TW201322595A

TW201322595A - 高效能無矽鋼片發電機

Info

Publication number: TW201322595A
Application number: TW100142017A
Authority: TW
Inventors: qi-chuan Chen; qi-ming Qiu
Original assignee: qi-chuan Chen
Priority date: 2011-11-17
Filing date: 2011-11-17
Publication date: 2013-06-01

Abstract

本發明目的在於提供一種組裝簡單、低成本，能輸出大電流、電壓高低能自由調配的高效能無矽鋼片發電機。其技術手段為，包括發電機裝置，其是由殼體、發電模組及軸桿組成；發電模組是由發電盤、左磁鐵盤及右磁鐵盤組成；左磁鐵盤是由數個第一、第二磁鐵組成；右磁鐵盤是由數個第三、第四磁鐵組成；其特徵在於：發電盤是由一定位盤、一片環設固定於該定位盤內，能與外界電性連接，配合左、右磁鐵盤之作動，以供穩定輸出電流用，呈C形的發電片；及一條對應繞設於該發電片遠離定位盤之一側表面上的線圈所組成。

Description

高效能無矽鋼片發電機

本發明是涉及一種高效能無矽鋼片發電機。

全球吹起環保風，「節能」、「減碳」、「再利用」已不再是口號，而是行動，如何高效率、低汙染地運用能源，是人類生存發展的一大關鍵，也是未來「美麗新世界」面臨最大議題。

在十八世紀富蘭克林發現了電的存在，電對人類生活的影響與日俱增，尤其在現代，人們用火、用電的頻率與日劇增，燒飯、煮菜和使用電燈、電視、冰箱…等，無一不和電有關。

人類需要能源，所以發電的需求也大增，而發電機是一種利用電磁感應，將機械能轉換成電能的裝置。

傳統發電機的結構，為將線圈纏繞於厄鐵，而將磁鐵固定於外殼，其以線圈所產生之磁場，與磁鐵相吸相斥的作用，來運轉發電，由於線圈為纏繞厄鐵而形成，不僅重量重，使用材料也多，不符成本與經濟考量之要求。

而且，加上其構件都是以鐵為材料所製成，產生磁場會較易受到干擾，磁場較無法集中，致使產生之電能無法有效充分發揮出來，若運轉時間稍久，常會出現偏離中心旋轉，而造成線圈磨損的現象，導致斷路或發電不良與不穩現象，加上線圈與磁鐵為密閉於一圓柱形圓筒內，組裝困難度高又有散熱問題。

此外，其發電量的大小，為取決於其線圈所使用漆包線的粗細，以致製造上有體積大小之不同，而會影響量產作業。

於是便有業者開始朝薄型發電機的方向發展，是改採用「軸向磁通」技術來因應，其技術是將磁鐵及線圈，分別置於扁型的兩邊圓盤上，於是兩端磁通的方向變成與圓軸一致，在相同的作用面積下，若由「徑向磁通」改為「軸向磁通」，大幅縮減發電機的厚度，同時還可輸出更多的電能；也就是在最小的重量與體積下，能產生更大的電能。

雖然，目前已經有此種應用軸向磁通的薄型發電機，但是仍舊有阻力大、組裝不簡單、成本高、散熱不易等問題，而且一般的薄型發電機，其所發出來的電力，電壓是足夠了，可是電流小卻偏小，因為受到薄型發電機先天上的限制，所以無法輸出較高的電流。

