一种针对慢速旋转的能量回收机构的制作方法

本发明属于能量回收技术领域，尤其涉及一种针对慢速旋转的能量回收机构。

背景技术：

目前一些机械在慢速旋转及制动过程中会产生能量的浪费，在浪费能源的同时对机械本身也存在一定的损害。当电机停止工作时，由于惯性的作用会使机械继续转动，但转动速度较慢，如果机械上没有安装能量回收机构，这些能量将以热能耗散掉，造成极大的浪费。

本发明设计一种针对慢速旋转的能量回收机构解决如上问题。

技术实现要素：

为解决现有技术中的上述缺陷，本发明公开一种针对慢速旋转的能量回收机构，它是采用以下技术方案来实现的。

一种针对慢速旋转的能量回收机构，其特征在于：它包括输入轴、气泵、发电机、电磁阀，其中输入轴的一端安装有气泵，气泵的一端安装有发电机，气泵与发电机通过电磁阀连接。

上述气泵包括气泵前挡板、气泵进出气孔、发电机前挡板、气泵后板、防尘后板、防尘环板、气泵壳、气泵固定板、气泵旋转卡板、轴套、气泵运动塞、卡塞机构、气泵转环、气泵涡卷弹簧、第一卡块、第二卡块、气泵卡板槽、气泵转环槽，其中轴套安装在输入轴上；气泵壳的一侧安装有气泵前挡板，另一侧安装有气泵后板；防尘环板一端安装在气泵后板上，另一端安装有防尘后板；气泵前挡板上安装有四个气泵进出气孔，分别为气泵第一进气孔、气泵第一出气孔、气泵第二进气孔、气泵第二出气孔；气泵固定板和气泵运动塞均位于气泵壳和轴套之间，气泵固定板一端固定在气泵壳上，另一端与轴套表面滑动接触；气泵运动塞固定在气泵旋转卡板上，气泵后板上开有气泵卡板槽和气泵转环槽，气泵旋转卡板安装在气泵卡板槽中，气泵转环安装在气泵转环槽中，且气泵旋转卡板安装在气泵转环的一端；气泵涡卷弹簧的一端安装有第一卡块，另一端安装有第二卡块，第一卡块固定在气泵转环的外缘面上，第二卡块固定在气泵后板的侧面，且气泵涡卷弹簧一侧与气泵后板一侧的板面接触；轴套的外缘面上安装有卡塞机构，气泵运动塞与卡塞机构发生配合。

上述卡塞机构包括卡塞弹簧、卡塞、卡塞滑槽、轴套卡槽、卡塞导块、运动塞卡槽、卡塞斜面，其中轴套的外侧开有轴套卡槽，卡塞弹簧安装在轴套卡槽中，卡塞安装在卡塞弹簧上，卡塞的中间开有运动塞卡槽，气泵运动塞的底端位于运动塞卡槽中，卡塞的一端为卡塞斜面，卡塞的两侧对称地安装有卡塞导块，轴套卡槽的两侧对称地开有卡塞滑槽，卡塞导块滑动于卡塞滑槽中。

本发明中，输入轴转动会带动安装在输入轴上的轴套转动，轴套的外缘面上安装有卡塞机构，气泵运动塞卡在卡塞机构的运动塞卡槽中，气泵运动塞会跟随轴套的转动而转动，此时气泵运动塞一侧的气体被压缩，气体从气泵第一出气孔中排出，气泵运动塞另一侧的空间变大，气压减小，气体从气泵第二进气孔中进入。当卡塞斜面运动到气泵固定板一侧时，气泵固定板底端作用于卡塞斜面，使卡塞向轴套卡槽中运动，卡塞弹簧被压缩，卡塞被压入轴套卡槽中，卡塞顶端与气泵固定板下侧齐平，气泵运动塞下端与卡塞顶端齐平，气泵运动塞从运动塞卡槽中脱离，不再受卡塞机构的限制，而卡塞机构会从气泵固定板下经过继续转动。由于气泵运动塞固定在气泵旋转卡板上，气泵运动塞转动过程中带动气泵转环在气泵转环槽中转动；气泵涡卷弹簧一端固定在气泵转环上，另一端固定在气泵后板上，从而气泵转环转动会使气泵涡卷弹簧产生弹性形变；当气泵运动塞不再受卡塞机构限制时，气泵涡卷弹簧会使气泵运动塞回位，此时气泵第二出气孔出气，气泵第一进气孔进气，当卡塞机构从气泵固定板底部穿过后会再一次将气泵运动塞卡住，如此反复运动，使四个气泵进出气孔来回切换进气和出气。

