DE102017112589A1

DE102017112589A1 - Elektrizität erzeugendes System

Info

Publication number: DE102017112589A1
Application number: DE102017112589.2A
Authority: DE
Inventors: Chiung-Hao Chen; Hsin-Hung Liu
Original assignee: Chen Chiung Hao
Current assignee: Chen Chiung Hao
Priority date: 2016-10-05
Filing date: 2017-06-08
Publication date: 2018-04-05
Also published as: TWM542290U; CN107919718A; US20180097388A1

Abstract

Ein Elektrizität erzeugendes System beinhaltet einen elektrischen Generator (3), einen Antrieb (4), eine Stromversorgung (9), ein Stromspeichergerät (7), einen Entladeschalter (8), einen Ladeschalter (6) und eine Stromschaltereinheit (5). Die Stromversorgung (9) versorgt den Antrieb (4) mit elektrischem Strom zum Betreiben des elektrischen Generators (3) zum Erzeugen von elektrischem Strom. Die Stromschaltereinheit (5) schaltet zwischen einem ersten Modus, in dem die Stromschaltereinheit (5) das Stromspeichergerät (7) lädt und den Entladeschalter (8) steuert, um den elektrischen Strom an die Stromversorgung (9) zu übertragen, und einem zweiten Modus um, in dem der Betrieb des Entladeschalters (8) gestoppt wird und die Stromschaltereinheit (5) gleichzeitig die Stromversorgung (9) und den Ladeschalter (6) lädt.

