CN104763589B - 流体发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种流体发电装置，该流体发电装置包括承载座、动力产生机构、传动机构及发电机组，动力产生机构包含主轴、各驱动轮及叶轮，驱动轮与叶轮套接在主轴上且彼此同步转动；传动机构包含由从动轴、各从动轮及中空筒体组成的传动组件，从动轴的旋转方向和中空筒体的旋转方向相反；发电机组包括主转子及副转子，主转子固接在从动轴上且跟随转动，副转子固接在中空筒体上且跟随转动；借此，能够提升发电机组的发电量。

Description

流体发电装置

技术领域

本发明有关一种流体发电装置，尤指一种利用风力或水力等流体进行发电的流体发电装置。

背景技术

近年来，环境问题及石化燃料的日渐耗竭逐渐受到关注，解决问题的方式之一是如何运用风能、水能或太阳能等天然资源，这些天然资源具有取之不尽用之不竭的诸多优点，已逐渐受到学术界和产业界的重视。其中风力发电装置是以叶轮来承受风力，并利用叶轮产生的机械能通过发电机的运作转换为电力输出。水力发电装置是以水力来代替风力，且与风力发电装置同样地具备发电机。

现有的风力发电装置，主要包括发电机及叶轮；发电机具有转轴、转子及定子，转子对应于定子配设，叶轮固定在转轴上；当叶轮受到风力的吹动时，叶轮将带动转轴和转子一起转动，利用定子与转子的激磁作用而产生电流，进而达到发电的效果。

然而，现有的发电装置在实际的使用过程中，仍存在有以下的缺点，由于电力的产生仅靠转子受叶轮带动旋转而得到，因此所能生成的电力相当有限。另外，当叶轮的规格被扩增到某一特定尺寸后，用以使叶轮转动的风速必须跟随增加，因此常常会有因为风速不足而使发电机待机的窘况，上述的原因都将造成发电装置的发电效能不佳。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种流体发电装置，其利用第一驱动轮带动第一从动轮转动，第二驱动轮带动第二从动轮转动，以达到提升发电机组的发电量。

为达到上述目的，本发明提供一种流体发电装置，该流体发电装置包括承载座、动力产生机构、传动机构及发电机组；所述动力产生机构架设在所述承载座上，所述动力产生机构包含主轴、第一驱动轮、第二驱动轮及叶轮，所述叶轮、所述第一驱动轮和所述第二驱动轮分别套接所述主轴且彼此同步转动；所述传动机构架设在所述承载座上并对应于所述动力产生机构配设，所述传动机构包含第一传动组件及第二传动组件，所述第一传动组件包含从动轴及固接该从动轴的第一从动轮，所述第一从动轮受所述第一驱动轮驱动而旋转，所述第二传动组件包含套接所述从动轴的中空筒体及固接该中空筒体的第二从动轮，所述第二从动轮受所述第二驱动轮驱动而旋转，且所述从动轴的旋转方向和所述中空筒体的旋转方向相反；所述发电机组包括主转子及对应该主转子配设的副转子，所述主转子固接在所述从动轴上且跟随转动，所述副转子固接在所述中空筒体上且跟随转动。

较佳地，所述承载座包含呈间隔配设的第一支撑架及第二支撑架，所述主轴的两端分别穿接所述第一支撑架和所述第二支撑架。

较佳地，所述流体发电装置还包括设置在所述第一支撑架和所述第二支撑架之间的磁斥结构，该磁斥结构包含环设在所述第一驱动轮外部的第一环框、环设在所述第二驱动轮外部的第二环框、安装在所述第一驱动轮和所述第一环框之间的第一磁性组件及安装在所述第二驱动轮和所述第二环框之间的第二磁性组件。

较佳地，所述第一驱动轮的外周面开设呈间隔排列的两个以上穿孔，所述第一环框的内周面开设有呈间隔排列的两个以上嵌固孔，所述第一磁性组件包含有分别固定在所述穿孔内的两个以上主磁性单元及分别固定在所述嵌固孔内的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

较佳地，所述第二驱动轮的外周面开设呈间隔排列的两个以上孔洞，所述第二环框的内周面开设有呈间隔排列的两个以上固定孔，所述第二磁性组件包含有分别固定在所述孔洞内的两个以上主磁性单元及分别固定在所述固定孔内的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

