TWI425157B - 使用力矩臂設計之馬達馬力放大裝置 - Google Patents

Description

使用力矩臂設計之馬達馬力放大裝置

本發明係關於一種節省化石燃料使用量之發電裝置。

以下敘述單純在增進讀者之瞭解，而非對本文中提到或引用之文獻內容作認可。

全球暖化現象之成因已逐漸被科學界認可為(或至少部分為)由人為因素將溫室氣體排放至大氣中。而此類人造或人為氣體之主要成分是燃燒化石燃料(如汽油，柴油，及煤炭)所產生及排放之氣體。大量的此種石化燃料燃燒係由於發電(例，發電廠燃燒煤炭)及運輸所需(如，汽車，卡車，公車，及其他車輛燃燒之汽柴油)。

因此，若降低石油使用量將是大有裨益，溫室氣體排放量亦將得以減少。此舉也可減低能源成本。

眾所周知，世界正處於溫室效應危機之中，造成的重要原因是人為溫室氣體之排放，尤其是二氧化碳(CO2)。此CO2排放大多來自電力發電之工業所需(主要是燃燒化石燃料)，以及運輸車輛之化石燃料燃燒(如汽車貨車等)。本發明提供一功率放大元件來協助解決此問題。

故，本發明提供一力矩臂功率放大元件。此元件使用至少一個馬達驅動之力矩臂(通常為兩個力矩臂)，力矩臂藉由圓弧行使往復運動。力矩臂依據最靠近其一端之樞紐點旋轉，並藉此旋轉裝在力矩臂上之搖臂驅動器。馬達藉 由位處於樞紐點及搖臂驅動器末端之連桿來驅動力矩臂。此裝置亦包含一組往復運動變旋轉運動轉換單元，其以旋轉方式與搖臂驅動器連結，並包括一對互為反向之單向離合器(即：棘輪)，並各自與一前向與反向旋轉驅動器連結，以使得前向旋轉驅動器之輸出方向與反向旋轉驅動器相同。此裝置並包含一與前向及反向旋轉驅動器以旋轉方式接合之飛輪，及與飛輪和前向及反向旋轉驅動器以旋轉方式連接之發電機。發電機之旋轉產生電力。

本系統中，力矩臂的往復運動轉換為飛輪及發電機的單向旋轉。飛輪有益於維持旋轉動量，並緩和由力矩臂之往復運動所產生對裝置的衝力。

此裝置可以多種方式建構。實施方式中將對數種設計做描述。

其他具體實施方式可見於實施方式與專利申請範圍。

現今我們使用大量的油及煤炭以產生電力。當油或煤炭燃燒時，會排放非常多的二氧化碳(CO2)至空氣中。本發明提供可放大馬達馬力之裝置，使得相較於無此裝置，馬達得以驅動更大的發電機，以得到更大電力的程度。發電機與馬達間的電力放大率約為三到六倍。

使用下述之馬力放大裝置設計一及馬力放大裝置設計四時，單一馬達將可驅動兩個力矩臂馬力放大機構，其轉而驅動兩個發電機。對於兩個發電機，此裝置可產生約馬達輸入功率六倍的電力。當使用馬力放大裝置設計二， 馬力放大裝置設計三，或馬力放大裝置設計五時，單一馬達只驅動一個力矩臂馬力放大機構，故此力矩臂馬力放大機構只能驅動一個發電機，且電功率只能放大到馬達輸入功率的三倍。因此，使用本裝置後將可大幅減少需要的發電廠電力。轉而降低大氣的CO2污染。

因此，如前所述，本發明使用力矩臂設計來放大馬達馬力，因此，可轉動更大的發電機以產生比轉動馬達所需更大的電力。

本裝置可用於工廠，車輛，船舶，飛機發電機，建築機械等等，來降低所需之電力。因為需要的電力降低了，故本發明亦可減少二氧化碳之排放量。我們預期本發明可減低50%或更多的二氧化碳至大氣排放量。

藉由本發明，發電機輸出可增加至約三到六倍轉動馬達的輸入功率。使用本裝置的家庭及產業可大幅減少電力開支，故發電廠亦可相較之前減少油或煤炭需求。因此大氣中之二氧化碳污染可大大減少。

本發明及具體實施方式，亦即，使用力矩臂裝置來放大馬達馬力，在以下敘述及附加圖片中會詳加說明，而敘述單為解釋和說明之用，本方法並不限於以下說明和圖樣所述，本系統亦不侷限特定實施方法。

為說明本發明，使用力矩臂設計之馬達馬力放大裝置(HP AMP)的五種不同的實施方法或途徑列於圖中。稱為：馬力放大裝置設計一，馬力放大裝置設計二，馬力放大裝置設計三，馬力放大裝置設計四，及馬力放大裝置設計五。

馬力放大裝置設計一

如第1圖所示，馬力放大裝置設計一使用一個馬達(3a)來驅動第一力矩臂(1a)，並用其馬力放大機構來放大馬達馬力功率(本實施方式約放大5.1倍)。馬力放大機構的輸出端使用皮帶(14a)來驅動發電機(15a)。當然，亦可於皮帶處使用其他驅動元件，例如齒輪驅動，鍊條或扣鍊齒驅動。此時同一馬達(1a)亦藉由馬力放大機構來驅動第二力矩臂(1b)以放大馬達馬力功率為5.1倍。馬力放大機構的輸出端使用皮帶(14b)驅動發電機(15b)。舉例來說，一3馬力(HP)馬達用來驅動兩力矩臂馬力放大機構。馬達各力矩臂馬力放大機構之輸出為馬達馬力之5.1倍，或3HPX5.1=15.3HP。

因發電機設計的電磁特性之故，發電機馬力比馬達低1.7倍。因此，發電機HP為：15.3HP/1.7=9HP.

