CN2427930Y - 全电力持续驱动发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种全电力持续驱动发动机,该发动机是由:风量控制装置(1)、磁悬浮永磁风力发电机(2)、磁力传动调速装置(3)、磁悬浮永磁充电用发电机(4)、压缩空气容器及通道(5)、电动空气泵(6)、磁力传动启动装置(7)、蓄电池组(8)、变频调速及矢量控制装置(9)、驱动电机(10)等部分组成的。该发动机采用了磁力传动技术、磁悬浮技术、空气压缩技术、磁力传动启动技术,并配合变频调速及矢量控制技术;解决了电动型交通工具在运行其间的能源供给主要依赖于蓄电池作为能源的问题;解决了电动型交通工具不能持续运行的问题。该发动机可以广泛应用于各种水、路交通工具,对环境无污染。

Description

全电力持续驱动发动机

本实用新型涉及一种全电力持续驱动发动机，它所阐述的是该发动机的构成及其特点。

近些年来随着大气污染的日趋加重，各国把研制开发环保型驱动发动机列入了重点意识日程，我国也以开发出了混合燃料发动机系统和环保电动发动机系统，就此我国各大媒体也作出了详尽的报道如：中央电视台在走进科学，星火科技、科技之光、商务电视、经济半小时、供求热线等栏目，中国中央教育电视台在科技之旅栏目都从不同角度对环保型驱动发动机的技术，现状及将来发展趋势作了报道。特别是在99年的四月至八月间。

但现有的动力驱动系统如：汽油发动机驱动系统，柴油发动机驱动系统，混合燃料发动机动力系统，以及电动型驱动系统；前三者均有强大的动力，但对环境均有较大的污染；对燃料诸如汽油，柴油，酒精，天然气和氢也都有较强的依赖性。混合式燃料发动机虽大大减轻了对环境的污染，但成本也相对有所提高。电动型驱动系统属于环保型动力系统，但其能量的供给主要依赖于蓄电池或太阳能电池，蓄电池容量的大小，充电时间的长短或快慢，也就成为该动力驱动系统发展的主要瓶颈。

以上所述，现有发动机系统其主要缺陷表现在：1，耗能高、噪音大、污染严重。2，电动型发动机，蓄电池用量大；使用100英里左右就需外部进行充电，因此，其运行持续性差、适用面窄。

本实用新型的目的在于提供一种全电力持续驱动发动机，该发动机运用再生能源发电技术，能在交通工具运行其间提供持续的能源；并在运行时向现有的蓄电池组充电，减少了蓄电池的使用量；解决了现有电动型驱动发动机在运行一段路程后，停下来用大量时间充电的难题，与以往的发动机相比其耗能更低、噪音更小、对环境无污染。

该全电力持续驱动发动机的主要技术特点及解决的主要问题：

1，以往电动型交通工具的能源供给主要依赖于大量的蓄电池，该发动机系统，采用了磁悬浮风力发电技术，解决了交通工具的能源的供给问题。2，以往交通工具发动机系统中的转动和传动部分均采用皮带和齿轮传动，其缺点是磨擦系数大、噪音高、能源消耗量大，该发动机系统采用了磁悬浮技术和磁力传动技术解决了启动力大、耗能高、噪音大的缺点。3，以往的电动发动机系统的启动、间歇启动主要依赖蓄电池作为能源提供对象，因此，蓄电池消耗量大，该发动机系统采用了空气压缩技术和磁力传动启动技术，基本解决了发动机启动主要依赖蓄电池的问题。4，由于该发动机采用了磁悬浮永磁风力发电机作为后续能源的提供对象，因此解决了交通工具对环境污染的问题。

该发动机能有效的利用风力作为助动力向交通工具提供清洁的动力源，并有相对的持续性，对环境无污染、机动性强，研制和开发成本低廉。该全电力持续驱动发动机广泛适用于汽车、火车、船舶、农用运输设备、航空动力以及移动型野外动力补给系统，根据不同交通工具的特点，该全电力持续驱动发动机系统，可作为交通工具的主动力；也可作为交通工具的辅助动力源。

本实用新型的目的是这样实现的：一种全电力持续驱动发动机，它包括：风量控制装置、磁悬浮永磁风力发电机、磁力传动调速装置、磁悬浮永磁充电用发电机、压缩空气储存容器及通道、电动空气泵、磁力传动启动装置、蓄电池组、变频调速或矢量控制装置、驱动电机几部分。

