CN1886882A

CN1886882A - 具有磁联轴器的发电系统

Info

Publication number: CN1886882A
Application number: CNA2004800355732A
Authority: CN
Inventors: 卡尔·长东·江; 江山水
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-10-21
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-12-27
Also published as: US20040080227A1; WO2005043705A2; US6998723B2; WO2005043705A3

Abstract

一种发电系统包括联结到可变电源的电动机。一可变联轴器连接到电动机的输出轴。可变联轴器包括相对的第一和第二板，所述第一和第二板均具有固定到其上并被设置的永久磁铁，因此电动机使第一板的旋转通过互斥磁力引起第二板旋转。切换机构调节可变联轴器。具有高传动比的齿轮传动装置连接到可变联轴器。优选的是，至少一个发电机连接到齿轮传动装置以用于发电。

Description

具有磁联轴器的发电系统

背景技术

本发明大体涉及一种发电系统。尤其是，本发明涉及一种利用磁联轴器装置的发电系统。

发电系统用于多种应用中。这种发电系统可以包括水-电轮机、风力产生装置或者甚至是太阳电池板阵列。对于太阳电池板阵列，通常需要将从太阳电池板产生的直流电转换成机械运动或交流电。

因此，需要一种用于产生电的发电系统。这种发电系统应当具有将直流电从例如太阳电池板阵列转换成交流电或者机械移动的能力。本发明满足这些需要并提供其它相关的优点。

发明内容

本发明涉及一种通常包括连接到可变电源的电动机的发电系统。一可变联轴器连接到电动机的输出轴。切换机构调节可变联轴器。齿轮传动装置则连接到可变联轴器。一发电机连接到齿轮传动装置。

可变联轴器包括相对的第一和第二板，第一板和第二板每个板都具有固定在其上的永久磁铁。也就是，第一板连接到电动机的输出轴并且包括从其表面延伸的径向定位的、以一定距离间隔的永久磁铁。第二板与第一板成间隔的关系，并且还包括从其第一板延伸的径向定位的、间隔开来的永久磁铁。第一和第二板都被定位成永久磁铁在彼此之间延伸，因此，电动机使第一板的旋转通过互斥的磁力引起第二板旋转。在至少一个板上的永久磁铁的延伸是可调节的。

可变联轴器的第一板包括至少一个螺线管，以用于调节或者分离可变联轴器。

在特定的优选实施例中，齿轮传动装置包括旋转地连接到可变联轴器并旋转地与较小直径的第二齿轮啮合的第一齿轮。第二齿轮旋转地与第三齿轮啮合，该第三齿轮的直径大于第二齿轮的直径。第三齿轮可操作地与发电机连接。同样地，齿轮传动装置具有高传动比，典型的是至少100比1。在特定的优选实施例中，第二发电机连接到齿轮传动装置的第三齿轮。

发电机电连接到电动机。

发电系统还包括一个外部设备。位于第二和第三齿轮之间的第四齿轮连接到第五齿轮，第五齿轮可操作地连接到被连接的第二可变联轴器，该第二可变联轴器则连接到外部设备。外部设备包括旋转叶片。

第二可变联轴器包括相对的第一和第二板，每个板都具有固定到其上的永久磁铁；其中一个板上的磁铁是可调的。第二可变联轴器的第一板连接到第五齿轮并包括从第一板延伸的径向定位的、并间隔开来的永久磁铁。第二可变联轴器的第二板与第二可变联轴器的第一板成间隔的关系，并包括从第二板延伸的径向定位的、间隔开来从而在第二可变联轴器的第一板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁。通过至少一个连接到第二可变联轴器的所述一个板的螺线管，在第二可变联轴器的至少一个板上的永久磁铁的延伸是可调的。电动机使第二可变联轴器的第一板的旋转通过互斥磁力引起第二可变联轴器的第二板旋转。

结合附图，本发明的其它特征和优点将从以下更详细的描述中变得明显，其通过例子的方式说明了本发明的原理。

附图说明

附图说明本发明。在附图中：

图1是体现本发明的发电系统的透视图；

图2是根据本发明使用的磁联轴器的透视图；

图3是磁联轴器的每个板的永久磁铁的示意图，示出了其交错的排列；

图4是本发明的发电系统的侧面正视图，示出了磁联轴器的磁铁的交错关系；以及

图5是本发明的发电系统的另一个实施例的侧面正视图，示出了用于调节或分离磁联轴器的磁铁的转换系统。

具体实施方式

如用于说明的附图中示出的，本发明涉及一种发电系统，通常由附图标记10表示。本发明的特定特征是利用磁联轴器12，这将在这里被更加完全的描述。

参考图1，电动机14用于旋转磁联轴器12。电动机14可以包括一个1/2到1马力的功率，450到900瓦的电动机。提供电源给电动机供电。在特定的优选实施例中，如图所示，电源包括太阳电池板阵列16或者能够产生足够的电来提供电能给电动机14的电池。

