TW200412705A - Flat rotary electric generator - Google Patents

Description

200412705 玖、發明說明 (發明說明應敘明：發明所屬之技術領域、先前技術、內 容、實施方式及圖式簡單說明） 一、 發明所屬之技術領域 本發明有關一種扁平式旋轉發電機，且特別地有 關一種利用至少一無鐵芯螺旋繞線線盤來切割同軸 之磁盤所產生之磁力線而產生電流之扁平式發電機， 其可減少體積大小及增加發電機之效率。 二、 先前技術 發電機係一種機械能轉換電能之電機設備，基本 上係利用法拉第及愣次定律達成發電功能。 發電機之種類繁多，惟大體上依運動方向或方式 可分爲旋轉式發電系統及線性發電系統兩大類。 以最常見之旋轉式發電機而言，有二大部份組成 一爲定子（線圈繞組及導磁材料構成），另一爲轉子 (磁石及導磁材料組成），爲使發電機發電時可將切割 磁力線導入定子繞組中，各繞組內一般均以例如矽鋼 片或鐵芯作爲導磁材料，惟存在轉子磁極與定子繞組 之間產生相當大吸力作用，因而降低了轉子轉動之速 度，再者，轉子轉動時，對定子繞組產生之切割磁力 線現象，轉子與定子距離越小時產生割磁力線多，反 之則越少，就發電功率而言，爲了降低距離上的吸力 作用就會減少了切割磁力線數，反而無法提高感應電 動勢。

A 200412705 如上述傳統發電機利用轉子磁極旋轉，在定子線 圈產生2次感應電流。而傳統發電機因轉子利用矽鋼 片或鐵芯作導磁，有材料重量重及有渦流損失之缺點， 會增加運轉時的扭矩，另外在轉子部形成鐵芯磁損及 渦流損失，同樣會降低發電效能，外形上因體積過 大，不利小型化電機發展。爲解決上述不利因素，乃 提出發展高效能的扁平化發電機，亦可運用在小型發 電機上。符合輕薄短小高效能的硏發目標。 三、發明內容 鑑於上述問題，本發明之目的在於提供一種扁平 式旋轉發電機，其可利用螺旋繞線環形線盤來切割同 軸之磁盤所產生之磁力線而產生電流。 爲達成上述目的，根據本發明之一觀點，提供一 種扁平式旋轉發電機，包含至少一線盤，用於切割磁 力線以產生感應電流，至少一磁盤，定向平行位於該 線盤兩側，其中該至少一^磁盤所產生之磁力線通過該 至少一線盤，當該等磁盤藉外力，例如：機械力、水 力、風力等使磁盤旋轉時線盤可切割通過其間之磁力 線而產生感應電流。 進一步地，根據本發明之另一觀點，其中該發電機 不含矽鋼片或其他導磁鐵心。 進一步地，根據本發明之又一觀點，其中該等線 盤及該等磁盤至少一個以上，其排列係以交互平行方 200412705 式排列。 進一步地，根據本發明之再一觀點，其中至少一 該磁盤包含至少兩個磁極呈扇形排列，以及該等磁盤 之截面可以以N或S極之單極或串列成雙極之N-S 磁極交錯方式排列而構成。 更進一步地，根據本發明所採用之該等磁盤之磁 石組合方式，可以以接合方式或採磁盤直接充磁方式 組合。 再更進一步地，根據本發明之仍再一觀點，其中 該等線盤可採固定式安裝而該等磁盤則採旋轉式，該 等線盤及該等磁盤係同軸的。 仍再進一步地，根據本發明之仍又一觀點，其中 該等線盤可採旋轉式安裝而該磁盤採固定式，該等線 盤及磁盤也同樣係同軸的。 如上述，藉由本發明，可解決傳統發電機的磁路 傳導效率低，製作成本高需依賴矽鋼片鐵芯導磁而造 成體積過大等缺點。 四、實施方式 大致地，藉法拉第電磁感應原理： 五=-(其中E表示感應電動勢單位伏特；N表 示線圈圈數；^表示磁通量大小，習知亦是磁力線數目 的代表，單位韋伯；t表示時間單位秒）可得感應電動 200412705 轉時磁通量y的變化關係可以以數學公式表示爲 Ψ-Φ^ο^ωί)(其中1,表示最大磁通量癌示磁盤旋轉角速度)，另可得感 應電動勢與旋轉角速度的關係爲五=^>_^(&~1〇-8, 感應電壓有效値Em =4.44/.A^maxxl(r8 (Ε㈤表示感應電 動勢之有效値單位伏特；f表示磁盤旋轉頻率），而此 磁路傳導上爲了使磁通量V最大，必須改變磁場所形 成之導磁效率。 根據本發明之感應磁力的方法是採空氣或非磁性 導磁芯爲介質，但爲了使較多磁力線均能通過線圈到 達另一側，也於線圈的另一側加上磁盤，形成多磁盤 感應方法，但熟習本項技術人士亦可理解的是，也可 只使用一個磁盤。 以上方式可以在線圈上形成良好的磁路，若切割 磁力線能充份通過線圈不需經鐵芯或矽鋼片，在此情 形下，發電功率大小可由旋轉速度及磁力大小來決 定。