风量控制装置，该装置是由三个分布在交通工具迎风面的进风通道、电动型调节阀、风量输出通道组成的。进风通道与风量输出通道，经电动调节阀连接在一起，两个进、出风通道可用金属材料或PVC材料制成；风量输出通道的另一端，靠近磁悬浮永磁风力发电机外部的转动风叶。在交通工具运行至一定速度，风力经设置在交通工具迎风面的进风通道，通过电动型调节阀调节进风量，向风量输出通道提供一定速度的风力，用以助力驱动磁悬浮永磁风力发电机的外部转动风叶旋转，以维持磁悬浮永磁风力发电机的运转。

磁悬浮永磁风力发电机，该磁悬浮永磁风力发电机的结构及组成部分参见我申请的专利磁悬浮永磁风力发电机，其申请号为：99243654．0这里不在详述。

该发电机的启动、间歇启动发电是通过压缩空气储存容器及通道所喷射出的气流，以及磁力传动启动装置在蓄电池提供电力的情况下启动的。当交通工具行驶达一定速度时，交通工具借助外部风力的作用使该风力发电机转动风叶旋转维持一定的转速，以减少压缩空气储存容器及通道和磁力传动启动装置对能量的消耗量。

磁力传动调速装置，它是由不同大小、规格的磁轮组成的。其主要作用是调节，来自磁悬浮永磁风力发电机外部的与转动风叶同轴磁轮的旋转力，使其转速达到一定的速比，并在磁斥力的作用下，传递给安装在磁悬浮永磁风力发电机中的磁悬浮永磁发电机转轴上的磁轮。该磁力传动调速装置的结构和组成以及磁轮部分参见我申请的专利磁悬浮永磁风力发电机，其申请号为：99243654．0。这里不在详述。

磁悬浮永磁充电用发电机，它是由磁悬浮永磁直流发电机，安装在该发电机转轴上的磁轮，电子充电装置组成的。安装在磁悬浮永磁充电用发电机转轴上的磁轮与磁力传动调速装置中的磁轮相距一定的间隙，安装于磁力传动调速装置的相邻位置。

其作用在于，交通工具运行其间，安装在磁悬浮永磁充电用发电机转轴上的磁轮，受磁力传动调速装置中的磁轮旋转磁斥力的驱动，带动安装在磁悬浮永磁直流发电机转轴上的磁轮旋转，从而带动该发电机的转子运转达到发电的目的；该发电机发出的电力，通过电子充电器，向蓄电池组充电，以保证蓄电池组的电量。该发电机的结构、连接方式与磁悬浮永磁风力发电机中的磁悬浮永磁发电机(见申请号：99243654．0)的结构连接方式相同，这里不在阐述。

压缩空气储存容器及通道，它的结构为双腔、四个通道；其外壳是用金属材料制成的；其压缩空气储存容器内部两腔间是用橡胶膜片隔开的。该压缩空气储存容器设计为两个入口、两个出口共四个通道，其中，两个通道的一端为压缩空气进气口；并分别与单向阀相连；另一端通过三通和压缩空气湿储器连接电动空气泵；单向阀的作用是，只准压缩空气进入不准压缩空气流出。另外，两个通道作为压缩空气的出口，一端与压缩空气容器及通道相连；另一端通过金属管道与控制阀相连；该控制阀用于控制压缩空气流量的，并与一个靠近磁悬浮永磁风力发电机外部的转动风叶的金属管道相连；控制阀的开关通过链杆与交通工具内的脚踏板连接。当控制阀处于开启状态时，压缩空气通过该管道，向磁悬浮永磁风力发电机外部的转动风叶，提供一定压力和流速的压缩空气，以此驱动磁悬浮永磁风力发电机外部的转动风叶旋转，从而，带动磁悬浮永磁风力发电机发电。压缩空气调节器作为调节压缩空气压力大小的装置，当压缩空气超过规定值时，该调节器处于卸压状态；当压缩空气不足时该调节器关闭，此时，电动空气泵处于供气状态。其主要作用是用来储存和输出压缩空气，并在交通工具启动或间歇启动时，将其所储存的压缩空气通过通道喷射在磁悬浮永磁风力发电机外部的转动风叶上，以达到启动、间歇启动磁悬浮永磁风力发电机的作用。

