CN209046503U - 一种提高能源利用率的能源转换驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，包括：供电电源、逆变器、二次能源发生装置、转换装置和负载；所述供电电源、逆变器和负载通过电连接构成一次能源传输线路；具体为：一次能源传输线路：供电电源的正极输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端一方面与发电机组的正极输入端连接，另一方面为转换装置和驱动电机供电；所述储能装置的输出端通过稳压器与用电电器连接；所述供电电源、逆变器、二次能源发生装置和转换装置电连接后构成二次能源传输线路。本实用新型实现能源充分利用，同时提高能源的利用效率。

Description

一种提高能源利用率的能源转换驱动装置

技术领域

本发明涉及能源转换技术领域，具体涉及一种提高能源利用率的能源转换驱动装置。

背景技术

时代在进步，社会文明发展，对于生活环境的优劣，体现了现有的生活质量；在化石燃料时代，由于机械移动的粗暴与伤害性，是直观而不可改变的，适宜坏境的改善才是生活品质的改变和时代进步；文明发展，改变的不仅是行为习惯，而且还需要注重生活环境；当下社会首要污染源头是化石燃料转化后的排放污染，仅这一项污染就以每年44万多吨尾气释放污染物到环境中，可见大气环境的污染新能源势在必行，而能源改革减缓污染程度是拯救环境唯一办法。

新能源的推广步伐在前进的同时也走进了推广市场的瓶颈。新能源电动车的“持续度”成为市场终端在接受新能源电动车的一大软肋，此项刚需也造成新能源电动车与化石燃料汽车在市场销售方面抗衡，竞争力以级别差异的落差，处于零星销售市场。

实用新型内容

本技术方案针对上述存在的技术不足提供一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，解决能源应用中不可持续性的技术改进，对能源供输端运作转变，得以效率的最大值率发挥，以期成为往后能源革新及应用的主导方向。

针对上述技术问题所采用的技术方案为：

一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征为：包括：供电电源、逆变器、二次能源发生装置、转换装置和负载；

所述供电电源、逆变器和负载通过电连接构成一次能源传输线路；具体为：一次能源传输线路：供电电源的正极输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端一方面与发电机组的正极输入端连接，另一方面为转换装置和驱动电机供电；所述供电电源的输出端通过稳压器与用电电器连接，

所述供电电源、逆变器、二次能源发生装置和转换装置电连接后构成二次能源传输线路；具体为：所述供电电源的输出端通过逆变器输出与所述二次能源发生装置连接，所述二次能源发生装置的正极输出端与转换装置和负载连接，所述二次能源发生装置的正极输出端还连接振流器，所述振流器的输出端连接用电电器；所述振流器的输出端与供电电源连接。

进一步的，所述二次能源发生装置包括磁通感应转矩装置，机械动能传送件，能源生成装置；

所述能源生成装置采用发电机组；

所述磁通感应转矩装置包括：第一外壳、第一主轴、第一铁芯和第一绕组；所述第一主轴两端与外部固定件的轴承固定，所述第一铁芯装叠在主轴的中下段，所述第一主轴设置在第一外壳内部，所述第一铁芯上设置第一绕组；

所述机械动能传送件包括：内环槽齿轮、第二外壳、第二主轴、第二铁芯和第二绕组；所述内环槽齿轮背面中心点与磁通感应转矩装置连接，所述第二主轴固定在内环槽齿轮并与发电机组主轴啮合。

进一步的，所述发电机组包括：转子、定子、电刷、电刷架、接收齿轮和端盖；

所述转子由两块爪极、磁场绕组、转子轴、集电环组成；所述转子轴上安两块爪极，每块爪极上设置若干多嘴形磁极，两块爪极的内腔设置导磁铁芯，其中导磁铁芯上设置励磁绕组，所述励磁绕组的引出线与转子轴相绝缘的两滑环联结，滑环与后端盖上的电刷接触，所述电刷与励磁绕组连接；所述电刷及电刷架固定在端盖上，