上述发电机包括发电机前挡板、线圈盘、发电机固定板、发电机中柱、发电机运动塞、磁铁壳、发电机旋转卡板、发电机转环、磁壳支撑条、发电机涡卷弹簧、发电机进出气孔、磁壳支撑环、线盘槽、发电机壳、发电机后板、第三卡块、第四卡块、发电机卡板槽、发电机转环槽，其中发电机壳的外缘面上安装有四个发电机进出气孔，分别为发电机第一进气孔、发电机第二进气孔、发电机第一出气孔、发电机第二出气孔；发电机壳的一端安装有发电机前挡板，另一端安装有发电机后板；发电机固定板的一端固定安装在发电机壳的内缘面上，另一端固定安装在发电机中柱的外缘面上，发电机中柱固定在发电机后板上，发电机运动塞位于发电机中柱和发电机壳之间且与中柱和发电机壳滑动接触配合，发电机运动塞固定在发电机旋转卡板上；发电机后板上开有发电机卡板槽和发电机转环槽，发电机旋转卡板安装在发电机卡板槽中，发电机转环安装在发电机转环槽中，且发电机旋转卡板安装在发电机转环的一端；四根磁壳支撑条的一端周向均匀安装在发电机转环一端的外缘面上，另一端安装有磁壳支撑环；发电机涡卷弹簧的一端安装有第三卡块，另一端安装有第四卡块，第三卡块固定在发电机转环的外缘面上，第四卡块固定在发电机后板上，发电机涡卷弹簧位于磁壳支撑环和发电机转环之间且发电机涡卷弹簧一侧与发电机后板一侧的板面接触；磁铁壳的内部开有线盘槽，形成近似平行的磁场，线圈盘位于线盘槽中，线圈盘的一端安装有磁壳支撑环，且线圈盘和磁壳支撑环同心安装；磁铁壳的两侧分别开有圆形孔，磁铁壳一侧的圆形孔安装在发电机壳上，磁铁壳另一侧的圆形孔包裹在磁壳支撑环外侧且与磁壳支撑环具有一定的间隙。

上述发电机前挡板安装在气泵一端的防尘后板上。

上述气泵进出气孔通过导气管，经过电磁阀与发电机进出气孔相连接。

本发明中，慢速的转轴往往具有较高的功率，因为转速低而无法充分利用，往往采用变速齿轮等变速方式提高转速，这种设计将限定了变速器的结构和空间布置方位，进而限制了慢速转轴的使用范围。本发明通过气泵将旋转能量变为气体的能量，通过导管将气体能量驱动发电机，因为通过导管连接，具有较高的空间适用性。气泵和发电机通过电磁阀连接，气泵中排出的气体会进入发电机，发电机中的气体会排入到气泵中；发电机固定板一侧的发电机进出气孔进气，另一侧的发电机进出气孔排气，从而发电机运动塞会在左右气体气压的作用下发生往复转动；发电机运动塞固定在发电机转环上，线圈盘通过磁壳支撑环、磁壳支撑条固定在发电机转环上，从而线圈盘会随着发电机运动塞的往复转动而转动；发电机涡卷弹簧一端固定在发电机转环上，另一端固定在发电机后板上，从而发电机转环转动会使发电机涡卷弹簧产生弹性形变；发电机涡卷弹簧拉动发电机运动塞回位，设计中的发电机涡卷弹簧的往复摆动与辅助进气和出气驱动频率保持相同，使发电机运动塞受气流变化的频率与发电机涡卷弹簧的往复频率相同，这样一方面发电机涡卷弹簧能够平衡发电机进出气孔气流的不稳定，另一方面能够促进能量的充分转化。电磁阀用来提高发电机进出气孔进出气的切换频率，使发电机运动塞往复运动的频率大于气泵运动塞往复运动的频率；气泵通过电磁阀控制气泵出气和吸气的开合以及控制气泵出气进气孔与发电机进出气孔之间气孔的切换，使发电机接收到的进气出气频率大于气泵的进出气频率，使发电机能够较充分的做功。磁铁壳的内部形成近似平行的磁场，线圈盘往复转动切割磁力线从而产生电流，将输入轴慢速转动的机械能转化成电能从而进行能量回收。

