一種真空磁懸浮發電系統的製作方法

2023-05-13 16:50:06

本發明涉及發電裝置技術領域，具體地說是一種真空磁懸浮發電系統。

背景技術：

能源和環境問題是制約當今社會發展的兩大課題，為此我國提出了節能減排和環境保護兩大戰略。隨著，國家對新能源的倡導，越來越多的電能交通工具湧向在社會生活中。但是，現有技術中的電能交通工具普遍續航裡程較短，嚴重製約了新能源電動交通工具的普及推廣。

因此，需要提供一種技術方案，如在城市公交的頂部安裝輔助發電裝置等，來解決現有技術中的不足。

技術實現要素：

本發明的目的在於提供一種真空磁懸浮發電系統，主要用於解決提高電動交通工具電能續航的技術問題；同時，也可應用於邊防哨所、山區不通電的地方作為獨立電網使用。

本發明解決其技術問題所採取的技術方案是：

一種真空磁懸浮發電系統，包括發電箱、發電機、風力捕能裝置、動力蓄能補給裝置、真空密封裝置和蓄電裝置；所述的發電箱包括動力蓄能箱、真空密封隔斷箱和真空發電箱，所述的真空密封隔斷箱位於動力蓄能箱和真空發電箱之間；

所述的真空密封裝置安裝在真空密封隔斷箱內；所述動力蓄能補給裝置安裝在動力蓄能箱內，包括蓄能轉軸和蓄能轉盤，蓄能轉盤安裝在蓄能轉軸上；所述蓄能轉軸的上端與安裝在發電箱外側的風力捕能裝置的動力輸出軸連接，蓄能轉軸的下端穿過真空密封裝置與安裝在真空發電箱內的發電機的動力輸入軸連接；

所述發電機與所述的蓄能裝置連接，發電機的轉子兩端通過磁懸浮軸承安裝。

優選的，所述蓄能轉軸和動力蓄能箱之間設有磁懸浮軸承。

優選的，所述的蓄能轉盤採用陀螺狀。

優選的，所述真空密封裝置包括密封油箱、上密封體、下密封體；所述真空密封隔斷箱的上部設有上軸孔與所述的動力蓄能箱連通，所述真空密封隔斷箱的下部設有下軸孔與所述的真空發電箱連通；所述的上密封體安裝在上軸孔處，用於實現真空密封隔斷箱上部與蓄能轉軸的密封，所述的下密封體安裝在下軸孔處，用於實現真空密封隔斷箱下部與蓄能轉軸的密封；

所述的密封油箱安裝在上軸孔和下軸孔之間，密封油箱的上端和下端分別與真空密封隔斷箱密封連接，所述的密封箱內盛裝真空密封油。

優選的，所述的動力蓄能補給裝置包括蓄能轉盤懸浮磁鐵；蓄能轉盤懸浮磁鐵包括上懸浮磁鐵和下懸浮磁鐵，分別安裝在動力蓄能箱內部的上端面和下端面上；所述蓄能轉盤的上、下兩側各安裝有磁鐵，蓄能轉盤上側的磁鐵與所述的上懸浮磁鐵極性相反，蓄能轉盤下側的磁鐵與所述的下懸浮磁鐵極性相同。

優選的，所述的蓄能轉盤內，沿徑向方向均勻設有多個空心管，空心管內安裝有蓄能滾珠和蓄能彈簧，蓄能彈簧的內端與空心管的內端固定連接，蓄能彈簧的外端與蓄能滾珠固定連接。

優選的，一種真空磁懸浮發電系統包括真空密封檢測裝置和控制系統，所述的真空密封檢測裝置包括重力檢測機構和報警裝置，重力檢測機構安裝在真空發電箱內，所述的報警裝置安裝在發電箱的側壁上；重力檢測機構和報警裝置分別與所述的控制系統電連接。

優選的，所述的重力檢測機構包括重力探測管、重力探測塊、重力探測底座和壓力傳感器，所述的重力探測底座安裝在真空發電箱的底部，重力探測管安裝在重力探測底座上，重力探測管上設有多個通孔與真空發電箱連通，所述的重力探測塊可移動的安裝在所述的重力探測管內，所述的壓力傳感器安裝在重力探測管內的底端。

