CN202628411U - 旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置 - Google Patents

Abstract

一种旋转半圈再借助重力反向回位的节能装置，其在一周期性运作的前半周期中，先控制一电机转子的传动轴进行转动，使其借助一第一变速齿轮机构以驱动一第一转轴进行单向旋转，且同步驱动该电机转子由一以该第一转轴为圆心及以支臂为半径所定义的圆周的最低位置升至最高位置，以完成一半圈的旋转，之后即进入后半周期，此时控制电机转子的传动轴停止转动，使电机转子借助本身重力由最高位置以相同半圈路径反向回位至最低位置，如此完成电机转子的周期性半圈式旋转，并驱使第一转轴持续地进行单向旋转，达成节能的使用效果。

Description

旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置

技术领域

本实用新型涉及一种节能装置，尤指一种利用一电机转子于前半周期中借助其传动轴的转动而由一圆周的最低位置旋转半圈以升至最高位置，再于后半周期中电机转子的传动轴停止转动而借助其本身重力以由最高位置循着相同半圈路径反向回位至最低位置，以形成一旋转半圈再借助重力反向回位的节能装置。

背景技术

地球上的自然能源如石油、煤矿等，自工业革命之后已被高度消耗而日渐衰竭，终有耗尽的一天到来，因此续有核能的产生，但核能及其相关的核废料长久来一直存在着危险性及环保问题，尤其近几年多次的核灾事变更令人畏惧，因此探讨另类能源，如风力、水力、潮汐、太阳能发电等，有其必需性；然至目前为止，另类能源的开发及技术尚无法达到足以完全取代石油的地步。因此，面对当前能源开发的困境，就相对地突显节能的重要性；换言之，如果能在节能方面有一分的成效，即相对地可在能源上少一分的耗费，例如目前世界上各车厂都戮力在研究油电共生的汽车即可了解节能的重要性。本实用新型即是针对节能的问题及需要而提供一种节能装置，期能在节能功效及成本效益上能达到进一步成果，借助以满足目前及未来应用上的功能需求。

发明内容

本实用新型的主要目的在于提供一种旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置，使电机转子在前半周期中旋转半圈再于后半周期中借助重力反向回位而完成一周期性循环运动，达成旋转半圈并借助重力回位的节能装置的使用效果，借助以满足目前及未来应用上的节能功能需求。

本实用新型的另一目的在于提供一种旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置，该节能装置能依实际使用需要，而利用多个节能装置串联组合，使该多个节能装置的各储能用第一转轴以串联方式连结成同一转轴，最后再汇总于一输出用第二转轴上，借助以组合形成一复合式旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置，用以增进节能使用效果，并增进输出用第二转轴的输出能量或负载。

为达上述目的，本实用新型提供一种旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置，其包含：

一储能用第一转轴，其为一单向旋转式转轴以单向转动：

一电机转子，其内设有电机机构，并借助由一开关控制机构以控制并驱动该电机转子上一传动轴以半周期交递开关状态进行半圈式周期性转动；

一支臂，其连结在该电机转子与第一转轴之间，以使该电机转子能以第一转轴为圆心及以支臂为半径所定义的圆周进行半圈式周期性旋转；

一第一变速齿轮机构，其利用多个大小不同的齿轮构成并连结设置于该电机转子的传动轴与该第一转轴之间，该第一变速齿轮机构包含一用以连结至该电机转子的传动轴的起始端传动齿轮，及一用以连结至该第一转轴上并同步转动的终止端传动齿轮，其中借由该第一变速齿轮机构的变速功能，以使该起始端传动齿轮被电机转子的传动轴高速驱动时，能转换成由该终止端传动齿轮以驱动该第一转轴低速单向转动；

一第二变速齿轮机构，其利用多个大小不同的齿轮构成并连结设置于该第一转轴与一输出用第二转轴之间，用以使该第一转轴的转动能驱动该第二转轴持续转动；

一支座，其用以支撑该储能用第一转轴、该电机转子、该支臂、该第一变速齿轮机构、该第二变速齿轮机构及该输出用第二转轴；

其中在该半圈式周期性转动的前半周期中，借助该开关控制机构以将该电机转子切换成通电状态，使该电机转子的传动轴开始转动，此时借助由第一变速齿轮机构的变速功能，该电机转子借助其传动轴的驱动力以驱动该第一转轴进行低速单向旋转，且该电机转子亦同步由该圆周的最低位置向上旋转半圈至该圆周的最高位置，此时完成一半圈式旋转并进入后半周期中；

