TWI548825B - 傳動整合系統及其控制方法 - Google Patents

Description

傳動整合系統及其控制方法

本發明係關於一種傳動整合系統及其控制方法；特別是關於一種可調控增速分流傳動整合系統及其控制方法。

習用傳動系統，例如：美國專利第6387004號〝Continuously Variable Transmission〞之發明專利，其揭示一連續可變傳動組。該連續可變傳動組包含一第一行星齒輪組及一第二行星齒輪組，其用以將一第一馬達及一第二馬達之動力傳輸至一傳動軸，且該第一馬達及第二馬達之動力固定經由該第一行星齒輪組及第二行星齒輪組傳輸至該傳動軸。

然而，該連續可變傳動組僅將該第一馬達及第二馬達之動力固定經由該第一行星齒輪組及第二行星齒輪組傳輸至該傳動軸。換言之，該連續可變傳動組僅將該第一馬達及第二馬達設定為固定的兩個動力輸入端，且將該傳動軸設定為固定的單一動力輸出端。簡言之，在傳輸動力上其仍有必要進一步選擇提供可變式控制能量輸入及能量輸出之傳動機構，以符合不同的動力整合傳輸需求。

另一習用傳動系統，例如：美國專利第8585530號〝Independently controllable transmission mechanism〞之發明專利，其揭示一種可獨立控制傳動機構。該傳動機構包含一第一行星齒輪組、一第二行星齒輪組、一第一傳動連接組及一第二傳動連接組。該第一行星齒輪組具有一能 量輸出端，該第二行星齒輪組具有一控制端，該第一傳動連接組具有一能量輸入端，該第二傳動連接組具有一自由傳輸端。該控制端控制該自由傳輸端，以自由切換該自由傳輸端做為能量輸入端或能量輸出端。

另一習用傳動系統，例如：美國專利第8585531號〝Independently controllable transmission mechanism with an identity-ratio series type〞之發明專利，其揭示一種單位比值序列型可獨立控制傳動機構。該傳動機構包含一第一行星齒輪組及一第二行星齒輪組，該第一行星齒輪組以機械式連接至該第二行星齒輪組。該可獨立控制傳動機構具有一能量輸出端、一控制端、一能量輸入端及一自由傳輸端。該能量輸出端設置於該第一行星齒輪組，而該控制端設置於該第二行星齒輪組。當該能量輸入端設置於該第一行星齒輪組或第二行星齒輪組時，該自由傳輸端相對設置於該第二行星齒輪組或第一行星齒輪組。該控制端控制該自由傳輸端，以自由切換該自由傳輸端做為能量輸入端或能量輸出端。

另一習用傳動系統，例如：美國專利第8585532號〝Independently controllable transmission mechanism with series types〞之發明專利，其揭示一種序列型可獨立控制傳動機構。該傳動機構包含一第一行星齒輪組、一第二行星齒輪組、一第一傳動連接組及一第二傳動連接組，且該第一行星齒輪組及第二行星齒輪組形成一序列排列型式。該第一行星齒輪組與第二行星齒輪組以機械式分別連接至該第一傳動連接組及第二傳動連接組。該第一行星齒輪組具有一能量輸出端，該第二行星齒輪組具有一控制端，該第一傳動連接組具有一能量輸入端，該第二傳動連接組具有一自由傳輸端。該控制端控制該自由傳輸端，以自由切換該自由傳輸端做為能量輸入端或能量輸出端。

另一習用傳動系統，例如：美國專利第8585533號〝Independently controllable transmission mechanism with simplified parallel types〞之發明專利，其揭示一種精簡並聯型可獨立控制傳動機構。該傳動機構包含一第一行星齒輪組及一第二行星齒輪組。該第一行星齒輪組以機械式並聯連接至該第二行星齒輪組。該精簡並聯型可獨立控制傳動機構具有一能量輸出端、一控制端、一能量輸入端及一自由傳輸端。該能量輸出端設置於該第一行星齒輪組，而該控制端設置於該第二行星齒輪組。當該能量輸入端設置於該第一行星齒輪組或第二行星齒輪組時，該自由傳輸端相對設置於該第二行星齒輪組或第一行星齒輪組。該控制端控制該自由傳輸端，以自由切換該自由傳輸端做為能量輸入端或能量輸出端。