優選的，所述的蓄電裝置包括蓄電池、變壓模塊和電壓檢測模塊，所述的蓄電池通過變壓模塊與所述的發電機連接，所述的蓄電池通過電壓檢測模塊與所述的控制系統電連接。

本發明的有益效果是：

1、本發明將發電機置於真空情況下，並且發電機的轉子利用磁懸浮軸承安裝，轉子沒有機械接觸，可以提高發電機的發電效率；動力蓄能補給裝置利用陀螺轉盤，可以緩儲動能，提高了對外界動能的利用效率，進而加大發電機的發電效率；真空密封裝置即可以實現對真空發電箱的真空密封，同時又保證了動力的高效傳動。

2、本發明中的陀螺轉盤沿徑向方向均勻設有多個空心管，空心管內安裝蓄能滾珠和蓄能彈簧，陀螺轉盤靜止狀態下，蓄能滾珠在蓄能彈簧拉力作用下位於空心管的內端；優點在於，這樣可以實現，風速較低，陀螺轉盤在啟動轉動時，陀螺轉盤克服的離心力小，較易啟動；而當風速較大時，陀螺轉盤可實現較高轉速，當風速有大變小的過程中，陀螺轉盤依靠自身的轉動慣量，依然可以在一段時間內維持較高轉速，進而帶動蓄能轉軸維持高速傳動，提高發電效率。

3、本發明中的陀螺轉盤利用磁鐵向上作用力，抵消掉陀螺轉盤上所受的向下的力，使陀螺轉盤懸浮在動力蓄能箱內，避免與動力蓄能箱的機械接觸，降低了動能損耗。

附圖說明

圖1為本發明的整體結構剖視示意圖；

圖2為本發明陀螺轉盤在靜止狀態下的內部剖視圖；

圖3為本發明陀螺轉盤在轉動狀態下的內部剖視圖；

圖中：1.動力蓄能箱；2.真空密封隔斷箱；3.真空發電箱；4.發電動力輸入軸；5.發電轉子；6.磁懸浮軸承；7.風力捕能裝置；8.陀螺轉盤；9.蓄能轉軸；10.蓄能轉盤懸浮磁鐵；11.空心管；12.蓄能滾珠；13.蓄能彈簧；14.密封油箱；15.上密封體；16.下密封體；17.抽真空接頭；18.重力檢測機構；19.報警裝置；20.蓄電池；21.變壓模塊。

具體實施方式

如圖1所示，一種真空磁懸浮發電系統，可安裝應用於電動交通工具上以提高其續航裡程，也可應用於其它裝置上以進行發電儲能，包括發電箱、發電機、風力捕能裝置7、動力蓄能補給裝置、真空密封裝置、真空密封檢測裝置、蓄電裝置和控制系統；

所述的發電箱包括動力蓄能箱1、真空密封隔斷箱2和真空發電箱3，所述的動力蓄能箱1位於發電箱的上部，所述的真空發電箱3位於所述發電箱的下部，所述的真空密封隔斷箱2位於動力蓄能箱1和真空發電箱3之間，起到對動力蓄能箱1和真空發電箱3的隔斷作用。

所述的發電機安裝在真空發電箱3內，發電機包括發電動力輸入軸4、發電轉子5和磁懸浮軸承6，所述發電轉子5的兩端可轉動的安裝在所述的磁懸浮軸承6內，由於發電轉子5與磁懸浮軸承6不存在機械接觸，發電轉子5可以運行到很高的轉速，具有機械磨損小、能耗低、噪聲小、壽命長、無需潤滑、無油汙染等優點，特別適用於真空環境中；所述發電轉子5的一端設有下轉向斜齒輪用於與所述的發電動力輸入軸4連接；所述的發電動力輸入軸4豎直安裝，發電動力輸入軸4的下端設有上轉向斜齒輪與所述發電轉子5一端的下轉向斜齒輪嚙合，將外界動力傳輸給發電轉子5；所述發電動力輸入軸4的上端與動力蓄能補給裝置連接；所述的真空發電箱3內抽真空，可以減小由於重力因素，而導致發電機受摩擦等因素影響，降低發電效率的情況。

