TW201810873A - 低耗能發電裝置 - Google Patents

Abstract

一種低耗能發電裝置，其包括一操作模組、一第一馬達以及一第二馬達，在短時間內輸入電流至該第一馬達內進行驅動，讓該第一馬達帶動該操作模組的一傳動組轉動，而該操作模組的傳動組帶動該操作模組的一飛輪轉動，其中該飛輪的外環周面設有一發電轉子，而該操作模組的一本體內周面設有一與該發電轉子相對應的發電定子，並讓該操作模組的傳動組帶動該第二馬達轉動，待該飛輪達到一定轉速後，該第二馬達僅需輸入低電流，即能使該第二馬達持續運轉，並且讓該飛輪上的發電轉子產生電能，進而達到低耗能發電的效果。

Description

低耗能發電裝置

本發明涉及一種發電裝置，尤指一種低耗能發電裝置。

目前地球上面對電能供應的需要，傳統的發電，如火力發電則容易造成汙染，核電發電有其危險性，且有核廢料儲存的問題，因此，現有的發電裝置講求綠能以及環保，然而目前的綠能發電，如風力發電或太陽能發電等，都容易受到天氣環境的影響而有不穩定的狀況，故現有的發電裝置誠有改良之必要。

此外，現代人為了減少車輛在行駛中所排放的廢氣，以避免燃油燃燒的廢氣造成空氣汙染以及地球暖化的現象，因此，電動車逐漸普及於先進國家中，並為一般民眾所接受。

然而，因現有電動車的電池需長時間進行充電，且充電場所又受到充電站設置位置的不足及限制，因此，如何提升電池續航力，並減輕電池的負載，為現有電動車亟需改善的問題之一。

因此，本創作人有鑑於現有發電方式對於環境所造成的破壞，以及電動車的電池在充電上受到限制及不足，特經不斷的研究與試驗而發展出本發明，本發明的主要目的在於提出一種低耗能發電裝置，透過該第一馬達在短時間內啟動，讓該操作模組的傳動組帶動該第二馬達轉動，使得該發電定子及發電轉子之間產生電能，進而達到低耗能的效果，藉以提供一低耗能發電裝置。

本發明解決先前技術問題所提出的低耗能發電裝置，其包括： 　　一操作模組，該操作模組包括一本體、一發電定子、一飛輪、一發電轉子以及一傳動組，該發電定子環繞於該本體的內環周面，該飛輪穿設該本體並包括一延伸部以及一轉盤，該延伸部的一端伸出該本體，該轉盤位於該本體內，該轉盤的外環周緣與該發電定子為間隔設置，該轉盤的中心處軸向凹設有一穿設槽，該發電轉子環繞設置於該飛輪之轉盤的外周緣，該發電轉子與該發電定子為間隔設置，該傳動組卡設於該飛輪的穿設槽且穿設於該本體，該傳動組包括一單向軸承、一連動軸、一傳動軸以及一離合器，該單向軸承卡設於該飛輪的穿設槽並位於該轉盤的內部，該連動軸卡設於該單向軸承以及該飛輪的延伸部，該傳動軸穿設於本體且與該連動軸軸向間隔設置，該離合器設置於該連動軸以及該傳動軸上，該離合器包括一第一半部、一第二半部以及一調整塊，該離合器的第一半部固接於該連動軸，該離合器的第二半部固接於該傳動軸，該調整塊設置於該傳動軸並能軸向移動； 　　一第一馬達，該第一馬達與該操作模組之傳動組的傳動軸相互固接；以及 　　一第二馬達，該第二馬達與該飛輪的延伸部相互卡設固接。

前述的低耗能發電裝置，其中該第一馬達包括一輸入定子以及一輸入轉子，該第一馬達的輸入定子外環周面與該本體內環周面相互固接，該第一馬達的輸入轉子可相對該第一馬達的輸入定子轉動，且該第一馬達的輸入轉子套設並固設該傳動軸。

前述的低耗能發電裝置，其中該第二馬達包括一輸出定子以及一輸出轉子，該第二馬達的輸出定子外環周面與該本體相互固接，該第二馬達的輸出轉子相對該輸出定子轉動，且該第二馬達的輸出轉子套設並固接該飛輪的延伸部。