作为本技术的进一步改进，上述卡塞滑槽的槽道没有通到轴套外缘面上。以防止卡塞导块脱离卡塞滑槽，进而确保卡塞不会脱离轴套卡槽。

作为本技术的进一步改进，上述磁铁壳两侧所开的圆形孔的半径不同。

作为本技术的进一步改进，上述四个发电机进出气孔对称分布于发电机固定板的两侧，发电机第一进气孔和发电机第一出气孔位于发电机固定板的一侧，发电机第二进气孔和发电机第二出气孔位于发电机固定板的另一侧；四个气泵进出气孔对称分布于气泵固定板的两侧，气泵第一进气孔和气泵第一出气孔位于气泵固定板的一侧，气泵第二进气孔和气泵第二出气孔位于气泵固定板的另一侧。

作为本技术的进一步改进，上述气泵固定板的体积比气泵运动塞大，气泵运动塞可以进入到卡塞的运动塞卡槽中，气泵固定板无法进入到运动塞卡槽中。卡塞机构运动到气泵固定板下方时，卡塞弹簧被压缩，卡塞不会将气泵固定板卡住，轴套可以继续转动。

相对于传统的能量回收技术，本发明中气泵进出气孔通过导气管，经过电磁阀与发电机进出气孔相连接，当输入轴慢速旋转时，气泵运动塞会在轴套和气泵壳之间往复运动，气泵进出气孔会交替地进气、出气；电磁阀用来提高切换频率，使发电机运动塞往复运动的频率大于气泵运动塞往复运动的频率。发电机运动塞运动的过程中会带动线圈盘转动，磁铁壳的内部形成近似平行的磁场，线圈盘转动过程中切割磁感线产生电流；本发明结构简单，通过气泵和发电机将输入轴慢速转动过程的能量回收转化成电能，具有较强的实用效果。