所述的風力捕能裝置7安裝在所述發電箱的上部，優選的，所述的風力捕能裝置7包括風能撲捉葉輪和風能動力輸出軸，所述的風能撲捉葉輪採用風力發電機上的轉動葉輪，風能撲捉葉輪的後端設有轉向斜齒輪，風能動力輸出軸的上端設有轉向斜齒輪，風能撲捉葉輪的後端通過轉向齒輪與所述風能動力輸出軸的上端轉向斜齒輪嚙合連接，所述風能動力輸出軸的下端與所述的動力蓄能補給裝置連接。

所述的動力蓄能補給裝置安裝在所述的動力蓄能箱1內，包括蓄能轉盤、蓄能轉軸9和蓄能轉盤懸浮磁鐵10；所述的蓄能轉盤採用陀螺狀，在本實施方式中稱為陀螺轉盤8，所述蓄能轉軸9的上端穿過動力蓄能箱1的上部與所述的風能動力輸出軸下端連接，蓄能轉軸9的上部與動力蓄能箱1之間安裝有磁懸浮軸承，蓄能轉軸9的上部與動力蓄能箱1之間不存在機械接觸，從而降低動力輸送損耗，所述蓄能轉軸9的下部穿過真空密封隔斷箱2與所述發電動力輸入軸4的上端連接；所述的陀螺轉盤8安裝在動力蓄能箱1內，並安裝在所述的蓄能轉軸9上，蓄能轉軸9的軸心與陀螺轉盤8的軸心重合。

所述蓄能轉盤懸浮磁鐵10包括上懸浮磁鐵和下懸浮磁鐵，所述的上懸浮磁鐵設置左、右兩塊，分別安裝在動力蓄能箱1上端蓋的內側面上，並對稱的位於陀螺轉盤8上方的兩側；所述的下懸浮磁鐵設置左、右兩塊，分別安裝在動力蓄能箱1下端蓋的上側面上，並對稱的位於陀螺轉盤8下方的兩側；所述的上懸浮磁鐵和下懸浮磁鐵極性相同相對安裝。

所述的陀螺轉盤8採用陀螺狀，可以使陀螺轉盤8轉動時軸心更加穩定；陀螺轉盤8的上、下兩側面上各安裝有磁鐵，陀螺轉盤8上側的磁鐵與所述的上懸浮磁鐵極性相反，陀螺轉盤8下側的磁鐵與所述的下懸浮磁鐵極性相同，即分別依靠上懸浮磁鐵對陀螺轉盤8的向上吸引力和下懸浮磁鐵對陀螺轉盤8向上的斥力，抵消掉陀螺轉盤8上所受的向下的力，使陀螺轉盤8懸浮在動力蓄能箱1，避免與動力蓄能箱1的機械接觸；

如圖2所示，所述陀螺轉盤8的上部內，沿徑向方向均勻設有多個空心管11，空心管11的長度等於陀螺轉盤8的半徑，空心管11的內端與陀螺轉盤8的軸心重合；所述空心管11內可移動的安裝有蓄能機構，所述的蓄能機構包括蓄能滾珠12和蓄能彈簧13，所述蓄能彈簧13的內端與空心管11的內端固定連接，蓄能彈簧13的外端與蓄能滾珠12固定連接；所述的蓄能滾珠12，優選的採用陶瓷材料，以消除裝置中磁力對蓄能滾珠12移動的影響。

如圖2和圖3所示，陀螺轉盤8靜止狀態下，蓄能滾珠12在蓄能彈簧13拉力作用下位於空心管11的內端；當陀螺轉盤8轉動時，隨著陀螺轉盤8轉動速度的提高，蓄能滾珠12在離心力的作用下擺脫蓄能彈簧13的束縛移動到空心管11的外端。優點在於，這樣可以實現，風速較低，外界動力較小情況下，陀螺轉盤8在啟動轉動時，陀螺轉盤8克服的離心力小，較易啟動；而當風速較大時，陀螺轉盤8可實現較高轉速，當風速有大變小的過程中，陀螺轉盤8依靠自身的轉動慣量，依然可以在一段時間內維持較高轉速，進而帶動蓄能轉軸9維持高速傳動，提高發電效率。

