专利名称：循环环保发电系统及方法
技术领域：
本发明涉及发电系统及方法，更具体地说，涉及一种可循环利用的环保发电系统
及方法。
背景技术：
人类传统的获取能量的方式多种多样，如燃烧汽油，使汽车获得前进的动能；通过 水力发电装置将水的势能或动能转化为电能；通过核反应获得原子能。燃烧汽油获取能量， 给大气造成严重污染；而且汽油资源是有限的，难以满足人类持久的能量需求。水力发电虽 然环保，但水力资源极其有限，投入也十分巨大。核能利用的潜力是很大的，但核反应技术 复杂，初始投入巨大，其安全性也十分令人担忧。能源问题已经成为世界各国发展的重要瓶 颈。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术获得能量的各种方法的缺陷，提供 一种环保、可循环的发电系统及方法。 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种循环环保发电系统，包括 支撑机构、水平转动支撑安装在所述支撑机构上的圆盘状转盘、与所述转盘相对安装的驱 动电机、连接所述转盘和驱动电机的减速传动机构、安装在所述转盘中心并由所述转盘带 动转动的转轴、以及由所述转动带动发电的发电机。 在本发明的循环环保发电系统中，所述减速传动机构包括安装在所述驱动电机的 输出上的主动牙盘、固定在所述转盘上的从动牙盘、以及连接在所述主动牙盘与从动牙盘 之间的传动链条或传动皮带； 所述从动牙盘的齿数大于所述主动牙盘的齿数； 所述从动牙盘开设在所述转盘的圆周上；或者，所述从动牙盘固定设置在所述转 盘的一侧。 在本发明的循环环保发电系统中，所述支撑机构包括用于承重的支撑组件、用于 将所述转盘安装到所述支撑组件上的连接组件、以及在所述连接组件与支撑组件之间设置 的轴承组件。 在本发明的循环环保发电系统中，所述支撑组件包括至少两片固定连接的支撑
板，每一所述支撑板的中间位置设有供所述轴承组件和转轴安装的开孔。 在本发明的循环环保发电系统中，所述轴承组件包括安装在所述转盘与所述支撑
板上侧之间的第一平面轴承、安装在所述发电机与所述支撑板下侧之间的第二平面轴承、
以及设置在所述第一平面轴承和第二平面轴承之间的滚动轴承；所述滚动轴承的内圈与所
述转轴固定连接、外圈与所述支撑板固定连接。 在本发明的循环环保发电系统中，所述连接组件包括固定安装在所述转盘的下侧 并与所述第一平面轴承的外圈固定连接的第一安装板、设置在所述支撑板下侧并于所述第
3二平面轴承的外圈固定连接的第二安装板、以及安转在所述转轴的末端锁紧所述转轴的锁 紧螺母； 所述第一安装板与第二安装板均分别与所述转轴固定连接。 在本发明的循环环保发电系统中，所述连接组件还包括固定设置在所述转盘上侧 的第三安装板；所述锁紧螺母压紧在所述第三安装板上。
本发明还提供一种循环环保发电方法，包括以下步骤 Sl :将圆盘状转盘水平转动安装在支撑机构上，将转轴安装在所述转盘中心，并将 所述转轴连接到发电机的输入； S2 :由驱动电机通过减速传动机构带动所述转盘转动，由所述转盘带动所述转轴 转动，进而带动所述发电机发电输出。 本发明所述的循环环保发电方法还包括步骤S3 :所述发电机的输出连接到所述 驱动电机。 在本发明所述的循环环保发电方法的所述步骤S2中，保持所述转盘的直径不变， 通过改变所述转盘的质量，并使用相同功率的驱动电机带动所述转盘转动，来改变发电机 的发电量输出；或者，根据所述发电机的发电量需求，改变所述转盘的直径或质量，并对应 改变所述驱动电机的输入功率。 实施本发明具有以下有益效果本发明通过驱动电机提供动力，带动圆盘状转盘 转动，此时仅需克服转盘与支撑机构之间的摩擦力、转盘与空气之间的摩擦力等，而同直径 转盘的质量的改变不会使得驱动电机的输入增加，而是利用转盘质量转动所产生的动能， 带动转轴转动发电，本发明具有能耗少、输出大、环保的优点。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中
