TW201839296A - 慣性飛輪傳動組件及其系統 - Google Patents

Abstract

一種慣性飛輪傳動組件系統，包含一驅動裝置、一慣性飛輪傳動組件、一傳動件、一慣性飛輪監控單元、一緊急終止單元及至少一輸出裝置。其中慣性飛輪傳動組件包含一第一慣性飛輪及至少一第二慣性飛輪，各慣性飛輪具有一飛輪本體以及一軸，軸穿設飛輪本體，飛輪本體得以以軸轉動，飛輪本體的外觀為一流線形幾何體。第一慣性飛輪之飛輪本體之周緣或軸端設有一第一傳動部，第二慣性飛輪之軸端或周緣分別設有一第二傳動部，與第一傳動部連動。各輸出裝置分別連接第二慣性飛輪之軸或周緣。

Description

慣性飛輪傳動組件及其系統

本發明係有關於一種傳動組件及其系統，尤指一種具有慣性飛輪的傳動組件及其系統，可透過慣性飛輪提高整體能量應用的效率。

本發明係欲使用於一種可搭配既有的動力系統、發電系統的慣性飛輪傳動組件。舉例而言，本發明可應用於既有的發電設備，例如風力發電機、水力發電機、太陽能發電機或回收廢物料的再生能源發電裝置等常見的驅動裝置。

無論是習用火力發電裝置或風力發電裝置需要持續性地供應動力以產生機械能，爾後再將機械能轉成電力，於能源轉換中將損耗不少能量。申請人有感目前最常見應用於動力系統的傳動組件，多會造成動力傳輸過程中使得能量耗損，此種作業方式以現今節能的觀點觀之，實在太不經濟、不符合現在節約能源的潮流。

本發明係將慣性飛輪傳動組件與驅動裝置搭配的方式，在慣性飛輪傳動組件達到一定的轉速(可產生一定的慣性力矩)後，降低驅動裝置的輸出量的方式，改善習知高機械能輸出需求造成能量浪費的缺點。

本發明提供一種慣性飛轉傳動組件系統，包含：一驅動裝置；一慣性飛輪傳動組件，包含：一第一慣性飛輪及至少一第二慣性飛輪，各慣性飛輪分別具有一飛輪本體及一軸，該軸穿設該飛輪本體，該飛輪本體得以以該軸轉動；其中，該第一慣性飛輪之該飛輪本體之周緣還設有一第一傳動部，該至少一第二慣性飛輪之軸還分別設有一第二傳動部，與該第一傳動部耦合連動；一傳動件，連接該驅動裝置及該第一慣性飛輪之軸；及至少一輸出裝置，分別連接各第二慣性飛輪之軸。

在一實施例中，包含有一電控單元，連接該至少一輸出裝置。

本發明還提供一種慣性飛輪傳動組件，包括：至少一慣性飛輪以及至少一傳動件。至少一慣性飛輪包括一飛輪本體以及一軸，軸穿設飛輪本體，飛輪本體得以以軸轉動。至少一傳動件與至少一慣性飛輪的軸連動。飛輪本體外觀為一流線形幾何體，其中該流線幾何體為由至少一圓弧線所構成的一類球體或由至少一直線所構成的一類錐體或梯形體。

在一實施例中，夾角介於5度至70度。

在一實施例中，夾角介於10度至40度。

在一實施例中，慣性飛輪傳動組件包含：至少一傳動件包含第一傳動件，至少一慣性飛輪包含第一慣性飛輪跟第二慣性飛輪，第一慣性飛輪透過第一傳動件帶動第二慣性飛輪。

在一實施例中，第一慣性飛輪跟第二慣性飛輪係同軸或不同 軸設置。

在一實施例中，至少一傳動件包含第一傳動件及第二傳動件。至少一慣性飛輪包含第一慣性飛輪、第二慣性飛輪及第三慣性飛輪。第一慣性飛輪分別透過第一傳動件、第二傳動件帶動第二慣性飛輪、第三慣性飛輪。

在一實施例中，第一慣性飛輪、第二慣性飛輪、與第三慣性飛輪係部份或全部同軸或不同軸設置。

在一實施例中，至少一傳動件包含複數個傳動件。至少一慣性飛輪包含複數個慣性飛輪，其中該些慣性飛輪係分別透過該些傳動件帶動。

在一實施例中，傳動件為皮帶輪組、鏈輪組或是齒輪組。

在一實施例中，飛輪本體為一一體成形的金屬構件或是由複數個片材組合而成。

本發明還提供一種具有慣性飛輪傳動組件的系統，包括：至少一驅動裝置、如前所述的任一慣性飛輪傳動組件、慣性飛輪監控單元以及至少一輸出裝置。至少一驅動裝置，其中慣性飛輪傳動組件與至少一驅動裝置相連。

