CN201690308U - 直流发电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型揭露一种直流发电机，其包含一转轴单元，于转轴单元的一端设有一第一板体，且第一板体的一面设有一第一磁性单元。于转轴单元的另一端设有一第二板体，并在第二板体相对第一板体的一面设有对应第一磁性单元的一第二磁性单元，且第一磁性单元与第二磁性单元彼此相对的一面的磁极互异。另外，介于第一板体与第二板体之间有一转子单元枢设在转轴单元。电力转换单元设在转子单元上，并连接转子单元，以将转子单元所产生的交流电转换为直流电。采用上述结构，不需要外接交流转直流电路，利用转子单元进行发电，无需复杂及占体积的齿轮，体积小、重量轻，不需要耗费过多动能即可达成高效率发电的功效。

Description

直流发电机

技术领域

本实用新型是关于一种直流发电机，特别是关于一种旋转式直流发电机。

背景技术

目前，各种利用磁力发电的方法中，磁电转换的理论，e＝-Δψ/Δt，应用在大功率柴油发电机，而小功率的手摇发电机，则利用磁通量变化产生电能，且皆需要复杂及占体积的齿轮。

实用新型内容

有鉴于上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的是提供一种直流发电机，以解决需要耗费过多力气，及解决一般发电机需要复杂及占体积的齿轮的问题。

根据本实用新型的目的，提出一种直流发电机，其包含一转轴单元、一第一板体、一第一磁性单元、一第二板体、一第二磁性单元、一转子单元及一电力转换单元。其中，第一板体设在转轴单元的一端，第一磁性单元设在第一板体的一面，且第二板体设在转轴单元的另一端。第二磁性单元设在第二板体相对第一板体的一面，且第二磁性单元对应第一磁性单元，第一磁性单元与第二磁性单元彼此相对的一面的磁极互异。转子单元枢设在转轴单元，介于第一板体与第二板体之间。电力转换单元设在转子单元上，并连接转子单元，以将转子单元所产生的交流电转换为直流电。

进一步地，所述转轴单元包含一轴杆、一第一电力输送单元及一第二电力输送单元。轴杆连接在转轴单元的轴心的位置上。第一电力输送单元设在转子单元与第一板体之间，并包括一第一绝缘环、一第一导电环、一第一导电夹及一第二绝缘环；第一绝缘环套设在轴杆上；第一导电环套设在第一绝缘环的表面；第一导电夹夹设在第一导电环表面，且第一导电夹凸设一第一导电柱；第二绝缘环套设在第一板体，并供插接第一导电柱。第二电力输送单元设在转子单元与第二板体之间，并包括一第三绝缘环、一第二导电环、一第二导电夹及一第四绝缘环；第三绝缘环套设在轴杆上；第二导电环套设在第三绝缘环的表面；第二导电夹夹设在第二导电环表面，且第二导电夹凸设一第二导电柱；第四绝缘环套设在第二板体，并供插接第二导电柱。

进一步地，所述第一磁性单元包括多个第一磁性元件，其设在第一板体的一面，第一磁性元件依序沿转轴单元排列在第一板体上，且相邻的各第一磁性元件的磁性相同。

进一步地，所述第二磁性单元包括多个第二磁性元件，其设在第二板体相对第一板体的一面，各第二磁性元件依序沿转轴单元排列在第二板体上，各第二磁性元件各自对应其中一个第一磁性元件，且相对应的各第一磁性元件与各第二磁性元件的磁极互异，相邻的各第二磁性元件的磁极相同。

进一步地，所述转子单元的重心偏离转轴单元的轴心。

进一步地，所述转子单元包括转子架及多个线圈组；转子架设在转轴结构于第一板体与第二板体之间，转子架包括多个容置部，容置部在转子架排列设置成其重心偏离转轴单元的轴心；线圈组分别设在各容置部，各线圈组分别包括一铁心及一感应导线，各感应导线分别绕设在铁心的表面，线圈组的数量与第一磁性元件的数量相同，且各线圈组分别设置于其中一个第一磁性元件，及第一磁性元件所对应的第二磁性元件之间。

进一步地，任意两个相邻的线圈组上的感应导线在铁心上的绕线方向相反，绕线方向相同的各线圈组为一第一线圈组，绕线方向相同的各相圈组具有一第一端及一第二端，绕线方向相反的各相圈组具有一第三端及一第四端，当各线圈组在相同的磁通量变化下，第一端与第四端输出的交流电的电气特性不同，第二端与第三端输出的交流电的电气特性不同。