其中在后半周期中，借助该开关控制机构以将该电机转子切换成断电状态，以使该电机转子的传动轴停止转动，此时借助由第一变速齿轮机构的变速功能，该电机转子借助其本身重力而由该圆周的最高位置循着前半周期的半圈路径反向回位至该圆周的最低位置并又进入下一循环周期的前半周期。

所述的节能装置，其中，当该电机转子借助其本身重力而由该圆周的最高位置循着前半周期的半圈路径反向回位至该圆周的最低位置时，该电机转子借助其本身重力以驱动该第一转轴进行单向旋转。

所述的节能装置，其中，当该电机转子借助其本身重力而由该圆周的最高位置循着前半周期的半圈路径反向回位至该圆周的最低位置时，该电机转子相对于该第一转轴形成空转状态。

所述的节能装置，其中，该电机转子的传动轴与该第一转轴之间的转速比设为12∶1。

所述的节能装置，其中，该支座包含一底架设在底部、一三角架支撑跨设在该底架上及一框架支撑设在该三角架上方。

所述的节能装置，其中，该支座上设有一缓冲垫供该电机转子在旋转至最高位置时能触抵该缓冲垫。

所述的节能装置，其中，该开关控制机构设在靠近该储能用第一转轴的中心处，在该开关控制机构的上、下端分别设有一上感应开关及一下感应开关，当该电机转子旋转回位至最低位置时即触动该下感应开关，以使该电机转子切换成供电状态，当该电机转子旋转至最高位置时即触动该上感应开关以使该电机转子切换成断电状态。

本实用新型的有益效果是：运作时，开关控制机构先以半周期的开启状态以控制电机转子的传动轴转动，并借由第一变速齿轮机构以驱动第一转轴单向旋转并同步带动电机转子由一以支臂为半径的最低位置绕行第一转轴至一最高位置，以在该前半周期的一半圈的旋转；之后该开关控制机构即切换至次一半周期的关闭状态以使电机转子的传动轴停止转动，使电机转子借由本身重力由最高位置以相同半圈路径反向回位至最低位置，且使第一转轴保持相同方向的单向转动；藉此，使电机转子在前半周期中旋转半圈再于后半周期中借助重力反向回位而完成一周期性循环运动，达成旋转半圈并借助重力回位的节能装置的使用效果，借助以满足目前及未来应用上的节能功能需求。

该节能装置能依实际使用需要，而利用多个节能装置串联组合，使该多个节能装置的各储能用第一转轴以串联方式连结成同一转轴，最后再汇总于一输出用第二转轴上，借助以组合形成一复合式旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置，用以增进节能使用效果，并增进输出用第二转轴的输出能量或负载。

附图说明

图1为本实用新型的节能装置一实施例的立体示意图；

图2为图1实施例的另一右视角立体示意图；

图3为图1实施例的一左视角立体示意图；

图4为图1实施例的右侧视图；

图5为图1实施例的左侧视图；

图6为图1实施例的正视示意图；

图7为图1实施例的分解（爆炸）立体示意图；

图8A为图1实施例的旋转半圈过程（前半周期）示意图；

图8B为图1实施例的借助重力自动回位过程（后半周期）示意图；

图9为本实用新型的节能装置的复合式实施例的右视角立体示意图；

图10为图9实施例的左视角立体示意图。

附图标记说明：节能装置1；支座10；底架11；三角架12；框架13；缓冲垫14；第一转轴20；电机转子30；电机机构31；开关控制机构32；上感应开关321；下感应开关322；传动轴33；支臂40；第一变速齿轮机构50；起始端传动齿轮51；终止端传动齿轮52；第二变速齿轮机构60；第二转轴70；叶片71。

具体实施方式

请参考图1至图7所示，其分别为本实用新型「旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置」一实施例的立体示意图、另一右视角立体示意图、左视角立体示意图、右侧视图、左侧视图、正视示意图及分解（爆炸）立体示意图。本实用新型的旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置1主要包含：一支座10、一储能用第一转轴20、一电机转子30、一支臂40、一第一变速齿轮机构50、一第二变速齿轮机构60及一输出用第二转轴70。

该支座10用以支撑本实用新型的节能装置1的相关机构如图所示的该储能用第一转轴20、该电机转子30、该支臂40、该第一变速齿轮机构50、该第二变速齿轮机构60及该输出用第二转轴70等相关机构，并使本实用新型的节能装置1得方便地固设于所欲使用的场所或位置处，以此提升本实用新型的应用性。该支座10的结构并不限制，其可随实际使用需要或相关机构之间的空间型态及相对位置，而改变该支座10的高度、宽度或支撑结构强度等。在本实施例中，该支座10可设计包含一底架11位于底部，一三角架12支撑跨设在该底架11上，及一框架13支撑设在该三角架12上方；但本实施例的该支座10的结构型态并非用来限制本实用新型。又在该框架13上的适位处，即最高位置处，得设一缓冲垫14。

