TWI478468B - 發電裝置 - Google Patents

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TWI478468B TW102103154A TW102103154A TWI478468B TW I478468 B TWI478468 B TW I478468B TW 102103154 A TW102103154 A TW 102103154A TW 102103154 A TW102103154 A TW 102103154A TW I478468 B TWI478468 B TW I478468B
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Description

發電裝置
本發明是有關於一種發電裝置。
就發電技術而言，目前全球發電技術約可歸納為轉動發電及非轉動發電，以轉動發電而言，主要又包含下列幾種方式：
一、水力發電：藉由水的位能轉化為勢能，推動渦輪機，轉化為機械能，而至電能。
二、熱能發電：含地熱、油、煤碳、天燃氣、核能、太陽能等，由熱能轉化為機械能，再轉動發電機產生電能。
三、風力發電；利用風力，轉動發電機，產生電能。
然上述幾類轉動發電方式，有許多缺點，難以克服。
1.動力源不穩定，如水力發電、風力發電等。
2.原料供應、成本高，價格非長期穩定，且地球蘊藏量有限。
3.建造及運作時對自然環境生態有嚴重破壞。
4.運作後，設備維護及污染之善後代價難以計算。如粉塵、廢熱等。
5.安全性疑慮大，如核能發電之輻射災害。
因此，本發明鑒於上述之缺點，提供一種穩定的、高效率的以及環保的發電裝置。
因此，本發明之一目的是在提供一種發電裝置，藉以解決上述先前技術中所提及的問題。
依據本發明之上述目的，一種發電裝置包含一陀螺重力體、至少一旋轉驅動裝置以及一控制單元。陀螺重力體連接至一發電動力源以及一感應發電機，發電動力源驅動陀螺重力體旋轉，進而驅動感應發電機產生電力。旋轉驅動裝置位於陀螺重力體的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而以反作用力驅動陀螺重力體旋轉。控制單元用以於陀螺重力體之轉速低於一第一預定轉速時，啟動旋轉驅動裝置以加快陀螺重力體之轉速。
依據本發明另一實施例，控制單元還用以在陀螺重力體之轉速高於一第二預定轉速時，停止旋轉驅動裝置對陀螺重力體之加速，第二預定轉速高於第一預定轉速。
依據本發明另一實施例，發電裝置還包含一轉速偵測裝置，用以偵測陀螺重力體之轉速。
依據本發明另一實施例，旋轉驅動裝置包含一第一轉盤，且第一轉盤的周緣具有複數個第一磁鐵。
依據本發明另一實施例，發電裝置還包含一第二轉盤，第二轉盤與陀螺重力體係同軸心的排列，第二轉盤的周緣具有複數個第二磁鐵，其中旋轉驅動裝置驅動第一轉盤旋轉，並藉該些第一磁鐵與對應的該些第二磁鐵之磁力驅動陀螺重力體相對第二轉盤轉動。
依據本發明另一實施例，發電裝置還包含一中空環形風罩圍繞於陀螺重力體周圍，中空環形風罩具有複數個第 三磁鐵，其中旋轉驅動裝置驅動第一轉盤旋轉，並藉該些第一磁鐵與對應的該些第三磁鐵之磁力驅動陀螺重力體相對中空環形風罩轉動。
依據本發明另一實施例，旋轉驅動裝置包含一第一轉盤。
依據本發明另一實施例，發電裝置還包含一第二轉盤，第二轉盤與陀螺重力體係同軸心的排列，其中旋轉驅動裝置驅動第一轉盤旋轉，並藉第一轉盤與第二轉盤之間的接觸力驅動陀螺重力體相對第二轉盤轉動。
依據本發明另一實施例，發電裝置還包含一中空環形風罩圍繞於陀螺重力體周圍，其中旋轉驅動裝置驅動第一轉盤旋轉，並藉第一轉盤與中空環形風罩的內壁之間的接觸力驅動陀螺重力體相對中空環形風罩轉動。
