TWI586084B - 無接觸發電裝置、轉子組件及其應用 - Google Patents

Description

無接觸發電裝置、轉子組件及其應用

本發明關於一種無接觸發電裝置，及其組件與應用。

目前既有的發電機，通常為機械能轉換為電能居多。以自行車或車用領域為例，為了避免使用電池，接觸式發電機或魔電花鼓為市場主流，然接觸式發電機或魔電花鼓之均有其使用上的限制與不便：

(1)一接觸式發電機必須直接接觸一車輪或一輪圈表面，於車輪轉動時，帶動該接觸式發電機之局部轉動，該接觸式發電機將轉動機械能轉換為電能輸出。然，接觸時雖能產生電能，但卻會增加使用者騎乘所需之施力，造成不佳的感受或體力的消耗。

(2)魔電花鼓(hub dynamo)雖相較於接觸式發電機具有較佳的感受，但其必須直接整合安裝於車輪，使用者無法自行安裝或調整位置，採購、維護成本高。

為了解決既有技術造成額外摩擦力而產生不良感受，或 必須付出更多的維護與採購成本的技術問題，本發明以非接觸式方式且無需安裝於花鼓的發電機，解決既有技術之諸多問題，達到簡易使用及低成本之技術效果。

本發明提供一種無接觸發電裝置，其包含一磁性模組、一電力產生模組，該磁性模組包含複數個磁極係朝向同一特定方向範圍，該特定方向範圍之角度介於0~60度，該磁性模組與該電力產生模組為直接或間接連動結合或形成間隔感應關係，該磁性模組之磁極與一外部轉動物件位置對應且形成間隔，於該轉動物件轉動後該磁性模組相對受帶動而轉動，該磁性模組之轉軸與該轉動物件轉軸形成一夾角，該夾角小於30度。

進一步地，該無接觸發電裝置包含一容置組、一固定件，該磁性模組為複數個磁性元件，每個磁性元件間隔或相鄰對該固定件之一對稱點固定配置於該固定件上，每個磁性元件之磁極朝相同側，各磁性元件之磁極之軸向夾角小於30度，該容置組容納局部或全部的該磁性模組及該電力產生模組。

其中，該磁性模組包含偶數個磁性元件，兩兩相鄰之磁性元件磁極相反，該電力產生模組包含一傳動軸，該傳動軸與該磁性模組或該固定件直接或間接結合。

其中，該磁性模組包含偶數個磁性元件，該磁性模組與該電力產生模組結合於一自行車之一碟煞座、一後下叉、一擋泥板腳、一擋泥板或一前叉。

其中，該固定件包含複數個輔助槽，各輔助槽內設有複 數個輔助磁性元件，該些輔助磁性元件之磁極軸向在該特定方向範圍之內或之外。

進一步地，該無接觸發電裝置包含一插座及一結合組件，該容置組包含一固定構造，該插座固定設於該容置組並與該電力產生模組電性連接，該結合組件係與該自行車之擋泥板腳、後下叉、前叉、擋泥板或碟煞座固定結合，且該結合組件與該固定構造形成可調整相對位置之固定結合關係。

本發明再提供一種用於自行車的無接觸自發電發光裝置，其包含一發光模組及一無接觸發電裝置，該無接觸發電裝置包含一磁性模組、一電力產生模組，該磁性模組包含複數個磁極係朝向同一特定方向範圍，該特定方向範圍之角度介於0~60度，該磁性模組與該電力產生模組為直接或間接連動結合或形成間隔感應關係，該磁性模組之磁極與一外部轉動物件位置對應且形成間隔，於該轉動物件轉動後該磁性模組相對受帶動而轉動，該磁性模組之轉軸與該轉動物件轉軸形成一夾角，該夾角小於30度；該發光模組與該電力產生模組電性連接。

其中，該磁性模組包含偶數個磁性元件，兩兩相鄰之磁性元件磁極相反，該電力產生模組包含一傳動軸，該傳動軸與該磁性模組直接或間接結合；該發光模組至少包含二反向並聯之發光二極體或有機發光二極體。

其中，該磁性模組包含偶數個磁性元件，該用於自行車的無接觸自發電發光裝置結合於一自行車之一碟煞座、一後下叉、一擋泥板腳、一擋泥板或一前叉，使該磁性模組之至 少一磁極位置對應但間隔於一金屬輪圈或一碟煞盤。

