CN107359780A - 发电系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种发电系统，其中，该系统包括：蓄电池，用于存储电能；电动机，与所述蓄电池连接，用于将所述蓄电池存储的电能转换为旋转机械能；主动轮，安装在所述电动机的传动轴上，所述主动轮外侧交错镶嵌有多个极性不同的第一永久磁块；发电机，用于将旋转机械能转换成电能，所述发电机的传动轴与所述电动机的传动轴平行；从动轮，安装在所述发电机的传动轴上，所述从动轮外侧交错镶嵌有多个极性不同的第二永久磁块，所述从动轮与所述主动轮相邻但不接触。本发明提供的发电系统具有结构简单、实现成本低廉，电能转换效率高，应用场所广泛等优点。

Description

发电系统

技术领域

本发明涉及永磁发电技术领域，尤其涉及一种利用永磁体磁场发电的装置，具体来说就是一种发电系统。

背景技术

发电机(Generators)是将其他形式的能源转换成电能的机械设备，它由水轮机、汽轮机、柴油机或其他动力机械驱动，将水流、气流、燃料燃烧或原子核裂变产生的能量转化为机械能传给发电机，再由发电机转换为电能。发电机在工农业生产、国防、科技及日常生活中有广泛的用途。发电机的形式很多，但其工作原理都基于电磁感应定律和电磁力定律。因此，其构造的一般原则是：用适当的导磁和导电材料构成互相进行电磁感应的磁路和电路，以产生电磁功率，达到能量转换的目的。

在机械能转化为电能的过程中，存在能量损耗，能量消耗严重，为此，人们寻求各种方式降低能量损耗，提高能量转换效率。永磁体作为一种蓄能体，已经成为人们的共识，特别是钕铁硼合金超强永磁材料问世后，磁能利用越来越受到人们的重视，超强永磁体巨大的惊人磁力，引起人们广泛对利用超强永磁体作为新能源的各种发电设备的强烈需求，但是，现有在发电设备中利用超强永磁体发电，虽然在一定程度上能够提高能量转换效率，但所用机械装置复杂，能量转换效率依然很低。

因此，如何让发电机利用较少的机械能发出更多电能，并不会造成发电设备机械结构过于复杂，是本领域技术人员亟需研发的一个重要课题。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种发电系统，解决了现有技术中永磁发电机结构复杂，电磁转换效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种发电系统，包括：蓄电池，用于存储电能；电动机，与所述蓄电池连接，用于将所述蓄电池存储的电能转换为旋转机械能；主动轮，安装在所述电动机的传动轴上，所述主动轮外侧交错镶嵌有多个极性不同的第一永久磁块；发电机，用于将旋转机械能转换成电能，所述发电机的传动轴与所述电动机的传动轴平行；从动轮，安装在所述发电机的传动轴上，所述从动轮外侧交错镶嵌有多个极性不同的第二永久磁块，所述从动轮与所述主动轮相邻但不接触。

根据本发明的上述具体实施方式可知，发电系统至少具有以下有益效果：将风能、太阳能等绿色能源蓄积在蓄电池中，利用蓄电池给电动机供电，电动机旋转带动主动盘旋转，主动盘上设置有稀土钕铁硼合金永磁体(S极永磁体与N极永磁体间隔设置)，从动盘上也设置有稀土钕铁硼合金永磁体(S极永磁体与N极永磁体间隔设置)，在磁场的作用下，主动盘转动时，从动盘也随之转动，从动盘带动发电机的传动轴旋转进行发电；此外，还可以在发动机传动轴上设置稀土钕铁硼合金永磁体(S极或N极永磁体)，并在发动机传动轴上对应S极或N极永磁体外侧设置金属套环，金属套环内部也设置稀土钕铁硼合金永磁体(极性与发动机传动轴上的稀土钕铁硼合金永磁体的极性相同)。结构简单、实现成本低廉，电能转换效率高，应用场所广泛。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例一的结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例二的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的内轮和套轮的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的内轮和套轮的截面图；

图5为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例三的结构示意图；

图6为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例四的结构示意图。

符号说明：

1蓄电池 2电动机

3主动轮 4发电机

5从动轮 6内轮

7套轮 8能量收集器

21、41传动轴 31第一永久磁块

51第二永久磁块 61第三永久磁块

71第四永久磁块

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

某些用以描述本申请的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本申请的描述上额外的引导。

图1为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例一的结构示意图，如图1所示，蓄电池给电动机供电，电动机带动主动轮旋转，主动轮外侧交叉镶嵌有多个极性不同的永久磁块，从动轮外侧也交叉镶嵌有多个极性不同的永久磁块，从动轮与主动轮相邻但不接触；磁场力的作用下，主动轮带动从动轮一起旋转；从动轮安装在发电机的传动轴上，可以产生电能。