依據本發明另一實施例，發電裝置還包含一第二轉盤，第二轉盤與陀螺重力體係同軸心的排列，其中旋轉驅動裝置驅動第一轉盤旋轉，第一轉盤與第二轉盤之間藉傳動皮帶的接觸力驅動陀螺重力體相對第二轉盤轉動。
因此，應用本發明之發電裝置至少具有以下列優點：(1)旋轉驅動裝置位於轉動中的陀螺重力體，只需供給較少的電能給旋轉驅動裝置就能加速陀螺重力體至較高的轉速；(2)旋轉驅動裝置位於陀螺重力體的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而驅動陀螺重力體旋轉，旋轉驅動裝置因力臂(即旋轉驅動裝置與陀螺重力體之中心的距離)較長，所以能較容易提供陀螺重力體所需 龐大的轉動能量；以及(3)以控制單元設定旋轉驅動裝置加速陀螺重力體的時機，使發電裝置整體電能的產出符合經濟效益。
請參照第1圖，其繪示依照本發明第一實施例的發電裝置100a的側視圖。第2圖係繪示第1圖之發電裝置中的底視圖。發電裝置100a包含一陀螺重力體104、至少一旋轉驅動裝置106以及一感應發電機120。陀螺重力體104具有一中心軸104a，中心軸104a的一端(例如圖中的上端)連接至一發電動力源102，另一端(例如圖中的下端)連接至一感應發電機120。發電動力源102可以是水力或風力等自然的動力源。因水力或風力等自然的動力源不穩定，當自然動力源驅動下的陀螺重力體104低於預定轉速時，啟動旋轉驅動裝置106以加快陀螺重力體104之轉速，使陀螺重力體104能夠藉其較大的質量穩定地驅動感應發電機120產生電力。因旋轉驅動裝置106位於轉動中的陀螺重力體104，只需供給較少的電能給旋轉驅動裝置106就能加速陀螺重力體104至較高的轉速。上述感應發電機120可以是一電磁感應發電機，但不以此為限。
旋轉驅動裝置106位於陀螺重力體104的邊緣上，用以與一靜止的環形部以接觸式或非接觸式的互動而驅動該陀螺重力體旋轉。在本實施例中，旋轉驅動裝置106包含一第一轉盤108，第一轉盤108固定於旋轉驅動裝置106之轉軸上，且第一轉盤108的周緣具有複數個第一磁鐵 108a。上述環形部即一第二轉盤110，第二轉盤110與陀螺重力體104係同軸心的排列。第二轉盤110的周緣具有複數個第二磁鐵110a。旋轉驅動裝置104驅動第一轉盤108旋轉，並藉該些第一磁鐵108a與對應的該些第二磁鐵110a之磁力(非接觸式的互動)驅動陀螺重力體104相對靜止的第二轉盤110轉動。在本實施例中，第二轉盤110之尺寸大於該第一轉盤108之尺寸，但並不侷限於此。
陀螺重力體104可由例如鉛之高密度物質所製造，因此具有較大的質量。在靜止狀態下，需要極大的能量才能驅使陀螺重力體104開始轉動。但一旦陀螺重力體104開始轉動後，便容易維持穩定的運轉。同時，維持陀螺重力體104轉動所需要的能量也會大幅下降。
在本實施例中，第一轉盤108與第二轉盤110雖設置於陀螺重力體104的底面，但也可以設置於陀螺重力體104的頂面。此外，陀螺重力體104與發電動力源102、感應發電機120的連接方式並不限制透過中心軸方式連接，其他的方式亦可適用，例如透過齒輪組方式連接。
請參照第3圖，其繪示依照本發明第二實施例的發電裝置100b的側視圖。第4圖係繪示第3圖之發電裝置100b中的底視圖。發電裝置100b包含一陀螺重力體104、至少一旋轉驅動裝置106以及一感應發電機120。陀螺重力體104具有一中心軸104a，中心軸104a的一端(例如圖中的上端)連接至一發電動力源102，另一端(例如圖中的下端)連接至一感應發電機120。發電動力源102可以是水力或風力、地熱、海浪、甚至工業廢熱等自然及非自然的 動力源。因水力或風力等自然的動力源不穩定，當自然動力源驅動下的陀螺重力體104低於預定轉速時，啟動旋轉驅動裝置106以加快陀螺重力體104之轉速，使陀螺重力體104能夠藉其較大的質量穩定地驅動感應發電機120產生電力。因旋轉驅動裝置106位於轉動中的陀螺重力體104，只需供給較少的電能給旋轉驅動裝置106就能加速陀螺重力體104至較高的轉速。