9HPX0.75KW=6.75KW(發電機的電力輸出)

至3HP馬達的輸入功率為3HPX0.75KW=2.25KW

電力放大係數為6.75KW/2.25KW=3

這表示此馬力放大裝置設計一可放大馬達馬力的5.1倍，並對各發電機放大發電機電功率至3倍。

因為設計一是驅動兩個力矩臂馬力放大機構，來驅動兩個發電機，故總電力放大係數為：3X2=6若使用實際數字，6.75KWX2=13.5KW

13.5KW/2.25KW=6(總電力放大係數為6)

2.25KW/13.5KWX100%=17%(用於馬達的電力)

100%-17%=83%(馬力放大裝置設計一節省的電力比例)

如第5圖所示，先建構機架板(18)，故馬力放大裝置設計一的所有元件可組合於板上(18)。本實施方法中，機架板(18)的底部大小為：長1800mm，寬900mm，高120mm。

如第1圖所示，平行雙向內齒輪(1c)(亦即，在本狀況下，固定於彎曲往復齒輪上之往復運動內齒輪)藉由內齒輪安裝栓(6)固定於內齒輪本體安裝桿(16)。第一力矩臂(1a)與以下元件一同安裝：支撐軸(9c)，平行雙向運動(亦即，往復運動)變旋轉運動增速齒輪(13c)，軸承(12c)，以及飛輪(17a)。平行雙向運動速度控制齒輪(4a)，平行雙向運動速度控制齒輪軸(5a)，第二力矩臂(1b)的上部軸承(5b)，以及平行雙向運動驅動齒輪(4b)亦安裝於第一力矩臂(1a)。

本實施方式中，油壓馬達(3a)安裝於第一力矩臂(1a)上方，馬達使用油壓來驅動平行雙向運動輸入動力轉動齒輪(2)。油壓橡皮管連結噴嘴(3b)係安裝於馬達(3a)旁。平行雙向運動輸入動力轉動齒輪(2)之轉動可轉動平行雙向運動控制齒輪(4a)，並接著轉動平行雙向運動驅動齒輪(4b)，以自左至右的平行雙向運動方式移動(亦即，沿著往復弧形運動中之彎曲齒輪來進行往復運動)。

使用上、下平行雙向內齒輪限制板(1d)及(1e)，係用以避免內齒輪(1c)及平行雙向運動驅動齒輪(4b)滑出，除此之外，亦安裝一些內齒輪主體內齒輪本體安裝桿(16)。 本設計圖示安裝了六個桿。

兩平行雙向運動速度放大彈簧(8a)及(8b)(亦稱為反向輔助彈簧)安裝在內齒輪組(1f)，且均固定於桿(16)之兩邊。安裝了這兩個平行雙向(往復)運動速度放大彈簧(8a)及(8b)，不僅能緩和衝擊能量，且可增加10%之平行雙向運動能量。

力矩臂之平行雙向運動是藉由透過電子訊號的切換極限開關(7a)及(7b)來控制。此電子信號切換馬達來改變旋轉運動方向，由順時鐘方向到逆時鐘方向，反之亦然。馬達轉動方向的改變會改變平行雙向運動(亦即往復運動)由右往左，或反之亦然。

平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(9a)及(9b)(即，往復運動變旋轉運動轉換齒輪，有簡稱為「搖臂驅動器」之情形)安裝於第一力矩臂(1a)與第二力矩臂(1b)，並藉由支撐軸(9c)(9d)與軸承(12c)(12d)固定。第二力矩臂支撐軸(9f)支持第二力矩臂，並用一邊鄰近平行雙向運動速度控制軸(5a)，與另一邊鄰近曲軸支撐軸(9e)來幫助支持第二力矩臂。兩發電機(15a)(15b)裝設於發電機安裝軸(10)。第一力矩臂(1a)和第二力矩臂(1b)可行使平行雙向運動(往復運動)。平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(9a)(9b)與平行雙向運動變旋轉運動輸入齒輪(13a)(13b)相扣，但其是由單向離合器(11a)(11b)(11c)(11d)(11e)(11f)控制並只向單方向轉動。藉此，第一力矩臂(1a)及第二力矩臂(1b)之平行由左向右運動由兩個以上單向離合器以單方 向轉動來控制。這些單向離合器速度增加齒輪(11a)(11b)(11c)(11d)(11e)(11f)與支撐軸(9g)與(9h)安裝在一起。飛輪(17a)(17b)藉由惰齒輪(12a)(12b)，及平行雙向運動變旋轉運動輸入齒輪(13a)(13b)轉動。發電機(15a)(15b)藉由透過第一力矩臂(1a)及第二力矩臂(1b)的馬力放大機構的發電機驅動皮帶(14a)(14b)來轉動以產生電力。因此，本單元之整體操作(連同在此敘述之其他設計)包括：將力矩臂的往復運動轉換為飛輪驅動裝置和飛輪，及發電機驅動裝置和發電機之單向轉動。在描述之實施方法中，往復運動之轉換(亦即，力矩臂依樞紐的往復運動)利用搖臂驅動器傳遞至其後之轉動。亦即，力矩臂樞紐端的運動與輸出齒輪或軸結合，以在力矩臂往復運動的各循環中授予衝力，也就是力矩臂的「搖晃」運動。在本設計一(及相關設計)之案例中，搖臂驅動器藉終端弧線或力矩臂的搖臂齒輪來運作，其與齒輪及單向離合器組嚙合，其將往復或搖動運動轉換為輸出軸之單向運動，而在以下敘述之設計三中，搖臂驅動器藉處於力矩臂末端之單向離合器(即棘輪機構)來運作。

總而言之，馬力放大裝置設計一使用一個馬達來驅動兩個力矩臂馬力放大機構，而各力矩臂馬力放大機構驅動一個發電機。一個力矩臂馬力放大機構可放大馬達馬力至5.1倍，故可驅動發電機產生較馬達輸入功率多三倍之電力。藉由馬力放大裝置設計一中的兩個發電機，總電功率輸出可達接收馬達電功率之六倍。使用馬力放大裝置設計 一，可節省83%電力。若串聯兩單元，則電力可加乘至1X6X6=36倍。使用本裝置之工廠，商業大樓，購物中心等可節省97%之電力開支。

舉例來說，若使用50HP馬達來驅動第一階單元，則馬達輸入功率為：50HPX0.75KW=37.5KW

50HPX5.1=255HP

255HP/1.7=150HP(馬達馬力轉換至發電機馬力)