图1是本发明循环环保发电系统一个实施例的剖视示意图； 图2是本发明循环环保发电系统一个实施例的主动牙盘和从动牙盘的俯视示意 图。
具体实施例方式
如图1、2所示，是本发明的循环环保发电系统的一个实施例，包括支撑机构、圆盘 状转盘12、驱动电机11、减速传动机构、转轴13、以及发电机14等。可以理解的，该发电机 14可以连接负载，将产生的电能输出供电。 该转盘12水平转动支撑安装在支撑机构上，转盘12的表面为光滑面，以减少与空 气的摩擦，降低阻力。转盘12的质量可以根据输出的功率要求进行设计，在转盘12的直径 不变的情况下，需要较大输出时，转盘12的质量较大；在需要较小的输出时，转盘12的质量 较小；或者，根据发电机的发电量需求，改变转盘12的直径或质量，并对应选用合适功率的 驱动电机11进行驱动。而且由于驱动电机11带动转盘12转动只需要克服转盘12与支撑 机构之间的摩擦力、转盘12与空气之间的摩擦力，而转盘12的重量对上述摩擦力的影响是 非常小的，因此，转盘12重量的增加，不会造成驱动电机11输入的增加，也就是说，基本恒 定的输入，对不同重量的相同直径的转盘12的动力输出是不同的，具体试验数据后述。
在本实施例中，该减速传动机构采用链条17牙盘传动，包括主动牙盘15、从动牙 盘16以及连接在主动牙盘15和从动牙盘16之间的传动链条17或传动皮带。当然，减速 传动机构还可以采用其他的减速传动机构，例如减速齿轮组、减速皮带轮组等，主要起到将 驱动电机11的高转速降低到发电机14的低转速即可。 如图所示，该主动牙盘15固定安装在驱动电机11的输出轴上，主动牙盘15的转 轴可以通过联轴节等于驱动电机11的输出轴固定连接；从动牙盘16固定在设在转盘12的 圆周上。可以理解的，从动牙盘16也可以固定设置在转盘12的一侧，并与转盘12同心设 置，由从动牙盘16带动转盘12同步转动。从动牙盘16的齿数大于主动牙盘15的齿数，并 且主动牙盘15与从动牙盘16的齿数比可以根据驱动电机11的转速和发电机14的转速比 进行设计。另外，本实施例采用的牙盘链条17传动机构，由于链条17是柔性件，可以减少 撞击，从而保证转盘12的平稳转动。 该支撑机构包括支撑组件、连接组件以及轴承组件。该支撑组件用于承重，支撑转 盘12的重量。在本实施例中，该支撑组件包括至少两片固定连接的支撑板18，每一支撑板 18的中间位置设有供轴承组件和转轴13安装的开孔。两块支撑板18可以通过螺栓等连接 机构固定连接。并且，整个支撑组件可以通过支架等直接固定安装到地面上。
在本实施例中，该轴承组件包括第一平面轴承19、第二平面轴承20、以及滚动轴 承21 ;该等轴承可以选用滚珠轴承或滚柱轴承。该连接组件包括第一安装板22、第二安装 板23、锁紧螺母25以及第三安装板24等。该第一安装板22通过螺钉、螺栓、铆钉或焊接 等方式固定在转盘12的下表面，并且在第一安装板22上设有第一平面轴承19的外圈安装 位，第一平面轴承19的外圈固定安装在第一安装板22上；而第一平面轴承19的内圈固定 安装在支撑板18上。这样就把转盘12水平可转动的安装到支撑组件上，转盘12的转动阻 力仅为第一平面轴承19的转动摩擦力。 