该储能用第一转轴20设在该支座10上，本实施例的该储能用第一转轴20设在该三角架12的近顶端处但并非用来限制本实用新型。该储能用第一转轴20为一单向旋转式转轴，如可利用棘齿机构以设计成一只能单向旋转的转轴，由于该储能用第一转轴20的内部机构能利用各种机构设计来达成单向旋转式转轴的设计功能，且所利用的机构设计并非本实用新型的诉求重点，故在此不再赘述。

该电机转子30如一高功率马达，其内部设有一电机机构31以控制一外露的传动轴33进行转动；又该电机转子30借助一开关控制机构32以控制该电机机构31的传动轴33的开关转动模式；在此以图3、图5所示的开关控制机构32为例说明但非用以限制本实用新型，该开关控制机构32设在靠近该储能用第一转轴20的中心处，在该开关控制机构32的上、下端分别设一上感应开关321及一下感应开关322，当该电机转子30位于（或抵达）在最低位置时（如图8A所示），即能借由触动该下感应开关322以使该电机转子30切换成供电状态，而当该电机转子30位于（或抵达）在最高位置时（如图8B所示），即能借由触动该上感应开关321以使该电机转子30切换成断电状态。由于该电机机构31及开关控制机构32的详细结构可利用机械设计来达成，且所利用的机械设计并非本实用新型的诉求重点，故在此不再赘述。借由该开关控制机构32以控制该电机机构31及该传动轴33的开关转动模式；在本实施例中，该电机转子30借由该开关控制机构32的控制而以半周期交递开关状态来进行半圈式转动，也就是，在前半周期中，该电机转子30借助该开关控制机构32（即触动该下感应开关322）以将该电机转子30切换成“开启（通电）”状态以进行半圈式转动；而在后半周期中，该电机转子30则借助该开关控制机构32（即触动该上感应开关321）以将该电机转子30切换成“关闭（断电）”状态而停止转动，详细的作动状态容后再述。

该支臂40连结并承载设在该电机转子30与该第一转轴20之间，以使该电机转子30能以该第一转轴20为圆心及以该支臂40为半径所定义的圆周进行半圈式旋转；在本实施例中，该支臂40用以支撑该电机转子30以绕着第一转轴20在圆周的最低位置及最高位置之间进行半圈式旋转。

该第一变速齿轮机构50连结设于该电机转子30的传动轴33与该第一转轴20之间，其利用多个大小不同且相互连结的齿轮所构成以具有变速功能；在本实施例中，该第一变速齿轮机构50进一步包含：一起始端传动齿轮51及一终止端传动齿轮52，其中该起始端传动齿轮51用以与该电机转子30的传动轴33连结传动；该终止端传动齿轮52用以与该第一转轴20连结传动，以驱使该第一转轴20能同步地单向转动；运作时，当该起始端传动齿轮51被该电机转子30的传动轴33高速驱动时，即可借由该第一变速齿轮机构50的变速功能而转换至该终止端传动齿轮52，并借由该终止端传动齿轮52以驱动该第一转轴20进行较低速的单向转动。又当该电机转子30的传动轴33正在进行高速转动而同时该第一转轴20正在进行低速单向转动时，借由该第一变速齿轮机构50中各齿轮的连结关系，该电机转子30即可同步地在一以该第一转轴20为圆心及以该支臂40为半径所定义的圆周上进行半圈式旋转，即由该所定义的圆周的最低位置（如图8A所示）绕行该第一转轴20而位移升至一最高位置（如图8B所示）并得触抵设在该框架13上的缓冲垫14，完成一半圈式旋转。当该电机转子30经半圈式旋转而位移至最高位置之后（如图8B所示），该电机转子30的传动轴33即借助该开关控制机构32的控制（即触动该上感应开关321）而切换成停止转动，该电机转子30即借由本身重力而由最高位置（如图8B所示）循之前的半圈式旋转路径而反向回位至原来的最低位置（如图8C所示），此时，由于该储能用第一转轴20为一单向旋转式转轴，故该电机转子30在反向回位的过程中相对于该第一转轴20是转换成空转状态而不会影响该第一转轴20的单向转动状态；或者，若该电机转子30的本身具相当的重力时，则该电机转子30在反向回位的过程中，该电机转子30的重力亦可借由该第一变速齿轮机构50中各齿轮的连结关系以带动该第一转轴20仍以原有的单向方向进行转动。在本实施例中，该电机转子30的传动轴33（或起始端传动齿轮51）的转速与该第一转轴20（或该终止端传动齿轮52）的转速的变速比可设定约为12∶1，如该电机转子30的传动轴33（或起始端传动齿轮51）的转速为每分钟1500转（1500转/min）时，该第一转轴20（或该终止端传动齿轮52）的转速为每分钟125转（125转/min）。

