一种真空磁悬浮发电系统的制作方法

本发明涉及发电装置技术领域，具体地说是一种真空磁悬浮发电系统。

背景技术：

能源和环境问题是制约当今社会发展的两大课题，为此我国提出了节能减排和环境保护两大战略。随着，国家对新能源的倡导，越来越多的电能交通工具涌向在社会生活中。但是，现有技术中的电能交通工具普遍续航里程较短，严重制约了新能源电动交通工具的普及推广。

因此，需要提供一种技术方案，如在城市公交的顶部安装辅助发电装置等，来解决现有技术中的不足。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种真空磁悬浮发电系统，主要用于解决提高电动交通工具电能续航的技术问题；同时，也可应用于边防哨所、山区不通电的地方作为独立电网使用。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：

一种真空磁悬浮发电系统，包括发电箱、发电机、风力捕能装置、动力蓄能补给装置、真空密封装置和蓄电装置；所述的发电箱包括动力蓄能箱、真空密封隔断箱和真空发电箱，所述的真空密封隔断箱位于动力蓄能箱和真空发电箱之间；

所述的真空密封装置安装在真空密封隔断箱内；所述动力蓄能补给装置安装在动力蓄能箱内，包括蓄能转轴和蓄能转盘，蓄能转盘安装在蓄能转轴上；所述蓄能转轴的上端与安装在发电箱外侧的风力捕能装置的动力输出轴连接，蓄能转轴的下端穿过真空密封装置与安装在真空发电箱内的发电机的动力输入轴连接；

所述发电机与所述的蓄能装置连接，发电机的转子两端通过磁悬浮轴承安装。

优选的，所述蓄能转轴和动力蓄能箱之间设有磁悬浮轴承。

优选的，所述的蓄能转盘采用陀螺状。

优选的，所述真空密封装置包括密封油箱、上密封体、下密封体；所述真空密封隔断箱的上部设有上轴孔与所述的动力蓄能箱连通，所述真空密封隔断箱的下部设有下轴孔与所述的真空发电箱连通；所述的上密封体安装在上轴孔处，用于实现真空密封隔断箱上部与蓄能转轴的密封，所述的下密封体安装在下轴孔处，用于实现真空密封隔断箱下部与蓄能转轴的密封；

所述的密封油箱安装在上轴孔和下轴孔之间，密封油箱的上端和下端分别与真空密封隔断箱密封连接，所述的密封箱内盛装真空密封油。

优选的，所述的动力蓄能补给装置包括蓄能转盘悬浮磁铁；蓄能转盘悬浮磁铁包括上悬浮磁铁和下悬浮磁铁，分别安装在动力蓄能箱内部的上端面和下端面上；所述蓄能转盘的上、下两侧各安装有磁铁，蓄能转盘上侧的磁铁与所述的上悬浮磁铁极性相反，蓄能转盘下侧的磁铁与所述的下悬浮磁铁极性相同。

优选的，所述的蓄能转盘内，沿径向方向均匀设有多个空心管，空心管内安装有蓄能滚珠和蓄能弹簧，蓄能弹簧的内端与空心管的内端固定连接，蓄能弹簧的外端与蓄能滚珠固定连接。

优选的，一种真空磁悬浮发电系统包括真空密封检测装置和控制系统，所述的真空密封检测装置包括重力检测机构和报警装置，重力检测机构安装在真空发电箱内，所述的报警装置安装在发电箱的侧壁上；重力检测机构和报警装置分别与所述的控制系统电连接。

优选的，所述的重力检测机构包括重力探测管、重力探测块、重力探测底座和压力传感器，所述的重力探测底座安装在真空发电箱的底部，重力探测管安装在重力探测底座上，重力探测管上设有多个通孔与真空发电箱连通，所述的重力探测块可移动的安装在所述的重力探测管内，所述的压力传感器安装在重力探测管内的底端。

