CN102795104A - 具有离心装置的传动轴及传动方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种具有离心装置的传动轴及传动方法。传动轴装设于驱动装置与至少一被驱动装置之间,其特征在于:传动轴装设有至少一离心装置,离心装置产生离心力,将离心力所形成的惯性作用施加于传动轴,而驱使传动轴转动。本发明使被驱动装置所产生的能量大于驱动装置的用以驱动被驱动装置所消耗的能量,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
技术领域
本发明涉及一种装设在驱动装置与被驱动装置之间的具有离心装置的传动轴及传动方法。
背景技术
人们生活品质不断地提升,电器用品及动力设备(如汽车、轮船等)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。
通过传动轴传输动力给发电装置以产生电力,或者传输动力给动力装置以产生驱动力,驱动装置或被驱动装置本身会有能量耗损,在加上传动轴在传动时也有传动能量损失,使得整体效率降低,因此需要耗费更多能量,而造成更多地球环保问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有离心装置的传动轴,在被驱动装置产生一定的能量时,具有离心装置的传动轴可减少驱动装置的用以驱动被驱动装置所消耗的能量,还可使被驱动装置所产生的能量大于驱动装置的用以驱动被驱动装置所消耗的能量,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。
本发明提供一种传动轴,其装设于一驱动装置与至少一被驱动装置之间,其中:
该传动轴装设有至少一离心装置,该至少一离心装置产生离心力,将离心力所形成的惯性作用施加于该传动轴,而驱使该传动轴转动。
根据本发明的传动轴,其中,该驱动装置转动该传动轴并带动该至少一离心装置,该传动轴转动该至少一被驱动装置。
根据本发明的传动轴,其中,该至少一被驱动装置是发电机及汽车、轮船的运动机构的其中之一。
根据本发明的传动轴,其中,该驱动装置与该传动轴之间装设一变速器,该变速器是一无段变速器或一有段变速器。
根据本发明的传动轴,其中,该电动机的转速是由一控制器来控制。
根据本发明的传动轴,其中,该驱动装置是水轮机、汽轮机、电动机、引擎、涡轮机、蒸汽机及叶片的其中之一。
根据本发明的传动轴,其中,该电动机是直流电动机、交流电动机、磁浮马达及永磁式马达的其中之一,且该控制器是伺服器及变频器的其中之
根据本发明的传动轴,其中,该控制器是由一转换器将一储电装置的低电压转换为高电压来提供电源。
根据本发明的传动轴,其中,该至少一被驱动装置发出电力以对该储电装置充电。
根据本发明的传动轴,其中,该储电装置是铅酸电池、镍氢电池及锂电池的其中之一。
根据本发明的传动轴,其中,该传动轴的转速是由一转速感应器来感测,而将该转速感应器所感测的一转速信号传送至该控制器,该控制器根据该转速信号来控制该电动机。
本发明提供一种传动轴的传动方法,该传动轴装设于一驱动装置与至少一被驱动装置之间,该传动方法包含下列步骤:
由装设在该传动轴上的至少一离心装置产生离心力;以及
将离心力所形成的惯性作用施加于该传动轴,而驱使该传动轴转动。
根据本发明的传动方法,进一步包含下列步骤:
由该驱动装置转动该传动轴,并带动该离心装置;以及
由该传动轴转动该至少一被驱动装置。
根据本发明的传动方法,其中,由一变速器改变该驱动装置的转速,并以改变的转速驱动该传动轴。
根据本发明的传动方法,进一步包含下列步骤:
将一储电装置的低电压转换为高电压并提供于一控制器;
由该控制器根据该传动轴的转速来控制该驱动装置的运转;以及
由该至少一被驱动装置发出电力以对该储电装置充电。
附图说明
图1为本发明的包含有传动轴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;
图3为本发明的离心装置装设于传动轴的示意图;以及
图4为本发明的另一种包含有传动轴的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
24离心装置
26转速感应器
28发电机
30负载
32轴接部
34连接部
36球体
38总线
40封闭式能量复循环系统
241离心装置
242离心装置
281发电机