该第二变速齿轮机构60连结设于该第一转轴20与一输出用第二转轴70之间，其利用多个大小不同且相互连结的齿轮所构成以具有变速功能；当该第一转轴20（或该终止端传动齿轮52）以一转速如每分钟125转（125转/min）转动时，借由该第二变速齿轮机构60的变速功能，即可使该输出用第二转轴70以一预设的转速进行转动，借助以向外输出能量如带动一负载以进行运动。以本实施例而言，该输出用第二转轴70上可架设一叶片71当作负载如图所示但不限制。

请参考图8A及图8B所示，其分别本实用新型的节能装置1的旋转半圈过程（前半周期）示意图及借助重力回位过程（后半周期）示意图。当本实用新型的节能装置1开始进行周期性运动时，其运动可分成下列的前半周期及后半周期以形成一周期性循环运动，兹分别说明如下：

＜1＞前半周期：当进入前半周期时，借助该开关控制机构32以将该电机转子30切换成“开启（通电）”状态，使该电机转子30的传动轴33开始转动，此时借由第一变速齿轮机构50的变速功能，该电机转子30可借助其传动轴33的驱动力而驱动第一转轴20（亦即该终止端传动齿轮52）低速单向旋转如图8A中箭头“C”（顺时针）所示，此时借由第一变速齿轮机构50的齿轮连结关系，该电机转子30亦同步由一最低位置如图8A所示，绕行该第一转轴20而向上旋转如图8A中箭头“A”（逆时针）所示，并逐渐升上至一最高位置如图8B所示，完成一半圈式旋转；此时该电机转子30可触抵设在该框架13上的缓冲垫14以减少撞击力，之后即进入后半周期。

＜2＞后半周期：当进入后半周期时如图8B所示，借助该开关控制机构32以将该电机转子30切换成“关闭（断电）”状态，以使该电机转子30的传动轴33停止转动，此时借由第一变速齿轮机构50的变速功能，该电机转子30可借助其本身重力而开始反向下降如图8B中箭头“B”（顺时针）所示，由于此时该电机转子30的传动轴33已停止转动，故借由该电机转子30的本身重力可驱动该第一转轴20（亦即该终止端传动齿轮52）仍同步进行单向旋转如图8B中箭头“C”（顺时针）所示；此时借由该电机转子30的本身重力及该第一变速齿轮机构50的齿轮连结关系，该电机转子30即由一最高位置如图8B所示，又反向（如图8B中箭头“B”所示）逐渐降下以回位至一最低位置如图8A所示，之后即又进入下一循环的前半周期。其中，当该电机转子30借助其本身重力而开始反向下降时如图8B中箭头“B”（顺时针）所示，此时该电机转子30的传动轴33已停止转动，但若该电机转子30的本身重力不足以驱动该第一转轴20（亦即该终止端传动齿轮52），则亦可将该第一转轴20设计为棘轮式的单向旋转式转轴，以使该电机转子30相对于该第一转轴20形成空转状态，使该电机转子30仍可下降回位至一最低位置如图8A所示，供又可进入下一循环的前半周期。

由上述并参考图8A及图8B可知，本实用新型的节能装置1，无论是进入前半周期（借助外部供电以进行半圈旋转的过程）或后半周期（借助重力以进行自动回位的过程），该第一转轴20（亦即该终止端传动齿轮52）仍保持同一单向的旋转如图8A、8B中箭头“C”（顺时针）所示，因此借由该第二变速齿轮机构60的变速及作用动能，该输出用第二转轴70即能保持单向旋转以稳定地并持续地向外输出能量。