Description

Die Offenbarung bezieht sich auf ein Elektrizität erzeugendes System und insbesondere auf ein Elektrizität erzeugendes System einschließlich einer Gittereinheit und einer Magnetplatteneinheit.
Mit der wachsenden Besorgnis über den Umweltschutz genießt die erneuerbare Energie in der letzten Zeit viel Aufmerksamkeit. Übliche Arten erneuerbarer Energie sind Sonnenenergie, Wasserkraft, Windkraft usw. Es ist jedoch nicht möglich, die Erzeugung elektrischen Stroms mittels erneuerbarer Energie in Ländern realisieren zu wollen, denen es an diesen Ressourcen mangelt.
Ein herkömmliches Elektrizität erzeugendes System einschließlich einer Gittereinheit und einer Magneteinheit wird häufig für die Erzeugung elektrischen Stroms eingesetzt. Die Gittereinheit und die Magneteinheit sind abwechselnd entlang einer Achse angebracht und die Rotation der Gittereinheit und der Magneteinheit führt zur Erzeugung von elektrischem Strom aufgrund der elektromagnetischen Induktion. Das herkömmliche Elektrizität erzeugende System kann durch Anpassen der Anzahl der Gittereinheiten und der Magneteinheiten, der Anzahl der Magnete in der Magneteinheit, der magnetischen Flussdichte von jedem der Magneten und der Gestaltung der Spulen der Gittereinheit optimiert werden. Daher ist es wünschenswert, die Leistungsfähigkeit des herkömmlichen Elektrizität erzeugenden Systems weiter zu optimieren.
Deshalb ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Elektrizität erzeugendes System mit verbesserter Leistungsfähigkeit zur Verfügung zu stellen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet ein elektrisches erzeugendes System einen elektrischen Generator, einen Antrieb, eine Stromversorgung, ein Stromspeichergerät, einen Entladeschalter, einen Ladeschalter und eine Stromschaltereinheit.
Der elektrische Generator beinhaltet eine Gittereinheit und eine Magnetplatteneinheit. Der Antrieb ist mit dem elektrischen Generator verbunden. Die Stromversorgung ist elektrisch mit dem Antrieb verbunden. Der Entladeschalter ist elektrisch mit dem Stromspeichergerät und der Stromversorgung verbunden. Der Ladeschalter ist elektrisch mit dem Stromspeichergerät verbunden. Die Stromschaltereinheit ist elektrisch mit der Gittereinheit, dem Ladeschalter und der Stromversorgung verbunden.
Die Stromversorgung ist derart so betreibbar, dass der Antrieb mit einem elektrischen Antriebsstrom versorgt wird, um die relative Rotation der Gittereinheit und der Magnetplatteneinheit anzutreiben, so dass die Gittereinheit einen elektrischen Strom erzeugt, der durch die relative Rotation der Gittereinheit und der Magnetplatteneinheit induziert wird.
Die Stromschaltereinheit wird so betrieben, dass sie zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus umschaltet.
Im ersten Modus versorgt die Stromschaltereinheit den Ladeschalter mit dem durch die Gittereinheit erzeugten elektrischen Strom, so dass der Ladeschalter den elektrischen Strom an das Stromspeichergerät überträgt und das Stromspeichergerät den elektrischen Strom speichert. Darüber hinaus steuert die Stromschaltereinheit im ersten Modus den Entladeschalter, um den im Stromspeichergerät gespeicherten elektrischen Strom an die Stromversorgung zu übertragen, so dass die Stromversorgung den Antrieb mit dem elektrischen Antriebsstrom versorgt.
Im zweiten Modus steuert die Stromschaltereinheit den Entladeschalter, so dass dieser die Versorgung des im Stromspeichergerät gespeicherten elektrischen Stroms an die Stromversorgung stoppt. Darüber hinaus überträgt die Stromschaltereinheit im zweiten Modus einen Teil des durch die Gittereinheit erzeugten elektrischen Stroms an die Stromversorgung und einen anderen Teil des durch die Gittereinheit erzeugten elektrischen Stroms an den Ladeschalter.
Weitere Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen deutlich, wobei:
1 eine schematische Ansicht einer Ausführungsform eines Elektrizität erzeugenden Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung ist;
2 eine Explosionsteilansicht eines elektrischen Generators der Ausführungsform ist; und
3 ein Blockschema der Ausführungsform ist.
Unter Bezugnahme auf 1, 2 und 3 beinhaltet eine Ausführungsform eines Elektrizität erzeugenden Systems gemäß der vorliegenden Offenbarung einen elektrischen Generator 3, einen Antrieb 4, eine Stromschaltereinheit 5, einen Ladeschalter 6, ein Stromspeichergerät 7, einen Entladeschalter 8 und eine Stromversorgung 9.