所述定子由外壳铁芯和绕组组成；所述外壳铁芯采用具有的线槽的环形硅钢片，其中线槽内设置绕组与外壳铁芯构成三相绕组；所述接收齿轮与发电机组的主轴串联。

进一步的，所述发电机组与转换装置之间还串联第一分流电阻和第一电容，所述发电机组与负载之间串联第二分流电阻和第二电容。

进一步的，所述主轴固定在内环槽齿轮的周长与发电机组主轴啮合齿轮长度比例为3:1。

进一步的，所述第一铁芯和第二铁芯采用硅钢片叠装而成，所述硅钢片之间涂覆绝缘漆，所述硅钢片上设置线槽，第一绕组和第二绕组分别放入第一铁芯和第二铁芯上的线槽内并装入第一外壳和第二外壳，其中第一绕组和第二绕组的输入端和输出端引出外壳。

进一步的，供电电源采用单体48V的供电电源串联组成。

进一步的，所述端盖采用非导磁性材料制成。

进一步的，所述端盖采用铝合金材料制作。

本发明的有益效果为：

本发明实施例中，供电电源输出根据一次能源传输线路和二次能源传输线路输出，其中一次能源传输线路是通过供电电源直接为负载提供电能的过程，二次能源传输线路是通过供电电源提供给能源发生装置利用磁场能量提高能源输出的过程；在二次能源传输线路上，通过能源产生装置输出的能量通过转换装置或直接作用于负载，同时对于多余的能量再通过振流器输出为供电电源作为供电电源，以此实现能源的充分使用，同时提高能源的利用效率。

附图说明

图1为本发明提出的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置结构图；

图2为本发明提出的所述内环槽齿轮结构图；

图3为本发明提出的所述转子结构图；

图4为本发明提出的所述定子结构图；

图5为本发明提出的磁通感应转矩装置结构图；

图6为本发明提出的所述第一绕组结构图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参见图1至图6，其中图1为本发明提出的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置结构图；图2为本发明提出的所述内环槽齿轮结构图；图3为本发明提出的所述转子结构图；图4为本发明提出的所述定子结构图；图5为本发明提出的磁通感应转矩装置结构图；图6为本发明提出的所述第一绕组结构图。

如图1至图6所示，一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，包括：供电电源、逆变器、二次能源发生装置、转换装置和负载；

所述供电电源、逆变器和负载通过电连接构成一次能源传输线路；具体为：一次能源传输线路：具体参见图1中细实线连接线路，供电电源的正极输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端一方面与发电机组的正极输入端连接，另一方面为转换装置和驱动电机供电；所述供电电源的输出端通过稳压器与用电电器连接，

所述供电电源、逆变器、二次能源发生装置和转换装置电连接后构成二次能源传输线路；具体参见图1中粗实线连接线路，所述供电电源的输出端通过逆变器输出与所述二次能源发生装置连接，所述二次能源发生装置的正极输出端与转换装置和负载连接，所述二次能源发生装置的正极输出端还连接振流器，所述振流器的输出端连接用电电器；所述振流器的输出端与供电电源连接。

本发明实施例中，供电电源输出根据一次能源传输线路和二次能源传输线路输出，其中一次能源传输线路是通过供电电源直接为负载提供电能的过程，二次能源传输线路是通过供电电源提供给能源发生装置利用磁场能量提高能源输出的过程；在二次能源传输线路上，通过能源产生装置输出的能量通过转换装置或直接作用于负载，同时对于多余的能量再通过振流器输出为供电电源作为供电电源，以此实现能源的充分使用，同时提高能源的利用效率。

进一步的，所述二次能源发生装置包括磁通感应转矩装置，机械动能传送件，能源生成装置；

所述能源生成装置采用发电机组；

所述磁通感应转矩装置包括：外壳、主轴、铁芯和绕组；所述主轴两端与外部固定件的轴承固定，所述铁芯采用硅钢片以柱状装叠在主轴的中下段，所述铁芯上设置用于放置绕组的槽沟；