在一實施例中，至少一驅動裝置與慣性飛輪傳動組件的至少一慣性飛輪直接連接。

在一實施例中，至少一驅動裝置、慣性飛輪傳動組件與至少一輸出裝置係可整合成一單一構件。

在一實施例中，至少一輸出裝置為複數個輸出裝置。

在一實施例中，還包含一電控單元。

在一實施例中，還包括一系統監控單元，其係至少監控至少一驅動裝置、慣性飛輪傳動組件及至少一輸出裝置的使用狀態。

在一實施例中，還包括一緊急中止單元，其中系統監控單元傳送一狀態異常信號給緊急中止單元，緊急中止單元傳送一中止信號給至少一驅動裝置或直接中止至少一慣性飛輪傳動組件的運作。

在一實施例中，飛輪本體的直徑大於飛輪本體的厚度。

在一實施例中，系統還包括複數個減震單元。

在一實施例中，還包括一慣性飛輪監控單元，用以偵測並控制該慣性飛輪傳動組件中的各慣性飛輪的轉速。驅動裝置包括一動力調控單元，用以調控驅動裝置的輸出。動力調控單元調控該驅動裝置提供一初始輸出給該慣性飛輪傳動組件，待該慣性飛輪傳動組件的該慣性飛輪達到一額定轉速，該慣性飛輪監控單元傳送一調整信號給該動力調控單元，據此該動力調控單元調整該驅動裝置的輸出量。

在一實施例中，飛輪本體的外觀為一流線形幾何體，其中該流線幾何體為由至少一圓弧線所構成的一類球體或由至少一直線所構成的一類錐體或梯形體。

1‧‧‧慣性飛輪傳動組件系統

11‧‧‧慣性飛輪

111‧‧‧飛輪本體

113‧‧‧軸

11a‧‧‧第一慣性飛輪

11b‧‧‧第二慣性飛輪

11c‧‧‧第三慣性飛輪

13a‧‧‧第一傳動件

13b‧‧‧第二傳動件

15a‧‧‧第一傳動部

15b‧‧‧第二傳動部

111a‧‧‧飛輪本體

111b‧‧‧飛輪本體

113a‧‧‧第一軸

113b‧‧‧第二軸

2‧‧‧慣性飛輪傳動組件

21‧‧‧驅動裝置

211‧‧‧動力調控單元

23‧‧‧慣性飛輪傳動組件

231‧‧‧第一慣性飛輪

232‧‧‧第二慣性飛輪

237‧‧‧慣性飛輪片

25‧‧‧輸出裝置

250‧‧‧輸出裝置

251‧‧‧內轉子

252‧‧‧外定子

255‧‧‧輸出軸

258‧‧‧內定子

259‧‧‧外轉子

26‧‧‧反向機構

27‧‧‧慣性飛輪監控單元

275‧‧‧系統監控單元

28‧‧‧緊急中止單元

29‧‧‧電控單元

3‧‧‧慣性飛輪傳動組件系統

θ‧‧‧夾角

A‧‧‧第一凸面

B‧‧‧第二凸面

L1‧‧‧直徑

D1‧‧‧厚度

第1圖係本發明之慣性飛輪傳動組件系統的示意圖。

第2圖係本發明之慣性飛輪的立體圖。

第3圖係第2圖的慣性飛輪的剖面示意圖。

第4圖係本發明之慣性飛輪傳動組件的其一實施例的示意圖。

第5圖係本發明之慣性飛輪傳動組件的又一實施例的示意圖。

第6圖係本發明之慣性飛輪傳動組件的系統的架構示意圖。

第7圖係第6圖的系統的其一實施例的示意圖。

第8圖係第6圖的系統的又一實施例的示意圖。

第9圖係第6圖的系統的再一實施例的示意圖。

第10圖係第6圖的系統的又一實施例的示意圖。

在本說明書及後續的申請專利範圍中，「連接」一詞係包含任何直接及間接的連接手段，此外連接方式非本發明的技術要點，故不特別詳述之。為了便於理解，本發明的相同、相似元件或裝置皆使用同樣的元件符號。此外，為了維持圖面的簡潔，圖面已省略部份習知構件，例如軸承都不特別繪製於圖面，但應不影響到本領域之通常知識者對於本發明的核心概念理解。

本實施例揭示一種慣性飛輪傳動組件，此慣性飛輪傳動組件可搭配既有的動力裝置、發電裝置使用，透過慣性飛輪傳動組件啟動後可維持一固定慣性的特性，以及獲得一穩定的質動量，可大幅的減少整體動力的供給。本實施例的慣性飛輪傳動組件包含至少一慣性飛輪及至少一傳 動件。其慣性飛輪及傳動件的數量可依據需求而有所調整。以下將依序介紹可能的實施態樣。