雖然前述美國專利第8585530號、第8585531號、第8585532號及第8585533號之可獨立控制傳動機構已改良美國專利第6387004號之連續可變傳動組，但其傳動機構仍有必要進一步提供其它整合性傳動功能，例如：增速傳動整合功能或分流傳動整合功能，以提升傳動機構之使用功能性。

另一習用多重速度傳動系統，例如：美國專利第8187130號〝Multi-speed transmission with integrated electric motor〞之發明專利，其揭示一種整合於電動車輛之多重速度傳動機構。該多重速度傳動機構包含一輸入構件〔input member〕、一輸出構件〔output member〕、四個行星齒輪組〔planetary gear assembly〕〔每個包含一第一構件、一第二構件、一第三構件〕、數個力矩傳動裝置〔torque transmitting device〕、一電動馬達及一切換裝置〔switching device〕。該切換裝置選擇性將該電動馬達連結於該輸入構件，且該切換裝置選擇性將該電動馬達連結於該行星齒輪 組之第一、第二、第三構件之一。該電動馬達用於煞車動能回收，且該電動馬達另用以適當齒輪比〔gear ratio〕啟動及驅動該電動車輛。

另一習用多重速度傳動系統，例如：美國專利第8602934號〝Multi-speed transmission with an integrated electric motor〞之發明專利，其揭示一種整合於電動車輛之多重速度傳動機構。該多重速度傳動機構包含一輸入構件連接於一電動馬達、一輸出構件、四個行星齒輪組〔每個包含一第一構件、一第二構件、一第三構件〕及數個力矩傳動裝置〔例如：煞車及離合器〕。該電動馬達用於煞車動能回收，且該電動馬達另用以適當齒輪比啟動及驅動該電動車輛。

另一習用多重速度傳動系統，例如：美國專利公開第20130260935號〝Multi-speed transmission with an integrated electric motor〞之發明專利申請案，其揭示一種整合於電動車輛之多重速度傳動機構。該多重速度傳動機構包含一輸入構件、一輸出構件、至少四個行星齒輪組、數個連結構件〔coupling member〕及數個力矩傳動裝置。每個該行星齒輪組包含一第一構件、一第二構件、一第三構件。該力矩傳動裝置包含數個離合器及數個煞車器，且利用該離合器及煞車器之三個可操作組合形成數個前進齒輪比及至少一倒退齒輪比。

雖然前述美國專利第8187130號、第8602934號及美國專利公開第20130260935號之多重速度傳動機構僅利用力矩傳動裝置提供煞車動能回收，並將該煞車回收動能以調整前進齒輪比或倒退齒輪比方式進行輸出動力，但其多重速度傳動機構仍有必要進一步提供其它整合性傳動功能，例如：增速傳動整合功能或分流傳動整合功能，以提升傳動機構之使用功能性。

因此，前述美國專利第6387004號、第8585530號、第8585531號、第8585532號、第8585533號第8187130號、第8602934號及美國專利公開第20130260935號僅揭示各種傳動機構。因此，習用傳動機構必然存在進一步改良其整合性傳動性之需求。前述專利及專利申請案僅為本發明技術背景之參考及說明目前技術發展狀態而已，其並非用以限制本發明之範圍。

有鑑於此，本發明為了滿足上述技術問題及需求，其提供一種傳動整合系統及其控制方法，其利用一扭矩控制端連接控制於一可調控整合傳動機構，且該可調控整合傳動機構連接於一波動式能量輸入端〔或波動式能量源〕及一分流式能量輸出端，以便利用該扭矩控制端控制該可調控整合傳動機構，如此將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流式能量輸出端，因此相對於習用傳動機構可大幅提升能量轉換效率及能量使用效率。

本發明之主要目的係提供一種傳動整合系統，其利用一扭矩控制端連接控制於一可調控整合傳動機構，且該可調控整合傳動機構連接於一波動式能量輸入端〔或波動式能量源〕及一分流式能量輸出端，以便利用該扭矩控制端控制該可調控整合傳動機構，如此將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流式能量輸出端，以達成提升能量轉換效率及能量使用效率之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之傳動整合系統包含：一可調控整合傳動機構，其包含一第一側及一第二側； 一波動式能量輸入端，其設置於該可調控整合傳動機構之第一側，且該波動式能量輸入端連接於一波動式能量源或一變速動力源；一分流式能量輸出端，其設置於該可調控整合傳動機構之第二側，且該分流式能量輸出端用以輸出能量；及一扭矩控制端，其連接控制該可調控整合傳動機構；其中依該波動式能量源或變速動力源輸入於該波動式能量輸入端之能量，利用該扭矩控制端產生一控制指令，且利用該控制指令操作該可調控整合傳動機構，以便將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流式能量輸出端。

