基于直线电机的公路发电系统技术方案

一种基于直线电机的公路发电系统，包括直线电机、充电电路和储能装置。直线电机的定子埋设在机动车道缓冲段，作为其动子的磁铁固定于机动车底架上。充电电路将直线电机输出的电能存储在储能装置中。其中，所述机动车道缓冲段包括机动车道下坡路段、机动车道转弯角度大于或等于60度的路段和机动车道收费站进站路段。本发明专利技术一种基于直线电机的公路发电系统，该系统通过改造电机使得改造后的直线电机能埋设在机动车道缓冲段中，并让机动车携带电磁铁，通过机动车与电机定子做相对运动时把原先被刹车装置浪费掉的能量回收起来，可实现节能减排的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力领域，特别涉及一种能够利用机动车发电且辅助机动车制动的基于直线电机的公路发电系统。
技术介绍
自从第二次工业革命以来，电力以其安全，清洁，方便运输等优点，迅速走进千家万户，使得大量的电器设备取代了传统以燃气、煤炭为能源的设备。如今我们生活、生产几乎都离不开电能，几乎每一样设备都跟电有关联。也正因如此，以电为能源的设备迅速走进千家万户，电力一直以来都处于供不应求，与此，国家在十二五规划期间对节能减排制定了新目标，使得电力行业在逐渐关闭小型高耗能的火力发电厂以及努力开发新能源发电方式。核电以其高效，高能量一度受众多国家热捧，但是日本福岛核泄漏事件后，各个国家都延缓了核电建设，·特别是德国全面关闭核电设施，人类对核电是即爱又俱，因此目前科学家们都在寻找其他清洁能源来弥补核电留下的空缺。公路发电已经被科研界所关注，以色列科学家研发出一种压电晶体，通过把大量的压电晶体植入路面让经过的机动车挤压，可产生相当可观的电能；而美国则制定了太阳能公路计划，计划通过改进太阳能板的工艺，把太阳能板装设在高速公路中实现公路发电。然而这几种方案都不适合我国的国情，存在成本昂贵或技术门槛高的问题。随着我国经济的腾飞发展，为了适应经济、政治、文化、科技飞速发展的需求，我国大力建设交通，特别是被誉为“新世纪腾飞之路”的高速公路建设，国家规划并正在实施“五纵七横”。正是因为我国的高速公路贯穿南北，沟通东西以及每天巨大的车流量，每一辆机动车在下坡，转弯或进入收费站时都必须刹车制动以确保安全，这样使得不可估量的机动车动能被浪费在刹车上，特别是高速公路上，机动车以高速在行驶，每次刹车所浪费的动能更是无法估量，而且机动车通过刹车制动，存在着接触性制动现象，长期使用对机动车的机械性能损伤严重，大大降低机动车的安全性能，同时增加司机对机动车保养的费用。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种利用机动车发电且辅助机动车制动的基于直线电机的公路发电系统。一种基于直线电机的公路发电系统，包括直线电机、充电电路和储能装置。其中，直线电机的定子埋设在机动车道缓冲段，作为其动子的磁铁固定于机动车底架上，装设有所述磁铁的机动车经过所述机动车道缓冲段时，定子线圈输出脉冲电流。充电电路与定子线圈相连，将所述脉冲电流转换为充电电流。储能装置，通过充电电路与电机定子线圈相连，利用所述充电电流进行充电。其中，所述机动车道缓冲段包括机动车道下坡路段、机动车道转弯路段和机动车道收费站进站路段。进一步的，所述的公路发电系统还包括用于将所述储能装置收集到的电能转化成工频电输送给用电设备使用或输送给电网的微电网系统，所述微电网系统与所述储能装置相连。进一步的，所述储能装置包括蓄电池和超级电容中的一种，所述的公路发电系统还包括与储能装置相连，并对储能装置进行充放电控制的控制电路。进一步的，所述定子包括定子线圈和定子铁心。所述定子线圈埋设于路面下3 5厘米处。进一步的，所述机动车道下坡路段的长度大于或等于50米，所述机动车转弯路段的转弯角度大于或等于60度。进一步的，在缓坡、收费站进站路段的直道内，沿机动车行驶方向，定子铁心和定子线圈摆放的密度逐步降低。在机动车道转弯角度大于或等于60度的转弯路段，从弯道内侧向外侧方向，定子铁心和定子线圈的摆放密度逐渐降低。进一步的，所述机动车的底架上设置有可升降支架；所述电磁铁固定于所述可升降支架上，并与机动车车载电池相连，由机动车控制系统控制。优选的，所述可升降支架在启动后立即下降至最低点，然后逐步上升。