一种机械能再生能源发电系统及其发电方法
【专利摘要】本发明公开了一种机械能再生能源发电系统及其发电方法，该系统包括蓄电池、电动机、发电机、储能器。所述蓄电池通过开关与所述电动机电路连接；所述发电机与所述储能器电路连接；所述再生能源发电系统还包括能量转换装置。该机械能再生能源发电系统，它构思巧妙、结构简单、成本低、安装简单、操作安全方便、绿色环保，使用该发电方法能够利用机械能所提供有机械动力对外做功的同时引起其反作用力连锁重合做功，将做功全部转化成可被控制并被重新利用的清洁无污染新能源，从而达到发电的目的，缓解能源短缺问题。
【专利说明】一种机械能再生能源发电系统及其发电方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发电设施【技术领域】，涉及一种发电系统和发电方法，尤其涉及一种机械能再生能源发电系统及其发电方法。
【背景技术】
[0002]目前，随着中国经济的快速发展和工业化、城镇化进程的加快，能源需求不断增长，常规能源、新能源和再生能源中，已被人类广泛利用并在人类生活和生产中起过重要作用的能源，称为常规能源，通常是指煤炭、石油、天然气、水能等。而新近被人类开发利用、有待于进一步研究发展的能量资源称为新能源和再生能源，相对于常规能源而言，在不同的时期和科技水平情况下，新能源有不同的内容。当今社会，新能源通常指核能、太阳能、风能、地热能、氢气等；可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源，它对环境无害或危害极小，而且资源分布广泛，适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。煤炭是中国的主要能源，以煤为主的能源结构在未来相当长时期内难以改变，相对落后的煤炭生产方式和消费方式，加大了环境保护的压力，煤炭消费是造成煤烟型大气污染的主要原因，也是温室气体排放的主要来源。随着中国机动车保有量的迅速增加，部分城市大气污染已经变成煤烟与机动车尾气混合型，这种状况持续下去，将给生态环境带来更大的污染。上个世纪90年代以来，中国经济的持续高速发展带动了能源消费量的急剧上升，中国由能源净出口国变成净进口国，能源总消费已大于总供给，能源需求的对外依存度迅速增大。煤炭、电力、石油和天然气等能源在中国都存在缺口，其中，石油需求量的大增以及由其引起的结构性矛盾日益成为中国能源安全所面临的最大难题，如何构建稳定、经济、清洁、安全的能源供应体系面临着重大挑战。针对能源短缺与环境污染问题，极需开发一种充分利用机械能再生能源系统或方法，来解决再生能量利用与开发问题。
【发明内容】
[0003]本发明要解决的技术问题在于提供一种机械能再生能源发电系统及其发电方法，它构思巧妙、结构简单、成本低、安装简单、操作安全方便、绿色环保，能够利用机械能提供的机械动力对外做功的同时引起其反作用力连锁重合做功，将做功全部转化成可被控制并被重新利用的清洁无污染新能源，从而达到发电的目的，缓解能源短缺问题。
[0004]为解决上述问题，本发明提供了一种机械能再生能源发电系统，包括蓄电池组、电动机、发电机、储能器。所述蓄电池组通过开关与所述电动机电路连接；所述发电机与所述储能器电路连接；所述机械能再生能源发电系统还包括能量转换装置，所述能量转换装置包括两个齿轮箱和刚体组合体，其中第一齿轮箱内设置有齿轮与穿过第一齿轮箱的单直齿条相啮合，所述单直齿条穿过齿轮箱与所述刚体组合体的传递连杆相连接，所述齿轮与电动机相连接；第二齿轮箱内设置有齿轮与穿过第二齿轮箱的双直齿条交替啮合，所述齿轮与发电机相连接；所述刚体组合体包括刚体外壳、压缩弹簧、传递连杆、挡板和设置在刚体内壁上设置有若干个限位块，所述压缩弹簧两端分别固定设置有挡板；所述传递连杆有两根，其中，第一根传递连杆为空心传递连杆，所述第一根传递连杆一端与单直齿条固定连接，另一端穿过刚体组合体内第一挡板、压缩弹簧与第二挡板固定连接，第二根传递连杆为实心传递连杆，设置在所述第一根传递连杆内，一端能活动，另一端穿过第二挡板、刚体外壳下端、连杆与穿过齿轮箱的双直齿条固定连接，且所述第二根传递连杆上设置有若干个限位块与第二挡板相接触；所述刚体组合体外壳与穿过齿轮箱的双直齿条固定连接。
