一种高效节能装置的制作方法

本发明属于发电设备技术领域，具体涉及一种高效节能装置。

背景技术：

电动车，即电力驱动车，又名电驱车。电动车是以电池作为能量来源，通过控制器、电动机等部件，将电能转化为机械能运动，电动车中最重要的部件之一是电动机。电动机是一种旋转式电动机器，它将电能转变为机械能，它主要包括一个用以产生磁场的电磁铁绕组或分布的定子绕组和一个旋转电枢或转子。在定子绕组旋转磁场的作用下，其在定子绕组有效边中有电流通过并受磁场的作用而使其转动。根据电机可逆性原则，如果电动机在其结构上没有发生任何改变，电机即电动机使用，也可作发电机使用。通常电动机的作功部分作旋转运动，这种电动机称为转子电动机；也有作直线运动的，称为直线电动机。电动机能提供的功率范围很大，从毫瓦级到千瓦级。机床、水泵，需要电动机带动；电力机车、电梯，需要电动机牵引。

现有的电动机在使用过程中需要消耗电能，其不具备在正常运行过程中通过将自身动能转化为电能来为外部电池充电，电池的使用时间很短，无法实现节约能源、提高电动机续航功能的目的。

技术实现要素：

为了解决现有技术存在的上述问题，本发明目的在于提供一种高效节能装置，通过电磁感应，让电磁两种能量不断交替转化，能够不断地产生电能实现高效充电。

本发明所采用的技术方案为：一种高效节能装置，包括外环体和内环体，所述内环体设置在外环体内部且能够与外环体相对转动；所述外环体的内侧沿圆周方向设有多个磁体，且多个磁体中至少有一个磁体朝向所述外环体中心的一端磁极与其它磁体朝向所述外环体中心的一端磁极不同；所述内环体的外侧沿圆周方向设有至少一个铁芯，所述铁芯上缠绕有第一感应线圈l1和第二感应线圈l2，所述第一感应线圈l1连接有放电电路，所述放电电路连接有放电电源e1；所述第二感应线圈l2连接有充电电路，所述充电电路连接有充电电源e2。

作为优选方式，还包括补能电路，所述补能电路分别与所述充电电源e2和所述放电电源e1连接。

作为优选方式，所述充电电源e2和所述放电电源e1之间连接有隔离二极管电路。

作为优选方式，所述放电电路包括限流电阻r1和三极管q1，所述充电电路包括二极管d1，所述隔离二极管电路包括二极管d2；所述第一感应线圈l1一端与放电电源e1的正极连接，第一感应线圈l1的另一端与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极与放电电源e1的负极连接；所述第二感应线圈l2的一端通过限流电阻r1与三极管q1的基极连接，第二感应线圈l2的另一端与放电电源e1的负极连接；二极管d1的正极与三极管q1的集电极连接，二极管d1的负极与充电电源e2的正极连接；二极管d2的正极与充电电源e2的负极连接，二极管d2的负极与放电电源e1的正极连接，所述三极管q1的基极与发射极之间连接有滤波电容c1。

作为优选方式，所述补能电路包括限流电阻r2、三极管q2、二极管d3、二极管d4、第三感应线圈l3和与所述第三感应线圈l3相互感应的第四感应线圈l4；所述第三感应线圈l3的一端与充电电源e2的正极连接，第三感应线圈l3的另一端与三极管q2的集电极连接，三极管q2的发射极与充电电源e2的负极连接；所述第三感应线圈l3上连接有第一导线，所述第一导线的末端通过限流电阻r2与三极管q2的基极连接；所述第四感应线圈l4的两端分别与二极管d3的阳极和二极管d4的阳极连接，二极管d3的阴极和二极管d4的阴极均与放电电源e1的正极连接；所述第四感应线圈l4上连接有第二导线，所述第二导线的末端与放电电源e1的负极连接。

