TWI443936B - Transverse field generator - Google Patents

Description

橫向磁場發電機

本發明係關於一種橫向磁場發電機，尤指一種在定子單元上設有複數導磁體與複數線圈，以增加定子單元總磁通量的橫向磁場發電機。

現有發電機係包含有一定子單元與一轉子單元，該轉子單元設有數對永久磁鐵且可相對於該定子單元轉動，利用橫向磁場式發電方式，其轉子單元之運動方向係與磁場面垂直，故橫向磁場式發電方式可縮小極距以減少體積，但現有發電機的轉子單元係由一實心的鐵芯構成，當鐵芯內的磁通量飽和後，便無法再增加磁通量；為提高總發電量，需增加鐵芯內的總磁通量，意即需要增加鐵芯的體積以容納更多的磁通量，因而使轉子單元的永久磁鐵與定子單元的線圈之體積與重量增加；當該發電機裝設在自行車時，其體積與重量會增加使用者騎乘的負擔。

如前揭所述，現有的橫向磁場發電機欲增加鐵芯內總磁通量以提高總發電量時，將衍生增加鐵芯體積與重量的問題；因此本發明主要目的在提供一種具有複數導磁體與複數線圈的橫向磁場發電機，主要係透過複數導磁體與繞設在各導磁體上的線圈增加發電機內的總磁通量與提高發電量，又不致增加發電機的體積，可解決現有發電機欲提高發電量會增加體積與重量的問題。

為達成前述目的所採取的主要技術手段係令前述橫向磁場發電機包含有：一包覆單元，包括一圓筒狀中空機殼，該機殼具有一內筒壁；一轉子單元，係設於包覆單元內，且固定於其機殼的內筒壁上，該轉子單元包含有複數導磁條與複數永久磁鐵，該複數永久磁鐵係以成對方式分別設置於各導磁條的兩端；一定子單元，該定子單元包含一固定器、複數導磁體及複數線圈，該固定器主要係於一柱體的兩端分別以放射狀形成有多個相間排列的隔塊，相鄰隔塊間分別形成一容槽，各導磁體包括一導磁柱，導磁柱兩端分別形成一導磁塊，各導磁體兩端的導磁塊係分別對應於轉子單元上各永久磁鐵，各導磁體分別以導磁柱兩端的導磁塊嵌入固定器兩端的容槽內，該線圈係繞設於各導磁體的導磁柱上；本發明提供另一種橫向磁場發電機包含有：一包覆單元，包括一圓筒狀中空機殼，該機殼具有一內筒壁；一定子單元，係設於包覆單元內，且固定於其機殼的內筒壁上，該定子單元包含複數導磁體及複數線圈，各導磁體分別包括一導磁柱，導磁柱兩端分別形成一導磁塊，各導磁體分別以導磁柱兩端的導磁塊嵌於機殼的內筒壁上，該線圈係繞設於各導磁體的導磁柱上；一轉子單元，係可轉動地設於前述定子單元內，該轉子單元包含有一固定器、複數導磁條與複數永久磁鐵；該固定器主要係於一柱體的兩端分別以放射狀形成有多個相間排列的隔塊，每一隔塊具有一頂部，相鄰隔塊間分別形成有一容槽，各導磁條分別嵌入固定器的容槽內，該複數永久磁鐵係以成對方式分別設置於各導磁條的兩端，又各永久磁鐵係分別對應於定子單元上各導磁體兩端的導磁塊；前述之橫向磁場發電機當永久磁鐵的數量等於導磁體數量時，係構成一單相橫向磁場發電機，又當永久磁鐵的數量大於或小於導磁體數量時，則構成一多相橫向磁場發電機；利用前述元件組成的單相或多相橫向磁場發電機，當轉子單元旋轉時，分設轉子單元兩端的各對永久磁鐵會產生一磁場，該磁場由永久磁鐵、導磁體、另一永久磁鐵、導磁條再回到永久磁鐵形成一磁場迴路，使設於導磁體上的線圈產生電力，由於該定子單元上具有複數導磁體，使定子單元能增加通過的總磁通量；由前述可知，藉由該定子單元的複數導磁體增加磁場迴路，使發電機的總磁通量增加而提升發電量，又不致增加發電機的體積，可解決現有發電機欲提高發電量會增加體積與重量的問題。

關於本發明之第一較佳實施例，請參閱圖1所示，該橫向磁場發電機係於一包覆單元10中設有一轉子單元20，又於轉子單元20內設有一定子單元30，請配合參閱圖2，其中：該包覆單元10係包含一圓筒狀中空機殼11，該機殼11具有一內筒壁，其係有二軸承12與二蓋體13，該二軸承12中間各設有一通孔，又該二蓋體13中間各設有一套口可與該二軸承12套合。

