螺旋槳式機械自動力裝置的製作方法
2023-07-03 15:44:26 1
專利名稱：螺旋槳式機械自動力裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於螺旋槳式機械技術領域，涉及一種螺旋槳式機械的自動力裝置。
背景技術：
目前，螺旋槳在飛機、直升機和輪船、飛艇等方面仍然在廣泛應用。螺旋槳系統的穩定和易操作性能具有無可比擬的優勢。各種螺旋槳式機械，均是依靠燃燒油料的發動機提供動力，其能源消耗量非常驚人。而能源消耗已經成為當今世界一個嚴重的社會、經濟及環境問題。以往人們考慮節約能源，主要都是在如何提高機械自身的節能性能等方面做文章，而很少想到能否利用機械自身的運動再生能源問題。比如，各種螺旋槳式機械，其螺旋槳的高速運轉，對機械本身來說雖然是一種能量消耗，但是，換一個角度看，這種高速運轉的螺旋槳又提供出強大的機械能。如果能夠將這種機械能轉換成電能，然後再將這種電能利用到機械本身，那麼就會實現用發電機的電力取代燃油發動機的動力驅動螺旋槳工作。
發明內容
本發明的目的正是基於上述考慮，提供一種螺旋槳式機械自動力裝置，該裝置通過將螺旋槳主軸採用交流電動機驅動，並給其增加一些部件，利用螺旋槳高速旋轉的機械能發電，進而將這種電能轉換成直流電蓄存，然後再用蓄存的直流電通過逆變器轉換成交流電驅動螺旋槳工作。
本發明的技術解決方案是一種旋槳式機械自動力裝置，包括螺旋槳主軸和用於驅動螺旋槳主軸的交流電動機，配有電量監測裝置的供電充電電池和配有電量監測裝置的待充電充電電池，以及電路自動切換裝置和逆變器，其特徵在於在螺旋槳主軸上設有強磁力永磁體，在設有強磁力永磁體的螺旋槳主軸周圍固定設有線圈繞組，線圈繞組引出線連接變壓整流電路，變壓整流電路導線通過電路自動切換裝置與待充電充電電池相連接，供電充電電池通過電路自動切換裝置、逆變器與交流電動機相連接；當供電充電電池的電量即將耗盡時，電路自動切換裝置可使供電充電電池和待充電充電電池調換角色。
本發明的工作原理是，利用事先充滿電的充電電池提供電力，通過電路切換裝置、逆變器和交流電動機驅動螺旋槳轉動。由於在螺旋槳主軸上裝設多極強磁力永磁體，在永磁體周圍布設線圈繞組，因此二者結合形成發電機主體。高速旋轉的螺旋槳帶動永磁體一起轉動，根據電磁感應原理，高速旋轉的螺旋槳主軸使線圈繞組切割磁力線，因此在線圈內就會有強大的電流產生。將這種電流通過變壓整流電路進行變換整理，使其變為可以用來給充電電池充電的直流電源，給待充電的充電電池充電；當供電的充電電池電量耗盡時，利用電路自動切換裝置，再將原本被充電的充電電池切換到供電電路，由它帶動交流電動機驅動螺旋槳旋轉，同時並將原來的供電充電電池切換到充電電路，如此兩個充電電池交替著總是一個供電，一個充電，循環往復地工作，便實現了螺旋槳式機械的自動力供應。與現有技術相比，本發明採用交流電力驅動螺旋槳，並利用螺旋槳高速旋轉的機械能發電，進而用這種電能驅動螺旋槳工作。它的優點是不耗用油料，大量節約能源，節約機械運行費用，無空氣汙染，去除了沉重的燃油發動機和油料的重量，極大地減輕了交通工具的自身重量；簡化了製造工藝，節省了材料，大大地降低了製造成本；符合電傳控制的要求，使易操作性和可靠性大大增加；同時，也保證了足夠的交通距離。它與太陽能電池不同，不受時間和氣候影響。其所有技術要求，採用現有技術均可實現，沒有技術障礙。最重要的是，隨著新技術、新材料的不斷出現，本發明的改進空間非常大，前景無限光明。
圖1是本發明的結構示意圖，
具體實施例方式如圖所示，本發明提供的螺旋槳式機械自動力裝置，包括螺旋槳主軸2和用於驅動螺旋槳主軸2的交流電動機1，配有電量監測裝置的供電充電電池8和配有電量監測裝置的待充電充電電池7，以及電路自動切換裝置6和逆變器9，其特徵在於在螺旋槳主軸2上設有強磁力永磁體4，在設有強磁力永磁體4的螺旋槳主軸2周圍固定設有線圈繞組3，線圈繞組3引出線連接變壓整流電路5，變壓整流電路5導線通過電路自動切換裝置6與待充電充電電池7相連接，供電充電電池8通過電路自動切換裝置6、逆變器9與交流電動機1相連接；當供電充電電池8電量即將耗盡時，電路自動切換裝置6可使供電充電電池和待充電充電電池調換角色。這裡所說的強磁力永磁體4可以採用鑲嵌或凸出軸體表面的方式裝設，也可在主軸2周圍加上幾個對稱向外伸出的臂，在臂上額外加裝永磁體，以增加總的磁場強度。永磁體4和線圈繞組3的數量和布設方式根據與裝機容量相關的一系列數據確定；這裡所說的變壓整流電路5，可以完成將線圈繞組3生產出的電能直接用來為充電電池充電的任務。當採用3個充電電池的時候，其中電池7和電池8與前述所說的一致，而電池10則表示已經充滿電的待機電池。當電池8的電量已經用完的時候，將電池10接入供電電路，電池7處在空檔位，電池8接入充電電路。而當電池10的電量用完的時候，將電池7接入供電電路，電池8處在空檔位，電池10再接入到充電電路，如此循環。實施本專利，所有技術要點採用現有技術均可實現。採用新技術，新材料可使強磁力永磁體具有十分強大的磁場，可使充電電池具有非常大的電容量，故不必擔心產生的電量不夠大。