作为优选方式，所述放电电路包括限流电阻r3和三极管q3，所述充电电路包括二极管d5，所述隔离二极管电路包括二极管d6，所述补能电路包括二极管d7和二极管d8；所述第一感应线圈l1一端与放电电源e1的正极连接，第一感应线圈l1的另一端与三极管q3的集电极连接，三极管q3的发射极与放电电源e1的负极连接；所述第二感应线圈l2的一端通过限流电阻r3与三极管q3的基极连接，第二感应线圈l2的另一端与放电电源e1的负极连接；二极管d6的正极与充电电源e2的负极连接，二极管d6的负极与放电电源e1的正极连接；二极管d7的正极与充电电源e2的负极连接，二极管d7的负极与放电电源e1的负极连接；二极管d8的正极与充电电源e2的正极连接，二极管d8的负极与放电电源e1的正极连接。

作为优选方式，所述内环体的外侧沿圆周方向设有多个铁芯，每个铁芯上均缠绕有第一感应线圈l1和第二感应线圈l2，各个第一感应线圈l1通过串联或者并联连接，各个第二感应线圈l2通过串联或者并联连接。

作为优选方式，所述铁芯设有抗干扰装置，所述抗干扰装置包括抗干扰板，且抗干扰板设置在相邻的两铁芯之间。

作为优选方式，所述第一感应线圈l1和第二感应线圈l2采用双线并绕的方式缠绕在所述铁芯上。

作为优选方式，所述铁芯为长条形。

本发明的有益效果为：

本发明提供了一种高效节能装置，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2能够互感，使第二感应线圈l2上产生感应电流，同时内环体外侧的铁芯能够与外环体内侧的磁体发生相互作用，使内环体能够与外环体发生相对转动，从而对外输出做功，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2处于内环体与外环体之间的磁场中产生电能，通过电磁感应，让电磁两种能量不断交替转化，能够产生多种电量并相互叠加形成新的电量实现高效充电。本发明的装置充电效率高，可以大幅度提升电动车的使用时间，降低电动车的使用成本，能够有效的节约能源，提高资源利用率。

附图说明

图1是本发明提供的一种高效节能装置的结构示意图；

图2是本发明提供的一种高效节能装置的实施例1的电路原理图；

图3是本发明提供的一种高效节能装置的实施例2的电路原理图；

图中：1-外环体；2-内环体；3-磁体；4-铁芯；5-第一导线；6-第二导线；7-抗干扰板。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供了一种高效节能装置，包括外环体1和内环体2，所述内环体2设置在外环体1内部且能够与外环体1相对转动。具体使用时，可以将外环体1固定，控制内环体2相对于外环体1转动；也可以将内环体2固定，控制外环体1相对于内环体2转动。所述外环体1的内侧沿圆周方向设有多个磁体3，且多个磁体3中至少有一个磁体3朝向所述外环体1中心的一端磁极与其它磁体3朝向所述外环体1中心的一端磁极不同。优选地，所述磁体3为永磁铁，永磁铁沿着外环体1的内壁均匀设置。

所述内环体2的外侧沿圆周方向设有至少一个铁芯4，铁芯4的端面与磁体3的端面相对，铁芯4能够与磁体3发生相互作用力，使内环体2能够与外环体1发生相对转动，对外输出做功。铁芯4外可以套设骨架，并通过骨架固定在内环体2上。

所述铁芯4上缠绕有第一感应线圈l1和第二感应线圈l2，所述第一感应线圈l1连接有放电电路，所述放电电路连接有放电电源e1；所述第二感应线圈l2连接有充电电路，所述充电电路连接有充电电源e2。放电电源e1通过放电电路为第一感应线圈l1提供电力，第一感应线圈l1通电后，第二感应线圈l2与第一感应线圈l1具有互感作用，从而使第二感应线圈l2产生感应电流，第二感应线圈l2产生的感应电流通过充电电路对充电电源e2进行充电。第二感应线圈l2产生感应电流的大小与第一感应线圈l1和第二感应线圈l2的缠绕比例有关，同时和铁芯4的横截面大小有关。