附图说明

图1是整体部件分布示意图。

图2是整体机构安装侧视图。

图3是输入轴、气泵安装示意图。

图4是气泵结构透视图。

图5是气泵结构剖视图。

图6是气泵前挡板、气泵进出气孔安装示意图。

图7是气泵涡卷弹簧安装示意图。

图8是气泵固定板、气泵壳安装示意图。

图9是气泵卡板槽、气泵转环槽结构示意图。

图10是气泵运动塞、气泵旋转卡板安装示意图。

图11是卡塞机构、轴套安装示意图。

图12是卡塞机构透视图。

图13是防尘环板、防尘后板安装示意图。

图14是气泵运动塞运动过程示意图。

图15是发电机整体结构示意图。

图16是磁铁壳剖视图。

图17是发电机壳、线圈盘安装示意图。

图18是线圈盘、磁壳支撑环安装示意图。

图19是发电机进出气孔、发电机壳安装示意图。

图20是发电机转环、磁壳支撑条安装示意图。

图21是发电机运动塞、第三卡块安装示意图。

图22是发电机中柱、发电机固定板安装示意图。

图23是发电机运动塞运动过程示意图。

图中标号名称：1、输入轴，3、气泵前挡板，4、气泵进出气孔，5、气泵，6、发电机，7、发电机前挡板，8、气泵后板，9、防尘后板，10、防尘环板，11、气泵壳，12、气泵固定板，13、气泵旋转卡板，14、轴套，15、气泵运动塞，16、卡塞机构，17、气泵第一进气孔，18、气泵第一出气孔，19、气泵第二出气孔，20、气泵第二进气孔，21、气泵转环，22、气泵涡卷弹簧，23、第一卡块，24、第二卡块，25、气泵卡板槽，26、气泵转环槽，27、卡塞弹簧，28、卡塞，29、卡塞滑槽，30、轴套卡槽，31、卡塞导块，32、运动塞卡槽，33、卡塞斜面，35、线圈盘，37、发电机固定板，38、发电机中柱，39、发电机运动塞，40、磁铁壳，41、发电机旋转卡板，42、发电机转环，44、磁壳支撑条，45、发电机涡卷弹簧，46、发电机进出气孔，47、磁壳支撑环，48、线盘槽，49、发电机壳，50、发电机后板，51、发电机第一进气孔，52、发电机第二进气孔，53、发电机第一出气孔，54、发电机第二出气孔，55、第三卡块，56、第四卡块，58、发电机卡板槽，59、发电机转环槽。

具体实施方式

如图1、2所示，它包括输入轴1、气泵5、发电机6、电磁阀，其中输入轴1的一端安装有气泵5，气泵5的一端安装有发电机6，气泵5与发电机6通过电磁阀连接。

如图3、4、5所示，上述气泵5包括气泵前挡板3、气泵进出气孔4、发电机前挡板7、气泵后板8、防尘后板9、防尘环板10、气泵壳11、气泵固定板12、气泵旋转卡板13、轴套14、气泵运动塞15、卡塞机构16、气泵转环21、气泵涡卷弹簧22、第一卡块23、第二卡块24、气泵卡板槽25、气泵转环槽26，其中如图5所示，轴套14安装在输入轴1上；气泵壳11的一侧安装有气泵前挡板3，另一侧安装有气泵后板8；如图13所示，防尘环板10一端安装在气泵后板8上，另一端安装有防尘后板9；如图6所示，气泵前挡板3上安装有四个气泵进出气孔4，分别为气泵第一进气孔17、气泵第一出气孔18、气泵第二出气孔19、气泵第二进气孔20；如图8、14所示，气泵固定板12和气泵运动塞15均位于气泵壳11和轴套14之间，气泵固定板12一端固定在气泵壳11上，另一端与轴套14表面滑动接触；如图10所示，气泵运动塞15固定在气泵旋转卡板13上，如图9、10所示，气泵后板8上开有气泵卡板槽25和气泵转环槽26，气泵旋转卡板13安装在气泵卡板槽25中，气泵转环21安装在气泵转环槽26中，且气泵旋转卡板13安装在气泵转环21的一端；如图7所示，气泵涡卷弹簧22的一端安装有第一卡块23，另一端安装有第二卡块24，第一卡块23固定在气泵转环21的外缘面上，第二卡块24固定在气泵后板8的侧面，且气泵涡卷弹簧22一侧与气泵后板8一侧的板面接触；如图11所示，轴套14的外缘面上安装有卡塞机构16，气泵运动塞15与卡塞机构16发生配合。

如图12所示，上述卡塞机构16包括卡塞弹簧27、卡塞28、卡塞滑槽29、轴套卡槽30、卡塞导块31、运动塞卡槽32、卡塞斜面33，其中轴套14的外侧开有轴套卡槽30，卡塞弹簧27安装在轴套卡槽30中，卡塞28安装在卡塞弹簧27上，卡塞28的中间开有运动塞卡槽32，气泵运动塞15的底端位于运动塞卡槽32中，卡塞28的一端为卡塞斜面33，卡塞28的两侧对称地安装有卡塞导块31，轴套卡槽30的两侧对称地开有卡塞滑槽29，卡塞导块31滑动于卡塞滑槽29中。