有鑑於此，如何提供一在電壓足夠、並能輸出大電流，增加發電量，同時解決阻力大、組裝不簡單、成本高、散熱不易等問題的發電機，便成為本發明欲改進的目的。

一、本發明的技術手段：

本發明目的在於提供一種組裝簡單、低成本，能輸出大電流、電壓高低能自由調配的高效能無矽鋼片發電機。

為解決前述問題及達到本發明的目的，本發明的技術手段，其為一種高效能無矽鋼片發電機，其包括：一能與動力源(200)連接的發電裝置(100)；所述發電機裝置(100)，其是由一殼體(1)；至少一軸設於該殼體(1)內的發電模組(2)；以及一與該發電模組(2)軸接，能與動力源(200)連接，以帶動該發電模組(2)轉動運作的軸桿(3)所組成；該發電模組(2)是由一軸設固定於該殼體(1)內的發電盤(21)；一軸設於該發電盤(21)左側，並與該軸桿(3)軸接的左磁鐵盤(22)；及一軸設於該發電盤(21)右側，並與該軸桿(3)軸接的右磁鐵盤(23)所組成；所述左磁鐵盤(22)，其是由數個不同磁極方向、環狀交錯排列設置於鄰近該發電盤(21)側的第一磁鐵(221)和第二磁鐵(222)所組成；所述右磁鐵盤(23)，其是由數個不同磁極方向、且磁極方向與前述第一磁鐵(221)和第二磁鐵(222)相反對應、環狀交錯排列設置於鄰近該發電盤(21)側的第三磁鐵(231)和第四磁鐵(232)所組成；其特徵在於：所述發電盤(21)，其是由一固設於該殼體(1)內，非金屬製的定位盤(211)；一片環設固定於該定位盤(211)內，一側端具有一兩端能分別與外界電性連接之缺口(2121)，內緣設有內凹陷部(A)、外緣設有與前述內凹陷部(A)呈交錯設置之外凹陷部(B)、能與外界電性連接，配合左、右磁鐵盤(22、23)之作動，以供穩定輸出電流用，呈C形的發電片(212)；及一條對應繞設於該發電片(212)遠離定位盤(211)之一側表面上、且起始端(2131)與缺口(2121)一側電連接、經多次捲繞後、結束端(2132)與缺口(2121)另一側電連接的線圈(213)所組成。

根據上述的高效能無矽鋼片發電機，所述殼體(1)，其是由一設於該發電模組(2)一側、並與軸桿(3)軸接的固定盤體(11)；及一表面環設有數片散熱鰭片(121)，並具有一導熱層(4)，套設於該發電模組(2)外的外罩體(12)所組成。

根據上述的高效能無矽鋼片發電機，所述動力源(200)，其是為下列之一：無矽鋼片點放式馬達、水力發電機構、風力發電機構、火力發電機構、引擎、直流馬達、交流馬達。

根據上述的高效能無矽鋼片發電機，所述導熱層(4)，其是為下列之一：類鑽碳膜、鈦膜、鎳膜、錳膜、鈦鎳錳混合金屬膜。

根據上述的高效能無矽鋼片發電機，所述左磁鐵盤(22)，其更包括一能供第一磁鐵(221)、第二磁鐵(222)固定用的第一盤體(223)；而所述右磁鐵盤(23)，其更包括一能供第三一磁鐵(231)、第四磁鐵(232)固定用的第二盤體(233)。

根據上述的高效能無矽鋼片發電機，所述缺口(2121)與線圈(213)的起始端(2131)，更對應設有一能與外界電性連接的第一接點(2122)；而所述缺口(2121)與線圈(213)的結束端(2132)，更對應設有一能與外界電性連接的第二接點(2123)。

根據上述的高效能無矽鋼片發電機，所述發電片(212)，其是為一銅片，而該線圈(213)，其是為一銅線圈；另所述發電片(212)的各轉折處，皆為呈圓角狀。

二、對照先前技術之功效：

1.本發明中，透過發電片(212)及線圈(213)的配合，以發電片(212)來提供大電流輸出，再以線圈(213)來作為電壓的大小調配用，與傳統發電機相比，發電效率更高，且能輸出大電流、低或高電壓的電力，有利於應用。

2.本發明中，免除了矽鋼片的使用，並透過定位盤(211)、發電片(212)及線圈(213)之應用，不但讓組裝更簡單，更進一步的降低了成本，且無摩擦負載，發電強而穩定，重量輕而維修易，運用層面高又可達成預期之使用效果。

3.本發明中，無矽鋼片的設計，消除了鐵磁飽和效應，這樣在運行區間內時，就能平穩的運轉，更沒有傳統薄型發電機的單邊磁拉力的問題，軸承負荷就能降低，也因此可以使用尺寸較小的軸承，從而大大減小軸承損耗。

4.本發明中，利用發電盤(21)、左磁鐵盤(22)、及右磁鐵盤(23)的配合，磨損問題幾乎不存在，所產生之電能係在同一區域內，且能平均分布，非但不會因運轉而流失，而且更能提升發電量；此外，發電模組(2)尚可由多個組合為一整體，不局限於單一組，以增加所需電量。

