TW201318315A - 發電裝置 - Google Patents

Abstract

一種發電裝置其包含：至少二第一盤體，該二第一盤體以適當距離對稱且對應平行排列，該二第一盤體之對應面上分別設有複數個磁鐵，該複數個磁鐵以輻射狀且彼此均等隔開排列；至少一第二盤體，包含一金屬框及一包覆於該金屬框外緣之絕緣層，該至少一第二盤體設於該至少二第一盤體之間，且與第一盤體平行對應；以及一發電機軸，其係穿設於該二第一盤體及該第二盤體，並且與兩者之其中一連結以帶動轉動，而與另一分離；其中，當該發電機軸轉動時，該至少二第一盤體與該至少一第二盤體之間產生相對轉動運動，使該第二盤體切割通過該第二盤體之磁力線而產生感應電流。

Description

發電裝置

本發明係有關一種發電裝置，尤指一種藉由二具有在圓周方向間隔形成的複數個磁鐵之第一盤體，與一設於二第一盤體之間且由一金屬框包覆有絕緣材料之第二盤體之間的相對轉動，而產生之所述之磁鐵與所述之金屬框的電磁感應作用而進行發電者。

按，目前發電機中，藉由旋轉動作傳輸至一動力發電機的轉軸而被轉換成電能。一動力發電機的輸出是被連接至系統動力，或被儲存於電池中並當需要時用來作為電力。

有數個類型的動力發電機，包含，例如，一種使用線圈之類型、一種使用永久磁鐵作為場磁鐵的類型，或者關於它們的結構，一種放射狀型，其中一定子圍繞一圓柱形轉子的外部、及一軸型，其中一定子在該軸向上面對一碟形轉子等。每一類型具有它自己的優點與缺點，但要是動力產生的效率是明顯的，則該永久磁鐵型被用來作為場磁鐵，因為比起具有相同實體大小的線圈場磁鐵，能產生一較強的磁場、增加了磁通量並提高所感應的電壓。

因為電力能量主要取決於一動力發電機的效率，所以要求有較高效率的動力發電機。由於該產生的電壓是與該等場磁鐵的磁極數成比例。當線圈或一轉子的磁鐵數量為了增加磁極數量而被增加時，該等場磁鐵的磁場可能減少，因為每個線圈或磁鐵必須是小的。於是，可能的一個選擇是，藉由增加線圈或相同大小之磁鐵數量來保持該等場磁鐵的磁場，放大一轉子的直徑來增加磁極。此方法是實用的，然而，放大一動力發電機之轉子的直徑意謂使該動力發電機的總直徑更大，此方法是不受歡迎的，因為導致體積加大，成本增加。

再者，以現有的發電機而言，其定子多由線圈繞組及導磁材料(如矽鋼片或鐵芯)構成，因此有材料重量重、磁損及有渦流損失之缺點，因而會降低發電效能，還會造成外形體積過大，不利於小型化電機發展及市場競爭性。

目前所見之發電機之結構，已揭示之相關專利，如I289969、I290789、M374702及公開號200843293之發明專利。

在已知TW M374702專利案所述之薄型馬達與發電機兩用機內容揭示，包含：一機殼；二盤型定子，相對固設於該機殼內，分別包含一絕緣基板，一銅鉑層設於該絕緣基板一側，表面設有連接之電路線圈，各該絕緣基板中央處分別設有一軸孔；一轉軸，可轉動地穿置於該機殼並穿經二定子之軸孔而不與定子接觸；及一盤型轉子，設置於該轉軸而介於二定子之間，包含有一盤體，多數磁鐵，以磁極相反且交錯併列之方式佈設於盤體二側表面，各該磁鐵係對應銅鉑層上之電路線圈。這種方式的缺點在於：該盤型定子的製造程序複雜，組裝困難而增加組裝時間，為此而增加生產成本，此發電機的發電效率不高，不符合市場競爭性。