所述机械动能传送件包括：内环槽齿轮、外壳、主轴、铁芯和绕组；所述内环槽齿轮背面中心点与磁通互感能源转换装置连接，所述主轴刚性固定在内环槽齿轮并与发电机组主轴啮合。

磁场生成装置由电铁芯、绕线构成、铁芯由0.5mm厚的扇形硅钢片叠装而成，表面线槽均匀分布，硅钢片与片之间涂有绝缘漆，再以圆筒形叠装，绕组由钢线对称放于线槽内，输入端与输出端线引至装置外体，以便不同电压所采用不同的接法。

磁通感应转矩装置由主轴、铁芯、绕组构成，主轴两端与外固定架上的轴承固定安放，作用为传输转矩力，固定转矩轨道，铁芯由0.5mm厚的硅钢片以柱装叠制于轴中下段，外面都有槽勾进行绕组铜线的放置，该部件需形成比闭合线路式。

磁场生成装置得电后产生的磁场对磁通感应转矩装置所产生的感应电动势进行切割，同时旋转磁场对磁通感应转矩装置所感应的电动势产生推动从而带动磁通感应转矩装置实现能源的时时转换，由供电电源提供的化学能源。

本发明实施例中，供电电源的正极与传输线路一端联接，另一端通过与降压启动电阻的串联后与磁通互感能源转换装置连接，以此电阻的串联达到对一次化学能源端的能源消耗量减小，二次能源发生装置得电后，对能源方式的转换，进行能量的传输，利用机械比值差异，将化学能源所转换的动能以3倍的比值进行机械件扩增传输，发电机组主轴接收，机械传输的扩增能以同转速对发电机组所产生的磁场和电动势进行相互切割，完成初步发电机组的工作状态。二次能源发生装置产生的二次能源向互载(转换装置或负载)输出，其中负载包括驱动电机或其它用电电器；

电源端功率因数提升必须以互载功率因数及供电线路端进行科学分配，及利用电子元件进行线路有功功率提升，因此在二次能源发生装置与互载之间的线路上串联电阻和电容，以此达到发电机组产能质量的整体提升。优选的，在发电机组与转换装置之间还串联第一分流电阻和第一电容，所述发电机组与负载之间串联第二分流电阻和第二电容。

本发明采用的发电机组包括：转子、定子、电刷、电刷架、接收齿轮和端盖；

所述转子由两块爪极、磁场绕组、转子轴、集电环组成；所述转子轴上安两块爪极，每块爪极上设置若干多嘴形磁极，两块爪极的内腔设置导磁铁芯，其中导磁铁芯上设置励磁绕组，所述励磁绕组的引出线与转子轴相绝缘的两滑环联结，滑环与端盖上的电刷接触，得电后通过电刷将电流引入磁场绕组，产生轴向磁通，因爪极磁化形成交错磁极。所述电刷与励磁绕组连接；所述电刷及电刷架固定在端盖上。

所述定子由外壳铁芯和绕组组成；所述外壳铁芯采用具有的线槽的环形硅钢片，其中线槽内设置绕组与外壳铁芯构成三相绕组；所述接收齿轮与发电机组的主轴串联。

电刷与滑环接触时将电流引入磁场绕组，电刷及电刷架固定于端盖，端盖为非导磁性材料制成，在此以铝合金作为端盖材料，因此材料具有散热性能好，轻便和不漏磁的特点。

接收齿轮与发电机组的主轴进行串联，其作用是接收传输电机械动能传输件所下传的旋转动能作为发电机组工作时运转动能。

机械动能传送件由内环槽齿轮带动转能，发电机组主轴来进行对能源的转换，内环槽齿轮背面中心点与磁通互感能源转换装置，主轴固定在内环槽齿轮的周长与二次能源生成装置(发电机组)主轴啮合齿轮长度比例为3：1，依次来达到内环槽齿轮在向二次能源生成装置传送磁通互感转换装置将电能转换的动能，同时以3倍的扩增进行传送。