本發明較佳實施例之該扭矩控制端包含一伺服馬達。

本發明較佳實施例之該波動式能量源或變速動力源包含一風機、一焚化爐、一海洋能發電機、一複合動力車輛、一複合動力腳踏車、一複合動力船舶或其它再生能源供應裝置。

本發明較佳實施例之該分流式能量輸出端連接至少一主功率消耗端及至少一緩衝功率消耗端。

本發明較佳實施例之該主功率消耗端選自一主發電機，而該緩衝功率消耗端選自一緩衝發電機。

本發明之另一目的係提供一種傳動整合系統控制方法，其利用一扭矩控制端連接控制於一可調控整合傳動機構，且該可調控整合傳動機構包含一波動式能量輸入端及一分流式能量輸出端，以便利用該扭矩控制端控制該可調控整合傳動機構，如此將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流 式能量輸出端，以達成提升能量轉換及使用效率之目的。

為了達成上述目的，本發明較佳實施例之傳動整合系統控制方法包含：提供利用一扭矩控制端連接控制於一可調控整合傳動機構，且該可調控整合傳動機構包含一波動式能量輸入端及一分流式能量輸出端；提供利用一波動式能量源或一變速動力源輸入能量至該波動式能量輸入端；依該波動式能量源或變速動力源輸入於該波動式能量輸入端之能量，於該扭矩控制端產生一能量緩衝指令或一能量分流指令，以便該可調控整合傳動機構操作於一能量緩衝狀態或一能量分流/緩衝狀態；及依該可調控整合傳動機構之能量緩衝狀態或能量分流/緩衝狀態，將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流式能量輸出端。

本發明較佳實施例之該能量緩衝狀態為一第一能量輸入增加階段或一第二能量輸入增加階段。

本發明較佳實施例於該第一能量輸入增加階段時，該分流式能量輸出端連接一緩衝功率消耗端或一主功率消耗端，以便經由該緩衝功率消耗端或主功率消耗端進行輸出能量。

本發明較佳實施例之該能量分流/緩衝狀態為一第二能量輸入增加階段。

本發明較佳實施例於該第二能量輸入增加階段時，該分流式能量輸出端連接一主功率消耗端及一緩衝功率消耗端，以便經由該主功率消耗端及緩衝功率消耗端進行輸出能量。

1‧‧‧可調控整合傳動機構

11‧‧‧波動式能量輸入端

12‧‧‧分流式能量輸出端

13‧‧‧扭矩控制端

2‧‧‧波動式能量源

3‧‧‧伺服馬達

第1圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統之架構示意圖。

第2圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統之功能方塊示意圖。

第3圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統採用傳動操作控制方法之流程示意圖。

第4圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統採用可調控整合傳動機構之內部機構示意圖。

第5圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與緩衝發電機轉速關係模擬之示意圖。

第6圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與主發電機轉速關係模擬之示意圖。

第7圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與緩衝發電機發電功率關係模擬之示意圖。

第8圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與主發電機發電功率關係模擬之示意圖。

第9圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與總發電功率關係模擬對照廣東明陽MY1.5Se機型發電功率之示意圖。

第10圖：本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與總發電功率關係模擬對照廣東明陽MY1.5Se機型發電功率之示意圖。

為了充分瞭解本發明，於下文將舉例較佳實施 例並配合所附圖式作詳細說明，且其並非用以限定本發明。

本發明較佳實施例之傳動整合系統及其控制方法〔或操作方法〕適合設置於各種波動式〔fluctuated〕能量供應系統，例如：獨立式〔stand-alone〕發電設備，其可應用於各種機械變速傳動相關技術領域，例如：海洋能發電機〔如潮汐、波浪或海流發電設備〕、風力發電機、焚化爐、複合動力車輛、複合動力人力車或複合動力船舶之傳動變速箱等，但其並非用以限定本發明之傳動整合系統之應用範圍。