150HPX0.75KW=112.5KW(單一發電機功率輸出)

112.5KWX2=225KW(兩並聯發電機)

225KW/37.5KW=6倍(輸出功率為輸入功率之六倍)

225KW/0.75KW=300HP(單元二馬達馬力)

300HPX5.1=1530HP(馬達馬力放大5.1倍)

1530HP/1.7=900HP(馬達馬力轉換至發電機馬力)

900HPX0.75KW=675KW(單一發電機功率輸出)

675KWX2=1350KW(兩並聯發電機)

1350KW/37.5KW=36(單元二發電機輸出為單元一馬達功率輸入之36倍)=1X6X6=36

37.5KW/1350KWX100%=2.8%=3%

100%-3%=97%(節省97%的電力支出)

使用馬力放大裝置設計一，對個體家庭之優點如下：

(A)對進口石油之需求可顯著減少，因為美國家庭電量可節省約83%。

(B)因為不需要建造更多的發電廠，故與能源相關之 排氣，包括溫室氣體(CO2)，可顯著降低。

(C)因為每一家庭可節省他們80%以上之月電力開支，故可改善家庭財務狀況，進而提升國內及國際經濟情勢。

使用馬力放大裝置設計一，對工廠及商業建築之優點如下：

(A)各工廠和商業建築相較之前可減少97%或更多之所需電力，亦可減少購買進口石油的需求。

(B)因不需建造更多發電廠，故與能源相關之排氣，包括溫室氣體(CO2)，可顯著降低。

(C)因為各工廠及商業建築可節省97%以上之月電力開支，故可改善工商業財務狀況，進而提升國內及國際經濟情勢。

馬力放大裝置設計二

如第6圖所示，馬力放大設計二與馬力放大設計一非常相似。其主要差異為，藉由其馬力放大機構，馬力放大裝置設計二使用一個馬達(21a)來驅動單一力矩臂(19a)，而馬力放大裝置設計一使用一個馬達來驅動兩個力矩臂(亦藉由其馬力放大機構)。藉馬力放大裝置之助力矩可放大馬達馬力至5.1倍，來驅動一個發電機(32)，如同馬力放大裝置設計一。發電機可輸出相較於馬達輸入功率3倍之電力，此點亦與馬力放大設計一相同。

如第6圖顯示，兩個馬力放大裝置設計二，及單元一(38a)與單元二(38b)藉電纜及連接管(38c)以串聯方式連結。如此，由馬力放大裝置設計二，單元一發電機(32)而 來之電力，可饋入至馬力放大裝置設計二，單元二之馬達(21a)。單元一發電機之電功率為2.25KWX3=6.75KW

本條件中，單元二馬達為6.75KW/0.75KW=9HP

9HPX5.1=45.9HP(單元二馬達馬力放大)

45.9HP/1.7=27HP(馬達馬力轉換為發電機馬力)

27HPX0.75KW=20.25KW(單元二發電機電功率輸出)

20.25KW/2.25KW=9倍(單元二發電機電功率輸出為單元一馬達輸入功率之9倍)

每一組馬力放大裝置設計二將可放大電力至三倍。若各單元以串聯方式連接，可將電力以三倍加乘。因此，如第6圖所示之串聯連接兩單元可得1X3X3=9倍之輸出。若加入第三個單元，則可得1X3X3X3=27倍之輸出。

如第6圖所示，先建造機架板主體(35)，而馬力放大裝置設計二之全部部件可安裝於此機架板主體(35)之上。機架板主體(35)之尺寸為長1000mm，寬900mm，高120mm。

如第6圖所示，一包含內齒輪(19b)之平行雙向內齒輪組(24)，是藉著內齒輪安裝栓(36)固定於固定柱(33)之上。力矩臂(19a)，發電機旋轉增速齒輪(30)，軸承(29b)，及飛輪(34)均被安裝。此外，並安裝兩個平行雙向運動變旋轉運動輸入動力齒輪(28a)(28c)，以及具有軸承(37)之兩個單向離合器(28b)(28d)。一平行雙向運動速度控制齒輪(22)及平行雙向運動速度控制齒輪軸(23)亦裝於力矩臂(19a)上。

一油壓馬達(21a)安裝於力矩臂(19a)之頂端，此馬達 使用油壓來驅動平行雙向運動輸入動力旋轉齒輪(20)。一油壓橡皮管連接噴嘴(21b)係安裝於馬達(21a)旁。此平行雙向運動輸入動力旋轉齒輪(20)之轉動，轉動平行雙向運動控制齒輪(22a)，並接著轉動平行雙向運動驅動齒輪(22b)，使其以平行雙向型態來作由左至右運動。

兩平行雙向運動速度放大彈簧(26a)(26b)安裝於內齒輪組(24)上，並固定於固定柱(33)的兩邊。這兩個平行雙向運動速度放大彈簧(26a)(26b)的安裝，不但可減緩衝擊能量，並可增加平行雙向運動10%的能量。

力矩臂的平行雙向運動藉由透過電子信號的平行雙向運動切換極限開關(25a)(25b)來控制。

平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(27)安裝在力矩臂(19a)上。發電機(32)亦被安裝。力矩臂(19a)以平行雙向運動方式移動。平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(27)與平行雙向運動變旋轉運動輸入齒輪(28a)(28c)相扣，但它們是由單向離合器(28b)(28d)控制僅以單方向旋轉。藉此，力矩臂(19a)的平行左至右運動由兩個單向離合器控制僅以向單方向旋轉。

惰齒輪(29a)及平行雙向運動變旋轉運動輸入齒輪(28a)控制飛輪(34)的旋轉。發電機藉由透過力矩臂(19a)馬力放大機構之發電機驅動皮帶(31)轉動以產生電力。

馬力放大裝置設計三

如第7A圖及第7B圖所示，馬力放大裝置設計三和馬力放大裝置設計一及二不同。它使用鍊條來提供放大機構 之轉動能。

首先，在示範系統中，金屬方形層疊安置板(60)具有長為1800mm，寬為900mm，厚為120mm之尺寸，且其上方鋼材為4.2mm厚。此結構用來裝設第7A圖中馬力放大裝置設計三之所有部件。