又，在已知TW I289969專利案所述之軸向分離式感應線圈與磁鐵之發電裝置內容揭示，其包含：一磁鐵裝置，其具有複數個磁極，並以N極-S極交錯排列的方式環型分佈；及一感應線圈，其係安裝在一線圈座上，感應線圈以導線環型圈繞而成並導接出兩導接線；其中，分別將感應線圈與磁鐵裝置裝設於兩相對旋轉的物體上，透過兩物體的相對旋轉帶動感應線圈與磁鐵裝置相對旋轉，使感應線圈產生感應電流。這種方式的缺點在於：使用兩個能帶動感應線圈與磁鐵裝置相對旋轉的構件，因此，增加動力來源的使用構件且成本因構件數量增加，而增加製造成本，更因為不是使用同一軸心而降低安裝及相對旋轉之準確度。

因此，基於結構空間型態或構件之多寡等做不同之改進設計，期能與現有結構上產生相當之差異性或增進使用功效或降低成本，以增加競爭力，所以需要有一種發電裝置來解決上述問題。

本明發主要目的在於提供一種發電裝置，包含至少二第一盤體、至少一第二盤體以及一發電機軸；其中該二第一盤體以適當距離對稱且對應平行排列，該二第一盤體之對應面上分別設有複數個磁鐵，該複數個磁鐵以輻射狀且彼此均等隔開排列；該第二盤體係設於該至少二第一盤體之間且與第一盤體平行對應，並且包含一金屬框及一包覆於該金屬框外緣之絕緣層構成；該發電機軸係穿設於該二第一盤體及該第二盤體，並且與兩者之其中一連結以帶動轉動，而與另一分離；其中，當該發電機軸轉動時，該至少二第一盤體與該至少一第二盤體之間產生相對轉動運動，使該第二盤體切割通過該第二盤體之磁力線而產生感應電流。

於本發明的較佳實施例，其中各第一盤體上之複數個磁鐵係以磁極之N極與S極交錯排列。

於本發明的另一較佳實施例，其中該二第一盤體上之該等磁鐵係以磁極之N極與S極相互對應。

於本發明的另一較佳實施例，本發明之發電裝置進一步包含一機殼，用以容納該至少二第一盤體、至少一第二盤體及該發電機軸，其中該發電機軸係以可轉動地被該機殼所支撐。

於本發明的另一較佳實施例，其中該至少二第一盤體及該至少一第二盤體的排列方式係採用交互平行方式排列。

於本發明的另一較佳實施例，該第二盤體固定不動時，該發電機軸帶動該二第一盤體相對於該第二盤體轉動。

於本發明的另一較佳實施例，該二第一盤體固定不動時，該發電機軸帶動該第二盤體相對於該二第一盤體轉動。

為使本發明更加明確詳實，茲列舉較佳實施例並配合下列圖示，將本發明之結構及其技術特徵詳述如後：請參考圖1至圖3所示，係本發明一較佳實施例之概略結構示意圖、第一盤體的結構示意圖、及第二盤體的平面結構示意圖，依據本發明之發電裝置，包含至少二第一盤體10、至少一第二盤體20及一發電機軸30；其中該至少二第一盤體10及該第二盤體20為同一發電機軸30。該發電機軸30可藉由如風力、浮力、壓力、水力、滾輪、渦輪、汽輪、皮帶、變速箱、引擎、馬達等作為動力來源，以帶動發電機軸30轉動。

該二第一盤體10以適當距離對稱且對應平行排列，各第一盤體10之中央處設有一軸孔11供可套設在該發電機軸30，各第一盤體10具有複數個磁鐵12，該複數個磁鐵以輻射狀且彼此均等隔開排列，相鄰的磁鐵12被設置以便具有相反極性，也就是複數個磁鐵12的磁極之N極與S極交錯排列。該二第一盤體10上的複數個磁鐵12是相互對應設置的。有複數(2個或更多個)第一盤體10，且依附至該等第一盤體10之磁鐵12最好是相同的數量，即，相同的極數，且它們的形狀可以是似扇形或矩形。