282发电机
283发电机
284发电机
具体实施方式
本发明的传动轴装设于驱动装置与至少一被驱动装置之间,而传动轴装设有至少一离心装置。驱动装置是水轮机、汽轮机、电动机、引擎、涡轮机、蒸汽机或叶片(用于风力发电机)等。该至少一被驱动装置是发电机或汽车、轮船的运动机构(例如轮胎、螺旋桨)等。
驱动装置转动传动轴并带动该至少一离心装置,随着传动轴的转动而使该至少一离心装置产生离心力,当驱动装置转动传动轴到达预定的转速时,该至少一离心装置的离心力形成惯性作用并施加于传动轴,同时具有驱动装置所转动的动能与该至少一离心装置所产生的惯性作用的动能的传动轴用以转动该至少一被驱动装置,如此使得当该至少一被驱动装置产生一定能量(例如电能或动能)时,驱动装置却能减少用以驱动该至少一被驱动装置所消耗的能量(例如电能或动能),亦即驱动装置能减少所需消耗的资源(如石油或天然气等),甚至可使该至少一被驱动装置所产生的能量大于驱动装置的用以驱动该至少一被驱动装置所消耗的能量。
以下以一实施例来说明本发明的具有离心装置的传动轴的结构及技术。
图1为本发明的包含有传动轴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、一离心装置24、一转速感应器26、一发电机28及一负载30。
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,并输出控制电源至作为驱动装置的电动机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;电动机可以是交流电动机、直流电动机、磁浮马达或永磁式马达。
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、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所运转的转速提高或降低。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。
图3为本发明的离心装置装设于传动轴的示意图。在图3中,离心装置24装设于传动轴22上。离心装置24是由一轴接部32、一连接部34及一球体36所构成。离心装置24的轴接部32轴接传动轴22。本实施例的离心装置24的结构并非用以局限本发明,可产生本实施例的离心装置24的功能的任何离心装置的结构皆可应用于本发明。
在图1至3中,通过变速器20转动传动轴22(另一实施例是通过电动机18直接转动传动轴22,如图1中虚线所示)时,传动轴22带动离心装置24的旋转,旋转的离心装置24使其球体36产生离心力,传动轴22带动离心装置24的旋转速度越高,则球体36产生的离心力越大,当传动轴22保持在一定转速时,球体34的离心力形成惯性作用以施加在传动轴22上。
同时具有变速器20(另一实施例为电动机18,如图1中虚线所示)所转动的动能与离心装置24的球体34的惯性作用所产生的动能的传动轴用以转动作为被驱动装置的发电机28。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储电装置12与负载30。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至3。
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所运转的转速达到控制器16所设定的转速。
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所运转的转速的倍数关系。使传动轴22的转速增加,由传动轴22所转动的发电机28可产生更佳的发电效率。
转动的传动轴22带动离心装置24的球体36的旋转,旋转的球体36将产生离心力,传动轴22带动离心装置24的旋转速度越高,则球体36产生的离心力越大。当传动轴22转动达到预定转速时,球体36的离心力会形成惯用作用,此惯性作用经由轴接部32及连接部34而施加至传动轴22。
被施加有惯性作用的传动轴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。