较佳地，所述流体发电装置还包括磁斥结构，所述从动轴连接有圆盘，所述磁斥结构包含环设在所述圆盘外部的第一环框及安装在所述圆盘和所述第一环框之间的第一磁性组件，所述第一磁性组件包含有固定在所述圆盘外周面的两个以上主磁性单元及固定在所述第一环框内周面的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

较佳地，所述流体发电装置还包括磁斥结构，该磁斥结构包含环设在所述中空筒体外部的第二环框及安装在所述中空筒体和所述第二环框之间的第二磁性组件，所述第二磁性组件包含有固定在所述中空筒体外周面的两个以上主磁性单元及固定在所述第二环框内周面的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

较佳地，所述主转子包含两个以上线圈，各所述线圈间隔布设在所述从动轴周围，所述副转子为固定在所述中空筒体内周面的两个以上永久磁铁，所述永久磁铁由极性相反且呈交错排列的磁铁组成。

较佳地，所述流体发电装置还包括集风罩，该集风罩设置在所述叶轮的前方位置。

较佳地，所述集风罩包含圆形直管段和连接在该直管段端部的漏斗状入风段。

较佳地，在所述直管段开设有多数个通孔。

为达到上述目的，本发明提供另一种流体发电装置，该流体发电装置包括承载座、动力产生机构、传动机构及发电机组；所述动力产生机构架设在所述承载座上，所述动力产生机构包含主轴、第一驱动轮、第二驱动轮、副轴、叶轮及副叶轮，所述叶轮和所述第一驱动轮分别套接所述主轴且彼此同步转动，所述副叶轮和所述第二驱动轮分别套接所述副轴且彼此同步转动；所述传动机构架设在所述承载座并对应于所述动力产生机构配设，所述传动机构包括第一传动组件及第二传动组件，所述第一传动组件包含从动轴及固接该从动轴的第一从动轮，所述第一从动轮受所述第一驱动轮驱动而旋转，所述第二传动组件包含套接所述从动轴的中空筒体及固接该中空筒体的第二从动轮，所述第二从动轮受所述第二驱动轮驱动而旋转，且所述从动轴的旋转方向和所述中空筒体的旋转方向相反；所述发电机组包括主转子及对应该主转子配设的副转子，所述主转子固接在所述从动轴上且跟随转动，该副转子固接在该中空筒体上且跟随转动。

较佳地，所述承载座包含呈间隔配设的一对第一支撑架及一对第二支撑架，所述主轴和所述副轴的两端分别和其中一对的所述第一支撑架和所述第二支撑架连接，所述动力产生机构跨设在所述第一支撑架和所述第二支撑架之间。

较佳地，所述叶轮为顺向叶轮，所述副叶轮为逆向叶轮。

较佳地，所述流体发电装置还包括集风罩，该集风罩设置在所述叶轮的前方位置。

较佳地，所述集风罩包含圆形直管段和连接在该直管段端部的漏斗状入风段。

较佳地，在所述直管段开设有多数个通孔。

本发明还具有以下功效，第一点，借由磁斥结构的设计使启动时的旋转扭力变小；第二点，利用第一驱动轮和第二驱动轮的适当配置，能够在主轴开始转动时及转动过程中的摩擦力获得降低；第三点，利用第一从动轮和第二从动轮的同轴设置，能够使从动轴在转动时达到较为平衡的转动效果，以降低发生各转子不平衡的状况，进而延长流体发电装置的寿命。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的示意图；

图2为本发明的第一实施例的立体示意图；

图3为本发明的第一实施例的分解示意图；

图4为本发明的第一实施例的使用状态示意图（一）；

图5为本发明的第一实施例的使用状态示意图（二）；

图6为本发明的第二实施例的使用状态示意图；

图7为本发明的第三实施例的使用状态示意图；

图8为本发明的第四实施例的使用状态示意图；

图9为本发明的第五实施例的使用状态示意图；

图10为本发明的第六实施例的使用状态示意图。

附图标记说明

1流体发电装置 10承载座

11第一支撑架 12第二支撑架

20传动机构 201第一传动组件

202第二传动组件 21从动轴

211连接段 212圆盘

22中空筒体 23第一从动轮

24第二从动轮 30动力产生机构

31主轴 32第一驱动轮

321穿孔 33第二驱动轮

331孔洞 34副轴

35叶轮 351主叶片

36副叶轮 40发电机组

41主转子 411线圈

42副转子 421永久磁铁

60磁斥结构 61第一环框

611嵌固孔 62第二环框

621固定孔 63第一磁性组件

631主磁性单元 632副磁性单元

64第二磁性组件 641主磁性单元

642副磁性单元 70集风罩

71直管段 711通孔

72入风段 W风作用力

R第一方向 L第二方向

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，将配合附图说明如下，然而所附附图仅作为说明用途，并非用于局限本发明。