Der Antrieb 4 ist mit dem elektrischen Generator 3 verbunden, um den Antriebsstrom des elektrischen Generators 3 zu erzeugen. Insbesondere beinhaltet der elektrische Generator 3 eine Gittereinheit 31, eine Magnetplatteneinheit 32 und eine Antriebswelle 33. Die Antriebswelle 33 erstreckt sich entlang einer Achse 30 und ist gleichsinnig drehend mit der Magnetplatteneinheit 32 verbunden. Der Antrieb 4 ist mit der Antriebswelle 33 verbunden und wird so betrieben, dass er die Rotation der Antriebswelle 33 antreibt. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Gittereinheit 31 zwei Gitter 311, die jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten einer Magnetplatte 321 der Magnetplatteneinheit 32 angeordnet sind. In bestimmten Ausführungsformen beinhaltet die Magnetplatteneinheit 32 eine Vielzahl von Magnetplatten 321, die gleichsinnig drehend mit der Antriebswelle 33 verbunden sind. Die Gittereinheit 31 beinhaltet eine Vielzahl von Gittern 311. Die Magnetplatten 321 und die Gitter 311 sind abwechselnd entlang der Achse 30 angebracht. Es ist anzumerken, dass die Anzahl und Anordnung der Gitter 311 und der Magnetplatten 321 je nach den Praxisanforderungen verändert werden können.
Jedes der Gitter 311 beinhaltet eine Vielzahl von Spulen (nicht dargestellt), die einen elektrischen Strom erzeugen, der durch die Veränderung des Magnetfelds aufgrund der Rotation der angrenzenden Magnetplatten 321 induziert wird. Jede der Magnetplatten 321 beinhaltet eine Vielzahl von Magneten 322, die um die Achse 30 angeordnet sind.
Die Stromversorgung 9 ist elektrisch mit dem Antrieb 4 verbunden. Der Entladeschalter 8 ist elektrisch mit dem Stromspeichergerät 7 und der Stromversorgung 9 verbunden. Der Ladeschalter 6 ist elektrisch mit dem Stromspeichergerät 7 verbunden. Die Stromschaltereinheit 5 ist elektrisch mit der Gittereinheit 31, dem Ladeschalter 6 und der Stromversorgung 9 verbunden.
Die Stromversorgung 9 ist derart so betreibbar, dass der Antrieb 4 mit einem elektrischen Antriebsstrom versorgt wird, um die relative Rotation der Gittereinheit 31 und der Magnetplatteneinheit 32 anzutreiben, so dass die Gittereinheit 31 einen elektrischen Strom erzeugt, der durch die relative Rotation der Gittereinheit 31 und der Magnetplatteneinheit 32 induziert wird.
Die Stromschaltereinheit 5 ist derart betreibbar, dass sie zwischen einem ersten Modus und einem zweiten Modus umschaltet.
Im ersten Modus versorgt die Stromschaltereinheit 5 den Ladeschalter 6 mit dem durch die Gittereinheit 31 erzeugten elektrischen Strom, so dass der Ladeschalter 6 den elektrischen Strom an das Stromspeichergerät 7 überträgt und das Stromspeichergerät 7 den elektrischen Strom speichert. Zusätzlich steuert die Stromschaltereinheit 5 im ersten Modus den Entladeschalter 8, um den im Stromspeichergerät 7 gespeicherten elektrischen Strom an die Stromversorgung zu übertragen, so dass die Stromversorgung 9 den Antrieb 4 mit dem elektrischen Antriebsstrom versorgt.
Im zweiten Modus steuert die Stromschaltereinheit 5 den Entladeschalter 8, so dass dieser die Lieferung des im Stromspeichergerät 7 gespeicherten elektrischen Stroms an die Stromversorgung 9 stoppt. Darüber hinaus überträgt die Stromschaltereinheit 5 im zweiten Modus einen Teil des durch die Gittereinheit 31 erzeugten elektrischen Stroms (nachfolgend als erster elektrischer Strom bezeichnet) an die Stromversorgung 9 und einen anderen Teil des durch die Gittereinheit 31 erzeugten elektrischen Stroms (nachfolgend als zweiter elektrischer Strom bezeichnet) an den Ladeschalter 6.
Insbesondere beinhaltet der Stromschalter 5 ein Messgerät 51, einen Stromschalter 52 und einen Stromverteiler 53.
Das Messgerät 51 ist elektrisch mit dem elektrischen Generator 3 verbunden, um die relative Rotation der Gittereinheit 31 und der Magnetplatteneinheit 32 zu messen und ein Ausgangssignal zu erzeugen. Der Stromschalter 52 ist elektrisch mit dem Messgerät 51 verbunden, um das Ausgangssignal zu empfangen, und ist derart betreibbar, dass die Stromschaltereinheit 5 zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus umschaltet. Der Stromverteiler 53 ist elektrisch mit dem Stromschalter 52, dem Ladeschalter 6 und der Stromversorgung 9 verbunden.