在第一感应线圈l1通电瞬间，铁芯4上的电磁场发生变化，第二感应线圈l2在电磁场的作用下产生第一感应电流；同时，铁芯4两端产生交变磁场，与磁体3产生磁力作用，驱动内环体2与外环体1发生相对转动，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2处于铁芯4与磁体3的磁场中，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2切割磁场，使第一感应线圈l1和第二感应线圈l2上分别产生第二感应电流和第三感应电流，第二感应线圈l2上产生的第一感应电流与第三感应电流相互叠加，从而为充电电源e2充电，实现高效充电并节约能源的目的。

在本实施方式中，还包括补能电路，所述补能电路分别与所述充电电源e2和所述放电电源e1连接，流过充电电路的感应电流直接输送至充电电源e2储存起来，充电电源e2的电能通过补能电路对放电电源e1进行充电。优选地，所述放电电源e1设置有充电接口，当放电电源e1的电量不足时，可以通过充电接口对放电电源e1进行充电以补充电量。

在本实施方式中，所述充电电源e2和所述放电电源e1之间连接有隔离二极管电路，隔离二极管电路用以防止电流反灌。所述放电电路包括限流电阻r1和三极管q1，所述充电电路包括二极管d1，所述隔离二极管电路包括二极管d2；所述第一感应线圈l1一端与放电电源e1的正极连接，第一感应线圈l1的另一端与三极管q1的集电极连接，三极管q1的发射极与放电电源e1的负极连接；所述第二感应线圈l2的一端通过限流电阻r1与三极管q1的基极连接，第二感应线圈l2的另一端与放电电源e1的负极连接；二极管d1的正极与三极管q1的集电极连接，二极管d1的负极与充电电源e2的正极连接；二极管d2的正极与充电电源e2的负极连接，二极管d2的负极与放电电源e1的正极连接。限流电阻r1可以使用变阻器，可以保证三极管q1在放大区正常工作。所述三极管q1的基极与发射极之间连接有滤波电容c1，滤波电容c1具有滤波作用，使输送至三极管q1的电流更加平稳。

具体地，所述补能电路包括限流电阻r2、三极管q2、二极管d3、二极管d4、第三感应线圈l3和与所述第三感应线圈l3相互感应的第四感应线圈l4；所述第三感应线圈l3的一端与充电电源e2的正极连接，充电电源e2的正极连接与二极管d1的负极连接，第三感应线圈l3的另一端与三极管q2的集电极连接，三极管q2的发射极与充电电源e2的负极连接；所述第三感应线圈l3上连接有第一导线5，所述第一导线5的末端通过限流电阻r2与三极管q2的基极连接；所述第四感应线圈l4的两端分别与二极管d3的阳极和二极管d4的阳极连接，二极管d3的阴极和二极管d4的阴极均与放电电源e1的正极连接；所述第四感应线圈l4上连接有第二导线6，所述第二导线6的末端与放电电源e1的负极连接。二极管d9的阴极与放电电源e1的负极连接，二极管d9的阳极与充电电源e2的负极连接。优选地，所述三极管q2的基极连接滤波电容c2后接地，滤波电容c2具有通交流隔直流的作用从而稳定工作点。三极管q2的发射极连接电阻r4后接地，电阻r4具有负反馈作用。进一步地，第三感应线圈l3和第四感应线圈l4设置在同一框型铁芯上以加强互感的作用，减小能量的浪费。

从充电电源e2的正极或二极管d1的负极流出的电流经过第三感应线圈l3，给三极管q2的基极和集电极提供一个电流，使三极管q2导通。第四感应线圈l4与第三感应线圈l3产生互感，第四感应线圈l4上产生第四感应电流，第四感应线圈l4的第四感应电流通过二极管d3与二极管d4的整流后输出直流电压给放电电源e1充电。本发明通过使用放电电路、充电电路和补能电路，形成电流循环系统，能够有效地提高能量的利用率，其能量利用率可达到90％以上，具有节能环保、安全性好、稳定性高的特点。