首先，先針對慣性飛輪傳動組件的慣性飛輪進行介紹，請先一併參考第2圖及第3圖，第2圖係本發明之慣性飛輪一實施例的立體圖。第3圖係第2圖的慣性飛輪的剖面示意圖。本實施例的慣性飛輪11包括一飛輪本體111以及一軸113。軸113係以一體成型的單軸或以多個長度較短的軸連續組合而穿設飛輪本體111，飛輪本體111得以以軸113轉動。若此慣性飛輪11欲搭配一個傳動件時，傳動件可連結軸113，並被軸113連動後將機械能傳出。

進一步而言，本實施例的飛輪本體111為一流線形幾何體或一流線狀圓弧體，例如圖式所顯示但不限定係為一碟狀圓弧體，其中央部分鼓起、周圍部分較為扁平。例如，飛輪本體111的厚度可為由圓心漸次往圓周方向遞減。飛輪本體111的直徑L1大於其厚度D1，且表面呈現流線型。此外，飛輪本體可為一一體成形的金屬構件、內部可灌注礦砂等比重較大材料的中空構件或是由複數個片材自由組合配置而成，且為了達到較佳的效果，可挑選質量比重較大的金屬製作。一般而言，傳統的慣性飛輪的設計上與本發明恰好相反，質量分佈上為外圍較厚重，中央淺薄，或部份/局部鏤空的設計；相較傳統的設計，本發明的慣性飛輪設計的慣性質量較大。

本實施例的飛輪本體具有一第一凸面A與第二凸面B，第一凸面A的切面與第二凸面B的切面(圖面以虛線示意)具有一夾角θ。其中，且夾角θ介於5度至70度，但不以此為限。較佳地，夾角θ介於10度至40度。 申請人設計實驗試驗時，在一實施例中，所製造的飛輪本體111直徑為74公分，重量為230公斤，但可依據不同的需求調整飛輪的大小、材質以及重量。

請參閱第1圖，為本發明慣性飛輪傳動組件系統一實施例之示意圖。如圖所示，本實施例之慣性飛輸傳動組件系統1包含有一驅動裝置21、一慣性飛輪傳動組件23、一第一傳動件13a及至少一輸出裝置25。其中，慣性飛輪傳動組件23包含有一第一慣性飛輪11a及至少一第二慣性飛輪11b，各慣性飛輪11a、11b分別具有一飛輪本體111a、111b及一第一軸113a、第二軸113b。軸113a、113b分別穿設飛輪本體111a、111b之轉軸，而令飛輪本體111a、111b可分別以軸113a、113b轉動。其中，第一飛輪本體111a及第二飛輪本體111b分別為一流線狀圓弧體，例如一碟狀圓弧體、一橄欖狀圓弧體、一盤狀圓弧體或一類球體。在本實施例中，第一慣性飛輪11a之第一飛輪本體111a之周緣設有一第一傳動部15a。第二慣性飛輪11b之第二軸113b分別設有一第二傳動部15b，分別與第一慣性飛輪11a之第一傳動部15a耦合連動。

在本發明一實施例中，驅動裝置21可包括一動力調控單元211，用以調控驅動裝置21的輸出。第一傳動件13a連接驅動裝置21與第一慣性飛輪11a之軸113a，用以將驅動裝置21所產生的機械能傳送到慣性飛輪傳動組件23。輸出裝置25分別連接第二慣性飛輪11b之軸113b。此外，慣性飛輸傳動組件系統1亦可包括一慣性飛輪監控單元27，用以偵測慣性飛輪傳動組件23中各慣性飛輪11a、11b的轉速。

慣性飛輪監控單元27則用以偵測慣性飛輪傳動組件23中各慣性飛輪11a、11b的轉速。其中，動力調控單元211控制驅動裝置21以提供 一初始輸出給慣性飛輪傳動組件23，待慣性飛輪傳動組件23中的慣性飛輪11a、11b達到一額定轉速時，慣性飛輪監控單元27傳送一調整信號給動力調控單元211，而動力調控單元211則依調整信號調整驅動裝置21的輸出量。動力調控單元211及慣性飛輪監控單元27並非本發明的必要構件，亦非本發明權利範圍的限制。

在本發明的一實施例中，還包含有一電控單元29，連接各輸出裝置25。其中，驅動裝置21可為馬達或是任一可提供慣性飛輪傳動組件23機械能的驅動裝置，輸出裝置25可為發電機，電控單元29則可為整流單元、整壓單元、變壓單元、等壓/整流單元、變壓/變流單元等。電控單元29可將接收到的電能提供給系統1本身使用，亦可傳送至外部的裝置，外部的裝置將會儲存這些電能、直接使用或者外部裝置即為電網。

在本發明的一實施例中，第一傳動部15a及第二傳動部15b可為齒輪或摩擦輪的組合。第一慣性飛輪11a可通過第一傳動部15a及第二傳動部15b的齒輪及/或摩擦輪組合帶動第二慣性飛輪11b轉動。第一傳動件13a可為皮帶輪組、鏈輪組或齒輪組。