Ist die relative Geschwindigkeit der Rotation kleiner oder gleich einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit, so wird die Stromschaltereinheit 5 in den ersten Modus geschaltet, wobei der Stromverteiler 53 den gesamten von der Gittereinheit 31 erzeugten Strom an den Ladeschalter 6 überträgt und den Entladeschalter 8 so steuert, dass er in Betrieb ist.
Ist die relative Geschwindigkeit der Rotation größer als die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit, so wird die Stromschaltereinheit 5 in den zweiten Modus geschaltet, wobei der Stromverteiler 53 den ersten elektrischen Strom an die Stromversorgung 9 und den zweiten elektrischen Strom an den Ladeschalter 6 überträgt und den Entladeschalter 8 so steuert, dass er den Betrieb stoppt.
Vor dem Übertragen des Stroms an das Stromspeichergerät 7 ist der Ladeschalter 6 außerdem in der Lage, den ihm vom Stromverteiler 53 übertragenen elektrischen Strom zu verarbeiten, wie z. B. Filtern und/oder Spannungsregelung.
Während des Betriebs des Entladeschalters 8 wird wenigstens ein Teil des elektrischen Stroms, der im Stromspeichergerät 7 gespeichert ist, vom Entladeschalter 8 empfangen und der Entladeschalter 8 überträgt einen dritten elektrischen Strom an die Stromversorgung 9. In dieser Ausführungsform ist der dritte elektrische Strom größer als der erste elektrische Strom.
Die Stromversorgung 9 ist mit einer wiederaufladbaren Batterie versehen, die den ihr zur Verfügung gestellten elektrischen Strom speichern oder entladen kann. Die Stromversorgung 9 ist außerdem in der Lage, den darin gespeicherten elektrischen Strom zu verarbeiten, wie z. B. einen Gleichstrom in einen Wechselstrom umwandeln.
Wenn das Elektrizität erzeugende System in Betrieb ist, versorgt die Stromversorgung 9 den Antrieb 4 mit dem elektrischen Antriebsstrom. Gleichzeitig misst das Messgerät 51 die relative Rotation der Gittereinheit 31 und der Magnetplatteneinheit 32.
Zu Beginn des Betriebs des Elektrizität erzeugenden Systems ist die Geschwindigkeit der relativen Rotation geringer als die vorbestimmte Rotationsgeschwindigkeit und daher ist der Widerstand für die Antriebsrotation der Magnetplatten 321 hoch. Demzufolge wird für den Antrieb 4 eine große Menge an elektrischem Strom benötigt, um die Rotation der Antriebswelle 33 anzutreiben. Es kann von Vorteil sein, die Stromschaltereinheit 5 in den ersten Modus zu schalten, so dass der gesamte von der Gittereinheit 31 erzeugte elektrische Strom an den Ladeschalter 6 übertragen wird und somit ausreichend elektrischer Strom zur Verfügung gestellt wird, damit der Antrieb 4 die Rotation der Antriebswelle 33 antreiben kann.
Wenn die Geschwindigkeit der relativen Rotation höher als die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit ist, ist der Widerstand für die Antriebsrotation der Magnetplatten 321 niedriger. Es kann von Vorteil sein, die Stromschaltereinheit 5 in den zweiten Modus zu schalten, so dass: der Betrieb des Entladeschalters 8 gestoppt wird; die Stromversorgung 9 mit dem ersten elektrischen Strom versorgt wird; und der Ladeschalter 6 gleichzeitig mit dem zweiten elektrischen Strom versorgt wird, wodurch der durch die Gittereinheit 31 erzeugte elektrische Strom vollständig genutzt wird.
In der obigen Beschreibung wurden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Einzelheiten dargelegt, um für ein gründliches Verständnis der Ausführungsform zu sorgen. Es ist jedoch für einen Fachlmann offensichtlich, dass eine oder mehrere weitere Ausführungsformen ohne einige dieser spezifischen Einzelheiten ausgeführt werden können. Es versteht sich außerdem, dass die Bezugnahme in dieser Beschreibung auf „eine bestimmte Ausführungsform” oder „eine Ausführungsform” auf eine Ausführungsform mit Angabe einer Ordnungszahl und so weiter bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine bestimmte Anordnung oder Besonderheit in die Anwendung der Offenbarung eingeschlossen sein kann. Es versteht sich des Weiteren, dass in der Beschreibung manchmal verschiedene Merkmale in einer einzigen Ausführungsform, Figur oder Beschreibung derselben zum Zwecke der Straffung der Offenbarung und Unterstützung des Verständnisses der verschiedenen erfinderischen Aspekte der Offenbarung zusammengefasst sind.