请参照图1所示，为本发明的第一实施例的示意图，本发明提供一种流体发电装置1，其利用风力、水力或洋流等流体产生电力，该流体发电装置1主要包括有承载座10、传动机构20、动力产生机构30及发电机组40。

请参照图2及图3所示，分别为本发明的第一实施例的立体示意图及分解示意图，承载座10包含第一支撑架11及第二支撑架12。

传动机构20架设在承载座10上并对应于动力产生机构30配设，传动机构20包含第一传动组件201及第二传动组件202，第一传动组件201包含从动轴21（如图4）及第一从动轮23；第二传动组件202包含中空筒体22及第二从动轮24；中空筒体22套设在从动轴21外部，从动轴21的一端向外延伸穿出中空筒体22并形成连接段211；第一从动轮23固定在连接段211上，第二从动轮24固定在中空筒体22的外部，第一从动轮23和第二从动轮24为锥齿轮。

动力产生机构30包含主轴31、第一驱动轮32及第二驱动轮33及叶轮35；主轴31的两端分别和第一支撑架11和第二支撑架12连接，动力产生机构30位于第一支撑架11和第二支撑架12之间；第一驱动轮32、第二驱动轮33及叶轮35分别固定在主轴31上，第一驱动轮32和第一从动轮23啮合，第二驱动轮33和第二从动轮24啮合；当主轴31转动时，能够使第一驱动轮32带动第一从动轮23转动，第二驱动轮33能够带动第二从动轮24转动，且从动轴21的旋转方向和中空筒体22的旋转方向相反；另外，第一驱动轮32的外周面开设呈间隔排列的两个以上穿孔321，第二驱动轮33的外周面也开设呈间隔排列的两个以上孔洞331；另外，第一驱动轮32和第二驱动轮33分别为锥齿轮。

叶轮35固定在主轴31上；叶轮35具两个以上主叶片351，各主叶片351以主轴31为中心呈等间隔环绕的方式排列，叶轮35为逆向叶轮。

发电机组40包含包括主转子41及对应主转子41配设的副转子42，该主转子41固接在从动轴21上且跟随转动，副转子42固接在中空筒体22上且跟随转动；主转子41由环绕固定于从动轴21外部的两个以上线圈411组成；副转子42为固定在中空筒体22内周面的两个以上永久磁铁421，这些永久磁铁421由极性相反且呈交错排列的磁铁组成。

进一步地，本案的流体发电装置1还包括磁斥结构60，磁斥结构60设置在第一支撑架11和第二支撑架12之间；磁斥结构60包含第一环框61、第二环框62、第一磁性组件63及第二磁性组件64；第一环框61环设在第一驱动轮32外部，第一环框61的内周面开设有呈间隔排列的两个以上嵌固孔611；第二环框62环设在第二驱动轮33外部，第二环框62的内周面开设有呈间隔排列的两个以上固定孔621；第一磁性组件63安装在第一驱动轮32和第一环框61之间，第二磁性组件64安装在第二驱动轮33和第二环框62之间。

第一磁性组件63包含有两个以上主磁性单元631及两个以上副磁性单元632，每个主磁性单元631固定在第一驱动轮32的每个穿孔321内，每个副磁性单元632固定在第一环框61的每个嵌固孔611内；每个主磁性单元631和每个副磁性单元632呈相对应配设且为同极性。

第二磁性组件64包含有两个以上主磁性单元641及两个以上副磁性单元642，每个主磁性单元641固定在第二驱动轮33的每个孔洞331内，每个副磁性单元642固定在第二环框62的每个固定孔621内；每个主磁性单元641和每个副磁性单元642呈相对应配设且为同极性。

请参照图4及图5所示，分别为本发明的第一实施例的使用状态示意图（一）及使用状态示意图（二），该流体发电装置1可用于水力或风力等流体的应用，当用于风力发电时，流体发电装置1受风形成的风作用力W驱动时，其叶轮35会带动主轴31往第二方向L旋转，使第一驱动轮32带动第一从动轮23和从动轴21朝第一方向R转动，第二驱动轮33带动第二从动轮24和中空筒体22朝第二方向L转动；第一方向R为顺时针方向，第二方向L为逆时针方向。

