專利名稱：螺旋槳式機(jī)械自動(dòng)力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種螺旋槳式機(jī)械的自動(dòng)力裝置。
背景技術(shù)：
目前，螺旋槳在飛機(jī)、直升機(jī)和輪船、飛艇等方面仍然在廣泛應(yīng)用。螺旋槳系統(tǒng)的穩(wěn)定和易操作性能具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。各種螺旋槳式機(jī)械，均是依靠燃燒油料的發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，其能源消耗量非常驚人。而能源消耗已經(jīng)成為當(dāng)今世界一個(gè)嚴(yán)重的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)及環(huán)境問題。以往人們考慮節(jié)約能源，主要都是在如何提高機(jī)械自身的節(jié)能性能等方面做文章，而很少想到能否利用機(jī)械自身的運(yùn)動(dòng)再生能源問題。比如，各種螺旋槳式機(jī)械，其螺旋槳的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)機(jī)械本身來說雖然是一種能量消耗，但是，換一個(gè)角度看，這種高速運(yùn)轉(zhuǎn)的螺旋槳又提供出強(qiáng)大的機(jī)械能。如果能夠?qū)⑦@種機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能，然后再將這種電能利用到機(jī)械本身，那么就會(huì)實(shí)現(xiàn)用發(fā)電機(jī)的電力取代燃油發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)螺旋槳工作。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的正是基于上述考慮，提供一種螺旋槳式機(jī)械自動(dòng)力裝置，該裝置通過將螺旋槳主軸采用交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并給其增加一些部件，利用螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能發(fā)電，進(jìn)而將這種電能轉(zhuǎn)換成直流電蓄存，然后再用蓄存的直流電通過逆變器轉(zhuǎn)換成交流電驅(qū)動(dòng)螺旋槳工作。
本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案是一種旋槳式機(jī)械自動(dòng)力裝置，包括螺旋槳主軸和用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳主軸的交流電動(dòng)機(jī)，配有電量監(jiān)測(cè)裝置的供電充電電池和配有電量監(jiān)測(cè)裝置的待充電充電電池，以及電路自動(dòng)切換裝置和逆變器，其特征在于在螺旋槳主軸上設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體，在設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體的螺旋槳主軸周圍固定設(shè)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(dǎo)線通過電路自動(dòng)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(dòng)切換裝置、逆變器與交流電動(dòng)機(jī)相連接；當(dāng)供電充電電池的電量即將耗盡時(shí)，電路自動(dòng)切換裝置可使供電充電電池和待充電充電電池調(diào)換角色。
本實(shí)用新型的工作原理是，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(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳轉(zhuǎn)動(dòng)。由于在螺旋槳主軸上裝設(shè)多極強(qiáng)磁力永磁體，在永磁體周圍布設(shè)線圈繞組，因此二者結(jié)合形成發(fā)電機(jī)主體。高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳帶動(dòng)永磁體一起轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，高速旋轉(zhuǎn)的螺旋槳主軸使線圈繞組切割磁力線，因此在線圈內(nèi)就會(huì)有強(qiáng)大的電流產(chǎn)生。將這種電流通過變壓整流電路進(jìn)行變換整理，使其變?yōu)榭梢杂脕斫o充電電池充電的直流電源，給待充電的充電電池充電；當(dāng)供電的充電電池電量耗盡時(shí)，利用電路自動(dòng)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(dòng)交流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)，同時(shí)并將原來的供電充電電池切換到充電電路，如此兩個(gè)充電電池交替著總是一個(gè)供電，一個(gè)充電，循環(huán)往復(fù)地工作，便實(shí)現(xiàn)了螺旋槳式機(jī)械的自動(dòng)力供應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型采用交流電力驅(qū)動(dòng)螺旋槳，并利用螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能發(fā)電，進(jìn)而用這種電能驅(qū)動(dòng)螺旋槳工作。