TW202410609A - 電力磁力混合發電系統及其應用方法 - Google Patents
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Abstract
一種電力磁力混合發電系統及其應用方法，主要包括：一複數發電單元彼此間隔而設，該每一發電單元具有一主機體，其內同時擁有發電機及電動機，而對外的轉軸上設有旋轉座，其座上設有複數呈放射狀延伸的臂桿，該每一臂桿上至少設有一磁性體葉片，由相互疊接呈海爾貝克陣列之複數磁石所構成；配置時，該兩相鄰的發電單元上所設之磁性體葉片彼此旋轉交錯，且其強磁場作用面呈互斥相對。藉此，在初步啟動狀態先以電能讓複數發電單元正常運轉，再斷電進入發電狀態改以磁能旋轉交錯相對的磁力互斥運轉來發電，達到環保減碳綠能發電之實用功效。
Description
本發明是有關環保減碳綠能發電的技術領域，尤指一種電力磁力混合發電系統及其應用方法。
近年來，由於全球資源的日益匱乏，加上全球暖化問題嚴重，故如何有效地開發及節流有限的資源，乃成為現今國際關注的重點。隨著社會現代化建設的推進，社會總體耗能迅速增加，耗電量提升非常顯著，而傳統能源不斷開發日益枯竭，也帶來了嚴重的環境污染。
目前，各國都在大力推進新型能源的開發利用，常見的定點式發電裝置，大多是利用太陽能、風力、潮汐或地熱等做為動力來源，但此類利用自然動能產生的動力，往往會受到天候與地形的限制，並無法穩定的產生需要的電力，僅能做為輔助的電力來源來使用。
另一種綠能可使用無汙染之磁能做為發電動力，進而達到節能及減碳的目的，故為現今業界的發展重點之一，海爾貝克陣列(halbach array)是一種新的充磁方式，具有以下特點：對於理想的海爾貝克陣列，磁場只正弦分佈在一側；不需要軛部，可直接固定在非導磁材料上；沒有轉矩脈動；在產生相同磁動勢時，海爾貝克陣列所需的磁體體積更少。目前，海爾貝克陣列電機和海爾貝克陣列發電機均有應用。
然而，習知利用海爾貝克陣列的發電裝置整體設計仍欠完善，組成零件多結構複雜，實際應用發電效率低遠不如預期，大多仍需依賴其他外在的能源如風力、潮汐能等一起搭配才能提供較好的發電效果，為其主要缺點有進一步改良的必要。
有鑑於此，本發明的主要目的，在提供一種電力磁力混合發電系統及其應用方法，主要包括：
一複數發電單元彼此間隔而設，該每一發電單元具有一主機體，其內同時擁有發電機及電動機，而對外的轉軸上設有旋轉座，該旋轉座上設有複數呈放射狀延伸的臂桿，該每一臂桿上對外至少設有一磁性體葉片，其中該磁性體葉片由相互疊接呈海爾貝克陣列之複數磁石所構成；
配置時，以該兩相鄰的發電單元上所設之該等磁性體葉片彼此旋轉交錯，且其強磁場作用面呈互斥相對；
較佳實施.其中建立一啟動模式，以一控制單元提供電能提供各該主機體當電動機啟動，使各該主機體的轉軸獲得正常旋轉動力；
較佳實施.其中建立一發電模式，以一蓄電單元電連接於各該發電單元，以儲存各該主機體當發電機正常運轉，以磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能，以及；
較佳實施.其中建立一電力磁力運轉模式，首先用啟動模式的控制單元以電能轉換成動能，使各該主機體的轉軸獲得正常旋轉動力，再斷電切換成發電模式以磁能轉換成動能，使各該主機體當發電機正常運轉，令磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能儲存到蓄電單元中。
較佳實施，其中執行電力磁力運轉模式時，進一步在該等發電單元多數為發電模式時，至少令其中之一該發電單元保持在啟動模式通電正常運轉；藉此，使電力磁力混合發電系統可保持正常運作，達到環保減碳綠能發電之實用功效。
為方便瞭解本發明之內容，及所能達成之功效，茲配合圖式列舉具體實施例，詳細說明如下：請參圖1至圖4所示，本發明所設之一種電力磁力混合發電系統，主要包括：