在本發明一實施例中，本發明還包含有一緊急中止單元28，緊急中止單元28可在系統1局部或整體發生異常時，可以以機械摩擦式、加重負載、或切斷電源等方式以減緩或中止系統1的運轉，藉此保護系統1及使用人員的安全。

接著，請參考第4圖，其係本發明之慣性飛輪傳動組件的其一實施例的示意圖。本實施例例示了兩個慣性飛輪搭配一傳動件的情況，其中兩個慣性飛輪分別是由至少一圓弧線所構成的一類球體11b或 由至少一直線所構成的一類錐體或梯形體11a，例如慣性飛輪在XY平面上的剖面可為圓形、橢圓形或梯形，而在XZ平面上則為圓形，其中X、Y及Z為三個相互垂直的座標。

本實施例的慣性飛輪傳動組件2包括至少一傳動件以及至少一慣性飛輪。進一步而言，至少一慣性飛輪更包含第一慣性飛輪11a跟一第二慣性飛輪11b。本實施例的傳動件為第一傳動件13a，且第一慣性飛輪11a透過第一傳動件13a帶動第二慣性飛輪11b轉動。此處的第一傳動件13a例如可為皮帶輪組、鏈輪組、齒輪組或是其他的等效可傳遞機械能的構件。

實際運用的時候，可透過一馬達帶動第一慣性飛輪11a的第一軸113a，使第一慣性飛輪11a克服初始的靜止摩擦力後開始轉動。其中，為了靈活的調整馬達的轉速，本實施例的馬達可以搭配電子式或者機械式的變速器使用。同時，第一軸113a亦可帶動傳動件13a開始運動。因傳動件13a係可使得於第一軸113a與第二軸113b連動，故第二慣性飛輪11b克服初始的摩擦力後也會開始轉動。

須特別注意的是，本實施例的第一慣性飛輪11a跟一第二慣性飛輪11b雖為不同軸設置的實施態樣，但亦可有其他實施態樣採用同軸設置的配置，不應此實施態樣為限制。

本實施例的第二慣性飛輪11b與前述實施例的第一慣性飛輪11a的構造相似，故不將再次針對其細部特徵進行限定。

請參考第5圖，其係本發明之慣性飛輪傳動組件的又一實施例的示意圖。本實施例顯示了三個慣性飛輪搭配兩個傳動件的情況，慣性飛輪傳動組件2的至少一慣性飛輪更包含第一慣性飛輪11a、一第二慣性飛 輪11b以及第三慣性飛輪11c，並搭配第一傳動件13a以及第二傳動件13b。相似地，第一慣性飛輪11a透過第一傳動件13a帶動第二慣性飛輪11b，且第一慣性飛輪11a還可透過第二傳動件13b帶動第三慣性飛輪11c。然而，於其他實施態樣中，第三慣性飛輪亦可透過第二傳動件被第二慣性飛輪帶動。亦即，第一慣性飛輪帶動第二慣性飛輪，而第二慣性飛輪則帶動第三慣性飛輪。

須特別注意的是，本實施例的第一慣性飛輪11a跟一第二慣性飛輪11b、第三慣性飛輪11c雖為不同軸設置的實施態樣，但亦可有其他實施態樣採用部份同軸、全部同軸、部份異軸設置的配置，不應此實施態樣為限制。此外，第一慣性飛輪11a的質量可設置相較第二慣性飛輪11b、第三慣性飛輪11c為重，因此第一慣性飛輪11a的質慣量較其他慣性飛輪為大，即可輕易維持質慣量較小的第二慣性飛輪11b、第三慣性飛輪11c轉動。

此處的本實施例的第三慣性飛輪11c與前述實施例的第一慣性飛輪11a、第二慣性飛輪11b的構造相似，且第二傳送件13b與前述的第一傳動件13a相似，故皆不將再次針對其細部特徵進行限定。

補充說明的是，雖然第2圖至第5圖例示了一至三個慣性飛輪的應用例示，但本發明並不限定只能搭配三個慣性飛輪使用。使用者可以依據不同的需求搭配多個傳動件以及複數個慣性飛輪。同理，該些慣性飛輪係分別透過該些傳動件帶動。

接著，請一併參考第6圖及第7圖，第6圖為本發明之慣性飛輪傳動組件系統3一實施例的架構示意圖。第7圖係第6圖的系統的其一實施例的示意圖。以下將會開始敘述慣性飛輪傳動組件應用於一系統中的情況。

