CN203589988U

CN203589988U - 感应式外转子发电装置

Info

Publication number: CN203589988U
Application number: CN201320754638.5U
Authority: CN
Inventors: 黄咏胜; 李舜华
Original assignee: Shun Fu Scientific And Technical Industry Co Ltd
Current assignee: Shun Fu Scientific And Technical Industry Co Ltd; Shun Fu Technology Corp
Priority date: 2013-11-25
Filing date: 2013-11-25
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2023-11-25

Abstract

一种感应式外转子发电装置,其利用一磁体磁场作用于一原本无磁性的导磁材料上，因为磁化现象而在导磁材料上产生的异名磁极，而与磁体相互吸引，产生磁吸力，其设有一与一导磁材料因磁吸力的作用而产生相对运动且由多个磁铁所并合而成的转子，转子每一构成磁铁设为局部径向长度形成一内圈部，供置入一定子构件以及一内中央孔供组装至少一轴心，并于定子构件设有多个间隔的径向隔墙绕设邻近转子的多个间隔相邻的线圈绕组；线圈绕组运动方向及所述转子磁场方向取得瞬间电流方向，使每一相邻线圈绕组具有相反的瞬间电流流入绕线及流出绕线所绕设而成；经由外圈转子内部加大轴心直径增加磁场强度，配合线圈绕组以提升感应电压及电流。

Description

感应式外转子发电装置

技术领域

本实用新型有关一种感应式外转子发电装置。运动中的导磁物体，因为转子磁铁产生的磁场作用在运动中的导磁物体上，使得导磁物体发生磁化现象，产生异名磁极(Opposite poles)，与转子磁铁相互吸引，带动转子磁铁产生相对运动，切割磁力线，产生感应电动势。再配合多绕组技术与绕线方式的变化组合性，可进一步提升此类发电装置的感应电动势及电流，并扩大此类发电装置的应用范围。

背景技术

传统发电装置大都设有一转子以及一定子，透过转子的转动，以及外设的线圈，经由切割磁力线而能产生感应电动势及电流。但此类传统发电装置的前提是，必须以一动力装置（如马达）来连接及带动上述的转子不断旋转。

由国立云林科技大学所提出的中国台湾发明专利第100138597号「横向磁场发电机」申请案，主要是因为使转子单元运动方向与磁场面垂直，以横向磁场式发电方式缩小极距减少体积的结构方式，在转子单元铁芯内的磁通量饱和后，无法再增加磁通量；为提高总发电量，必需增加铁芯内的总磁通量，但习用技术会使此类发电装置的体积与重量会增加，应用于如自行车之类器材时会增加使用者骑乘的负担；因而提供了一种改良的横向磁场发电机，在可增加磁通量下，不至于增加整个发电装置的体积与重量；但其结构方式仍然必须与外部的机构件相连结接触，带动转子转动（如与自行车的轮轴一致连动）才能产生所需的电力。

于中国台湾102年2月1日所公开的德商第101122910号（WC2013004320A1）「非接触式发电装置、尤其是自行车直流发电机、车辆照明系统及自行车」发明专利申请案，则提供了一种无需使用直接接触带动的发电装置，使此类发电装置可摆脱与外部机构件相接触产生所需电力的限制。该德商前案揭示的结构技术内容主要包括：直流发电机设置在一可转动的导电性的对应件上,尤其是设置在轮圈上,具有至少一个可移动且具有至少一个磁铁的转子,以及具有至少一个线圈,且线圈内至少有一个绕组可透过与转子移动的磁铁感应产生电流,其中转子可透过与导电性的对应件的磁性交互作用移动,同时转子位于在一构成不间断的圆形轨道且具有导电性的对应件内产生至少一个以涡流为基的磁场的作用位置,其中透过导电性的对应件及转子之间的连续相对运动在导电性的对应件内感应生成带有彼此极性相反之磁场的连续彼此反向转动的涡流场,因此转子在形成涡流联动装置的情况下与导电性的对应件一同被移动。

而该德商专利案主要运作原理为：最接近导电性的对应件的磁铁的磁力线及进入导电性的对应件并感应生成彼此相反的涡流场，及因而产生磁场。在轮圈转动方向上位于前方的磁场会对磁铁转子产生一个磁吸力，在轮圈转动方向上位于后方的磁场会对磁铁转子产生一个磁推力，因此形成作用在磁铁上的力，这个力造成转子的转动。该德商专利案利用涡电流带动转子运转，电流线圈是以径向方式绕设于转子上下表面，绕组数亦受到限制，而使所产生的感应电压及电流受到影响，所产生的感应电压及电流量较少之外，受到其线圈的绕设方式，亦必须采用特定数量(2+n*4)的磁铁作为转子，同时，必须采用较高等级的磁铁作为转子来产生足以应用在耗电器具上的能量，使此一设备的整体成本明显提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种感应式外转子发电装置，能更为有效的提升整个感应电压及电流。