本发明中，输入轴1转动会带动安装在输入轴1上的轴套14转动，轴套14的外缘面上安装有卡塞机构16，气泵运动塞15卡在卡塞机构16的运动塞卡槽32中，气泵运动塞15会跟随轴套14的转动而转动，此时气泵运动塞15一侧的气体被压缩，气体从气泵第一出气孔18中排出，气泵运动塞15另一侧的空间变大，气压减小，气体从气泵第二进气孔20中进入。当卡塞斜面33运动到气泵固定板12一侧时，气泵固定板12底端作用于卡塞斜面33，使卡塞28向轴套卡槽30中运动，卡塞弹簧27被压缩，卡塞28被压入轴套卡槽30中，卡塞28顶端与气泵固定板12下侧齐平，气泵运动塞15下端与卡塞28顶端齐平，气泵运动塞15从运动塞卡槽32中脱离，不再受卡塞机构16的限制，而卡塞机构16会从气泵固定板12下经过继续转动。由于气泵运动塞15固定在气泵旋转卡板13上，气泵运动塞15转动过程中带动气泵转环21在气泵转环槽26中转动；气泵涡卷弹簧22一端固定在气泵转环21上，另一端固定在气泵后板8上，从而气泵转环21转动会使气泵涡卷弹簧22产生弹性形变；当气泵运动塞15不再受卡塞机构16限制时，气泵涡卷弹簧22会使气泵运动塞15回位，此时气泵第二出气孔19出气，气泵第一进气孔17进气，当卡塞机构16从气泵固定板12底部穿过后会再一次将气泵运动塞15卡住，如此反复运动，使四个气泵进出气孔4来回切换进气和出气。

如图15所示，上述发电机6包括发电机前挡板7、线圈盘35、发电机固定板37、发电机中柱38、发电机运动塞39、磁铁壳40、发电机旋转卡板41、发电机转环42、磁壳支撑条44、发电机涡卷弹簧45、发电机进出气孔46、磁壳支撑环47、线盘槽48、发电机壳49、发电机后板50、第三卡块55、第四卡块56、发电机卡板槽58、发电机转环槽59，其中如图17、19所示，发电机壳49的外缘面上安装有四个发电机进出气孔46，分别为发电机第一进气孔51、发电机第二进气孔52、发电机第一出气孔53、发电机第二出气孔54；发电机壳49的一端安装有发电机前挡板7，另一端安装有发电机后板50；如图22所示，发电机固定板37的一端固定安装在发电机壳49的内缘面上，另一端固定安装在发电机中柱38的外缘面上，发电机中柱38固定在发电机后板50上，如图23所示，发电机运动塞39位于发电机中柱38和发电机壳49之间且与中柱和发电机壳49滑动接触配合，如图21所示，发电机运动塞39固定在发电机旋转卡板41上；发电机后板50上开有发电机卡板槽58和发电机转环槽59，发电机旋转卡板41安装在发电机卡板槽58中，发电机转环42安装在发电机转环槽59中，且发电机旋转卡板41安装在发电机转环42的一端；如图18所示，四根磁壳支撑条44的一端周向均匀安装在发电机转环42一端的外缘面上，另一端安装有磁壳支撑环47；如图19所示，发电机涡卷弹簧45的一端安装有第三卡块55，另一端安装有第四卡块56，第三卡块55固定在发电机转环42的外缘面上，第四卡块56固定在发电机后板50上，发电机涡卷弹簧45位于磁壳支撑环47和发电机转环42之间且发电机涡卷弹簧45一侧与发电机后板50一侧的板面接触；如图16所示，磁铁壳40的内部开有线盘槽48，形成近似平行的磁场，线圈盘35位于线盘槽48中，如图20所示，线圈盘35的一端安装有磁壳支撑环47，且线圈盘35和磁壳支撑环47同心安装；磁铁壳40的两侧分别开有圆形孔，磁铁壳40一侧的圆形孔安装在发电机壳49上，如图17所示，磁铁壳40另一侧的圆形孔包裹在磁壳支撑环47外侧且与磁壳支撑环47具有一定的间隙。

