TWI690137B

TWI690137B - 磁浮發電裝置

Info

Publication number: TWI690137B
Application number: TW107142450A
Authority: TW
Inventors: 翁壽成
Original assignee: 翁壽成
Priority date: 2018-11-28
Filing date: 2018-11-28
Publication date: 2020-04-01
Also published as: TW202021242A

Abstract

本發明係一種磁浮發電裝置，其係包括有一基架、一傳動軸，以及分別與該基架及該傳動軸相結合且呈間隔設置的至少一磁浮模組、至少一發電模組以及至少一推動模組，該傳動軸懸浮地轉動，使固接於該傳動軸上的複數個永磁磁鐵在轉動過程中通過複數個感應線圈藉以進行發電，且透過該至少一推動模組讓使用者能夠透過複數個磁力推動單元所提供間歇的磁斥力維持該傳動軸的轉動慣性，使該傳動軸能持續轉動而穩定發電，改進現有發電裝置需要持續、不間斷地輸入動力，否則難以提供電力的缺點，藉以提供一種磁浮發電裝置。

Description

磁浮發電裝置

本發明涉及一種發電裝置，尤指一種磁浮發電裝置。

現有發電裝置係包括一傳動模組以及一發電機組，利用該傳動模組將一動力供給源所提供的動能傳遞至該發電機組，由於該傳動模組的機構，例如軸與軸承之間存在摩擦力，該傳動模組傳遞能量時，該動力供給源所提供的動能會因摩擦力而損耗能量，軸與軸承之間的摩擦力，也會使傳動軸因摩擦力而無法維持轉速的穩定性，進一步導致動力供給源的能量，難以高比例地轉換為電能；此外，現有發電裝置需要該動力供給源持續不斷地提供動力，才能相對應地進行發電，一旦動力供給源停止提供動力，現有發電裝置就會因為該傳動模組的機構間的摩擦力，使動力在傳遞過程中快速損耗，進而使該發電機組無法獲取足夠的動力而無法進行發電，因此，現有發電裝置具有需要持續、不間斷地輸入動力，否則難以提供電力的缺點，確有需加以改進之處。

為解決現有發電裝置因傳動模組摩擦力大導致發電效率難以提升的問題，本發明提供一種磁浮發電裝置，進一步說明如下。

本發明係一種磁浮發電裝置，其係包括有：一基架；一傳動軸，該傳動軸垂直地設於該基架中；至少一磁浮模組，該至少一磁浮模組與該基架及該傳動軸相結合，該至少一磁浮模組設有一板體、一軸磁鐵、一第一磁力組以及一第二磁力組，其中該板體與該基架相結合，且該板體設有一外徑由上至下遞減的錐形通孔，使該傳動軸穿過該錐形通孔，該軸磁鐵固設於該傳動軸上，且該軸磁鐵伸入該錐形通孔中，該軸磁鐵設有一上磁極段及一下磁極段，該上磁極段的外徑由上至下遞增，該下磁極段的外徑由上至下遞減，該上磁極段與該下磁極段連接處形成一環形稜線，該上磁極段與該下磁極段相對該環形稜線呈對稱狀且該上磁極段與該下磁極段具有相異磁極性，該第一磁力組與該第二磁力組分別結合於該板體的錐形通孔的上段及下段，該軸磁鐵與該第一磁力組及該第二磁力組之間產生的磁力使該傳動軸懸浮於該基架中；至少一發電模組，該至少一發電模組與該基架及該傳動軸相結合，該至少一發電模組設有一電能輸出板及兩磁力轉盤，其中該電能輸出板與該基架相結合，該電能輸出板環形地設有複數個感應線圈，該兩磁力轉盤固設於該傳動軸上，且分別位於該電能輸出板的上、下兩側，各磁力轉盤環形地設有複數個永磁磁鐵，且各永磁磁鐵與該傳動軸之間的距離與各感應線圈與該傳動軸之間的距離相等，各磁力轉盤的永磁磁鐵與另一磁力轉盤的其中一永磁磁鐵直線相對，且具有相同的磁極方向；以及一推動模組，該推動模組與該基架及該傳動軸相結合，該推動模組設有一訊號產生轉盤、一感測單元、一繼電器以及複數個磁力推動單元，其中該訊號產生轉盤固設於該傳動軸上，且該訊號產生轉盤環形地設有複數個訊號源，該感測單元與該基架相連接，而固設於靠近該訊號產生轉盤的位置，該繼電器與該感測單元電性連接，該複數個磁力推動單元與該繼電器電性連接，且各磁力推動單元與該基架相連接，而固設於靠近其中一磁力轉盤的位置，各磁力推動單元設有一能朝該相對應磁力轉盤凸伸的磁鐵，且該磁鐵靠近該磁力轉盤的一端與徑向相對的永磁磁鐵的磁極具有相同的磁極性。