旋轉驅動裝置106位於陀螺重力體104的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而驅動該陀螺重力體旋轉。在本實施例中，旋轉驅動裝置106包含一第一轉盤108，第一轉盤108固定於旋轉驅動裝置106之轉軸上，且第一轉盤108的周緣具有複數個第一磁鐵108a。上述環形部即一中空環形風罩112，中空環形風罩112圍繞於陀螺重力體104的周圍。中空環形風罩112具有複數個第三磁鐵112a。旋轉驅動裝置106驅動第一轉盤108旋轉，並藉該些第一磁鐵108a與對應的該些第三磁鐵112a之磁力(非接觸式的互動)驅動陀螺重力體104相對靜止的中空環形風罩112轉動。在本實施例中，中空環形風罩112的內徑大於第一轉盤108的直徑，也大於陀螺重力體104的直徑。
陀螺重力體104可由例如鉛之高密度物質所製造，因此具有較大的質量。在靜止狀態下，需要極大的能量才能驅使陀螺重力體104開始轉動。但一旦陀螺重力體104開始轉動後，便容易維持穩定的運轉。同時，維持陀螺重力體104轉動所需要的能量也會大幅下降。
在本實施例中，第一轉盤108雖設置於陀螺重力體104的底面，但也可以設置於陀螺重力體104的頂面而受旋轉驅動裝置106驅動。此外，陀螺重力體104與發電動力源102、感應發電機120的連接方式並不限制透過中心軸方式連接，其他的方式亦可適用，例如透過齒輪組方式連接。
請參照第5圖，其繪示依照本發明第三實施例的發電裝置100c的側視圖。第6圖係繪示第5圖之發電裝置中的底視圖。發電裝置100c包含一陀螺重力體104、至少一旋轉驅動裝置106以及一感應發電機120。陀螺重力體104具有一中心軸104a，中心軸104a的一端連接至一發電動力源102，另一端連接至一感應發電機120。發電動力源102可以是水力或風力等自然的動力源。因水力或風力等自然的動力源不穩定，當自然動力源驅動下的陀螺重力體104低於預定轉速時，啟動旋轉驅動裝置106以加快陀螺重力體104之轉速，使陀螺重力體104能夠藉其較大的質量穩定地驅動感應發電機120產生電力。因旋轉驅動裝置106位於轉動中的陀螺重力體104，只需供給較少的電能給旋轉驅動裝置106就能加速陀螺重力體104至較高的轉速。
旋轉驅動裝置106位於陀螺重力體104的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而驅動該陀螺重力體旋轉。在本實施例中，旋轉驅動裝置106包含一第一轉盤109，第一轉盤109固定於旋轉驅動裝置106之轉軸上。上述環形部即一中空環形風罩112，中空環形風罩112圍繞於陀螺重力體104的周圍。旋轉驅動裝置106驅動第一轉盤109旋轉，並藉第一轉盤109與中空環形風罩112 的內壁之間的接觸力(接觸式的互動)驅動陀螺重力體104相對中空環形風罩112轉動。在本實施例中，中空環形風罩112的內徑大於第一轉盤109的直徑，也大於陀螺重力體104的直徑。
陀螺重力體104可由例如鉛之高密度物質所製造，因此具有較大的質量。在靜止狀態下，需要極大的能量才能驅使陀螺重力體104開始轉動。但一旦陀螺重力體104開始轉動後，便容易維持穩定的運轉。同時，維持陀螺重力體104轉動所需要的能量也會大幅下降。
在本實施例中，陀螺重力體104與發電動力源102、感應發電機120的連接方式並不限制透過中心軸方式連接，其他的方式亦可適用，例如透過齒輪組方式連接。