前述的低耗能發電裝置，其中該本體設有兩外側面，其分別為一第一側面以及一第二側面，該本體的第一側面的中心處軸向朝內凹設有一第一嵌槽，且於該第一嵌槽的內側面軸向貫穿有一第一安裝孔，該本體的第二側面的中心處軸向朝內凹設有一第二嵌槽，該第二嵌槽與該第一嵌槽呈一直線設置，且於該第二嵌槽內側面軸向貫穿設有一第二安裝孔，該第二安裝孔與該第一安裝孔呈一直線設置，該本體包括一第一軸承以及一第二軸承，該第一軸承卡設於該第二嵌槽的第二安裝孔中，該第二軸承卡設於第一嵌槽的第一安裝孔中，該連動軸的第一端卡設於該延伸部的內部，該連動軸的第二端位於該本體內部，該傳動軸穿設於該第二軸承中，該傳動軸的第一端位於該本體內部，該傳動軸的第二端伸出該本體的第一嵌槽。

前述的低耗能發電裝置，其中該發電定子為一線圈，該發電轉子為一磁鐵。

前述的低耗能發電裝置，其中該發電定子為一磁鐵，該發電轉子為一線圈。

本發明的技術手段可獲得的功效增進為：本發明利用該第一馬達作為初步的起動，讓該第一馬達能夠帶動該操作模組的飛輪相對該本體轉動，進而讓該第二馬達的轉子轉動，讓該第二馬達能夠節省啟動過程中所需的能量，並該飛輪上的發電轉子產生電能，並將電能回充至該第一馬達中或儲存至電池備用，進而達到低耗能的效果，相較於現有電動車的動力裝置容易耗掉大量電能，且需大體積電池而不適合裝設於電動車上的缺失，本發明透過該第一馬達、該操作模組的飛輪以及該第二馬達的設計，讓本發明能夠產生回充至電池組的電能，進而達到低耗能的效果。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並可依照發明內容來實現，玆進一步以如圖式所示的較佳實施例，詳細說明如后：

本發明所提供的低耗能發電裝置的較佳實施例係如圖1至圖3所示，該低耗能發電裝置包括一操作模組10、一第一馬達20以及一第二馬達30，其中：

該操作模組10安裝於一電動車上且包括一本體11、一第一軸承12、一發電定子13、一飛輪14、一發電轉子15、一第二軸承16以及一傳動組18，該本體11為一中空盤形殼體或為一中空框體，其中，當該本體11為一中空盤形殼體時，該本體11在組裝過程中形成真空狀態，關於真空狀態的組裝過程中的製程係為一習知技術，故在此不加以贅述，該本體11設有一第一側面111以及一第二側面112，該本體11的第一側面111的中心處軸向朝內凹設有一第一嵌槽113，且於該第一嵌槽113的內側面軸向貫穿有一第一安裝孔114，該本體11的第二側面112的中心處軸向朝內凹設有一第二嵌槽115，該第二嵌槽115與該第一嵌槽113呈一直線設置，且於該第二嵌槽115內側面軸向貫穿設有一第二安裝孔116，該第二安裝孔116與該第一安裝孔114呈一直線設置。

該第一軸承12卡設於該第二嵌槽115的第二安裝孔116中，該發電定子13環繞於該本體11的內環周面，該發電定子13可為一線圈或為一磁鐵，該飛輪14位於該本體11內部且一端穿設過該第一軸承12而伸出該本體11，該飛輪14包括一延伸部141以及一轉盤142，該延伸部141穿設過第一軸承12且軸向伸出該第二嵌槽115，該延伸部141為一中空管體，該轉盤142與該延伸部141為一體成形，且該轉盤142位於該本體11內部且設於該第一嵌槽113與該第二嵌槽115之間，該轉盤142為一盤體且其外環周緣與該發電定子13為間隔設置，該轉盤142的外環周緣徑向朝內凹設有一環槽143，該轉盤142的中心處軸向凹設有一穿設槽144，該穿設槽144與該延伸部141的內部相通。

該發電轉子15設置於該飛輪14之轉盤142的環槽143且間隔位於該發電定子13的內部，其中該發電轉子15可為一磁鐵或一線圈，當該發電定子13為一線圈時，該發電轉子15為一磁鐵，而當該發電定子13為一磁鐵時，該發電轉子15為一線圈，使得該發電轉子15與該發電定子13為間隔設置，該第二軸承16卡設於第一嵌槽113的第一安裝孔114中，該傳動組18卡設於該飛輪14的穿設槽143且穿設於該第二軸承16中，並包括一單向軸承181、一連動軸182、一傳動軸183以及一離合器184，該單向軸承181卡設於該飛輪14的穿設槽144並位於該轉盤142的內部，且該單向軸承181與該飛輪14同步轉動，且該單向軸承181位於該本體11的第一嵌槽113與該第二嵌槽115之間。