第1圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統之架構示意圖，其僅舉例說明本發明之基本系統架構。請參照第1圖所示，本發明較佳實施例之傳動整合系統包含一可調控整合傳動機構〔controllably integrated transmission mechanism〕1、一波動式能量輸入端11、一分流式〔split〕能量輸出端12及一扭矩控制端〔torque control end〕13，且該波動式能量輸入端11、分流式能量輸出端12及扭矩控制端13適當配置於該可調控整合傳動機構1之位置，但其並非用以限定本發明之範圍。

第2圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統之功能方塊示意圖，其僅對應於第1圖之傳動整合系統。請參照第1及2圖所示，舉例而言，該可調控整合傳動機構1包含一第一側及一第二側，且該第一側及第二側選擇配置於該可調控整合傳動機構1之相對兩側位置〔如第1圖所示之相對兩側〕。或，依各種不同設計需求，該第一側及第二側選擇配置於該可調控整合傳動機構1之其它適當位置〔例如：相鄰位置〕。該可調控整合傳動機構1具有增速功能、穩速功能及分流功能，且將該穩速功能及分流功能整合應用於能量轉換輸出，如第2圖所示。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，將該可 調控整合傳動機構1之增速功能應用於風力發電系統時，將大型風機扇葉由外界風力所產生之低轉速，經適當轉換而增速至適用於發電機端所需之較高轉速，且需維持在穩定的轉速，如此方能輸出穩定功率的電力輸出。當風機的主發電機達額定發電功率時，風機的主發電機進行額定發電功率。當由外界風力增強而增加風機轉速時，將風機的主發電機維持在額定發電功率，另將由外界風力增強而所增加的輸入功率，亦可利用該可調控整合傳動機構1之能量〔或功率〕分流功能傳送至風機的緩衝發電機〔另一發電機〕進行發電。如此，不但可以在風機遭遇突發性強風時，保護整體系統避免損壞，以確保其操作安全性，更可經由緩衝發電機的發電容量，充分利用風力增強而額外增加的輸入功率，並進而擴大風力發電系統對外界風力的可應用風速範圍。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該波動式能量輸入端11設置於該可調控整合傳動機構1之第一側，且該波動式能量輸入端11以機械性〔mechanically〕連接於一波動式能量源2〔或一變速動力源〕。該波動式能量輸入端11具有一轉軸〔rotor shaft〕，以接受各種不同階段增速之轉速輸入至該可調控整合傳動機構1。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該波動式能量源2〔或變速動力源〕包含一風機〔wind power generator〕、一焚化爐〔incinerator〕、一海洋能發電機〔ocean power generator〕、一複合動力車輛〔hybrid vehicle〕、一複合動力人力車或複合動力腳踏車〔hybrid bicycle〕、一複合動力船舶〔hybrid boat〕或其它再生能源〔renewable energy〕供應裝置。依該波動式能量源2〔或變速動力源〕之供應能量形態，該可調控整合傳動機構1可選擇提供兩階段增速或多階段增速〔multi-stage speed increase〕控制。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該分流式能量輸出端12設置於該可調控整合傳動機構1之第二側，且該分流式能量輸出端12以機械性連接輸出分流能量。將自該波動式能量輸入端11之輸入能量經由該可調控整合傳動機構1進行緩衝或分流整合後，自該分流式能量輸出端12進行適當輸出至外界或其它動力設備。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該分流式能量輸出端12機械性連接至少一主功率消耗端〔prime power consumption end〕及至少一緩衝功率消耗端〔buffer power consumption end〕。該主功率消耗端選自至少一個或數個主發電機，而該緩衝功率消耗端選自至少一個或數個緩衝發電機。

請再參照第1及2圖所示，舉例而言，該扭矩控制端13連接控制該可調控整合傳動機構1，且該扭矩控制端13以適當控制方式輸出一調控扭矩與穩速命令。該扭矩控制端13包含一伺服馬達〔servo motor〕，且依該調控扭矩與穩速命令進行啟動或停止該伺服馬達，以便決定選擇經由該緩衝功率消耗端或該主功率消耗端進行輸出能量或選擇經由該緩衝功率消耗端及主功率消耗端進行共同輸出能量。

第3圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統採用傳動操作控制方法之流程示意圖，其主要包含三個傳動操作控制階段，且其對應於第1及2圖之傳動整合系統。請參照第1、2及3圖所示，舉例而言，依該波動式能量輸入端11之轉軸之轉速增加狀態，將該可調控整合傳動機構1設定為第一傳動操作控制階段、第二傳動操作控制階段及第三傳動操作控制階段，其中第一傳動操作控制階段為初階增速〔initial speed increase〕控制，第二傳動操作控制 階段為能量分流〔energy split〕控制及第三傳動操作控制階段為進階增速〔advanced speed increase〕控制。