继续参考图1，电动机14可以包括单个输出轴18或者多个轴。磁联轴器12的第一板20连接到电动机14的输出轴18。如图2所示，板20包括多个永久磁铁22，这些永久磁铁从其通常相对于电机14的表面延伸并彼此成间隔关系。磁联轴器12的第二步24还包括多个从其表面延伸并相互间隔的永久磁铁26。第二板24以间隔的关系邻近于第一板20，因此每个板20和24的磁铁22和26分别大致以交错和径向的结构相互对准。磁铁22、26的位置应当尽可能地远离与输出轴18的轴。实际上，如果联轴器连接尽可能地远离输出轴的轴，那么板20、24的联结会受到许多不同的方式影响。

现在参考图3，第一和第二板20和24的磁铁22和26被优选的配置示出。应当注意的是，邻近的磁铁22和26的北极相互面对，南极也是。因此，当电动机14通过轴18转动第一板20时，磁联轴器的第二板24在永久磁铁22和26的磁斥力下旋转。优选的是，磁铁22和26以及板20和24在运行期间从不相互接触，旋转能量的传输通过对准的磁铁22和26的磁斥力输送。

齿轮传动装置28连接到磁联轴器12的第二板24。在特别优选的实施例中，轴30从第二板24延伸到齿轮32。第一齿轮32与第二板24成1∶1的关系旋转。第一齿轮32旋转地与较小的第二齿轮34啮合。优选的是，第二齿轮34的直径是第一齿轮32的1/10，因此，通过第一齿轮32每旋转一周，第二齿轮旋转十周。轴36在第二齿轮34和第三齿轮38之间延伸，该第三齿轮的直径比第二齿轮34大。但是，由于第二和第三齿轮34和38与轴36互相连接，因此，它们以1∶1的关系旋转。因此，对于磁联轴器12的第二板24的每次旋转，第三齿轮38都旋转十次。第三齿轮38旋转地与发电机42或42’的齿轮40或40’啮合。最好是，第三齿轮38和发电机齿轮40之间至少是10∶1的关系，因此，齿轮传动装置28的传输效果至少为100∶1。在一个特定的优选实施例中，第三齿轮38和发电机齿轮40和40’之间的关系为10.8∶1。因此，对于磁联轴器12的每次旋转，发电机齿轮都旋转108周。

在特定的优选实施例中，两个发电机42和42’都连接到齿轮传动装置28。这些发电机可以包括4000瓦的发电机。发电机42和42’通过电导线44连接到电动机14和/或电气出线口46。本领域众所周知的是，太阳电池板阵列将产生直流电，然而发电机将产生交流电。

取代连接齿轮传动装置28到发电机42，本发明试图连接推进器或轮从而执行机械功能。因此，来自太阳电池板阵列16的电或其它的电源被转移成机械运动。

尽管图1-4说明了单个的磁联轴器12、齿轮传动装置28以及有关的发电设备等等，但是，读者应当理解，电动机14可以包括多轴电动机，其中这些元件从电动机14的一侧延伸，产生上述系统10的镜像。

如图5所示，本发明还涉及一种发电系统以及可变磁联轴器52、54的利用，其中发电系统通常由附图标记50表示。

参考图5，电动机56提供第一可变磁联轴器52。电动机56可以包括一个1/2到1马力的功率、450到900瓦的直流电动机。

继续参考图5，电动机56可以包括单个输出轴58或多轴。第一可变磁联轴器52的第一板60连接到电动机56的输出轴58。与图2的板20类似，板60包括多个从其表面延伸并相互成间隔关系的永久磁铁62，其中该表面通常与电动机56相对。与图2的板24类似，磁联轴器52的第二板64还包括多个从其表面延伸并且相互间隔的永久磁铁66。第二板64以相互间隔的关系邻近于第一板60，因此每个板20和24的磁铁62和66分别大致以交错和径向的结构相互对准。磁铁62、66的位置应当尽可能远离输出轴58的轴。实际上，如果联轴器连接尽可能远离输出轴58的轴，那么板60、64的联结可以受到许多不同方式的影响。