在此板的上方，發電機(45)，飛輪(48)，遠端齒輪(44)，單向離合器(39)，飛輪安裝軸承(51)，以及具有軸承裝置板(52)的飛輪轉動軸(50)安裝在機架(61a)上。軸承裝置板(52)上，設有遠端齒輪裝置孔(53)來安裝遠端齒輪(44)。接著機架(61a)固定於安置板(60)。軸(50)和飛輪(48)間，有一皮帶輪(46a)，皮帶(46b)和皮帶輪(46a)連接，接著和發電機(45)連接。兩個力矩臂(40)裝設在力矩臂上及下運動馬達(54)之上。四個直徑50mm長500mm的驅動軸(56)藉由八個軸安裝軸承(57)來安裝。八個直徑200mm之鍊轉動上及下運動扣鍊齒(58)用來穩定驅動鍊(55)。長時間使用後，鍊條可能被拉長或拉緊。為調整被拉長之鍊條，安裝了四個鍊張力調整板(59)，來調整驅動鍊(55)之張力。力矩臂上及下運動馬達(54)的轉速設定為1850rpm，以轉動兩力矩臂(40)、上下驅動鍊條連接軸(42)及驅動鍊(55)，使得力矩臂一分鐘行使120次的上下運動。滑軌安裝臂(43)提供力矩臂(40)其上下運動。此運動傳給單向離合器(39)，而滑件導引軌道(41)在轉動時可調整角度及伸長/縮短運動。轉速可進一步藉由遠端齒輪組(47)中的遠端齒輪(44)和飛輪增速齒輪(49)控制。飛輪轉速定為2800至 3000rpm，而發電機(45)的轉速定為1800至2000rpm。第7B圖的箭頭(61b)表示力矩臂運動方向。馬達馬力為3HP，力矩臂扭矩輸出為63牛頓-米(Nm)。此馬力放大裝置設計3可以很容易以低成本製造。

馬力放大裝置設計四

如第8A圖所示，馬力放大裝置設計四和第1圖之馬力放大裝置設計一非常相似。馬力放大裝置設計四亦使用一馬達(62)來驅動兩力矩臂(67a)(70a)，再由其上之馬力放大機構來驅動兩發電機(74a)(74b)。馬達馬力放大係數亦為5.1倍，對各發電機其電力放大係數亦為3倍，或總共6倍。

馬力放大裝置設計四和馬力放大裝置設計一的主要差別為，馬力放大裝置設計4的內齒輪組(66a)以平行雙向運動，而在馬力放大裝置設計一中內齒輪組(1f)為靜止。馬力放大裝置設計四中內齒輪組(66a)以平行雙向運動，且兩力矩臂(67a)(70a)亦跟隨內齒輪組(66a)進行平行雙向運動。馬力放大裝置設計四和馬力放大裝置設計一的另一差別在第一力矩臂的設計。馬力放大裝置設計一第一力矩臂(1a)使用直桿形力矩臂，而馬力放大裝置設計四第一力矩臂(67a)使用W形力矩臂。此設計的優點在於，當馬力放大裝置設計四運作時，其產生噪音會較馬力放大裝置設計一小。

如第8A圖所示，馬達(62)安裝於馬達安裝托架(63)上。內齒輪組(66a)藉內齒輪安裝栓(65)組裝。馬達(62) 驅動內齒輪平行雙向運動齒輪(64a)(64b)，並接著驅動速度控制齒輪(64c)來控制其速度。第一W形力矩臂(67a)藉W形力矩臂安裝栓(67b)裝設。平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(69a)及飛輪(74c)裝於第一W形力矩臂(67a)，並由支撐軸(68a)固定。為使內齒輪組(66a)行使平行雙向運動，第一W形力矩臂(67a)藉支撐軸(68a)安裝。相同地，平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(69b)和飛輪(74d)裝於第二力矩臂(70a)，並由支撐軸(68b)固定。令第一W形力矩臂(67a)為中心，第二可伸展圓柱力矩臂(70a)藉第二力矩臂安裝軸承及軸(66b)，支撐軸(68b)，第二可伸展圓柱力矩臂支撐軸(70b)，以及第二力矩臂平行雙向運動曲軸(73)來安裝，來旋轉發電機(74a)(74b)。內齒輪組(66a)的平行雙向運動由平行雙向運動速度控制極限開關(71a)(71b)所控制。兩個平行雙向運動速度放大彈簧(72a)(72B)裝於內齒輪組(66a)上，並固定於內齒輪組(66a)的兩邊。

馬力放大裝置設計四的優點為，內齒輪組(66a)可直接由馬達(62)驅動。此特性可輕量化本系統，且利用單一馬達可驅動兩個力矩臂及其對應之兩個發電機。(75a)顯示內齒輪組(66a)及力矩臂(67a)(70a)往左及右移動。(75b)使用點線來顯示內齒輪組(66a)之運動。

馬力放大裝置設計五

如第9圖所示，馬力放大裝置設計五和第6圖之馬力放大裝置設計二非常相似。藉由其馬力放大機構，馬力放大裝置設計五使用馬達(81)來驅動W形力矩臂(78)，以驅 動一發電機(89)。因此，馬力放大裝置設計五的性能和馬力放大裝置設計2相同，即，5.1倍馬力放大及3倍發電機電力放大。

馬力放大裝置設計五和馬力放大裝置設計二的主要差別為，馬力放大裝置設計五的內齒輪組(77)以平行雙向運動，而在馬力放大裝置設計二中內齒輪組(24)為靜止。馬力放大裝置設計五中內齒輪組(77)以平行雙向運動，且力矩臂(78)亦跟隨內齒輪組(77)以平行雙向運動。馬力放大裝置設計五和馬力放大裝置設計二的另一差別為力矩臂設計。馬力放大裝置設計二力矩臂(19a)使用直桿形力矩臂，而馬力放大裝置設計五力矩臂(67a)使用W形力矩臂。此設計的優點在於當馬力放大裝置設計五運作時，其產生噪音較馬力放大裝置設計二小。