5.本發明中，定位盤(211)、發電片(212)及線圈(213)採直接與結合的方式，因而其所需之線圈材料，可比傳統纏繞於厄鐵，也就是矽鋼片之線圈材料少很多，進而達到節省製造成本之要求。

6.本發明中，設計成左磁鐵盤(22)、及右磁鐵盤(23)轉動而發電盤(21)不動，且依此方式可不必使用碳刷，而直接將磁鐵轉動造成之磁場，而所產生之電能，毋庸經由碳刷，即可直接導出，以達到發電之目的。

以下依據圖面所示的實施例詳細說明如後：

如圖1所示為本發明的立體示意圖，如圖2所示為本發明的立體分解示意圖，如圖3所示為本發明發電盤的立體分解示意圖，如圖4所示為本發明另一角度的分解示意圖，如圖5所示為本發明的剖面示意圖。

圖式中揭示出，為一種高效能無矽鋼片發電機，其包括：一能與動力源(200)連接的發電裝置(100)；所述發電機裝置(100)，其是由一殼體(1)；至少一軸設於該殼體(1)內的發電模組(2)；以及一與該發電模組(2)軸接，能與動力源(200)連接，以帶動該發電模組(2)轉動運作的軸桿(3)所組成；該發電模組(2)是由一軸設固定於該殼體(1)內的發電盤(21)；一軸設於該發電盤(21)左側，並與該軸桿(3)軸接的左磁鐵盤(22)；及一軸設於該發電盤(21)右側，並與該軸桿(3)軸接的右磁鐵盤(23)所組成；所述左磁鐵盤(22)，其是由數個不同磁極方向、環狀交錯排列設置於鄰近該發電盤(21)側的第一磁鐵(221)和第二磁鐵(222)所組成；所述右磁鐵盤(23)，其是由數個不同磁極方向、且磁極方向與前述第一磁鐵(221)和第二磁鐵(222)相反對應、環狀交錯排列設置於鄰近該發電盤(21)側的第三磁鐵(231)和第四磁鐵(232)所組成；其特徵在於：所述發電盤(21)，其是由一固設於該殼體(1)內，非金屬製的定位盤(211)；一片環設固定於該定位盤(211)內，一側端具有一兩端能分別與外界電性連接之缺口(2121)，內緣設有內凹陷部(A)、外緣設有與前述內凹陷部(A)呈交錯設置之外凹陷部(B)、能與外界電性連接，配合左、右磁鐵盤(22、23)之作動，以供穩定輸出電流用，呈C形的發電片(212)；及一條對應繞設於該發電片(212)遠離定位盤(211)之一側表面上、且起始端(2131)與缺口(2121)一側電連接、經多次捲繞後、結束端(2132)與缺口(2121)另一側電連接的線圈(213)所組成。

其中，本發明的重點，在於透過發電片(212)及線圈(213)的配合，讓發電片(212)來提供大電流的輸出，再以線圈(213)來作為電壓的大小調配使用，所以與傳統發電機相比，發電效率更高，且能輸出大電流、低或高電壓的電力，能有利於實際應用。

其次，當需要增加電流大小與電壓大小時，能透過變動發電片(212)的寬度，來達到增加電流大小的目標，而又當欲提高電壓時，只要增加線圈(213)的圈數，即可達到預定的效果，反之，只要將線圈(213)的圈數減少，就能將輸出電壓降低，應用上十分的方便。

再者，免除了矽鋼片的使用，不但讓組裝更簡單，定位盤(211)、發電片(212)、及線圈(213)採直接與結合的方式，因而其所需之線圈材料，材料需求少很多，而且價格便宜，在國際源物料上漲的現在，可達到節省製造成本之要求，更進一步消除了鐵磁飽和效應，縮小摩擦負載，讓發電強而穩定，使本發明重量輕而維修易，這樣在運行區間內時，更能平穩的運轉。

另一方面，利用發電盤(21)、左磁鐵盤(22)、及右磁鐵盤(23)的配合，磨損問題幾乎不存在，所產生之電能平均分布，不會因運轉而流失，而且更能提升發電量。

還有，定位盤(211)的材質，以塑膠類材質為最優的選擇，最不影響發電盤(21)的運作。

上述中，所述殼體(1)，其是由一設於該發電模組(2)一側、並與軸桿(3)軸接的固定盤體(11)；及一表面環設有數片散熱鰭片(121)，並具有一導熱層(4)，套設於該發電模組(2)外的外罩體(12)所組成。

