专利名称：一种机光电清洁能源电车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种由机光电相结合行驶的清洁能源电车。
现有的公共电车是无污染的城市交通工具之一，但是它离不开电源作为动力，为此或用地面轨道，或采用空中导线输电，这样会影响道路上空，导线的纵横交叉排列，即影响观瞻，又易发生安全事故，特别是在交叉路处更显杂乱。蓄电池储能电车，虽然排除了输电用的导线，但蓄电池的寿命有限，其化学材料最终将会对大环境产生污染。
本实用新型的目的是提出一种新型的由机光电相结合行驶的清洁能源电车，它在储备了能量的前提下，无需导线或导轨的辅助，即可在城市道路上自由行驶。本实用新型的机光电相结合行驶的清洁能源电车，其采用的储备能量是一种机械惯性动能，绝无废气排放污染，其能量补充和使用与蓄电池的充放电一样方便，但没有蓄电池在使用过程中的记忆效应和性能下降的缺点，也不会有化学材料对大环境产生的污染。
本实用新型可用于都市公交车，出租车和轿车，其机械结构比现有汽车减少了燃油供给与喷出等发动机系统；从根本上消除了有害气体的污染源，它依赖储备的机械能源运行，因此不需要在道路上处处设置电源导线或输电导轨；而车辆上安装的显示储存能量状况的光电信号灯显示器8亦能清晰的告诉驾驶人员及时补充电能，通过车辆上安装的与固定电源连接的接线可以方便的提供车辆行驶必要的电能，供电设备的结构亦较现有的加油站大大简化，电车动力系统的结构简单，其造价和运营费用会较现有的公交系统有所降低。
本实用新型的另一目的是使提出清洁能源电车，其动力源——储能电机5与驱动车辆运行的电机的组合在不同的使用阶段，分别具有(1)储能的过程储能电机5把电源1的电能转换为转动的动能，即储能电机的电动机功能。
(2)离开电源后，储能电机5降低其转子的转速而发电，供电车行驶的能源，即储能电机的发电机功能。
(3)车辆行驶途中驱动车辆减速，其驱动系统使驱动电机转速减小，车辆的动能通过其驱动电机转换为电能，反馈给储能电机。
(4)车辆行驶倒车，其驱动系统使驱动电机的转速反转。
(5)车辆的全部工作过程均由单片机及其外围硬件和软件所构成的电脑系统来协调，控制及指示。
能量的基本运行环路1.充电 1-2-14-3-4-5-532.车辆加速153-5-15-2-14-7-123.车辆加速253-5-15-2-14-10-13-9-124.车辆减速 12-9-13-11-14-3-4-15-5-53
本实用新型是这样实现的这种机光电清洁能源电车，包括电源1、硅整流系统2、11、CPU调速控制系统4、10其特征是由储能电机5连接光电信号灯显示器8，所述储能电机5通过储能电机的接线端子59与CPU调速控制系统4、硅整流系统2，电源1形成可开合环路；机光电清洁能源电车，包括电机5、9、硅整流系统2、11、CPU调速控制系统4、10，其特征是由储能电机5连接光电信号灯显示器8，所述储能电机的接线端子59与CPU调速控制系统4、硅整流系统2、电源1形成可开合环路；由连接车轮12的驱动电机9，硅整流系统11、CPU调速控制系统4输出的交流电，储能电机5形成可反馈闭合环路；所述储能电机5的转子储能盘53具有与电车载重量相匹配的转动惯量；转子储能盘53的主要参数分别为转子储能盘53的直经D为0.8～1.8米；质量M为40～250千克；转速N为4000～25000转/分；储能电机5由外壳51、转子储能盘53、定子55、固定轴56组成，转子储能盘的外边沿采用钢材、合金、铸钢类材料，转子储能盘内安置两块永磁体54，永磁体占据约90°的中心角，在圆周上以轴对称方式安置，与永磁体相间部位设置与永磁体状相似的非磁性填充物58；电车的驱动电机9是一台交流永磁同步电机，包括转子91在外，定子92在内。其转子的永磁体911有两对或三对在圆周上对称排列，与永磁体相间部位设置的与永磁体形状相似的非磁性材料填充物913。转子钢壳914直接与车轮12构成机械组合。