請參照第7圖，其繪示依照本發明第四實施例的發電裝置的底視圖。發電裝置100d不同於發電裝置100a之處在於第一轉盤107係以傳動皮帶105與第二轉盤103互動(接觸式的互動)，而非磁力的非接觸式的互動。旋轉驅動裝置驅動第一轉盤107旋轉，第一轉盤107與第二轉盤103之間藉傳動皮帶105的接觸力驅動陀螺重力體104相對靜止的第二轉盤103轉動。
請參照第8圖，其繪示依照本發明第五實施例的發電裝置的底視圖。發電裝置100e不同於發電裝置100a之處在於第一轉盤109與第二轉盤111係以接觸式方式的互動，而非磁力的非接觸式的互動。旋轉驅動裝置驅動第一轉盤109旋轉，並以第一轉盤109與第二轉盤111之間的接觸力驅動陀螺重力體104相對靜止的第二轉盤111轉動。
請參照第9圖，其繪示依照本發明之第六實施例的發電裝置的功能方塊圖。本發明之發電裝置更包含一旋轉驅動裝置106之控制單元130及轉速偵測裝置140。轉速偵測裝置140用以量測陀螺重力體104之轉速。控制單元130電性連接至轉速偵測裝置140，藉以判斷於所測得陀螺重力體104之轉速是否低於一第一預定轉速。當陀螺重力體104之轉速低於一第一預定轉速時，啟動旋轉驅動裝置106以加快陀螺重力體104之轉速。當陀螺重力體104之轉速高於一第二預定轉速(第二預定轉速高於第一預定轉速)時，停止旋轉驅動裝置104對陀螺重力體104之加速。當陀螺重力體104之轉速低於一第一預定轉速時，其驅動感應發電機120產生電能的效率較不佳，因此啟動旋轉驅動裝置106以加快陀螺重力體104之轉速。當陀螺重力體104之轉速約等於一第二預定轉速時，其驅動感應發電機120產生電能的效率最佳。當陀螺重力體104之轉速高於一第二預定轉速時，陀螺重力體104已不需再加速，故停止旋轉驅動裝置104對陀螺重力體104之加速。上述的第一預定轉速與第二預定轉速會因使用的種類不同的感應發電機或應用環境而不同，因此不會是固定值，也無法提供具體數值。此外，設定第一預定轉速時也需考量旋轉驅動裝置106所耗費的電力是否符合經濟效益，換言之，旋轉驅動裝置106所耗費的電力和感應發電機120所產生的電能相比較需符合經濟效益。
由上述本發明實施方式可知，應用本發明之發電裝置至少具有以下列優點： (1)旋轉驅動裝置位於轉動中的陀螺重力體，只需供給較少的電能給旋轉驅動裝置就能加速陀螺重力體至較高的轉速；(2)旋轉驅動裝置位於陀螺重力體的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而驅動陀螺重力體旋轉，旋轉驅動裝置因力臂(即旋轉驅動裝置與陀螺重力體之中心的距離)較長，所以能較容易提供陀螺重力體所需龐大的轉動能量；以及(3)以控制單元設定旋轉驅動裝置加速陀螺重力體的時機，使發電裝置整體電能的產出符合經濟效益。
雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100a‧‧‧發電裝置
100b‧‧‧發電裝置
100c‧‧‧發電裝置
100d‧‧‧發電裝置
100e‧‧‧發電裝置
102‧‧‧發電動力源
104‧‧‧陀螺重力體
104a‧‧‧中心軸
106‧‧‧旋轉驅動裝置
108‧‧‧第一轉盤
108a‧‧‧第一磁鐵
110‧‧‧第二轉盤
110a‧‧‧第二磁鐵
112‧‧‧中空環形風罩
112a‧‧‧第三磁鐵
120‧‧‧感應發電機
130‧‧‧控制單元
140‧‧‧轉速偵測裝置
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖係繪示依照本發明第一實施例的發電裝置的側視圖。