电动空气泵(或称空气压缩机)，它是由小型电动机，传动装置和活塞缸组成的，其作用在于为压缩空气容器提供一定量的压缩空气。

以上压缩空气储存容器及通道和电动空气泵、三通、压缩空气湿储器、压缩空气调节器与现在使用在东风汽车和黄河汽车上的压缩空气储存容器及通道以及电动空气泵的结构是相同的，这里不在详述。所不同的是使用目的：这两种装置在东风和黄河汽车上用于刹车，为膜片气缸提供压缩空气的。该两种装置在本实用新型中是用来启动、间歇启动磁悬浮永磁风力发电机，为该发电机外部的转动风叶提供一定压力和流速的空气流的。

磁力传动启动装置，它是由磁悬浮永磁电动机和安装在该电动机转轴上的磁轮组成的。该磁悬浮永磁电动机安装在磁悬浮永磁风力发电机旁；安装在该磁悬浮永磁电动机转轴上的磁轮与安装在磁悬浮永磁风力发电机转轴上的磁轮之间留有一定的间隙。其结构与上述磁悬浮永磁风力发电机中的磁悬浮永磁发电机相同(专利申请号同上)，所不同的是使用目的。交通工具运行其间，该启动装置在外部风力的助动配合下，维持该发动机中的磁悬浮永磁风力发电机的转速。

其主要作用是在压缩空气容器压力不足的情况下，通过蓄电池组提供的电力，用该电动机转轴输出的旋转力，通过安装在该电动机转轴上的磁轮，利用磁斥力驱动安装在磁悬浮永磁风力发电机中的磁悬浮永磁发电机转轴上的磁轮旋转，从而带动并维持磁悬浮永磁风力发电机运转，使磁悬浮永磁风力发电机输出的电力驱动驱动电机，带动整个发动机运行。该磁力传动启动装置，采用磁悬浮永磁电动机的主要目的，是为了减小启动力，节省蓄电池的消耗量。

蓄电池组，该蓄电池组作为全电力持续驱动发动机主要启动、间歇启动的动力来源之一和辅助动力源，在该发动机中的磁悬浮永磁风力发电机启动、间歇启动(维持该发电机的转速)时，为磁力传动启动装置中的磁悬浮永磁电动机提供原动力。

变频调速或矢量控制装置，它是由变频调速器或矢量控制器组成的。其输入端连接磁悬浮永磁风力发电机通过稳压整流器的输出端；输出端连接驱动电机。其主要作用是通过改变来自磁悬浮永磁风力发电机的电源参数，控制调节驱动电机的转速，使驱动电机在需要的合理的转速内运行。

驱动电机，其主要作用是，通过来自变频调速器或矢量控制器的电源，驱动传动轴并带动车轮转动；或直接驱动轮毂旋转。

以上对磁悬浮风力驱动发动机的组成、各部分的结构及相互关系，分别作了阐述。下面将结合说明书附图，对磁悬浮风力驱动发动机进行进一步阐述：

图1为整个磁悬浮风力驱动发动机的组成框架示意图，其图中(1)-为风量控制装置。图中(2)-为磁悬浮永磁风力发电机。图中(3)-为磁力传动调速装置。图中(4)-为磁悬浮永磁充电用发电机。图中(5)-为压缩空气储存容器及通道。图中(6)-为电动空气泵。图中(7)-为磁力传动启动装置。图中(8)-为蓄电池组。图中(9)-为变频调速或矢量控制装置。图中(10)为驱动电机。

图2为风量控制装置结构示意图，图中(11)-为进风通道。图中(12)-为电动型调节阀。图中(13)-为风量输出通道。图中(14)-为转动风叶。图中(2)-为磁悬浮永磁风力发电机。

图3为压缩空气储存容器及通道的连接示意图。图中(15)-为双腔。图中(16)-为橡胶膜片。图中(17)-为两个入口。图中(18)-为两个出口。图中(19)-为单向阀。图中(20)-为控制阀。图中(21)-为链杆。图中(22)-为脚踏板。图中(23)-为三通。图中(24)-为压缩空气湿储器。图中(25)-为压缩空气调节器。