如第9圖所示，馬達(81)安裝於馬達安裝托架(84)上。內齒輪組(77)藉內齒輪安裝栓(88)組裝。馬達(81)驅動內齒輪平行雙向驅動齒輪(82a)(82b)，並接著驅動速度控制齒輪(83)來控制其速度。平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(80a)及飛輪(80b)裝於力矩臂(78)，並由支撐軸(79)固定。為使內齒輪組合(77)行使平行雙向運動，W形力矩臂(78)藉支撐軸(79)安裝。內齒輪組合(77)的平行雙向運動由平行雙向運動速度控制極限開關(87a)(87b)所控制。兩個平行雙向運動速度放大彈簧(85a)(85B)裝於內齒輪組(77)上，並固定於內齒輪組(77)的兩邊。

馬力放大裝置設計五的優點為，內齒輪組(77)可直接由 馬達(81)驅動。此特性可輕量化本系統，且利用單一馬達(81)及單一力矩臂(78)可轉動一個發電機(89)。項目(76)顯示內齒輪組(77)及力矩臂(78)往左及右移動。(90)為點線來顯示內齒輪組(77)及W形力矩臂(78)之運動。

使用兩單元馬力放大裝置四之電動汽車設計

如第10圖所示，兩組馬力放大裝置設計四用來組成一電動車輛(亦稱為汽車)系統。此兩單元安裝於金屬方形層疊機架板(91)上。第10圖亦顯示金屬方形層疊機架板(92)之剖面圖。此兩單元以串聯連接，且第二單元可提供大量電力，由150HP到500HP，以驅動極重之馬達車輛。

現今之電動汽車使用一400磅6呎長之電池來提供150HP之馬達電力，並藉以驅動車輛。然而此電池只能提供40哩範圍之電力，故需要汽油引擎來轉動發電機來充電。若使用此馬力放大裝置，電動汽車就不需如此大之電池或小型汽油引擎。在馬力放大裝置設計四單元一中，只需小型5.5KW電池來驅動7HP馬達。馬力放大裝置設計四單元一之兩發電機提供的31.5KW電力輸出功率將可用來驅動馬力放大裝置設計4單元2，對5.5KW的電池充電，並仍有7.25KW來提供電力給車輛中所有的電子元件。

計算如下所示：在馬力放大裝置設計四單元一中，7HP馬達以5.5KW電池驅動。

7HPX0.75KW=5.25KW(只需5.25KW來驅動7HP馬達)

7HPX5.1=35.7HPI(馬力放大裝置設計四單元一將馬 達放大5.1倍)

35.7HP/1.7=21HP(馬達馬力轉換為發電機馬力)

21HPX0.75KW=15.75KW(單一發電機電力輸出)

15.75KWX2=31.5KW(兩個並聯連接之發電機)

31.5KW的電力分佈如下：

(a)5.5KW對電池再充電

(b)18.75KW饋入至馬力放大裝置設計四單元二來驅動25HP馬達。(18.75KW/0.75=25HP)

(c)剩下的7.25KW饋入至汽車來驅動其內之所有電子元件。

馬力放大裝置設計四單元二中，25HP馬達之馬力將被放大至：25HPX5.1=127.5HP

127.5/1.7=75HP(馬達馬力轉換為發電機馬力)

75HPX0.75KW=56.25KW(單一發電機電力輸出)

56.25X2=112.5KW(兩並聯連接之發電機)

112.5KW/0.75KW=150HP(這兩個發電機電力輸出可提供150HP馬達之動力，以驅動此車輛)

使用馬力放大裝置設計四的電子車輛有以下優點：

(A)只需一個5.5KW電池，而非一個400磅重，六呎長，花費超過$10,000的電池，來驅動電動汽車。

(B)不需小型汽油引擎來為電池充電。馬力放大裝置設計四的發電機可連續為電池充電。它可如同傳統汽油汽車般運作。不需額外支出。

(C)不需汽油，因此，零汽油花費。

(D)無汽油燃燒，故無空氣污染。

(E)因不消耗汽油，故人們可駕駛更安全且更舒適的全尺寸汽車。

第11圖描述兩個馬力放大裝置設計四單元安裝在金屬方形層疊機架板容器(96)中。本圖亦顯示一金屬方形層疊機架蓋(93)。此蓋(93)是設計有三個金屬網通風管(94a)(94b)(94c)。金屬正方層疊機架車體固定軌道(95a)圍繞馬力放大電動汽車裝置容器(96)。

第12圖顯示馬力放大裝置電動汽車裝置容器(96)安裝於汽車的低結構之上的後剖面圖(97a)。

第13圖顯示具有一千斤頂和滾輪之裝置，是設計來將馬力放大裝置汽車裝置容器(96)裝到汽車底盤(97b)。亦畫出汽車的四個輪胎(98)。車體上之金屬正方層疊機架固定軌道(95b)可和金屬正方層疊機架固定軌道(95a)完美接合。一稱為具滾輪之千斤頂的特殊元件，是設計來安裝馬力放大電動汽車裝置容器(99)，目的在由汽車後部輕易的安裝並移除馬力放大裝置電動汽車裝置容器(96)。

第14圖顯示，安裝至汽車後方(100)之馬力放大電動汽車裝置容器(96)，此容器是藉由安裝至馬力放大電動汽車裝置容器(99)，帶滾輪的千斤頂裝設。箭頭(101)顯示容器(96)由汽車(100)安裝或移除的方向。

第15圖繪出在馬力放大裝置電動汽車裝置容器(96)安裝到車輛後，具通風管(103)之後蓋(102)裝置於車輛後方。

金屬方形層疊機架板

金屬方形層疊機架板(91)可用在汽車，船舶，及建築材料。它很輕且製造成本低。

第16A圖畫出如何先製造方形機架(105a)(105b)。接著，挖出用來安裝方形機架(108)(108b)的間隙和上板用以設定螺絲長度之可選擇空隙(111)的間距。並挖出一些滲水或排水孔(104)(110)。亦做出十字形零件固定位置(106)及洞(107)。然後，方形機架(105a)(105b)以空隙(108a)(108b)組合在一起，並使用焊接(113)接合在低板(109b)上。