如圖1所示，所述的真空密封裝置安裝在真空密封隔斷箱2內，以實現蓄能轉軸9的下端既可以在真空密封隔斷箱2轉動，又保證真空密封隔斷箱2對真空發電箱3的隔斷密封作用；所述真空密封裝置包括密封油箱14、上密封體15、下密封體16；所述真空密封隔斷箱2的上部設有上軸孔與所述的動力蓄能箱1連通，所述真空密封隔斷箱2的下部設有下軸孔與所述的真空發電箱3連通，所述的蓄能轉軸9至上而下穿過上軸孔和下軸孔，與下方的發電動力輸入軸4連接；所述的上密封體15安裝在上軸孔處，用於實現真空密封隔斷箱2上部與蓄能轉軸9的密封；所述的下密封體16安裝在下軸孔處，用於實現真空密封隔斷箱2下部與蓄能轉軸9的密封，所述的上密封體15和下密封體16採用橡膠密封圈；

所述的密封油箱14安裝在上軸孔和下軸孔之間，密封油箱14的上端和下端分別與真空密封隔斷箱2密封連接，所述的密封油箱14內盛裝真空密封油，所述的蓄能轉軸9直接浸入在真空密封油內；在常溫和靜止狀態時真空密封油呈凝結固體狀或半固體狀，能保持自己的形狀而不流動，能粘附在蓄能轉軸9上而不滑落；在受到蓄能轉軸9轉動時的剪切作用時，真空密封油產生流動並進行潤滑；當蓄能轉軸9剪切作用停止後，真空密封油又能恢復一定的稠度，其密封作用和保護作用都比潤滑油好；所述的上密封體15和下密封體16可以保證密封油不會滲漏到動力蓄能箱1和真空發電箱3內；

進一步的，所述真空密封隔斷箱2內抽真空，以防止氣體通過真空密封隔斷箱2進入真空發電箱3內，對真空發電箱3的真空環境起到二次屏蔽作用。

如圖1所示，所述的真空密封檢測裝置用於檢測真空發電箱3內是否滲入空氣，是否需要對真空發電箱3進行抽真空處理；真空發電箱3的一側箱體上設有抽真空接頭17，抽真空接頭17處於常閉狀體；所述的真空密封檢測裝置包括重力檢測機構18和報警裝置19，所述的重力檢測機構18安裝在真空發電箱3內，包括重力探測管、重力探測塊、重力探測底座和壓力傳感器，所述的重力探測底座安裝在真空發電箱3的底部，重力探測管安裝在重力探測底座上，重力探測管上設有多個通孔與真空發電箱3連通，所述的重力探測塊可移動的安裝在所述的重力探測管內，所述的壓力傳感器安裝在重力探測管內的底端；在真空發電箱3內真空狀態下，所述的重力探測塊處於失重狀態，對壓力傳感器擠壓力較小或沒有擠壓，即壓力傳感器不會發生觸發信號；當真空發電箱3內由於意外情況滲入空氣後，重力探測塊受重力影響，會對壓力傳感器產生較大作用力，壓力傳感器進而產生觸發信號；壓力傳感器與所述的控制系統電連接；

所述的報警裝置19包括LED報警燈和蜂鳴器,所述的報警裝置19安裝在發電箱的上部側壁上，當真空發電箱3滲入空氣後用於報警，報警裝置19與所述的控制系統電連接。

所述的蓄電裝置與發電機的電源輸出端電連接，用於存儲發電機產生的電能，蓄電裝置包括蓄電池20、變壓模塊21和電壓檢測模塊，所述的蓄電池20通過變壓模塊21與所述的發電機連接，所述的蓄電池20通過電壓檢測模塊與所述的控制系統電連接。

所述的控制系統包括控制器和液晶顯示器，所述的控制器採用單片機，所述控制器的信號輸入端分別與所述的電壓檢測模塊電連接、壓力傳感器電連接，所述控制器的信號輸出端分別與所述的報警裝置19電連接、液晶顯示器電連接；所述的液晶顯示器安裝在發電箱的上部側壁上，用於指示蓄電裝置的電壓信號，並用於指示真空發電箱3滲漏空氣信號。

本發明利用將發電機置於真空情況下，並且發電機的轉子利用磁懸浮技術沒有機械接觸，可以提高發電機的發電效率；動力蓄能補給裝置利用陀螺轉盤，可以暫時緩儲動能，提高了對外界動能的利用效率，進而加大發電機的發電效率；真空密封裝置即可以實現對真空發電箱的真空密封，同時又保證了動力的高效傳動。

除說明書所述的技術特徵外，均為本專業技術人員的已知技術。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，在本發明技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性的勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍內。