上述磁浮發電裝置，其中該訊號產生轉盤的複數個訊號源為複數個磁鐵，該感測單元為一磁簧開關。

進一步，上述磁浮發電裝置，其中該磁浮發電裝置設有至少一穩定模組，該至少一穩定模組與該基架及該傳動軸相結合，該至少一穩定模組設有一定位板、一圓環形永磁磁鐵以及一圓柱形永磁磁鐵，其中該定位板與該基架相結合，而與該板體呈間隔設置，且該定位板設有一穿孔，使該傳動軸通過該穿孔，該圓環形永磁磁鐵設於該定位板的穿孔中，該圓柱形永磁磁鐵固設於該傳動軸上，且與該軸磁鐵呈間隔設置，該圓柱形永磁磁鐵位於該圓環形永磁磁鐵內側，該圓柱形永磁磁鐵與該圓環形永磁磁鐵之間具有磁斥力。

再進一步，上述磁浮發電裝置，其中該磁浮發電裝置設有兩發電模組，該兩發電模組沿著該磁浮發電裝置的高度方向的間距為50公厘，各發電模組的兩磁力轉盤與相對應電能輸出板分別間隔1公厘；其中，該電能輸出板設有六個感應線圈，該六個感應線圈在該電能輸出板上呈等角度的環形排列，各磁力轉盤設有三個永磁磁鐵，該三個永磁磁鐵等角度的環形設置於相對應磁力轉盤靠近該電能輸出板的一側。

較佳的是，上述磁浮發電裝置，其中該上磁極段的外錐面相對於中心軸線的夾角、該下磁極段的外錐面相對於中心軸線的夾角以及該第一磁力組與該第二磁力組地內表面與該中心軸線的夾角為30度、45度或60度。

藉由上述的技術特徵，本發明所提供之磁浮發電裝置藉由該傳動軸懸浮地轉動，使固接於該傳動軸上的該複數個永磁磁鐵在轉動過程中通過該複數個感應線圈藉以進行發電，且透過該推動模組讓使用者能夠透過該複數個磁力推動單元所提供間歇的磁斥力維持該傳動軸的轉動慣性，使該傳動軸能能持續轉動而穩定發電，改進現有發電裝置需要持續、不間斷地輸入動力，否則難以提供電力的缺點，藉以提供一種磁浮發電裝置。

為能詳細瞭解本發明的技術特徵及實用功效，並且能依照說明書的內容來實現，茲進一步以圖式所示的較佳實施例詳細說明如後：

本發明係一種磁浮發電裝置，其較佳實施例係如圖1所示，係包括一基架10、一傳動軸20、至少一磁浮模組30、至少一穩定模組40、至少一發電模組50以及一推動模組60，在本較佳實施例中，該磁浮發電裝置包括有一基架10、一傳動軸20、一磁浮模組30、複數個穩定模組40、兩發電模組50以及一推動模組60，其中：

如圖1所示，該基架10包括有一底板11、一頂板12、複數個支撐桿13以及一中心軸線15，其中該底板11位於該基架10的底部；該頂板12設於該基架10的頂部而位於該底板11上方，且該底板11與該頂板12係透過該複數個支撐桿13相結合；該中心軸線15位於該基架10的中心位置，而沿著該基架10的高度方向朝上、下延伸。

請參閱如圖1所示，該傳動軸20沿該磁浮發電裝置的高度方向延伸，而垂直地設於該基架10的底板11及頂板12之間，而且該傳動軸20位於該基架10的中心處，該傳動軸20能被驅動地位於該中心軸線15上轉動，該傳動軸20的兩端呈圓弧形，而分別與該底板11及該頂板12形成點接觸。

請參閱如圖1及圖2所示，該磁浮模組30與該基架10及該傳動軸20相結合，並位於靠近該底板11的位置，該磁浮模組30包括有一板體31、一軸磁鐵32、一第一磁力組33以及一第二磁力組34，其中該板體31與該基架10的複數個支撐桿13相結合，而位於該底板11與該頂板12之間，並位於靠近底板11的位置，該板體31以該中心軸線15為中心形成一直徑由上至下遞減的錐形通孔311。

