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CN102801281A - 封闭式能量复循环系统及其操作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种封闭式能量复循环系统及其操作方法，封闭式能量复循环系统包含：一供电机构，用以提供一高电压；一驱动装置，由供电机构所提供的高电压来控制驱动装置的运转；以及至少一发电装置，由驱动装置通过一传动轴来转动发电装置来发电，发电装置所发出的电源提供至供电机构及一负载；其中，驱动装置以高转速转动该传动轴，而由传动轴转动发电装置来发电。本发明可提高发电装置的发电效率，使得系统整体效率大大地提升，可减少驱动装置用以转动发电装置置所耗费的资源，而有效地减少地球资源的消耗，也可有效地改善地球环保的问题。

Description

封闭式能量复循环系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种封闭式能量复循环系统其及操作方法，该系统及方法可提高发电机的发电效率。 
背景技术
人们生活品质不断地提升，电器用品及动力设备(如车辆、轮船及飞机等)在生活或工作中都已大量地使用。而使用电器用品及动力设备的能源不外是石油、天然气、太阳能、核能等。然而，此等能源不是有使用殆尽的问题，就是有使用技术有待克服，或者使用上具有极大的危险性。 
动力驱动机构(如汽轮机、水轮机或涡轮机等)通过传动轴传输动力给发电装置以产生电力，动力驱动机构或发电装置本身在运转时会有能量耗损，而且发电装置运转于低转速的情况，发电装置的发电效率并不高，使得系统整体效率大大地降低，因此发电装置在产生一定的电能时，动力驱动机构需要耗费更多资源以驱动发电装置，而造成更多地球资源及环保问题。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种封闭式能量复循环系统，使其驱动机构及发电装置运转于高转速的情况，而可减少驱动机构或发电装置在运转时的能量耗损，并可提高发电装置的发电效率，使得系统整体效率大大地提升，因此发电装置在产生一定的电能时，可减少驱动机用以驱动发电装置所耗费的资源，而有效地减少地球资源的消耗，也可有效地改善地球环保的问题。 
为达上述目的，本发明提供一种封闭式能量复循环系统，其包含： 
供电机构，用以提供一高电压； 
驱动装置，由该供电机构所提供的该高电压来控制该驱动装置的运转；以及 
至少一发电装置，由该驱动装置通过一传动轴来转动该至少一发电装置 来发电，该至少一发电装置所发出的电源提供至该供电机构及一负载； 
其中，该驱动装置以高转速转动该传动轴，而由该传动轴转动该至少一发电装置来发电。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该供电机构包含： 
储电装置，用以提供一低电压，且该至少一发电装置对该储电装置充电； 
转换器，用以将该储电装置所提供的该低电压转换成该高电压； 
控制器，用以接收该转换器所提供的该高电压，以控制该驱动装置的运转；以及 
转速感应器，用以感测该传动轴的转速以产生一转速信号，该控制器根据该转速感应器的该转速信号来控制该驱动装置所运转的转速。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该储电装置是铅酸电池、镍氢电池及锂电池的其中一者。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该转换器是一直流至直流转换器及一直流至交流转换器的其中一者。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该控制器是一交流伺服器、一直流伺服器及一变频器的其中一者。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该驱动装置是一交流电动机、一直流电动机、一磁浮马达及一永磁式马达的其中一者。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，进一步包含一变速器，其装设在该驱动装置与该传动轴之间，该变速器用以改变该驱动装置转动该传动轴的所运转的转速。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该变速器是一无段变速器或一有段变速器。 
根据本发明的封闭式能量复循环系统，其中，该至少一发电装置是一交流发电机及一直流发电机的其中一者。 
本发明提供一种封闭式能量复循环系统的操作方法，该封闭式能量复循环系统包含有一供电机构、一驱动装置及至少一发电装置，该操作方法包含下列步骤： 
由该供电机构提供一高电压以控制该驱动装置的运转； 
由该驱动装置以高转速来转动一传动轴； 
由该传动轴转动该至少一发电装置来发电；以及 
由该至少一发电装置所发出的电源提供至该供电机构及一负载。 
根据本发明的操作方法，其中，由该供电机构的一转换器将该供电机构的一储电装置的一低电压转换成该高电压。 
