专利名称：电池循环发电机组的制作方法
技术领域：
“电池循环发电机组”属于电学发明技术领域的发配电类。
背景技术：
“电池循环发电机组”的理解利用24V直流电源，经过1KW逆变器逆变交流220V，供电动工具电机(不含工作头)运转。经齿轮减速，以42∶1的传速比通过导轮、导杆，把动力传递到推拉式四股叉杠杆，推拉式四股叉杠杆以动力比1∶21倍的动力传速到加速齿轮，经齿轮加速以1∶8.8的传速比同时传速到惯性飞轮和惯性飞轮联轴器，再由惯性飞轮联轴器旋转，拖动发电机转子发电，发出的电能供给辅助电动机运转，增加1.275倍的动力。然后再供电给60A充电器，给电池补充电能，为下一次起动储备电量。剩余大量电能可供其它电器负载使用。
对目前电学发明技术领域的发配电类的检索。电力能源现已开发的有水力发电；火力发电；风力发电；太阳能发电；沼气发电；核能发电；磁流体发电(又称等离子体发电)；海潮发电；柴油机发电；汽油机发电等。
审查有用的背景技术。“电池循环发电机组”根据汽车利用电池起动，运转后再对电池进行充电，使电池保持足够的电量供汽车使用，以此进入充电、放电良性循环状态，供汽车负载使用。“电池循环发电机”动能的增大，是根据杠杆工作原理，进行合理设计。按照杠杆动力比增加动能。
参考和引用资料①《新华词典》(新华词典编纂组编，商务印书馆出版1980年第十版1987年5月北京第十一次印刷)中杠杆的特性(第265页)；能量转换和守恒定律原理(第610页)。②《电机实用技术》(王季秩、陈景华、陆培庆编著，上海科学技术出版社出版，1979年1月第1版，1998年第2次印刷)中的发电机选择同步发电机(第63页)；加减速的特性(第88页)；电动工具电机的选择(第105页)；减速负载计算(第124页)；转动惯量特性(第127页)。
发明内容
1、解决原动机电源及调速问题。以充满电能的24V直流电池作为原动机电源，以直流24V逆变交流220V，逆变器输出功率1KW，并将安装并联电容器10UF，分别安装在主电动机与辅助电动机的回路线上，起到运转平稳、改变电流波形的作用。调速可以采用调压法或者调整电流法。
2、解决充电问题。输入电压220V-230V，频率50HZ，输出电压24V，电流60A充电器。
3、解决原动机问题。选择交流单相串励电动工具电机(不含工作头)，根据电动机主题尺寸，加工制作电机头。选择额定功率680W为例，空载转速10000γ/min，负载转速8000γ/min，额定电压220V，频率50Z，功率因数0.9-0.95，机械效率60-75％，额定转矩5Ta，型号125型，其优点启动转矩大，转速高，体积小，重量轻，调速范围宽，机械特性软，负载增大转速迅速下降，但输出功率变化不大。不易因负载增大而使电动机过载。根据需要可以选择0.9KW以下的电动工具电动机(不含工作头)进行配套使用(在300W-900W间选择)。
本设计是以最为普遍的“电动工具电动机”(简称电动机)——功率680W为例。
4、发电机的选择。选用T2系列3-18kW三相同步交流发电机(根据原动机电动机的功率选择)，其主要性能数据三相带中性点的星形接法，线电压400V，相电压230V，频率50HZ，功率因数0.8(滞后)，额定转速1500γ/min。
5、加减速的特性。在加速运动中，电动机需要输出功率用于动能的增大；在减速运动中，电动机接受功能的减少。
提高电机和负载的转动惯量(或飞轮矩)，电机和负载的转动惯量(或飞轮矩)是一个重要指标。当总转动惯量或飞轮矩愈大，转速愈高，而加速转矩较小时，则启动时间延长，电机容易过热。
依电机和负载的特性，对加减速齿轮组进行合理设计，加速齿轮传速比1∶8.8，减速齿轮传速比42∶1，电机往往在负载的情况下，转速会下降，影响正常发电。因而在减速齿轮中，增加了与电动机同轴飞轮，增大飞轮矩，在加速中增加了曲轴同轴惯性飞轮和外接发电机惯性飞轮联轴器，以保证加速运转的连续性，并给发电机提供惯性动力，使发电机在负载的情况下运转正常，发电平稳。
6、解决动能增大问题。杠杆是一种简单机械，是在力的作用下能绕固定支点转动的杆，在生产和生活中，使用杠杆即能省力，又能改变力的方向。推拉式四股叉杠杆式一种比较特殊的杠杆。由于杠杆的固定支点轴与阻力支点轴中心距较近(15mm)，杠杆的固定支点轴无法贯通，故设计成四股叉形状。又由于动力臂的动力支点轴有导轮的二股叉导杆传递推拉动力，故称为推拉式四股叉杠杆。推拉式四股叉杠杆的动力比为1∶21，长度比21∶1，增加动能全凭推拉式四股叉杠杆。
