图6为输出模块设置在装入全氟三乙胺溶液的容器中的示意图。

图中，

1、出气管；10、进气口；11、出气口；12、第一支架；13、第二支架； 14、轴承；15、第一磁钢；16、第二磁钢；17、保温层；

2、抽风机构；20、垂直涡轮风扇；21、转轴；210、限位件；211、弹簧； 22、涡轮；

3、离心式测速器；30、飞球；31、套筒；32、第一连杆；33、第二连杆；

4、减速机构；40、转子；41、定子绕组；41A、定子铁芯；42、输出模块；421、输出电阻；422、全氟三乙胺；43、控制开关；431、滑动变阻器； 431A、划片；431B、绝缘段；431C、电阻段；432、安装架；433、第三连杆； 434、第四连杆；44、励磁模块；441、太阳能板；442、控制器；443、蓄电池； 444、励磁绕组；445、电刷；446、滑环；447、机座；448、转子铁芯。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”、“一”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一：

如图1-图2所示，一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，包括：出气管1、抽风机构2、离心式测速器3和减速机构4。

所述出气管1的底部设有进气口10，顶部设有出气口11，在实际使用的过程中，在出气管1的进气口10端会与进气管连通。空气可从进气管进入，通过进气口10流动至出气口11。出气管1为竖直的直管或者靠近出气口11 侧具有一定的收口，使其具有类似于烟囱的形状。在所述出气管1的下端沿其自身周向包裹有一层保温层17，在使用时，该一层保温层17是埋设在土壤中的，保温层17可使出气管1中的空气不至于冷却太快，在烟囱效应的作用下，有助于出气管1中的空气上拔。

抽风机构2设置在所述出气口11处，包括垂直涡轮风扇20、转轴21和涡轮22，所述转轴21沿所述出气管1的轴向设置，所述垂直涡轮风扇20设置在所述转轴21的顶部，且可驱使所述转轴21转动；所述涡轮22套设在所述转轴21上，且与所述转轴21联动，所述涡轮22可将气体抽至所述出气口 11排出。垂直涡轮风扇20、转轴21和涡轮形成抽气结构，垂直涡轮风扇20、转轴21和涡轮22三者同轴设置，且可同时转动，相比于普通的风力旋转叶片，垂直涡轮风扇20在转动过程中，不会产生偏心力矩作用在转轴21上，可提高装置的稳定性，其中，垂直涡轮风扇20可由三片风叶均布在转轴21的周向形成。抽气机构的设置保证出气管1中的空气不至于流动太慢，因为如果出气管 1中的空气如果流动太慢，则单位时间内流入出气管1中的空气就越少，在将其应用于水分获取装置中时，则会出现产水效率低的问题，本实施例中的抽气机构设置，可保证不会由于出气管1中空气流动速度太慢，而产水效率低的情况发生。

由于转轴21需要持续转动，在所述出气管1靠近所述转轴21的下端从上至下依次设有第一支架12和第二支架13，所述第一支架12上设有一轴承14，所述转轴21的下端穿设在所述轴承14的内圈中，轴承14的外圈固定在第一支架12中，轴承14的设置可减小转轴21转动时的阻力，保证转轴21转动顺畅。在所述转轴21的下端设有第一磁钢15，第一磁钢15处于第一支架12的下方；所述第二支架13上设有第二磁钢16，所述第一磁钢15和所述第二磁钢16相互之间的作用力为斥力。在出气管1靠近出气口11处也设置一个第一支架12(图中未示意)和一个轴承14(图中未示意)，其结构与下方的结构相同，不再冗述。在转轴21上设置两个轴承14，两轴承14分别通过两第一支架12固定，保证转轴21转动时，不会发生偏移或摇晃。由于转轴21上支撑有众多部件，涡轮22、垂直涡轮风扇20、套筒31和飞球30等部件均支撑在转轴21上，且均处于轴承14的上方，轴承14受到向下的压力较大，第一磁钢15和第二磁钢16之间的斥力可以抵销一部分作用在轴承14上的压力，保证轴承14转动顺畅以及轴承14的使用寿命。