为达到以上目的，本实用新型公开了一种感应式外转子发电装置，其特征在于：包含一设于外圈与一导磁材料因磁吸力产生相对运动的转子，所述转子由多个磁铁所并合而成，所述转子每一构成磁铁设为局部径向长度以共同形成一内圈部，供置入一定子构件以及一内中央孔供组装至少一轴心，并于所述定子构件设有多个间隔的径向隔墙，所述多个间隔的隔墙绕设有邻近转子的多个间隔相邻的线圈绕组且所述线圈绕组运动方向及所述转子磁场方向取得瞬间电流方向以使所述的每一相邻线圈绕组具有相反的瞬间电流流入绕线及流出绕线所绕设而成。

其中，所述线圈绕组每一绕线在所述磁铁的N极为朝下绕射，并在所述磁铁的S极则为朝上的相对方向的方式予以绕设。

其中，所述线圈绕组于所述其中一隔墙绕过一圈后，引拉绕线到另一相邻隔墙绕过一圈，再依序绕到以下的每一隔墙重复绕线动作直到绕设成所需的多个间隔相邻的线圈绕组。

其中，所述相邻的线圈绕组反向交替绕设。

其中，所述转子每一构成磁铁并合的内圈部中央孔置入一轴心作为所述转子的动作轴心，并于所述轴心两端分别套设轴承，所述轴心设有中空部供接出所述线圈绕组的导线。

通过上述结构，本实用新型在感应式发电装置的外设转子结构，可在由多个磁铁所构成的外圈转子内部加大轴心直径，增加磁场强度，配合线圈绕组的绕线方式及结构，能更为有效的提升整个感应电压及电流，使用于耗电器材时能加快输电速度，并可加大此类发电设备的应用范围，且因整体结构的改良而能选择使用成本较低的磁铁等级，降低整个装置的生产成本。

附图说明

图1：显示本实用新型一可行实施例结构图。

图2：显示应用于本实用新型的瞬间电流方向示意图。

图3：显示图1线圈绕组的可行绕线方式示意图。

图4：显示本实用新型另一可行实施例结构图。

图5：显示图4断面剖视图。

图6：显示图4线圈绕组的可行绕线方式示意图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型感应式发电装置包含一设于外圈的转子10，所述转子10由多个磁铁11所并合而成，使所述转子10每一构成磁铁11仅具有局部径向长度，而可共同形成一内圈部，供置入一定子构件20以及一内中央孔90供组装轴心（此图未示），并于该定子构件20设有多个间隔的径向隔墙21、22、23-----，并在所述多个间隔的隔墙21、22、23-----上绕设邻近转子10的多个间隔相邻的线圈绕组30，所述线圈绕组30依据瞬间电流方向以相反的电流流入绕线31及电流流出绕线32缠绕构成所述的多个线圈绕组30。于此一实施例中，在转子10外层可设置另一层外环圈12。

物质可分为磁性物质与非磁性物质，物质的磁性来源于原子的磁性，而原子的磁性源于粒子自旋与轨道运动，对应的有电子自旋磁矩与核自旋磁矩以及轨道磁矩，磁矩的向量总和，称为固有磁矩(intrinsic magnetic moment)或是分子磁矩(molecular magnetic moment)。当一外加磁场作用在原本无磁性的磁介质(magnetic medium)上，将使得磁介质内部的固有磁矩重新定向有序排序，结果使得磁介质所属空间磁场发生变化，产生一个附加磁场且磁介质呈现出磁性，这种现象即为磁化。不同的磁材质会有不同的磁化强度。

所述转子10能与一导磁材料（此图未示）因磁吸力的作用而产生相对运动，由于磁介质依据磁化强度可分为抗磁性(如:铜、银...)、顺磁性(如:铝、锰...)与铁磁性(如:铁、镍...)，抗磁性介质会产生斥力，因此，所述与转子20相对运动的导磁材料，于本实用新型定义为顺磁性(Paramagnetism)与铁磁性(Ferromagnetism)的磁介质，以及含顺磁性、铁磁性材料的合成金属，使之磁化强度大于一定值而能产生磁吸力作用。

运动中的导磁物体，因为转子磁铁产生的磁场作用在运动中的导磁物体上，使得导磁物体发生磁化现象，产生异名磁极，与转子磁铁相互吸引，带动转子磁铁产生相对运动，切割磁力线，产生感应电动势。