Erms = 4.44N ^maxxl0'8 此種硏發技術在改善磁路傳導效率將獲得最 大磁通量，並可運用於電子商品的發電系統上而達 成降低電池使用量的趨勢，使有助于改善環保問題β 下文將根據圖式說明本發明較佳實施例.惟本發明 並未受限於此。熟習於本項技術之人士均可根據本發 明予以修正或變化皆不偏離本發明之範疇。 200412705 明予以修正或變化皆不偏離本發明之範疇。 參閱第1圖，第1圖係描繪根據本發明一較佳實施 例之槪略結構，其中根據本發明之扁平式旋轉發電機， 包含線盤1及磁盤2,兩者爲同軸3·其中該線盤1可 含單一螺旋繞線或多串列連接之螺旋繞線，且該線盤 1可爲固定式而該等磁盤2爲旋轉式，或該線盤1可爲 旋轉式且以電刷引線而該等磁盤2爲固定式，其中在 此例中，該線盤1係用於切割兩磁盤2間之磁力線以 產生感應電流，且選擇性地可利用單一磁盤2,而磁盤 2則平行位於線盤1之兩側，該等磁盤2與該線盤1 係採空氣芯導磁而不使用任何諸如鐵芯之導磁材料， 其中使一磁盤與另一磁盤間所產生之磁力線通過該 線盤，當該等磁盤2藉外力旋轉時使該磁力線可切割 線盤1而產生感應電流。其中該磁盤之旋轉係藉外力 所旋轉，該外力含振動力，擺動力或任何可使磁盤或 線盤相對運動之其他力。 第2圖中係描繪根據本發明另一實施例，其中該發 電機不含諸如鐵芯及矽鋼片之導磁材料。該線盤及該 等磁盤之排列係以交互平行方式排列。 參閱第3圖，描繪根據本發明之磁盤運作，其中兩 磁盤2間之磁極由於異性相吸，故在停止或旋轉運作， 均呈NS相向之配向，而線盤1(未圖示）則位於其間切 割磁力線。又，在此圖中僅顯示各磁盤2具有兩極，但 本發明並未受限於此。 200412705 參閱第4圖，描繪根據本發明之磁盤2的平面結構， 其中磁盤2內之各磁極均呈扇形排列。第5(a)及5(b) 圖則爲第4圖之側視圖，其中該等磁盤2在截面上可 爲串列之N-S極排列。 參閱第6U)及6(b)圖，係描繪根據本發明之線盤1 之繞組結構，其中第6(a)圖係圓形之繞組而第6(b)圖 爲非圓形之繞組，其中各繞組可爲堆疊或非堆疊式， 交錯或非交錯式，或任何適用於形成環形線圈結構之 組態，而可繞線於諸如環氧樹脂（未圖示）之材料上。 進一步地，由於馬達之原理相似發電機，因此， 馬達亦可根據本發明之構成予以實施，例如可外加電 流於線盤，使該線盤產生磁場，與磁盤產生斥力而使 磁盤旋轉，形成一馬達之動作。 以上所述者，僅爲本發明之較佳實施例而已，當 不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申 請專利範圍及說明書內容所作之簡單的等效變化及 修飾，皆應仍展本發明專利函蓋之範圍。 五、 圖式簡單說明 第1圖係一示意圖，描繪根據本發明之實施例之槪 略結構； 第2圖係一示意圖，描繪根據本發明之另一實施之 槪略結構； 第3圖係一示意圖，描繪根據本發明之磁盤運作； -11- 200412705 第4圖係一示意圖，描繪根據本發明之磁盤平面結 構； 第5(a)及5(b)圖係示意圖，描繪根據本發明之磁盤 側面結構；以及 第6(a)及6(b)圖係示意圖，描繪根據本發明之線盤 _ 繞組結構。 主要元件符號說明 1. 線盤 ⑩ 2. 磁盤 3. 軸 ~]續次頁 （發明說明頁不敷使用時，請註記並使用續頁）

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Claims (1)

1. 200412705 拾、申請專利範圍 I 一種扁平式旋轉發電機，包含；一線盤；用於 感應磁力線以產生感應電流；及至少一磁盤， 平行定向位於該線盤兩側，其中當該等磁盤藉 外力旋轉時使該線盤切割通過該線盤之磁力線 而產生感應電流。 2.如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該發電機不含導磁芯。 3 ·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤及該等磁盤各包含至少一個以上， 其排列係以交互平行方式排列。 4. 如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該等磁盤包含至少兩個磁極，呈扇形排 列；以及該等磁盤之以截面可以以N或S極之 單極排列。 5. 如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該等磁盤包含至少兩個串接磁極。 6. 如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該等磁盤包含接合一起之分立磁盤。 7. 如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該等磁盤包含磁化形成磁極之單一磁盤。 -13- 200412705 8. 如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤係固定式而該等磁盤則係旋轉式， 該線盤及該等磁盤係同軸的。 9. 如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機’ 其中該線盤係旋轉式而該等磁盤則係固定式’ 該線盤及該等磁盤係同軸的。 10·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該磁盤之旋轉係藉外力所旋轉，該外力含 振動力及擺動力。 11·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤包含串列連接之圓形繞組。 12·如申請專利範圍第丨項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤包含串列連接之非圓形繞組。 13·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 中該線盤包含複數個堆疊繞組。 14·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤包含複數個非堆疊繞組。 15·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤包含複數個交錯繞組。 16·如申請專利範圍第1項之扁平式旋轉發電機， 其中該線盤包含複數個非交錯之連續繞組。 -14-