一複數發電單元10彼此間隔而設，該每一發電單元10具有一主機體11，其內同時擁有發電機12及電動機13，而對外的轉軸14上設有旋轉座15，該旋轉座15上設有複數呈放射狀延伸的臂桿16，該每一臂桿16上對外至少設有一磁性體葉片17，該磁性體葉片17由相互疊接呈海爾貝克陣列之複數磁石171所構成；
其中該兩相鄰的發電單元10上所設之該等磁性體葉片17彼此旋轉交錯，且其強磁場作用面呈互斥相對配置。
較佳實施，其中進一步以一控制單元20電連接於各該發電單元10，以電能提供各該主機體11當電動機13啟動，使各該主機體11的轉軸14及獲得正常旋轉動力。
較佳實施，其中進一步以一蓄電單元30電連接於各該發電單元10，以儲存各該主機體11當發電機12正常運轉，以磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能。
較佳實施，其中該複數發電單元10至少為二至十個，該發電單元10為垂直軸式或水平軸式(圖未示)，但實際配置數量及方式並不以此為限。
較佳實施，其中該發電單元10的該主機體11下設有一支柱111及一底座112，而該旋轉座15上等間隔設有至少三支該臂桿16，且每一該臂桿16上所設之該磁性體葉片17與該支柱111呈平行而設，該磁性體葉片17包括一長條形護殼170及其內直線陣列相併置有至少七個的方型汝鐵錋強力磁石171所構成，但實際配置數量及方式並不以此為限。
較佳實施，其中該臂桿16呈L形其中間設有剖溝161，臂桿16的一邊固定連設在該旋轉座15上，另一邊向下彎折設有一組接部165，以供該磁性體葉片17的外護殼170上一對組部175相接固定，但實際配置及組合方式並不以此為限。
設置時，該主機體11的發電機12及電動機13採同軸運轉，其轉軸14與旋轉座15上設有單向軸承(圖未示)，該磁性體葉片17的長條形護殼170可選用塑膠或銅材質，而內置的磁石171尺寸越密合越好，每台發電單元10的磁性體葉片17方型強力磁石171均採用相同的海爾貝克陣列排列，配置上須在同一水準上，基本要求外部高度相同，內部磁石171排列也相同，至於上方所設為N極或S極則均無妨，如此即可利用磁性體葉片17其同性相斥之原理，使兩個磁性體葉片17交錯旋轉互相接近時，產生互斥的推力，進而驅動其相鄰發電單元10的磁性體葉片17轉動而產生動力進行發電。
本發明系統實際應用配置的注意事項：
1.每個發電單元10的磁性體葉片17高度必須保持相同水準，且每條磁性體葉片17中磁石171數量必須一致，實施時可以5、7、9、11、13基數個排列組成如圖2的七個為最佳，但實際並不以此為限也可設成偶數個排列如圖4的八個。
2.因為超強磁石171互斥反作用力大無法控制力道，所以每台發電單元10轉速必須限速，最高轉速要求一致且不可過快。
3.注意每台發電單元10的其上所設複數磁性體葉片17之間距離不可太近，而且二發電單元10當電動機13啟動時最佳方式應正反轉相對各採用定速的單一轉向，如此可進一步防止磁性體葉片17萬一因正反轉錯亂或速度差造成彼此相互碰撞或相吸之情形。
較佳實施，請參圖1至圖5所示，本發明電力磁力混合發電系統100其應用方法具體如圖5所示：
建構一電力磁力混合發電系統100，具有一複數發電單元10彼此間隔而設，該每一發電單元10具有一主機體11，其內同時擁有發電機12及電動機13，而對外的轉軸14上設有旋轉座15，該旋轉座15上設有複數呈放射狀延伸的臂桿16，該每一臂桿16上對外至少設有一磁性體葉片17，其中該磁性體葉片17由相互疊接呈海爾貝克陣列之複數磁石171所構成；
配置時，以該兩相鄰的發電單元10上所設之該等磁性體葉片17彼此旋轉交錯，且其強磁場作用面呈互斥相對，而執行以下方法步驟：
S101步驟1. 建立一啟動模式，以一控制單元20提供電能提供各該主機體11當電動機13啟動，使各該主機體11的轉軸14獲得正常旋轉動力；