供电电源可以采用由单体电压为48V的供电电源，通过串联多个单体电压以此提升整体供电电源的实际电压，串联个数为负载用电电压为准。例如负载额定电压为380V需8个单体电压为48V供电电源进行串联增压。

进一步的，所述第一铁芯和第二铁芯采用硅钢片叠装而成，所述硅钢片之间涂覆绝缘漆，所述硅钢片上设置线槽，所述第一绕组和第二绕组放置在线槽内并装入外壳，其中绕线的输入端和输出端引出外壳。

采用本发明提供的技术方案，当额定电压380V，装机容量12KVA的发电机组作为二次能源供应端，向互载端驱动电机额定电压380V，额定功率20KW，最高转速8000V/min，额定功率转速3000V/min，转换装置额定电压380V，额定功率20KW，功率因数0.9及化学能源供输装置的电能补充和其它小功率用电设备、应用。在能源利用过程中，提高能源转化利用效率。

本发明实施例中，供电电源的工作过程就是化学能与电能相互转化的过程，当供电电源将化学能转换为电能时，供电电源向外供电，称为放电过程，而当供电电源与外部直流电源相连，将电能转化为化学能时，称为充电过程。

二次能源生成装置(发电机组)工作原理：发电机组产生交流电的基本原理是电磁感应原理。当励磁绕组中有电流通过是便产生磁场而当产生磁场旋转时磁力线和定子绕组之间产生相对的切割运动。感应电动势的大小与每相绕组串联的匝数及转子的转速有关，匝数越多，转速越高，感应电动势越大。

可行性分析数据举例说明：以额定电压380V，装机容量72KVA的发电机组，满载产能210A的电流量向互载端驱动电机，转换装置，一次能源供电电源及其它小功率用电电器供能，驱动电机额定电压380V，额定功率30KW，最高转速 8000r/min(转/分)，额定转速3000r/min(转/分)，所消耗电能量88A达到电支路的有功功率及互载的功率因数。在并联限流电阻、电阻值4Ω再并联电容元件，以提升支路功率，电容值661uF(微浮)，额定电压3680V，额定功率20KW 所需消耗能量58W需并联电阻，阻值6.5Ω和并联电容138uF，富余电能经振流后对供电电源及用电电容所使用。

以整体的市场来实现能源间的实际供输。(1)输出端与输入端设备功率级别的差异，利用输出端设备的高功率进行高电压，大电流的输出，经过电子元件的降压分流后，再接入输入端的用电设备进行能源供应；(2)利用机械传输件之间的差异进行能量的提升，机械动能传输由内环槽与发电机组主轴上的接收齿轮对接，内环槽齿轮，内壁周长36cm，发电机组主轴上的接收齿轮周长12cm，在动能的传输时内环槽齿轮动1周，接收齿轮所需的3周的转数接收内环槽齿轮的动能传输；(3)、利用提升功率因数达到输出端的功率提升及输电线路的有功功率提升，功率因数衡量电网运行水平的一个重要标准，因设备均为感性负载，功率因数很低，从而需提升功率达到整体供输的提升。

例：一台容量为1000KVA的发电机组，若负载的功率因数发电机组就能以1000KW的有功功率输出，若负载的功率因数发电机组最多只能输出500KW的有功功率输出，就是说，该发电机组未能得到充分利用，电路中有一半能量在电源和负载间来回交换而不做功。(1)若电源的容量SN一定，其输出的有功功率为P＝UI，为充分利用电源设备的容量，提高有功成分，就要提高电路的功率因数，(2)提高功率因数可减少线路损耗，提高输电效率和质量。