該第二盤體20係設於該至少二第一盤體10之間且與第一盤體10平行對應，該第二盤體20並且包含一金屬框21及一包覆於該金屬框21外緣之絕緣層22構成，該絕緣層22係由絕緣材料組成，此絕緣材料，如樹脂，但不限制。該第二盤體20之中央處設有一軸孔23供可套設在該發電機軸30。該第二盤體20之金屬框21係面對該等二第一盤體10上之複數個磁鐵12之轉動路徑。上述之金屬框21可由金屬帶沿一圓周方向均勻佈置而成。又，該金屬框21之形狀通常最好是對應於如該等磁鐵12的形狀。

該發電機軸30係穿設於該二第一盤體10及該第二盤體20，並與該二第一盤體及該第二盤體兩者之其中一連結以帶動轉動，而與另一分離；其中，當該發電機軸30轉動時，使該至少二第一盤體10與該至少一第二盤體20之間產生相對轉動，並使該第二盤體20切割通過該第二盤體20之磁力線而產生感應電流；在此例中，該第二盤體20係用於切割兩第一盤體10間之磁力線以產生感應電流，其中使一第一盤體10與另一第一盤體10間所產生之磁力線通過該第二盤體20。

請參考圖2及圖4所示，本發明中之該至少二第一盤體10在彼此相鄰之第一盤體10上之磁鐵12的極性，為不同配置，舉例來說，一個第一盤體10的一N-極磁鐵相對於相反位置的另一第一盤體10之磁鐵是S-極磁鐵。依據上述說明第一盤體10的運作，其中兩第一盤體10間之磁極由於異性相吸，因此在停止或旋轉運作，均呈NS相向之配向，而第二盤體20(圖未示)則位於其間切割磁力線。

請參考圖5所示，係本發明之發電裝置之另一實施例之示意圖，該第二盤體20及該等第一盤體10之排列係以交互平行方式排列。

請參考圖6及圖7所示，本發明之發電裝置進一步包含一機殼40，用以容納該至少二第一盤體10、至少一第二盤體20及該發電機軸30，其中該發電機軸30係以可轉動地被該機殼40所支撐。當該發電機軸30帶動該二第一盤體10相對於該第二盤體20轉動時，該第二盤體20是固定在該機殼40上，當該發電機軸30帶動該第二盤體20相對於該二第一盤體10轉動時，該二第一盤體10是固定在該機殼40上。如圖6所示，該第二盤體20進一步包含至少一固定部24，該固定部24係由該第二盤體20之外緣突出形成，用以連結固定於該機殼40上。如圖7所示，各第一盤體10進一步包含至少一固定部13，該固定部13係由該第一盤體10之外緣突出形成，用以連結固定於該機殼40上。

再者，上述之第一盤體10可為旋轉式，而上述之第二盤體20為固定式，並且藉由一導線50連接於該第二盤體20以作為傳送電力使用，如圖6所示；或者，上述之第二盤體20可為旋轉式且以集電環60作為傳送電力使用，而上述之等第一盤體10為固定式，如圖7所示，該集電環60裝設於該發電機軸30上，並且與該第二盤體20電連接。

本發明提供有至少二第一盤體10，其上配置有這些磁鐵12，並且具有金屬框21及包覆於該金屬框21外緣之絕緣層22之該第二盤體20被設於由這些第一盤體10所形成的至少一個間隙中，有至少總計3個堆疊於該等交替層中的第一盤體10與第二盤體20。若在形狀上有擴大，盤體的數量同樣能增加，且同時無任何特別的上限。

本發明中之該二第一盤體10上之該等磁鐵12可由電生磁或永久磁鐵構成。雖然沒有特別的限制在本發明中所使用的永久磁鐵，可是最好是有含稀土元素的高性能稀土磁鐵。由所謂稀土介金屬化合物組成的稀土黏結磁鐵或稀土燒結磁鐵是最好的，但甚至更好的是Nd基稀土非等向性燒結磁鐵。由於其高能產品與一大的產生電磁場，它們是最好的，因為它們提升了電力產生性能且從磁鐵成本的觀點是價錢低廉的。