如图2-图3所示，离心式测速器3设置在所述出气口11处，通过飞球30 所受到的离心力大小，可得出转轴21的转速大小，获悉出气管1中空气流速的大小。飞球30所受到的离心力大小，可通过飞球30的张开程度，也即第一连杆32与转轴21之间的夹角大小加以判断，飞球30张开程度越大，其所受到的离心力越大，与其对应的出气管1中空气的流速越快。该离心式测速器3 包括有飞球30、套筒31、第一连杆32和第二连杆33，所述第一连杆32的一端连接在所述转轴21上，第一连杆32的该端与转轴21铰接，保证第一连杆 32可相对于转轴21上下转动，进而保证飞球30可以张开或者收拢，且在转轴21转动时，又可以带动第一连杆32转动，相当于第一连杆32可以既发生公转，又发生自转。所述第一连杆32的另一端与所述飞球30连接，所述套筒 31可升降地设置在所述转轴21上，所述第二连杆33的一端连接在所述第一连杆32上，第二连杆33和第一连杆32的具体连接方式也是铰接，所述第二连杆33的另一端与所述套筒31连接，也为铰接。其中，当所述转轴21转动时，所述飞球30可在离心力的作用下，相对于所述转轴21向外张开，且使所述套筒31向上运动。当转轴21的转速较小时，飞球30相对于转轴21向外张开的幅度较小，飞球30通过第一连杆32和第二连杆33驱使套筒31向上运动的距离较短，此时出气管1中的空气流速相对较慢；当转轴21的转速较大时，飞球30相对于转轴21向外张开的幅度较大，飞球30通过第一连杆32和第二连杆33驱使套筒31向上运动的距离较长，此时出气管1中的空气流速相对较快。

优选地，所述转轴21上设有一限位件210，且所述限位件210处于所述套筒31的上方，所述转轴21上套设有一弹簧211，且所述弹簧211的上端抵在所述限位件210上，所述弹簧211的下端抵在所述套筒31上；当所述套筒 31向上运动时，所述套筒31压缩所述弹簧211。换而言之，在飞球30向外张开时，需要克服弹簧211的弹力，保证飞球30的张开幅度不至于过大，以及套筒31的上升距离不至于过大，进而保证整体结构的稳定性。

如图2-图6所示，减速机构4包括发电机本体、输出模块42、控制开关 43和励磁模块44，发电机本体包括转子40、定子和机座，转子40套设在所述转轴21上，转子40包括转子铁芯448和绕设在转子铁芯448上的励磁绕组 444，即转子40通过在转子铁芯448外缠绕励磁绕组444形成。所述定子包括定子铁芯41A和绕设在定子铁芯41A上的定子绕组41，定子铁芯41A固定在发电机机座上，机座通过支架固定在出气管1的内壁上，所述定子绕组41为三组对称设置、相差120°的三相交流发电绕组结构。所述控制开关43电连接在所述励磁模块44和所述转子40之间，且与所述套筒31相连，所述控制开关43可控制所述励磁模块44与所述转子40导通或断开，其中，所述励磁模块44包括依次电连接的太阳能板441、控制器442和蓄电池443，且所述蓄电池443与所述滑动变阻器431电连接。所述输出模块42与所述定子绕组41 电连接；该输出模块42包括有三个输出电阻421，三组所述定子绕组41和三个所述输出电阻421可分别采用星型连接或者三角形连接；且所述输出模块42处于所述垂直涡轮风扇20的下方，所述出气管1的顶部外侧壁设有装有全氟三乙胺422溶液的容器，所有的所述输出电阻421设置在所述全氟三乙胺溶液中，所述容器上设有一散热管，所述散热管的一端连接在所述容器的顶部，另一端连接在所述容器的底部，所述散热管的外壁上设有若干散热翅片且弯曲地设置于靠近出气管1的出气口11处。在使用过程中，由于全氟三乙胺422 在常压下的沸点在七十摄氏度左右，通过全氟三乙胺422的蒸发吸收输出模块 42产生的热量，容器上的散热管处于出气管1的出气口11处，散热管外壁上设有散热翅片，从出气管1处流出的空气本身温度就比较低，吹向散热翅片，可快速将热量带走，使全氟三乙胺422又冷凝呈液态回流至容器中，可循环利用，并且在全氟三乙胺422的蒸发和冷凝过程中，所散出的热量集中于出气管 1的上方，有利于出气管1中的气流上拔，使得出气管1内气流较快地流出。其中，当所述转轴21的转动速度达到第一预设值时，所述套筒31向上运动，驱使所述控制开关43将所述励磁模块44与所述转子40导通。

需要解释的是，由于转子40需要连同转轴21转动，如何保证励磁模块44与转子40之间的可靠电连接是需要解决的问题，此处可引入三相交流发电机中的电刷445(图中未标注)和滑环446结构，在转轴21上设置滑环446，滑环446由两个彼此绝缘的铜环组成，装在转轴21上，并与转轴21绝缘，两个滑环446分别与励磁绕组444的两端连接，当滑环446上通入直流电时，励磁绕组444上就有励磁电流通过，并产生磁场。而将励磁模块44的电流通过滑环446引至励磁绕组444，则需要借助电刷445，电刷445与滑环446的良好接触，保证接通后的电流稳定，磁场稳定。

