TWI511423B - A motor power generation device and a heating furnace having the motor power generation device - Google Patents

Description

馬達發電裝置及具有該馬達發電裝置的加熱爐

本發明是有關於一種馬達發電裝置以及一種加熱爐，特別是指一種用於延長電力輸出時間的馬達發電裝置以及具有該馬達發電裝置的加熱爐。

隨著儲能技術的發展，目前已有許多的大型儲能電池(例如鎳氫電池、鈉硫電池或鋰離子電池等)正在發展中，然而，當使用儲能電池時，因其電力輸出的時間一般都是固定的，而依據所使用的電子裝置的耗電功率不同，一使用者可能會因使用需求而希冀能延長儲能電池的電力輸出時間。因此，如何在需要時來達成此目標即成為本領域中的研究人員所欲探討的課題。

因此，本發明之一目的，即在於提供一種可延長電力輸出時間的馬達發電裝置。此外，本發明之另一目的，即在於提供一種具有該馬達發電裝置的加熱爐。

於是本發明的馬達發電裝置包含一儲電單元、一控制單元、一馬達發電機及一磁能傳動單元。

該儲電單元供用於儲存與提供電力，該控制單元與該儲電單元電連接。該馬達發電機受該控制單元控制 而可操作在一第一模式與一第二模式間，且具有一馬達輸出軸桿。

該磁能傳動單元包括一殼體、一樞設於該殼體中且與該馬達輸出軸桿共軸連接的傳動軸桿、一與該傳動軸桿連動的第一磁性件以及一第二磁性件。該第一磁性件具有一套設於該傳動軸桿的筒體，及複數個磁性交錯且環設於該筒體之外緣的第一磁塊。該第二磁性件具有一固設於該殼體中且環繞於該第一磁性件的環體，及複數個磁性交錯且環設於該環體之內緣的第二磁塊。該傳動軸桿可受該馬達輸出軸桿連動而旋轉，並可受該等第一磁塊與該等第二磁塊間的磁力相互作用而平衡該馬達輸出軸桿以及減少該馬達輸出軸桿旋轉時的摩擦力與震動。

當該馬達發電機處於該第一模式時，該控制單元輸送該儲電單元或一外部電源的電力來驅動該馬達發電機的馬達輸出軸桿旋轉，當該馬達輸出軸桿達到一預定轉速時，該控制單元將該馬達發電機切換至該第二模式，此時該馬達發電機被停止供電，以及該馬達輸出軸桿因慣性而繼續旋轉且藉由該磁能傳動單元的作用而延長旋轉的時間，該馬達發電機將該馬達輸出軸桿的旋轉動力轉換為電力，並經由該控制單元將所產生的電力輸送至該儲電單元。

較佳地，該等第一磁塊與該筒體的外緣夾一銳角。

較佳地，該等第二磁塊與該環體的內緣夾一銳角。

較佳地，該等第二磁塊的數量大於該等第一磁塊的數量。

此外，本發明的具有該馬達發電裝置的加熱爐包含一加熱單元、一儲電單元、一控制單元、一馬達發電機及一磁能傳動單元。

該儲電單元供用於儲存與提供電力。該控制單元電連接於該加熱單元及該儲電單元間，當開啟該加熱爐時，該控制單元將該儲電單元的電力輸送至該加熱單元。該馬達發電機受該控制單元控制而可操作在一第一模式與一第二模式間，且具有一馬達輸出軸桿。

該磁能傳動單元包括一殼體、一樞設於該殼體中且與該馬達輸出軸桿共軸連接的傳動軸桿、一與該傳動軸桿連動的第一磁性件以及一第二磁性件。該第一磁性件具有一套設於該傳動軸桿的筒體，及複數個磁性交錯且環設於該筒體之外緣的第一磁塊。該第二磁性件具有一固設於該殼體中且環繞於該第一磁性件的環體，及複數個磁性交錯且環設於該環體之內緣的第二磁塊。該傳動軸桿可受該馬達輸出軸桿連動而旋轉，並可受該等第一磁塊與該等第二磁塊間的磁力相互作用而平衡該馬達輸出軸桿以及減少該馬達輸出軸桿旋轉時的摩擦力與震動。