进一步地，所述电力转换单元设在转子架上，电力转换单元具有一第一输入端及一第二输入端，第一输入端连接各第一端及各第四端，第二输入端连接各第二端及各第三端。

进一步地，所述电力转换单元包含一正输出端及一负输出端，正输出端连接第一导电环，负输出端连接第二导电环。

进一步地，所述第一板体与第二板体在转子单元周围设有多个支柱，支柱的一端连接在第一板体上，支柱的另一端连接在第二板体上。

进一步地，所述第一板体与第二板体的表面相对支柱的位置，分别设有一第一连接元件与一第二连接元件，第一连接元件分别穿过第一板体的表面连接到各支柱，第二连接元件分别穿过第二板体的表面连接到各支柱。

承上所述，依本实用新型的直流发电机，其可具有一或多个下述优点：

(1)此直流发电机可通过设置在其中的电路转换单元在转子单元旋转时产生直流电，不需要外接交流转直流电路。

(2)此直流发电机利用转子单元进行发电，解决了现有发电机需具备复杂及占体积的齿轮的问题。

(3)此直流发电机具有体积小及重量轻的特点，因此不需要耗费过多动能即可达成高效率发电的功效。

附图说明

图1为本实用新型的直流发电机的立体分解图；

图2为本实用新型的直流发电机的侧视图；

图3为本实用新型的直流发电机的实施例的分解示意图。

【主要元件符号说明】

1：直流发电机；        10：转轴单元；

100：轴杆；            101：第一电力输送单元；

1010：第一绝缘环；     1011：第一导电环；

1012：第一导电夹；     10120：第一导电柱；

1013：第二绝缘环；     102：第二电力输送单元；

1020：第三绝缘环；     1021：第二导电环；

1022：第二导电夹；     10220：第二导电柱；

1023：第四绝缘环；     11：第一板体；

12：第一磁性单元；     120：第一磁性元件；

13：第二板体；         14：第二磁性单元；

140：第二磁性元件；    15：转子单元；

150：转子架；          1500：容置部；

151：线圈组；          1510：铁心；

1511：感应导线；       16：电力转换单元；

160：螺栓；            161：螺帽；

17：支柱；             18：第一连接元件；以及

19：第二连接元件。

具体实施方式

请参阅图1及图2，其为本实用新型的直流发电机的立体分解图及侧视图。图中，直流发电机1包含转轴单元10、第一板体11、第一磁性单元12、第二板体13、第二磁性单元14、一转子单元15以及电力转换单元16。其中，第一板体11设在转轴单元10的一端，第一磁性单元12设在第一板体11的一面；第二板体13设在转轴单元10的另一端，第二磁性单元14设在第二板体13相对第一板体11的一面，且第二磁性单元14对应第一磁性单元12，第一磁性单元12与第二磁性单元14彼此相对的一面的磁极互异；转子单元15枢设在转轴单元10，且介于第一板体11与第二板体13之间。电力转换单元16设置在转子单元15上，且连接转子单元15，以将转子单元15所产生的交流电转换成直流电。

其中，转轴单元10包含轴杆100、第一电力输送单元101以及第二电力输送单元102。轴杆100连接在转轴单元10的轴心的位置上；第一电力输送单元101设在转子单元15与第一板体11之间，且第一电力输送单元101包括第一绝缘环1010、第一导电环1011、第一导电夹1012及第二绝缘环1013。第一绝缘环1010套设在轴杆100上，第一导电环1011套设在第一绝缘环1010的表面，第一导电夹1012夹设在第一导电环1011表面，且第一导电夹1012凸设第一导电柱10120，第二绝缘环1013套设在第一板体11，并供插接第一导电柱10120。第二电力输送单元102设在转子单元15与第二板体13之间，第二电力输送单元102包括第三绝缘环1020、第二导电环1021、第二导电夹1022及第四绝缘环1023。第三绝缘环1020套设在轴杆100上，第二导电环1021套设在第三绝缘环1020的表面，第二导电夹1022夹设在第二导电环1021表面，且第二导电夹1022凸设一第二导电柱10220，第四绝缘环1023套设在第二板体13，并供插接第二导电柱10220。

其中，第一磁性单元12包括多个第一磁性元件120，其设在第一板体11的一面，且第一磁性元件120依序沿转轴单元10排列在第一板体11上，相邻的各第一磁性元件120的磁性相同；第二磁性单元14包括多个第二磁性元件140设在第二板体13相对第一板体11的一面，且各第二磁性元件140依序沿转轴单元10排列在第二板体13上，各第二磁性元件140各自对应其中一个第一磁性元件120，且相对应的各第一磁性元件120与各第二磁性元件140的磁极互异，又相邻的各第二磁性元件140的磁极相同。