7、推拉式四股叉杠杆与加速齿轮之间的关系。为解决加速齿轮中本身和惯性飞轮的动力消耗问题。利用推拉式四股叉杠杆增加动力臂配重铅，增大惯性动力，抵消加速齿轮及惯性飞轮的动力消耗。推拉式四股叉杠杆由四部分组成上部为四股叉形；其次为圆柱形；再次为长方体形(是动力臂支点轴部位，由二股叉导杆传动给支点轴，使推拉式四股叉杠杆产生推拉运动)；下部分为圆柱形(之所以设计成圆柱形，为的是推拉式四股叉杠杆运动使减少空气阻力)。
8、解决曲轴、导轮与推拉式四股叉杠杆的旋转关系及安装方法。曲轴导轮的旋转偏心半径，等于杠杆的阻力支点运动轨迹弧形线弦长的一半，安装曲轴及导轮，曲轴及导轮的中心点与杠杆的阻力点及动力支点运动轨迹弧形线弦长的两个端点成一水平线，曲轴及导轮方可正常旋转，否则旋转困难或者不旋转。
9、减小由于偏心引起的振动问题。曲轴的偏心中心距离10mm，转速为190γ/min，振动较小，推拉式四股叉杠杆如果在高速运动的情况下，振动很大，惯性动力也非常大，支架及四股叉头都难承受。因此，减小摆动速度，以每分钟推拉380次为宜。减小导轮的偏心振动，方法是求出二股叉导杆向导轮方向的一半质量；以二股叉导杆一半的质量除以导轮的密度，得出的商再进行开方根，得出的结果，就是在导轮偏心中心点部位所去除的偏心质量的半径进行打孔，可以减小偏心导轮由于偏重引起的震动，使偏心点一方与另一方基本平衡。
10、加减速齿轮的传速比∶加速齿轮组的传速比1∶8.8，曲轴同轴齿轮比发电机同轴齿轮的额定转速比190γ/min比1500γ/min(在发电机负载的情况下转速会下降，故设计转速略高于发电机的额定转速，实际转速为1672γ/min)。分四级齿轮传速第一级，曲轴同轴齿轮比中转小齿轮1∶2，转速比190γ/min比380γ/min；第二组，中转大齿轮比下转小齿轮1∶2，转速比380γ/min比760γ/min；第三级，下转大齿轮比发电机同轴齿轮1∶2.2，转速比760γ/min比1672γ/min。
减速齿轮组的传速比为42∶1，电动机负载转速为8000γ/min，技术要求减速为190γ/min，分两级传速第一级为主辅电动机比中转大齿轮传速，传速比6∶1，转速比8000γ/min比1333γ/min；第二级为中转小齿轮比导轮同轴齿轮，传速比7∶1，转速比1333γ/min比190γ/min。
11、推拉式四股叉杠杆以680W电动机为例，求双动力阻力支点轴输出的动力功率已知电动机额定功率680W，电压220V，额定转矩5Ta，机械效率60-75％、功率因数0.9-0.95，额定负载转速8000γ/min，空载转速10000γ/min，技术要求减速负载转速190γ/min，减速比42∶1，推拉式四股叉杠杆动力比值21倍.
根据《电机实用技术)》(上海科学技术出版社出版)第三章第3节电动机选用，减速机的负载功率公式PL＝NLTL/9.55式中PL表示负载功率，NL表示机械负载转速，TL表示电动机的额定转矩。
根据公式190×5/9.55＝99.476439≈99(W)以机械效率60-75％的平均植67.5％计算，用电机有效机械功率，减去减速齿轮的负载功率，即可得到剩余的输出功率。
根据题意680×67.5％-99＝360(W)
以杠杆的动力比1∶21，输入到动力臂支点轴的动力为360W，以21倍的动力比值，计算出杠杆阻力支点轴所输出的功。根据题意360×21＝7560(W)以辅助电机所做的功，按机械效率平均值67.5％计算，不去除减速齿轮负载消耗，根据题意680×67.5％＝459(W)同样，按杠杆的动力比值21倍，输入到动力倍支点的功为459W，计算出阻力支点轴输出的功为21倍，所做的功，根据题意459×21＝9639(W)主辅电动机两力合并，计算阻力支点轴总的输出功率，根据题意7560+9639＝17199(W)根据单位换算1KW＝1000W 17199÷1000＝17.199KW以工作效率可取90％计算17.199KW×90％＝15.4791≈15KW加速齿轮组及惯性飞轮的负载消耗，由推拉式四股叉杠杆的动力比值及动力臂自身质量和配重铅质量所减弱、推拉式四股叉杠杆的质量是31.78 乘以推拉式四股叉杠杆的动力比值21倍，得出推拉式四股叉杠杆惯性动力，根据题意31.78×21＝667.38Kg·f由此得出推拉式四股叉杠杆惯性动力为667.38kg·f。