如图2所示，上述发电机前挡板7安装在气泵5一端的防尘后板9上。

上述气泵进出气孔4通过导气管，经过电磁阀与发电机进出气孔46相连接。

本发明中，慢速的转轴往往具有较高的功率，因为转速低而无法充分利用，往往采用变速齿轮等变速方式提高转速，这种设计将限定了变速器的结构和空间布置方位，进而限制了慢速转轴的使用范围。本发明通过气泵5将旋转能量变为气体的能量，通过导管将气体能量驱动发电机6，因为通过导管连接，具有较高的空间适用性。气泵5和发电机6通过电磁阀连接，气泵5中排出的气体会进入发电机6，发电机6中的气体会排入到气泵5中；发电机固定板37一侧的发电机进出气孔46进气，另一侧的发电机进出气孔46排气，从而发电机运动塞39会在左右气体气压的作用下发生往复转动；发电机运动塞39固定在发电机转环42上，线圈盘35通过磁壳支撑环47、磁壳支撑条44固定在发电机转环42上，从而线圈盘35会随着发电机运动塞39的往复转动而转动；发电机涡卷弹簧45一端固定在发电机转环42上，另一端固定在发电机后板50上，从而发电机转环42转动会使发电机涡卷弹簧45产生弹性形变；发电机涡卷弹簧45拉动发电机运动塞39回位，设计中的发电机涡卷弹簧45的往复摆动与辅助进气和出气驱动频率保持相同，使发电机运动塞39受气流变化的频率与发电机涡卷弹簧45的往复频率相同，这样一方面发电机涡卷弹簧45能够平衡发电机进出气孔46气流的不稳定，另一方面能够促进能量的充分转化。电磁阀用来提高发电机进出气孔46进出气的切换频率，使发电机运动塞39往复运动的频率大于气泵运动塞15往复运动的频率；气泵5通过电磁阀控制气泵5出气和吸气的开合以及控制气泵5出气进气孔与发电机进出气孔46之间气孔的切换，使发电机6接收到的进气出气频率大于气泵5的进出气频率，使发电机6能够较充分的做功。磁铁壳40的内部形成近似平行的磁场，线圈盘35往复转动切割磁力线从而产生电流，将输入轴1慢速转动的机械能转化成电能从而进行能量回收。

本发明中，输入轴1转动，带动轴套14转动，从而使气泵5进气出孔切换进气和排气；气泵进出气孔4通过导气管，经过电磁阀与发电机进出气孔46相连接，电磁阀用来提高切换的频率，通过进出气造成的气压差控制发电机运动塞39往复运动，发电机运动塞39带动线圈盘35在磁铁壳40的线盘槽48中往复转动，切割磁感线产生电流，从而实现对输入轴1慢速转动的能量回收。

上述卡塞滑槽29的槽道没有通到轴套14外缘面上。以防止卡塞导块31脱离卡塞滑槽29，进而确保卡塞28不会脱离轴套卡槽30。

如图15所示，上述磁铁壳40两侧所开的圆形孔的半径不同。

上述四个发电机进出气孔46对称分布于发电机固定板37的两侧，发电机第一进气孔51和发电机第一出气孔53位于发电机固定板37的一侧，发电机第二进气孔52和发电机第二出气孔54位于发电机固定板37的另一侧；四个气泵进出气孔4对称分布于气泵固定板12的两侧，气泵第一进气孔17和气泵第一出气孔18位于气泵固定板12的一侧，气泵第二进气孔20和气泵第二出气孔19位于气泵固定板12的另一侧。

上述气泵固定板12的体积比气泵运动塞15大，气泵运动塞15可以进入到卡塞28的运动塞卡槽32中，气泵固定板12无法进入到运动塞卡槽32中。卡塞机构16运动到气泵固定板12下方时，卡塞弹簧27被压缩，卡塞28不会将气泵固定板12卡住，轴套14可以继续转动。

综上所述，本发明中气泵进出气孔4通过导气管，经过电磁阀与发电机进出气孔46相连接，当输入轴1慢速旋转时，气泵运动塞15会在轴套14和气泵壳11之间往复运动，气泵进出气孔4会交替地进气、出气；电磁阀用来提高切换频率，使发电机运动塞39往复运动的频率大于气泵运动塞15往复运动的频率。发电机运动塞39运动的过程中会带动线圈盘35转动，磁铁壳40的内部形成近似平行的磁场，线圈盘35转动过程中切割磁感线产生电流；本发明结构简单，通过气泵5和发电机6将输入轴1慢速转动过程的能量回收转化成电能，具有较强的实用效果。