根据本发明的操作方法，其中，根据该供电机构的一转速感应器感测该传动轴的转速，由该供电机构的一控制器根据该转速感应器的该转速信号来控制该驱动装置的运转。 
根据本发明的操作方法，其中，由该封闭式能量复循环系统的一变速器改变该驱动装置转动该传动轴的所运转的转速。 
根据本发明的操作方法，其中，由该至少一发电装置对该供电机构的一储电装置充电。 
附图说明
图1为本发明的封闭式能量复循环系统的系统架构图； 
图2为本发明的变速器、电动机与传动轴的连结关系的示意图；以及 
图3为本发明的另一种封闭式能量复循环系统的系统架构图。 
主要元件符号说明 
10    封闭式能量复循环系统 
12    储电装置 
14    转换器 
16    控制器 
18    电动机 
20    变速器 
22    传动轴 
26    转速感应器 
28    发电机 
30    负载 
38    总线 
40    封闭式能量复循环系统 
281   发电机 
282   发电机 
283    发电机 
284    发电机 
具体实施方式
本发明的封闭式能量复循环系统包含有一供电机构、一驱动装置及至少一发电装置。供电机构用以提供一高电压。由供电机构所提供的高电压来控制驱动装置的运转。由驱动通过一传动轴来转动该至少一发电装置来发电，该至少一发电装置所发出的电源提供至供电机构及一负载，其中驱动装置以高转速转动传动轴，而由传动轴转动该至少一发电装置来发电。 
由于驱动装置通过传动轴以高转速来转动该至少一发电装置发电，高转速的该至少一发电装置可以更高效率来发电，如此当该至少一发电装置在发出一定电能时，驱动装置能降低通过传动轴转动该至少一发电装置所消耗的电能，以提升封闭式能量复循环系统的发电效率。 
以下以一实施例来说明本发明的封闭式能量复循环系统的结构及操作方法。 
图1为本发明的封闭式能量复循环系统的系统架构图。在图1中，封闭式能量复循环系统10包含一储电装置12、一转换器14、一控制器16、一电动机18、一变速器20、一传动轴22、一转速感应器26、一发电机28及一负载30。其中，储电装置12、转换器14、控制器16及转速感应器26是构成本实施例的供电机构；电动机18是构成本实施例的驱动装置；发电机28是构成本实施例的发电装置。在另一实施例中，封闭式能量复循环系统可以不包含变速器。 
储电装置12用以提供一低电压的电源。储电装置12可以是铅酸电池、镍氢电池或锂电池等。 
转换器14用以将储电装置12的低电压转换为高电压，并将所转换的电源传送至控制器16。转换器14可以是直流至直流(DC-to-DC)转换器或直流至交流(DC-to-AC)转换器。 
控制器16接收转换器14所传送的电源，并输出控制电源至电动机18以控制电动机18的运转，例如控制电动机18所运转的转速。其中，控制器16可以是交流伺服器、直流伺服器或变频器，而电动机18可以是一交流电动机、一直流电动机、一磁浮马达或一永磁式马达。 
图2为本发明的变速器、电动机与传动轴的连结关系的示意图。在图1、图2中，变速器20装设于电动机18与传动轴22之间，变速器20将电动机18所运转的高转速变换成不同的转速以转动传动轴22。变速器20可以将电动机18所运转的高转速提高或降低(在本实施例中，变速器20是使传动轴22的转速高于电动机18所运转的高转速)。变速器20可以是有段变速器或是无段变速器。在另一实施例中，在电动机18与传动轴22之间无需装设变速器20，而由电动机18直接转动传动轴22(如图1中虚线所示)。 
在图1、图2中，由变速器20转动传动轴22(另一实施例是由电动机18直接转动传动轴22，如图1中虚线所示)以转动发电机28时，发电机28是运转于高于电动机18所运转的高转速的转速(另一实施例是发电机28是运转于与电动机18所运转的高转速相同的转速)。传动轴22转动发电机28而使发电机28发电，发电机28所发出的电力提供给负载30，并可对储电装置12充电。其中，发电机28可以是直流发电机或交流发电机。 
转速感应器26感测传动轴22的转速并产生一转速信号，将转速感应器26所感测的转速信号传送至控制器16，而控制器16根据所接收的转速信号来控制电动机18所运转的转速，亦即间接控制传动轴22的转速。 
接着说明本实施例的封闭式能量复循环系统10的操作方法，同时参考图1、图2。 
首先，转换器14将储电装置12的低电压转换为高电压，并将高电压的电源传送至控制器16。 
控制器16将所接收的高电压的电源且根据转速感应器26的转速信号来产生控制电源，并将控制电源输出至电动机18以控制电动机18的运转(例如控制电动机18所运转的转速)。 
当传动轴22的转速在静止或未达到控制器16所设定的高转速时，转速感应器26将感测传动轴22的静止或低转速所产生的转速信号传送至控制器16，静止或低转速的转速信号低于控制器16所预设高转速的数值，所以控制器16例如提高输出至电动机18的控制电源，以使电动机18所运转的转速提高。提高转速的电动机18驱使变速器20转动传动轴22而使传动轴22的转速提高(另一实施例是由电动机18直接转动传动轴22，如图1中虚线所示)。上述的操作步骤重复的操作，以逐渐调整传动轴22的转速来达到控制器16所设定的高转速。 