它的優(yōu)點(diǎn)是不耗用油料，大量節(jié)約能源，節(jié)約機(jī)械運(yùn)行費(fèi)用，無空氣污染，去除了沉重的燃油發(fā)動(dòng)機(jī)和油料的重量，極大地減輕了交通工具的自身重量；簡(jiǎn)化了制造工藝，節(jié)省了材料，大大地降低了制造成本；符合電傳控制的要求，使易操作性和可靠性大大增加；同時(shí)，也保證了足夠的交通距離。它與太陽能電池不同，不受時(shí)間和氣候影響。其所有技術(shù)要求，采用現(xiàn)有技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)，沒有技術(shù)障礙。最重要的是，隨著新技術(shù)、新材料的不斷出現(xiàn)，本實(shí)用新型的改進(jìn)空間非常大，前景無限光明。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型提供的螺旋槳式機(jī)械自動(dòng)力裝置，包括螺旋槳主軸2和用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳主軸2的交流電動(dòng)機(jī)1，配有電量監(jiān)測(cè)裝置的供電充電電池8和配有電量監(jiān)測(cè)裝置的待充電充電電池7，以及電路自動(dòng)切換裝置6和逆變器9，其特征在于在螺旋槳主軸2上設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體4，在設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體4的螺旋槳主軸2周圍固定設(shè)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(dǎo)線通過電路自動(dòng)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(dòng)切換裝置6、逆變器9與交流電動(dòng)機(jī)1相連接；當(dāng)供電充電電池8電量即將耗盡時(shí)，電路自動(dòng)切換裝置6可使供電充電電池和待充電充電電池調(diào)換角色。這里所說的強(qiáng)磁力永磁體4可以采用鑲嵌或凸出軸體表面的方式裝設(shè)，也可在主軸2周圍加上幾個(gè)對(duì)稱向外伸出的臂，在臂上額外加裝永磁體，以增加總的磁場(chǎng)強(qiáng)度。永磁體4和線圈繞組3的數(shù)量和布設(shè)方式根據(jù)與裝機(jī)容量相關(guān)的一系列數(shù)據(jù)確定；這里所說的變壓整流電路5，可以完成將線圈繞組3生產(chǎn)出的電能直接用來為充電電池充電的任務(wù)。當(dāng)采用3個(gè)充電電池的時(shí)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(jīng)充滿電的待機(jī)電池。當(dāng)電池8的電量已經(jīng)用完的時(shí)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(dāng)電池10的電量用完的時(shí)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(huán)。實(shí)施本專利，所有技術(shù)要點(diǎn)采用現(xiàn)有技術(shù)均可實(shí)現(xiàn)。采用新技術(shù)，新材料可使強(qiáng)磁力永磁體具有十分強(qiáng)大的磁場(chǎng)，可使充電電池具有非常大的電容量，故不必?fù)?dān)心產(chǎn)生的電量不夠大。
在本實(shí)用新型中，存在著3個(gè)關(guān)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(gè)方案的成功與否。由于新式充電電池和電容器不斷出現(xiàn)，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(dòng)汽車中已經(jīng)得到了充分的驗(yàn)證。我國(guó)目前已經(jīng)能夠生產(chǎn)出最大功率密度951W/kg的充電電池，而90年代才出現(xiàn)的飛輪電池?zé)o疑是對(duì)本實(shí)用新型最適合的電池類型，它在以上優(yōu)點(diǎn)以外，還具有無可比擬的長(zhǎng)壽命。其次，是發(fā)電機(jī)的效率。發(fā)電機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率決定著我們需要多少個(gè)充電電池來滿足足夠的航程需要。我們知道在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)速度一定的情況下，我們可以通過增加磁極的數(shù)目、同時(shí)通過磁場(chǎng)的導(dǎo)線數(shù)目以及磁極的強(qiáng)度的方法來增加電流的輸出。現(xiàn)在的發(fā)電機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)化效率在80％-98％之間。如果發(fā)電機(jī)的效率非常高，那么我們只需要兩個(gè)充電電池——一個(gè)充滿電的和一個(gè)待充電的——就能得到這個(gè)設(shè)計(jì)要求；如果發(fā)電機(jī)的效率小一些，就需要三個(gè)以上的充電電池。發(fā)電機(jī)的效率越小，需要的充電電池的數(shù)目越多。不過，在所有情況下，均只有一個(gè)未充電電池。第三，就是要有足夠的動(dòng)力。對(duì)于采用螺旋槳作動(dòng)力的交通工具來說，螺旋槳轉(zhuǎn)速?zèng)Q定著前進(jìn)速度。