專利名稱：基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及電力領域，特別涉及一種能夠利用機動車發(fā)電且輔助機動車制動的基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)。
背景技術：
自從第二次工業(yè)革命以來，電力以其安全，清潔，方便運輸?shù)葍?yōu)點，迅速走進千家萬戶，使得大量的電器設備取代了傳統(tǒng)以燃氣、煤炭為能源的設備。如今我們生活、生產(chǎn)幾乎都離不開電能，幾乎每一樣設備都跟電有關聯(lián)。也正因如此，以電為能源的設備迅速走進千家萬戶，電力一直以來都處于供不應求，與此，國家在十二五規(guī)劃期間對節(jié)能減排制定了新目標，使得電力行業(yè)在逐漸關閉小型高耗能的火力發(fā)電廠以及努力開發(fā)新能源發(fā)電方式。核電以其高效，高能量一度受眾多國家熱捧，但是日本福島核泄漏事件后，各個國家都延緩了核電建設，·特別是德國全面關閉核電設施，人類對核電是即愛又俱，因此目前科學家們都在尋找其他清潔能源來彌補核電留下的空缺。公路發(fā)電已經(jīng)被科研界所關注，以色列科學家研發(fā)出一種壓電晶體，通過把大量的壓電晶體植入路面讓經(jīng)過的機動車擠壓，可產(chǎn)生相當可觀的電能；而美國則制定了太陽能公路計劃，計劃通過改進太陽能板的工藝，把太陽能板裝設在高速公路中實現(xiàn)公路發(fā)電。然而這幾種方案都不適合我國的國情，存在成本昂貴或技術門檻高的問題。隨著我國經(jīng)濟的騰飛發(fā)展，為了適應經(jīng)濟、政治、文化、科技飛速發(fā)展的需求，我國大力建設交通，特別是被譽為“新世紀騰飛之路”的高速公路建設，國家規(guī)劃并正在實施“五縱七橫”。正是因為我國的高速公路貫穿南北，溝通東西以及每天巨大的車流量，每一輛機動車在下坡，轉(zhuǎn)彎或進入收費站時都必須剎車制動以確保安全，這樣使得不可估量的機動車動能被浪費在剎車上，特別是高速公路上，機動車以高速在行駛，每次剎車所浪費的動能更是無法估量，而且機動車通過剎車制動，存在著接觸性制動現(xiàn)象，長期使用對機動車的機械性能損傷嚴重，大大降低機動車的安全性能，同時增加司機對機動車保養(yǎng)的費用。

發(fā)明內(nèi)容
基于此，有必要提供一種利用機動車發(fā)電且輔助機動車制動的基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)。一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)，包括直線電機、充電電路和儲能裝置。其中，直線電機的定子埋設在機動車道緩沖段，作為其動子的磁鐵固定于機動車底架上，裝設有所述磁鐵的機動車經(jīng)過所述機動車道緩沖段時，定子線圈輸出脈沖電流。充電電路與定子線圈相連，將所述脈沖電流轉(zhuǎn)換為充電電流。儲能裝置，通過充電電路與電機定子線圈相連，利用所述充電電流進行充電。其中，所述機動車道緩沖段包括機動車道下坡路段、機動車道轉(zhuǎn)彎路段和機動車道收費站進站路段。進一步的，所述的公路發(fā)電系統(tǒng)還包括用于將所述儲能裝置收集到的電能轉(zhuǎn)化成工頻電輸送給用電設備使用或輸送給電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)系統(tǒng)與所述儲能裝置相連。進一步的，所述儲能裝置包括蓄電池和超級電容中的一種，所述的公路發(fā)電系統(tǒng)還包括與儲能裝置相連，并對儲能裝置進行充放電控制的控制電路。進一步的，所述定子包括定子線圈和定子鐵心。所述定子線圈埋設于路面下3 5厘米處。進一步的，所述機動車道下坡路段的長度大于或等于50米，所述機動車轉(zhuǎn)彎路段的轉(zhuǎn)彎角度大于或等于60度。進一步的，在緩坡、收費站進站路段的直道內(nèi)，沿機動車行駛方向，定子鐵心和定子線圈擺放的密度逐步降低。在機動車道轉(zhuǎn)彎角度大于或等于60度的轉(zhuǎn)彎路段，從彎道內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向，定子鐵心和定子線圈的擺放密度逐漸降低。進一步的，所述機動車的底架上設置有可升降支架；所述電磁鐵固定于所述可升降支架上，并與機動車車載電池相連，由機動車控制系統(tǒng)控制。優(yōu)選的，所述可升降支架在啟動后立即下降至最低點，然后逐步上升。本發(fā)明具有以下的優(yōu)點和有益效果:
(1)直線電機的定子部分 埋設在機動車道緩沖段中，而作為其轉(zhuǎn)子的勵磁電磁鐵設置在機動車上，通過機動車與電機定子做相對運動發(fā)電，同時輔助機動車制動，降低機動車主動制動時浪費的能量，可實現(xiàn)節(jié)能減排的效果，與此同時，我國高速公路每天的車流量巨大，可利用的能量相當可觀，可以緩解電能供不應求的現(xiàn)象；
(2)該系統(tǒng)利用電磁阻力實現(xiàn)輔助機動車制動的效果，屬于非直接接觸式制動，可以避免機動車車輪抱死導致的漂移現(xiàn)象，一方面減少對機動車的機械損傷，另一方面有效地保護高速公路，減少輪胎由于與路面靜摩擦時對高速公路的破壞；
(3)該系統(tǒng)利用非直接接觸式實現(xiàn)減速效果，因此可以減少剎車裝置對機動車造成的機械損傷，提高機動車的安全性能；由于不會出現(xiàn)車輪抱死而導致機動車漂移的現(xiàn)象，可保障人身安全；同時還可減少用于檢修機動車的費用，延長輪胎及剎車裝置的使用壽命。


圖1為本發(fā)明一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)的使用狀態(tài)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)進行進一步說明。一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)，主要包括直線電機、儲能裝置和連接在兩者間的充電電路，還包括對儲能裝置進行充放電控制的控制電路。直線電機的定子埋設在機動車道緩沖段，優(yōu)選在車道中心且占據(jù)車道2/3的寬度，作為其動子的磁鐵則固定于機動車底架上，磁鐵優(yōu)選為電磁鐵。定子包括定子鐵心和纏繞在定子鐵心上的定子線圈，定子線圈埋設在路面下3至5厘米的位置，平行于路面設置。機動車道緩沖段包括機動車道下坡路段、機動車轉(zhuǎn)彎路段和機動車道收費站進站路段。當裝設有磁鐵的機動車經(jīng)過機動車道緩沖段時，定子線圈輸出脈沖電流。充電電路用于將定子線圈輸出的脈沖電流轉(zhuǎn)換為充電電流，用充電電流為儲能裝置充電。儲能裝置包括蓄電池和超級電容中的一種或兩者的組合。本實施例中，基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)還包括用于將儲能裝置收集到的電能轉(zhuǎn)化成工頻電輸送給用電設備使用或輸送給電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)。根據(jù)楞次定律可知，當帶磁鐵的機動車和電機定子部分的定子線圈做相對運動時，會產(chǎn)生一個電磁阻力，此電磁阻力阻止相對運動的發(fā)生，因此產(chǎn)生削弱機動車牽引力和沿路面的重力分力的作用，起到一種非接觸的制動效果。由于此制動過程為非接觸式方式，因此不會出現(xiàn)車輪抱死或者機動車漂移的現(xiàn)象，也不會對機動車造成機械損傷，可以減少司機對機動車的保養(yǎng)費用及延長輪胎的使用壽命。優(yōu)選的，下坡路段的長度大于或等于50米，轉(zhuǎn)彎路段的轉(zhuǎn)彎角度大于或等于60度，如此，在利用機動車發(fā)電的同時，不易出現(xiàn)影響機動車正常行駛的狀況，例如過渡輔助制動的情況。在一優(yōu)選的實施例中，如圖1所示，在一傾斜角度為fl的下坡路段中，一帶磁鐵的機動車做下坡運動，此時需要進行機動車的制動。選取機動車為對象進行受力分析，則此時機動車受到重力、摩擦力、電磁阻力和空氣阻力的作用。假設此機動車重量M為1.5噸，坡段的傾斜度β力5。機動車進入坡段的速度Vtl為120 tmfh ,穩(wěn)定時以速度V1為80 imjh勻速行駛，路面的摩擦系數(shù)為# = 0-012 ,忽略空氣阻力。則當機動車受力平衡時，電磁阻力
F電磁為:F電磁=Mgsin 10 —uMgcos = !!05N。機動車勻速時的發(fā)電機輸入的機械功率Pe為:
權利要求
1.一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，包括: 直線電機，其定子埋設在機動車道緩沖段，作為其動子的磁鐵固定于機動車底架上，裝設有所述磁鐵的機動車經(jīng)過所述機動車道緩沖段時，定子線圈輸出脈沖電流； 充電電路，其與定子線圈相連，將所述脈沖電流轉(zhuǎn)換為充電電流；以及 儲能裝置，其通過充電電路與電機定子線圈相連，利用所述充電電流進行充電； 其中，所述機動車道緩沖段包括機動車道下坡路段、機動車道轉(zhuǎn)彎路段和機動車道收費站進站路段。
2.根據(jù)權利要求1所述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，還包括用于將所述儲能裝置收集到的電能轉(zhuǎn)化成工頻電輸送給用電設備使用或輸送給電網(wǎng)的微電網(wǎng)系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)系統(tǒng)與所述儲能裝置相連。
3.根據(jù)權利要求1所 述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述儲能裝置包括蓄電池和超級電容中的一種，所述的公路發(fā)電系統(tǒng)還包括與儲能裝置相連，并對儲能裝置進行充放電控制的控制電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述定子包括定子線圈和定子鐵心。
5.根據(jù)權利要求4所述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述定子線圈埋設于路面下3 5厘米處。
6.根據(jù)權利要求1所述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，所述機動車道下坡路段的長度大于或等于50米，所述機動車轉(zhuǎn)彎路段的轉(zhuǎn)彎角度大于或等于60度。
7.根據(jù)權利要求1所述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在緩坡、收費站進站路段的直道內(nèi)，沿機動車行駛方向，定子鐵心和定子線圈擺放的密度逐步降低。
8.根據(jù)權利要求1所述的公路發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于，在機動車道轉(zhuǎn)彎角度大于或等于60度的轉(zhuǎn)彎路段，從彎道內(nèi)側(cè)向外側(cè)方向，定子鐵心和定子線圈的擺放密度逐漸降低。
9.一種基于權利要求1或5或7或8所述的基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)的機動車，其特征在于，所述機動車的底架上設置有可升降支架；所述電磁鐵固定于所述可升降支架上，并與機動車車載電池相連，由機動車控制系統(tǒng)控制。
10.根據(jù)權利要求9所述的機動車，其特征在于，所述可升降支架在啟動后立即下降至最低點，然后逐步上升。
全文摘要
一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)，包括直線電機、充電電路和儲能裝置。直線電機的定子埋設在機動車道緩沖段，作為其動子的磁鐵固定于機動車底架上。充電電路將直線電機輸出的電能存儲在儲能裝置中。其中，所述機動車道緩沖段包括機動車道下坡路段、機動車道轉(zhuǎn)彎角度大于或等于60度的路段和機動車道收費站進站路段。本發(fā)明一種基于直線電機的公路發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過改造電機使得改造后的直線電機能埋設在機動車道緩沖段中，并讓機動車攜帶電磁鐵，通過機動車與電機定子做相對運動時把原先被剎車裝置浪費掉的能量回收起來，可實現(xiàn)節(jié)能減排的效果。
文檔編號H02J7/32GK103227556SQ20131013556
公開日2013年7月31日 申請日期2013年4月18日 優(yōu)先權日2013年4月18日
發(fā)明者謝曉明, 劉加吉, 遲正剛 申請人:惠州學院