图1本实用新型实施例1示意图图2本实用新型实施例2示意图图3储能电机5的纵剖面示意图图4储能电机5的俯视剖面示意图图5驱动电机9的纵剖面示意图图6驱动电机9的侧视剖面示意图现结合附图进一步叙述本实用新型的工作与实施例。
参见
图1，3，4储能电机5的接线端子59与供电场所的电源线一旦接通，可开合环路中的硅整流系统2即将输入的交流电转换为直流电，该直流电3在单片机构成的电脑系统控制下经调速控制系统4转换为驱动储能电机5的交流电，使储能电机储5的转子储能盘53转动并加速，随着转动速度的增加，其转子储能盘53的转动惯量所具有能量不断加大，在转动速度到达电脑预定的数值后，电脑系统发出指令环路断开，切断充电电源，充电完成，车辆可以运行。
储能电机5是一台新型交流永磁同步电机，转子在外，定子在内。它的转子由高性能新的永磁性材料等做成，且具有大的转动惯量，转子的永磁体固定在转子储能盘53上，转子储能盘的外边沿采用钢材、合金、铸钢类材料，为了增大储能，外周边沿是质量较集中的部分，要具有足够的厚度和足够的抗拉强度.转子储能盘53内安置两块永磁体54，所述永磁体54由高性能新的永磁性材料做成，每个永磁体占据约90°的中心角，在形圆周上轴对称方式安置，永磁体外周沿是紧固钢圈，亦可采用紧固合金圈或铸钢圈，与永磁体54相邻的部位放置与永磁体体形相似的非磁体材料填充物58，以利永磁体的稳固。永磁体和非磁填充物的内沿与定子55之间保持均匀的小间隙，要求符合电机定子转子相配合的规范。转子的上下面各有一块钢板，分别与上下高速轴承52组合。上下钢板与磁体间有非磁材料做成的隔离层，转子储能盘53由上下高速轴承52与固定轴56组合。定子55，固定轴52和外壳51牢固的固定在一起。定子饶组由调速控制系统4供电。转子上的转子储能盘的外边沿，永磁体54，的非磁体材料填充物58，永磁体外周沿是紧固钢圈，以及永磁体上下钢板，与磁体间的非磁材料做成的隔离层共同构成转子储能转盘，在上下钢板的适当地方设置可调动态平衡的补偿板固定位。
储能电机的外壳51由钢板加工而成，上部设置外壳上盖513，中架钢件512，下部设置外壳底板511。外壳上盖513上有排气管口和节门。外壳上盖513和外壳底板511之间有胶质密封垫57，组装后由真空泵从排气口515排出壳内空气，使转子储能盘53处于真空的环境下，以减小气体分子对高速转达动的转子储能盘能量的消耗。
外壳底板511呈方形带加固筋，四角有固定孔514，用来把储能电机固定在车辆的车盘底架上。
固定轴56是空心钢管，其上下端固定在外壳上盖513和外壳底板511的中心。固定轴56通过轴承52与转子相配合，中部与定子55固定装配。
车辆在运行之前必须先行充电。电源1的电能由滑接系统把单相(或三相)交流电输送给储能电机5的整流系统转2换为直流电，经储能电机5的调速控制系统4使储能电机的转子转动和加速，其转动能量不断增大，当由光电信号灯显示器8指示达到规定的数值后切断充电电源，充电完成，车辆可以运行。
储能电机5在充电过程中和车辆行驶时其能量储存或消耗的状况通过光电信号灯显示器8指示。该显示器的信号来自储能电机5的转子储能盘53的转速，经电脑处理后驱动这个光电信号灯显示器。光电信号灯显示器装在司机座前面的仪表面板上，以灯光的颜色指明储能的状况。有5种指示黄灯81亮，且有告警铃声说明充电已完成，终止充电。绿灯82，或是，83，84，85，86闪，在充电过程中。绿灯亮，车辆在运行中，说明车子有充足的能量，可以正常行驶。红灯81闪(绿灯灭)显示说明储能已剩不多，提醒司机要尽早去充电，补充能量。红灯81亮，告警铃声响，说明储能耗尽，车子不能行驶，必须由其它车辆拖到有电源处充电。