當該馬達發電機處於該第一模式時，該控制單元輸送該儲電單元或一外部電源的電力來驅動該馬達發電機的馬達輸出軸桿旋轉，當該馬達輸出軸桿達到一預定轉速時，該控制單元將該馬達發電機切換至該第二模式，此 時該馬達發電機被停止供電，及該馬達輸出軸桿因慣性而繼續旋轉且藉由該磁能傳動單元的作用而延長旋轉的時間，該馬達發電機將該馬達輸出軸桿的旋轉動力轉換為電力，並經由該控制單元將所產生的電力輸送至該儲電單元或該加熱單元。

較佳地，該等第一磁塊與該筒體的外緣夾一銳角。

較佳地，該等第二磁塊與該環體的內緣夾一銳角。

較佳地，該等第二磁塊的數量大於該等第一磁塊的數量。

本發明之功效在於：藉由該磁能傳動單元延長該馬達輸出軸桿旋轉的時間，再利用該馬達發電機將此旋轉動力逐漸地轉換為電力，並經由該控制單元將所產生的電力輸送至該儲電單元，故可供用於延長電力輸出的時間。

1‧‧‧儲電單元

2‧‧‧控制單元

3‧‧‧馬達發電機

31‧‧‧馬達輸出軸桿

4‧‧‧磁能傳動單元

41‧‧‧殼體

411‧‧‧外殼部

412‧‧‧側板部

42‧‧‧傳動軸桿

43、43’‧‧‧第一磁性件

431‧‧‧筒體

432‧‧‧第一磁塊

44、44’‧‧‧第二磁性件

441‧‧‧環體

442‧‧‧第二磁塊

45‧‧‧底座

5‧‧‧外部電源

6‧‧‧加熱單元

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一架構圖，說明本發明的一第一較佳實施例的配置；圖2是一平面分解圖，說明該第一較佳實施例的一磁能傳動單元；圖3是一側視示意圖，說明該第一較佳實施例的該磁能傳動單元； 圖4是一側視示意圖，說明該第一較佳實施例的一馬達發電機與該磁能傳動單元的連結關係；及 圖5是一架構圖，說明本發明的一第二較佳實施例的配置。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖3，本發明的一第一較佳實施例為一馬達發電裝置，其包含一儲電單元1、一控制單元2、一馬達發電機3及一磁能傳動單元4。

該儲電單元1供用於儲存與提供電力，而該控制單元2與該儲電單元1電連接。

該馬達發電機3受該控制單元2控制而可操作在一第一模式與一第二模式間，且具有一馬達輸出軸桿31(如圖4所示)。如本文中所用的，術語“馬達發電機”意指一種可切換操作在電動馬達功能及發電機功能間的裝置。例如，當本發明的馬達發電機3是處於該第一模式時，它是作為一馬達；當處於該第二模式時，它是作為一發電機。而有關馬達發電機的相關專利，在此方面可參考台灣第I329704號發明專利案。

該磁能傳動單元4包括一殼體41、一樞設於該殼體41中且與該馬達輸出軸桿31共軸連接的傳動軸桿42、一與該傳動軸桿42連動的第一磁性件43、一設置於該殼體41中的第二磁性件44以及二底座45。

該殼體41具有一呈環狀的外殼部411，及二連接於該外殼部411且供用於分別封閉該外殼部411兩側開口的側板部412。該等底座45是分別設置於該殼體41的兩側，且供用於支撐該殼體41以及該第二磁性件44。

該第一磁性件43具有一套設於該傳動軸桿42的筒體431，及複數個磁性交錯且環設於該筒體431之外緣的第一磁塊432。該第二磁性件44具有一固設於該殼體41中且環繞於該第一磁性件43的環體441，及複數個磁性交錯且環設於該環體441之內緣的第二磁塊442。如本文中所用的，術語“磁性交錯”意指在該等第一磁塊432或該等第二磁塊442中的每一磁塊的南極是朝向其中一與其相鄰之磁塊的北極，而每一磁塊的北極則朝向另一與其相鄰之磁塊的南極。