全电力持续驱动发动机的启动，是通过压缩空气储存容器及通道(5)中的脚踏板(22)，经链杆(21)开启该压缩空气储存容器及通道(5)中的控制阀(20)，这时压缩空气，经压缩空气储存容器及通道(5)中的出口，向安装在磁悬浮永磁风力发电机(2)外部的转动风叶(14)，喷射一定压力的空气流，在一定压力空气流的作用下，安装在该磁悬浮永磁风力发电机(2)外部的转动风叶(14)开始旋转，在转动风叶(14)运转的同时，安装在与转动风叶(14)同轴的磁轮也在旋转，在磁斥力的作用下，磁轮驱动磁力传动调速装置(3)中的磁轮转动，通过磁斥力的作用，磁力传动调速装置(3)中的磁轮，驱动安装在该磁悬浮永磁风力发电机(2)中的磁悬浮永磁发电机转轴上的磁轮；由于发电机的转轴与转子在制造中是连接成一个整体的，所以，安装在该磁悬浮永磁风力发电机(2)中的磁悬浮永磁发电机转轴上的磁轮，受磁力传动调速装置(3)中的磁轮驱动旋转的同时，也就带动了该磁悬浮永磁风力发电机(2)中的磁悬浮永磁发电机转子旋转，由于该磁悬浮永磁风力发电机(2)中的磁悬浮永磁发电机的转子是用永磁材料制成的，因此在该发电机转子运转其间，镶嵌在定子上面的绕组线圈不断切割转子的磁力线从而产生电力，该磁悬浮永磁风力发电机(2)产生的电力，通过整流稳压后，经变频调速或矢量控制装置(9)送给驱动电机(10)，向交通工具提供驱动力。在交通工具运行至一定速度是，压缩空气储存容器及通道(5)，停止向安装在该磁悬浮永磁风力发电机(2)外部的转动风叶提供一定压力的空气流，这时候，驱动和维持安装在该磁悬浮永磁风力发电机(2)外部转动风叶(14)的动力来自，由外部通过风量控制装置(1)进来的空气流和磁力传动启动装置(7)所输出的旋转力，从而使磁悬浮永磁风力发电机(2)保持一定的转速并持续发出电力。

在该全电力持续驱动发动机运行其间，磁悬浮永磁风力发电机(2)所发出的电力，一部分，通过稳压整流，经变频调速或矢量控制装置(9)，直接提供给交通工具的驱动电机(10)；另一部分提供给电动空气泵(6)，电动空气泵(6)在磁悬浮永磁风力发电机(2)提供电力的情况下开始工作，并向压缩空气储存容器及通道(5)中的压缩空气储存容器提供一定量的压缩空气；与此同时，在交通工具运行其间，通过磁力传动调速装置(3)中的磁轮磁斥力的作用磁悬浮永磁充电用发电机(4)，被驱动发电，并通过电子充电装置向蓄电池组(8)补充电力。当该全电力持续驱动发动机，启动或间歇启动遇到压缩空气储存容器压力不足或故障时，磁力传动启动装置(7)，通过蓄电池组(8)提供的动力源，启动磁力传动启动装置(7)中的，磁悬浮永磁电动机，在该电动机转子旋转力的作用下安装在该电动机转轴上面的磁轮，通过磁斥力的作用直接驱动，安装在磁悬浮永磁风力发电机(2)中的磁悬浮永磁发电机转轴上的磁轮，使其驱动并维持该磁悬浮永磁风力发电机(2)中的磁悬浮永磁发电机转子旋转，达到磁悬浮永磁风力发电机(2)启动和持续发电的目的。并将发出的电力传递给驱动电机(10)，由此启动整个全电力持续驱动发动机。

在全电力持续驱动发动机运行其间，维持该发动机中的磁悬浮永磁风力发电机运转的动力来自，由交通工具外部通过风量控制器进来的风力，与通过蓄电池组(8)提供能量由磁力传动启动装置输出驱动力共同维持的。

Claims (4)

1，一种全电力持续驱动发动机，它包括风量控制装置、磁悬浮永磁风力发电机、磁力传动调速装置、磁悬浮永磁充电用发电机、压缩空气容器及通道、电动空气泵、磁力传动启动装置、蓄电池组、变频调速及矢量控制装置、驱动电机所组成，其特征在于：在经电动调节阀连接的风量输出通道的另一端靠近处，安装有磁悬浮永磁风力发电机外部的转动风叶、磁悬浮永磁风力发电机中的磁力传动调速装置，以及磁悬浮永磁发电机。

2，根据权利要求1所述的全电力持续驱动发动机，其特征在于：所述的风量控制装置，它是由设置在交通工具迎风面的三个进风通道、电动调节阀、风量输出通道组成的，三个进风通道与风量输出通道，是由电动调节阀连接而成的。

3，根据权利要求1所述的全电力持续驱动发动机，其特征在于：在磁力传动启动装置中的该磁悬浮永磁电动机的转轴上安装了一个磁轮。

4，根据权利要求1所述的全电力持续驱动发动机，其特征在于：在磁悬浮永磁充电用发电机中的磁悬浮永磁直流发电机的转轴上安装有一个磁轮。

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