其中，所述控制开关43包括安装架432、第三连杆433和第四连杆434；所述安装架432设置在所述出气管1上，所述第三连杆433的中部铰接在所述安装架432上，形成类似跷跷板结构，所述第三连杆433的一端连接在所述套筒31上，所述第三连杆433的另一端与所述第四连杆434铰接，第三连杆433 的一端抬升，则另一端会下降，所述第四连杆434远离所述第三连杆433的一端与滑动变阻器431的划片431A相连，在第四连杆434外部可加装一限位滑槽(图中未标注)，划片431A在限位滑槽中滑动。

在实际的使用过程中，垂直涡轮风扇20驱使转轴21转动，进而使与转轴 21联动的涡轮22转动，可将空气抽至出气口11处排出。飞球30在离心力的作用下，向外张开，可以根据飞球30的张开程度测量出出气管1中气体的流速。当转轴21的转速较快，即出气管1中空气的流速较快。当转轴21的转速达到第一预设值时，飞球30向外张开，同时控制套筒31向上运动，通过第三连杆433和第四连杆434驱使滑动变阻器431上的划片431A下滑，划片431A从绝缘段431B滑动至电阻段431C，使得励磁模块44与转子40之间电导通，转子40上接通励磁电流，从而使其产生磁场，在定子绕组41上感应出三相交流电，并通过输出模块42输出，而输出模块42设置在垂直涡轮风扇20的下方，垂直涡轮风扇20将输出模块42产生的热量及时吹散。通过将转轴21的动能转换为电能，并把电能经由输出模块42转换为热能耗散，使得转轴21 的转速下降，进而使出气管1中的空气流速不至于太快。当转轴21的转速越大时，单位时间内产生的电能越多，发电效率越高，则使得转轴21的动能转化成电能越多，转速下降的越快。当转轴21的转速降低至第二预设值时，使得滑动变阻器431电连接断开，转子40上无励磁电流，则不再发电，形成了本发明中的第一个负反馈。

具体地，所述控制开关43包括一滑动变阻器431，所述滑动变阻器431 电连接在所述转子40和所述励磁模块44之间，具体为与励磁模块44中的蓄电池443电连接；当所述控制开关43控制所述励磁模块44与所述转子40导通后，所述套筒31向上运动可驱使所述滑动变阻器431的阻值逐渐减小。其中，所述滑动变阻器431包括划片431A以及相互邻接的绝缘段431B和电阻段 431C，所述电阻段431C处于所述绝缘段431B的下方，所述划片431A可在所述绝缘段431B和所述电阻段431C上滑动；所述励磁模块44与所述滑动变阻器431电连接，所述划片431A与所述转子40电连接；当所述划片431A滑至所述绝缘段431B时，所述励磁模块44与所述转子40之间不通电；当所述划片431A滑至所述电阻段431C时，所述励磁模块44与所述转子40电导通。

在转轴21未转动或者转轴21的转速较小时，飞球30向外张开的幅度较小，故套筒31上升的距离较短，使得套筒31通过第三连杆433和第四连杆434驱使划片431A下降的距离较短，划片431A处在绝缘段431B上，转子40 上没有励磁电流通过，此时无法进行发电，即转轴21的动能无法通过发电进行转化和消耗，保证在转轴21转速较小时，即出气管1中的空气流速不会被削弱。当转轴21的转速达到第一预设值时，飞球30外张的角度加大，套筒 31进一步上升，通过第三连杆433和第四连杆434驱使划片431A下移，划片 431A移动至电阻段431C，励磁模块44与滑动变阻器431和转子40依次电连通，转子40上产生励磁电流，产生磁场，即转轴21的动能部分地被转换成电能，通过输出模块42输出。且转轴21的转速越大，飞球30外张的角度越大，套筒31上升的越多，划片431A下降的越多，滑动变阻器431接入的电阻阻值越小，励磁电流越大，产生的磁场越强，单位时间发出的电能越多，发电效率越高，根据能量守恒定律，转速下降的速度则越快。