该附图所示的具体实施方式中，发电系统包括：蓄电池1、电动机2、主动轮3、发电机4和从动轮5。其中，蓄电池1用于存储电能；电动机2与所述蓄电池1连接，电动机2用于将所述蓄电池1存储的电能转换为旋转机械能；主动轮3安装在所述电动机2的传动轴21上，所述主动轮3外侧交错镶嵌有多个极性不同的第一永久磁块31；发电机4用于将旋转机械能转换成电能，所述发电机4的传动轴41与所述电动机的传动轴平行；从动轮5安装在所述发电机2的传动轴21上，所述从动轮5外侧交错镶嵌有多个极性不同的第二永久磁块51，所述从动轮5与所述主动轮3相邻但不接触。第一永久磁块31和第二永久磁块51可以为稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)超强永磁体。

本发明的具体实施例中，所述主动轮3与所述从动轮5之间的最近距离L1为3mm～15mm；所述第一永久磁块31共有8块，其中，4块N极磁块(8mm处的磁能量为380mT)，4块S极磁块(8mm处的磁能量为380mT)，N极磁块和S极磁块间隔设置，磁块之间的距离为13mm；所述第二永久磁块51共有38块，其中，19块N极磁块(8mm处的磁能量为272mT)，19块S极磁块(8mm处的磁能量为304mT)，N极磁块和S极磁块间隔设置，磁块之间的距离为92mm；所述电动机2为直流无刷电动机，电动机2的功率可以为2.2KW；第一永久磁块31和第二永久磁块51可以为稀土钕铁硼合金永磁体；第一永久磁块31和第二永久磁块51尺寸可以为85mm×65mm×17mm；第一永久磁块31与主动轮3外侧切线的夹角为10度～30度；第二永久磁块51与从动轮5外侧切线的夹角为10度～30度。第一永久磁块31可以完全没入主动轮3外侧表面内，还可以部分露出主动轮3外侧表面；第二永久磁块51可以完全没入从动轮5外侧表面内，还可以部分露出从动轮5外侧表面。主动轮3与从动轮5之间通过磁块磁场力的相互作用，主动轮3在不与从动轮5接触的情况下，带动从动轮5旋转，能量损失极小，充分利用畜电池1中的电能。

参见图1，同名磁极相排斥，异名磁极相吸引，第一永久磁块31和第二永久磁块51靠近时，克服由于N-S极相互作用而产生的阻力和“死点”，让主动轮3带动从动轮5飞速旋转，从动轮5带动发电机4进行发电，借助磁场力的作用，充分利用畜电池1中的电能。

图2为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例二的结构示意图；图3为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的内轮和套轮的结构示意图；图4为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的内轮和套轮的截面图，如图2～图4所示，在发电机的传动轴上固定安装有内轮，内轮外侧镶嵌有多个极性相同的第三永久磁块，内轮外侧套设套轮，套轮固定在机架或者发电机外壳上，套轮不随发电机的传动轴一起旋转，套轮内侧也镶嵌有多个极性相同的第四永久磁块，第三永久磁块和第四永久磁块的极性相同，同名磁极相排斥，从而有利于发电机转轴的旋转。

该附图所示的具体实施方式中，发电系统还包括：内轮6和套轮7。其中，内轮6安装在所述发电机4的传动轴41上，所述内轮6外侧镶嵌有多个极性相同的第三永久磁块61，其中，所述内轮6随所述发电机4的传动轴41一起转运；套轮7套在所述内轮6的外侧，所述套轮7内侧镶嵌有多个极性相同的第四永久磁块71，其中，所述套轮7不随所述发电机4的传动轴41一起转运，所述第四永久磁块71与所述第三永久磁块61的极性相同，即第三永久磁块61为S极时，第四永久磁块71也为S极，第三永久磁块61为N极时，第四永久磁块71也为N极。

本发明的具体实施例中，所述内轮6和所述套轮7的最近距离为5mm～20mm；所述第三永久磁块61共14块(第三永久磁块61为S极时，8mm处的磁能量为272mT)；所述第四永久磁块71共18块(第四永久磁块71为S极时，8mm处的磁能量为304mT)；第三永久磁块61和第四永久磁块71尺寸可以为85mm×65mm×17mm；第三永久磁块61与内轮6外侧切线的夹角为10度～30度；第四永久磁块71与套轮7内侧切线的夹角为10度～30度。套轮7具有磁屏蔽功能，或者套轮7内设置有磁屏蔽功能的夹层，防止第三永久磁块61或者第四永久磁块71漏磁，从而最大程度利用磁能。第三永久磁块61可以完全没入内轮6外侧表面内，还可以部分露出内轮6外侧表面；第四永久磁块71可以完全没入套轮7的内侧表面，还可以部分露出套轮7的内侧表面。第三永久磁块61和第四永久磁块71可以为稀土钕铁硼(Nd-Fe-B)超强永磁体。

参见图4，在发电机4的传动轴41上固定安装内轮6，并在内轮6外套设套轮7，内轮6外侧及套轮7内侧均镶嵌有极性相同的永久磁块，同名磁极相排斥，有利于发电机4转轴的转运，提高能量转换效率。

图5为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例三的结构示意图，如图5所示，能量收集器可以收集清洁能源存储在蓄电池中，从而实现能量的充分利用。

