(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201710878969.2
(22)申请日 2017.09.26
(71)申请人 祝培钫
地址 100086 北京市海淀区北三环西路43
号青云当代大厦1707室
申请人 北京金科奥赛技术研究中心
(72)发明人 祝培钫
(51)Int.Cl.
H02K 7/18(2006.01)
(54)发明名称惯性发电机(57)摘要本发明属于动力机械领域，具体涉及一种惯性发电机。目的是利用惯性力矩能量来实现节能增效发电。为此目的，设置有或无重轮，车有或无重载荷，有或无外助力起动机。牵引力以间断-低速、间断或瞬时方式驱动，车带动支架，支架带动轴，轴带动发电机发电。牵引力为电动机、燃料或喷气。关键是，初始，以自身牵引力或/和外助力一起，把车和重轮构成的大系统加速到高转速后，外助力起动设备脱离，车在自身牵引力驱动下，以驱动行程和惯性行程两者相互交叉波动行驶和发电，而轴却总是向前旋转带动发电机连续发电。三种驱动方式的转速图，较详细地表明了 驱动行程转速和惯性行程转速的关系。权利要求书1页 说明书3页 附图3页CN 107437866 A 2017.12.05
C N 107437866
A
1.一种惯性发电机，含有车、环形轨道、轴、支架、发电机，车载有提供驱动力的动力设备，发电机包括转子和定子，定子与大地固定，其特征在于：
⑴车与轴通过支架连接，支架的内端与轴固结，外端与车铰结或/和固结；驱动力驱动车行驶，车带动支架转动，支架带动轴转动输出功，轴带动发电机的转子旋转发电；
⑵车载有与车固定的重物或/和在车的上部设置有重轮，重轮与轴通过支架连接，支架的内端与轴固结，外端与重轮铰结或/和固结，车和重轮构成一个大系统做整体运动；
⑶车从静止启动，以自身牵引力或/和外助力起动设备一起共同作用，以加速度方式，把车和重轮构成的大系统加速到高转速n 1，然后，外助力起动设备脱离，车在自身牵引力驱动下行驶；
⑷自身牵引力以间断-低速驱动、间断驱动或瞬时驱动方式作用；三种驱动方式过程的相同特点为，轴总是连续向前旋转，并带动转子连续转动发电；
⑸车和直接联结的支架成对对称设置1至多对。
权 利 要 求 书1/1页CN 107437866 A
惯性发电机
技术领域
[0001]本发明属于动力机械领域，具体涉及一种惯性发电机。
背景技术
[0002]人们追求利用惯性的历史久远，已取得很多成就。例如，在火箭发射中，利用了一段高速无动力惯性力行程。四冲程内燃机仅一个冲程产生动力，其它三个行程靠曲轴滑块-飞轮的高速旋转惯性力矩完成，靠惯性渡过上下死点。机械回转陀螺仪每分钟达几十万转，高速旋转惯性保证了稳定的高精度。惯性飞轮靠很大的转动惯量和旋转惯性力矩储能作功。汽车或飞机从低挡、高耗油而慢速，到高档、低耗油或停油而高速前进，就是靠惯性和动能。它们既增高功效又节约能源，已成为发挥高速惯性作用的典范。但是，它们都还没能充分发挥惯性的作用。
[0003]本发明的目的是提供一种惯性发电机，循环利用惯性来实现节能发电。
发明内容
[0004]为此目的，本发明提供了一种惯性发电机，含有车、环形轨道、轴、支架、发电机，车载有提供驱动力的动力设备，发电机包括转子和定子，定子与大地固定，其中
[0005]⑴结构与发电：车与轴通过支架连接，支架的内端与轴固结，外端与车铰结或/和固结；驱动力驱动车行驶，车带动支架转动，支架带动轴转动输出功，轴带动发电机的转子旋转发电。
[0006]⑵重轮：车载有与车固定的重物或/和在车的上部设置有重轮，重轮与轴通过支架连接，支架的内端与轴固结，外端与重轮铰结或/和固结。通过支架和支架与轴固结，因而车和重轮构成一个大系统做整体运动。
[0007]⑶外部助力：车从静止启动，以自身牵引力或/和外部助力起动设备共同作用下，以加速度方式，把车和重轮构成的大系统加速到高转速n1，这是能否发挥飞轮惯性作用的首要条件；然后，外助力起动设备脱离，车在自身牵引力驱动下行驶。
[0008]⑷驱动方式：牵引力以间断-低速驱动、间断驱动或瞬时驱动方式作用；三种驱动方式的特点是，一旦牵引力停止或减小，轴的转速迅速降低，成为减速运动，重轮和车(或含重物)存储的惯性能，立即使系统的总惯性力矩Mg的方向瞬时变成与转轴的前进方向一致，直到转速达到设定的低转速值nc，然后，驱动力再增值到a点。因此，在一个周期内，转速以周期性波动形态运行，总是包含驱动和惯性两种行程。驱动力矩推动的行程称为耗能驱动做功-发电行程，惯性力矩Mg推动前进的行程称为惯性做功-发电行程。两种行程相互交错发电，而轴总是连续向前旋转，并一直带动转子连续转动发电。从而实现节能发电。[0009]⑸自身牵引力为电动机、燃料或喷气。
[0010]⑹环形轨道：车在环形轨道上运动，轨道为钢轨或磁悬浮结构。
