CN115143064A - 能量转换机构及能量输出装置 - Google Patents

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Abstract

一种能量转换机构，包含转动件及多个能量转换单元。能量转换单元彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能。

Description

能量转换机构及能量输出装置
技术领域
本发明涉及一种能量转换机构，特别是涉及一种能量转换机构及能量输出装置。
背景技术
星球上任何物体都会受地心引力作用，而且引力无时无刻都存在。以地球为例，g是9.80665m/s2。加速度够大，自由落体只需3秒，速度就超过100km/h，若能加以运用，将是股可观能量。当物体碰触地面也会受地心引力的反作用力作用，牛顿定律：作用力等于反作用力，地心引力方向是无法改变的，但地心引力的反作用力若能成为物体移动的能量，便无时无刻都可以提供。让物体旋转并与地面有不断更新的接触点，才有源源不断的反作用力，这样的组合将有无数的反作用力可供转换，而且利用圆形旋转移动是最省力方式。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有能量转换机构的能量输出装置。
本发明能量转换机构包含转动件；及多个能量转换单元，彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能。
本发明所述的能量输出装置，所述转动件为圆锥形，使得所述转动件的转动轨迹呈以所述转动件的顶点为圆心的圆形。
本发明能量输出装置包含输送带；输出轮，同动地连接所述输送带；及至少一能量转换机构，包括转动件，呈圆柱状并可活动地设置于所述输送带，及多个能量转换单元，彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面并抵靠所述输送带，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能。
本发明所述的能量输出装置，所述活动件为弹片，所述活动件的一端连接所述转动件，另一端突出于所述外环面并且可朝向或远离所述转动件移动。
本发明所述的能量输出装置，所述弹性件为螺旋弹簧、气体弹簧或磁力弹簧。
本发明所述的能量输出装置，所述能量转换机构还包括设置于所述转动件的流体致动器，各所述能量转换单元还包括连接所述流体致动器及所述活动件之间的固定件、输入单向阀及输出单向阀，所述固定件及所述活动件界定出流体室，所述输入单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，所述输出单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，当所述能量转换单元被所述转动件的重量下压而使所述活动件朝向所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体室内的流体经由所述输出单向阀流入所述流体致动器，进而使所述流体致动器驱动所述转动件转动；当所述活动件远离所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体致动器内的流体经由所述输入单向阀流入所述流体室。
本发明所述的能量输出装置，各所述能量转换单元还包括线性发电机，所述线性发电机的两端分别设置于所述转动件及所述能量转换单元的活动件，当所述活动件移动时，所述线性发电机产生电能。
本发明所述的能量输出装置，所述能量输出装置包含多个能量转换机构，所述能量转换机构呈多层向上叠加的尖塔状。
本发明能量输出装置包含多个自由滚轮，彼此间隔地设置；及至少一能量转换机构，包括转动件，呈圆柱状并可转动地设置于所述自由滚轮之间，及多个能量转换单元，彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能；输出轮，同动地连接所述转动件。
本发明所述的能量转换机构，所述活动件为弹片，所述活动件的一端连接所述转动件，另一端突出于所述外环面并且可朝向或远离所述转动件移动。
本发明所述的能量输出装置，所述能量转换机构还包括设置于所述转动件的流体致动器，各所述能量转换单元还包括连接所述流体致动器及所述活动件之间的固定件、输入单向阀及输出单向阀，所述固定件及所述活动件界定出流体室，所述输入单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，所述输出单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，当所述能量转换单元被所述转动件的重量下压而使所述活动件朝向所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体室内的流体经由所述输出单向阀流入所述流体致动器，进而使所述流体致动器驱动所述转动件转动；当所述活动件远离所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体致动器内的流体经由所述输入单向阀流入所述流体室。