本實(shí)用新型中除了采用強(qiáng)大功率的電動(dòng)機(jī)，還采用了離心式的驅(qū)動(dòng)方式，而不采用熱機(jī)驅(qū)動(dòng)。說它是離心式的驅(qū)動(dòng)方式，是因?yàn)樗诮涣麟妱?dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，與離心機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方式一樣，而不是結(jié)構(gòu)上完全一致。現(xiàn)有的小型離心機(jī)用120瓦的功率就能提供16000轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。而船只、飛機(jī)、直升級(jí)的螺旋槳轉(zhuǎn)速都只有100--2000轉(zhuǎn)/分。因?yàn)槿コ藦?fù)雜沉重的減速器等附屬結(jié)構(gòu)，螺旋槳主軸和漿葉的重量大大減輕，結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單輕巧，在大功率、低轉(zhuǎn)速離心機(jī)式驅(qū)動(dòng)帶動(dòng)下完全能達(dá)到或者超過要求的轉(zhuǎn)速。采用輕型材料和優(yōu)秀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的話，更不用擔(dān)心螺旋槳的轉(zhuǎn)速。同時(shí)，對(duì)飛機(jī)、飛艇、現(xiàn)代船舶而言，可以有多個(gè)螺旋槳，直升機(jī)也可以有不只一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)。所以，以上因素能保證應(yīng)用螺旋槳的交通工具有足夠的動(dòng)力。此外，由于普通直流電機(jī)的換向器需要保養(yǎng)，又不適合高速運(yùn)轉(zhuǎn)，本發(fā)明采用交流發(fā)電機(jī)。但是，新式的電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，例如異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、無刷永磁電機(jī)系統(tǒng)等也在本發(fā)明考慮范圍內(nèi)。最后需要說明的是，螺旋槳裝置的轉(zhuǎn)速是非常高的，這一點(diǎn)對(duì)發(fā)電機(jī)來說是一件大好事，也可以保證發(fā)電機(jī)產(chǎn)生大電勢(shì)的電流。轉(zhuǎn)速越高，電勢(shì)越大。那么損失的電量也越少。有以上的的因素結(jié)合起來，我們就不用擔(dān)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(shí)用新型可用于小型載人/無人直升飛機(jī)、飛艇、螺旋槳飛機(jī)、船舶、各種車輛等依靠螺旋槳工作的機(jī)械上。
權(quán)利要求1.一種旋槳式機(jī)械自動(dòng)力裝置，包括螺旋槳主軸(2)和用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳主軸(2)的交流電動(dòng)機(jī)(1)，配有電量監(jiān)測(cè)裝置的供電充電電池(8)和配有電量監(jiān)測(cè)裝置的待充電充電電池(7)，以及電路自動(dòng)切換裝置(6)和逆變器(9)，其特征在于在螺旋槳主軸(2)上設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體(4)，在設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體(4)的螺旋槳主軸(2)周圍固定設(shè)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(dǎo)線通過電路自動(dòng)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(dòng)切換裝置(6)、逆變器(9)與交流電動(dòng)機(jī)(1)相連接；當(dāng)供電充電電池(8)的電量即將耗盡時(shí)，電路自動(dòng)切換裝置(6)可使供電充電電池和待充電充電電池調(diào)換角色。
專利摘要一種螺旋槳式機(jī)械自動(dòng)力裝置，包括螺旋槳主軸和交流電動(dòng)機(jī)，配有電量監(jiān)測(cè)裝置的供電電池和待充電電池，以及電路自動(dòng)切換裝置和逆變器，其特征在于在螺旋槳主軸上設(shè)有強(qiáng)磁力永磁體，在永磁體周圍固定設(shè)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(dǎo)線通過電路自動(dòng)切換裝置與待充電電池相連接，供電電池通過電路自動(dòng)切換裝置、逆變器與交流電動(dòng)機(jī)相連接；當(dāng)供電電池的電量即將耗盡時(shí)，電路自動(dòng)切換裝置可使供電電池和待充電電池調(diào)換角色。該裝置利用螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能發(fā)電，進(jìn)而將這種電能用于驅(qū)動(dòng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)。它不耗用油料，節(jié)約能源，無空氣污染。適用于在小型載人/無人直升飛機(jī)、飛艇、螺旋槳飛機(jī)、船舶等機(jī)械上裝設(shè)。
文檔編號(hào)H02J7/00GK2796231SQ200520016210
公開日2006年7月12日 申請(qǐng)日期2005年4月5日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月3日
發(fā)明者王濟(jì)興 申請(qǐng)人:王濟(jì)興