借此使主转子41与副转子42产生相对运动，使主转子41的各线圈411内产生电流，以达到发电的效果。

由于第一驱动轮32带动第一从动轮23往第一方向R转动，第二驱动轮33带动第二从动轮24往第二方向L转动，进而带动固定于中空筒体22上的副转子42和固定在从动轴21上的主转子41互相往相反的方向转动，以在同一单位时间下，增加主转子41与副转子42之间因相对运动所产生的相对距离，增加主转子41与副转子42的相对速率，提高主转子41内产生的电流量，进而提升流体发电装置1的发电效果。

另外，由于第一磁性组件63的每个主磁性单元631和第一磁性组件63的每个副磁性单元632为相同极性，且第二磁性组件64的每个主磁性单元641和第二磁性组件64的每个副磁性单元642也为相同极性，因此使第一驱动轮32相对于第一环框61转动时，可利用第一磁性组件63的每个主磁性单元631和第一磁性组件63的每个副磁性单元632磁力相斥的原理，降低起动时的旋转扭力；同理，第二驱动轮开始转动时及转动过程中，也可利用第二磁性组件64的每个主磁性单元641和第二磁性组件64的每个副磁性单元642磁力相斥的原理，降低起动时的旋转扭力。

请参照图6所示，为本发明的第二实施例的使用状态示意图，与上述实施例的主要区别在于，动力产生机构30还包含有至少一个副叶轮36及副轴34。

第一驱动轮32固定在主轴31上，第二驱动轮33固定在副轴34上，主轴31和副轴34的两端分别和第一支撑架11和第二支撑架12连接；叶轮35固定在主轴31上，副叶轮36固定在副轴34上；叶轮35为顺向叶轮，副叶轮36为逆向叶轮。另外，第一从动轮23、第二从动轮24、第一驱动轮32及第二驱动轮33分别为圆柱齿轮。

当叶轮35及副叶轮36受风作用力W驱动时，叶轮35会带动主轴31往第一方向R旋转，使第一驱动轮32带动第一从动轮23和从动轴21朝第一方向R转动，同时，副叶轮36带动副轴34往第二方向L转动，第二驱动轮33带动第二从动轮24和中空筒体22第二方向L转动；第一方向R为顺时针方向，该第二方向L为逆时针方向，借此使固定在从动轴21的主转子41和固定在中空筒体22的副转子42能够往相互相反的方向转动，也可达到使流体发电装置1提高发电量的效果。

请参照图7所示，为本发明的第三实施例的使用状态示意图，与上述实施例的主要区别在于，其第一环框61也可环设在主轴31的第一驱动轮32外部，第二环框62也可环设在副轴34的第二驱动轮33外部，第一磁性组件63也可安装在第一驱动轮32和第一环框61之间，第二磁性组件64也可安装在第二驱动轮33和第二环框62之间，借此也可利用第一磁性组件63和第二磁性组件64的每个主磁性单元631、641和每个副磁性单元632、642的互斥力，降低起动时的旋转扭力。

请参照图8所示，为本发明的第四实施例的使用状态示意图，与上述各实施例的主要区别在于，从动轴21远离连接段211的一端连接有圆盘212，第一环框61也可环设在圆盘212的外部，第二环框62也可环设在中空筒体22的外部，第一磁性组件63也可安装在圆盘212和第一环框61之间，第二磁性组件64也可安装在中空筒体22和第二环框62之间。

第一磁性组件63包含有固定在圆盘212外周面的两个以上主磁性单元631及固定在第一环框61内周面的两个以上副磁性单元632，每个主磁性单元631和每个副磁性单元632呈相对应配设且为同极性。

第二磁性组件64包含有固定在中空筒体22外周面的两个以上主磁性单元641及固定在第二环框62内周面的两个以上副磁性单元642，每个主磁性单元641和每个副磁性单元642呈相对应配设且为同极性。借此可利用每个主磁性单元641和每个副磁性单元642之间的互斥力，降低起动时的旋转扭力。

请参照图9所示，为本发明的第五实施例的使用状态示意图，与上述各实施例的主要区别在于，中空筒体22的外部也可环设第二环框62，从动轴21的外部未设置第一环框61，并且中空筒体22和第二环框62之间安装有第二磁性组件64，也可以降低起动时的旋转扭力。