在本实施方式中，所述内环体2的外侧沿圆周方向设有多个铁芯4，每个铁芯4上均缠绕有第一感应线圈l1和第二感应线圈l2，各个第一感应线圈l1通过并联连接，各个第二感应线圈l2通过并联连接。各个第一感应线圈l1并联后再与一个放电电路连接，该放电电路与放电电源e1连接，各个第二感应线圈l2并联后再与一个充电电路连接，该充电电路与充电电源e2连接。如果铁芯4的数量过多，可以将多个铁芯4进行分组，每组包括4个铁芯4，4个铁芯4的第一感应线圈l1并联后再与一个放电电路连接，4个铁芯4的第二感应线圈l2并联后再与一个充电电路连接。由于各个第一感应线圈l1通过并联连接，各个第二感应线圈l2通过并联连接，装置的充电效率较高，放电电源e1和充电电源e2的使用时间较长。放电电源e1在放电过程中，外环体1与内环体2发生相对转动从而产生动力输出，同时第一感应线圈l1和第二感应线圈l2中产生的感应电流对充电电源e2进行充电，充电电源e2对放电电源e1进行充电，其能量利用率高，并且在充电循环过程中不会影响动力输出。

在本实施方式中，所述铁芯4设有抗干扰装置，抗干扰装置可以有效的减少能量的损失，有利于能量的收集。具体地，所述抗干扰装置包括抗干扰板7，且抗干扰板7设置在相邻的两铁芯4之间，避免两铁芯4的磁场相互影响。

在本实施方式中，所述第一感应线圈l1和第二感应线圈l2采用双线并绕的方式缠绕在所述铁芯4上。第一感应线圈l1和第二感应线圈l2的匝数相同，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2上的电磁能量相互转换，能够产生较多的电量。

在本实施方式中，所述铁芯4与磁体3均为长条形。本发明利用电动机和发电机的工作原理，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2采用双线并绕的方式缠绕在铁芯4上，使第一感应线圈l1和第二感应线圈l2互感产生感应电流，同时铁芯4与磁体3进行磁力做功，驱动外环体1与内环体2发生相对转动，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2再次产生感应电流，感应电流流向三极管q1形成振荡电路，实现能量的高效收集和转换。

本发明的工作原理具体为：

放电电源e1为第一感应线圈l1提供电流，在第一感应线圈l1通电瞬间，铁芯4上的电磁场发生变化，第二感应线圈l2上产生第一感应电流，第一感应电流瞬间传输至三极管q1的基极，同时放电电源e1的电流在第一感应线圈l1上形成线圈电流，线圈电流传输至三极管q1的集电极，三极管q1导通并与第一感应线圈l1形成振荡。同时，铁芯4两端产生交变磁场，并与磁体3产生磁力作用，驱动内环体2与外环体1发生相对转动，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2在铁芯4与磁体3的磁场中切割磁场，使第一感应线圈l1和第二感应线圈l2上分别产生第二感应电流和第三感应电流。第二感应线圈l2上产生的第一感应电流与第三感应电流共同传输至三极管q1的基极，三极管q1基极的电流经过三极管q1放大后从三极管q1的集电极输出，并与第一感应线圈l1上的第二感应电流和线圈电流相互叠加，叠加的电流通过二极管d1整流后直接对充电电源e2进行充电，通过二极管d1整流后的电流还可以输送至第三感应线圈l3，使第四感应线圈l4上产生第四感应电流，第四感应电流通过二极管d3与二极管d4的整流后输出直流电压给放电电源e1充电，形成电流循环，达到高效充电、节能的效果。