在实际的使用过程中，本实施例当转轴21的转速越快，飞球30受到的离心力越大，向外张开的程度越大，套筒31上升的距离越大，使得滑动变阻器 431上的划片431A下滑的距离越长，即接入励磁电路中的电阻阻值越小，使得励磁电流越大，而励磁电流越大，会使得转子40上产生的磁场越强，发电效率越高，并经过输出模块42转换成热能及时耗散掉，使转轴21的转速快速下降。而当转轴21的转速介于第一预设值和第二预设值之间时，飞球30受到的离心力变小，向外张开的程度变小，套筒31上升的距离变小，使得滑动变阻器431上的划片431A下滑的距离变短，即接入励磁电路中的电阻阻值变大，使得励磁电流变小，而励磁电流变小，会使得转子40上产生的磁场变弱，发电效率变低，转轴21的转速下降的变慢。当转轴21的转速下降到第二预设值时，飞球30驱动套筒31，套筒31驱使滑动变阻器431中的划片431A滑动至绝缘段431B，转子40上不再有励磁电流，转子40上无磁场，无法进行发电，此时转轴21的动能不再能部分地转化成电能，无法再由输出模块42转换成热能而耗散，以保证转轴21的转速不至于太慢，形成本发明的第二个负反馈，且该负反馈具有随转轴转速自适应地调节励磁电流大小，从而调节发电效率，并进而自适应地调节气体流速的特征。

实施例二：

一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置的调速方法，应用于实施例一中的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，所述调速方法包括有：

所述垂直涡轮风扇20驱使所述涡轮22、所述转轴21以及所述转子40同步转动，将气体抽至出风口处排出；

当所述转轴21的转速达到第一预设值时，所述飞球30在离心力的作用下向外张开，并驱使套筒31向上运动；所述套筒31连通所述控制开关43，使所述励磁模块44与所述转子40电导通，所述转子40产生磁场。具体地，套筒31向上运动，使得第三连杆433靠近套筒31的一端上抬，而本身第三连杆 433就是一个杠杆结构，第三连杆433靠近第四连杆434的一端下降，使得与第三连杆433铰接的第四连杆434下降，划片431A下降，划片431A从绝缘段431B滑动至电阻段431C，使得控制开关43控制励磁模块44与转子40之间电导通，使转子40上产生磁场。

所述定子绕组41产生交流电，并通过所述输出模块42输出，输出电阻 421产生热量；其中，在转轴21转速大于第一预设值后，所述转轴21的转速越大，从所述滑动变阻器431接入的电阻值越小，励磁电流越大，所述转子 40上的磁场越强，所述定子绕组41上产生电能的效率越高，转轴21的动能转换成电能的占比越多，以使所述转轴21的转速快速下降。

当所述转轴21的转速下降到第二预设值时，作用在所述飞球30上的离心力减小，所述飞球30向内运动，即收拢，并驱使所述套筒31下降，使所述控制开关43将所述励磁模块44和所述转子40之间的电流切断，所述转子40 上的磁场消失，所述定子绕组41上无电能产生，所述输出模块42上无电能输出，即转轴21的动能此时无法转化成电能，以防止出气管1中的空气流速太慢。一般情况下，出气管1自身的烟囱结构可以使得既使在无风的天气也能使管内的气流具有一定的流速，若在实际应用中认为出气管1中的空气流速过慢，优选地，为了防止这种情况下，可在励磁模块44中的蓄电池443上连接一电机，将电机连接一离合器，并在离合器和转轴之间设置传动齿轮。在外界风力不足时，控制离合器使其处于抱合状态，蓄电池443驱动电机并带动传动齿轮，使得转轴21的转速提高，加快出气管1内空气流动的速度。

本方案中，本装置可控制出气管1中的空气流速不至于过快或者过慢，且反应灵敏，工作效率高。

Claims (10)

1.一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，包括：

出气管，所述出气管的底部设有进气口，顶部设有出气口；

抽风机构，设置在所述出气口处，包括垂直涡轮风扇、转轴和涡轮，所述转轴沿所述出气管的轴向设置，所述垂直涡轮风扇设置在所述转轴的顶部，且可驱使所述转轴转动；所述涡轮套设在所述转轴上，且与所述转轴联动，所述涡轮可将气体抽至所述出气口排出；

离心式测速器，设置在所述出气口处，包括有飞球、套筒、第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端连接在所述转轴上，所述第一连杆的另一端与所述飞球连接；所述套筒可升降地设置在所述转轴上，所述第二连杆的一端连接在所述第一连杆上，所述第二连杆的另一端与所述套筒连接；其中，当所述转轴转动时，所述飞球可在离心力的作用下，相对于所述转轴向外张开，且使所述套筒向上运动；

