[发明专利]一种充电桩系统

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

本发明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。

发明内容

本发明的目的，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，本发明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。

本发明中，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。