例：负载的有功功率P和电网电压U一定时，功率因数越大，则输电线路中的电流就越小，消耗在输电线路上的功率△P＝I2R(R是线电阻) 就越小，线路压降△U＝IR越小，从而提高输电的效率和质量。利用对负载端用电设备与电子元件的并联下对负载功率因数的提升，而后对负载实际需求能量的控制安排(电阻)进行需求与实际间能源消耗的节省。

首先利用提升功率因数来达到输出端功率因数的提升，从而提高输出端的输电效率和质量，再以高功率机组与实践耗能机组间的功率差，进行能源的回收利用，提高能源利用效率。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征为：包括：供电电源、逆变器、二次能源发生装置、转换装置和负载；

所述供电电源、逆变器和负载通过电连接构成一次能源传输线路；具体为：一次能源传输线路：供电电源的正极输出端连接逆变器的输入端，所述逆变器的输出端一方面与发电机组的正极输入端连接，另一方面为转换装置和驱动电机供电；所述供电电源的输出端通过稳压器与用电电器连接，

所述供电电源、逆变器、二次能源发生装置和转换装置电连接后构成二次能源传输线路；具体为：所述供电电源的输出端通过逆变器输出与所述二次能源发生装置连接，所述二次能源发生装置的正极输出端与转换装置和负载连接，所述二次能源发生装置的正极输出端还连接振流器，所述振流器的输出端连接用电电器；所述振流器的输出端与供电电源连接；

所述二次能源发生装置包括磁通感应转矩装置，机械动能传送件，能源生成装置；

所述能源生成装置采用发电机组；

所述磁通感应转矩装置包括：第一外壳、第一主轴、第一铁芯和第一绕组；所述第一主轴两端与外部固定件的轴承固定，所述第一铁芯装叠在主轴的中下段，所述第一主轴设置在第一外壳内部，所述第一铁芯上设置第一绕组；

所述机械动能传送件包括：内环槽齿轮、第二外壳、第二主轴、第二铁芯和第二绕组；所述内环槽齿轮背面中心点与磁通感应转矩装置连接，所述第二主轴固定在内环槽齿轮并与发电机组主轴啮合。

2.根据权利要求1所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，所述发电机组包括：转子、定子、电刷、电刷架、接收齿轮和端盖；

所述转子由两块爪极、磁场绕组、转子轴、集电环组成；所述转子轴上安两块爪极，每块爪极上设置若干鸟嘴形磁极，两块爪极的内腔设置导磁铁芯，其中导磁铁芯上设置励磁绕组，所述励磁绕组的引出线与转子轴相绝缘的两滑环联结，滑环与后端盖上的电刷接触，所述电刷与励磁绕组连接；所述电刷及电刷架固定在端盖上；

所述定子由外壳铁芯和绕组组成；所述外壳铁芯采用具有的线槽的环形硅钢片，其中线槽内设置绕组与外壳铁芯构成三相绕组；所述接收齿轮与发电机组的主轴串联。

3.根据权利要求1所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，所述发电机组与转换装置之间还串联第一分流电阻和第一电容，所述发电机组与负载之间串联第二分流电阻和第二电容。

4.根据权利要求1所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，所述主轴固定在内环槽齿轮的周长与发电机组主轴啮合齿轮长度比例为3:1。

5.根据权利要求1所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，所述第一铁芯和第二铁芯采用硅钢片叠装而成，所述硅钢片之间涂覆绝缘漆，所述硅钢片上设置线槽，所述第一绕组和第二绕组放置在线槽内并装入外壳，其中第一绕组和第二绕组的输入端和输出端引出外壳。

6.根据权利要求1所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，供电电源采用单体48V的供电电源串联组成。

7.根据权利要求2所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，所述端盖采用非导磁性材料制成。

8.根据权利要求7所述的一种提高能源利用率的能源转换驱动装置，其特征在于，所述端盖采用铝合金材料制作。