一种充电桩系统技术方案

本发明专利技术的充电桩系统包括电动轮、电动机、磁矩轮、发电机和整流装置；电动机与市网电源或其他电源连接；电动轮环绕轮圈间隔平均排布至少4个动磁体，动磁体外缘之间的圆弧间距为m；磁矩轮环绕轮圈间隔平均排布至少4个转磁体，转磁体外缘之间的圆弧间距为n；m和n相等；电动机与电动轮传动；电动轮与磁矩轮相邻设置；磁矩轮与发电机传动；发电机与整流装置连接；当电动机驱动电动轮旋转时，充电桩系统内部的间隙磁场分布状态往复改变，使磁矩轮获得转矩驱动发电机旋转发电，通过整流装置为充电桩系统的负载充电。

A Charging Pile System

The charging pile system of the invention comprises an electric wheel, a motor, a magnetic moment wheel, a generator and a rectifier device; a motor is connected with the power supply of the municipal network or other power sources; an average arrangement of at least four dynamic magnets around the wheel ring is made by the electric wheel, with an arc spacing between the outer edges of the dynamic magnet being m; and an average arrangement of at least four magnetic moment wheels around the wheel ring. The arc spacing between the outer edges of the rotating magnet is equal to n; m and n; the motor and the electric wheel drive; the electric wheel and the magnetic moment wheel are adjacent to each other; the magnetic moment wheel drives the generator; the generator and the rectifier are connected; when the motor drives the electric wheel to rotate, the gap magnetic field distribution in the charging pile system changes reciprocally. The magnetic moment wheel is rotated to drive the generator to generate electricity, and the load of the charging pile system is charged by the rectifier.

