TW201507329A - 組合式電力驅動發電裝置 - Google Patents

Abstract

一種組合式電力驅動發電裝置，本裝置包含有電機(電動馬達)、齒輪組合、發電機以及蓄電池，視電力需求發電機可為一個或兩個至多個的不同組合，可為單邊安裝亦可為雙邊對向安裝，本裝置由蓄電池提供電機(電動馬達)運轉所需的電力，電機(電動馬達)之運轉動力，通過連接的齒輪組合，驅動齒輪組合所連接之發電機轉動進而產生電力，因電機(電動馬達)運轉的扭力遠高於發電機所需的啟動扭力，所以一個電機(電動馬達)可以驅動多個發電機，而多個發電機所能發出的電量，遠高於電機(電動馬達)運轉所需的電量，因此不僅可為本裝置的蓄電池充電，並有更多電力可提供外部使用，而不同扭力的電機(電動馬達)與不同發電量及不同數量的發電機之各種不同組合可提供不同之發電量，供應各種不同之電力需求。

Description

組合式電力驅動發電裝置

本發明係關於一種包括電機(電動馬達)、齒輪組合、發電機以及蓄電池的多種集合運用所構成的組合式電力驅動發電裝置。

本裝置請參照圖一所示，系由蓄電池提供電機(電動馬達)運轉所需的電力，電機(電動馬達)之運轉動力，通過連接的齒輪組合，驅動齒輪組合所連接之發電機轉動進而產生電力，因電機(電動馬達)運轉的扭力遠高於發電機所需的啟動扭力，所以一個電機(電動馬達)可以驅動多個發電機，而多個發電機所能發出的電量，遠高於電機(電動馬達)運轉所需的電量，因此不僅可為本裝置的蓄電池充電，並有更多電力可提供輸出外部使用，而不同扭力的電機(電動馬達)與不同發電量及不同數量的發電機之各種不同組合可提供不同之發電量，供應各種不同之電力需求，本裝置將電力循環利用無需其他能源動力，不受安裝位置範圍和環境的限制是一種綠能環保、無污染的發電裝置。

目前各型依靠電力驅動的交通工具，包括電動汽車以及混合動力汽車、電動機車、電動船艇等皆無自體發電和充電系統，皆須外接充電設備為其蓄電池充電，本裝置以較小型之整體結構，即可安裝於各型電力驅動的交通工具上，為其持續不斷的發電並充電，為解決各型電動汽車 以及混合動力汽車、電動機車、電動船艇的蓄電能力限制、續航能力不足和充電不便等困難之最佳解決方案。

目前綠能發電仍以太陽能和風能為主，太陽能之熱轉換效率低，設備成本高又需要大空間再加上天候影響及夜間無法發電，實際發電效能低落，而風能同樣成本高也需要廣大空間，而且因風力的需求，大多數都設立在海邊或高地，建設困難輸送電力遙遠，因此兩者都受到很大的限制，另外如利用海水潮汐發電或地熱發電，也都各有其應用的要求，因受自然環境等條件之限制無法大量興建，而較小型的其他發電裝置雖也有多種創作和設計，惟至今仍無適於具體實施或普遍應用的可行方案，以至目前為止仍欠缺環保無污染、成本低廉、效能高的發電方式。