本實施例為一種慣性飛輪傳動組件系統3，包括至少一驅動裝置21、慣性飛輪傳動組件23、慣性飛輪監控單元27以及至少一輸出裝置25。

此處的驅動裝置21可為內燃機、馬達或者是任一可以提供慣性飛輪傳動組件23機械能的驅動裝置。驅動裝置21還可包括一動力調控單元211，用以調控驅動裝置21的輸出。

此處的慣性飛輪傳動組件23，可應用前述任一實施例的慣性飛輪傳動組件，但不以前述實施例為限制。慣性飛輪傳動組件23可與驅動裝置21相連，驅動裝置21可帶動慣性飛輪傳動組件23的(第一)慣性飛輪231轉動。第7圖例示的有一個慣性飛輪的慣性飛輪傳動組件23，但不以一個慣性飛輪為限制。圖面雖示意了驅動裝置21與輸出裝置25分別設置於慣性飛輪傳動組件23的兩側的技術，但亦可有一實施態樣可將驅動裝置21與輸出裝置25設至於慣性飛輪傳動組件23同一側，如虛線所示之輸出裝置250。此種設置於同一側方式的優點在於所需的配置空間較小(驅動裝置21與輸出裝置25共用同一側的空間)，可應用於一些精簡或是小型的系統之中。

特別說明的是，本發明可依據負載所需，而設計適當的驅動裝置21，而慣性飛輪傳動組件23、驅動裝置21及輸出裝置25採用相同或者為不同的傳動輪徑(此處的輪徑可依據不同的傳動件指稱不同的對象，例如若為皮帶輪則為皮帶輪的輪徑)，使用者可透過傳動輪徑的比例來調整慣性飛輪傳動組件23、驅動裝置21及輸出裝置25的相互的相對轉動速度。以傳動件為一皮帶輪為例，可令驅動裝置21側的皮帶輪的輪徑為慣性飛輪231側的皮帶輪的輪徑的一半，使得兩者的轉速呈現倍數關係(驅動裝置21的轉動 速度快於慣性飛輪231的轉動速度)。但不以此比例關係為限制。

慣性飛輪監控單元27用以偵測該慣性飛輪傳動組件23中的至少一慣性飛輪231的轉速。慣性飛輪監控單元27例如可為一個接觸式或感應式轉速計。至少一輸出裝置25，與慣性飛輪傳動組件23相連。輸出裝置25可為發電機等。有一實施態樣中，慣性飛輪傳動組件23直接耦接到其他的電子裝置使用或者搭配一電池將產生的電能儲存或輸出。本實施例是以一個慣性飛輪搭配兩個輸出裝置25為例，但不以此為限制。

此外，於第7圖的實施例中，還包含一電控單元29，本實施例以整流單元為例，但於其他實施例中以可依據需求調整為整壓單元、整壓單元、變壓單元、整壓/整流單元、變壓/變流單元等。電控單元29可將接收到的電能提供給系統3本身使用，亦可傳送至外部的裝置，外部的裝置將會儲存這些電能、直接使用、或者外部裝置即為一電網系統。

實際操作的時候，動力調控單元211調控驅動裝置21提供一初始輸出給慣性飛輪傳動組件23。此處的初始輸出將會依據慣性飛輪傳動組件23的慣性飛輪231數量、慣性飛輪231的重量以及設計有所調整，初始輸出將能克服慣性飛輪傳動組件23的啟動的靜摩擦力(整個系統組件裡的總合靜摩擦力)，並使得飛輪傳動組件23的該些慣性飛輪231開始轉動。然而，除了慣性飛輪傳動組件23的啟動的靜摩擦力以外，系統中還有其他的摩擦力存在，例如軸承摩擦力、軸摩擦力等等，但此些系統中存在的摩擦力並非本發明著重的要點且係為本領域之通常知識者可輕易思及，故不特別贅述。

慣性飛輪監控單元27將會持續地監控慣性飛輪傳動組件 23，待慣性飛輪傳動組件23的慣性飛輪231達到一額定轉速，慣性飛輪監控單元27將會傳送一調整信號給動力調控單元211，據此動力調控單元211調整輸出量。調整後的輸出量將會低於初始輸出量，因初始輸出量係需要克服初始慣性飛輪傳動組件23的靜摩擦力，待慣性飛輪傳動組件23啟動後，僅須提供一較低輸出量克服其動摩擦力，亦即其輸出量調整至可維持系統運轉的程度即可。

相較習知的動力裝置，本發明的慣性飛輪傳動組件系統3僅須於初始階段提供較大的能量以啟動慣性飛輪傳動組件23，待慣性飛輪傳動組件23可持續地透過慣性轉動後，驅動裝置21可將能量輸出調降，維持在可保持慣性飛輪傳動組件23的該些慣性飛輪231可持續轉動的程度即可。透過此種作法，本發明的系統整體的能量耗損將會較習知的動力系統低，較為節能，且符合現今世界能源應用趨勢。