第一和第二板60和64的磁铁62和66以与图2所示的类似的方式布置，因此邻近的磁铁62和66的北极相互面对，南极也是。因此，当电动机56通过轴58转动第一板60时，磁联轴器的第二板64通过永久磁铁62和66的磁斥力旋转。优选的是，磁铁62和66以及板60和64在运行期间从不相互接触，通过对准的磁铁62和66的磁斥力进行旋转能量的传送。

切换机构68调节联轴器52、54的速度。功率通过多个电连接到切换机构68的电池63提供给系统50。切换机构68允许使用者选择提供能量给系统50的电池63的数量以增加给系统50的功率；增加了给系统50的功率就增加了电动机56转动轴58的速度。

可变磁联轴器52可变是因为，板60、64的磁联轴器可以由多个机械的连接到第一板60的螺线管70调节，其中第一板允许使用者通过调节第一板60上的磁铁62的位置来改变或者分离板60、64的磁联轴器。能量通过电池65提供给每个螺线管70。螺线管70由多个传统装置(未示出)控制，该传统装置可以调节在任意给定时间激活的螺线管70的数量，从而调节磁铁62的期望数量的范围。

螺线管70控制朝向第二板64的磁铁66的第一板60的永久磁铁62的延伸。使用者控制朝第二板64的磁铁66延伸的磁铁66的数量，以及磁铁62朝向第二板64的磁铁66延伸的长度的量。磁铁62可操作地连接到螺线管70并安装到第一板60的孔内，从而磁铁62可以在第一板60的孔(未示出)内垂直移动。

如果使用者希望将板60、64的磁联结增加到最大值，那么使用者调节在它们最大的延伸范围的磁铁62的数量。如果使用者希望最小化或分离板60、64的磁联结，那么使用者则调节在它们最大的延伸范围的磁铁62的数量。

齿轮传动装置72连接到磁联轴器52的第二板64。在特定的优选实施例中，轴74从第二板64延伸到齿轮76。第一齿轮76与第二板64以1∶1的关系旋转。第一齿轮76旋转地与较小的第二齿轮78啮合。优选的是，第二齿轮64的直径是第一齿轮76的1/10，因此第一齿轮76每旋转一周，第二齿轮旋转十周。轴80在第二齿轮78和第三齿轮82之间延伸，其中第三齿轮的直径大于第二齿轮78。但是，由于第二和第三齿轮78和82与轴80互连，因此它们以1∶1的关系旋转。因此，对于磁联轴器52的第二板64的每旋转一周，第三齿轮82旋转十次。第三齿轮82旋转地与由轴85连接到发电机86的齿轮84啮合。优选的是，第三齿轮82和发电机齿轮84之间至少为10∶1的关系，因此齿轮传动装置72的传输效果至少为100∶1。在特定的优选实施例中，第三齿轮82和发电机齿轮84之间是10.8∶1的关系。因此，对于磁联轴器52每旋转一周，发电机齿轮84旋转108周。

发电机86可以包括4000瓦的发电机。发电机86通过电导线88连接到电动机56和/或电气出线口90。本领域众所周知的是，发电机将产生交流电。AC/DC转换器91电连接到发电机86或与电池63串联。

除了连接齿轮传动装置72到发电机86以外，齿轮传动装置72还连接到外部设备92，该外部设备包括但不限于具有旋转叶片(例如，推进器或风扇)或轮的设备，从而执行机械功能。

齿轮传动装置72还包括第四齿轮94，该齿轮是伞齿轮的形式，位于第二和第三齿轮78、82之间的轴80上。另外，伞齿轮94可以位于齿轮84和发电机86之间。第四齿轮94通过轴96与在轴96的每一端上的伞齿轮98连接。第四齿轮94接合伞齿轮98之一，使得轴96旋转，从而使得其它伞齿轮98旋转。其它的伞齿轮98连接到第五齿轮100，该齿轮是伞齿轮的形式，通过轴102连接到第二可变联轴器54，从而可操作地连接到外部设备92。另外，具有齿轮的滑轮或链条可以用来代替轴96。

第二可变磁联轴器54与第一可变磁联轴器52在机械方面类似，如上所述。第二可变磁联轴器54的第一板104连接到轴102。与板60类似，板104包括多个从其表面延伸并成相互间隔关系的永久磁铁106，该表面通常与轴102相对。与板64类似，磁联轴器54的第二板108还包括多个从其表面延伸并且相互以一定距离间隔的永久磁铁110。第二板108以间隔的关系邻近于第一板104，因此每个板104和108的磁铁106和110分别以交错和径向的结构大致相互对准。磁铁106、110的位置应当尽可能远离轴102的轴。实际上，如果联轴器连接尽可能地远离轴102的轴，那么板104、108的联结会受到许多不同方式的影响。