如上所述，储能电机5在充电过程中，它相当于一台电动机，把电能转换为机械动能。充电完成，离开电源之后，在车辆行驶的过程中，储能电机5又相当一台发电机，它通过电脑控制系统按照行驶速度的要求发出指令，使转子储能盘53的转速降低，由储能电机5，把机械动能转换为电能，从而持续供给车辆行驶的能源。驱动车辆行驶的电机是普遍电车电动机7。
设置的参考算例为设转子储能盘的有效质量M(千克)；直经D(米)；
转速N(转/分)；储能量U(焦耳)；功率P(千瓦，马力)基本计算公式U＝(3.14*D*N/60)*(3.14*D*N/60)*M/2 (焦耳)算例1，D＝1米，M＝50千克，N＝5200转/分U＝(3.14*1*5200/60)*(3.14*1*5200/60)*50/2＝1.8*1000000(焦耳)可用于一人或二人乘座的小车，可以连续行驶30千米左右。
算例2，D＝1.5米，M＝100千克，N＝20000转/分U＝(3.14*1.5*20000/60)*(3.14*1.5*20000/60)*100/2＝123*1000000(焦耳)可用于50人乘座的公交车，连续行驶1小时，其功率约为P＝U/360＝34千瓦＝46马力车速约为40～60千米/小时，可行驶50千米左右。
参见图2，5，6实施例2中增加了一个驱动电机9。把电机的可逆性原理应用在电车行驶的驱动电机9上，驱动电机的转子91通过机械传动机构与车轮12组合，当车辆车加速时它是一台电动机，当车辆需要减速时驱动电机又相当于一台发电机。把车辆的动能转换为电能。
驱动电机9的结构与储能电机结构类似，它也是一台交流永磁同步电机，转子91在外，定子92在内。它的转子由高性能新的永磁性811材料做成。转子无需大的转动惯量，它的转速比储能电机要低，且在车子运行之前转速为零，在倒车时需反转。其转子永磁体911要用两对、三对或四对，即是四极、六极或八极，在圆周上对称排列，永磁体外周沿是紧固钢圈912，亦可采用紧固合金圈或铸钢圈，与永磁体相邻的部位放置与磁体体形相似的非磁体材料填充物913，以利永磁体的稳固。永磁体911和非磁填充物913的内沿与定子92之间保持均匀的小间隙，要求符合电机定子转子相配合的规范。转子的左右面各有一块钢板914，分别与左右轴承93组合。上下钢板与磁体间有非磁材料做成的隔离层915。
驱动电机9和储能电机5，调速控制系统10，硅整流系统11形成的反馈闭合环路，在对储能电机5充电完成后，储能电机在单片机构成的电脑系统控制下使其转速下降发出交流电，经硅整流系统2将该交流电转换为直流电14，在电脑系统控制下经CPU调速控制系统10转换为驱动电机9所需的交流电。即储能电机储5发电供给驱动电机9运转，进而推动车轮12使车辆行驶。即在车辆加速时储能电机5提供车辆行驶能源。在车辆减速行驶时驱动电机9会把车辆的动能转换为电能，把这些能量反馈给储能电机5。这种反馈是这样实现的在车辆需要减速时，由司机操纵减速机构，电脑控制系统发出指令，使驱动电机9处于发电机工作状态，车轮的转动带动驱动电机9的转子91转动，转动的转子永磁体911使驱动电机的定子绕组线圈92感应出交流电13，经硅整流系统11将该交流电转换为直流电14，在电脑系统控制下经CPU调速控制系统4转换为交流电15，供给储能电机5，使储能电机5的转子储能转盘53转速增大，从而把车辆减速时车辆的动能转换为储能电机的转子储能转盘53的转动能，由储能电机把转动能量储存起来。