舉例來說，若將本發明應用於既有的太陽能發電系統中，則驅動裝置即為光伏太陽能板、內燃機、馬達以及穩壓整流器的組合。光伏太陽能板將會透過穩壓整流器將電流匯入電池，提供給馬達(或內燃機)，讓馬達帶動慣性飛輪，以提供後續的輸出裝置(發電機組系統)。當慣性飛輪達到額定轉速以後，即可降低光伏太陽能板的電流供給，此時這些所獲的電流可透過電池儲存。或者，此些所獲的電流亦可供應系統3本身、負載使用或輸往電網。亦即，本發明產生的電力亦可透過電池儲存、直接供應系統3負載使用或直接輸往電網。

若將本發明應用於既有的水力發電系統之中，驅動裝置21即為水力發電系統中的渦輪機。而若是應用於風力發電系統時，驅動裝置 21即為風機。若是應用於回收廢物料的再生能源發電裝置，則驅動裝置21即為內燃機。此上皆為舉例，不應以此些為例子限制本發明的應用。

此外，本發明的其一實施態樣，系統還包括一系統監控單元275，其係至少監控至少一驅動裝置21、該慣性飛輪傳動組件23及該至少一輸出裝置25的運作狀態。其設置系統監控單元275的目的在於，避免該慣性飛輪傳動組件因為慣性力矩抖動或是異常，使得慣性飛輪失速、或是脫落產生意外。

例如，系統監控單元275可與慣性飛輪監控單元27相連接，監控系統中的各個慣性飛輪231的轉速。除了系統3中的各個慣性飛輪231的轉速，亦可有一實施態樣的監控單元可監控系統3中的全部或部份旋轉件的轉速。或者一系統監控單元275可為一感測單元，監控各個慣性飛輪231的軸振動狀況、整體的振動狀況。或者系統監控單元275可與輸出裝置25電性連接，以監控系統整體的運作狀態、電力及輸出量。

此外，此處的系統監控單元275可遠端操控，例如可透過無線網路、藍芽或者紅外線的方式進行監控。於一實施態樣中，多個系統的系統監控單元275可搭配一監控中心，不同系統的系統監控單元將會統一將監測的狀況回報給監控中心。

且為了搭配上述的系統監控單元，本發明的系統還包括一緊急中止單元28。當系統監控單元275監控到異常狀態時，系統監控單元275會通知緊急中止單元28停止整體的運作，以待檢查及安全後，方可重新啟動。

詳細而言，當系統監控單元275監控的過程偵測到，慣性飛 輪231的轉速過快、慣性飛輪231的軸不正常的振動、慣性飛輪231的本體不正常的振動、慣性飛輪231的軸脫落或偏移、系統裝置設置的平面振動頻率過大或者輸出裝置25的輸出量增大速度過快、或慢或是速度不穩等異常情況，系統監控單元275傳送一狀態異常信號給緊急中止單元28，緊急中止單元28將會傳送一中止信號給至少一驅動裝置21或直接中止該至少一慣性飛輪傳動組件23的運作，強迫系統停俥，以避免意外的發生。系統停俥後，再由工程人員進一步檢視、修護。

補充說明的是，系統還可包括複數個減震單元(未顯示)，一者該些可以減少系統整體振動導致軸偏移、卡合偏移的問題，再者該些減震單元亦可以降低無謂的能量耗損，提高整體能量的效率。減震單元可設置於慣性飛輪傳動組件23或者設置於系統3的外殼體、機架等任何可以減少、吸收振動的位置。此外，減震單元亦可進一步防範地震對系統造成的損傷。

於本發明又一實施例中，輸出裝置25的輸出軸255上連設有一(第二)慣性飛輪232，輸出軸255在輸出轉動時可帶動第二慣性飛輪232轉動。但當輸出軸255轉動較慢時，第二慣性飛輪232的轉動可以提高輸出裝置25的電源產出時間，以增加發電電量。

於本發明實施例中，輸出裝置25係可為一包括有一內轉子251及一外定子252的發電機構造。而在不同實施例中，輸出裝置250也可設計為一包括有一內定子258及一外轉子259的發電機構造，而外轉子259外表面連設有一慣性飛輪片239，如此慣性飛輪片239及外轉子259就可組合成為一慣性飛輪。

接著，請參考第8圖，其係第6圖所示系統的又一實施例的示意圖。與前述實施例相比較，本實施例的慣性飛輪傳動組件系統3包括至少一驅動裝置21、慣性飛輪傳動組件23、慣性飛輪監控單元(27)以及至少一輸出裝置25。其中本實施例的至少一輸出裝置25為一個無刷發電機，但不以此為限制。