本發明又提供一種磁力感應轉子組件，其包含偶數個磁性元件，各磁性元件相對一對稱點對稱排列，該磁性元件之磁極之磁場朝同一特定方向範圍，兩兩相鄰之磁極相反。

藉由前述說明可知，本發明具備下列優點：

1.在無需接觸，可以讓自行車騎乘者可以在幾乎無磨擦損耗狀態下，產生照明或警示光輸出，解決既有發電機使用上的缺陷。

2.無需安裝於花鼓，使用上幾乎無限制，使用者可以安裝在可以產生感應磁場的任何位置，使用方便、成本低廉，解決既有魔電花鼓使用上的限制。

3.可以外接其他用電裝置，例如其他照明裝置、電力儲存裝置等。

4.該磁性模組可以形成對該轉動物件的轉子，其中，該磁性模組之轉軸與該轉動物件之轉軸形成約90度之夾角。

5.本發明之該磁性模組20與該電力產生模組40亦可整合設計於一碟煞基座或一碟煞夾器，如此，利用感應碟煞盤的帶動，使內置於該碟煞或夾器之感應與發電構造，即可具有可發電或可發光之效果。

10‧‧‧容置組

12‧‧‧本體

14‧‧‧蓋體

16‧‧‧固定構造

20‧‧‧磁性模組

30‧‧‧固定件

32‧‧‧固定座

33‧‧‧容置槽

33A‧‧‧輔助槽

35‧‧‧對稱點

40‧‧‧電力產生模組

42‧‧‧傳動軸

50‧‧‧發光模組

62‧‧‧結合座

64‧‧‧結合件

66‧‧‧鎖固件

80‧‧‧自行車

86‧‧‧後下叉

82‧‧‧金屬輪圈

84‧‧‧碟煞座

842‧‧‧碟煞基座

844‧‧‧夾器

A‧‧‧被感應區

第一圖為本發明之較佳實施例局部分解示意圖。

第二圖為本發明之較佳實施例之立體示意圖

第三圖為本發明之較佳實施例局部分解示意圖。

第四、五圖為本發明之較佳實施例使用示意圖。

第六圖為本發明之較佳實施例結合組件示意圖。

第七~十一圖為本發明較佳實施例之磁性元件組合示意範例。

第十二、十三圖為本發明較佳實施例之使用示意圖。

請參考第一~第四圖，其為本發明無接觸發電裝置之較佳實施例，其包含一容置組10、一磁性模組20、一固定件30、一電力產生模組40。該容置組10可為內部包含一容置空間的殼體、盒體或支架，其外型不限定。本實施例之該容置組10包含一本體12為圓筒狀容器，以及一蓋體14，該蓋體14與該本體12呈可分離結合。該容置組10之材質較佳為非感磁或導磁材料製成，例如塑膠、複合材料、橡膠或植物製品(如竹或木製品)。

該磁性模組20包含複數個朝向同一特定方向範圍內之磁極(N或S)，所謂的特定方向範圍指每個磁極之磁場方向在一設定角度範圍內，該設定角度範圍介於0~60度，較佳角度範圍於0~30度之間。該磁性模組20可由複數個磁性元件形成該些磁極，或由一個磁性元件上形成複數個朝向同一特定方向範圍之磁極。以包含複數個該磁性元件之該磁性模組20為例，其數量最少為2個，且排列方式較佳係對一對稱點對稱排列，該磁性元件或同側磁極之數量較佳為4~10個。本實施例包含四個磁性元件，兩兩磁性 元件間隔或相互接觸排列，每個相鄰之磁性元件之磁極相反。該磁性元件之外型不限定，可為如圖所示之圓柱形狀或為多邊型片體或柱體，例如四邊型、六邊型、扇形、三角形、梯形等。

該固定件30係作為容置或固定該磁性模組20之用，其材質較佳為非感磁或導磁材料製成，例如塑膠、複合材料、橡膠或植物製品(如竹或木製品)。本實施例之固定件30包含一固定座32以及形成於該固定座32上的容置槽33，該容置槽33之外型與該磁性模組20對應以容置該磁性模組20。本實施例之包含複數個容置槽33分別容納該磁性元件。每個容置槽33相對一對稱點35間隔或相鄰設置，使各容置槽33相對於該對稱點35形成對稱構造。