該軸磁鐵32固設於該傳動軸20上，且伸入該板體31的錐形通孔311中，該軸磁鐵32為一實心的永磁磁鐵，且該軸磁鐵32設有一上磁極段321以及一下磁極段322，該軸磁鐵32的下磁極段322位於該錐形通孔311中，而該上磁極段321凸出於該板體31的頂面，該上磁極段321形成為一外徑由上至下遞增的錐形體，且其外錐面相對於中心軸線15的夾角θ1，如圖2所示，為15至75度；該下磁極段322與該上磁極段321連接於該上磁極段321靠近底板11的一側，且該下磁極段322形成為一外徑由上至下遞減的錐形體，使該上磁極段321與該下磁極段322連接處形成一環形稜線323，該上磁極段321與該下磁極段322相對該環形稜線323呈對稱狀，且該上磁極段321及該下磁極段322具有相異之磁極性，進一步，該下磁極段322的外錐面相對於中心軸線15的夾角為15度至75度，其中，該上磁極段321及該下磁極段322的外錐面相對於中心軸線15的夾角θ1、θ2以30度、45度或60度等為佳。

請參閱如圖2所示，該第一磁力組33及該第二磁力組34鄰接設置，而結合於該板體31的錐形通孔311中，其中該第一磁力組33為一呈圓錐狀的環形永磁磁塊，設於該錐形通孔311的上半段，使該環形永磁磁塊的外周面與該錐形通孔311的上半段相結合，該環形永磁磁塊的內周面與該下磁極段322的外周面呈平行設置，因此，該第一磁力組33朝向該軸磁鐵32的內周面與該中心軸線15的夾角θ3可介於15度至75度，並以30度、45度或60度等為佳，進一步，該第一磁力組33包括有一第一磁極331以及一第二磁極332，該第一磁極331與該第二磁極332呈上、下設置且具有不同的磁極性，其中該第二磁極332與該軸磁鐵32的下磁極段322具有相同的磁極性，因此，該第一磁極331與該第二磁極332能分別對該軸磁鐵32的下磁極段322提供磁吸力及磁斥力，即該軸磁鐵32的上磁極段321為S極、下磁極段322為N極時，該第一磁力組33的第一磁極331為S極、該第二磁極332為N極。

如圖2所示，該第二磁力組34可為複數個直條形永磁磁塊，該複數個直條形永磁磁塊係緊密地環狀排列於該錐形通孔311的下段，使該第二磁力組34呈角錐形，而位於該第一磁力組33下側，其中各直條形永磁磁塊朝向該軸磁鐵32的表面與該軸磁鐵32的下磁極段322的外周面平行，因此，該第二磁力組34朝向該軸磁鐵32的表面與該中心軸線15的夾角與該第一磁力組33朝向該軸磁鐵32的內周面與該中心軸線15的夾角θ3相同，可介於15度至75度，並以30度、45度或60度等為佳，進一步，各直條形永磁磁鐵包括有一第一磁極341以及一第二磁極342，該第一磁極341與該第二磁極342呈內、外鄰接且具有相異磁極性，其中該第一磁極341位於靠近該中心軸線15的一內側，該第二磁極342位於遠離該中心軸線15的一外側，該第一磁極341與該軸磁鐵32的下磁極段322具有相同的磁極性，因此，該第一磁極341能對該下磁極段322提供磁斥力，即該軸磁鐵32的上磁極段321為S極、下磁極段322為N極、該第一磁力組33位於上側的第一磁極331為S極、位於下側的第二磁極為N極時，該第二磁力組34的各直條形永磁磁鐵的第一磁極341為N極、第二磁極342為S極。

進一步，該軸磁鐵32的環形稜線323位於與該第一磁力組33的第一磁極331及第二磁極332交界處相同的高度，且該下磁極段322的底部位於該第二磁力組34內表面中段的位置，藉由所述磁浮模組30的軸磁鐵32、該第一磁力組33及該第二磁力組34之間的磁力作用，抵銷該傳動軸20的重力，使該傳動軸20垂直地懸浮於該基架10的底板11及頂板12之間，透過該第一磁力組33及該第二磁力組34對該軸磁鐵32的磁吸力及磁斥力，該傳動軸20能平穩地位於該中心軸線15上轉動。