本裝置請參照圖一所示為一種組合結構包括，電機1(電動馬達)、齒輪組合2、發電機3、蓄電池4，本裝置之運作系由蓄電池4提供電機1(電動馬達)運轉所需的電力使其運轉，電機1(電動馬達)之運轉動力，通過連接的齒輪組合2，驅動齒輪組合所連接之發電機3轉動，發電機3轉動即能產生電力，因電機1(電動馬達)運轉時所產生的扭力遠高於發電機3所需的啟動扭力，所以一個電機1(電動馬達)可以驅動多個發電機3，由於發電機3不同大小和不同發電能量設計，一般每千瓦小時發電容量所需的啟動扭力平均約為1牛米，運轉之轉速約為300至600轉每分鐘，而電機1 (電動馬達)亦有高扭力和低扭力之不同設計，若同樣以300至600轉每分鐘，每百瓦小時的電機1(電動馬達)的啟動扭力輸出，低扭力設計一般平均約為1牛米，高扭力設計可超過10牛米，因此通過不同的設計和搭配，請參照圖2、圖3、圖4所示，一具電機1(電動馬達)可驅動多具發電機3，而多個發電機3所能發出的電量，遠高於電機1(電動馬達)運轉所需的電量，因此不僅可為本裝置的蓄電池4充電，並有更多電力可提供輸出外部使用，而不同扭力的電機1(電動馬達)配合不同發電量及不同數量的發電機3所需之不同動力需求，搭配成各種不同組合，可提供輸出不同之發電量，供應各種不同之電力需求，本裝置之電機1(電動馬達)可為一般軸心驅動方式亦可為軸心固定外殼驅動方式，請參照圖5所示(為免圖面過於繁雜已將線路省略)，由於本發電裝置體積小不占空間，若為微型組合，可做便攜式發電設備，若為小型組合，可做單一家庭用發電設備，亦可作為小型電力驅動交通工具的發電供電設備，如小型和中型純電動汽車、混合動力汽車、小型電動船艇等，若為中型組合，可做營業供電設備，例如餐廳、商店等，亦可作為大型電力驅動交通工具的發電供電設備，如大型純電動客車、貨車、中型電動船艇等，若為大型組合或多個本裝置的集合，可做社區、大樓、商場乃至工廠的供電設備，當然若本裝置設計為中大型發電設備時，亦可直接使用市電供應電機1(電動馬達)所需之動力，省卻了蓄電池4，亦即以微小的耗電量換得大電量的產出，但是萬一市電發生停電狀況，本裝置也就無法運轉，因此是否省去蓄電池4，可視需求而定，本裝置將電力循環利用無需其他能源動力，不受安裝位置、範圍和環境的限制，是一種構造簡單、安裝簡便、綠能環保無污染的高效能發電裝置。

1‧‧‧電機(電動馬達)

2‧‧‧齒輪組合

3‧‧‧發電機

4‧‧‧蓄電池

5‧‧‧電機軸心

第1圖 係說明本裝置基本組合結構之透視圖

第2圖 係說明本裝置一對一之組合結構透視圖

第3圖 係說明本裝置一對二之組合結構透視圖

第4圖 係說明本裝置一對五之組合結構透視圖

第5圖 係說明本裝置電機(電動馬達)為外殼驅動式之組合結構透視圖

請參照圖2所示，說明本發明組合式電力驅動發電裝置可實施之一例，本例中本裝置若為小型提供家庭使用，可設計為一對一之結構，假設一般家庭所有電器合計耗電總量為30安培每小時，使用110伏特電壓，則本裝置可設計為一個容量和輸出量為110伏特30安培每小時的蓄電池4，搭配一台110伏特的電機1(電動馬達)和一台發電量為120伏特30安培每小時的發電機3，如果將蓄電池4的輸出線路接入家庭用電總開關，並可安裝一切換器，切換選擇使用蓄電池提供電力或使用一般市電提供電力，此時家庭用電可全部由本裝置的蓄電池4提供，另可於本裝置之蓄電池安裝一控制器，當蓄電池4容量低於一定限度時，本裝置自動啟動為蓄電池4充電，當蓄電池4充電飽和時，本裝置自動停止，當蓄電池4容量再度低於一定限度時，本裝置亦再次自動啟動為蓄電池4充電，以此方式循環運作，本裝置可長期穩定提供家庭使用電力之需求，若本裝置設計為中大型發電設備時， 請參照圖1、圖4、圖5，則蓄電池4僅供電機1(電動馬達)單獨使用，在發電機3組合中亦有一發電機3單獨僅為蓄電池4充電，其他發電機3所發之電力全部提供輸出，另可於本裝置之蓄電池安裝一控制器，當蓄電池4容量低於一定限度時，本裝置自動啟動為蓄電池4充電，當蓄電池4充電飽和時，本裝置自動停止電流輸入，當然若本裝置設計為中大型發電設備時，亦可直接用市電供應電機1(電動馬達)所需之動力，省卻了蓄電池4，亦即以微小的耗電量換得大電量的產出，但是萬一市电发生停电状况，本裝置也就無法運轉，目前一般小型發電機3的發電量，從1千瓦至10千瓦皆有，對於不同用電量的需求，可組合不同數量及不同發電量的發電機3，配合不同扭力的電機1(電動馬達)產生所需要的電量，也可以多個本裝置的集合，供應大電量的需求，或在不同時段不同用電量做調配運用，因此本裝置可適用於各種不同用電量之需求。

