专利名称：畜力驱动稳速发电装置的制作方法
技术领域：
本发明属于一种畜力驱动稳速发电装置。
在无电网供电的山区、牧场、海岛以及偏远地区，迫切需要解决供电问题。风力、水力和太阳能发电装置，不但成本高，而且受自然条件制约，其应用受到限制。近年来，发明了几种畜力发电装置，采用我国丰富的畜力资源进行发电，克服了上述几种发电方式的缺点。如中国实用新型专利″畜力充电机组″(CN87208791.U)，″畜力发电机″(CN88201399.U)和″畜力发电机组″(CN8520141.U)等。这几种畜力发电装置，都是用畜力通过增速装置带动发电机发电。由于牲畜行走速度不稳定，所以这几种装置发出的电不适合直接使用。为了解决稳速问题，CN85201141.U和CN88201399.U都是采用直接在电机轴上安装飞轮的方法。由于飞轮转速低，稳速效果较差，CN85201141.U还采用了电鞭装置，迫使牲畜行走速度均匀。但这种工业用的自动控制装置，不仅成本高，而且按牲畜的习性，是不适应的，还可能出现相反的效果。上述几种发电装置，由于转速不稳定，所以，一般都须与稳压、整流、逆变、蓄电瓶等配套，才能使用。由于蓄电瓶价格昂贵，维护技术要求较高，往往成为这种发电装置推广使用的障碍和失败的重要原因。
本发明的任务寻求一种在牲畜这种不稳定动力驱动下，仍能稳速运行的发电装置，所发出的电能可直接使用。若与电子稳压、整流、逆变装置等联合使用，则能获得高质量的电源。
本发明的内容本发明的畜力驱动稳速发电装置，由变矩拉杆(1)、主传动系统、发电机(3)、惯性驱动系统，以及协调两个系统工作的超越离合器(5)所组成。变矩拉杆(1)上畜力拉环(15)的位置可随负载大小而在杆上移动，改变主动力臂的长短，使牲畜负载均衡，运行稳定。主传动系统系指变矩拉杆(1)输入的动力，经齿轮组成的齿轮主传动增速器(2)，超越离合器(5)，输出轴(25)和联轴结(26)带动发电机(3)发电的系统。与主传动系统并联的还有一个惯性驱动系统，它是由超越离合器(5)带动由齿轮组成的飞轮增速器(4)，使飞轮(41)高速转动，储以较高的动能。当牲畜运行变慢或短暂停驶时，超越离合器(5)自动使主传动系统分离，改由飞轮(41)输出动力，经飞轮增速器(4)逆向传动而减速，仍由输出轴(25)、联轴结(26)带动发电机发电。惯性驱动系统能在主传动系统正常运行时，吸收并储存过剩的动力。输入动力不足时，能随时自动回输，起到较好的调节和稳定作用。
在CN87208971和CN88201399两项专利中，也采用了飞轮来起稳速的作用，但飞轮是直接安装在发电机的轴上，转速较低，惯性动能很小，只能起到很小的调节稳定作用。而且，飞轮与畜力传动系统直接相联，没有超越离合器来协调，一旦畜力减慢或停止，整个传动系统均成为飞轮的负载，此时发电机很快减速，不能正常发电。如果飞轮矩较大，还会出现对牲畜的″反打″现象，即牲畜停止后，发电装置由于惯性的作用而继续前进，从后面反推牲畜，成为不安全因素。
本发明的优点本发明采用了变矩拉杆(1)和惯性驱动系统，能使发电机在不稳定畜力驱动下，实现稳定运转，发出稳定的电压，可以直接用于照明等一般用电。如与电子稳压、整流、逆变等装置联合使用，可以得到更高质量的电源，供看彩色电视之用。本装置也可以配备蓄电瓶，在电能有余时向电瓶充电，供平时之用，或作为充电站，供多户充电之用。
图1是本发明畜力驱动稳速发电装置的结构示意图。
图2是本发明中变矩拉杆(1)的结构示意图。
本发明的最佳实施例图1和图2所示是本发明的最佳实施例。
变矩拉杆(1)的主体是一根弯成一定角度的弓形拉杆(11)，弓形拉杆(11)的一头有夹持器(12)，以它来与主传动系统增速器(2)的输入轴的方头固结。为了增强拉杆(11)的刚性，在其上焊有撑杆(13)。拉杆(11)一般用槽钢弯成，在其上开有长槽(14)。畜力拉环(15)穿过长槽(14)与滚轮(16)中的轴(17)连接，拉力弹簧(18)一头钩在轴(17)上，另一头钩在销轴(19)上。在拉杆(11)上开有若干个孔(20)，销轴(19)可根据所用牲畜的种类及强壮程度而插在不同的孔中。变矩拉杆的功用在于，当启动或使用负载力矩增大而牲畜用力拉拽时，力臂自动增大，以减小牲畜的负担；反之，负载变轻，牲畜拉力减小，力臂自动减小，牲畜不致″拉空″，使系统仍保持″输入动力″的状态，并使惯性系统充能。这种调节力臂的过程是自动进行的。它对本发电装置的稳定运转起到初级的调节作用。