其中，透過此種固定盤體(11)和外罩體(12)的設置應用，有效的保護發電模組(2)，讓發電模組(2)能穩定的運轉，不用擔心會受到外界影響、而影響到本發明發電裝置(100)的運作。

其次，透過散熱鰭片(121)的應用，讓內部不多的廢熱，能順利的排出，讓本發明發電裝置(100)內的發電模組(2)，不會因為過熱而故障。

上述中，所述導熱層(4)，其是為下列之一：類鑽碳膜、鈦膜、鎳膜、錳膜、鈦鎳錳混合金屬膜。

其中，透過導熱層(4)的應用，能加速熱能由外罩體(12)之表面，傳遞至外罩體(12)外，以藉由外罩體(12)與外界空氣接觸進行散熱者。

上述導熱層，是為將鈦、鎳及錳……等單一金屬或多種金屬混合後，藉由鍍膜機器，噴塗於該外罩體(12)上，而形成如晶片般的薄膜，即形成奈米超導薄膜[Nanometer Superconductivity Thin Film]者。

上述中，所述左磁鐵盤(22)，其更包括一能供第一磁鐵(221)、第二磁鐵(222)固定用的第一盤體(223)；而所述右磁鐵盤(23)，其更包括一能供第三一磁鐵(231)、第四磁鐵(232)固定用的第二盤體(233)。

其中，透過第一盤體(223)和第二盤體(233)的應用，能降低左磁鐵盤(22)和右磁鐵盤(23)的生產成本，同時簡化生產程序，讓本發明有利於推廣及應用。

上述中，所述缺口(2121)與線圈(213)的起始端(2131)，更對應設有一能與外界電性連接的第一接點(2122)；而所述缺口(2121)與線圈(213)的結束端(2132)，更對應設有一能與外界電性連接的第二接點(2123)。

其中，透過第一接點(2122)與第二接點(2123)的應用，能方便輸出電力與連接線圈(213)，讓本發明發電模組(2)能穩定的輸出電力。

其次，透過此種設置方式，同樣能順利的連接發電片(212)與線圈(213)，讓輸出的電力，能具備較高的電流值、及對應於線圈(213)圈數的電壓值。

上述中，所述發電片(212)，其是為一銅片，而該線圈(213)，其是為一銅線圈；另所述發電片(212)的各轉折處，皆為呈圓角狀。

其中，透過此種發電片(212)與線圈(213)的應用，讓本發明能正常的發電，而轉折處呈圓角狀設置的方式，能避免運作不穩定的問題發生。

如圖6所示為本發明另種實施形態的立體示意圖，如圖7所示為本發明另種實施形態的分解示意圖，如圖8所示為本發明另種實施形態之發電模組的分解示意圖，如圖9所示為本發明另種實施形態的剖面示意圖。

圖式中揭示出，發電模組(2)尚可由多個組合為一整體，不局限於單一組，以增加所需電量，產生電的運用時，除可以單一發電外，更可採用串聯或並聯的方式，連結多個發電模組(2)一起發電，既可減輕重量與體積，更能達到所需要之電量與性能。

還有，設計成左磁鐵盤(22)、及右磁鐵盤(23)轉動，而發電盤(21)不動的方式來運轉，不必使用碳刷，就能直接導出電能，以達到發電之目的，讓本發明能長期運轉。

另一方面，以左磁鐵盤(22)、右磁鐵盤(23)兩者間，和發電盤(21)所形成之空隙，來做成磁場，所以摩擦與磨損問題微乎其微，加上發電盤(21)所使用之發電片(22)及線圈(23)，為結合於於非金屬製的定位盤(211)內，不僅不會因外在的吸引，而干擾磁場的功能，具有可集中磁場之使用效果，且當軸心或軸承偏離時，亦無漆包線之磨損問題。

如圖10所示為本發明另種實施形態配合動力源時的立體示意圖，如圖11所示為本發明另種實施形態配合動力源時的分解示意圖，如圖12所示為本發明另種實施形態配合動力源時的剖面示意圖，如圖13所示為本發明配合動力源時的立體部分剖面實施示意圖，如圖14～圖18所示為本發明另種實施形態配合動力源時的立體部分剖面實施示意圖。