更言之，本实用新型的节能装置1在进入后半周期（借助重力以进行自动回位的过程）时，该电机转子30已被切换成“关闭（断电）”状态，也就是在后半周期并未再提供任何能源（供电）给该电机转子30，但该电机转子30借助由本身重力而反向回位时仍可驱动该第一转轴20（亦即该终止端传动齿轮52）仍以图8B中箭头“C”（顺时针）所示的方向进行单向旋转，也就是在后半周期中并未再供电给该电机转子30的情况下，本实用新型的节能装置1仍可完成后半周期的借助重力以进行自动回位的过程；因此本实用新型的节能装置1与一般借助外部供电以进行全圈式旋转的装置相比，本实用新型的电机转子30先进行半圈式驱动旋转之后，在切断供电状态下利用重力作用回位，以此形成第一转轴20的周期性持续正向旋转，自然可达成节能的使用效果。

请参考图9及图10所示，其分别为本实用新型的节能装置的复合式实施例的右视角立体示意图及左视角立体示意图。在实际使用时，可利用多个本实用新型的节能装置1以串联组合成一复合式节能装置如图9及图10所示，其中多个节能装置1的各储能用第一转轴20以串联方式连结成同一转轴，最后再借助一第二变速齿轮机构60以汇总并传动至一输出用第二转轴70上，用以增进节能使用效果，并增进输出用第二转轴70的总输出的负载量。

以上所示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。本技术领域具通常知识人员理解，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权利范围内。

Claims (7)

1.一种旋转半圈并借助重力反向回位的节能装置，其特征在于，包含：

一储能用第一转轴，其为一单向旋转式转轴以单向转动：

一电机转子，其内设有电机机构，并借助由一开关控制机构以控制并驱动该电机转子上一传动轴以半周期交递开关状态进行半圈式周期性转动；

一支臂，其连结在该电机转子与第一转轴之间，以使该电机转子能以第一转轴为圆心及以支臂为半径所定义的圆周进行半圈式周期性旋转；

一第一变速齿轮机构，其利用多个大小不同的齿轮构成并连结设置于该电机转子的传动轴与该第一转轴之间，该第一变速齿轮机构包含一用以连结至该电机转子的传动轴的起始端传动齿轮，及一用以连结至该第一转轴上并同步转动的终止端传动齿轮，其中借由该第一变速齿轮机构的变速功能，以使该起始端传动齿轮被电机转子的传动轴高速驱动时，能转换成由该终止端传动齿轮以驱动该第一转轴低速单向转动；

一第二变速齿轮机构，其利用多个大小不同的齿轮构成并连结设置于该第一转轴与一输出用第二转轴之间，用以使该第一转轴的转动能驱动该第二转轴持续转动；

一支座，其用以支撑该储能用第一转轴、该电机转子、该支臂、该第一变速齿轮机构、该第二变速齿轮机构及该输出用第二转轴；

其中在该半圈式周期性转动的前半周期中，借助该开关控制机构以将该电机转子切换成通电状态，使该电机转子的传动轴开始转动，此时借助由第一变速齿轮机构的变速功能，该电机转子借助其传动轴的驱动力以驱动该第一转轴进行低速单向旋转，且该电机转子亦同步由该圆周的最低位置向上旋转半圈至该圆周的最高位置，此时完成一半圈式旋转并进入后半周期中；

其中在后半周期中，借助该开关控制机构以将该电机转子切换成断电状态，以使该电机转子的传动轴停止转动，此时借助由第一变速齿轮机构的变速功能，该电机转子借助其本身重力而由该圆周的最高位置循着前半周期的半圈路径反向回位至该圆周的最低位置并又进入下一循环周期的前半周期。

2.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于，当该电机转子借助其本身重力而由该圆周的最高位置循着前半周期的半圈路径反向回位至该圆周的最低位置时，该电机转子借助其本身重力以驱动该第一转轴进行单向旋转。

3.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于，当该电机转子借助其本身重力而由该圆周的最高位置循着前半周期的半圈路径反向回位至该圆周的最低位置时，该电机转子相对于该第一转轴形成空转状态。

4.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于，该电机转子的传动轴与该第一转轴之间的转速比设为12∶1。

5.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于，该支座包含一底架设在底部、一三角架支撑跨设在该底架上及一框架支撑设在该三角架上方。

6.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于，该支座上设有一缓冲垫供该电机转子在旋转至最高位置时能触抵该缓冲垫。

7.如权利要求1所述的节能装置，其特征在于，该开关控制机构设在靠近该储能用第一转轴的中心处，在该开关控制机构的上、下端分别设有一上感应开关及一下感应开关，当该电机转子旋转回位至最低位置时即触动该下感应开关，以使该电机转子切换成供电状态，当该电机转子旋转至最高位置时即触动该上感应开关以使该电机转子切换成断电状态。

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