此外为了使这两台电机理想的运转，还需要一套控制系统，它是一套由单片机车辆的全部工作过程均由单片机及其外围硬件和软件所构成的电脑系统来协调，它能自动的使两台电机和各个部件起到各自的各种功能。
当然也还要有一套驾驶操纵系统，首先研制的第一型还是由司机来操作，第二型和以后的不断增强性能时可为半自动、全自动操纵。
1 电源 8 光电信号灯显示器2 硅整流系统81 色灯3 直流输电线路 82 83 84 85 86 绿色灯4 CPU调速控制系统 87 黄色灯5 储能电机 9 驱动电机51储能电机外壳 91驱动电机转子511外壳底板 911转子永磁体512外壳中架 912永磁体紧固钢圈513外壳上盖 913非磁材料填充物514固定孔 914转子钢板515排气孔 915非磁隔离层52上下轴承 92驱动电机定子绕组线圈53转子储能盘93驱动电机左右轴承54转子永磁体 10驱动电机CPU调速控制系统55定子绕组11驱动电机整流系统56固定轴 12车轮57密封垫 13交流电路58转子非磁填充物 14直流电路59接线端子15交流电路6 转速信号线7 普遍电车电动机
权利要求1.一种机光电清洁能源电车，包括电源(1)、硅整流系统(2)、(11)、CPU调速控制系统(4)、(10)，其特征是由储能电机(5)连接光电信号灯显示器(8)，所述储能电机(5)通过储能电机的接线端子(59)与CPU调速控制系统(4)、硅整流系统(2)、电源(1)形成可开合环路；所述储能电机(5)的转子储能盘(53)具有与电车载重量相匹配的转动惯量；
2.按权利要求1所述的电车，其特征是构成储能电机(5)的转子储能盘(53)具有与电车载重量相匹配的转动惯量，其主要参数分别为转子储能盘(53)的直经D为0.8～1.8米；转速N为4000～25000转/分；质量M为40～500千克；
3.按权利要求1所述的电车，其特征是储能电机(5)由外壳(51)、转子储能盘(53)、定子(55)、固定轴(56)组成，转子储能盘的外边沿采用钢材、合金、铸钢类材料，转子储能盘内安置两块永磁体(54)，永磁体占据约90°的中心角，在圆周上以轴对称方式安置，与永磁体相间部位设置与永磁体状相似的非磁性填充物(58)；
4.一种机光电清洁能源电车，包括电机(5)、(9)、硅整流系统(2)、(11)、CPU调速控制系统(4)、(10)，其特征是由储能电机(5)连接光电信号灯显示器(8)，所述储能电机的接线端子(59)与CPU调速控制系统(4)、硅整流系统(2)、电源(1)形成可开合环路；由连接车轮(12)的驱动电机(9)、硅整流系统(11)、CPU调速控制系统(4)输出的交流电，与储能电机(5)形成可反馈闭合环路；
5.按权利要求4所述的电车，其特征是电车的驱动电机(9)是一台交流永磁同步电机，包括转子(91)在外，定子(92)在内。其转子的永磁体(911)有两对或三对在圆周上对称排列，与永磁体相间部位设置的与永磁体形状相似的非磁性材料填充物(913)。转子钢壳(914)直接与车轮(12)构成机械组合。
专利摘要一种机光电清洁能源电车，由电源(1)硅整流系统(2)，(11)CPU调速控制系统(4)，(10)，储能电机(5)，驱动电机(9)，电动机(7)，车轮(12)组合的可开合环路为车辆储存动力能源，由光电信号灯显示器(8)标示储存能量的补充和消耗状况。由电动机(7)或驱动电机(9)驱动车辆运行。根本上消除了交通废气污染。结构简单，降低了造价和运营成本。能广泛应用于城市道路交通。
文档编号B60L11/00GK2528659SQ01279188
公开日2003年1月1日 申请日期2001年12月25日 优先权日2001年12月25日
发明者赵铭锡 申请人:赵铭锡