第一和第二板104和108的磁铁106和110被设置成，邻近磁铁106和110的北极相互面对，南极也是。因此，当第一板104转动时，磁联轴器54的第二板108通过永久磁铁106和110的磁斥力旋转。优选的是，磁铁106和110以及板104和108从不在运行期间物理上相互接触，对准的磁铁106和110的磁斥力进行旋转能量的传送。

如上所述，可变磁联轴器54是可变的，因为板104、108的磁联轴器通过多个机械地连接到第一板104的螺线管112调节，从而允许使用者通过调节第一板104上的磁铁106的位置来改变板104、108的磁联轴器。电源通过电池113提供给每个螺线管112。螺线管112由大量传统的装置(未示出)控制，该装置可以调节螺线管112的数量，该螺线管在任意给定的时间被激活，从而调节磁铁106的希望的数量的范围。

螺线管112朝向第二板108的磁铁110控制第一板104的永久磁铁106的延伸。使用者控制朝第二板108的磁铁110延伸的多个磁铁106的数量，以及朝第二板108的磁铁110延伸的磁铁106的长度的量。磁铁106可操作地连接到螺线管112并安装到第一板106的孔(未示出)内，因此磁铁106能够相对于第一板104在孔(未示出)内垂直移动。

切换机构(未示出)还允许使用者调节相互独立的第一和第二可变磁联轴器52、54，因此使用者可以通过最小化第二磁联轴器54的磁铁106的延伸，接合发电机86但是选择不接合外部设备92。

在可选的实施例中，第二可变联轴器54可以位于任何沿着齿轮传动装置72的位置。例如，第二联轴器54可以位于齿轮84和发电机86之间。

在另一个可选实施例中，齿轮传动装置72的的各种齿轮都可以被一系列的链条、带和滑轮取代。

尽管为了说明的目的已经详细描述了几个实施例，但是不脱离本发明的范围和精神可以作出多种改变。因此，本发明并不受到限制，而仅受到附属权利要求的限制。

Claims

1.一种发电系统，包括：

联结到可变电源的电动机；

连接到电动机的输出轴的可变联轴器；

用于调节可变联轴器的切换机构；

连接到可变联轴器的齿轮传动装置；以及

连接到齿轮传动装置的发电机。

2.如权利要求1的系统，其中可变联轴器包括相对的第一和第二板，第一和第二板均具有固定到其上的永久磁铁，其中在板的至少一个上的磁铁的延伸是可调的。

3.如权利要求2的系统，其中第一板连接到电动机的输出轴，并且包括径向定位的、从第一板延伸的间隔开来的永久磁铁，第二板与第一板成间隔的关系，并包括径向定位的、从第二板延伸的间隔开来，从而在第一板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁，其中在板的至少一个上的永久磁铁的延伸是可调的，从而电动机使的第一板的旋转通过互斥磁力引起第二板旋转。

4.如权利要求3的系统，其中第一板包括至少一个用于调节或分离可变联轴器的螺线管。

5.如权利要求1的系统，其中齿轮传动装置包括第一齿轮，该第一齿轮旋转地连接到可变联轴器并旋转地与较小直径的第二齿轮啮合，第二齿轮旋转地与第三齿轮啮合，第三齿轮的直径大于第二齿轮，第三齿轮可操作地连接于发电机连接。

6.如权利要求5的系统，其中齿轮传动装置具有高传动比。

7.如权利要求6的系统，其中从第一齿轮到第三齿轮的传动比至少为100比1。

8.如权利要求5的系统，其中齿轮传动装置还包括在第二和第三齿轮之间的第四齿轮，该第四齿轮连接到第五齿轮，第五齿轮可操作地连接到第二可变联轴器，该第二可变联轴器连接到外部设备。

9.如权利要求8的系统，其中第二可变联轴器包括相对的第三和第四板，所述第三和第四板均具有固定到其上的永久磁铁，其中在第二可变联轴器的一个板上的磁铁的延伸是可调的。

10.如权利要求9的系统，其中第三板连接到第五齿轮，并包括径向定位的、从第三板延伸的间隔开来的永久磁铁，第四板与第三板是间隔的关系，并包括径向定位的、从第四板延伸的间隔开来，从而在第三板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁，其中在第二可变联轴器的一个板上的永久磁铁的延伸可由至少一个螺线管调节，该螺线管连接到第二可变联轴器的一个板，从而电动机使第三板的旋转通过互斥磁力引起第四板旋转。