第4圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統採用可調控整合傳動機構之內部機構示意圖，其對應於第1及2圖之可調控整合傳動機構1。請參照第4圖所示，該可調控整合傳動機構1包含一第一行星齒輪組、一第二行星齒輪組、一第一傳動連接組及一第二傳動連接組，其適當配置於該可調控整合傳動機構1內。另外，該波動式能量輸入端11之一端機械性連接該轉軸〔第4圖之左側〕，且該轉軸連接該波動式能量源或變速動力源。該分流式能量輸出端12之主功率消耗端機械性連接該主發電機〔第4圖之右側上方〕，而該分流式能量輸出端12之緩衝功率消耗端機械性連接該緩衝發電機〔第4圖之右側中間〕。該扭矩控制端13之一端機械性連接該伺服馬達〔第4圖之右側下方〕。

請再參照第1、2、3及4圖所示，本發明較佳實施例之傳動整合系統控制方法包含步驟：提供利用該扭矩控制端13連接控制於該可調控整合傳動機構1，且可選擇利用該扭矩控制端13之伺服馬達或類似功能裝置進行該可調控整合傳動機構1之扭矩控制，以達成提供轉速增速、能量分流功能。

請再參照第1、2、3及4圖所示，本發明較佳實施例之傳動整合系統控制方法包含步驟：接著，提供利用該波動式能量源或變速動力源輸入能量至該波動式能量輸入端11，以擴大該可調控整合傳動機構1之輸入能量或轉速範圍。舉例而言，該波動式能量源或變速動力源選自風力發電系統或海洋能發電系統時，將大型扇輪〔或葉輪〕由外界風力、潮汐、波浪或海流驅動所產生之相對低轉速需經適當轉換而增速至適用於發電機端所需之相對較 高轉速。

請再參照第1、2、3及4圖所示，本發明較佳實施例之傳動整合系統控制方法包含步驟：接著，依該波動式能量源或一變速動力源輸入於該波動式能量輸入端11之能量，於該扭矩控制端13以適當方式〔例如：半自動或全自動方式〕產生一能量緩衝指令或一能量分流指令，以便該可調控整合傳動機構1選擇操作於一能量緩衝狀態、一能量分流/緩衝狀態或其它操作狀態。

請再參照第1、2、3及4圖所示，本發明較佳實施例之傳動整合系統控制方法包含步驟：接著，依該可調控整合傳動機構1之能量緩衝狀態或能量分流/緩衝狀態或其它操作狀態，將該波動式能量輸入端11之輸入能量經由該可調控整合傳動機構1進行調控輸出至該分流式能量輸出端12，以達成調控能量整合或分流輸出。

請再參照第1、2、3及4圖所示，舉例而言，該能量緩衝狀態為一第一能量輸入增加階段，例如：風速增強或海流流速增強。當該第一能量輸入增加階段時，該分流式能量輸出端12連接該緩衝功率消耗端，以便經由該緩衝功率消耗端進行輸出能量。該能量分流/緩衝狀態為一第二能量輸入增加階段。當該第二能量輸入增加階段時，該分流式能量輸出端12連接該主功率消耗端及緩衝功率消耗端，以便經由該主功率消耗端及緩衝功率消耗端進行輸出能量。

請再參照第1、2、3及4圖所示，舉例而言，將該可調控整合傳動機構1應用於風力發電系統，當自然風力到達風力發電系統之起動風速〔例如：3m/s以上或其它設定風速〕時，依不同風機機型設計需求，將該可調控整合傳動機構1之軸桿之運轉轉速設定為包含兩個或多個轉速階段，以便經由該主功率消耗端及緩衝功率消耗端進 行輸出適當轉速。

第5圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與緩衝發電機轉速關係模擬之示意圖，其舉例兩個轉速階段。第6圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與主發電機轉速關係模擬之示意圖，其對應於第5圖之風機扇輪轉速與緩衝發電機轉速關係模擬。請參照第5及6圖所示，舉例而言，該可調控整合傳動機構1之軸桿之運轉轉速於第一轉速階段為0 n _Rotor 12.8306rpm〔以下簡稱第一階段〕，而第二轉速階段為12.8306 n _Rotor 25rpm〔以下簡稱第二階段〕。