[0005]由于该机械能再生能源发电系统采用了上述结构，当电动机运转时，由于单直齿条与齿轮相啮合传动，将齿轮的回转运动转变为单直齿条的往复直线运动。所述能量转换装置将机械动力既能大小不变的传递机械动力对被作用物体(发电机)做功，同时，又能将其反作用力作为动力做功，转化能和储存能的作用，并将转化和储存的弹性势能通过第二齿轮箱内的双直齿条与齿轮交替啮合传动，将双直齿条的往复直线运动转变为齿轮的回转运动，从而使发电机转子运转发电，完成发电储能的目的，缓解能源短缺问题。
[0006]作为本发明的一种改进，在所述刚体内壁上的限位块，与刚体外壳内壁垂直，且设置在距刚体外壳内璧上端的距离等于所述压缩弹簧自然长度的一半，且位于同一平面上，所述限位块的数量为2个、4个或6个，对称设置。这样，能更好地使所述压缩弹簧复位。
[0007]作为本发明的进一种改进，所述第一齿轮箱和第二齿轮箱内的齿轮均为半圆齿轮，所述半圆齿轮为一半有轮齿，另一半没有轮齿；且分度圆半径相等，所述齿轮的分度圆周长均等于所述压缩弹簧自然长度。这样，能更好地保证能量之间的相互转换。
[0008]作为本发明的又一步改进，所述发电机为运动磁极式发电机。这样，不仅能将机械动力做功转化为电能，而且也能更好地将其反作用力做功转化、再生成弹性势能再转化为电能，从而实现更好发电的目的。
[0009]作为本发明的更进一步改进，所述开关为按钮开关。这样，可以使更好地控制电动机的运转。
[0010]本发明还提供了一种机械能再生能源发电系统的发电方法，包括如下步骤:
[0011]首先，利用机械能提供的机械动力对被作用物体(例如发电机)或其它机器做功的同时引起其反作用力对能量转换装置中的压缩弹簧连锁重合做功(做负功)；其次，所述机械动力通过发电机做功直接转化成电能，引起反作用力对能量转换装置中的压缩弹簧连锁重合做功(做负功)，同时，转化再生成压缩弹簧的弹性势能，然后再通过能量转换装置对发电机做功再转化成电能。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是本发明工作状态示意图；
[0013]图2是图1中能量转换装置左视放大示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细说明。
[0015]图1和图2示出了本发明一种机械能再生能源发电系统，包括蓄电池组2、电动机
1、能量转换装置、发电机4和储能器3。所述蓄电池组2通过开关9与所述电动机I电路连接，所述开关9优选为按钮开关。这样，可以更好地控制电动机I的运转；所述发电机4与所述储能器3电路连接，所述发电机4为运动磁极式发电机。所述运动磁极式发电机4不仅能将机械动力做功转化为电能，而且也能更好地将反作用力做功转化、再生成为弹性势能再转化为电能，从而实现发电的目的。所述能量转换装置包括两个齿轮箱5、8和刚体组合体7，其中齿轮802通过轴承座上轴承设置在第一齿轮箱8内与穿过第一齿轮箱8的单直齿条801相啮合，所述单直齿条801穿过齿轮箱8与所述刚体组合体7的传递连杆相连接，所述单直齿条801正好可以控制所述按钮开关9的闭合与打开，所述齿轮802优选通过联轴器与电动机I相连接；齿轮502通过轴承座上轴承设置在第二齿轮箱5内与穿过第二齿轮箱5的双直齿条501交替啮合，所述双直齿条501与所述刚体组合体外壳701通过连杆6固定连接，所述齿轮502优选通过联轴器与发电机4相连接；所述刚体组合体7包括刚体外壳701、压缩弹簧703、传递连杆、两个挡板和设置在刚体内壁上有若干个限位块707，所述压缩弹簧703两端分别与挡板702、挡板705相焊接，所述传递连杆有两根，其中，第一根传递连杆704为空心传递连杆，所述空心传递连杆优选为圆筒状，所述第一根传递连杆704 —端通过螺钉与单直齿条801固定连接，另一端穿过刚体组合体7内第一挡板705、压缩弹簧703与第二挡板702通过焊接固定连接，第二根传递连杆706设置在所述第一根传递连杆704内，一端能活动，另一端穿过第二挡板702、刚体外壳701下端与穿过齿轮箱的双直齿条501通过螺钉固定连接，且所述第二根传递连杆706上设置有若干个限位块708与第二挡板相接触。这样，只对压缩弹簧703的反弹力推动双直齿条501与齿轮502的啮合，对推动发电机4转子旋转做功起作用；对拉动双直齿条501与齿轮502的啮合，拉动发电机4的转子旋转做功不起作用。在所述刚体内壁上的各限位块707，与刚体外壳内壁垂直，且设置在距刚体外壳内璧上端的距离等于所述压缩弹簧自然长度的一半，且位于同一平面上，所述限位块的数量为2个、4个或6个，对称设置。能更好地使所述压缩弹簧复位。所述第一齿轮箱8和第二齿轮箱5内的齿轮均为半圆齿轮，所述半圆齿轮为一半有轮齿，另一半没有轮齿；且分度圆半径相等，其分度圆周长均等于所述压缩弹簧703自然长度。能更好地保证能量之间的相互转换。由于该机械能再生能源发电系统采用了上述结构，当电动机运转时，所述能量转换装置将机械动力既能大小不变的传递机械动力对被作用物体(发电机)做功，同时，又能将反作用力作为动力，转化能和储存能的作用，并将转化和储存的弹性势能通过第二齿轮箱内的双直齿条与齿轮交替啮合传动，使发电机转子运转发电。从而完成发电储能的目的，缓解能源短缺问题。
[0016]本发明的发电方法，包括如下步骤:
[0017]当蓄电池组2给电动机I供电，所述电动机I提供的机械动力通过能量转换装置对被作用物体(发电机)做功，同时，引起反作用力对所述能量转换装置中的压缩弹簧703连锁重合做功(做负功)。该再生能源发电系统机械动力的具体传递途径是电动机I提供的机械动力通过电动机I转子上的齿轮802、单直齿条801、传递连竿704、第二挡板702、压缩弹簧703、第一挡板705、刚体组合体外壳701和连杆6，再经双直齿条501中左侧的齿条与发电机4转子上齿轮502相啮合，使发电机4运转做功、发电，从而转化成电能储存在储能器3内。由于电动机I通过能量转换装置带动发电机4的转子运转一个行程所需的机械动力与能量转换装置中的压缩弹簧703运动一个行程的弹簧形变量所需要的机械动力大小相等，方向相反作用在一条直线上。所以电动机I转子上的齿轮802转动带动单直齿条801运行的直线距离、压缩弹簧703的形变量与发电机4的转子上的齿轮502转动带动双直齿条501运行的直线距离均等于所述齿轮分度圆周长的一半。这样，在机械动力通过能量转换装置对发电机做功的同时，引起反作用力对能量转换装置中的压缩弹簧703连锁重合做功(负功)。机械动力通过对发电机4做功直接转化、再生成电能；反作用力对压缩弹簧703连锁重合做功(负功)，转化、再生成弹簧的弹性势能被贮存在压缩弹簧703内，当机械动力推动电动机I的转子上的齿轮802运转一个行程时，与其相啮合的单直齿条801把按钮开关9打开，电动机I停止转动，于此同时，压缩弹簧703的弹性势能开始释放，压缩弹簧703的反弹力在两挡板705、702与限位块707相互作用下使压缩弹簧703复位，并通过能量转换装置中第二挡板702、限位块708、实心连杆706和双直齿条501中右侧的齿条与发电机转子上的齿轮502相啮合，促使发电机4的转子运转做功进而转化为电能。当能量转换装置中压缩弹簧703的反弹力带动发电机4的转子运动一个行程(半个周期)时，在压缩弹簧703反弹力的作用下，单直齿条801做往复运动将按钮开关9闭合，蓄电池组2给电动机I供电，电动机I的转子开始转动，所述电动机I提供的机械动力通过能量转换装置对发电机4做功，引起反作用力对能量转换装置中的压缩弹簧703连锁重合做功(负功)，这样，周而复始，循环往复地使再生能源源源不断的储存在储能器3内。当所述蓄电池组2的电量不足时，所述储能器3的能源可以给电池组2充电，用于能源再生开发，剩余的能源还可以再利用。