在本較佳實施例中，該等第一磁塊432與該筒體431的外緣夾一銳角，該等第二磁塊442與該環體441的內緣夾一銳角，且該等第一磁塊432與該等第二磁塊442彼此間不互相接觸。此外，該等第二磁塊442的數量是大於該等第一磁塊432的數量。

特別地，當該傳動軸桿42受到該馬達輸出軸桿31連動而旋轉時，會帶動該第一磁性件43相對於該第二磁性件44在該殼體41中進行旋轉，並可受到該等第一磁塊432與該等第二磁塊442間的磁力相互作用(亦即磁塊間的南北極交替地相吸與相斥的作用力)而平衡該馬達輸出軸桿31，以及減少該馬達輸出軸桿31旋轉時的摩擦力與震 動，進而增加該馬達輸出軸桿31旋轉時的效能。

當該馬達發電機3處於該第一模式(作為馬達)時，該控制單元2輸送該儲電單元1或一外部電源5的電力來驅動該馬達發電機3的馬達輸出軸桿31旋轉。而當該馬達輸出軸桿31達到一預定轉速時，該控制單元2隨即將該馬達發電機3切換至該第二模式(作為發電機)，此時該馬達發電機3被停止供電，以及該馬達輸出軸桿31因慣性而繼續旋轉且藉由該磁能傳動單元4的作用而延長旋轉的時間，該馬達發電機3可將該馬達輸出軸桿31的旋轉動力轉換為電力，並經由該控制單元2將所產生的電力輸送至該儲電單元1。

特別地，而當該馬達發電機3的馬達輸出軸桿31的轉速降低至無法產生電力時，該控制單元2可將該馬達發電機3切換回該第一模式(作為馬達)，並再次輸送該儲電單元1或一外部電源5的電力來驅動該馬達發電機3的馬達輸出軸桿31旋轉，藉此該馬達發電機3可循環地操作在該第一模式與該第二模式間。

特別地，儘管本較佳實施例僅揭露一組該第一磁性件43與該第二磁性件44的設置態樣，但若考量需進一步提升旋轉輸出效能時，亦可增加該第一磁性件43與該第二磁性件44的配置數量，並以彼此相間隔的方式設置。亦即，該第一磁性件43與該第二磁性件44在一對一的情況下，可採用多組配置的方式來減少該馬達輸出軸桿31旋轉時的摩擦力與震動，以增加其旋轉時的效能。如圖4所 示，在該磁能傳動單元4中可配置2組的該第一磁性件43、43’與該第二磁性件44、44’來增加旋轉時的效能，以利於延長該馬達輸出軸桿31的旋轉時間。

參閱圖5，本發明的一第二較佳實施例為一具有上述的馬達發電裝置的加熱爐。該加熱爐包含一加熱單元6、一儲電單元1、一控制單元2、一馬達發電機3及一磁能傳動單元4，其中該儲電單元1、該控制單元2、該馬達發電機3及該磁能傳動單元4皆與上述的第一較佳實施例所具者相同。

而該第二較佳實施例的不同處在於：在該具有馬達發電裝置的加熱爐中，該控制單元2是電連接於該加熱單元6及該儲電單元1間，而當開啟該加熱爐時，該控制單元2可將該儲電單元1的電力輸送至該加熱單元6。此外，若該馬達發電機3處於該第二模式(此時作為發電機)，該馬達發電機3可將該馬達輸出軸桿31的旋轉動力轉換為電力，並可經由該控制單元2將所產生的電力輸送至該儲電單元1或該加熱單元6。

綜上所述，藉由該等第一磁塊432與該等第二磁塊442的設置，而使得與該傳動軸桿42連動的馬達輸出軸桿31可在一低摩擦力與低震動的狀態下轉動，因此能延長其旋轉的時間，再通過該控制單元2將延長旋轉期間所產生的電力輸送至該儲電單元1，因而能延長電力輸出的時間，故確實能達成本發明之目的。

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，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧儲電單元

2‧‧‧控制單元

3‧‧‧馬達發電機

4‧‧‧磁能傳動單元

5‧‧‧外部電源

6‧‧‧加熱單元

Claims (8)

