重力直接发电法

技术领域：本发明应用在能源领域，属于一种环保、清洁、自然的发电方式，其实质是利用重力直接将机械能转变成电能。

背景技术：在当今工业化时代，全球的能源主要依赖石油和煤碳，并随着各国经济的发展及消费能力的提升，能源的需求量越来越大，各国之间为能源的开采、归属、及运输所产生的矛盾将日益突出，借能源来遏制、削弱他国的经济发展、国防力量的策略正在搏弈之中，并必将愈演愈烈。随着煤碳、石油的日趋耗尽，因能源而引发的战争将不可避免；同时因煤碳、石油能源的广泛使用所造成的环境污染也日趋严重，地球生物日益受到威胁，气候的变化、土地的沙漠化、自然灾害的频发与人类过度开发的矛盾越来越突出。寻新的替代能源，并可持续的科学发展是人类目前面临的重大课题。

发明内容：借助重力场，将重力所产生的机械能直接转化为电能一种方法。其原理是在车辆原车轮的基础上再加装一发电车轮，其发电量与车轮转速和整车重量成正比。发电车轮半径要比原车轮大一些(假设大10厘米)，大小还要考虑运输车辆的安全与舒适性，可在车轴的每一端加上两个原车轮，在两个车轮中间再加装一个发电车轮，以保证平稳和舒适性。在车轮运动中，由于重力的原因在与支承面相接触的物体(车轮)受到一个向上的反作用力，借助此反作用力使与支承面相接触的物体(发电车轮)的凸出部分上推，以达到使闭合线圈通过的磁通量发生变化的目的，从而产生电能。

可通过平滑移动能导通的闭合线圈的匝数来控制向外输出的发电量以改变行车速度，也可车上直接带一畜电池，运行中不断给蓄电池充电，一直保持动力充足。能导通的闭合线圈的最大匝数，与车辆的运输功能及重量有关。

此外，还可单独设计一种发电专用车，以提供社会用电。先建一专用平台，在平台上设计好不同的专用车道，在车道上放置重型专用发电车，通过遥控的方式使发电车按一定的路线绕平台运转，发电车上部的天线用来与电网并接(还要考虑频率不同的问题)，另外还要设计好发电车的停用和检修通道。

若设计一种特殊的滚动装置，用此方法可为舰船、潜艇甚至飞行器提供能量。

发电车轮具体见附图及附图说明部分。

附图说明：

一图面说明

图1为发电车轮的内部构造基本原理图。其作用相当于一个间歇性的能量收集器，在车辆相对于地面的水平方向上的运行中，收集重力在垂直方向上做的功，收集的效率与发电车轮上所布置的推力点个数及车轮转数有关，图1中画了四个推力点，实际应用中可根据不同情况布置6个、8个或10个等多个推力点。其工作原理是依靠整车重力将发电车轮压下，使发电车轮在与地面支承点处产生一个位移，并将这种在重力作用下的位移以液压的方式传递出去。每一个推力点相当于一个液压活塞体。

图2为重力直接发电法的整体思路基本原理图。图中绘制了发电车轮与能量转换装置的对接示意图。图中只画了两个对称的推力点与能量转换装置的对接图，其余两个省 略；其中1#活塞腔的引出管中间走向用箭头进行了示意。工作中利用发电车轮的液压引出管内的液压推力对能量转换装置中的永磁铁(或产生磁场作用的线组)发生力的作用，并使其往复产生位移，以使磁力线受到切割，产生电能。液压引出管内的液体可以是液压油、水、甚至可封装气体，但都要考虑密封和适当冷却的问题。液压物质不要与永磁铁直接接触。

二附图标记说明：

标记1：1#活塞腔标记2：球形轴承    标记3：3#活塞腔    标记4：磁铁

标记5：线圈    标记6：发电车轮    标记7：发电车轮外圈弹性物体(外胎)

标记8：活塞推力弹性体(和外胎内面连为一体)

具体实施方式：

1)将发电车轮与原车轮固定在同一轴上，发电车轮半径要比原车轮大一些(假设大10厘米)，但仍依靠原车轮支承整车重量，发电车轮基本上不支承车体重量，在重力的作用下，发电车轮与地面的接触点始终和原车轮与地面的接触点在一个平面上。

2)发电车轮要有足够的弹性，或少量充气，但要比原车轮硬度小很多，要保证运动中在受整车重量的作用下，发电车轮外胎能较易被压下(假设压下10厘米)，同时要保证在运动到外胎内面的前一个活塞推力弹性体(标记8)后能平滑的以滚动的方式运动到下一个活塞推力弹性体，避免撞击。整车的重量在将发电车轮压下时，重力主要克服的是产生感应电动势时出现的反向推力。

3)发电车轮增加了整车运行中的滚动摩擦阻力，增加部分的滚动摩擦阻力相对于整车自身重量来说，很小，且由于发电车轮不停的被压下10厘米(假设设计转一圈被压下四次)，相当于整车在水平行进中又有一个不断下落的效果，因此在水平行进中重力做功的效果体现了出来，可借此将因重力做的功转化成电能。

4)线圈(标记5)的最大匝数以及磁铁的磁性强弱的选择要与整车的日常重量相配套，即整车重量分配到车轮上的力要能较容易的克服产生感应电动势时出现的反向力，否则运动中将出现颠簸感。

5)活塞腔(标记1、标记3)及连接管内部装上液体(此处涉及到密封问题及液体可能发热的问题)，液体量要合适，通过液压将力引到一个合适的的放置发电机的位置，通过两个活塞腔的来回推力，使磁铁往复运动，在闭合线圈中产生感应电动势。

发电量计算

假设整车重量为2000kg，平均分配到前后各车轮四个支承点的力为500kg，设计闭合线圈产生的反向力最大为50kg，当车辆在以20km/h速度运行时，车轮每秒钟转动5圈(以一般小轿车轮胎估算，不同的车还和车轮周长有关)，当转一圈时发电车轮可出现四个推力，假设一次推力可使磁铁移动10cm，则1秒内由于车辆的自身重量转化成的部分机械能大小为：

50*10*0.1*4*5＝1000j

若机械能有90％可转化为电能，则可转化900j能量，一小时为：

900*3600/1000＝3240kj

四个发电车轮一小时的发电功率为：4*3240＝1.296万千瓦/每小时