第7圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與緩衝發電機發電功率關係模擬之示意圖，其對應於第5及6圖之兩個轉速階段。第8圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與主發電機發電功率關係模擬之示意圖，其對應於第7圖之風機扇輪轉速與緩衝發電機發電功率關係模擬。請參照第5、6、7及8圖所示，舉例而言，於第一階段操作中在風機扇輪之轉速介於0rpm至12.8306rpm之範圍時，風力發電系統只允許該緩衝發電機運轉發電，且該主發電機處於待命狀態。此時，扇葉轉子之轉速與緩衝發電機、主發電機之間轉速及其發電功率的模擬結果為該第一能量輸入增加階段或能量緩衝狀態，如第5、6、7及8圖之左側所示。

請再參照第5、6、7及8圖所示，舉例而言，於第二階段操作中在風機扇輪之轉速超過12.8306rpm時，風力發電系統允許該主發電機以額定轉速〔例如：1800rpm〕啟動運轉發電，而該緩衝發電機可選擇暫停發電或其轉速降至接近於0，且可選擇設定為處於待命狀態。此時， 扇葉轉子之轉速與緩衝發電機、主發電機之間轉速及其發電功率的模擬結果為該第二能量輸入增加階段之開始階段，如第5、6、7及8圖之中間位置所示。

請再參照第5、6、7及8圖所示，舉例而言，於第二階段操作中在風機扇輪之轉速超過12.8306rpm時，風力發電系統將該緩衝發電機於第一階段所產生大部分的發電功率，分流至該主發電機，並使其達到額定發電功率1.8MW。當該緩衝發電機發生故障時，可選擇僅啟動或維持該主發電機以額定轉速進行運轉發電。反之，當該主發電機發生故障時，亦可選擇持續維持該緩衝發電機以其最高轉速進行運轉發電。

請再參照第5、6、7及8圖所示，舉例而言，於第二階段操作中在風機扇輪之轉速超過12.8306rpm、介於12.8306rpm至25rpm之範圍時，風力發電系統允許該主發電機及緩衝發電機同時運轉發電。此時，扇葉轉子之轉速與緩衝發電機、主發電機之間轉速及其發電功率的模擬結果為該第二能量輸入增加階段之後續階段，如第5、6、7及8圖之右側所示。

請再參照第5、6、7及8圖之右側所示，舉例而言，在扇葉轉子轉速之轉速超過12.8306rpm時，並控制該主發電機之轉速維持在穩定之額定轉速1800rpm，以產生穩定頻率之電力輸出。另外，該緩衝發電機則因扇葉轉子之轉速持續增加而允許進行加速運轉，並再次增加其發電功率。

第9圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風機扇輪轉速與總發電功率關係模擬對照廣東明陽MY1.5Se機型發電功率之示意圖。第10圖揭示本發明較佳實施例之傳動整合系統應用於風力發電機時風速與總發電功率關係模擬對照廣東明陽 MY1.5Se機型發電功率之示意圖。請參照第9及10圖所示，根據廣東明陽MY1.5Se機型風力發電系統所公開之相關資料〔www.mingyang.com.cn〕，該機型之發電功率與扇葉轉子轉速、風速之間的模擬結果為發電效率相對較低，如第9及10圖之下方虛線所示。

請再參照第9及10圖所示，舉例而言，由公開資料顯示MY1.5Se機型風力發電系統之增速齒輪箱之增速比為103.4483，其發電機額定轉速為1800rpm，其額定發電功率為1.5MW。若將此風力發電系統等比例放大至額定發電功率為3.6MW，其發電機額定扭矩負載應約為3.6Mw/1800rpm=19.0986kNm，而扇葉轉子的起動扭矩應約為19.0986kNm×103.4483=1975.7177kNm。若將其增速齒輪箱之增速比增加至140，則其扇葉轉子的起動扭矩應約為19.0986kNm×140=2673.8040kNm。