如图2所示，依据发电机原理，在已知所述线圈绕组30运动方向F及所述转子10磁场方向B之下，可得知瞬间电流方向I，因此使所述的每一相邻线圈绕组30具有相反的电流流入绕线31及电流流出绕线32。同时，于较佳实施例中，本实用新型使线圈绕组30每一绕线的绕设方式为在磁铁11的N极为朝下，并在S极则为朝上的相对方向的方式予以绕设。

图3显示图1线圈绕组的其中一种可行绕线方式，主要是在所述磁铁11的N极为朝下，并在S极则为朝上的相对方向的方式，于第一隔墙21绕过一圈后，引拉绕线到第二隔墙22绕过一圈，再依序绕到以下的每一隔墙23-----，然后引拉回到第一隔墙21重复绕线动作直到绕设成所需的多个间隔相邻的线圈绕组30。

于图4及图5所示的本实用新型另一可行实施例中，此一实施例与图1实施例相近，但在由多个磁铁101所并合而成的外圈转子100的内部定子构件200使用不同数量的隔墙201、202、203-----及绕线方式，在转子100每一构成磁铁101并合的内圈部中央孔90置入一轴心70作为所述转子100的动作轴心，并于该轴心70两端分别套设轴承71，且同样在所述隔墙201、202、203-----绕设多个间隔线圈绕组300。于此一实施例中，所述轴心70可预设中空部72供接出导线73。图6显示此一实施例可行的绕线方式，主要是使相邻的线圈绕组300反向绕设，即如图所示的每一相邻隔墙的线圈绕组300为逆时钟方向301及顺时钟方向302交替绕设。

本实用新型感应式发电装置所能产生的感应电动势（电压）及电流至少会受到以下因素的影响：

1.感应电压及电流主要是在线圈切割磁力线时，相对感应所产生，因此，磁力线(磁通)密度越高及磁力线(磁通)的变化量愈大，所产生的感应电压及电流就越大。

2.绕组线圈的导线粗细会影响绕组圈数及线阻大小，直接影响到感应电压及电流的大小。

3.所使用转子磁铁的材料、等级、尺寸及数量会影响到感应电压及电流的大小与频率。

4.轴心与轴承的材质使用导磁材料，由于磁化现象会产生附加磁场，相对的增加转子磁铁组的磁通量，直接影响感应电压与电流的大小。

本实用新型透过在感应式发电装置的外设转子结构，可在由多个磁铁所构成的外圈转子内部加大轴心直径，增加磁场强度，配合线圈绕组的绕线方式及结构，能更为有效的提升整个感应电压及电流，使用于耗电器材时能加快输电速度，并可加大此类发电设备的应用范围，且因整体结构的改良而能选择使用成本较低的磁铁等级，降低整个装置的生产成本。

Claims

1.一种感应式外转子发电装置，其特征在于：包含一设于外圈与一导磁材料因磁吸力产生相对运动的转子，所述转子由多个磁铁所并合而成，所述转子每一构成磁铁设为局部径向长度以共同形成一内圈部，供置入一定子构件以及一内中央孔供组装至少一轴心，并于所述定子构件设有多个间隔的径向隔墙，所述多个间隔的隔墙绕设有邻近转子的多个间隔相邻的线圈绕组且所述线圈绕组运动方向及所述转子磁场方向取得瞬间电流方向以使所述的每一相邻线圈绕组具有相反的瞬间电流流入绕线及流出绕线所绕设而成。

2.如权利要求1所述的感应式外转子发电装置，其特征在于，所述线圈绕组每一绕线在所述磁铁的N极为朝下绕射，并在所述磁铁的S极则为朝上的相对方向的方式予以绕设。

3.如权利要求1所述的感应式外转子发电装置，其特征在于，所述线圈绕组于所述其中一隔墙绕过一圈后，引拉绕线到另一相邻隔墙绕过一圈，再依序绕到以下的每一隔墙重复绕线动作直到绕设成所需的多个间隔相邻的线圈绕组。

4.如权利要求2所述的感应式外转子发电装置，其特征在于，所述线圈绕组于所述其中一隔墙绕过一圈后，引拉绕线到另一相邻隔墙绕过一圈，再依序绕到以下的每一隔墙重复绕线动作直到绕设成所需的多个间隔相邻的线圈绕组。

5.如权利要求1所述的感应式外转子发电装置，其特征在于，所述相邻的线圈绕组反向交替绕设。

6.如权利要求2所述的感应式外转子发电装置，其特征在于，所述相邻的线圈绕组反向交替绕设。

7.如权利要求1所述的感应式外转子发电装置，其特征在于，所述转子每一构成磁铁并合的内圈部中央孔置入一轴心作为所述转子的动作轴心，并于所述轴心两端分别套设轴承，所述轴心设有中空部供接出所述线圈绕组的导线。