該連動軸182卡設於該第二安裝孔116、該單向軸承181以及該飛輪14的延伸部141，使得該連動軸182與該單向軸承181及該飛輪14同步轉動，該連動軸182設有一第一端以及一第二端，該連動軸182的第一端卡設於該延伸部141的內部，該連動軸182的第二端位於該本體11內部，該傳動軸183穿設於該第二軸承16中，且與該連動軸182軸向間隔設置，該傳動軸183設有一第一端以及一第二端，該傳動軸的第一端位於該本體內部，該傳動軸183的第二端伸出該本體11的第一嵌槽113，該離合器184設置於該連動軸182以及該傳動軸183上，該離合器184包括一第一半部185、一第二半部186以及一調整塊187，該離合器184的第一半部185固接於該連動軸182的第二端，該離合器184的第二半部186固接於該傳動軸183的第一端，該離合器184的調整塊187設置於該傳動軸183的第一端並能軸向移動，當該調整塊187朝該本體11的第二側面112方向移動時，該離合器184的第一半部185與第二半部186相互結合，當該調整塊187朝該本體11的第一側面111方向移動時，該離合器184的第一半部185與第二半部186相互分離，其中，該離合器184係一種電磁式離合器，該電磁式離合器係透過線圈的通電或斷電來控制離合器的結合與分離。

該第一馬達20設置於該操作模組10之本體11的第一嵌槽113中，該第一馬達20能為該電動車的驅動馬達，且該第一馬達20為一低轉速高扭力之馬達，該第一馬達20為一轉子馬達且包括一輸入定子21以及一輸入轉子22，該輸入定子21的外環周面與該本體11的第一嵌槽113內環周面相互固接，該第一馬達20的輸入轉子22套設並卡設該傳動軸183，使該輸入轉子22可相對該輸入定子21轉動，則該第一馬達20的輸入轉子22可與該傳動軸183同步轉動，該第二馬達30設置於該操作模組10之本體11的第二嵌槽115中，該第二馬達30為一高轉速低扭力之馬達，該第二馬達30為一種轉子馬達，該第二馬達30包括一輸出定子31以及一輸出轉子32，該輸出定子31的外環周面與該本體11的第二嵌槽115內環周面相互固接，該輸出轉子32可相對該輸出定子31轉動，且該第二馬達30的輸出轉子32套設並卡設該飛輪14的延伸部141，則該第二馬達30的輸出轉子32可與該飛輪14以及該連動軸17同步轉動。

請參看圖2至圖4，本發明的較佳實施例的第一實施方式操作使用時，該第一馬達20與該傳動軸183相連結，輸入電力至該第一馬達20而驅動該傳動軸183，則該傳動軸183在短時間內由靜止開始轉動，因此該第一馬達20所耗費為低能量，其中假設該第一馬達20的耗費功率為50KW的馬達並運轉30秒，且其輸入電壓為480V，而該第一馬達20之轉子22的轉動速度由0加速到1800rpm(每分鐘轉速；revolutions per minute)，該第一馬達20所耗費的電流為78A(50KW×750wh÷480V=78A)，則該第一馬達在30秒內耗費的功率為312wh(瓦特小時)(78A×480V÷3600S×30S=312wh)，此時，該調整塊187朝該本體11的第二側面112方向移動時，讓該離合器184的第一半部185與第二半部186相互結合，即該連動軸182經由該離合器184結合而與該傳動軸183同步轉動。

同時間，因該單向軸承181卡設於該飛輪14的穿設槽144並位於該轉盤142的內部，且該單向軸承181具有單向轉動的作用，進一步，該單向軸承181具有銜接動力的作用，並能避免該飛輪14相對該連動軸182逆轉，使得該飛輪14能與該連動軸182同步轉動，藉由該飛輪14的轉盤142的慣性轉動作用，該飛輪14與該連動軸182同步轉動，則該飛輪14的延伸部141能夠帶動該第二馬達30的轉子32轉動，對第二馬達30而言，該轉子32由轉動速度0rpm到1800rpm的過程中並不需耗費能量，因此，能夠節省該第二馬達30啟動時所需耗費的能量。