11.如权利要求9的系统，其中外部设备包括旋转叶片。

12.如权利要求1的系统，其中发电机电连接到电动机。

13.一种发电系统，包括：

联结到可变电源的电动机；

连接到电动机的输出轴的可变联轴器；

用于调节可变联轴器的切换机构；

连接到所述磁联轴器的一齿轮传动装置，所述齿轮传动装置具有高传动比并包括第一齿轮，该第一齿轮旋转地连接到可变联轴器并旋转地与较小直径的第二齿轮啮合，第二齿轮旋转地与第三齿轮啮合，第三齿轮的直径比第二齿轮大；以及

通过第三齿轮连接到齿轮传动装置并电联结到电动机的发电机。

14.如权利要求13的系统，其中可变联轴器包括相对的第一和第二板，所述第一和第二板均具有固定到其上的永久磁铁，其中在至少一个板上的磁铁的延伸是可调的。

15.如权利要求14的系统，其中第一板连接到电动机的输出轴，并且包括径向定位的、从第一板延伸的间隔开来的永久磁铁，第二板与第一板成间隔的关系，并包括径向定位的、从第二板延伸的间隔开来，从而在第一板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁，其中在至少一个板上的永久磁铁的延伸是可调的，从而电动机使第一板的旋转通过互斥磁力引起第二板旋转。

16.如权利要求15的系统，其中第一板包括至少一个用于调节可变联轴器的螺线管。

17.如权利要求13的系统，其中齿轮传动装置还包括在第二和第三齿轮之间的第四齿轮，该第四齿轮连接到第五齿轮，第五齿轮可操作地连接到第二可变联轴器，该第二可变联轴器连接到外部设备。

18.如权利要求17的系统，其中第二可变联轴器包括相对的第三和第四板，所述第三和第四板均具有固定到其上的永久磁铁，其中在第二可变联轴器的一个板上的磁铁的延伸是可调的。

19.如权利要求18的系统，其中第三板连接到第五齿轮，并包括径向定位的、从第三板延伸的间隔开来的永久磁铁，第四板与第三板成间隔的关系，并包括径向定位的、从第四板延伸的间隔开来，从而在第三板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁，其中在第二可变联轴器的至少一个板上的永久磁铁的延伸可由至少一个螺线管调节，该螺线管连接到第二可变联轴器的至少一个板，从而，电动机使第三板的旋转通过互斥磁力引起第四板旋转。

20.一种发电系统，包括：

联结到可变电源的电动机；

连接到电动机的输出轴的第一可变联轴器；

用于调节第一可变联轴器的切换机构，其中第一可变联轴器包括相对的第一和第二板，所述第一和第二板均具有固定到其上的永久磁铁，其中在第一可变联轴器的至少一个板上的磁铁的延伸可由至少一个螺线管调节，该螺线管连接到第一可变联轴器的所述至少一个板；

具有高传动比并连接到第一可变联轴器的齿轮传动装置；

连接到齿轮传动装置并电联结到电动机的发电机；以及

外部设备；

其中，齿轮传动装置包括第一齿轮，该第一齿轮旋转地连接到第一可变联轴器并旋转地与较小直径的第二齿轮啮合，第二齿轮旋转地与第三齿轮啮合，该第三齿轮的直径大于第二齿轮，第三齿轮可操作地与发电机连接，第四齿轮在第二和第三齿轮之间，第四齿轮连接到第五齿轮，第五齿轮可操作地连接到第二可变联轴器，该第二可变联轴器连接到外部设备；

其中第一板连接到电动机的输出轴并包括径向定位的、从第一板延伸的间隔开来的永久磁铁，第二板与第一板成间隔的关系，并包括径向定位的、从第二板延伸的间隔开来从而在第一板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁，其中在第一可变联轴器的至少一个板上的永久磁铁的延伸可由所述至少一个螺线管调节，该螺线管连接到第一可变联轴器的所述至少一个板，从而电动机使第一板的旋转通过互斥磁力引起第二板旋转；

其中第二可变联轴器包括相对的第三和第四板，所述第三和第四板均具有固定到其上的永久磁铁；其中在第二可变联轴器的一个板上的磁铁的延伸是可调的，其中，第三板连接到第五齿轮，并包括径向定位的、从第三板延伸的间隔开来的永久磁铁，第四板与第三板成间隔的关系，并包括径向定位的、从第四板延伸的间隔开来，从而在第三板的永久磁铁之间延伸的永久磁铁，其中在第二可变联轴器的所述一个板上的永久磁铁的延伸可由至少一个螺线管调节，该螺线管连接到第二可变联轴器的所述一个板，从而电动机使第三板的旋转通过互斥磁力引起第四板旋转。