Claims

Elektrizität erzeugendes System, gekennzeichnet durch: einen elektrischen Generator (3), einschließlich einer Gittereinheit (31) und einer Magnetplatteneinheit (32); einen Antrieb (4), der mit dem elektrischen Generator (3) verbunden ist; eine Stromversorgung (9), die elektrisch mit dem Antrieb (4) verbunden ist; ein Stromspeichergerät (7); einen Entladeschalter (8), der elektrisch mit dem Stromspeichergerät (7) und der Stromversorgung (9) verbunden ist; einen Ladeschalter (6), der elektrisch mit dem Stromspeichergerät (7) verbunden ist; und eine Stromschaltereinheit (5), die elektrisch mit der Gittereinheit (31), dem Ladeschalter (6) und der Stromversorgung (9) verbunden ist, wobei die Stromversorgung (9) so betrieben wird, dass der Antrieb (4) mit einem Antriebsstrom versorgt wird, um die relative Rotation der Gittereinheit (31) und der Magnetplatteneinheit (32) anzutreiben, so dass die Gittereinheit (31) einen elektrischen Strom erzeugt, der durch die relative Rotation der Gittereinheit (31) und der Magnetplatteneinheit (32) induziert wird, und wobei die Stromschaltereinheit (5) so betrieben wird, dass umgeschaltet wird zwischen einem ersten Modus, bei dem die Stromschaltereinheit (5) den durch die Gittereinheit (31) erzeugten Strom an den Ladeschalter (6) liefert, so dass der Ladeschalter (6) den elektrischen Strom an das Stromspeichergerät (7) überträgt, so dass das Stromspeichergerät (7) den elektrischen Strom speichert, und bei dem die Stromschaltereinheit (5) den Entladeschalter (8) steuert, um den im Stromspeichergerät (7) gespeicherten elektrischen Strom an die Stromversorgung (9) zu übertragen, so dass die Stromversorgung (9) den Antrieb (4) mit dem Antriebsstrom versorgt, und einem zweiten Modus, bei dem die Stromschaltereinheit (5) den Entladeschalter (8) steuert, um die Versorgung der Stromversorgung (9) mit dem im Stromspeichergerät (7) gespeicherten elektrischen Strom zu stoppen, und bei dem die Stromschaltereinheit (5) einen Teil des durch die Gittereinheit (31) erzeugten elektrischen Stroms an die Stromversorgung (9) und einen anderen Teil des durch die Gittereinheit (31) erzeugten elektrischen Stroms an den Ladeschalter (6) überträgt.
Elektrizität erzeugendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass: die Stromschaltereinheit (5) ein Messgerät (51), das elektrisch mit dem elektrischen Generator (3) verbunden ist, um die relative Rotation der Gittereinheit (31) und der Magnetplatteneinheit (32) zu messen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, einen Stromschalter (52), der elektrisch mit dem Messgerät (51) verbunden ist, um das Ausgangssignal zu empfangen, und der so betrieben wird, dass die Stromschaltereinheit (5) zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus geschaltet wird, und einen Stromverteiler (53), der elektrisch mit dem Stromschalter (52), dem Ladeschalter (6) und der Stromversorgung (9) verbunden ist, beinhaltet; wobei, wenn die Geschwindigkeit der relativen Rotation geringer oder gleich einer vorgegebenen Rotationsgeschwindigkeit ist, die Stromschaltereinheit (5) in den ersten Modus geschaltet wird; wobei, wenn die Geschwindigkeit der relativen Rotation höher als die vorgegebene Rotationsgeschwindigkeit ist, die Stromschaltereinheit (5) in den zweiten Modus geschaltet wird; wobei, wenn die Stromschaltereinheit (5) in den ersten Modus geschaltet wird, der Stromverteiler (53) den gesamten, von der Gittereinheit (31) erzeugten Strom an den Ladeschalter (6) überträgt, und wobei, wenn die Stromschaltereinheit (5) in den zweiten Modus geschaltet wird, der Stromverteiler (53) den von der Gittereinheit (31) erzeugten Strom an die Stromversorgung (9) und den Ladeschalter (6) überträgt.
Elektrizität erzeugendes System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Generator (3) des Weiteren eine Antriebswelle (33) beinhaltet, die sich entlang einer Achse (30) erstreckt und gleichsinnig drehbar mit der Magnetplatteneinheit (32) verbunden ist, dass der Antrieb (4) mit der Antriebswelle (33) verbunden ist und dass er derart betreibbar ist, dass er die Rotation der Antriebswelle (33) antreibt.
Elektrizität erzeugendes System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetplatteneinheit (32) mindestens eine Magnetplatte (321) beinhaltet, die gleichsinnig drehbar mit der Antriebswelle (33) verbunden ist und die eine Vielzahl von Magneten (322) beinhaltet, die um die Achse (30) angeordnet sind.
Elektrizität erzeugendes System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gittereinheit (31) zwei Gitter (311) umfasst, die jeweils auf den gegenüberliegenden Seiten der Magnetplatte (321) der Magnetplatteneinheit (32) angeordnet sind.
Elektrizität erzeugendes System nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Magnetplatteneinheit (32) eine Vielzahl von Magnetplatten (321) umfasst, die gleichsinnig drehbar mit der Antriebswelle (33) verbunden sind, dass die Gittereinheit (31) eine Vielzahl der Gitter (311) umfasst und dass die Magnetplatten (321) und die Gitter (311) abwechselnd entlang der Achse (30) angebracht sind.