其中，转子单元15包括一转子架150及多个线圈组151。转子架150设在转轴单元10于第一板体11与第二板体13之间。且转子架150包括多个容置部1500，容置部1500可在转子架150排列设置成其重心偏离转轴单元10的轴心；线圈组151分别设在各容置部1500，各线圈组151分别包括一铁心1510及一感应导线1511，各感应导线1511分别绕设在铁心1510的表面，且多个线圈组151的数量与第一磁性元件120的数量相同，各线圈组151分别设置于其中的一个磁性元件120及此磁性元件120所对应的第二磁性元件140之间。任意两个相邻线圈组151上的感应导线1511在铁心1510上的绕线方向相反，例如各线圈组151依序的绕线方向为顺时针方向、逆时针方向、顺时针方向等排列；亦可为逆时针方向、顺时针方向、逆时针方向依序排列。顺时针方向绕线的线圈组151具有第一端及第二端，逆时针方向的线圈组151具有第三端及第四端，当各线圈组151在相同的磁通量变化下，第一端与第四端输出的交流电的电气特性不同，第二端与第三端输出的交流电的电气特性不同，此处的电气特性可为输出交流电的相位角，当相位角相差180°时，第一端与第四端所输出的交流正好处于反相，然而在实际实施情况下，相位角差距可能会介于一特定范围内，但第一端与第四端输出的交流电相位角仍然是处于不同象限。由于各相邻的第一磁性元件120的磁极相异，因此顺时针绕线方向的线圈组151与逆时针绕线方向的线圈组151同时处与相反方向的磁场，由此设置方式可分别取出不同绕线方向线圈组151的交流电输出后，再加成输出，以达到最大输出的功效。

当容置部1500是均匀设置在转子架150的周围时，各线圈组151排列在各容置部1500将会使转子单元的重心在轴心上，且此种平衡设置的方式在转子单元15旋转时可增加发电量。

另外，电力转换单元16以一螺栓160及一螺帽161固设在转子架150上，电力转换单元16的一第一输入端连接各第一端及各第四端，电力转换单元16的一第二输入端连接各第二端及各第三端，由于本实用新型的相邻的第一磁性单元12磁极及对应的第二磁性单元14磁极相反，因此可通过这种反接的方式将处于相反方向磁通量变化下产生的交流电导出，再利用电力转换单元16将产生的交流电转换为直流电，以得到最大输出。其中，电力转换单元16的一正输出端连接第一导电环1011，电力转换单元的一负输出端连接第二导电环1021。在此，本实用新型将各感应导线1511分别连接至第一输入端及第二输入端，但亦可视输出直流电压之需要，将两个或多个感应导线1511先串联后再连接至第一输入端及第二输入端，以提供不同的输入直流电压。

再者，第一板体11与第二板体13在转子单元15周围设有多个支柱17，支柱17的一端连接在第一板体11上，支柱17的另端连接在第二板体13上；且第一板体11与第二板体13的表面相对这些支柱17的位置，分别设有一第一连接元件18及第二连接元件19，且第一连接元件18分别穿过第一板体11的表面连接到各支柱17，第二连接元件19则分别穿过第二板体13的表面连接到各支柱17。

另请同时参阅图3，其为本实用新型的直流发电机的实施例的分解示意图。如图所示，当本实用新型的转子单元15以不平衡设置方式将重心偏离轴心时，只要直流发电机1受到摇动或晃动等外力驱动时，转子单元15就会绕着轴心旋转。图3中，三个第一磁性单元12及三个第二磁性单元14分别环绕转子单元15的轴心且附着在第一板体11及第二板体13上成圆周状，且第一磁性单元12及第二磁性单元14相对面的磁极不同，图3中的箭头即为各第一磁性元件120与相对应的第二磁性元件140的磁场方向。转子单元15更包括三个线圈组151，把三个线圈组15排列在对应第一磁性单元12及第二磁性单元14的圆周边缘上，则转子单元15只要有动力就会绕轴心旋转，使线圈组15扫过第一磁性元件120与第二磁性元件140的南、北极交互排列的磁场，产生磁通量的变化进而产生交流电，并通过电力转换单元16将交流电转换成直流电。

本实用新型除了应用在手动摇晃发电之外，其更可装设于脚踏车轮子或脚踏车踏板等各式会产生动力的主要装置上，其可运用的范围非常广泛；且由于本实用新型未设置齿轮组，故于其运转时所产生的摩擦力极小，发电效率因此可以最大化，也更因此解决了齿轮组在现有直流发电机中体积过大的问题。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，对本实用新型而言仅是说明性的，而非限制性的；本领域技术人员理解，在本实用新型权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改，甚至等效变更，但都将落入本实用新型的保护范围内实用新型。

Claims (11)