該轉子單元20係設於包覆單元10內，且固定於其機殼11的內筒壁上，該轉子單元20包含有複數導磁條21與複數永久磁鐵22、22’，該永久磁鐵22、22’係固定於各導磁條21的兩端且以成對方式分別設置，如圖2所示，該導磁條21其中一端的永久磁鐵22為N極，另一端的永久磁鐵22’為S極。

該定子單元30係設於轉子單元20內，該定子單元30包含有一固定器31、複數導磁體32、一軸體33及複數線圈34；該軸體33係穿設於前述二軸承12中間的通孔中，請配合參閱圖3，該固定器31主要係於一柱體的兩端分別以放射狀形成有多個相間排列的隔塊312，相鄰隔塊312間分別形成一容槽311，各導磁體32分別包括一導磁柱322，導磁柱322兩端分別形成一導磁塊321，各導磁體32兩端的導磁塊321係分別對應於轉子單元20上各永久磁鐵22、22’，各導磁體32分別以導磁柱322兩端的導磁塊321嵌入固定器31兩端的容槽311內，該線圈34係繞設在各導磁體32的導磁柱322上。

仍請參閱圖2，當轉子單元20旋轉時，分設轉子單元20兩端的各對永久磁鐵22、22’會產生一磁場，該磁場由其中一永久磁鐵(N極)22、導磁體32、另一永久磁鐵(S極)22’與導磁條21，而回到其中一永久磁鐵(N極)22中，形成一磁場迴路，使設置於導磁柱322上的線圈34感應磁場並產生電力，由於該定子單元30上具有複數導磁體32與複數線圈34，使定子單元30能增加通過磁場迴路的總磁通量。

請參閱圖4，於本實施例中，係有六條導磁條21並分設有六個成對的永久磁鐵22(22’圖中未示)，其中一側的永久磁鐵22為N極，而相鄰N極的永久磁鐵22為S極，該相鄰磁極的極性係為交錯配置；又該定子單元30係於固定器31上形成有六個容槽311並設置有六個導磁體32，該六個導磁體32對應轉子單元20上的六個永久磁鐵22，使轉子單元20旋轉時可產生一單相的電力。

關於本發明之第二較佳實施例，請參閱圖5所示，本實施例提供一多相橫向磁場發電機，其基本架構與前一實施例相同，不同處主要係令成對永久磁鐵22、22’的數量與導磁體32的數量不相等，而可得到多相的電力；於本實施例中，該定子單元30係於固定器31上形成有九個容槽311並設置有九個導磁體32，該九個導磁體32對應轉子單元20上六個成對的永久磁鐵22、22’(22’圖中未示)，當轉子單元30旋轉時可產生多相電力，意即，當該成對的永久磁鐵22、22’數量等於導磁體32數量時，即構成一單相橫向磁場發電機，當成對的永久磁鐵22、22’的數量大於或小於導磁體32數量時，即構成一多相橫向磁場發電機。

關於本發明之第三較佳實施例請參閱圖6所示，仍在 提供一種單相或多相橫向磁場發電機，主要係於一包覆單元10中設有一定子單元30，又於定子單元30內設有一可相對定子單元30旋轉的轉子單元20，其中： 該包覆單元10包括一機殼11，該機殼11具有一內筒壁，其係有二軸承12與二蓋體13，該二軸承12中間各設有一通孔，又該二蓋體13中間分別形成有一套口，分供容置一軸承12，兩軸承12間設有一軸體33。

該定子單元30係設於包覆單元10內，且固定於其機殼11的內筒壁上，該定子單元30包含有複數導磁體32與複數線圈34，各導磁體32分別包括一導磁柱322，導磁柱322兩端分別形成一導磁塊321，各導磁體32分別以導磁柱322兩端的導磁塊321嵌入於機殼11的內筒壁上，該線圈34係繞設在各導磁體32的導磁柱322上。

該轉子單元20係設於前述定子單元30內，該轉子單元20係設於軸體33上，以便相對定子單元30轉動；該轉子單元20包含有複數導磁條21、複數永久磁鐵22、22’與一固定器23，該固定器23係如前述的固定器31，其同樣於一柱體的兩端分別以放射狀形成有多個相間排列的隔塊，每一隔塊具有一頂部，相鄰隔塊間分別形成一容槽，各導磁條21分別嵌入固定器23的容槽內，該等永久磁鐵22、22’係固定於各導磁條21的兩端且以成對方式分別設置；又各對永久磁鐵22、22’分別對應於定子單元30上各導磁體32兩端的導磁塊321；當該成對的永久磁鐵22、22’數量等於導磁體32數量時，即構成一單相橫向磁場發電機，又當成對的永久磁鐵22、22’的數量大於或小於導磁體 32數量時，即構成一多相橫向磁場發電機。