减速机构，包括转子、定子、输出模块、控制开关和励磁模块，所述转子设置在所述转轴上，所述转子包括有转子铁芯和绕设在所述转子铁芯上的励磁绕组；所述定子通过机座固定连接在所述出气管的内壁上，所述定子包括有定子铁芯和绕设在所述定子铁芯上的定子绕组；所述控制开关电连接在所述励磁模块和所述转子之间，且与所述套筒相连，所述控制开关可控制所述励磁模块与所述转子导通或断开，所述输出模块与所述定子绕组电连接；其中，当所述转轴的转动速度达到第一预设值时，所述套筒向上运动，驱使所述控制开关将所述励磁模块与所述转子导通。

2.根据权利要求1所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述控制开关包括一滑动变阻器，所述滑动变阻器电连接在所述转子和所述励磁模块之间；

当所述控制开关控制所述励磁模块与所述转子导通后，所述套筒向上运动可驱使所述滑动变阻器的阻值逐渐减小。

3.根据权利要求2所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述滑动变阻器包括划片以及相互邻接的绝缘段和电阻段，所述电阻段处于所述绝缘段的下方，所述划片可在所述绝缘段和所述电阻段上滑动；所述励磁模块与所述滑动变阻器电连接，所述划片与所述转子电连接；

当所述划片滑至所述绝缘段时，所述励磁模块与所述转子之间不通电；当所述划片滑至所述电阻段时，所述励磁模块与所述转子电导通。

4.根据权利要求3所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述控制开关包括安装架、第三连杆和第四连杆；

所述安装架设置在所述出气管上，所述第三连杆的中部铰接在所述安装架上，所述第三连杆的一端连接在所述套筒上，所述第三连杆的另一端与所述第四连杆铰接，所述第四连杆远离所述第三连杆的一端与所述划片相连。

5.根据权利要求3所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述励磁模块包括依次电连接的太阳能板、控制器和蓄电池，且所述蓄电池与所述滑动变阻器电连接。

6.根据权利要求2所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述转轴上设有一限位件，且所述限位件处于所述套筒的上方，所述转轴上套设有一弹簧，且所述弹簧的上端抵在所述限位件上，所述弹簧的下端抵在所述套筒上；

当所述套筒向上运动时，所述套筒压缩所述弹簧。

7.根据权利要求2所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述出气管中靠近所述转轴的下端，从上至下依次设有第一支架和第二支架，所述第一支架上设有一轴承，所述转轴的下端穿设在所述轴承中，且所述转轴的下端设有第一磁钢，所述第一磁钢处于所述轴承的下方；

所述第二支架上设有第二磁钢，所述第一磁钢和所述第二磁钢相互之间的作用力为斥力。

8.根据权利要求2所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述定子绕组包括有三组对称设置的绕组；所述输出模块包括有三个输出电阻，三组所述绕组和三个所述输出电阻采用星型连接或者三角形连接；

所述输出模块处于所述垂直涡轮风扇的下方，所述出气管的顶部外侧壁设有装有全氟三乙胺溶液的容器，所述输出电阻设置在所述全氟三乙胺溶液中，所述容器上设有一散热管，所述散热管的一端连接在所述容器的顶部，另一端连接在所述容器的底部，且所述散热管的外壁上设有若干散热翅片且弯曲地设置于靠近出气管的出气口处。

9.根据权利要求2所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述出气管的下端沿其自身周向包裹有一层保温层。

10.一种利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置的调速方法，应用于如权利要求3-9任意一项所述的利用电磁进行气体流速调节的负反馈装置，其特征在于，所述调速方法包括有：

所述垂直涡轮风扇驱使所述涡轮、所述转轴以及所述转子同步转动，将气体抽至出风口处排出；

当所述转轴的转速达到第一预设值时，所述飞球在离心力的作用下向外张开，并驱使套筒向上运动；所述套筒连通所述控制开关，使所述励磁模块与所述转子电导通，所述转子产生磁场；

所述定子绕组产生交流电，并通过所述输出模块输出；其中，所述转轴的转速越大，从所述滑动变阻器接入的电阻值越小，励磁电流越大，所述转子上的磁场越强，所述定子绕组上产生的感生电动势越高，所述输出模块上的电流越大，所述转轴的动能转化为热能的比例越高，所述转轴的转速下降越快；

当所述转轴的转速下降到第二预设值时，作用在所述飞球上的离心力减小，所述飞球向内运动，并驱使所述套筒下降，使所述控制开关将所述励磁模块和所述转子之间的电流切断，所述转子上的磁场消失，所述定子绕组上无感生电动势产生，所述输出模块上无电能输出。

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