S102步驟2. 建立一發電模式，以一蓄電單元30電連接於各該發電單元10，以儲存各該主機體11當發電機12正常運轉，以磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能，以及；
S103步驟3. 建立一電力磁力運轉模式，首先用啟動模式的控制單元20以電能轉換成動能，使各該主機體11的轉軸14獲得正常旋轉動力，再斷電切換成發電模式以磁能轉換成動能，使各該主機體11當發電機12正常運轉，令磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能儲存到蓄電單元30中。
較佳實施，其中執行S103步驟3時，進一步在該等發電單元10多數為發電模式時，至少令其中之一該發電單元10保持在啟動模式通電正常運轉。
較佳實施，其中執行S103步驟3時，進一步在該每一發電單元10上設有轉速偵測器，當速度下降到一準位時，使該控制單元20對該發電單元10啟動通電回復正常運轉。
應用上，系統中組成的任一台發電單元10皆可當成驅動主機，其中複數發電單元10不一定要採直線排列，也可採迂迴排列如圖6或環狀排列(圖未示)，重點每台發電單元10其磁性體葉片17間的距離，安排必須要交錯旋轉空間並取得最佳相對互斥旋轉的作用力。
組成的系統至少包含：一台發電單元10當成驅動主機，而以磁力互斥連動多台發電單元10當受力發電機，實際應用，可用蓄電單元30接到蓄電池，提供啟動模式控制單元20驅動主機發電單元10的動力電源，同時多台發電單元10互斥受力旋轉所發的電能也可被蓄電單元30接收儲存，在必要時當速度下降到一準位，控制單元20又能以系統自發電儲存的電能再供給當驅動主機的發電單元10，使轉速提昇系統恢復正常運轉持續用來發電。
請參圖1、圖5及圖7所示，為本發明系統啟動運轉產生電能的示意圖。
1. 在啟動模式時，以電能同時驅動每台發電單元10葉片等加速運轉，此時電能帶動發電單元10的電動機13旋轉動能產生葉片位能變化，實質作用並加上葉片互斥的磁力動能。
2.當所有發電單元10加速到最高轉速後，只通電保留當成驅動主機之發電單元10的動力，將其他發電單元10切斷停止供電並改為蓄電模式。
3.之後維持驅動主機之發電單元10的動力，其餘受力發電機的葉片皆會因磁力相斥所產生之反作用力作動，以葉片位能變化旋轉產生動能再變成電能以達發電效果。
4如此在整體發電大於耗電下系統便可持續運轉供電，並對自身發電動力預備進行蓄電。
本發明的電力磁力混合發電系統100及其應用方法，發電單元10採用稀土釹鐵硼永磁體作為新能源，是目前磁力最大矯頑力最強具有永久的磁能(BH)值，透過本發明發電單元10結構的合理安排與規劃，配合有效的電力磁力混合應用，系統一經啟動可以自行連續運行很長時間，但它不是永動機整個過程必須搭配蓄電單元30及控制單元20才能實現自行旋轉，使本發明系統產生持續的動能轉換成電能，獲得啟動時間短所費的電能少，而持續互斥旋轉的時間長所產生的電能多，令系統整體運轉時達到發電輸入大於用電輸出之實用功效，而且在正常啟動運轉時，其間除了些微用到自發電力提速之外不用另外消耗任何質能（如柴油、汽油等），能真正達到環保減碳綠能發電之實用功效，甚至未來結構還可進一步發展用與風力發電機的葉片相結合，使產生相輔相成同時利用磁能及風能的雙重發電效果。
綜上所述，本發明新穎實用完全符合專利要件，爰提出發明專利申請。惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍；故凡依本發明申請專利範圍及創作說明書內容所作之等效變化與修飾，皆應屬本發明專利涵蓋之範圍內。
100:電力磁力混合發電系統
10:發電單元
11:主機體
111:支柱
112:底座
12:發電機
13:電動機
14:轉軸
15:旋轉座
16:臂桿
161:剖溝
165:組接部
17:磁性體葉片
170:長條形護殼
171:磁石
175:對組部
20:控制單元
30:蓄電單元