1. 一種馬達發電裝置，包含：一儲電單元，供用於儲存與提供電力；一控制單元，與該儲電單元電連接；一馬達發電機，受該控制單元控制而可操作在一第一模式與一第二模式間，且具有一馬達輸出軸桿；以及一磁能傳動單元，包括一殼體、一樞設於該殼體中且與該馬達輸出軸桿共軸連接的傳動軸桿、一與該傳動軸桿連動的第一磁性件以及一第二磁性件，該第一磁性件具有一套設於該傳動軸桿的筒體，及複數個磁性交錯且環設於該筒體之外緣的第一磁塊，該第二磁性件具有一固設於該殼體中且環繞於該第一磁性件的環體，及複數個磁性交錯且環設於該環體之內緣的第二磁塊；該傳動軸桿可受該馬達輸出軸桿連動而旋轉，並可受該等第一磁塊與該等第二磁塊間的磁力相互作用而平衡該馬達輸出軸桿以及減少該馬達輸出軸桿旋轉時的摩擦力與震動；當該馬達發電機處於該第一模式時，該控制單元輸送該儲電單元或一外部電源的電力來驅動該馬達發電機的馬達輸出軸桿旋轉，當該馬達輸出軸桿達到一預定轉速時，該控制單元將該馬達發電機切換至該第二模式，此時該馬達發電機被停止供電，以及該馬達輸出軸桿因慣性而繼續旋轉且藉由該磁能傳動單元的作用而延長旋轉的時間，該馬達發電機將該馬達輸出軸桿的旋 轉動力轉換為電力，並經由該控制單元將所產生的電力輸送至該儲電單元。
2. 如請求項1的馬達發電裝置，其中該等第一磁塊與該筒體的外緣夾一銳角。
3. 如請求項1的馬達發電裝置，其中該等第二磁塊與該環體的內緣夾一銳角。
4. 如請求項1的馬達發電裝置，其中該等第二磁塊的數量大於該等第一磁塊的數量。
5. 一種具有馬達發電裝置的加熱爐，包含：一加熱單元；一儲電單元，供用於儲存與提供電力；一控制單元，電連接於該加熱單元及該儲電單元間，當開啟該加熱爐時，該控制單元將該儲電單元的電力輸送至該加熱單元；一馬達發電機，受該控制單元控制而可操作在一第一模式與一第二模式間，且具有一馬達輸出軸桿；以及一磁能傳動單元，包括一殼體、一樞設於該殼體中且與該馬達輸出軸桿共軸連接的傳動軸桿、一與該傳動軸桿連動的第一磁性件以及一第二磁性件，該第一磁性件具有一套設於該傳動軸桿的筒體，及複數個磁性交錯且環設於該筒體之外緣的第一磁塊，該第二磁性件具有一固設於該殼體中且環繞於該第一磁性件的環體，及複數個磁性交錯且環設於該環體之內緣的第二磁塊；該傳動軸桿可受該馬達輸出軸桿連動而旋轉，並可受該等第 一磁塊與該等第二磁塊間的磁力相互作用而平衡該馬達輸出軸桿以及減少該馬達輸出軸桿旋轉時的摩擦力與震動；當該馬達發電機處於該第一模式時，該控制單元輸送該儲電單元或一外部電源的電力來驅動該馬達發電機的馬達輸出軸桿旋轉，當該馬達輸出軸桿達到一預定轉速時，該控制單元將該馬達發電機切換至該第二模式，此時該馬達發電機被停止供電，及該馬達輸出軸桿因慣性而繼續旋轉且藉由該磁能傳動單元的作用而延長旋轉的時間，該馬達發電機將該馬達輸出軸桿的旋轉動力轉換為電力，並經由該控制單元將所產生的電力輸送至該儲電單元或該加熱單元。
6. 如請求項5的具有馬達發電裝置的加熱爐，其中該等第一磁塊與該筒體的外緣夾一銳角。
7. 如請求項5的具有馬達發電裝置的加熱爐，其中該等第二磁塊與該環體的內緣夾一銳角。
8. 如請求項5的具有馬達發電裝置的加熱爐，其中該等第二磁塊的數量大於該等第一磁塊的數量。