1.一种直流发电机，包含一转轴单元、一第一板体、一第一磁性单元、一第二板体、一第二磁性单元、一转子单元及一电力转换单元，其特征在于：所述第一板体设在所述转轴单元的一端；所述第一磁性单元设在所述第一板体的一面；所述第二板体设在所述转轴单元的另一端；所述第二磁性单元设在所述第二板体相对所述第一板体的一面，且所述第二磁性单元对应所述第一磁性单元，所述第一磁性单元与第二磁性单元彼此相对的一面的磁极互异；所述转子单元枢设在所述转轴单元，且介于所述第一板体与第二板体之间；所述电力转换单元设在所述转子单元上，并连接所述转子单元，将所述转子单元所产生的交流电转换为直流电。

2.如权利要求1所述的直流发电机，其特征在于：所述转轴单元包含一轴杆、一第一电力输送单元及一第二电力输送单元；所述轴杆连接在所述转轴单元的轴心的位置上；所述第一电力输送单元设在所述转子单元与第一板体之间，并包括一第一绝缘环、一第一导电环、一第一导电夹及一第二绝缘环，所述第一绝缘环套设在所述轴杆上，所述第一导电环套设在所述第一绝缘环的表面，所述第一导电夹夹设在所述第一导电环表面，且所述第一导电夹凸设一第一导电柱，所述第二绝缘环套设在所述第一板体，并供插接所述第一导电柱；所述第二电力输送单元设在所述转子单元与第二板体之间，并包括一第三绝缘环、一第二导电环、一第二导电夹及一第四绝缘环，所述第三绝缘环套设在所述轴杆上，所述第二导电环套设在所述第三绝缘环的表面，所述第二导电夹夹设在所述第二导电环表面，且所述第二导电夹凸设一第二导电柱，所述第四绝缘环套设在所述第二板体，并供插接所述第二导电柱。

3.如权利要求2所述的直流发电机，其特征在于：所述第一磁性单元包括多个第一磁性元件，其设在所述第一板体的一面，所述第一磁性元件依序沿所述转轴单元排列在所述第一板体上，且相邻的各第一磁性元件的磁性相同。

4.如权利要求3所述的直流发电机，其特征在于：所述第二磁性单元包括多个第二磁性元件，其设在所述第二板体相对所述第一板体的一面，各第二磁性元件依序沿所述转轴单元排列在所述第二板体上，各第二磁性元件各自对应其中一个第一磁性元件，且相对应的各第一磁性元件与各第二磁性元件的磁极互异，相邻的各第二磁性元件的磁极相同。

5.如权利要求4所述的直流发电机，其特征在于：所述转子单元的重心偏离所述转轴单元的轴心。

6.如权利要求5所述的直流发电机，其特征在于：所述转子单元包括转子架及多个线圈组；所述转子架设在所述转轴结构于所述第一板体与第二板体之间，所述转子架包括多个容置部，所述容置部在所述转子架排列设置成其重心偏离所述转轴单元的轴心；所述线圈组分别设在各容置部，所述的各线圈组分别包括一铁心及一感应导线，所述的各感应导线分别绕设在所述铁心的表面，所述线圈组的数量与所述第一磁性元件的数量相同，且所述的各线圈组分别设置于其中一个第一磁性元件，及所述第一磁性元件所对应的第二磁性元件之间。

7.如权利要求6所述的直流发电机，其特征在于：任意两个相邻的所述线圈组上的感应导线在所述铁心上的绕线方向相反，绕线方向相同的各线圈组为一第一线圈组，绕线方向相同的各相圈组具有一第一端及一第二端，绕线方向相反的各相圈组具有一第三端及一第四端，当所述的各线圈组在相同的磁通量变化下，所述第一端与第四端输出的交流电的电气特性不同，所述第二端与第三端输出的交流电的电气特性不同。

8.如权利要求7所述的直流发电机，其特征在于：所述电力转换单元设在所述转子架上，所述电力转换单元具有一第一输入端及一第二输入端，所述第一输入端连接所述的各第一端及各第四端，所述第二输入端连接所述的各第二端及各第三端。

9.如权利要求8所述的直流发电机，其特征在于：所述电力转换单元包含一正输出端及一负输出端，所述正输出端连接所述第一导电环，所述负输出端连接所述第二导电环。

10.如权利要求1所述的直流发电机，其特征在于：所述第一板体与第二板体在所述转子单元周围设有多个支柱，所述支柱的一端连接在所述第一板体上，所述支柱的另一端连接在所述第二板体上。

11.如权利要求10所述的直流发电机，其特征在于：所述第一板体与第二板体的表面相对所述支柱的位置，分别设有一第一连接元件与一第二连接元件，所述第一连接元件分别穿过所述第一板体的表面连接到所述的各支柱，所述第二连接元件分别穿过所述第二板体的表面连接到所述的各支柱。

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