【技术实现步骤摘要】
一种充电桩系统
本专利技术涉及充电桩的具体应用设计领域，具体涉及一种电能变换不采用常规AC-DC或DC-DC电路的充电桩系统。
技术介绍
充电桩的早期应用是基于对城市电动汽车建立充电网的需求概念，随着充电桩技术的发展，人们认为充电桩对城市电网的削峰补谷，或配合风能、太阳能装置使用，被赋予了更多的以新能源为题材的使命。在充电桩具体应用的技术方案中，通常需要把交流电变换为直流电，以及对所输出的电压进行升/降压调整，目前的技术应用主流是采用AC-DC电路或DC-DC电路，而这类AC-DC电路或DC-DC电路隐含了高频开关电路，当功率较大且隔离欠佳时，所伴随产生的高频电磁辐射容易对城市电网产生干扰，且对从业人员健康产生的影响难以忽视。由此在不少应用领域中，业界希望寻求一种无需担心高频电磁辐射又方便调整输出电压的充电桩系统。一种回归性思路是采用直流电动机驱动发电机替代AC-DC电路或DC-DC电路，但是这种技术思路的电能转换效率较低，为此业界提出过多种辅助机械能装置的构想，例如在发电机的转轴加飞轮。本专利技术充电桩系统的设计思想，可以在中国古代普遍使用的水车获得启示，水车的工作原理并非在轴心设置旋转动力机，而是沿水车轮页外侧的切线方向在合适的时间给予一杯水(一份势能)，该杯水的下落势能转变成水车环绕轴心旋转的动力，该份能量尽管是”量子化”的，但通过水车的惯性消化可形成趋于均化的持续运转。这一古代水车做功的启发模型完全可以平移到电能变换领域设计，本申请正是基于运用一种在磁矩轮的轮沿产生磁能交换使其做功，充分发挥永磁体中隐藏的能量，并利用磁矩轮的旋转惯性持续获得转矩增量，从而驱动发电机旋转发电并通过整流装置为充电桩系统的外部负载充电。
技术实现思路
本专利技术的目的，在于克服现有充电桩局限于采用AC-DC或DC-DC电路的设计缺陷，提供一种运用周期性磁力作用增加磁矩轮转矩、通过磁矩轮驱动发电机发电再整流的技术方案，从而达到避免高频电磁辐射又方便调整输出电压的充电桩设计目的，结构简单，工艺容易实现。为实现上述的技术目标，本专利技术提供了一种充电桩系统，该充电桩系统包括电动轮、电动机、磁矩轮、发电机和整流装置；所述的电动机为旋转式电动机，其电源控制端与市网电源或其他电源连接；所述电动轮环绕轮圈间隔平均排布至少4个动磁体，动磁体外缘之间的圆弧间距为m；所述磁矩轮环绕轮圈间隔平均排布至少4个转磁体，转磁体外缘之间的圆弧间距为n；所述的圆弧间距m和圆弧间距n相等；动磁体和转磁体由永磁材料制成；电动机的转轴与电动轮的转轴同轴心固连或通过变速/变矩装置传动；电动轮与磁矩轮相邻设置；磁矩轮的转轴与发电机的转轴同轴心固连或通过变速装置传动；发电机为旋转式发电机，其电源输出端与整流装置的电源输入端连接；当电动机驱动电动轮旋转时，动磁体外缘与转磁体外缘之间间隙磁场的分布状态往复改变，从而使磁矩轮获得转矩驱动发电机旋转发电，通过整流装置的电源输出端为充电桩系统的外部负载充电。本专利技术中，所述的动磁体和转磁体的材料为磁钢、钕铁硼等一类本领域技术人员公知的永磁体，冠以不同称谓仅是为清晰表述其设置部位及运动特征。所述的市网电源指常规城乡供电网的电源，其供电装置包括220V、380V或其他电压的交流供电电源装置，以及未来市电电网可能出现的直流供电电源装置。上述充电桩系统的技术方案中，所述的电动轮、磁矩轮在所述的充电桩系统中各设置至少1个。设置多个磁矩轮有利于增强惯性转矩输出，但对机械强度要求高；设置多个电动轮有利于增强磁矩轮的转矩。上述充电桩系统的技术方案中，所述的动磁体和转磁体以各自的转轴为参照同极向排布，或以磁极N-S交替的方式排布。上述充电桩系统的技术方案中，所述电动轮与磁矩轮相邻设置为动磁体外缘与转磁体外缘的间隙不超过50mm。该间隙是指动磁体与转磁体同时位于法线上(该法线由电动轮的转轴与磁矩轮的转轴确定)相对的间距，该间隙的选择与所述充电桩系统的功率设计有关，也与动磁体和转磁体的材料磁通密度相关。上述技术方案中，所述的电动轮或/和磁矩轮由2层以上环形的不同材料构成。上述充电桩系统的技术方案中，包括所述的电动轮和电动机一体化设计。上述技术方案中，所述的其他电源包括一次电池和储能装置及其控制装置；所述的储能装置包括二次电池或/和电力驱动的机械能储存装置。所述的一次电池包括但不限于锌锰电池、锌空气电池、铝空气电池，以及若干一次单体电池串联/并联而成的一次电池组；所述的二次电池包括但不限于铅酸电池、锂电池、镍氢电池、镍锌电池以及锌空气二次电池，以及若干二次单体电池串联/并联而成的电池组；所述电力驱动的机械能储存装置，包括应用电动装置使机械装置内部结构发生可逆变形以及应用电动装置压缩空气形式储存机械能的装置，这类储存机械能的装置逆变使用时，通常是配置发电装置将所储存的机械能转换为电能对外部输出。作为上述储能装置的一种改进，所述储能装置的控制装置包括第一充电装置，第一充电装置包括：电源输入端、电源输出端和逻辑控制装置；第一充电装置的电源输出端连接储能装置的电源端或/和电动机的电源控制端，其电源输入端连接市电电网或/和发电机的电源输出端，其逻辑控制装置的信号输入端连接发电机的电源输出端或/和储能装置的电源端。作为上述储能装置的再一种改进，所述储能装置的控制装置还包括第二充电装置，第二充电装置包括：风能、太阳能、热力机将其他能源变换为电能的装置；第二充电装置的电源输出端连接二次电池或/和所述机械能储存装置的电源端。第二充电装置的作用是为所述储能装置补充电能。基于上述其他电源的技术方案，本专利技术还公开了所述的一种其他电源的电能补充方法：为所述的一次电池更换电极、更换电解液。该更换电极、更换电解液的电能补充方法在电池行业惯称机械充电。以上所述充电桩系统的应用需要机械支撑架件，机械支撑架件在有效实现机械支撑的前提下，所选用的材料和结构可以任意。本专利技术充电桩系统与常规技术的本质区别，在于不采用常规高频开关电路，也非传统的单纯变压器整流电路，电动机驱动的电动轮并不与磁矩轮发生机械能传动关系，电动轮与磁矩轮的能量传递，是通过两者永磁体之间间隙磁场的分布状态改变而变换为磁矩轮的转矩，当磁矩轮具有一定质量并且旋转速度足够时，可驱动发电机旋转发电并通过整流装置为充电桩系统的外部负载充电。本专利技术的优点在于：所述的充电桩系统具有永磁体磁能传递带来的转矩增量，可有效提升充电桩系统的电能转换效率，无高频电磁辐射，调整输出电压方便，以此方案设计的充电桩系统的结构简单、组合多样化、工艺容易实现、有效适应高端充电桩系统应用领域的设计要求。附图说明图1是本专利技术所述充电桩系统的工作逻辑结构示意图；图2是一种在轮圈上设置4个动磁体的电动轮结构示意图；图3是一种在轮圈上设置8个转磁体的磁矩轮结构示意图；图4是一种电动轮与磁矩轮局部结构关系的静态简析示意图；图5是一种电动轮与磁矩轮局部结构关系的动态简析示意图；图6是由两个不同材料圆环组合成圆盘的磁矩轮的结构示意图；图7是对应2个磁矩轮配置2个电动轮的一种结构示意图；图8是另一种电动轮与磁矩轮局部结构关系的动态简析示意图。附图标识：1、电动轮1a、电动轮转轴1b、电动轮轮圈1c、动磁体2、电动机3、磁矩轮3a、磁矩轮转轴3b、磁矩轮轮圈3c、转磁体4、间本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种充电桩系统，其特征在于，包括电动轮(1)、电动机(2)、磁矩轮(3)、发电机(5)和整流装置；电动机(2)为旋转式电动机，其电源控制端与市网电源或其他电源连接；所述电动轮(1)环绕轮圈(1b)间隔平均排布至少4个动磁体(1c)，动磁体(1c)外缘之间的圆弧间距为m；所述磁矩轮(3)环绕轮圈(3b)间隔平均排布至少4个转磁体(3c)，转磁体(3c)外缘之间的圆弧间距为n；所述的圆弧间距m和圆弧间距n相等；动磁体(1c)和转磁体(3c)由永磁材料制成；电动机(2)的转轴与电动轮(1)的转轴(1a)同轴心固连或通过变速/变矩装置传动；电动轮(1)与磁矩轮(3)相邻设置；磁矩轮(3)的转轴(3a)与发电机(5)的转轴(5a)同轴心固连或通过变速装置传动；发电机(5)为旋转式发电机，其电源输出端与整流装置的电源输入端连接；当电动机(2)驱动电动轮(1)旋转时，动磁体(1c)外缘与转磁体(3c)外缘之间间隙(4)磁场的分布状态往复改变，从而使磁矩轮(3)获得转矩驱动发电机(5)旋转发电，通过整流装置的电源输出端为充电桩系统的外部负载充电。