第二安装板23设置在发电机14与支撑板18下侧之间，而第二平面轴承20安装 在第二安装板23与支撑板18的下侧之间。该第二安装板23固定安装在转轴13上，并且 设有供第二平面轴承20的外圈安装的槽位，而第二平面轴承20的内圈则固定安装在支撑 板18的下侧。通过锁紧螺母25在转轴13的顶端锁紧在第三安装板24上，从而将转轴13 与转盘12固定锁紧，实现转轴13由转盘12带动相对于支撑组件转动，输出动力到发电机 14。并且，转盘12和转轴13的转动，仅需要克服第一平面轴承19和第二平面轴承20的滚 动摩擦力即可。 进一步的，为了实现转轴13的径向定位，滚动轴承21设置在第一平面轴承19和 第二平面轴承20之间，滚动轴承21的内圈与转轴13固定连连接，而外圈与支撑板18固定 连接，从而将将转轴13轴向定位安装，并减少转轴13的转动阻力。而两片式的支撑板18 结构可以方便第一平面轴承19、第二平面轴承20和滚动轴承21的安装。当然，转轴13上 还可以设置一些用于安装轴承的轴肩，图未示。 可以理解的，锁紧螺母25可以为一个或多个，轴承组件也可以根据需要进行数量 的调整，进一步可以省略第三安装板24;也可以省略第一安装板22，直接将第一平面轴承 19的外圈固定在转盘12上。 在使用上述循环环保发电系统进行发电时，首先将圆盘状转盘12水平转动安装 在支撑机构上，将转轴13安装在转盘12中心，并将转轴13连接到发电机14的输入，发电机14的转轴可以通过联轴节等与转轴13固定连接；然后，由驱动电机11通过减速传动机
构带动转盘12转动，由转盘12带动转轴13转动，进而带动发电机14发电输出。进一步的， 通过转换开关将发电机14的输出连接到驱动电机ll，可以进行循环供电。
本发明转盘12转动需要克服的阻力包括第一平面轴承19、第二平面轴承20的滚 动摩擦力、转盘12表面与空气的摩擦力、链条17传动的摩擦力等，在转盘12直径不变的情 况下，转盘12的质量增加时，相对于质量增加的幅度，上述阻力变化很小甚至可以认为是 不变的，因此，驱动电机11的牵引负荷变化很小甚至是不变的。 由于驱动电机11的转速是固定的，主动牙盘15与从动牙盘16的齿数比也是固定 的，因此，转盘12的转速应该是固定的，从动能公式E = 1/2mv2可以知道，同直径转盘12 质量的增加，转速固定，因此转盘12转动后的动能是增加，也就是说输出的电量应该是增 加的。转盘12的半径与转轴13成90度夹角，当转盘12转动时，就像是转盘12的重量放 在轴承上，从45度的斜坡上向下滑行，质量的大小与动能大小成线性关系，动能大获得的 电量就变大。 以370瓦、每分钟2800转的普通电机作为驱动电机ll，发电机14采用每分钟280 转的普通发电机14，主动牙盘15与从动牙盘16的齿数比为1 : 10，转盘12的直径为1米， 并保持直径不变的情况下进行试验。 试验一，转盘12重量为200斤，当转盘12达到发电机14所需的转速时，转盘12 的线速度为14米/秒，发电机14输出的电量约为370瓦。 试验二，将转盘12重量增加到600斤，驱动电机11输入仍然为370瓦，发电机14 输出的电量约为600瓦。 试验三，将转盘12重量增加到1200斤，驱动电机11输入仍然为370瓦，发电机14 输出的电量约为1200瓦。 从上述试验可以知道，在输入不变时，可以通过保持转盘12的直径不便，并增加 转盘12的重量来增加输出的电量。可以理解的，同样可以通过改变转盘12的直径或质量， 并对应选用合适输入功率的驱动电机进行驱动，也能够满足发电机不同需求的发电量。
权利要求