优选的，所述的蓄电装置包括蓄电池、变压模块和电压检测模块，所述的蓄电池通过变压模块与所述的发电机连接，所述的蓄电池通过电压检测模块与所述的控制系统电连接。

本发明的有益效果是：

1、本发明将发电机置于真空情况下，并且发电机的转子利用磁悬浮轴承安装，转子没有机械接触，可以提高发电机的发电效率；动力蓄能补给装置利用陀螺转盘，可以缓储动能，提高了对外界动能的利用效率，进而加大发电机的发电效率；真空密封装置即可以实现对真空发电箱的真空密封，同时又保证了动力的高效传动。

2、本发明中的陀螺转盘沿径向方向均匀设有多个空心管，空心管内安装蓄能滚珠和蓄能弹簧，陀螺转盘静止状态下，蓄能滚珠在蓄能弹簧拉力作用下位于空心管的内端；优点在于，这样可以实现，风速较低，陀螺转盘在启动转动时，陀螺转盘克服的离心力小，较易启动；而当风速较大时，陀螺转盘可实现较高转速，当风速有大变小的过程中，陀螺转盘依靠自身的转动惯量，依然可以在一段时间内维持较高转速，进而带动蓄能转轴维持高速传动，提高发电效率。

3、本发明中的陀螺转盘利用磁铁向上作用力，抵消掉陀螺转盘上所受的向下的力，使陀螺转盘悬浮在动力蓄能箱内，避免与动力蓄能箱的机械接触，降低了动能损耗。

附图说明

图1为本发明的整体结构剖视示意图；

图2为本发明陀螺转盘在静止状态下的内部剖视图；

图3为本发明陀螺转盘在转动状态下的内部剖视图；

图中：1.动力蓄能箱；2.真空密封隔断箱；3.真空发电箱；4.发电动力输入轴；5.发电转子；6.磁悬浮轴承；7.风力捕能装置；8.陀螺转盘；9.蓄能转轴；10.蓄能转盘悬浮磁铁；11.空心管；12.蓄能滚珠；13.蓄能弹簧；14.密封油箱；15.上密封体；16.下密封体；17.抽真空接头；18.重力检测机构；19.报警装置；20.蓄电池；21.变压模块。

具体实施方式

如图1所示，一种真空磁悬浮发电系统，可安装应用于电动交通工具上以提高其续航里程，也可应用于其它装置上以进行发电储能，包括发电箱、发电机、风力捕能装置7、动力蓄能补给装置、真空密封装置、真空密封检测装置、蓄电装置和控制系统；

所述的发电箱包括动力蓄能箱1、真空密封隔断箱2和真空发电箱3，所述的动力蓄能箱1位于发电箱的上部，所述的真空发电箱3位于所述发电箱的下部，所述的真空密封隔断箱2位于动力蓄能箱1和真空发电箱3之间，起到对动力蓄能箱1和真空发电箱3的隔断作用。

所述的发电机安装在真空发电箱3内，发电机包括发电动力输入轴4、发电转子5和磁悬浮轴承6，所述发电转子5的两端可转动的安装在所述的磁悬浮轴承6内，由于发电转子5与磁悬浮轴承6不存在机械接触，发电转子5可以运行到很高的转速，具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，特别适用于真空环境中；所述发电转子5的一端设有下转向斜齿轮用于与所述的发电动力输入轴4连接；所述的发电动力输入轴4竖直安装，发电动力输入轴4的下端设有上转向斜齿轮与所述发电转子5一端的下转向斜齿轮啮合，将外界动力传输给发电转子5；所述发电动力输入轴4的上端与动力蓄能补给装置连接；所述的真空发电箱3内抽真空，可以减小由于重力因素，而导致发电机受摩擦等因素影响，降低发电效率的情况。

所述的风力捕能装置7安装在所述发电箱的上部，优选的，所述的风力捕能装置7包括风能扑捉叶轮和风能动力输出轴，所述的风能扑捉叶轮采用风力发电机上的转动叶轮，风能扑捉叶轮的后端设有转向斜齿轮，风能动力输出轴的上端设有转向斜齿轮，风能扑捉叶轮的后端通过转向齿轮与所述风能动力输出轴的上端转向斜齿轮啮合连接，所述风能动力输出轴的下端与所述的动力蓄能补给装置连接。