待該第二馬達30的轉子32轉動速度到達1800rpm後，由該電動車的電池輸入電流至該第二馬達30，使得該第二馬達30的轉子32轉動速度達到3600rpm，此時，該調整塊187朝該本體11的第一側面111方向移動時，讓該離合器184的第一半部185與第二半部186相互分離，使得該連動軸182與該傳動軸183分離，其中該第二馬達30為一功率為25KW的定速馬達，此時，該第二馬達30所耗費的電流為39A(25KW×750wh÷480V=39A)，則該第二馬達30在1小時內耗費的功率為18720wh(39A×480V=18720wh)，該第二馬達30的轉子32帶動該飛輪14的延伸部141轉動，進而讓該飛輪14與該連動軸182持續轉動，則設置於該轉盤142外周緣的發電轉子15相對設置於該操作模組10的發電定子13轉動，由於電磁激磁的作用，該發電轉子15能夠產生電能，該發電轉子15與該發電定子13為一功率為40KW的飛輪發電機，其輸出電壓為480V，故其輸出電流為63A(40KW×750wh÷480V=63A)，而該發電轉子15與該發電定子13的輸出功率為29760wh(93A×320V=29760wh)，故節省的能源約為10728wh(29760wh-312wh-18720wh=10728wh)，而該發電轉子15與該發電定子13的電能先傳送至該第一馬達20，供該第一馬達20驅動一變速箱50進行使用，其中該變速箱50透過該傳動軸183與該第一馬達20相連結設置，若該發電轉子15與該發電定子13有多餘的電則可回充置該電動車的電池儲存備用(Battery Management Systems ;BMS電池組)，並該電池內的電能可供驅動該第二馬達30使用，較佳的是，該本體11內為真空狀態，該飛輪14的運轉過程中的摩擦能量損耗較低，讓該飛輪14的運轉更為順暢。

本發明主要利用該第一馬達20啟動時，帶動該操作模組10的連動軸182以及飛輪14相對該本體11轉動，進而讓該第二馬達30的轉子32轉動，能夠節省該第二馬達30由靜止至轉動時所需耗費的能量，再持續輸入電力至該第二馬達30而提高轉速，使得該飛輪14與該連動軸182持續相對該本體11轉動，並透過電磁感應的作用，讓該飛輪14上的發電轉子15產生電能，並將電能回充至該第一馬達20中，並將多餘的電儲存至電池備用，進而達到減少能量損耗的效果。

如圖5所示的本發明較佳實施例的第二實施方式，本發明較佳實施例的第二操作方式係用於發電使用，其大致與第一實施方式相同，差別在於：該發電定子13與該發電轉子15產生電力後，經過電力轉換將直流電轉換為交流電，而產生的電力傳遞至一用電端進行使用。

綜而言之，本發明利用該第一馬達20帶動該操作模組10的飛輪14相對該本體11轉動，進而讓該第二馬達30的轉子32轉動，能夠節省該第二馬達30啟動過程中所需的能量，並該飛輪14上的發電轉子15與該發電定子13產生電能，並將電能回充至該第一馬達20中或傳遞至一用電端操作使用，進而達到減少能量損耗的效果。

10‧‧‧操作模組
11‧‧‧本體
111‧‧‧第一側面
112‧‧‧第二側面
113‧‧‧第一嵌槽
114‧‧‧第一安裝孔
115‧‧‧第二嵌槽
116‧‧‧第二安裝孔
12‧‧‧第一軸承
13‧‧‧發電定子
14‧‧‧飛輪
141‧‧‧延伸部
142‧‧‧轉盤
143‧‧‧環槽
144‧‧‧穿設槽
15‧‧‧發電轉子
16‧‧‧第二軸承
18‧‧‧傳動組
181‧‧‧單向軸承
182‧‧‧連動軸
183‧‧‧傳動軸
184‧‧‧離合器
185‧‧‧第一半部
186‧‧‧第二半部
187‧‧‧調整塊
20‧‧‧第一馬達
21‧‧‧輸入定子
22‧‧‧輸入轉子
30‧‧‧第二馬達
31‧‧‧輸出定子
32‧‧‧輸出轉子
50‧‧‧變速箱

圖1係本發明較佳實施例的外觀立體圖。 圖2係本發明較佳實施例的外觀立體分解圖。 圖3係本發明較佳實施例的局部斷面示意圖。 圖4係本發明較佳實施例操作時的第一實施方式方塊流程圖。 圖5係本發明較佳實施例操作時的第二實施方式方塊流程圖。