其中，在电动机18与传动轴22之间装设变速器20，通过变速器20的变速功能使传动轴22的转速可为电动机18所运转的高转速的倍数关系。使传动轴22的转速增加，由高转速的传动轴22转动发电机28，使发电机28可产生更佳的发电效率。再者，由于电动机18及发电机28运转于高转速，使得电动机18及发电机28本身的运转损失降低。 
高转速的传动轴22转动发电机28而使发电机28发电，发电机28所发出的电力可供应负载30，并可对储电装置12充电。 
储电装置12经由转换器14及控制器16供应控制电源至电动机18，而由发电机28发电以对储电装置12充电，如此可达成封闭式能量复循环系统10的电能转动能及动能转电能的能量循环再生。 
在本实施例中，封闭式能量复循环系统10可应于车辆、轮船、飞机或社区住宅等的供电设备，由于电动机18以高转速驱动发电机28，使得封闭式能量复循环系统10有更高的发电效率。 
图3为本发明的另一种封闭式能量复循环系统的系统架构图。图3的封闭式能量复循环系统40的结构不同于图1的封闭式能量复循环系统10的结构在于：在图3中，传动轴22转动数个发电机281、282、283、284，该等发电机281、282、283、284所发出的电源传送至一总线38，储电装置12及负载30从总线38汲取电源。 
图3的封闭式能量复循环系统40的操作方式与图1的封闭式能量复循环系统10的操作方式相同，在此省略其操作方式的说明。 
本发明的优点是提供一种封闭式能量复循环系统，使其电动机及发电机运转于高转速的情况，而可减少电动机或发电机在运转时的能量耗损，并可提高发电机的发电效率，使得封闭式能量复循环系统整体效率大大地提升，因此发电机在产生一定的电能时，可减少电动机用以驱动发电机所耗费的资源，而有效地减少地球资源的消耗，也可有效地改善地球环保的问题。 
虽然本发明已参照较佳具体例及举例性附图叙述如上，但其应不被视为是限制性者。熟悉本技术者对其形态及具体例的内容做各种修改、省略及变化，均不离开本发明的权利要求所主张范围。 

Claims (14)

1.一种封闭式能量复循环系统，其包含：
供电机构，用以提供一高电压；
驱动装置，由该供电机构所提供的该高电压来控制该驱动装置的运转；以及
至少一发电装置，由该驱动装置通过一传动轴来转动该至少一发电装置来发电，该至少一发电装置所发出的电源提供至该供电机构及一负载；
其中，该驱动装置以高转速转动该传动轴，而由该传动轴转动该至少一发电装置来发电。
2.如权利要求1所述的封闭式能量复循环系统，其中，该供电机构包含：
储电装置，用以提供一低电压，且该至少一发电装置对该储电装置充电；
转换器，用以将该储电装置所提供的该低电压转换成该高电压；
控制器，用以接收该转换器所提供的该高电压，以控制该驱动装置的运转；以及
转速感应器，用以感测该传动轴的转速以产生一转速信号，该控制器根据该转速感应器的该转速信号来控制该驱动装置所运转的转速。
3.如权利要求2所述的封闭式能量复循环系统，其中，该储电装置是铅酸电池、镍氢电池及锂电池的其中一者。
4.如权利要求2所述的封闭式能量复循环系统，其中，该转换器是一直流至直流转换器及一直流至交流转换器的其中一者。
5.如权利要求2所述的封闭式能量复循环系统，其中，该控制器是一交流伺服器、一直流伺服器及一变频器的其中一者。
6.如权利要求1所述的封闭式能量复循环系统，其中，该驱动装置是一交流电动机、一直流电动机、一磁浮马达及一永磁式马达的其中一者。
7.如权利要求1所述的封闭式能量复循环系统，进一步包含一变速器，其装设在该驱动装置与该传动轴之间，该变速器用以改变该驱动装置转动该传动轴的所运转的转速。
8.如权利要求7所述的封闭式能量复循环系统，其中，该变速器是一无段变速器或一有段变速器。
9.如权利要求1所述的封闭式能量复循环系统，其中，该至少一发电装置是一交流发电机及一直流发电机的其中一者。
10.一种封闭式能量复循环系统的操作方法，该封闭式能量复循环系统包含有供电机构、驱动装置及至少一发电装置，该操作方法包含下列步骤：
由该供电机构提供一高电压以控制该驱动装置的运转；
由该驱动装置以高转速来转动一传动轴；
由该传动轴转动该至少一发电装置来发电；以及
由该至少一发电装置所发出的电源提供至该供电机构及一负载。
11.如权利要求10所述的操作方法，其中，由该供电机构的一转换器将该供电机构的一储电装置的一低电压转换成该高电压。
12.如权利要求10所述的操作方法，其中，根据该供电机构的一转速感应器感测该传动轴的转速以产生一转速信号，由该供电机构的一控制器根据该转速感应器的该转速信号来控制该驱动装置的运转。
13.如权利要求10所述的操作方法，其中，由该封闭式能量复循环系统的一变速器改变该驱动装置转动该传动轴的所运转的转速。
14.如权利要求10所述的操作方法，其中，由该至少一发电装置对该供电机构的一储电装置充电。
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