所述的动力蓄能补给装置安装在所述的动力蓄能箱1内，包括蓄能转盘、蓄能转轴9和蓄能转盘悬浮磁铁10；所述的蓄能转盘采用陀螺状，在本实施方式中称为陀螺转盘8，所述蓄能转轴9的上端穿过动力蓄能箱1的上部与所述的风能动力输出轴下端连接，蓄能转轴9的上部与动力蓄能箱1之间安装有磁悬浮轴承，蓄能转轴9的上部与动力蓄能箱1之间不存在机械接触，从而降低动力输送损耗，所述蓄能转轴9的下部穿过真空密封隔断箱2与所述发电动力输入轴4的上端连接；所述的陀螺转盘8安装在动力蓄能箱1内，并安装在所述的蓄能转轴9上，蓄能转轴9的轴心与陀螺转盘8的轴心重合。

所述蓄能转盘悬浮磁铁10包括上悬浮磁铁和下悬浮磁铁，所述的上悬浮磁铁设置左、右两块，分别安装在动力蓄能箱1上端盖的内侧面上，并对称的位于陀螺转盘8上方的两侧；所述的下悬浮磁铁设置左、右两块，分别安装在动力蓄能箱1下端盖的上侧面上，并对称的位于陀螺转盘8下方的两侧；所述的上悬浮磁铁和下悬浮磁铁极性相同相对安装。

所述的陀螺转盘8采用陀螺状，可以使陀螺转盘8转动时轴心更加稳定；陀螺转盘8的上、下两侧面上各安装有磁铁，陀螺转盘8上侧的磁铁与所述的上悬浮磁铁极性相反，陀螺转盘8下侧的磁铁与所述的下悬浮磁铁极性相同，即分别依靠上悬浮磁铁对陀螺转盘8的向上吸引力和下悬浮磁铁对陀螺转盘8向上的斥力，抵消掉陀螺转盘8上所受的向下的力，使陀螺转盘8悬浮在动力蓄能箱1，避免与动力蓄能箱1的机械接触；

如图2所示，所述陀螺转盘8的上部内，沿径向方向均匀设有多个空心管11，空心管11的长度等于陀螺转盘8的半径，空心管11的内端与陀螺转盘8的轴心重合；所述空心管11内可移动的安装有蓄能机构，所述的蓄能机构包括蓄能滚珠12和蓄能弹簧13，所述蓄能弹簧13的内端与空心管11的内端固定连接，蓄能弹簧13的外端与蓄能滚珠12固定连接；所述的蓄能滚珠12，优选的采用陶瓷材料，以消除装置中磁力对蓄能滚珠12移动的影响。

如图2和图3所示，陀螺转盘8静止状态下，蓄能滚珠12在蓄能弹簧13拉力作用下位于空心管11的内端；当陀螺转盘8转动时，随着陀螺转盘8转动速度的提高，蓄能滚珠12在离心力的作用下摆脱蓄能弹簧13的束缚移动到空心管11的外端。优点在于，这样可以实现，风速较低，外界动力较小情况下，陀螺转盘8在启动转动时，陀螺转盘8克服的离心力小，较易启动；而当风速较大时，陀螺转盘8可实现较高转速，当风速有大变小的过程中，陀螺转盘8依靠自身的转动惯量，依然可以在一段时间内维持较高转速，进而带动蓄能转轴9维持高速传动，提高发电效率。