與前述實施例不同處在於，本實施例的慣性飛輪傳動組件23具有兩個慣性飛輪231、232，兩個慣性飛輪231、232分別設置於驅動裝置21的左右兩側。為了方便理解，此處的兩個慣性飛輪分別稱之為第一慣性飛輪231以及第二慣性飛輪232。本實施例還包括一反向機構26，反向機構26內部有複數個齒輪。驅動裝置21帶動反向機構26，反向機構26內部的齒輪將會分別耦接第一慣性飛輪231以及第二慣性飛輪232，並帶動第一慣性飛輪231以及第二慣性飛輪232轉動，其中第一慣性飛輪231與第二慣性飛輪232的轉動方向相反。接著，第一慣性飛輪231與第二慣性飛輪232將會分別與無刷發電機(輸出裝置25)的磁轉子以及電樞轉子連接(此無刷發電機並無設置定子)，據此使得無刷發電機(輸出裝置25)的磁轉子與電樞轉子分別相對地反向轉動。相較於習知的發電機可切割更大量的磁力線，增加電能的產出。其中磁轉子與電樞轉子相對反向轉動的額外好處在於，其較一般發電機具有相對更高的轉速，故可提供較多的電力。其餘元件的關係、元件的設置與前述實施例相似，將不再贅述。

接著，請參考第9圖，第9圖係第6圖所示系統的又一實施例的示意圖。與前述兩個實施例相似地，本實施例的慣性飛輪傳動組件系統3，包括至少一驅動裝置21、慣性飛輪傳動組件23、慣性飛輪監控單元27以 及一個或多個輸出裝置25。

與前述實施例不同處在於，本實施例的慣性飛輪傳動組件23具有三個慣性飛輪231，且三個慣性飛輪231皆不同軸設置。且其中兩個慣性飛輪231可各搭配兩個輸出裝置25。換言之，本發明的輸出裝置25的數量可不僅一個，亦依據需求搭配複數個輸出裝置25。

與前述實施例相似地，該些複數個輸出裝置25可與電控單元(29)相連接，再透過電控單元29將額外的電力儲存在電瓶之中、或透過電控單元將皆收到的電能提供給系統本身使用、或傳送至外部的裝置，讓外部的裝置直接使用或者外部裝裝置即為電網。

最後，請參考第10圖，其係第6圖所示系統的又一實施例的示意圖。與前述實施態樣不同處在於，本發明的至少一驅動裝置21與慣性飛輪傳動組件23的至少一慣性飛輪231直接連接。本實施例僅以一個慣性飛輪為例，但不以此為限制。此外，至少一驅動裝置21、慣性飛輪傳動組件23與至少一輸出裝置25係可整合成一單一構件(共構)。此外，此單一構件內還包括：電控單元29以及一電瓶。輸出裝置25與電控單元29相連接，電控單元29再將額外的電力儲存在電瓶之中。儲存在電瓶的電力可配置插座提供給其他外接電器或者直接提供給驅動裝置21使用。驅動裝置21除了可以提供慣性飛輪傳動組件23所需的機械能外，亦可提供外部一機械能。此種設計的優點是，可將整合成單一構件(共構)的系統視為一個模組與其他既有的模組搭配使用，使得使用者在應用上更為簡單方便。

綜上所述，本發明係將慣性飛輪傳動組件與驅動裝置搭配的方式，在慣性飛輪傳動組件達到一定的轉速(可產生一定的慣性力矩)後，可 大幅地降低驅動裝置的機械能輸出量的方式，改善習知需要維持驅動裝置高輸出量(高機械能)造成能量浪費的缺點，實已可達到提高發電效率的目的。

本發明的透過將慣性飛輪傳動組件的慣性飛輪的飛輪本體設計為流線型圓弧體，例如但不限係為一碟狀圓弧體，迥異於傳統外緣厚重中心淺薄或部份鏤空的慣性飛輪設計，其甚具有新穎性。且透過此設計，亦可得到相較傳統慣性飛輪更高的運作效率以及質動量，具有非預期的功效，因此當然具有進步性。此外，本發明的系統以及慣性飛輪傳動組皆以實際測試以及試做，其運作效率以及各元件的搭配皆以證實，且足以作為商業運作的規模，足茲證明具有產業利用性。

據此，本發明人認為本發明已符合專利法所規定的申請要件，因此爰依法提出申請，敬請審查委員審查後盡速給予核准，以裨儘早投產實施，以利用本發明為日益暖化的地球環境貢獻棉薄之力，是所至盼。

Claims (24)