由前述可知，當轉子單元20旋轉時，其永久磁鐵會產生一磁場，該磁場可經由複數導磁體32與複數線圈34而可增加定子單元30線圈34內通過的磁通量，達到增加發電機總磁通量與發電量的目的。

10‧‧‧包覆單元

11‧‧‧機殼

12‧‧‧軸承

13‧‧‧蓋體

20‧‧‧轉子單元

21‧‧‧導磁條

22、22’‧‧‧永久磁鐵

23‧‧‧固定器

30‧‧‧定子單元

31‧‧‧固定器

311‧‧‧容槽

312‧‧‧隔塊

32‧‧‧導磁體

321‧‧‧導磁塊

322‧‧‧導磁柱

33‧‧‧軸體

34‧‧‧線圈

圖1：係本發明第一較佳實施例之立體分解圖。

圖2：係本發明第一較佳實施例之剖面圖。

圖3：係本發明第一較佳實施例之轉子單元分解圖。

圖4：係本發明第一較佳實施例之側視剖面圖(單相)。

圖5：係本發明第二較佳實施例之側視剖面圖(多相)。

圖6：係本發明第三較佳實施例之剖面圖。

10．．．包覆單元

11．．．機殼

12．．．軸承

13．．．蓋體

20．．．轉子單元

21．．．導磁條

22、22’．．．永久磁鐵

30．．．定子單元

31．．．固定器

32．．．導磁體

321．．．導磁塊

33．．．軸體

34．．．線圈

Claims (6)

1. 一種橫向磁場發電機，包含有：一包覆單元，包括一圓筒狀中空機殼，該機殼具有一內筒壁；一轉子單元，係設於包覆單元內，且固定於其機殼的內筒壁上，該轉子單元包含有複數導磁條與複數永久磁鐵，該複數永久磁鐵係以成對方式分別設置於各導磁條的兩端；一定子單元，該定子單元包含一固定器、複數導磁體及複數線圈；該固定器主要係於一柱體的兩端分別以放射狀形成有多個相間排列的隔塊，相鄰隔塊間分別形成一容槽，各導磁體分別包括一導磁柱，導磁柱兩端分別形成一導磁塊，各導磁體兩端的導磁塊係分別對應於轉子單元上各永久磁鐵，各導磁體分別以導磁柱兩端的導磁塊嵌入固定器兩端的容槽內，該線圈係繞設於各導磁體的導磁柱上。
2. 如申請專利範圍第1項所述之橫向磁場發電機，該成對永久磁鐵的數量等於導磁體數量時，即為單相橫向磁場發電機。
3. 如申請專利範圍第1項所述之橫向磁場發電機，該成對永久磁鐵的數量大於或小於導磁體數量時，即為多相橫向磁場發電機。
4. 一種橫向磁場發電機，包含有：一包覆單元，包括一圓筒狀中空機殼，該機殼具有一內筒壁；一定子單元，係設於包覆單元內，且固定於其機殼的 內筒壁上，該定子單元包含複數導磁體及複數線圈，各導磁體分別包括一導磁柱，導磁柱兩端分別形成一導磁塊，各導磁體分別以導磁柱兩端的導磁塊嵌於機殼的內筒壁上，該線圈係繞設於各導磁體的導磁柱上；一轉子單元，係可轉動地設於前述定子單元內，該轉子單元包含有一固定器、複數導磁條與複數永久磁鐵；該固定器主要係於一柱體的兩端分別以放射狀形成有多個相間排列的隔塊，每一隔塊具有一頂部，相鄰隔塊間分別形成一容槽；各導磁條分別嵌入固定器的容槽內，該複數永久磁鐵係以成對方式分別設置於各導磁條的兩端，又各永久磁鐵係分別對應於定子單元上各導磁體兩端的導磁塊。
5. 如申請專利範圍第4項所述之橫向磁場發電機，該成對永久磁鐵的數量等於導磁體數量時，即為單相橫向磁場發電機。
6. 如申請專利範圍第4項所述之橫向磁場發電機，該成對永久磁鐵的數量大於或小於導磁體數量時，即為多相橫向磁場發電機。