自由电力能源系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于发电技术领域，具体涉及一种自由电力能源系统。
【背景技术】
[0002]发电机是一种将其它形式的能源转换成电能的机械设备。目前常用的可移动式发电机通常为柴油或汽油发电机，在柴油机汽缸内，经过空气滤清器过滤后的洁净空气与喷油嘴喷射出的高压雾化柴油充分混合，在活塞上行的挤压下，体积缩小，温度迅速升高，达到柴油的燃点，柴油被点燃，混合气体剧烈燃烧，体积迅速膨胀，推动活塞下行，称为作功。各汽缸按一定顺序依次作功，作用在活塞上的推力经过连杆变成了推动曲轴转动的力量，从而带动曲轴旋转；将无刷同步交流发电机与动力机曲轴同轴安装，就可以利用动力机的旋转带动发电机的转子，利用“电磁感应”原理，发电机就会输出感应电动势，经闭合的负载回路就能产生电流。但是此类发电机体型庞大、噪音大，不适合民用场合，且发电成本较高，无法大规模普及应用。
[0003]因此，本领域急需一种噪音小、发电效率高、适合民用的电力能源系统。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种自由电力能源系统，该系统通过蓄电池驱动无刷马达来调校永磁马达的转速和扭矩，并通过永磁马达传动磁力发电机组进行发电。
[0005]本发明目的实现由以下技术方案完成:
一种自由电力能源系统，其特征在于所述系统包括蓄电池、无刷马达、永磁马达、磁力发电机组以及电力转换模块，所述蓄电池连接驱动所述无刷马达转动；所述无刷马达输出轴与所述永磁马达输入轴之间经磁力齿轮传动连接；所述永磁马达输出轴与所述磁力发电机组输入轴之间经变速传动机构传动连接；所述磁力发电机组输出端同所述电力转换模块相连接。
[0006]所述系统还包括PLC控制装置，所述PLC控制装置分别连接控制所述蓄电池、无刷马达、永磁马达、磁力发电机组以及电力转换模块。
[0007]所述蓄电池同所述电力转换模块相连接以充电。
[0008]所述变速传动机构由相互传动的小直径轮和大直径轮组成，所述小直径轮与所述永磁马达输出轴同轴设置，所述大直径轮与所述磁力发电机组输入轴同轴设置。
[0009]所述磁力发电机组包括至少一台磁力发电机，所述大直径轮数量与所述磁力发电机数量相对应。
[0010]所述小直径轮和所述大直径轮均为齿轮，两者之间为齿轮啮合传动。
[0011]所述变速传动机构由构成磁力传动的小磁力齿轮和大磁力齿轮组成，所述小磁力齿轮与所述永磁马达输出轴同轴设置，所述大磁力齿轮与所述磁力发电机组中的磁力发电机输入轴同轴设置。
[0012]所述磁力发电机组包括至少一台磁力发电机，所述大磁力齿轮数量与所述磁力发电机数量相对应。
[0013]所述永磁马达腔体内为真空。
[0014]本发明的优点是，通过PLC实时控制无刷马达驱动调校永磁马达转动以带动磁力发电机组发电，整套能源系统发电的过程只需由两节蓄电池提供初始驱动力和调校扭力即可，发电成本低，且结构简单，适合家庭或办公楼等场合，可大规模推广应用。
【附图说明】
[0015]图1为本发明中自由电力能源系统组成框图；
图2为本发明实施例一中的自由电力能源系统示意图；
图3为本发明实施例二中的横式自由电力能源系统示意图；
图4为本发明实施例三中的立式自由电力能源系统示意图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解:
如图1-4，图中标记1-23分别为:无刷马达1、磁力齿轮2、永磁马达3、小直径轮4、磁力发电机组5、大直径轮6、磁力发电机7、电力转换模块8、电源插座9、PLC控制装置10、CPU11、蓄电池12、磁力发电机13、大磁力齿轮14、小磁力齿轮15、永磁马达16、电力转换模块17、电源插座18、CPU 19、蓄电池20、PLC控制装置21、隔板22、固定装置23。
[0017]实施例一:如图1、2所示，本实施例具体涉及一种封装于箱体中的便携式自由电力能源系统，该系统主要由无刷马达1、永磁马达3、磁力发电机组5、电力转换模块8、PLC控制装置10以及蓄电池12组成。