在本發明中，存在著3個關鍵的地方。首先是充電電池，它的容量密度和功率密度決定這個方案的成功與否。由於新式充電電池和電容器不斷出現，它們都具有高容量密度、高功率密度、快速充電的特性，這些在電動汽車中已經得到了充分的驗證。我國目前已經能夠生產出最大功率密度951W/kg的充電電池，而90年代才出現的飛輪電池無疑是對本發明最適合的電池類型，它在以上優點以外，還具有無可比擬的長壽命。其次，是發電機的效率。發電機的機械能轉化效率決定著我們需要多少個充電電池來滿足足夠的航程需要。我們知道在轉子轉動速度一定的情況下，我們可以通過增加磁極的數目、同時通過磁場的導線數目以及磁極的強度的方法來增加電流的輸出。現在的發電機機械能轉化效率在80％-98％之間。如果發電機的效率非常高，那麼我們只需要兩個充電電池——一個充滿電的和一個待充電的——就能得到這個設計要求；如果發電機的效率小一些，就需要三個以上的充電電池。發電機的效率越小，需要的充電電池的數目越多。不過，在所有情況下，均只有一個未充電電池。第三，就是要有足夠的動力。對於採用螺旋槳作動力的交通工具來說，螺旋槳轉速決定著前進速度。本發明中除了採用強大功率的電動機，還採用了離心式的驅動方式，而不採用熱機驅動。說它是離心式的驅動方式，是因為它在交流電動機的驅動下同一方向轉動，與離心機的轉動方式一樣，而不是結構上完全一致。現有的小型離心機用120瓦的功率就能提供16000轉轉速。而船隻、飛機、直升級的螺旋槳轉速都只有100——2000轉/分。因為去除了複雜沉重的減速器等附屬結構，螺旋槳主軸和漿葉的重量大大減輕，結構也簡單輕巧，在大功率、低轉速離心機式驅動帶動下完全能達到或者超過要求的轉速。採用輕型材料和優秀結構設計的話，更不用擔心螺旋槳的轉速。同時，對飛機、飛艇、現代船舶而言，可以有多個螺旋槳，直升機也可以有不只一個發動機。所以，以上因素能保證應用螺旋槳的交通工具有足夠的動力。此外，由於普通直流電機的換向器需要保養，又不適合高速運轉，本發明採用交流發電機。但是，新式的電機驅動系統，例如異步電機驅動系統、無刷永磁電機系統等也在本發明考慮範圍內。最後需要說明的是，螺旋槳裝置的轉速是非常高的，這一點對發電機來說是一件大好事，也可以保證發電機產生大電勢的電流。轉速越高，電勢越大。那麼損失的電量也越少。有以上的的因素結合起來，我們就不用擔心這種新式螺旋槳不能保證給交通工具提供足夠的速度和距離了。
本實用新型可用於小型載人/無人直升飛機、飛艇、螺旋槳飛機、船舶、各種車輛等依靠螺旋槳工作的機械上。
權利要求
1.一種旋槳式機械自動力裝置，包括螺旋槳主軸(2)和用於驅動螺旋槳主軸(2)的交流電動機(1)，配有電量監測裝置的供電充電電池(8)和配有電量監測裝置的待充電充電電池(7)，以及電路自動切換裝置(6)和逆變器(9)，其特徵在於在螺旋槳主軸(2)上設有強磁力永磁體(4)，在設有強磁力永磁體(4)的螺旋槳主軸(2)周圍固定設有線圈繞組(3)，線圈繞組(3)引出線連接變壓整流電路(5)，變壓整流電路(5)導線通過電路自動切換裝置(6)與待充電充電電池(7)相連接，供電充電電池(8)通過電路自動切換裝置(6)、逆變器(9)與交流電動機(1)相連接；當供電充電電池(8)的電量即將耗盡時，電路自動切換裝置(6)可使供電充電電池和待充電充電電池調換角色。
全文摘要
一種螺旋槳式機械自動力裝置，包括螺旋槳主軸和交流電動機，配有電量監測裝置的供電電池和待充電電池，以及電路自動切換裝置和逆變器，其特徵在於在螺旋槳主軸上設有強磁力永磁體，在永磁體周圍固定設有線圈繞組，線圈繞組引出線連接變壓整流電路，變壓整流電路導線通過電路自動切換裝置與待充電電池相連接，供電電池通過電路自動切換裝置、逆變器與交流電動機相連接；當供電電池的電量即將耗盡時，電路自動切換裝置可使供電電池和待充電電池調換角色。該裝置利用螺旋槳高速旋轉的機械能發電，進而將這種電能用於驅動螺旋槳旋轉。它不耗用油料，節約能源，無空氣汙染。適用於在小型載人/無人直升飛機、飛艇、螺旋槳飛機、船舶等機械上裝設。
文檔編號H02K53/00GK1815863SQ20051006533
公開日2006年8月9日 申請日期2005年4月5日 優先權日2005年2月3日
發明者王濟興 申請人:王濟興