第16A圖的左下方，安裝鎖緊螺絲釘(117a)至上板螺絲孔漸縮面(117b)的方法示於上板剖面圖(115)。亦顯示形塑為栓(114)之螺帽的材料、栓之螺絲釘側(116)，以及十字形交會處固定栓/螺帽(118)。

第16B圖畫出方形機架(105a)(105b)組合並焊接於低架上。

第16C圖畫出十字形交會處固定件(112)安裝於組合的方形機架(105a)(105b)及低板(109b)結構，且此十字形交會處固定件(112)是藉穿過上板螺絲孔漸縮面(117b)鎖緊螺絲釘(117a)來固定於此結構上。亦顯示出已完成的上板(119)之剖面圖。點線表示組合完成之十字形元件(120)。亦顯示十字形元件安裝栓孔(121)。第16C圖之下方，繪出十字形交會處固定件(112)的斜視圖(a)，測試圖(b)，及前視圖(c)。

金屬方形機架板的特點如下：

(A)輕量

(B)同時吸收強震及噪音

(C)材料可薄至1mm，可輕易以螺絲及螺帽組合，或以銲接方式產生方形機架。

(D)此金屬方形層疊機架製造成本不高，並可作為馬力放大裝置汽車裝置之機架或機身。

馬力放大裝置設計三原型機測試

為示範並測試本馬力放大裝置發明概念，建構一馬力放大設計三原型機並加以測試。

使用以下測量儀器，並得以下之測試結果。

測試儀器：扭矩計

製造商：ONOSOKUKI

型號：TS-2700

最高測試結果：扭矩=63Nm(Newton-meter)

RPM=1815rpm

計算所得：輸出馬力(KW)=T(Nm)XRPM(rpm)/9549

扭矩為63且RMP為1815(rpm)，故輸出馬力=63X1815/9549=11.97KW

馬力=11.97KW/0.75KW=15.97HP

馬力放大率=15.97HP/3HP=5.32倍

此馬力放大裝置的設計目標為5.1倍，但實際上原型 機可達到5.32倍。

第17圖顯示馬力放大測試數據及圖。

亦量測發電機輸出功率。最高發電機輸出電壓及電流為200伏特及36安培，可得以下計算：200VX36A=7200W或7.2KW

對馬達之輸入功率為3HPX0.75KW=2.25KW

電功率放大率=7.2KW/2.25KW=3.2倍

本設計目的為達到三倍之電功率放大率，然原型測試數據顯示可達3.2倍。發電機測試結果列於第18圖。

本規格書中所引用之所有專利及其他參考文獻表示本發明涉及之技術，並包含在其參考文獻之內容，包括任何圖表，如同單獨引用各參考文獻。

熟習者可很容易的領略本發明已達到前述之目的及優點(包括內含之目的優點)。對於前述實施方法所包括之方法，變化及組成只為範例說明之用，並不表示本發明之目的僅限於此。對於本發明之變化及其他使用方法，亦即包含於本發明之精神之方法，將於申請專利範圍中定義。

可知，使用替代物或變更亦可能在不離開本發明之目的和精神的情況下，隸屬於本文所揭述之發明。故，此類其他實施方法亦屬於本發明及以下實施方法之範疇。

本文描述之發明可在缺乏任意元件或某限制下實施，並不需在此詳加敘述。故，舉例來說，本文中各句之「包含」「主要是由….組成」「由….組成」可以另兩詞代替。所使用之名詞及表示方法是用來表述，而非限制，並不排 除與所示特徵等同之替代物，亦表明其他變動可符合本發明之目的。故，應瞭解雖然本發明是由本文之具體實施方法及可選擇的特徵所描述，對本觀念之變更及變化援於嫻熟此方法者，而此類變更亦被考慮隸屬於申請專利範圍中。

此外，本發明之特徵或觀點由Markush group或其他團體表述，嫻熟此方法者可知本發明亦被Markush group，其隸屬之團體，獨立成員，或其他團體所描述。

並且，除非意指出相反狀況，亦即對實施方法提供各種數值或端點值之中的數值，其他實施方法是取兩不同數值作為端點值，或在其他範圍中取兩不同數值作為端點值。此範圍亦在描述之發明範疇內。此外，在規格中，數值範圍包括比一大的數值，則亦需考慮此範圍各整數值之特定描述。

故，其他實施方法屬於本發明及以下申請專利範圍之範疇。

1a‧‧‧第一力矩臂

1b‧‧‧第二力矩臂

1c‧‧‧平行雙向內齒輪

1d‧‧‧下平行雙向運動齒輪限制板

1e‧‧‧上平行雙向運動齒輪限制板

1f、24、66a、77‧‧‧內齒輪組

2‧‧‧平行雙向運動動力輸入轉動齒輪

3a、21a、81‧‧‧馬達

3b、21b‧‧‧油壓橡皮管連結噴嘴

4a‧‧‧平行雙向運動速度控制齒輪

4b‧‧‧平行雙向運動驅動齒輪

5a‧‧‧平行雙向運動速度控制齒輪軸

5b‧‧‧上部軸承

6、36、65、88‧‧‧內齒輪安裝栓

7a‧‧‧平行雙向運動切換極限開關-右邊

7b‧‧‧平行雙向運動切換極限開關-左邊

8a、8b‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧

9a、9b、80a‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪(搖臂 驅動器)