本发明运用了电机和发电机的工作原理及电感的储能特性及三极管放大特性形成l振荡，运用了磁场的高速运动与物质发生磁场切割产生能量，运用了变压器互感原理，及电磁线圈的特性(瞬间电磁交替转换，能量互不影响)，让电磁两种能量不断交替转化，同时采用了电场能和磁场能在储能元件中不断转换的原理，让电磁线圈与三极管q1形成l振荡，使多种电量并相互叠加形成新的电量通过二极管d1对充电电源e2充电，放电电源e1、充电电源e2、限流电阻r1、三极管q1、二极管d1、二极管d2、限流电阻r2、三极管q2、二极管d3、二极管d4、第三感应线圈l3和第四感应线圈l4相互连接形成电流循环系统，能量利用率可达到90％以上。

实施例2

如图3所示，本实施例提供了一种高效节能装置，本实施例的放电电路、充电电路和补能电路均与实施例1不同。具体地，所述放电电路包括限流电阻r3和三极管q3，所述充电电路包括二极管d5，所述隔离二极管电路包括二极管d6，所述补能电路包括二极管d7和二极管d8；所述第一感应线圈l1一端与放电电源e1的正极连接，第一感应线圈l1的另一端与三极管q3的集电极连接，三极管q3的发射极与放电电源e1的负极连接；所述第二感应线圈l2的一端通过限流电阻r3与三极管q3的基极连接，第二感应线圈l2的另一端与放电电源e1的负极连接；二极管d6的正极与充电电源e2的负极连接，二极管d6的负极与放电电源e1的正极连接；二极管d7的正极与充电电源e2的负极连接，二极管d7的负极与放电电源e1的负极连接；二极管d8的正极与充电电源e2的正极连接，二极管d8的负极与放电电源e1的正极连接。优选地，所述三极管q3的基极与发射极之间连接有滤波电容c3，滤波电容c3具有滤波作用，可以使输送至三极管q3的电流更加平稳。

放电电源e1设置有充电接口，当放电电源e1的电量不足时，可以通过充电接口对放电电源e1进行充电以补充电量。放电电源e1和充电电源e2为完全相同的蓄电池，充电电源e2在充电过程中不会影响外部的动力输出。

在本实施方式中，所述内环体2的外侧沿圆周方向设有多个铁芯4，每个铁芯4上均缠绕有第一感应线圈l1和第二感应线圈l2，各个第一感应线圈l1通过串联连接，各个第二感应线圈l2通过串联连接。各个第一感应线圈l1串联后再与一个放电电路连接，该放电电路与放电电源e1连接，各个第二感应线圈l2串联后再与一个充电电路连接，该充电电路与充电电源e2连接。采用该方式只需要使用一套放电电路和充电电路，使用成本较低，并且能够产生较多的电量，对放电电源e1和充电电源e2的充电效率较高，放电电源e1和充电电源e2的使用时间较长。

采用本实施例的技术方案进行实验，其中，内环体2固定不动，外环体1相对于内环体2转动，内环体2上固定10个铁芯，外环体1上连接一根转轴从而对外做功。放电电源e1和充电电源e2完全相同，且均为12v12a的铅酸电池，铁芯4的尺寸为12×12×60mm，每个铁芯上缠绕的第一感应线圈l1和第二感应线圈l2均为30匝，第一感应线圈l1和第二感应线圈l2的直径均为0.5mm，三极管q1为npn型20a的中频三极管。

采用普通电动机作对比实验，使用放电电源e1和充电电源e2串联后作为电源为普通电动机提供电力，实验时的负荷均为30kg，直到放电电源e1和充电电源e2无法继续带动负荷时实验结束。结果显示，普通电动机做功的时间为3小时，本实施例的装置做功的时间为40小时。

通过对比以上实验结果可知，本实施例的装置对外做功时间远大于普通电动机的对外做功时间，即本实施例的装置续航能力远大于普通电动机，其能量利用率远高于普通电动机，其能量利用率可达到90％以上。因此，本发明的装置充电效率高，可以大幅度提升电动车的使用时间，降低电动车的使用成本，能够有效的节约能源，提高资源利用率。

本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其它各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。