該電力產生模組40與該固定件30或該磁性模組20直接或間接連動結合或形成間隔感應關係，所謂的直接或間接連動結合指該電力產生模組40為包含一傳動軸42之發電機，利用該傳動軸42與該固定件30或該磁性模組20直接或間接連動結合，以本實施例為例，係以該固定件30之對稱點35與該傳動軸42結合，使該固定件30轉動時，帶動該傳動軸42而使該電力產生模組40產生電力輸出。在間接連動結合方面，該固定件30或該磁性模組20與該電力產生模組40之間可以一變速構造連動結合(未標示於圖中，例如變速齒輪組)，該變速構造係增加該固定件30之轉速而使該傳動軸42增速轉動達到增加發電的技術功效。所謂的形成間隔感應關係，為該電力產生模組40為與該磁性模組 20形成間隔且置於該磁性模組20於轉動時之變動磁場產生方向之位置的感應線圈或磁場感應發電元件，其於該磁性模組20於轉動時，產生之動態磁場而感應電流，形成電力輸出。

使用時，請參考四圖~第五圖，本實施例可置於一轉動物件之一側且與該轉動物件形成間隔，本實施例之該磁性模組20之至少一個磁極與該轉動物件相對應，其中，本實施例之該轉動物件為一自行車80之一金屬輪圈82，且該金屬輪圈82之一輪圈轉軸與該磁性模組20之一磁性模組轉軸之方向之夾角小於30度，本實施例之輪圈轉軸與磁性模組轉軸相互平行，且該磁性模組20之其中一個磁極與該金屬輪圈82位置相對但互成間隔，該間隔距離與該磁性模組20之磁極或磁性元件之磁場強度有關，當磁場強度越強，則該磁性模組20與該金屬輪圈82之距離可越大。當金屬輪圈82轉動時，因該金屬輪圈82上之被感應區A隨之位移而帶動該磁性模組20轉動。

進一步地，該電力產生模組40可直接連接一發光模組50，讓該電力產生模組40產生的電力驅動發光，其中，該發光模組50不限定，可為發光二極體、有機發光二極體或反向並聯的發光二極體/有機發光二極體或無極性發光元件。本實施例之該發光模組50為兩個反向串連的發光二極體，於該容置組10設有透光區於該發光模組50之光輸出路徑上，使該發光模組50於本實施例與轉動中的轉動物件接近時，產生光輸出。

進一步地，請參考第六圖、第十二圖、第十三圖，該容置組10可包含一固定構造16，該固定構造16係用於與一結合組件結合，該結合組件可與該自行車80結合。該結合組件可包含一結合座62、一結合件64及一鎖固件66，該結合座62與該固定構造16配接並可相對調整位置，該結合件64可為與該自行車80之前叉、後下叉86之環狀固定件；該鎖固件66貫穿於該結合座62之一長槽而與該固定構造16固定結合，達到可調整且可緊固結合的結合關係。或者，該結合件64可以直接一體成形該結合座(如第十二圖)，該結合件64包含一長槽而使該結合件64可與該固定構造16調整相關位置，如此，該結合件64可直接鎖合於一碟煞座84之一碟煞基座842與一夾器844之間。

進一步地，請參考第七圖~第十一圖，當該磁性模組20為複數個磁性元件，該固定件30為包含複數個相對於該對稱點35凹設之容置槽33，為了更進一步提升與該轉動物件之轉動關係，該固定件30上可進一步設有複數個輔助槽33A，各輔助槽33A可置入複數個外型對應的輔助磁性元件，該輔助磁性元件之磁極軸向可不限定於該設定角度內。例如該輔助槽33A為長槽，而置入該輔助槽33A之輔助磁性元件之磁極軸向與磁性模組20之磁極垂直。

該容置槽33之間可互成間隔如第九圖所示，或兩兩相鄰如第十圖所示。或者，該固定件30可以為包含複數個可與複數個磁性元件結合的多角形之固定座32，如第十一圖左所示；或者，該固定件30可卡置固定複數個磁性元件之 座體，該固定件30包含相互間隔且分置於中心與外部的固定座32，如此，可使該固定件30之面積尺寸小於各磁性元件鄰近抵靠後之尺寸，如第十一圖右所示。

進一步地，該容置組10上可以包含一插座(未標示於圖中)，該插座與該電力產生模組40電性結合，如此，該無接觸發電裝置可以與外部之一用電裝置結合，例如外接的發光裝置等。

進一步地，本實施例可進一步包含一定位件(未標示於圖中)，該定位件係用於定義該轉動物件與該磁性模組20之間的距離，其中該定位件可與該容置組10或該磁性模組20呈可分離固定結合，其局部包含一定義厚度，該定義厚度為該磁性模組與該轉動物件之間最佳的距離關係。