請再參照第9及10圖所示，將本發明之該可調控整合傳動機構1之增速穩速及功率分流功能應用於風力發電系統的分析結果為發電效率相對較高，如第9及10圖之上方實線所示，扇葉轉子至該緩衝發電機轉速之增速比為140.2900，該緩衝發電機、主發電機額定扭矩負載分別為9.9590kNm與9.5493kNm，而扇葉轉子的起動扭矩為1397.1484kNm。將本發明與上述廣東明陽MY1.5Se機型進行比較時，本發明之扇葉轉子的起動扭矩相對減少(2673.8040-1397.1484)/2673.8040=47.75%。將本發明與廣東明陽MY1.5Se機型風力發電系統之間進行發電功率與扇葉轉子轉速、風速之間的模擬結果比較產生明顯差異，如第9及10圖所示。

如第5至10圖所示，上述實驗模擬數據為在特定條件之下所獲得的初步實驗結果，其僅用以易於瞭解或參考本發明之技術內容而已，其尚需進行其他實驗或模 擬。該實驗模擬數據及其模擬結果並非用以限制本發明之權利範圍。

前述較佳實施例僅舉例說明本發明及其技術特徵，該實施例之技術仍可適當進行各種實質等效修飾及/或替換方式予以實施；因此，本發明之權利範圍須視後附申請專利範圍所界定之範圍為準。本案著作權限制使用於中華民國專利申請用途。

1‧‧‧可調控整合傳動機構

11‧‧‧波動式能量輸入端

12‧‧‧分流式能量輸出端

13‧‧‧扭矩控制端

2‧‧‧波動式能量源

3‧‧‧伺服馬達

Claims (10)

1. 一種傳動整合系統，其包含：一可調控整合傳動機構，其包含一第一側及一第二側；一波動式能量輸入端，其設置於該可調控整合傳動機構之第一側，且該波動式能量輸入端連接於一波動式能量源或一變速動力源；一分流式能量輸出端，其設置於該可調控整合傳動機構之第二側，且該分流式能量輸出端用以輸出能量；及一扭矩控制端，其連接控制該可調控整合傳動機構；其中依該波動式能量源或變速動力源輸入於該波動式能量輸入端之能量，利用該扭矩控制端產生一控制指令，且利用該控制指令操作該可調控整合傳動機構，以便將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流式能量輸出端。
2. 依申請專利範圍第1項所述之傳動整合系統，其中該扭矩控制端包含一伺服馬達。
3. 依申請專利範圍第1項所述之傳動整合系統，其中該波動式能量源或變速動力源包含一風機、一焚化爐、一海洋能發電機、一複合動力車輛、一複合動力腳踏車、一複合動力船舶或其它再生能源供應裝置。
4. 依申請專利範圍第1項所述之傳動整合系統，其中該分流式能量輸出端連接至少一主功率消耗端及至少一緩衝功率消耗端。
5. 依申請專利範圍第1項所述之傳動整合系統，其中該主功率消耗端選自一主發電機，而該緩衝功率消耗端選自一緩衝發電機。
6. 一種傳動整合系統控制方法，其包含：提供利用一扭矩控制端連接控制於一可調控整合傳動機構，且該可調控整合傳動機構包含一波動式能量輸入端及一分流式能量輸出端； 提供利用一波動式能量源或一變速動力源輸入能量至該波動式能量輸入端；依該波動式能量源或變速動力源輸入於該波動式能量輸入端之能量，於該扭矩控制端產生一能量緩衝指令或一能量分流指令，以便該可調控整合傳動機構操作於一能量緩衝狀態或一能量分流/緩衝狀態；及依該可調控整合傳動機構之能量緩衝狀態或能量分流/緩衝狀態，將該波動式能量輸入端之輸入能量經由該可調控整合傳動機構進行調控輸出至該分流式能量輸出端。
7. 依申請專利範圍第6項所述之傳動整合系統控制方法，其中該能量緩衝狀態為一第一能量輸入增加階段或一第二能量輸入增加階段。
8. 依申請專利範圍第7項所述之傳動整合系統控制方法，其中於該第一能量輸入增加階段時，該分流式能量輸出端連接一緩衝功率消耗端或一主功率消耗端，以便經由該緩衝功率消耗端或主功率消耗端進行輸出能量。
9. 依申請專利範圍第6項所述之傳動整合系統控制方法，其中該能量分流/緩衝狀態為一第二能量輸入增加階段。
10. 依申請專利範圍第9項所述之傳動整合系統控制方法，其中於該第二能量輸入增加階段時，該分流式能量輸出端連接一主功率消耗端及一緩衝功率消耗端，以便經由該主功率消耗端及緩衝功率消耗端進行輸出能量。