主传动系统的工作，是由变矩拉杆输入动力后，由齿轮(21)、(22)、(23)、(24)组成的增速器(2)增速，再经超越离合器(5)、输出轴(25)和联轴(26)，带动发电机(3)发电。增速器中齿轮的数目和速比的大小以及齿轮的种类，应根据所选发电机的额定转速和结构来决定。
惯性驱动系统是由齿轮(42)、(43)、(45)、(46)所组成的飞轮增速器(4)和飞轮(41)构成。当牲畜正常运行时，惯性系统由输出轴(25)获得动力，经齿轮(46)、(45)、(43)、(42)增速，带动飞轮(41)高速转动，向飞轮充能。当牲畜由于懒惰或自然需要而行走变慢，甚至短时停止时，惯性系统成为主动状态，动力由飞轮(41)输出，被齿轮(42)、(43)、(44)、(45)减速后，经输出轴(25)带动发电机维持正常运行。由于飞轮(41)原来是经过飞轮增速器(4)增速后处于高速转动而储有较高能量，因此主传动系统失去驱动作用时，惯性系统可以在一定的时间内维持发电机在额定的范围内运行。维持正常运行的时间称为维持时间，其长短由牲畜役使需要而定，然后根据这个时间的长短和发电机额定转速的范围来决定飞轮(41)的飞轮矩大小。一般正常运行时使发电机处于最高额定转速，主传动失去驱动作用时，由惯性驱动系统驱动。此时发电机的正常负载成为惯性驱动系统的阻力，使转速逐渐降低，直至发电机转速降到最低额定转速时，发电机才失去正常发电能力。一般维持时间以20～90秒为宜。维持时间愈长，稳速效果愈好，但所需飞轮矩则更大，也使启动负载增大，启动时间增长。
超越离合器(5)是选用的单向滚柱式超越离合器，其内转子星轮(51)与主传动增速器(2)的输出轴联接，外转子(52)与输出轴(25)、飞轮增速器(4)的齿轮(46)联成一体。当主传动系统正常运转时，超越离合器内转子星轮(51)和外转子(52)被滚柱(珠)(53)卡死，形成一体。通过输出轴(25)一方面带动发电机(3)发电，同时又带动飞轮增速器(4)的齿轮(46)、(45)、(43)、(42)增速传动，向飞轮(41)充能，使飞轮达到并维持高速运转。当畜力运行减慢，主传动增速器(2)的转速降低时，超越离合器的内转子星轮(51)的转速低于外转子(52)的转速，滚柱(珠)自动松开，此时，输出轴(25)改由惯性驱动系统驱动，实现主传动系统与惯性驱动系统的自动切换。
电动机(3)可以用任何一种现有的产品，可以是直流发电机，也可以是交流发电机。本实施例使用的是交流永磁发电机。
另外，本发电装置在启动时，畜力通过变矩拉杆(1)和主传动系统同时带动发电机(3)和惯性驱动系统，此时发电机(3)虽处于空载，但飞轮(41)的惯性矩较大，使启动较为困难。为了减轻启动时的负载，在联轴节(26)上设计有手拉绳槽(27)，启动时先将绳头卡在绳槽上并缠绕数圈，然后用力拉动，使飞轮很快转动起来，这时再驱使畜力工作，能使启动更为轻快。
权利要求1.一种畜力驱动稳速发电装置，由畜力拉杆，增速传动装置和发电机组成，其特征在于主传动增速器(2)的输入轴与变矩拉杆(1)相联接，输出轴与超越离合器(5)的输入端相联接，超越离合器(5)的输出端有输出轴(25)，再用联轴节(26)将输出轴(25)与发电机(3)相联接，构成本发明的主传动系统，在主传动系统上还并联有惯性驱动系统，它是由齿轮传动的飞轮增速器(4)和飞轮(41)组成，飞轮增速器的齿轮(45)就直接固定在输出轴(25)上，而飞轮(41)则与飞轮增速器(4)的高速轴相联。
2.根据权利要求1所述的畜力驱动稳速发电装置，其特征在于变矩拉杆(1)的主体为一弯成一定角度的弓形拉杆(11)，其上开有长槽(14)，畜力拉环(15)穿过长槽(14)与滚轮(16)的销轴(17)联接，随着滚轮(16)在弓形拉杆上滚动，畜力拉环(15)在长槽(14)中移动，拉力弹簧(18)一头钩在销轴(17)上。另一头钩在插入弓形拉杆(11)上所选定的孔(20)中的销子(19)上。为调整弹簧的位置，开有多个孔(20)。
专利摘要本实用新型属于一种畜力驱动的稳速发电装置。本装置用变矩拉杆自动调节牲畜的负载，用齿轮增速带动发电机发电，同时带动惯性驱动系统，再增速，使该系统的飞轮高速转动，储存动能。当畜力运行不稳定，甚至短时停止时，由超越离合器自动转换成惯性驱动系统驱动。上述装置能保证发电机稳速运行，发出稳定的电压，可直接使用，也可与充蓄电装置并用。本装置结构紧凑，维护简单，使用方便，适于山区、牧场、边塞等无电网供电的地区，为住户、小型台站和哨卡等供电。
文档编号F03G5/04GK2106240SQ9122368
公开日1992年6月3日 申请日期1991年8月27日 优先权日1991年8月27日
发明者陈智 申请人:陈智