该附图所示的具体实施方式中，发电系统还包括能量收集器8。其中，能量收集器8与所述蓄电池1连接，能量收集器8用于收集新能源给所述蓄电池1供电。本发明的具体实施例中，所述能量收集器8为风力发电机或者为太阳能电池板等。另外，在没有公共电网的地方，如果太阳能和风能不足，还可以利用小型柴油或汽油发电机给蓄电池1充电，以带动发电机4发电，如此可保证永磁转能发电系统全天候运行发电。

参见图5，在海岛、沙漠、高原、高山等场所，甚至人迹罕至，没有电网的地方，风能、太阳能等清洁能源非常丰富，利用能量收集器8合理利用这些清洁能源，无污染、零排放。

图6为本发明具体实施方式提供的一种发电系统的实施例四的结构示意图，如图6所示，对于清洁能源匮乏或者清洁能源不足时，发电机发出的电供给蓄电池一部分，从而延长发电系统的工作时间。

该附图所示的具体实施方式中，所述发电机4还用于给所述蓄电池1供电。其中，发电机4产生的部分电能回送给蓄电池1，在清洁能源不足时，保证发电系统的正常运转。

参见图6，风能、太阳能等清洁能源为间隙式能源，在能量收集器8不能有效为蓄电池1收集能量时，发电机4发出的部分电能供给蓄电池1，从而延长发电系统的工作时间。

本发明的具体实施例中，多个发电系统可以串联或并联使用，以达到用户所需的电压或功率，如果一个(台)发电系统能够产生1000千瓦的电能，那么200个(台)发电系统串联在一起就可以达到20万千瓦，相当于一个中型发电厂，成本低廉，而且可以根据客户的需求串联相应数量的发电系统。

本发明具体实施方式提供一种发电系统，将风能、太阳能等绿色能源蓄积在蓄电池中，利用蓄电池给电动机供电，电动机旋转带动主动盘旋转，主动盘上设置有稀土钕铁硼合金永磁体(S极永磁体与N极永磁体间隔设置)，从动盘上也设置有稀土钕铁硼合金永磁体(S极永磁体与N极永磁体间隔设置)，在磁场的作用下，主动盘转动时，从动盘也随之转动，从动盘带动发电机的传动轴旋转进行发电；此外，还可以在发动机传动轴上设置稀土钕铁硼合金永磁体(S极或N极永磁体)，并在发动机传动轴上对应S极或N极永磁体外侧设置金属套环，金属套环内部也设置稀土钕铁硼合金永磁体(极性与发动机传动轴上的稀土钕铁硼合金永磁体的极性相同)。结构简单、坚固、体积小、重量轻、占地面积小、安全性能好、无噪音、无污染、零排放、实现成本低廉，电能转换效率高，应用场所广泛，适用于没有电网、人迹罕至的地方，例如，海岛、沙漠、高原、高山、南极或北极地区，还适应于船舶、机场、民宅、厂矿、军营、油田等场所，还可向流动人群供应所需电能，例如，军队、工地作业人员、探险人员等；使用寿命长，使用期限达20年以上，基本上不需要维护，维护简单。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种发电系统，其特征在于，该系统包括：

蓄电池(1)，用于存储电能；

电动机(2)，与所述蓄电池(1)连接，用于将所述蓄电池(1)存储的电能转换为旋转机械能；

主动轮(3)，安装在所述电动机(2)的传动轴(21)上，所述主动轮(3)外侧交错镶嵌有多个极性不同的第一永久磁块(31)；

发电机(4)，用于将旋转机械能转换成电能，所述发电机(4)的传动轴(41)与所述电动机的传动轴平行；以及

从动轮(5)，安装在所述发电机(2)的传动轴(21)上，所述从动轮(5)外侧交错镶嵌有多个极性不同的第二永久磁块(51)，所述从动轮(5)与所述主动轮(3)相邻但不接触。

2.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，该系统还包括：

内轮(6)，安装在所述发电机(4)的传动轴(41)上，所述内轮(6)外侧镶嵌有多个极性相同的第三永久磁块(61)，其中，所述内轮(6)随所述发电机(4)的传动轴(41)一起转运；以及

套轮(7)，套在所述内轮(6)的外侧，所述套轮(7)内侧镶嵌有多个极性相同的第四永久磁块(71)，其中，所述套轮(7)不随所述发电机(4)的传动轴(41)一起转运，所述第四永久磁块(71)与所述第三永久磁块(61)的极性相同。

3.如权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述内轮(6)和所述套轮(7)的最近距离为5mm～20mm。

4.如权利要求2所述的发电系统，其特征在于，所述第三永久磁块(61)共14块；所述第四永久磁块(71)共18块。

5.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，该系统还包括：

能量收集器(8)，与所述蓄电池(1)连接，用于收集新能源给所述蓄电池(1)供电。

6.如权利要求5所述的发电系统，其特征在于，所述能量收集器(8)为风力发电机或者为太阳能电池板。

7.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述发电机(4)还用于给所述蓄电池(1)供电。

8.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述主动轮(3)与所述从动轮(5)之间的最近距离为3mm～15mm。

9.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述第一永久磁块(31)共有8块；所述第二永久磁块(51)共有38块。

10.如权利要求1所述的发电系统，其特征在于，所述电动机(2)为直流无刷电动机。