本发明所述的能量输出装置，各所述能量转换单元还包括线性发电机，所述线性发电机的两端分别设置于所述转动件及所述能量转换单元的活动件，当所述活动件移动时，所述线性发电机产生电能。
本发明所述的能量输出装置，所述能量输出装置包含多个能量转换机构，所述能量转换机构分别设置于每两个所述自由滚轮之间。
本发明的有益效果在于：通过所述能量转换单元的设置，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，而一旦脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能，使得所述转动件能够持续地转动。
附图说明
图1是一侧视示意图，说明本发明能量转换机构的一第一实施例；
图2是一侧视示意图，说明本发明能量转换机构的一第二实施例；
图3是一剖视示意图，说明该第二实施例的能量转换单元；
图4是一侧视示意图，说明本发明能量转换机构的一第三实施例；
图5是一剖视示意图，说明该第三实施例的能量转换单元；
图6是一侧视示意图，说明本发明能量转换机构的一第四实施例；
图7一俯视示意图，说明该第四实施例；
图8是一侧视示意图，说明本发明能量输出装置的一第一实施例；
图9是一侧视示意图，说明本发明能量输出装置的一第二实施例；
图10是一侧视示意图，说明本发明能量输出装置的一第三实施例；及
图11是一侧视示意图，说明本发明能量输出装置的一第四实施例。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。
本发明能量转换机构10的第一实施例能够将重力势能转换成弹性势能最终转换动能，能量转换机构10包含一转动件1及多个能量转换单元2。转动件1为圆柱状。
转动件1为圆柱状。能量转换单元2分别设置于转动件1的外环面11并且环绕转动件1间隔设置。各能量转换单元2具有一活动件21及一弹性件22。活动件21突出于转动件1的外环面11，并且可朝向或远离转动件1地移动。活动件21较佳地为一板片弹簧，其一端设于转动件1，另一端突出于转动件1的外环面11并且可朝向或远离转动件1移动。弹性件22设置于活动件21及转动件1之间，并且驱使活动件21远离转动件1移动。在本实施例中，活动件21的外端抵靠地面G。
当转动件1转动至一特定角度时(即其中一能量转换单元2位于6点钟方向时)，转动件1的重量下压能量转换单元2而使该活动件21朝向转动件1移动，进而增加弹性件22储存的弹性势能；而当转动件1转动至脱离该特定角度时，弹性件22驱使活动件21远离转动件1移动，进而使弹性件22储存的弹性势能转换为转动件1的动能。
在本实施例中，各弹性件22为一螺旋弹簧(即圈状弹簧)，但不以此为限，各弹性件也可以是一气体弹簧或一磁力弹簧，只要能储存弹性势能即可。此外，当活动件21本身为弹性材质时而能储存弹性势能时，弹性件22可视情况省略。
参阅图2及图3，能量转换机构10a的第二实施例与第一实施例大致相同，差别在于第二实施例的能量转换单元2a进一步包有流体机构。
具体来说，第二实施例相较于第一实施例进一步具有一流体致动器3，流体致动器3设置于转动件1a。流体致动器3较佳地为一涡轮，其具有多个叶片31。
各能量转换单元2a具有活动件21a及弹性件22a以外，进一步具有连接所述流体致动器3及所述活动件21a之间的一输出单向阀23a、一输入单向阀24a及一固定件25a。固定件25a固设于转动件1a，活动件21a可相对移动地连接固定件25a，固定件25a与活动件21a之间形成有一流体室20a，输出单向阀23a设置于所述固定件25a且两端分别连接流体室20a及流体致动器3，输入单向阀24a设置于所述固定件25a且两端分别连接该流体室20a及流体致动器3。
当能量转换单元2a被转动件1a的重量下压而使活动件21a朝向转动件1a移动时，活动件21a驱使流体室20a内的流体经由输出单向阀23a流入流体致动器3，流体的动能通过叶片31转移至流体致动器3，进而使流体致动器3驱动转动件1a转动。而当活动件21a远离转动件1a移动时，活动件21a驱使流体致动器3内的流体经由输入单向阀24a流入流体室20a。流体可为气体或液体，但气体的压缩较困难，主要用液体。
也就是说，第二实施例等同于在转动件1a周围装上一圈泵体，每个泵体进出口装上单向阀，让入口只进不出而出口只出不进。使用液压传送动力使地心引力的反作用力转向更便利。当转动件1a转动利用重力压迫泵体使里面液体往外冲，导引进涡轮进而推动转动件1a旋转。当重力移开时利用弹簧回弹，并利用此时的真空吸力回补气体或液体，以利于下一次的压出。如此当转动件1a旋转到泵体接触地面就产生一次压力，旋转一圈时转动件1a周围的泵体都会产生一次额外的动力，每个泵体反复作动传送动力使转动件1a转动。单位时间内因重力产生的压力能愈多效果越佳，如此利用气液压力使地心引力反作用力转向。