S101、S102、S103:步驟1、步驟2、步驟3
圖1 為本發明系統的配置圖。
圖2 為本發明發電單元的立體圖。
圖3 為本發明磁性體葉片採海爾貝克陣列磁場分佈示圖。
圖4 為本發明發電單元的另一實施例立體圖。
圖5 為本發明系統的方法流程圖。
圖6為本發明發電單元迂迴排列的示意圖。
圖7 為本發明系統啟動運轉產生電能的示意圖。
100:電力磁力混合發電系統
10:發電單元
11:主機體
15:旋轉座
16:臂桿
17:磁性體葉片
171:磁石
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Claims (9)
- 一種電力磁力混合發電系統，主要包括： 一複數發電單元彼此間隔而設，該每一發電單元具有一主機體，其內同時擁有發電機及電動機，而對外的轉軸上設有旋轉座，該旋轉座上設有複數呈放射狀延伸的臂桿，該每一臂桿上對外至少設有一磁性體葉片，該磁性體葉片由相互疊接呈海爾貝克陣列之複數磁石所構成； 其中該兩相鄰的發電單元上所設之該等磁性體葉片彼此旋轉交錯，且其相對的作用面強磁場呈互斥配置。
- 如請求項1所述之電力磁力混合發電系統，其中進一步以一控制單元電連接於各該發電單元，以電能提供各該主機體當電動機啟動，使各該主機體的轉軸獲得正常旋轉動力。
- 如請求項1所述之電力磁力混合發電系統，其中進一步以一蓄電單元電連接於各該發電單元，以儲存各該主機體當發電機正常運轉，以磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能。
- 如請求項1所述之電力磁力混合發電系統，其中該複數發電單元至少為二至十個，該發電單元為垂直軸式或水平軸式。
- 如請求項1所述之電力磁力混合發電系統，其中該發電單元的該主機體下設有一支柱及一底座，而該旋轉座上等間隔設有至少三支該臂桿，且每一該臂桿上所設之該磁性體葉片與該支柱呈平行而設，該磁性體葉片包括一長條形護殼及其內直線陣列相併置有至少七個的方型汝鐵錋強力磁石所構成。
- 如請求項5所述之電力磁力混合發電系統，其中該臂桿呈L形其中間設有剖溝，臂桿的一邊固定連設在該旋轉座上，另一邊向下彎折設有一組接部，以供該磁性體葉片外護殼上一對組部相接固定
- 一種電力磁力混合發電系統應用方法，主要包括： 建構一電力磁力混合發電系統，具有一複數發電單元彼此間隔而設，該每一發電單元具有一主機體，其內同時擁有發電機及電動機，而對外的轉軸上設有旋轉座，該旋轉座上設有複數呈放射狀延伸的臂桿，該每一臂桿上對外至少設有一磁性體葉片，其中該磁性體葉片由相互疊接呈海爾貝克陣列之複數磁石所構成； 配置時，以該兩相鄰的發電單元上所設之該等磁性體葉片彼此旋轉交錯，且其強磁場作用面呈互斥相對，而執行以下方法步驟： 步驟1. 建立一啟動模式，以一控制單元提供電能提供各該主機體當電動機啟動，使各該主機體的轉軸獲得正常旋轉動力； 步驟2. 建立一發電模式，以一蓄電單元電連接於各該發電單元，以儲存各該主機體當發電機正常運轉，以磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能，以及； 步驟3. 建立一電力磁力運轉模式，首先用啟動模式的控制單元以電能轉換成動能，使各該主機體的轉軸獲得正常旋轉動力，再斷電切換成發電模式以磁能轉換成動能，使各該主機體當發電機正常運轉，令磁場互斥旋轉動力發電所產生的電能儲存到蓄電單元中。
- 如請求項7所述之電力磁力混合發電系統應用方法，其中執行步驟3時，進一步在該等發電單元多數為發電模式時，至少令其中之一該發電單元保持在啟動模式通電正常運轉。
- 如請求項7所述之電力磁力混合發電系統應用方法，其中執行步驟3時，進一步在該每一發電單元上設有轉速偵測器，當速度下降到一準位時，使該控制單元對該發電單元啟動通電回復正常運轉。
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