本专利技术具有以下的优点和有益效果: (1)直线电机的定子部分 埋设在机动车道缓冲段中，而作为其转子的励磁电磁铁设置在机动车上，通过机动车与电机定子做相对运动发电，同时辅助机动车制动，降低机动车主动制动时浪费的能量，可实现节能减排的效果，与此同时，我国高速公路每天的车流量巨大，可利用的能量相当可观，可以缓解电能供不应求的现象； (2)该系统利用电磁阻力实现辅助机动车制动的效果，属于非直接接触式制动，可以避免机动车车轮抱死导致的漂移现象，一方面减少对机动车的机械损伤，另一方面有效地保护高速公路，减少轮胎由于与路面静摩擦时对高速公路的破坏； (3)该系统利用非直接接触式实现减速效果，因此可以减少刹车装置对机动车造成的机械损伤，提高机动车的安全性能；由于不会出现车轮抱死而导致机动车漂移的现象，可保障人身安全；同时还可减少用于检修机动车的费用，延长轮胎及刹车装置的使用寿命。附图说明图1为本专利技术一种基于直线电机的公路发电系统的使用状态示意图。具体实施例方式下面结合附图和实施例对本专利技术一种基于直线电机的公路发电系统进行进一步说明。一种基于直线电机的公路发电系统，主要包括直线电机、储能装置和连接在两者间的充电电路，还包括对储能装置进行充放电控制的控制电路。直线电机的定子埋设在机动车道缓冲段，优选在车道中心且占据车道2/3的宽度，作为其动子的磁铁则固定于机动车底架上，磁铁优选为电磁铁。定子包括定子铁心和缠绕在定子铁心上的定子线圈，定子线圈埋设在路面下3至5厘米的位置，平行于路面设置。机动车道缓冲段包括机动车道下坡路段、机动车转弯路段和机动车道收费站进站路段。当装设有磁铁的机动车经过机动车道缓冲段时，定子线圈输出脉冲电流。充电电路用于将定子线圈输出的脉冲电流转换为充电电流，用充电电流为储能装置充电。储能装置包括蓄电池和超级电容中的一种或两者的组合。本实施例中，基于直线电机的公路发电系统还包括用于将储能装置收集到的电能转化成工频电输送给用电设备使用或输送给电网的微电网系统。根据楞次定律可知，当带磁铁的机动车和电机定子部分的定子线圈做相对运动时，会产生一个电磁阻力，此电磁阻力阻止相对运动的发生，因此产生削弱机动车牵引力和沿路面的重力分力的作用，起到一种非接触的制动效果。由于此制动过程为非接触式方式，因此不会出现车轮抱死或者机动车漂移的现象，也不会对机动车造成机械损伤，可以减少司机对机动车的保养费用及延长轮胎的使用寿命。优选的，下坡路段的长度大于或等于50米，转弯路段的转弯角度大于或等于60度，如此，在利用机动车发电的同时，不易出现影响机动车正常行驶的状况，例如过渡辅助制动的情况。在一优选的实施例中，如图1所示，在一倾斜角度为fl的下坡路段中，一带磁铁的机动车做下坡运动，此时需要进行机动车的制动。选取机动车为对象进行受力分析，则此时机动车受到重力、摩擦力、电磁阻力和空气阻力的作用。假设此机动车重量M为1.5吨，坡段的倾斜度β力5。机动车进入坡段的速度Vtl为120 tmfh ,稳定时以速度V1为80 imjh匀速行驶，路面的摩擦系数为# = 0-012 ,忽略空气阻力。则当机动车受力平衡时，电磁阻力 F电磁为:F电磁=Mgsin 10 —uMgcos = !!05N。机动车匀速时的发电机输入的机械功率Pe为:本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于直线电机的公路发电系统，其特征在于，包括：直线电机，其定子埋设在机动车道缓冲段，作为其动子的磁铁固定于机动车底架上，装设有所述磁铁的机动车经过所述机动车道缓冲段时，定子线圈输出脉冲电流；充电电路，其与定子线圈相连，将所述脉冲电流转换为充电电流；以及储能装置，其通过充电电路与电机定子线圈相连，利用所述充电电流进行充电；其中，所述机动车道缓冲段包括机动车道下坡路段、机动车道转弯路段和机动车道收费站进站路段。

【技术特征摘要】
1.一种基于直线电机的公路发电系统，其特征在于，包括: 直线电机，其定子埋设在机动车道缓冲段，作为其动子的磁铁固定于机动车底架上，装设有所述磁铁的机动车经过所述机动车道缓冲段时，定子线圈输出脉冲电流； 充电电路，其与定子线圈相连，将所述脉冲电流转换为充电电流；以及 储能装置，其通过充电电路与电机定子线圈相连，利用所述充电电流进行充电； 其中，所述机动车道缓冲段包括机动车道下坡路段、机动车道转弯路段和机动车道收费站进站路段。2.根据权利要求1所述的公路发电系统，其特征在于，还包括用于将所述储能装置收集到的电能转化成工频电输送给用电设备使用或输送给电网的微电网系统，所述微电网系统与所述储能装置相连。3.根据权利要求1所 述的公路发电系统，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池和超级电容中的一种，所述的公路发电系统还包括与储能装置相连，并对储能装置进行充放电控制的控制电路。4.根据权利要求1所述的公路发电系统，其特征在于，所述定子包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢晓明，刘加吉，迟正刚，
申请(专利权)人：惠州学院，
类型：发明
国别省市：