該磁性模組20與該轉動物件相對的一側可為鏤空，以增加該轉動物件與該磁性模組之間的轉動關係。

藉由前述說明可知，本發明具備下列優點：

1.在無需接觸，可以讓自行車騎乘者可以在幾乎無磨擦損耗狀態下，產生照明或警示光輸出，解決既有發電機使用上的缺陷。

2.無需安裝於花鼓，使用上幾乎無限制，使用者可以安裝在可以產生感應磁場的任何位置，使用方便、成本低廉，解決既有魔電花鼓使用上的限制。

3.可以外接其他用電裝置，例如其他照明裝置、電力儲存裝置等。

4.該磁性模組可以形成對該轉動物件的轉子，其中，該 磁性模組之轉軸與該轉動物件之轉軸形成約90度之夾角。

5.本發明之該磁性模組20與該電力產生模組40亦可整合設計於一碟煞基座或一碟煞夾器，如此，利用感應碟煞盤的帶動，使內置於該碟煞或夾器之感應與發電構造，即可具有可發電或可發光之效果。

20‧‧‧磁性模組

30‧‧‧固定件

A‧‧‧被感應區

Claims (9)

1. 一種無接觸發電裝置，其包含一磁性模組、一電力產生模組，該磁性模組包含複數個磁極係朝向同一特定方向範圍，該特定方向範圍之角度介於0~60度，該磁性模組與該電力產生模組為直接或間接連動結合，該磁性模組之磁極與一外部的金屬的轉動物件位置對應且形成間隔，於該金屬的轉動物件轉動後該磁性模組相對受帶動而轉動而使該電力產生模組產生電力輸出，該磁性模組之轉軸與該轉動物件轉軸形成一夾角，該夾角小於30度。
2. 如申請專利範圍第1項所述的無接觸發電裝置，更包含一容置組、一固定件，該磁性模組為複數個磁性元件，每個磁性元件間隔或相鄰對該固定件之一對稱點固定配置於該固定件上，每個磁性元件之磁極朝相同側，各磁性元件之磁極之軸向夾角小於30度，該容置組容納局部或全部的該磁性模組及該電力產生模組。
3. 如申請專利範圍第2項所述的無接觸發電裝置，該磁性模組包含偶數個磁性元件，兩兩相鄰之磁性元件磁極相反，該電力產生模組包含一傳動軸，該傳動軸與該磁性模組或該固定件直接或間接結合。
4. 如申請專利範圍第1或2或3項所述的無接觸發電裝置，該磁性模組包含偶數個磁性元件，該磁性模組與該電力產生模組結合於一自行車之一碟煞座、一後下叉、一擋泥板腳、一擋泥板或一前叉。
5. 如申請專利範圍第3項所述的無接觸發電裝置，該固定件包含複數個輔助槽，各輔助槽內設有複數個輔助磁性元件，該些輔助磁性元件之磁極軸向在該特定方向範圍之內或之外。
6. 如申請專利範圍第5項所述的無接觸發電裝置，其包含一插座及一結合組件，該容置組包含一固定構造，該插座固定設於該容置組並與該電 力產生模組電性連接，該結合組件係與該自行車之擋泥板腳、後下叉、前叉、擋泥板或碟煞座固定結合，且該結合組件與該固定構造形成可調整相對位置之固定結合關係。
7. 一種用於自行車的無接觸自發電發光裝置，其包含一發光模組及一無接觸發電裝置，該無接觸發電裝置包含一磁性模組、一電力產生模組，該磁性模組包含複數個磁極係朝向同一特定方向範圍，該特定方向範圍之角度介於0~60度，該磁性模組與該電力產生模組為直接或間接連動結合，該磁性模組之磁極與一外部的金屬的轉動物件位置對應且形成間隔，於該金屬的轉動物件轉動後該磁性模組相對受帶動而轉動而使該電力產生模組產生電力輸出，該磁性模組之轉軸與該轉動物件轉軸形成一夾角，該夾角小於30度；該發光模組與該電力產生模組電性連接。
8. 如申請專利範圍第7項所述的用於自行車的無接觸自發電發光裝置，該磁性模組包含偶數個磁性元件，兩兩相鄰之磁性元件磁極相反，該電力產生模組包含一傳動軸，該傳動軸與該磁性模組直接或間接結合；該發光模組至少包含二反向並聯之發光二極體或有機發光二極體。
9. 如申請專利範圍第8項所述的用於自行車的無接觸自發電發光裝置，該磁性模組包含偶數個磁性元件，該用於自行車的無接觸自發電發光裝置結合於一自行車之一碟煞座、一後下叉、一擋泥板腳、一擋泥板或一前叉，使該磁性模組之至少一磁極位置對應但間隔於一金屬輪圈或一碟煞盤。