加速齿轮的运动惯量(《电机实用技术》(王季秩、陈景华、陆培庆编著，上海科学技术出版社出版，1979年1月第1版，1998年第2次印刷)电动工具用(第130页)。加速物体的转动惯量，圆柱物体(惯性飞轮联轴器)公式J1＝0.981D4L×10-5L0.98×6.6×204×2×10-5＝6.468×204×2×10-5＝1034880×2×10-5＝2069760×10-5＝20.6976(N·m)由主辅电动机两力合并计算出阻力支点轴的输出功率为15KW。依据能量守恒定律，可选用等于或低于15KW三相同步交流发电机。假如选用900W的电动工具电机，其双动力经推拉式四股叉杠杆，以相同的动力比值21倍。输出功率约为21.092KW，可选用21KW三相同步交流发电机。
(图1)是电池循环发电机组的主视图，(图2)是电池循环发电机组的主视图中的A向移出剖面图“推拉式四股叉杠杆(其功能是增大动力推动曲轴旋转)”，(图3)是电池循环发电机组的俯视图。
图纸说明表格单位公斤
零部件图纸说明表格单位毫米
具体实施例方式实现发明的优选方式，由24V干电池或者蓄电池作动力电源。经推拉式四股叉杠杆增加动力，拖动T2系列三相同步交流发电机发电，在保证电池充电、放电进行良性循环的同时，源源不断发出的电能，除本身消耗外，剩余电能可供电器负载使用。
“电池循环发电机组”的操作使用。开车打开逆变器逆变开关，把电压调到输出功率1KW指示，输出电流经过调速器、电容器进入主电动机(附图59)，使电动机启动运转。把动力传动给同轴惯性飞轮(附图3)及减速动力输入齿轮(附图63)，由减速齿轮箱(附图93A)中的齿轮组减速，以42∶1的转速，传递给导轮(附图91)，经二股叉导杆(附图87)，把动力传动给推拉式四股叉杠杆(附图20)，以1∶21倍的动力比增加动力。由阻力导杆(附图81)，经阻力支点轴(附图19)传动给小曲轴(附图26)，由小曲轴同轴动力输入齿轮(附图36)传速，经加速齿轮箱(93B)中的齿轮组以1∶8.8加速比，分别传速到惯性飞轮(附图73)和外接发电机惯性飞轮联轴器(附图49)，由惯性飞轮联轴器(附图49)旋转拖动发电机转子旋转发电，发出的电，首先接通辅助电动机(附图60)电源，使电流同样经过调速器和电容器进入辅助电动机(附图60)启动运转，增加1.27倍的动力，依照发电机的负载情况，同时调整两个调速器，使调速位置相同，主辅电动机负载相同。在开车前，应将调速器的位置调到最高，如果调速器位置过低会发生启动困难。
然后再接通充电器，保证充电器对电池进行充电，不断补充电池电能损耗。调节充电器充电电流，使充电器的输出电流大于逆变器的输出电流。这样，可以保持电池输出与输入基本平衡，不会造成电池亏电。
最后，接通其它电器负载电源，根据负载转速来调整调速器，使发电机运转正常，发电平稳。
停车首先断开外接其它负载电器开关，再断开配电盘的总电源开关和逆变器逆变开关，停车即可完成。
注意事项选用电器负载时，总功率一定要低于发电机输出功率的1.8KW，禁止超负荷运转，禁止负载起动，安装漏电保护器。
权利要求
1.实施“电池循环发电机组”。
2.实施“电池循环发电机组”。是以“推拉式四股叉杠杆”为技术特征。
3.实施“电池循环发电机组”是以曲轴和导轮的偏心半径，等于杠杆阻力支点和动力支点运行轨迹弧形弦长的一半，安装曲轴和导轮，曲轴和导轮的中心点与杠杆阻力支点和动力支点运行轨迹弧形弦长两端点在同一个水平线上，曲轴和导轮方可正常旋转。
全文摘要
电池循环发电机组，属于电学发明技术领域的发配电类，受到汽车电池充电、放电良性循环原理而得到启发，电池逆变作为电动机电源的原动力，经推拉式四股叉杠杆增加动能21倍，以此推动发电机发电，并进行循环充、放电。剩余大量电能供其它电器负载使用，电池循环发电机组开车，打开逆变开关电源，主电动机启动，发电后再接通辅助电动机电源，正常发电后再接通其它电源供电器负载使用，停车，关闭配电盘总电源，再关闭逆变电源即可停车。
文档编号H02K53/00GK1514530SQ0314604
公开日2004年7月21日 申请日期2003年7月15日 优先权日2003年7月15日
发明者朱广阔 申请人:朱广阔