圖式中揭示出，上述中，所述動力源(200)，其是為下列之一：無矽鋼片點放式馬達、水力發電機構、風力發電機構、火力發電機構、引擎、直流馬達、交流馬達。

其中，本發明不僅重量輕、負荷少、可節省線圈材料、安裝簡單且無磨損與散熱問題，非但發電強而穩定，且無摩擦負載，重量輕，維修簡易，而在運用上，更可配合前述各式各樣的自然力發電機構來應用。

[1]當配合風力發電機構時[如圖14]，在運轉上，負荷少且重量輕，不會受到外在的干擾，或吸附其他鐵質物品，而影響發電，可讓風力發電的運轉能夠以最小的運作，達到最大的發電量。

[2]當配合水力發電機構時[如圖15]，因水的沖力比風力來得大，在發電的能力上，更能達到應有的發電量，再加上本發明較輕且阻力較少，其比傳統發電機更具有發電效果。

[3]當配合火力發電機構時[如圖16]，由於負荷少且重量輕，構造較輕且阻力較少等等優點，其運用於火力發電，較之於傳統火力發電，當更能達到應有的發電能量。

[4]當配合直流馬達、或是交流馬達時[如圖17]，因傳統馬達運轉所需的電能，小由於本發明所產生的電能，在小電量需求之需要上，能以小能量的動力運作，而達到較大的發電能量。

[5]當配合引擎時[如圖18]，因有較大的發電量，而且整體的重量又輕，所以能降低引擎的耗能，有效的應用其所產生的機械能，達到一定的節能省碳之效用。

[6]當配合本發明人所研發的無矽鋼片點放式馬達[台灣發明專利申請號：第100141414號/如圖10]時，更能發揮出本發明的效能，因為無矽鋼片點放式馬達的馬力大、耗電量低，因此配合上高發電效率的本發明之後，所產生的發電效益，能遠大與配合一般直流馬達、或是一般交流馬達來應用的方式，為本發明的最優選的應用方式。

綜合以上所述，能得知本發明透過左磁鐵盤(22)、右磁鐵盤(23)、及發電盤(21)之應用，配合獨特的發電片(212)及線圈(213)設計，能輸出大電流、高電壓，或是大電流、低電壓的電力，並且無矽鋼片就能運作，達到組裝簡單、低成本、低阻力、且發電大的目標，相較傳統發電機，更具有應用性、實用性、功效性與產業利用性。

以上依據圖式所示的實施例詳細說明瞭本發明的構造、特徵及作用效果，由於符合新穎及進步性要件，遂爰依法提出發明專利申請；惟以上所述僅為本發明之較佳實施例，但本發明不以圖面所示限定實施範圍，因此舉凡與本發明意旨相符的修飾性變化，只要在均等範圍內都應涵屬於本發明專利範圍內。

1．．．殼體

11．．．固定盤體

12．．．外單體

121．．．散熱鰭片

2．．．發電模組

21．．．發電盤

211．．．定位盤

212．．．發電片

2121．．．缺口

2122．．．第一接點

2123．．．第二接點

213．．．線圈

2131．．．起始端

2132．．．結束端

22．．．左磁鐵盤

221．．．第一磁鐵

222．．．第二磁鐵

223．．．第一盤體

23．．．右磁鐵盤

231．．．第三磁鐵

232．．．第四磁鐵

233．．．第二盤體

3．．．軸桿

4．．．導熱層

100．．．發電裝置

200．．．動力源

A．．．內凹陷部

B．．．外凹陷部

圖1：本發明的立體示意圖。

圖2：本發明的立體分解示意圖。

圖3：本發明發電盤的立體分解示意圖。

圖4：本發明另一角度的分解示意圖。

圖5：本發明的剖面示意圖。

圖6：本發明另種實施形態的立體示意圖。

圖7：本發明另種實施形態的分解示意圖。

圖8：本發明另種實施形態之發電模組的分解示意圖。

圖9：本發明另種實施形態的剖面示意圖。

圖10：本發明另種實施形態配合動力源時的立體示意圖。

圖11：本發明另種實施形態配合動力源時的分解示意圖。

圖12：本發明另種實施形態配合動力源時的剖面示意圖。

圖13：本發明配合動力源時的立體部分剖面實施示意圖。

圖14～圖18：本發明另種實施形態配合動力源時的立體部分剖面實施示意圖。