请参照图10所示，为本发明的第六实施例的使用状态示意图，与上述各实施例的主要区别在于，本实施例还包括集风罩70，其设置在叶轮35的前方位置，该集风罩70主要由圆形直管段71和连接在直管段71端部的漏斗状入风段72构成，在直管段71开设有多数个通孔711，当流体从入风段72进入集风罩70的内部时将先经压缩增速后再流入直管段71内，如此可使外部的流体从各通孔711进入直管段71内来增加流体的输出量，进而提高叶轮35的旋转速度。

以上所述，仅为本发明的较佳实施例的具体说明，并非用以局限本发明的保护范围，其它任何等效变换均应属于本申请的权利要求范围。

Claims (9)

1.一种流体发电装置，其特征在于，该流体发电装置包括：

承载座；

动力产生机构，架设在所述承载座上，该动力产生机构包含主轴、第一驱动轮、第二驱动轮及叶轮，所述叶轮、所述第一驱动轮和所述第二驱动轮分别套接所述主轴且彼此同步转动，所述承载座包含呈间隔配设的第一支撑架及第二支撑架，所述主轴的两端分别穿接所述第一支撑架和所述第二支撑架；

传动机构，架设在所述承载座上并对应于所述动力产生机构配设，该传动机构包含第一传动组件及第二传动组件，所述第一传动组件包含从动轴及固接该从动轴的第一从动轮，所述第一从动轮受所述第一驱动轮驱动而旋转，所述第二传动组件包含套接所述从动轴的中空筒体及固接该中空筒体的第二从动轮，所述第二从动轮受所述第二驱动轮驱动而旋转，且所述从动轴的旋转方向和所述中空筒体的旋转方向相反；

磁斥结构，设置在所述第一支撑架和所述第二支撑架之间，该磁斥结构包含环设在所述第一驱动轮外部的第一环框、环设在所述第二驱动轮外部的第二环框、安装在所述第一驱动轮和所述第一环框之间的第一磁性组件及安装在所述第二驱动轮和所述第二环框之间的第二磁性组件；以及

发电机组，包括主转子及对应该主转子配设的副转子，所述主转子固接在所述从动轴上且跟随转动，所述副转子固接在所述中空筒体上且跟随转动。

2.如权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于，所述第一驱动轮的外周面开设呈间隔排列的两个以上穿孔，所述第一环框的内周面开设有呈间隔排列的两个以上嵌固孔，所述第一磁性组件包含有分别固定在所述穿孔内的两个以上主磁性单元及分别固定在所述嵌固孔内的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

3.如权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于，所述第二驱动轮的外周面开设呈间隔排列的两个以上孔洞，所述第二环框的内周面开设有呈间隔排列的两个以上固定孔，所述第二磁性组件包含有分别固定在所述孔洞内的两个以上主磁性单元及分别固定在所述固定孔内的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

4.如权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于，该流体发电装置还包括磁斥结构，所述从动轴连接有圆盘，所述磁斥结构包含环设在所述圆盘外部的第一环框及安装在所述圆盘和所述第一环框之间的第一磁性组件，所述第一磁性组件包含有固定在所述圆盘外周面的两个以上主磁性单元及固定在所述第一环框内周面的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

5.如权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于，该流体发电装置还包括磁斥结构，该磁斥结构包含环设在所述中空筒体外部的第二环框及安装在所述中空筒体和所述第二环框之间的第二磁性组件，所述第二磁性组件包含有固定在所述中空筒体外周面的两个以上主磁性单元及固定在所述第二环框内周面的两个以上副磁性单元，每个所述主磁性单元和每个所述副磁性单元呈相对应配设且为同极性。

6.如权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于，所述主转子包含两个以上线圈，各所述线圈间隔布设在所述从动轴周围，所述副转子为固定在所述中空筒体内周面的两个以上永久磁铁，所述永久磁铁由极性相反且呈交错排列的磁铁组成。

7.如权利要求1所述的流体发电装置，其特征在于，该流体发电装置还包括集风罩，该集风罩设置在所述叶轮的前方位置。

8.如权利要求7所述的流体发电装置，其特征在于，所述集风罩包含圆形直管段和连接在该直管段端部的漏斗状入风段。

9.如权利要求8所述的流体发电装置，其特征在于，在所述直管段开设有多数个通孔。