第2圖係繪示第1圖之發電裝置中的底視圖。
第3圖係繪示依照本發明第二實施例的發電裝置的側視圖。
第4圖係繪示第3圖之發電裝置中的底視圖。
第5圖係繪示依照本發明第三實施例的發電裝置的側視圖。
第6圖係繪示第5圖之發電裝置中的底視圖。
第7圖係繪示依照本發明第四實施例的發電裝置的底視圖。
第8圖係繪示依照本發明第五實施例的發電裝置的底視圖。
第9圖係繪示依照本發明之第六實施例的發電裝置的功能方塊圖。
100a‧‧‧發電裝置
102‧‧‧發電動力源
104‧‧‧陀螺重力體
104a‧‧‧中心軸
106‧‧‧旋轉驅動裝置
108‧‧‧第一轉盤
108a‧‧‧第一磁鐵
110‧‧‧第二轉盤
110a‧‧‧第二磁鐵
120‧‧‧感應發電機

Claims (8)

  1. 一種發電裝置，至少包含：一陀螺重力體，連接至一發電動力源以及一感應發電機，該發電動力源驅動該陀螺重力體旋轉，進而驅動該感應發電機產生電力；至少一旋轉驅動裝置，位於該陀螺重力體的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而以反作用力驅動該陀螺重力體旋轉，其中該旋轉驅動裝置包含一第一轉盤，且該第一轉盤的周緣具有複數個第一磁鐵；以及一控制單元，用以於該陀螺重力體之轉速低於一第一預定轉速時，啟動該旋轉驅動裝置以加快該陀螺重力體之轉速，其中該控制單元還用以在該陀螺重力體之轉速高於一第二預定轉速時，停止該旋轉驅動裝置對該陀螺重力體之加速，該第二預定轉速高於該第一預定轉速。
  2. 如請求項1所述之發電裝置，還包含一轉速偵測裝置，用以偵測該陀螺重力體之轉速。
  3. 如請求項1所述之發電裝置，還包含一第二轉盤，該第二轉盤與該陀螺重力體係同軸心的排列，該第二轉盤的周緣具有複數個第二磁鐵，其中該旋轉驅動裝置驅動該第一轉盤旋轉，並藉該些第一磁鐵與對應的該些第二磁鐵之磁力驅動該陀螺重力體相對該第二轉盤轉動。
  4. 如請求項1所述之發電裝置，還包含一中空環形風罩圍繞於該陀螺重力體周圍，該中空環形風罩具有複數個第三磁鐵，其中該旋轉驅動裝置驅動該第一轉盤旋轉，並藉該些第一磁鐵與對應的該些第三磁鐵之磁力驅動該陀螺重力體相對該中空環形風罩轉動。
  5. 一種發電裝置，至少包含：一陀螺重力體，連接至一發電動力源以及一感應發電機，該發電動力源驅動該陀螺重力體旋轉，進而驅動該感應發電機產生電力；至少一旋轉驅動裝置，位於該陀螺重力體的邊緣上，用以與一環形部以接觸式或非接觸式的互動而以反作用力驅動該陀螺重力體旋轉，其中該旋轉驅動裝置包含一第一轉盤；以及一控制單元，用以於該陀螺重力體之轉速低於一第一預定轉速時，啟動該旋轉驅動裝置以加快該陀螺重力體之轉速，其中該控制單元還用以在該陀螺重力體之轉速高於一第二預定轉速時，停止該旋轉驅動裝置對該陀螺重力體之加速，該第二預定轉速高於該第一預定轉速。
  6. 如請求項5所述之發電裝置，還包含一第二轉盤，該第二轉盤與該陀螺重力體係同軸心的排列，其中該旋轉驅動裝置驅動該第一轉盤旋轉，並藉該第一轉盤與該第二轉盤之間的接觸力驅動該陀螺重力體相對該第二轉盤轉動。
  7. 如請求項5所述之發電裝置，還包含一中空環形風罩圍繞於該陀螺重力體周圍，其中該旋轉驅動裝置驅動該第一轉盤旋轉，並藉該第一轉盤與該中空環形風罩的內壁之間的接觸力驅動該陀螺重力體相對該中空環形風罩轉動。
  8. 如請求項5所述之發電裝置，還包含一第二轉盤，該第二轉盤與該陀螺重力體係同軸心的排列，其中該旋轉驅動裝置驅動該第一轉盤旋轉，該第一轉盤與該第二轉盤之間藉傳動皮帶的接觸力驅動該陀螺重力體相對該第二轉盤轉動。
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