9c、9d、9g、9h‧‧‧支撐軸

9e‧‧‧曲軸支撐軸

9f‧‧‧第二力矩臂支撐軸

10‧‧‧發電機安裝軸

11a、11b、11c、11d、11e、11f‧‧‧單向離合器速度增加齒輪

12a、12b、29a‧‧‧惰齒輪

12c、12d、29b、37‧‧‧軸承

13a、13b‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動輸入齒輪

13c‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動增速齒輪

14a、14b‧‧‧皮帶

15a、15b、32、45、74a、74b、89‧‧‧發電機

16‧‧‧內齒輪本體安裝桿

17a、17b、34、48、74c、74d、80b‧‧‧飛輪

18‧‧‧機架板

19a、40、78‧‧‧力矩臂

20‧‧‧平行雙向運動輸入動力旋轉齒輪

22a‧‧‧平行雙向運動速度控制齒輪

22b‧‧‧平行雙向運動驅動齒輪

23‧‧‧平行雙向運動速度控制齒輪軸

25a、25b‧‧‧平行雙向運動切換極限開關

26a‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧-右邊

26b‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧-左邊

27‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪

28a、28c‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動輸入動力齒輪

28b、28d、39‧‧‧單向離合器

30‧‧‧發電機旋轉增速齒輪

31‧‧‧發電機驅動皮帶

33‧‧‧內齒輪固定柱

35‧‧‧機架板主體

38a‧‧‧馬力放大裝置設計二單元一

38b‧‧‧馬力放大裝置設計二單元二

38c‧‧‧連接管

41‧‧‧滑件導引軌道

42‧‧‧上下驅動鍊條連接軸

43‧‧‧導軌安裝臂

44‧‧‧遠端齒輪

46a‧‧‧皮帶輪

46b‧‧‧皮帶

47‧‧‧遠端齒輪組

49‧‧‧飛輪增速齒輪

50‧‧‧飛輪轉動軸

51‧‧‧飛輪安裝軸承

52‧‧‧軸承裝置板

53‧‧‧遠端齒輪裝置孔

54‧‧‧力矩臂上及下運動馬達

55‧‧‧驅動鍊

56‧‧‧驅動軸

57‧‧‧軸安裝軸承

58‧‧‧扣鍊齒

59‧‧‧鍊張力調整板

60‧‧‧安置板

61a‧‧‧機架

61b、101‧‧‧箭頭

62‧‧‧馬達

63‧‧‧馬達安裝托架

64a、64b‧‧‧內齒輪平行雙向運動齒輪

64c‧‧‧速度控制齒輪

66b‧‧‧第二力矩臂安裝軸承及軸

67a‧‧‧第一W形力矩臂

67b‧‧‧力矩臂安裝栓

68a、68b、79‧‧‧支撐軸

69a、69b‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪

70a‧‧‧第二可伸張力矩臂

70b‧‧‧力矩臂支撐軸

71a、71b‧‧‧平行雙向運動速度控制極限開關

72a‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧-右邊

72b‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧-左邊

73‧‧‧第二力矩臂平行雙向運動曲軸

75a‧‧‧顯示內齒輪組(66a)、力矩臂(67a)、及(70a) 之左右運動

75b、90‧‧‧點線

76‧‧‧項目

80a‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪

82a、82b‧‧‧內齒輪平行雙向驅動齒輪

83‧‧‧速度控制齒輪

84‧‧‧馬達安裝托架

85a、85b‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧

86a、86b‧‧‧彈簧設置托架

87a、87b‧‧‧平行雙向運動速度控制極限開關

91、92‧‧‧金屬方形層疊機架板

93‧‧‧蓋

94a、94b、94c‧‧‧金屬網通風管

95a、95b‧‧‧固定軌道

96‧‧‧容器

97a‧‧‧後剖面圖

97b‧‧‧汽車底盤

98‧‧‧輪胎

99‧‧‧電動汽車裝置容器

100‧‧‧汽車

102‧‧‧後蓋

103‧‧‧通風管

104‧‧‧滲水孔

105a、105b‧‧‧方形機架

106‧‧‧十字形零件固定位置

107‧‧‧洞

108a、108b、111‧‧‧空隙

109a、119‧‧‧上板

109b‧‧‧低板

110‧‧‧排水孔

112‧‧‧十字形交會處固定件

113‧‧‧銲接

114‧‧‧栓

115‧‧‧上板剖面圖

116‧‧‧栓之螺絲釘側

117a‧‧‧鎖緊螺絲釘

117b‧‧‧上板螺絲孔漸縮面

118‧‧‧十字形交會處固定栓/螺帽

120‧‧‧十字形元件

121‧‧‧十字形元件安裝栓孔

第1圖顯示馬力放大器裝置設計一之設計圖，其使用兩個力矩臂及兩個發電機。

第2圖以箭頭表示第一力矩臂(1a)及第二力矩臂(1b)的平行左到右運動。

第3圖顯示第一力矩臂(1a)及第二力矩臂(1b)與內齒輪(1c)之裝設情形，及其平行雙向運動。

第4圖為使用力矩臂設計之馬力放大裝置設計一的剖面圖。

第5圖為低機架板(18)之全視圖，其由金屬方形層疊機架板(91)，內齒輪(1c)，下平行雙向運動齒輪限制板(1d)，上平行雙向運動齒輪限制板(1e)，平行雙向運動切換極限開關(7b)，以及內齒輪主體連接桿(16)所組成。

第6圖顯示電性串聯連接之馬力放大裝置設計二、單位一與馬力放大設計二、單位二。此兩單位均只有一個力矩臂及發電機。

第7A圖顯示在組合前，形成馬力放大裝置設計三的所有零件。

第7B圖顯示組合完成後之馬力放大裝置設計三。

第8A圖顯示馬力放大裝置設計四，是一種移動內齒輪組(66a)的設計，並裝有兩個力矩臂(67a)(70a)與兩個發電機(74a)(74b)。

第8B圖為馬力放大裝置設計四的斜視圖。

第9圖為馬力放大裝置設計五單元。此單元中之內齒輪組(77)與其運動方式和馬力放大裝置設計四(圖8)相同，但只有一個力矩臂(78)與一個發電機(89)。

第10圖為使用以電力串聯方式，連接兩個馬力放大裝置設計四之電動汽車設計。

第11圖為設置於金屬方形層疊機架板容器(96)之兩馬力放大裝置設計四，並且其使用在電動汽車中。

第12圖顯示裝設於汽車低結構之電動汽車裝置的後剖面圖(97a)。

第13圖顯示位於汽車後端，其具有千斤頂及滾輪， 設計來安裝馬力放大裝置電動汽車裝置(99)之裝置。

第14圖顯示具有千斤頂及滾輪之裝置，設計安裝於馬力放大裝置電動汽車裝置(99)上，其用以安裝至汽車後方。

第15圖顯示，在馬力放大裝置電動汽車裝置容器(96)安裝至汽車後，裝設於汽車後部的具通風管(103)之後蓋(102)。

第16A圖顯示由沖床製造，並藉銲接(113)安裝於低板(109b)之方形機架(105a)(105b)。此圖中亦顯示方形板機架之側視圖。

第16B圖顯示組裝在一起，並銲接於低板(109b)之方形機架(105a)(105b)。

第16C圖顯示十字形交會處固定件(112)安裝在成形之(105a)(105b)(109b)結構，且十字形交會處固定件(112)經由上板螺絲孔漸縮面(117b)利用鎖緊螺絲釘(117a)與此結構固定。第16C圖之下方顯示十字形交會處固定件(112)之斜視圖(a)，側視圖(b)及前視圖(c)。