10‧‧‧操作模組

11‧‧‧本體

111‧‧‧第一側面

112‧‧‧第二側面

113‧‧‧第一嵌槽

114‧‧‧第一安裝孔

115‧‧‧第二嵌槽

116‧‧‧第二安裝孔

12‧‧‧第一軸承

13‧‧‧發電定子

14‧‧‧飛輪

141‧‧‧延伸部

142‧‧‧轉盤

143‧‧‧環槽

144‧‧‧穿設槽

15‧‧‧發電轉子

16‧‧‧第二軸承

18‧‧‧傳動組

181‧‧‧單向軸承

182‧‧‧連動軸

183‧‧‧傳動軸

184‧‧‧離合器

185‧‧‧第一半部

186‧‧‧第二半部

187‧‧‧調整塊

20‧‧‧第一馬達

21‧‧‧輸入定子

22‧‧‧輸入轉子

30‧‧‧第二馬達

31‧‧‧輸出定子

32‧‧‧輸出轉子

50‧‧‧變速箱

Claims (6)

1. 一種低耗能發電裝置，其包括： 　　一操作模組，該操作模組包括一本體、一發電定子、一飛輪、一發電轉子以及一傳動組，該發電定子環繞於該本體的內環周面，該飛輪穿設該本體並包括一延伸部以及一轉盤，該延伸部的一端伸出該本體，該轉盤位於該本體內，該轉盤的外環周緣與該發電定子為間隔設置，該轉盤的中心處軸向凹設有一穿設槽，該發電轉子環繞設置於該飛輪之轉盤的外周緣，該發電轉子與該發電定子為間隔設置，該傳動組卡設於該飛輪的穿設槽且穿設於該本體，該傳動組包括一單向軸承、一連動軸、一傳動軸以及一離合器，該單向軸承卡設於該飛輪的穿設槽並位於該轉盤的內部，該連動軸卡設於該單向軸承以及該飛輪的延伸部，該傳動軸穿設於本體且與該連動軸軸向間隔設置，該離合器設置於該連動軸以及該傳動軸上，該離合器包括一第一半部、一第二半部以及一調整塊，該離合器的第一半部固接於該連動軸，該離合器的第二半部固接於該傳動軸，該調整塊設置於該傳動軸並能軸向移動； 　　一第一馬達，該第一馬達與該操作模組之傳動組的傳動軸相互固接；以及 　　一第二馬達，該第二馬達與該飛輪的延伸部相互卡設固接。
2. 如請求項1所述之低耗能發電裝置，其中該第一馬達包括一輸入定子以及一輸入轉子，該第一馬達的輸入定子外環周面與該本體內環周面相互固接，該輸入轉子可相對該輸入定子轉動，且該第一馬達的輸入轉子套設並固設該傳動軸。
3. 如請求項2所述之低耗能發電裝置，其中該第二馬達包括一輸出定子以及一輸出轉子，該輸出定子外環周面與該本體相互固接，該輸出轉子相對該輸出定子轉動，且該輸出轉子套設並固接該飛輪的延伸部。
4. 如請求項3所述之低耗能發電裝置，其中該本體設有兩外側面，其分別為一第一側面以及一第二側面，該本體的第一側面的中心處軸向朝內凹設有一第一嵌槽，且於該第一嵌槽的內側面軸向貫穿有一第一安裝孔，該本體的第二側面的中心處軸向朝內凹設有一第二嵌槽，該第二嵌槽與該第一嵌槽呈一直線設置，且於該第二嵌槽內側面軸向貫穿設有一第二安裝孔，該第二安裝孔與該第一安裝孔呈一直線設置，該操作模組包括一第一軸承以及一第二軸承，該第一軸承卡設於該第二嵌槽的第二安裝孔中，該第二軸承卡設於第一嵌槽的第一安裝孔中，該連動軸的第一端卡設於該延伸部的內部，該連動軸的第二端位於該本體內部，該傳動軸穿設於該第二軸承中，該傳動軸的第一端位於該本體內部，該傳動軸的第二端伸出該本體的第一嵌槽。
5. 如請求項1至4中任一項所述之低耗能發電裝置，其中該發電定子為一線圈，該發電轉子為一磁鐵。
6. 如請求項1至4中任一項所述之低耗能發電裝置，其中該發電定子為一磁鐵，該發電轉子為一線圈。