[0018]上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以对其作出种种变化。
【权利要求】
1.一种机械能再生能源发电系统，包括蓄电池组、电动机、发电机、储能器，所述蓄电池组通过开关与所述电动机电路连接；所述发电机与所述储能器电路连接；所述机械能再生能源发电系统还包括能量转换装置。
2.如权利要求1所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:所述能量转换装置包括两个齿轮箱和刚体组合体，其中第一齿轮箱内设置有齿轮与穿过第一齿轮箱的单直齿条相啮合，所述单直齿条穿过齿轮箱与所述刚体组合体的传递连杆固定连接，所述齿轮与电动机相连接；第二齿轮箱内设置有齿轮与穿过第二齿轮箱的双直齿条交替啮合，所述齿轮与发电机相连接。
3.如权利要求2所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:所述刚体组合体包括刚体外壳、压缩弹簧、传递连杆、挡板和设置在刚体内壁上设置有多个限位块，所述压缩弹簧两端分别固定设置有挡板；所述传递连杆有两根，其中，第一根传递连杆为空心传递连杆，所述第一根传递连杆一端与单直齿条固定连接，另一端穿过刚体组合体内第一挡板、压缩弹簧与第二挡板固定连接，第二根传递连杆为实心传递连杆，设置在所述第一根传递连杆内，一端能活动，另一端穿过第二挡板、刚体外壳下端、连杆与穿过齿轮箱的双直齿条固定连接，且所述第二根传递连杆上设置有多个限位块与第二挡板相接触；所述刚体组合体外壳与双直齿条固定连接。
4.如权利要求3所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:在所述刚体内壁上的限位块，与刚体外壳内壁垂直，且设置在距刚体外壳内璧上端的距离等于所述压缩弹簧自然长度的一半，且位于同一平面上，所述限位块的数量为2个、4个或6个，对称设置。
5.如权利要求2所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:所述第一齿轮箱和第二齿轮箱内的齿轮均为半圆齿轮，所述半圆齿轮为一半有轮齿，另一半没有轮齿；且分度圆半径相等，所述齿轮分度圆周长均等于所述压缩弹簧自然长度。
6.如权利要求1至5中任一项所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:所述发电机为运动磁极式发电机。
7.如权利要求1至5中任一项所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:所述开关为按钮开关。
8.如权利要求6所述的机械能再生能源发电系统，其特征在于:所述开关为按钮开关。
9.一种机械能再生能源发电系统的发电方法，包括如下步骤: 首先，利用机械能提供的机械动力对发电机做功的同时引起其反作用力对能量转换装置中的压缩弹簧连锁重合做功；其次，所述机械动力通过发电机做功直接转化成电能，引起反作用力对能量转换装置中的压缩弹簧连锁重合做功，同时，转化再生成压缩弹簧的弹性势能，然后再通过能量转换装置对发电机做功再转化成电能。
【文档编号】F03G1/00GK104184258SQ201410386276
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】陈贵英, 姚俊法 申请人:陈贵英