参阅图4及图5，能量转换机构10b的第三实施例与第一实施例的差异在于，转动件1b本身不转动，但转动件1b外设置有一履带11b而使转动件1b能在地面G上移动。具体来说，履带11b套设于转动件1b外，并且可环绕转动件1b移动。履带11b用于带动转动件1b在地面G上移动。
能量转换单元2b间隔设置于履带11b，各能量转换单元2b的活动件21b突出于履带11b的外表面，并且可朝向或远离转动件1b移动。能量转换单元2b内进一步设置有线性发电机26b，线性发电机26b原理与传统旋转式发电机相同，只是把旋转运动改成往复运动。线性发电机26b包含发电线圈261b及永久磁铁262b，发电线圈261b设置于固定件25b，永久磁铁262b设置于活动件21b。当活动件21b移动时，永久磁铁262b相对发电线圈261b移动而使线性发电机26b产生电能。线性发电机26b可视情况替换为压晶体管装置或压电素子产生电能。
当履带11b环绕转动件1b移动而使能量转换单元2b接触地面G时，转动件1b的重量下压能量转换单元2b而使活动件21b朝向转动件1b移动，进而增加弹性件22b储存的弹性势能。当履带11b移动而使能量转换单元2b脱离地面G时，弹性件22b驱使活动件21b远离转动件1b移动，进而使弹性件22b储存的弹性势能转换为转动件1b的动能。
参阅图6及图7，能量转换机构10c的第四实施例与第一实施例的差异在于，转动件1c为圆锥状，使得转动件1c的转动轨迹T呈以转动件1c的顶点为圆心的圆形。通过能量转换单元的设置能够使转动件1c一直绕圈转动。
参阅图8，本发明能量输出装置100的一第一实施例，包含一输送带4、一同动地连接输送带4的输出轮40及前述能量转换机构10。输送带4包含多个彼此间隔设置的输送滚轮41、一围绕连接所述输送滚轮41的带体42。其中一输送滚轮41借由一连动皮带43连接输出轮40。如前文所述，能量转换机构10包含转动件1及多个能量转换单元2。转动件1为圆柱状。各能量转换单元2的活动件21及弹性件22抵靠所述输送带4。当转动件1转动至一特定角度时(即其中一能量转换单元2位于6点钟方向时)，转动件1的重量下压能量转换单元2而使该活动件21朝向转动件1移动，进而增加弹性件22储存的弹性势能；而当转动件1转动至脱离该特定角度时，弹性件22驱使活动件21远离转动件1移动，进而使弹性件22储存的弹性势能转换为转动件1的动能。而转动件1通过摩擦力能将输送带4反向转动，进而带动输出轮40同步转动，输出轮40是连接于一旋转式发电机(图未示)，当输出轮40转动便能进行发电，如此即是将转动件1的动能向外输出为电能。
参阅图9，本发明能量输出装置100A的一第二实施例，包含两个彼此间隔设置的自由滚轮5、一能量转换机构10d及一同动地连接能量转换机构10d的输出件6。能量转换机构10d包括一呈圆柱状并可转动地设置于所述自由滚轮5之间的转动件1d及多个能量转换单元2a。转动件1d具有一外环面11d及一突出的转轴12d。输出件6为一输出轮61，输出轮61是通过一连动皮带62同动地连接转动件1d的转轴12d。当能量转换单元2a被转动件1d的重量下压且抵接自由滚轮5时，将如同前述原理获得动能而驱使转动件1d转动，而输出轮61同样是连接于一旋转式发电机(图未示)，当输出轮61转动便能进行发电，如此即是将转动件1d的动能向外输出为电能。需要说明的是，本实施例的能量转换单元2a也可以替换为能量转换单元2，同样能达到使转动件1d持续转动的效果。
参阅图10，本发明能量输出装置100'的一第三实施例与第一实施例大致相同，差别在于能量输出装置100'包含多个能量转换机构10，所述能量转换机构10呈多层向上叠加的尖塔状。如此一来便能够使整体能量输出的效率提高。
参阅图11，本发明能量输出装置100A'的一第四实施例与第二实施例大致相同，差别在于能量输出装置100A'包含多组自由滚轮5及多个分别设置于每两个所述自由滚轮5之间的能量转换单元2a。如此一来同样能够使整体能量输出的效率提高。
综上所述，本发明能量输出装置100、100'、100A、100A'通过所述能量转换机构10的所述能量转换单元2、2a的设置，当所述转动件1、1d转动至一特定角度时，所述转动件1、1d的重量下压所述能量转换单元2、2a而使所述活动件21、21a朝向所述转动件1、1d移动，进而增加所述弹性件22、22a储存的弹性势能，而一旦脱离所述特定角度时，所述弹性件22、22a驱使所述活动件21、21a远离所述转动件1、1d移动，进而使所述弹性件22、22a储存的弹性势能转换为所述转动件1、1d的动能，使得所述转动件1、1d能够持续地转动，再通过转动件1、1d能够持续地转动进而将能量输出至外部。
惟以上所述者，仅为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (13)

1.一种能量转换机构，其特征在于，所述能量转换机构包含：