請參照圖2所示，說明本發明組合式電力驅動發電裝置可實施於電動汽車之上，為電動汽車之蓄電池充電，本例設定為安裝於目前較多的小型電動汽車上，目前各型電動汽車完全依靠車載蓄電池供應電力驅動電機推動車輛行駛，因此在車頭原安裝汽車引擎的空間，改安裝大尺寸大容量的蓄電池，或於車底或座位下安裝大容量的蓄電池，因蓄電池之重量非常重，一般小型電動車之電瓶重量都接近或超過500公斤並佔用大量空間，若電動汽車安裝本裝置為其蓄電池充電，則其所需之蓄電池的尺寸和容量可大量縮減，應可減少原尺寸和容量的3分之2到4分之3，當蓄電池的尺寸和容量大量縮減，蓄電池的重量也隨之大量減輕，應可減至200公斤至150公斤內，使得整車的重量也同時大量減輕，故而不僅蓄電池的尺寸和容量 可大量縮減，因車重輕行駛時所需的電流量也相對減小，行駛所消耗的電力也同樣減少，行駛更為省電，本裝置體積小，本例中其體積大約為長度30公分X寬度30公分X高度20公分，可安裝於車頭引擎室因蓄電池尺寸縮減所空出之空間內，亦可安裝於車後行李箱內或後座之下，若以目前一般小型電動汽車的平均耗電量為准，設定為72伏特、30安培每小時之平均耗電量，一般配置將是一顆72伏特、150安培每小時容量的蓄電池，最高可行駛200公里，若改用本裝置為車輛蓄電池充電，則蓄電池之容量僅需72伏特、40安培每小時即已足夠，因蓄電池縮小4分之3，亦即蓄電池重量減少4分之3，則整車重量可減少約3分之1，因小型電動汽車蓄電池的電壓不高，而本裝置之電機1(電動馬達)的耗電量很低，所以本裝置可以省卻蓄電池4，直接由電動汽車本身的蓄電池提供電力，此時本裝置配備一個72伏特250瓦特每小時的電機1(電動馬達)和一個發電量為72伏特30安培小時或略高的發電機3，另可於本裝置安裝一控制器，當電動汽車蓄電池容量低於一定限度或電壓時，本裝置自動啟動為蓄電池充電，當蓄電池充電飽和時，本裝置自動停止，當電動汽車蓄電池容量再度低於一定限度或電壓時，本裝置亦再次自動啟動為蓄電池充電，以此方式循環運作，本裝置可長期穩定提供電動汽車使用電力之需求，使其續航力無限延長，除非本裝置故障，否則一般不需外接充電，不僅提高了電動汽車使用的方便性，也可節約了充電所需的電費，若較大型之電動汽車使用高電壓的蓄電池，請參照圖1和圖4，則本裝置配備一個蓄電池4，專供本裝置的電機1(電動馬達)使用，並於發電機3的組合中，配备一个發電機3專供本身蓄電池4充電用，而其整體配備，可視電動汽車蓄電池的電壓和電流的需求，搭配不同扭力的電機1(電 動馬達)和不同發電量以及不同數量的發電機3，以滿足各種不同之需求，實際安裝、配置和操作方式，需視不同車輛、不同設計和不同需要而定，本裝置皆能配合，在本實施方式說明中所指的各種控制器，因可能有多種不同的設計和要求，因此不包含在本專利申請值範圍內。

1‧‧‧電機(電動馬達)

2‧‧‧齒輪組合

3‧‧‧發電機

4‧‧‧蓄電池

Claims (4)

1. 一種組合式電力驅動發電裝置，本裝置包含有電機(電動馬達)、齒輪組合、發電機以及蓄電池，視電力需求發電機可為一個或兩個至多個的不同組合，可為單邊安裝亦可為雙邊對向安裝，本裝置由蓄電池提供電機(電動馬達)運轉所需的電力，電機(電動馬達)之運轉動力，通過連接的齒輪組合，驅動齒輪組合所連接之發電機轉動進而產生電力，由此方法組合構成之電力驅動發電裝置。
2. 如申請專利範圍第一項之組合式電力驅動發電裝置，其中之蓄電池可為不安裝，僅以電機(電動馬達)和發電機之搭配，而以市電直接供應電力，或於電動交通工具上由其本身的蓄電池直接供應電力。
3. 如申請專利範圍第一項之組合式電力驅動發電裝置，其應用範圍包括交流發電、直流發電及攜帶式發電裝置。
4. 如申請專利範圍第一項之組合式電力驅動發電裝置，其應用於各種電力驅動之交通工具，包括各種大型及小型電動汽車、油電混合動力汽車、電動機車、電動船艇之上的發電及充電。