如图1所示，所述的真空密封装置安装在真空密封隔断箱2内，以实现蓄能转轴9的下端既可以在真空密封隔断箱2转动，又保证真空密封隔断箱2对真空发电箱3的隔断密封作用；所述真空密封装置包括密封油箱14、上密封体15、下密封体16；所述真空密封隔断箱2的上部设有上轴孔与所述的动力蓄能箱1连通，所述真空密封隔断箱2的下部设有下轴孔与所述的真空发电箱3连通，所述的蓄能转轴9至上而下穿过上轴孔和下轴孔，与下方的发电动力输入轴4连接；所述的上密封体15安装在上轴孔处，用于实现真空密封隔断箱2上部与蓄能转轴9的密封；所述的下密封体16安装在下轴孔处，用于实现真空密封隔断箱2下部与蓄能转轴9的密封，所述的上密封体15和下密封体16采用橡胶密封圈；

所述的密封油箱14安装在上轴孔和下轴孔之间，密封油箱14的上端和下端分别与真空密封隔断箱2密封连接，所述的密封油箱14内盛装真空密封油，所述的蓄能转轴9直接浸入在真空密封油内；在常温和静止状态时真空密封油呈凝结固体状或半固体状，能保持自己的形状而不流动，能粘附在蓄能转轴9上而不滑落；在受到蓄能转轴9转动时的剪切作用时，真空密封油产生流动并进行润滑；当蓄能转轴9剪切作用停止后，真空密封油又能恢复一定的稠度，其密封作用和保护作用都比润滑油好；所述的上密封体15和下密封体16可以保证密封油不会渗漏到动力蓄能箱1和真空发电箱3内；

进一步的，所述真空密封隔断箱2内抽真空，以防止气体通过真空密封隔断箱2进入真空发电箱3内，对真空发电箱3的真空环境起到二次屏蔽作用。

如图1所示，所述的真空密封检测装置用于检测真空发电箱3内是否渗入空气，是否需要对真空发电箱3进行抽真空处理；真空发电箱3的一侧箱体上设有抽真空接头17，抽真空接头17处于常闭状体；所述的真空密封检测装置包括重力检测机构18和报警装置19，所述的重力检测机构18安装在真空发电箱3内，包括重力探测管、重力探测块、重力探测底座和压力传感器，所述的重力探测底座安装在真空发电箱3的底部，重力探测管安装在重力探测底座上，重力探测管上设有多个通孔与真空发电箱3连通，所述的重力探测块可移动的安装在所述的重力探测管内，所述的压力传感器安装在重力探测管内的底端；在真空发电箱3内真空状态下，所述的重力探测块处于失重状态，对压力传感器挤压力较小或没有挤压，即压力传感器不会发生触发信号；当真空发电箱3内由于意外情况渗入空气后，重力探测块受重力影响，会对压力传感器产生较大作用力，压力传感器进而产生触发信号；压力传感器与所述的控制系统电连接；

所述的报警装置19包括LED报警灯和蜂鸣器,所述的报警装置19安装在发电箱的上部侧壁上，当真空发电箱3渗入空气后用于报警，报警装置19与所述的控制系统电连接。

所述的蓄电装置与发电机的电源输出端电连接，用于存储发电机产生的电能，蓄电装置包括蓄电池20、变压模块21和电压检测模块，所述的蓄电池20通过变压模块21与所述的发电机连接，所述的蓄电池20通过电压检测模块与所述的控制系统电连接。

所述的控制系统包括控制器和液晶显示器，所述的控制器采用单片机，所述控制器的信号输入端分别与所述的电压检测模块电连接、压力传感器电连接，所述控制器的信号输出端分别与所述的报警装置19电连接、液晶显示器电连接；所述的液晶显示器安装在发电箱的上部侧壁上，用于指示蓄电装置的电压信号，并用于指示真空发电箱3渗漏空气信号。

本发明利用将发电机置于真空情况下，并且发电机的转子利用磁悬浮技术没有机械接触，可以提高发电机的发电效率；动力蓄能补给装置利用陀螺转盘，可以暂时缓储动能，提高了对外界动能的利用效率，进而加大发电机的发电效率；真空密封装置即可以实现对真空发电箱的真空密封，同时又保证了动力的高效传动。

除说明书所述的技术特征外，均为本专业技术人员的已知技术。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，在本发明技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性的劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。