转动件；及
多个能量转换单元，彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能。
2.如权利要求1所述的能量转换机构，其特征在于：所述转动件为圆锥形，使得所述转动件的转动轨迹呈以所述转动件的顶点为圆心的圆形。
3.一种能量输出装置，其特征在于，所述能量输出装置包含：
输送带；
输出轮，同动地连接所述输送带；及
至少一能量转换机构，包括
转动件，呈圆柱状并可活动地设置于所述输送带，及
多个能量转换单元，彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面并抵靠所述输送带，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能。
4.如权利要求3所述的能量输出装置，其特征在于：所述活动件为弹片，所述活动件的一端连接所述转动件，另一端突出于所述外环面并且可朝向或远离所述转动件移动。
5.如权利要求4所述的能量输出装置，其特征在于：所述弹性件为螺旋弹簧、气体弹簧或磁力弹簧。
6.如权利要求3所述的能量输出装置，其特征在于：所述能量转换机构还包括设置于所述转动件的流体致动器，各所述能量转换单元还包括连接所述流体致动器及所述活动件之间的固定件、输入单向阀及输出单向阀，所述固定件及所述活动件界定出流体室，所述输入单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，所述输出单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，当所述能量转换单元被所述转动件的重量下压而使所述活动件朝向所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体室内的流体经由所述输出单向阀流入所述流体致动器，进而使所述流体致动器驱动所述转动件转动；当所述活动件远离所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体致动器内的流体经由所述输入单向阀流入所述流体室。
7.如权利要求3所述的能量输出装置，其特征在于：各所述能量转换单元还包括线性发电机，所述线性发电机的两端分别设置于所述转动件及所述能量转换单元的活动件，当所述活动件移动时，所述线性发电机产生电能。
8.如权利要求3所述的能量输出装置，其特征在于：所述能量输出装置包含多个能量转换机构，所述能量转换机构呈多层向上叠加的尖塔状。
9.一种能量输出装置，其特征在于，所述能量输出装置包含：
多个自由滚轮，彼此间隔地设置；
至少一能量转换机构，包括
转动件，呈圆柱状并可转动地设置于所述自由滚轮之间，及
多个能量转换单元，彼此间隔地设置于所述转动件的外环面并且环绕所述转动件，各所述能量转换单元包括一活动件及一弹性件，所述活动件可朝向或远离所述转动件活动地设置于所述外环面，所述弹性件设置于所述外环面及所述活动件之间，当所述转动件转动至一特定角度时，所述转动件的重量下压所述能量转换单元而使所述活动件朝向所述转动件移动，进而增加所述弹性件储存的弹性势能，当所述转动件转动至脱离所述特定角度时，所述弹性件驱使所述活动件远离所述转动件移动，进而使所述弹性件储存的弹性势能转换为所述转动件的动能；及
输出轮，同动地连接所述转动件。
10.如权利要求9所述的能量输出装置，其特征在于：所述活动件为弹片，所述活动件的一端连接所述转动件，另一端突出于所述外环面并且可朝向或远离所述转动件移动。
11.如权利要求9所述的能量输出装置，其特征在于：所述能量转换机构还包括设置于所述转动件的流体致动器，各所述能量转换单元还包括连接所述流体致动器及所述活动件之间的固定件、输入单向阀及输出单向阀，所述固定件及所述活动件界定出流体室，所述输入单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，所述输出单向阀设置于所述固定件且两端分别连接所述流体室及所述流体致动器，当所述能量转换单元被所述转动件的重量下压而使所述活动件朝向所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体室内的流体经由所述输出单向阀流入所述流体致动器，进而使所述流体致动器驱动所述转动件转动；当所述活动件远离所述转动件移动时，所述活动件驱使所述流体致动器内的流体经由所述输入单向阀流入所述流体室。
12.如权利要求9所述的能量输出装置，其特征在于：各所述能量转换单元还包括线性发电机，所述线性发电机的两端分别设置于所述转动件及所述能量转换单元的活动件，当所述活动件移动时，所述线性发电机产生电能。
13.如权利要求9所述的能量输出装置，其特征在于：所述能量输出装置包含多个能量转换机构，所述能量转换机构分别设置于每两个所述自由滚轮之间。
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