[0018]如图2所示，无刷马达I与蓄电池12相连并由其提供电力驱动，无刷马达I的输出轴与永磁马达3的输入轴之间经磁力齿轮2构成磁力传动；其中，无刷电机在去除电刷后，具有低干扰、低噪音、运转顺畅、寿命长、维护成本低的优点；而磁力齿轮2则可以像机械齿轮传动一样改变转速和转向，可省去机械变速装置，进一步减小摩擦并提高稳定性；永磁马达3的输出轴经变速传动机构带动磁力发电机组5转动进行发电，磁力发电机组5由若干磁力发电机7组成，在本实施例中具体由四个磁力发电机7所组成；而变速传动机构则由作为主动轮的小直径轮4和作为从动轮的若干大直径轮6构成，在本实施例中大直径轮6的数量同磁力发电机7的数量相同均为四个，其中，小直径轮4与永磁马达3的输出轴同轴设置并经平键固定连接，而四个大直径轮6则分别同各自对应的磁力发电机7的输入轴同轴设置；在本实施例中，小直径轮4同大直径轮6之间的传动比为4:1，也就是说大直径轮6的直径应为小直径轮4直径的4倍；需要说明的是，变速传动机构中的小直径轮4和大直径轮6既可以是构成啮合传动的齿轮、也可以是构成皮带传动的皮带轮、又或是构成摩擦传动的表面具有纹路的摩擦轮，在本实施例中两者具体采用构成啮合传动的齿轮形式；磁力发电机组5的输出端同电力转换模块8相连接，电力转换模块8上具有一电源插座9以供用户插电使用，电源插座9可以是固定于箱体上的，也可以是可拆卸式固定于室内墙壁上使用的；PLC控制装置10经控制线缆分别同无刷马达1、永磁马达3、磁力发电机组5、电力转换模块8以及蓄电池12相连接，用于实时监测各部件的状态并发送相应控制指令；PLC控制装置10具体由CPU 11进行控制；蓄电池12是由两节12V的干电池所组成的，用于向无刷马达I提供直流电源以驱动其转动来校正永磁马达3的转速，此外，蓄电池12还同电力转换模块8连接以及时获得电力补充。
[0019]需要说明的是，由于温度和空气等因素将会影响马达的寿命和性能，因此本实施例中的永磁马达3采用真空形式，为了使真空性能得到保证，在永磁马达3上安装有一磁力真空泵(图中未示出)以抽除马达腔体内的空气，确保永磁马达3内为不受温度影响的真空环境。
[0020]如图2所示为本实施例中自由电力能源系统的工作原理，具体如下:
(1)通过PLC控制装置10控制无刷马达I启动，并由蓄电池12供应直流电，无刷马达I在磁力齿轮2的传动下带动永磁马达3转动，转速为800r/m ;在这一过程中，PLC控制装置10实时监测永磁马达3的转速，确保永磁马达3的转速维持不变；
若转速大于800r/m，贝Ij发送校正转速的控制指令使无刷马达I向永磁马达3提供反向扭力以降低其转速并维持于800r/m ;若转速维持于800r/m，则PLC控制装置10控制无刷马达I保持静止不动，由于无刷马达I与永磁马达3之间采用磁力齿轮传动，因此无刷马达I的静止状态不会对永磁马达3的转速造成影响；若转速小于800r/m，则发送校正转速的控制指令使无刷马达I向永磁马达3提供正向扭力以提高其转速并维持于800r/m ；
(2)在无刷马达I的维持下，永磁马达3保持800r/m的旋转速度，其输出轴上的小直径轮4以相同速度进行旋转，小直径轮4作为主动轮与各大直径轮6之间进行啮合传动，由于两者之间的传动比为4:1，因此各大直径轮6的转速降低为200r/m，经变速后，各大直径轮6分别驱动与其相连接的磁力发电机7的输入轴转动，并以200r/m的转速带动磁力发电机7发电；即，永磁马达3经变速传动机构带动磁力发电机组5内的四个磁力发电机7进行发电，产生48V的直流电；在这一过程中，PLC控制装置10实时监测磁力发电机组5的运行状态?目息;
(3)由磁力发电机组5内四个磁力发电机7发电所产生的48V直流电经导线输送入电力转换模块8中，经电力转换模块8合并、整流、逆变(该电力转换过程为本领域常规技术，故不再赘述)，以将48V直流电转换为220V的交流电，并经电源插座9向外输出，用户需要用电时，只需将电器插头插入电源插座9中即可正常用电；
(4)在电力转换过程中，PLC控制装置10实时监测蓄电池12内的电量，当监测到其内的电量低于某一阈值时，则向电力转换模块8发送控制指令使其对蓄电池12进行充电；当PLC控制装置10监测到蓄电池12内的电量达到100%时，则再次向电力转换模块8发送控制指令使其停止对蓄电池12进行充电；如此往复，确保蓄电池12内的电量不低于设定阈值。
[0021]本实施例中自由电力能源系统的有益效果在于:
I)通过由两节12V干电池所组成的蓄电池向无刷马达提供驱动其转动的直流电，并在永磁马达、磁力发电机组、电力转换模块的共同作用下，可产生供用户日常生活所用的220V交流电，发电效率高，功率可达4KW?20KW，且蓄电池内所消耗的电能可得到及时补充，实现可完全自由产生电力能源的系统；需要说明的是，蓄电池和无刷马达主要用于第一次启动和调校所用，之后蓄电池只作为后备之用，由电力转换模块所补充的电能大部分输送向PLC控制装置和永磁马达以供两者运行；
2)通过PLC控制装置可实时监测各部件运行状态信息，并能对整个能源系统进行智能控制，确保稳定发电；
3)整个系统结构简单，发电成本极低，且该系统封装于箱体中，便于用户携带，可广泛应用于家庭、办公场所、野外露营等场合。
[0022]实施例二:如图3所示，本实施例具体涉及一种横式自