[0011]⑺车和直接联结的支架成对对称设置至多对。
附图说明
[0012]图1是惯性发电机的主视结构示意图；
[0013]图2是惯性发电机的俯视结构示意图；
[0014]图3是在间断-低速驱动方式下轴的转速图；
[0015]图4是在间断驱动方式下轴的转速图；
[0016]图5是在瞬时驱动方式下轴的转速图。
附图标记：
0--轴， 5--连接重轮与轴的支架，
1--车， 8--重轮，
2--发电机(包括转子和定子)， 10--环形轨道，
4--连接车与轴的支架， A0--初始驱动段消耗总能量，
A1--驱动力矩做功， P c--c-d段驱动力矩功率，
A2--总功或发电机做功， P g--惯性力矩做功功率，
A g--惯性力矩做功， t--时间，
J g--大系统对轴的转动惯量， t1--驱动行程时间，
m--质量， t2--发电机做功时间，
M1--驱动力矩， t c--低速驱动行程时间，
M C--低速驱动力矩， t g--惯性行程时间，
M g--惯性力矩， ω--角速度，
n--驱动行程转速， ω1--驱动角速度，
n1--a点高转速， ω1b--瞬时驱动b点角速度，
n1b--瞬时驱动的b点转速， ωc--c点角速度，
n c--点c或c-d段转速， ωg--平均惯性角速度，
P1--驱动力矩做功功率， β--力矩比。
具体实施方式
[0017]图1所示，车1沿环形轨道10旋转，通过支架4，驱动轴0带动发电机2的转子发电。重轮8通过支架5与轴0一起固结旋转。
[0018]图2所示，车1和支架4均为两个，对称布置。
[0019]图3是间断-低速的转速图，说明惯性发电机的基本工作原理。纵坐标代表转速n或角速度ω。横坐标代表时间t。
[0020]车从静止0点起动，以自身牵引力(由车载动力设备驱动)或/和外部助力起动设备一起，以加速度方式，把车(或有载重)和重轮构成的大系统加速到点a高转速n1后，外部助力起动设备脱离；之后，车由自身的牵引力矩M1独立驱动，系统作匀速转动-发电到点b；然后，牵引力矩M1停止或减小，系统作减速旋转，产生惯性力矩M g，由M g推动系统旋转-发电，直到点c；再后，牵引力矩又以较小力度Mc保持系统作较低匀速n c转动-发电，直到点d；最后，牵引力矩又增大，系统以加速度方式，从点d到点a的高转速n1。如此波动循环转动-发电。[0021]每一个周期从点a→b→c→d→a。从耗能-驱动角度看，含两种性质不同的行程：耗
能-驱动行程和惯性推动行程。耗能-驱动行程又分为三个阶段：从点a到点b和从点c到点d 为匀转速，从点d到点a为增转速阶段。
[0022]⑴从点d→a→b又称为耗能-驱动-发电行程。牵引力矩M1作用时间t1，M1做功功率P1，做功A1＝P1t1；同时，在不计各种损耗的理想条件时，发电机发电＝A1。
[0023]⑵从点b到点c，大系统进入无动力驱动的减速转动b→c段。系统在大转动惯性作用下继续驱动轴转动，即由方向已改变成向前旋转的惯性力矩M g推动，又称为惯性发电行程。
[0024]一般，点c的转速取n c＝n1×80～20％，ωc＝ω1×80～20％。
[0025]惯性角速度ωg是变化的，从大变小，计算时可取平均值。即惯性平均角速度ωg＝(ωc+ω1)/t g，依工况而定。角减速度ε。惯性力矩Mg＝J gε。惯性力矩M g做功功率P g＝M gωg。在一个周期内，惯性力矩做功发电A g＝P g t g。
[0026]从转速图的惯性b→c段可见，点c的角速度ωc与t g是一对矛盾，大小影响到A g，需依具体结构及工况优化比较确定。
[0027]⑶点c到点d，也是耗能-驱动-发电行程。牵引力矩M c，用时间tc，Mc做功功率Pc＝Mcωc，做功A c＝P c t c；同时发电A c。
[0028]⑷从静止点0到高转速n1的a点将消耗总能量A0，运动过程中摩擦等等耗能A h，一个周期时间为t2＝t1+t c+t g。
[0029]⑸可见，初始，把大系统转动惯量J g的转速从0驱动到高转速n1是关键。ω1决定后，ωc和t g就决定了M g、P g、A g等的大小。
[0030]图4与图3的区别在于，图4没有较低转速ωc的c-d耗能驱动匀转速-发电行程段，而是从c点直接加速到a点n1。
[0031]图5是瞬时驱动的转速图，在a点瞬时驱动，然后，牵引力矩M1和转速，先快、后慢地减小，直到b点角速度ωb。也称为是耗能驱动-发电行程。再后，是与图3相同的惯性推动-发电行程b-c段。之后，又瞬时驱动，开始新循环。一个周期时间为t2＝t1+t g。如果牵引力为大功率单缸四冲程内燃发动机，则从点a→b的首冲程为耗能驱动-发电行程，后三个行程为惯性推动-发电行程。
[0032]由上可见，采用本发明，可以实现利用惯性、节能发电。
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