1. 一種慣性飛輪傳動組件系統，包含：一驅動裝置；一慣性飛輪傳動組件，包含：一第一慣性飛輪及至少一第二慣性飛輪，各慣性飛輪分別具有一飛輪本體及一軸，該軸穿設該飛輪本體，該飛輪本體得以以該軸轉動；其中，該第一慣性飛輪之該飛輪本體之周緣或軸端設有一第一傳動部，該至少一第二慣性飛輪之軸端分別設有一第二傳動部，與該第一傳動部連動；一傳動件，連接該驅動裝置及該第一慣性飛輪之軸；及至少一輸出裝置，分別連接各第二慣性飛輪之軸。
2. 如請求項1所述之系統，還包含有一電控單元，連接該至少一輸出裝置。
3. 如請求項1所述之系統，其中該輸出裝置係為一包括有一內轉子及一外定子的發電機。
4. 如請求項1所述之系統，其中該輸出裝置係為一包括有一內定子及一外轉子的發電機，而外轉子的外緣設置有一慣性飛輪片。
5. 如請求項1所述之系統，其中該輸出裝置的軸端連設有一慣性飛輪。
6. 如請求項1所述之系統，其中該飛輪本體的外觀為一流線形幾何體，其中該流線幾何體為由至少一圓弧線所構成的一類球體或由至少一直線所構成的一類錐體或梯形體。
7. 如請求項1所述之系統，還包括一慣性飛輪監控單元，用以偵測並控制該慣性飛輪傳動組件中的各慣性飛輪的轉速，其中該驅動裝置包括一動力調控單元，用以調控驅動裝置的輸出，其中該動力調控單元調控該驅動裝置提供一初始輸出給該慣性飛輪傳動組件，待該慣性飛輪傳動組件的該慣性飛輪達到一額定轉速，該慣性飛輪監控單元傳送一調整信號給該動力調控單元，據此該動力調控單元調整該驅動裝置的輸出量。
8. 一種慣性飛輪傳動組件，包括：至少一慣性飛輪，各該至少一慣性飛輪包括一飛輪本體以及一軸，該軸穿設該飛輪本體，該飛輪本體得以以該軸轉動；以及至少一傳動件，與至少一慣性飛輪的該軸連動；其中，該飛輪本體為之外觀為一流線形幾何體，其中該流線幾何體為由至少一圓弧線所構成的一類球體或由至少一直線所構成的一類錐體或梯形體。
9. 如請求項8所述之慣性飛輪傳動組件，其中：該至少一傳動件更包含一第一傳動件；以及 該至少一慣性飛輪更包含一第一慣性飛輪跟一第二慣性飛輪，該第一慣性飛輪透過該第一傳動件帶動該第二慣性飛輪。
10. 如請求項9所述之慣性飛輪傳動組件，其中該第一慣性飛輪跟該第二慣性飛輪係同軸或不同軸設置。
11. 如請求項8所述之慣性飛輪傳動組件，其中：該至少一傳動件更包含一第一傳動件及一第二傳動件；以及該至少一慣性飛輪更包含一第一慣性飛輪、一第二慣性飛輪及一第三慣性飛輪，該第一慣性飛輪分別透過該第一傳動件、該第二傳動件帶動該第二慣性飛輪、該第三慣性飛輪。
12. 如請求項10所述之慣性飛輪傳動組件，其中該第一慣性飛輪、該第二慣性飛輪、與該第三慣性飛輪係部份或全部同軸或不同軸設置。
13. 如請求項8所述之慣性飛輪傳動組件，其中該傳動件為皮帶輪組、鏈輪組或是齒輪組。
14. 如請求項8所述之慣性飛輪傳動組件，其中該飛輪本體為一一體成形的金屬構件、內部可灌注一載重材料的中空構件、或由複數個片材組合而成。
15. 如請求項8所述之慣性飛輪傳動組件，其中該飛輪本體的中央部分鼓起、周圍部分較為扁平。
16. 如請求項15所述之慣性飛輪傳動組件，其中該飛輪本體的厚度由圓心往圓周方向遞減。
17. 一種慣性飛輪傳動組件系統，包括：至少一驅動裝置；一如請求項8所述的慣性飛輪傳動組件，與該至少一驅動裝置相連；及至少一輸出裝置，與該慣性飛輪傳動組件相連。
18. 如請求項17所述之系統，其中該至少一驅動裝置與慣性飛輪傳動組件的該至少一慣性飛輪連接。
19. 如請求項17所述之系統，其中該至少一驅動裝置、該慣性飛輪傳動組件與該至少一輸出裝置係可整合成一單一構件。
20. 如請求項17所述之系統，還包含一電控單元。
21. 如請求項17所述之系統，還包括一系統監控單元，其係至少監控至少一驅動裝置、該慣性飛輪傳動組件及該至少一輸出裝置的使用狀態。
22. 如請求項21所述之系統，還包括一緊急中止單元，其中該系統監控單元傳送一狀態異常信號給該緊急中止單元，該緊急中止單元傳送一中止信號給至少一驅動裝置或直接中止該至少一慣性飛輪傳動組件的運作。
23. 如請求項21所述之系統，還包括複數個減震單元。
24. 如請求項17所述之系統，還包括一慣性飛輪監控單元，用以偵測並控制該慣性飛輪傳動組件中的各慣性飛輪的轉速，其中該驅動裝置包括一動力調控單元，用以調控驅動裝置的輸出，其中該動力調控單元調控該驅動裝置提供一初始輸出給 該慣性飛輪傳動組件，待該慣性飛輪傳動組件的該慣性飛輪達到一額定轉速，該慣性飛輪監控單元傳送一調整信號給該動力調控單元，據此該動力調控單元調整該驅動裝置的輸出量。