第17圖顯示馬達馬力放大測試數據。

第18圖顯示發電機輸出測試數據。

1a‧‧‧第一力矩臂

1b‧‧‧第二力矩臂

1c‧‧‧平行雙向內齒輪

1d‧‧‧下平行雙向運動齒輪限制板

1e‧‧‧上平行雙向運動齒輪限制板

1f‧‧‧內齒輪組合

2‧‧‧平行雙向運動動力輸入轉動齒輪

3a‧‧‧馬達

3b‧‧‧油壓橡皮管連結噴嘴

4a‧‧‧平行雙向運動速度控制齒輪

4b‧‧‧平行雙向運動驅動齒輪

5a‧‧‧平行雙向運動速度控制齒輪軸

6‧‧‧內齒輪安裝栓

7a‧‧‧平行雙向運動切換極限開關-右邊

7b‧‧‧平行雙向運動切換極限開關-左邊

8a、8b‧‧‧平行雙向運動速度放大彈簧

9a、9b‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動切換齒輪

9c、9d、9e、9g、9h‧‧‧支撐軸

9f‧‧‧第二力矩臂支撐軸

10‧‧‧發電機安裝軸

11a、11b、11c、11d、11e、11f‧‧‧單向離合器速度增加齒輪

12a、12b‧‧‧惰齒輪

12c、12d‧‧‧軸承

13a、13b‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動輸入齒輪

13c‧‧‧平行雙向運動變旋轉運動增速齒輪

14a、14b‧‧‧驅動皮帶

15a、15b‧‧‧發電機

16‧‧‧內齒輪本體安裝桿

17a、17b‧‧‧飛輪

Claims (13)

1. 一種功率放大裝置，包括：一力矩臂，是由在圓弧上行使往復運動的馬達所驅動，其中，前述力矩臂繞著靠近其一端之樞紐點旋轉，並藉此旋轉裝在力矩臂上之搖臂驅動器，其中，馬達藉由遠離前述樞紐點及遠離前述搖臂驅動器之連桿來驅動前述力矩臂；一組往復運動變旋轉運動轉換單元，其與前述搖臂驅動器以旋轉方式連接，此單元包括一對互為反向之單向離合器，其分別與前向旋轉驅動器與反向旋轉驅動器連結，使得前述前向旋轉驅動器與反向旋轉驅動器之輸出以相同方向旋轉；一飛輪，係與前述前向旋轉驅動器與反向旋轉驅動器連結；及一發電機，係與前述前向旋轉驅動器、反向旋轉驅動器及前述飛輪連結，其中，前述發電機的旋轉產生電力。
2. 一種功率放大裝置，包括力矩臂式往復運動變旋轉運動轉換組，包含：在第一末端包含終端齒輪部分以及在第二末端包含具有齒輪之馬達，兩端以連結臂連接，其中，前述力矩臂係安裝於前述第一末端之安裝軸，並可以轉動；一固定彎曲往復運動齒輪，其齒輪齒是沿著前述往復運動齒輪的曲線與各端之極限開關而定，其中，前述 具有齒輪之馬達與前述彎曲齒輪嚙合，使得前述馬達的轉動可使前述馬達沿著前述彎曲齒輪前進，並造成前述力矩臂之角移動，直到該力矩臂遇到極限開關，造成前述馬達往反方向轉動；一對往復運動變旋轉運動轉換齒輪，其與前述力矩臂上之該終端齒輪部份以旋轉方式相接，其中，前述往復運動變旋轉運動轉換齒輪與一發電機驅動軸相接且兩者將前述力矩臂的往復運動轉換為前述發電機驅動軸之單向旋轉運動，前述發電機係以旋轉方式與前述發電機驅動軸連接。
3. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，其中，前述發電機軸又與飛輪連結，以助確保前述發電機之轉動穩定順暢。
4. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，也包括設置於前述彎曲往復運動齒輪兩端旁之反向運動輔助彈簧，其中，前述彈簧在前述力矩臂觸發極限開關後，輔助反轉前述力矩臂之運動方向。
5. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，也包括第二力矩臂往復運動變旋轉運動轉換器，其中前述第二轉換器與該第一力矩臂的往復運動耦合。
6. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，其中前述力矩臂往復運動變旋轉運動轉換器是架設於機架上。
7. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，當中前述 力矩臂以每分鐘50到150循環的速度往復運動。
8. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，當中前述發電機以1500至2500rpm之速度旋轉。
9. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，並包含第二馬力放大裝置，其中，前述之第二馬力放大裝置與第一馬力放大裝置以電性串聯方式耦合。
10. 如申請專利範圍第2項所述之功率放大裝置，包含：一馬達，驅動一對力矩臂第一端的往復弧形運動，此等力矩臂為繞著遠離前述第一端之共軸樞紐點旋轉，其中，且前述力矩臂的往復弧形運動係透過單向離合器與飛輪和發電機以旋轉方式耦合。
11. 如申請專利範圍第10項所述之功率放大裝置，前述單向離合器位於前述力矩臂的樞紐端。
12. 如申請專利範圍第10項所述之功率放大裝置，前述馬達藉由扣鍊齒和鏈條驅動前述往復弧形運動。
13. 如申請專利範圍第11項所述之功率放大裝置，前述發電機是由位於軸上之皮帶輪及皮帶組所驅動，前述飛輪亦架於此軸上。