一种循环环保发电系统，其特征在于，包括支撑机构、水平转动支撑安装在所述支撑机构上的圆盘状转盘、与所述转盘相对安装的驱动电机、连接所述转盘和驱动电机的减速传动机构、安装在所述转盘中心并由所述转盘带动转动的转轴、以及由所述转动带动发电的发电机。
2. 根据权利要求1所述的循环环保发电系统，其特征在于，所述减速传动机构包括安 装在所述驱动电机的输出上的主动牙盘、固定在所述转盘上的从动牙盘、以及连接在所述 主动牙盘与从动牙盘之间的传动链条或传动皮带；所述从动牙盘的齿数大于所述主动牙盘的齿数；所述从动牙盘开设在所述转盘的圆周上；或者，所述从动牙盘固定设置在所述转盘的
3. 根据权利要求1所述的循环环保发电系统，其特征在于，所述支撑机构包括用于承 重的支撑组件、用于将所述转盘安装到所述支撑组件上的连接组件、以及在所述连接组件 与支撑组件之间设置的轴承组件。
4. 根据权利要求3所述的循环环保发电系统，其特征在于，所述支撑组件包括至少两 片固定连接的支撑板，每一所述支撑板的中间位置设有供所述轴承组件和转轴安装的开 孔。
5. 根据权利要求4所述的循环环保发电系统，其特征在于，所述轴承组件包括安装在 所述转盘与所述支撑板上侧之间的第一平面轴承、安装在所述发电机与所述支撑板下侧之 间的第二平面轴承、以及设置在所述第一平面轴承和第二平面轴承之间的滚动轴承；所述 滚动轴承的内圈与所述转轴固定连接、外圈与所述支撑板固定连接。
6. 根据权利要求5所述的循环环保发电系统，其特征在于，所述连接组件包括固定安 装在所述转盘的下侧并与所述第一平面轴承的外圈固定连接的第一安装板、设置在所述支 撑板下侧并于所述第二平面轴承的外圈固定连接的第二安装板、以及安转在所述转轴的末 端锁紧所述转轴的锁紧螺母；所述第一安装板与第二安装板均分别与所述转轴固定连接。
7. 根据权利要求6所述的循环环保发电系统，其特征在于，所述连接组件还包括固定 设置在所述转盘上侧的第三安装板；所述锁紧螺母压紧在所述第三安装板上。
8. —种循环环保发电方法，其特征在于，包括以下步骤51 :将圆盘状转盘水平转动安装在支撑机构上，将转轴安装在所述转盘中心，并将所述 转轴连接到发电机的输入；52 :由驱动电机通过减速传动机构带动所述转盘转动，由所述转盘带动所述转轴转动， 进而带动所述发电机发电输出。
9. 根据权利要求8所述的循环环保发电方法，其特征在于，该方法还包括步骤S3 :所述 发电机的输出连接到所述驱动电机。
10. 根据权利要求8所述的循环环保发电方法，其特征在于，在所述步骤S2中，保持所 述转盘的直径不变，通过改变所述转盘的质量，并使用相同功率的驱动电机带动所述转盘 转动，来改变发电机的发电量输出；或者，根据所述发电机的发电量需求，改变所述转盘的 直径或质量，并对应改变所述驱动电机的输入功率。
全文摘要
本发明涉及一种循环环保发电系统及方法。该系统包括支撑机构、水平转动支撑安装在所述支撑机构上的圆盘状转盘、与所述转盘相对安装的驱动电机、连接所述转盘和驱动电机的减速传动机构、安装在所述转盘中心并由所述转盘带动转动的转轴、以及由所述转动带动发电的发电机。通过驱动电机提供动力，带动圆盘状转盘转动，此时仅需克服转盘与支撑机构之间的摩擦力、转盘与空气之间的摩擦力等，同直径的转盘质量的改变不会使得驱动电机的输入增加，是利用转盘质量转动所产生的动能，带动转轴转动发电，本发明具有能耗少、输出大、环保的优点。
文档编号F03G7/00GK101776049SQ20101010771
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月4日 优先权日2010年2月4日
发明者崔士名 申请人:崔士名