[实用新型]一种混合动力装置

说明书

本实用新型公开了一种混合动力装置，其特征在于，包括热动力发电机组和机械转动负载装置；所述热动力发电机组包括发动机和发电机；所述机械转动负载装置包括电动机、传动轴和机械转动负载；发电机和电动机的两端均具有向外伸出的传动轴，发电机的传动轴和电动机的传动轴通过连轴装置相连。该混合动力装置及控制方法能采用电力和燃气，实现电力和燃气的优势互补，而且有多种运行模式，能源利用效率高，具备显著的经济效益和社会效益。

技术领域

本实用新型涉及电力和热动力领域，尤其涉及一种串联机械转动负载动力系统。

背景技术

目前大型动力设备，如空调压缩机、空气压缩机、混凝土泵车等，一般都采一种动力驱动，要么用电动机驱动，或用燃油发电机驱动，现有技术中没有将电动机与发动机形成很好的动力结合。因此，有必要设计一种串联机械转动负载动力系统。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种混合动力装置，该混合动力装置及灵活性好，占地面积小，易于实施，可让燃气和电力完美地实现优势互补，同时双能源体系更具战略安全性。

实用新型的技术解决方案如下：

一种混合动力装置，包括热动力发电机组和机械转动负载装置；所述热动力发电机组包括发动机和发电机；所述发动机采用燃料内燃机、燃气轮机或蒸汽轮机，或燃气轮机和蒸汽轮机组合形式，其中燃料可采用天然气或汽柴油等。所述机械转动负载装置包括电动机和机械转动负载，机械转动负载一般为压缩机、风机、水泵等。

所述发电机和电动机均包括定子、转子和轴承，其中定子包括定子铁芯和定子绕组，所述定子绕组由多个绕组组成，每个绕组由导线反复缠绕在同一定子铁芯部位而形成；

所述发电机和电动机的两端均具有向外伸出的传动轴；其中发电机传动轴一端与发动机传动轴连接，发电机传动轴另一端通过连轴装置与电动机的传动轴相连，而电动机的传动轴另一端与机械转动负载连接。让发动机、发电机、电动机和机械转动负载的四轴串联直驱，效率更高，结构更简单，更于维护。

进一步，当所述发电机或电动机定子、转子和传动轴处于水平布置时，位于所述发电机或电动机转子上方的定子绕组中包含一个或多个反重力励磁绕组；或发电机和电动机转子上方同时包含一个或多个反重力绕组；所述反重力励磁绕组通过在发电机或电动机定子绕组之间增加引出导线而获得，所述反重力励磁绕组通过引出导线可与其他定子绕组电气分离，形成可独立通电工作的回路，也可接入到定子绕组回路中。

发电机和电动机转子内主要材料为铁芯，当所述反重力励磁绕组通入电流时，能对发电机或电动机转子内的铁芯产生向上反重力方向的电磁吸力，该电磁吸力能让发电机或电动机传动轴的水平支撑轴承，或连同发动机和机械转动负载传动轴的水平支撑轴承，所受的竖直向下压力减小或为零， 此时工况为发动机驱动机械转动负载，发电机或电动机不发电或不驱动。

由于发动机、发电机、电动机和机械转动负载均为水平安装，而且在四者中的运动部件，发电机和电动机转子和传动轴的重量相对其他部件要重的多，传动轴转动时轴承产生的摩擦力只与轴承承受的竖直向下径向压力有关，而与机械转动负载负荷和传动轴的转矩大小无关，一旦该压力减小甚至为零，将大大降低轴承转动时的摩擦阻力，同时可降低震动和噪音。这种普通轴承加转子和反重力励磁绕组的结构方式，与磁悬浮轴承结构类似，能使轴承径向方向承受的重力减小甚至到零，相当于处于失重环境下，获得近似于磁悬浮轴承的效果。

由于采用发电机和电动机与发动机和机械转动负载直接串联结构，此时整个发电机或电动机不仅成了连接发动机与机械转动负载的传动轴和飞轮，还成为能支撑发动机和机械转动负载自身传动轴的反重力轴承。而且反重力励磁绕组结构，不需要在发电机或电动机本体上额外增加部件，而是结合发电机或电动机已有轴承、转子和定子，通过优化定子绕组，产生出独特反重力励磁绕组结构，使已有发电机或电动机成为一个庞大的反重力轴承，和一个性能更加优质的反重力惯性飞轮。