於本發明的發電裝置，當與傳統發電機比較時，磁場密度能被明顯地增加。因為產生的電壓實際上是與該磁場密度成比例，所以本發明中所產生的電壓能被明顯地增加。因此，於本發明的發電裝置，一極強的多極磁場被形成於該等轉子間的間隙中。

如上述，利用本發明的發電裝置，取代放大整個直徑並取代增加該等磁鐵的重量，該產生的電壓能被提高，並且能以模組化設計結構，用以提高生產效率，並符合客製化設計需要。

以上所述僅為本發明的優選實施例，對本發明而言僅是說明性的，而非限制性的；本領域普通技術人員理解，在本發明權利要求所限定的精神和範圍內可對其進行許多改變，修改，甚至等效變更，但都將落入本發明的保護範圍內。

10．．．第一盤體

11．．．軸孔

12．．．磁鐵

13．．．固定部

20．．．第二盤體

21．．．金屬框

22．．．絕緣層

23．．．軸孔

24．．．固定部

30．．．發電機軸

40．．．機殼

50．．．導線

60．．．集電環

圖1係本發明發電裝置之實施例之概略結構示意圖。

圖2係本發明發電裝置之第一盤體的結構示意圖。

圖3係本發明發電裝置之第二盤體平面結構示意圖。

圖4係本發明發電裝置之第一盤體運作之示意圖。

圖5係本發明發電裝置之另一實施例之概略結構示意圖。

圖6係本發明發電裝置與機殼組合之剖面示意圖，並且說明第二盤體與機殼固定。

圖7係本發明發電裝置與機殼組合之剖面示意圖，並且說明第一盤體與機殼固定。

10．．．第一盤體

11．．．軸孔

12．．．磁鐵

20．．．第二盤體

21．．．金屬框

22．．．絕緣層

23．．．軸孔

30．．．發電機軸

Claims (10)

1. 一種發電裝置，包含：至少二第一盤體，該二第一盤體以適當距離對稱且對應平行排列，該二第一盤體之對應面上分別設有複數個磁鐵，該複數個磁鐵以輻射狀且彼此均等隔開排列；至少一第二盤體，包含一金屬框及一包覆於該金屬框外緣之絕緣層，該至少一第二盤體設於該至少二第一盤體之間，且與第一盤體平行對應，用於感應磁力線以產生感應電流；以及一發電機軸，其係穿設於該二第一盤體及該第二盤體，並與該二第一盤體及該第二盤體兩者之其中一連結以帶動轉動，而與另一分離；其中，當該發電機軸轉動時，該至少二第一盤體與該至少一第二盤體之間產生相對轉動運動，使該第二盤體切割通過該第二盤體之磁力線而產生感應電流。
2. 如請求項1所述之發電裝置，其中各第一盤體上之複數個磁鐵係以磁極之N極與S極交錯排列。
3. 如請求項1所述之發電裝置，其中該二第一盤體上之該等磁鐵係以磁極之N極與S極相互對應。
4. 如請求項1所述之發電裝置，其中該第二盤體之金屬框由金屬帶沿一圓周方向均勻佈置而成。
5. 如請求項1所述之發電裝置，其進一步包含一機殼，用以容納該至少二第一盤體、至少一第二盤體及該發電機軸，其中該發電機軸係以可轉動地被該機殼所支撐。
6. 如請求項5所述之發電裝置，其中該第二盤體進一步包含至少一固定部，該固定部係由該第二盤體之外緣突出形成，用以連結固定於該機殼上。
7. 如請求項5所述之發電裝置，其中該各第一盤體進一步包含至少一固定部，該固定部係由該第一盤體之外緣突出形成，用以連結固定於該機殼上。
8. 如請求項1所述之發電裝置，其進一步包含一導線，該導線連接於該第二盤體，用以傳送電力。
9. 如請求項1所述之發電裝置，其進一步包含一集電環，該集電環裝設於該發電機軸上，並且與該第二盤體電連接，用以傳送電力。
10. 如請求項1所述之發電裝置，其中該發電機軸的動力來源可利用風力、浮力、壓力、水力、滾輪、渦輪、汽輪、皮帶、變速箱、引擎或馬達提供。