【技术特征摘要】
1.一种充电桩系统，其特征在于，包括电动轮(1)、电动机(2)、磁矩轮(3)、发电机(5)和整流装置；电动机(2)为旋转式电动机，其电源控制端与市网电源或其他电源连接；所述电动轮(1)环绕轮圈(1b)间隔平均排布至少4个动磁体(1c)，动磁体(1c)外缘之间的圆弧间距为m；所述磁矩轮(3)环绕轮圈(3b)间隔平均排布至少4个转磁体(3c)，转磁体(3c)外缘之间的圆弧间距为n；所述的圆弧间距m和圆弧间距n相等；动磁体(1c)和转磁体(3c)由永磁材料制成；电动机(2)的转轴与电动轮(1)的转轴(1a)同轴心固连或通过变速/变矩装置传动；电动轮(1)与磁矩轮(3)相邻设置；磁矩轮(3)的转轴(3a)与发电机(5)的转轴(5a)同轴心固连或通过变速装置传动；发电机(5)为旋转式发电机，其电源输出端与整流装置的电源输入端连接；当电动机(2)驱动电动轮(1)旋转时，动磁体(1c)外缘与转磁体(3c)外缘之间间隙(4)磁场的分布状态往复改变，从而使磁矩轮(3)获得转矩驱动发电机(5)旋转发电，通过整流装置的电源输出端为充电桩系统的外部负载充电。2.根据权利要求1所述的充电桩系统，其特征在于，所述的电动轮(1)、磁矩轮(3)在所述的充电桩系统中设置至少1个。3.根据权利要求1所述的充电桩系统，其特征在于，所述的动磁体(1c)和转磁体(3c)以各自的转轴为参照同极向排布，或以磁极N-S...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘曦，刘粤荣，
申请(专利权)人：深圳美能动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44