当传动轴22的转速达到预定的转速时,由于离心装置24的离心力所形成的惯性作用施加于传动轴22,再加上电动机18所运转的动能施加于传动轴22,如此可使发电机28发出更多电力;在另一种情况中,发电机28发出固定额度的电力,由于离心装置24的离心力所形成的惯性作用施加于传动轴22,如此可减少电动机18施加于传动轴22的动能,而使封闭式能量复循环系统10的发电效率提升,甚至可使发电机28所发电的电能大于电动机18的通过传动轴22来转动发电机28所消耗的电能(此电能由控制器16提供),如此可达到能量再生的功效。
图4为本发明的另一种包含有传动轴的封闭式能量复循环系统的系统架构图。图4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4中,在传动轴22上装设数个离心装置241、242,且传动轴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4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。
在另一实施例中,驱动装置可以是水轮机、汽轮机或叶片等,该等驱动装置利用水力、火力或风力来分别驱动水轮机、汽轮机、引擎、涡轮机、蒸汽机或叶片等的水力发电机、火力发电机或风力发电机。如同上述,具有离心装置的传动轴的系统可使该等发电机有更高的发电效率及发出更多的电力。
在另一实施例中,具有离心装置的传动轴可应用于汽车、轮船等运输工具。例如汽车引擎转动具有离心装置的传动轴,而转动轴带动轮胎的运转。如同上述,具有离心装置的传动轴的引擎可消耗较低的资源(例如汽油)而产生更高的运转效率,如此可达到节能减碳及环保的功效。
本发明的优点是提供一种具有离心装置的传动轴,在被驱动装置产生一定的能量时,离心装置的离心力所形成的惯用作用施加于传动轴,而可减少驱动装置的用以驱动被驱动装置所消耗的能量,甚至可使被驱动装置所产生的能量大于驱动装置的用以驱动被驱动装置所消耗的能量,以达到能量再生的功效,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 (15)
1.一种传动轴,其装设于一驱动装置与至少一被驱动装置之间,其特征在于:
该传动轴装设有至少一离心装置,该至少一离心装置产生离心力,将离心力所形成的惯性作用施加于该传动轴,而驱使该传动轴转动。
2.如权利要求1所述的传动轴,其中,该驱动装置转动该传动轴并带动该至少一离心装置,该传动轴转动该至少一被驱动装置。
3.如权利要求1所述的传动轴,其中,该至少一被驱动装置是发电机及轮船、汽车的运动机构的其中之一。
4.如权利要求1所述的传动轴,其中,该驱动装置与该传动轴之间装设一变速器,该变速器是一无段变速器或一有段变速器。
5.如权利要求1所述的传动轴,其中,该驱动装置是水轮机、汽轮机、电动机、引擎、涡轮机、蒸汽机及叶片的其中之一。
6.如权利要求5所述的传动轴,其中,该电动机的运转是由一控制器来控制。
7.如权利要求5所述的传动轴,其中,该电动机是直流电动机、交流电动机、磁浮马达及永磁式马达的其中之一,且该控制器是伺服器及变频器的其中之一。
8.如权利要求5所述的传动轴,其中,该控制器是由一转换器将一储电装置的低电压转换为高电压来提供电源。
9.如权利要求8所述的传动轴,其中,该至少一被驱动装置发出电力以对该储电装置充电。
10.如权利要求8所述的传动轴,其中,该储电装置是铅酸电池、镍氢电池及锂电池的其中之一。
11.如权利要求5所述的传动轴,其中,该传动轴的转速是由一转速感应器来感测,而将该转速感应器所感测的一转速信号传送至该控制器,该控制器根据该转速信号来控制该电动机。
12.一种传动轴的传动方法,该传动轴装设于一驱动装置与至少一被驱动装置之间,该传动方法包含下列步骤:
由装设在该传动轴上的至少一离心装置产生离心力;以及
将离心力所形成的惯性作用施加于该传动轴,而驱使该传动轴转动。
13.如权利要求12所述的传动方法,进一步包含下列步骤:
由该驱动装置转动该传动轴,并带动该离心装置;以及
由该传动轴转动该至少一被驱动装置。
14.如权利要求12所述的传动方法,其中,由一变速器改变该驱动装置的转速,并以改变的转速驱动该传动轴。
15.如权利要求12所述的传动方法,进一步包含下列步骤:
将一储电装置的低电压转换为高电压并提供于一控制器;
由该控制器根据该传动轴的转速来控制该驱动装置的运转;以及
由该至少一被驱动装置发出电力以对该储电装置充电。
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