請參閱如圖1及圖2所示，該複數個穩定模組40間隔地沿著該磁浮發電裝置的高度方向分布，在本較佳實施例中該磁浮發電裝置靠近該頂板12的位置設有一穩定模組40，靠近該底板11的位置設有兩穩定模組40，且如圖2所示，該兩設於靠近底部位置的穩定模組40分別位於該磁浮模組30的上、下兩側。

各穩定模組40包括有一定位板41、一圓環形永磁磁鐵42以及一圓柱形永磁磁鐵43，其中該定位板41固設於該基架10的複數個支撐桿13上，而與該底板11、該頂板12及該磁浮模組30的板體31呈平行設置，該定位板41的中心貫穿形成一穿孔411，使該傳動軸20通過該穿孔411；該圓環形永磁磁鐵42設於該穿孔411中，而與該傳動軸20呈平行設置；該圓柱形永磁磁鐵43固設於該傳動軸20上，而與該圓環形永磁磁鐵42位於相同的高度，而在該圓環形永磁磁鐵42的內側，該圓環形永磁磁鐵42與該圓柱形永磁磁鐵43之間具有間隙，並藉由磁斥力維持在不相互接觸的狀態，因此，藉由該複數個穩定模組40的磁斥力，能有效避免該傳動軸20轉動時偏擺的問題，而使該傳動軸20穩定地相對該基架10垂直轉動。

請參閱如圖1、圖3至圖5所示，該兩發電模組50間隔地設於該磁浮發電裝置的中段，而與該基架10的底板11與頂板12、該磁浮模組30及該複數個穩定模組40呈間隔設置，各發電模組50設有一電能輸出板51以及兩磁力轉盤52，其中該電能輸出板51與該基架10的複數個支撐桿13相結合，且如圖3及圖5所示，該電能輸出板51設有複數個感應線圈511，該複數個感應線圈511呈環形設置於該電能輸出板51，並圍繞該傳動軸20；該兩磁力轉盤52間隔地固設於該傳動軸20上，並等距離地位於該電能輸出板51的上、下兩側，如圖3及圖4所示，各磁力轉盤52設有複數個永磁磁鐵521，且該複數個永磁磁鐵521係環形設於對應的磁力轉盤52朝向該電能輸出板51的一側，並圍繞該傳動軸20，各磁力轉盤52的永磁磁鐵521均與另一磁力轉盤52的永磁磁鐵521沿著該磁浮發電裝置的高度方向直線相對，且各永磁磁鐵521與該傳動軸20之間的距離與各感應線圈511與該傳動軸20之間的距離相等，且該兩磁力轉盤52任兩直線相對的永磁磁鐵521的磁極方向一致，在本較佳實施例中，該兩磁力轉盤52的各永磁磁鐵521的上側為S極，下側為N極，因此，該兩磁力轉盤52隨著該傳動軸20轉動時，直線相對的永磁磁鐵521會依序通過該複數個感應線圈511，根據冷次定律，該複數個感應線圈511上即會產生感應電動勢與感應電流，藉此完成發電。

在本較佳實施例中，該兩發電模組50沿著該磁浮發電裝置的高度方向的間距為50公厘(mm; millimeter)，而各發電模組50的兩磁力轉盤52與相對應電能輸出板51分別間隔1公厘；其中，如圖4及圖5所示，該電能輸出板51設有六個感應線圈511，該六個感應線圈511在該電能輸出板51上呈等角度的環形排列，各磁力轉盤52設有三個永磁磁鐵521，該三個永磁磁鐵521等角度的環形設置於相對應磁力轉盤52靠近該電能輸出板51的一側。

請參閱如圖1及圖6所示，該推動模組60包括有一訊號產生轉盤61、一感測單元62、一繼電器63以及複數個磁力推動單元64，其中該訊號產生轉盤61，該訊號產生轉盤61固設於該傳動軸20上，而隨著該傳動軸20轉動，且該訊號產生轉盤61的周緣上環形設有複數個訊號源611；該感測單元62固設於靠近該訊號產生轉盤61的位置，使該傳動軸20轉動時，各訊號源會依序通過靠近該感測單元62的位置，而該感測單元62每感測到一訊號源611通過便會發出一訊號，在本較佳實施例中，該訊號產生轉盤61設於該傳動軸20的頂端，而與位於頂部的該穩定模組40相鄰，該訊號產生轉盤61的各訊號源611為一磁鐵；該感測單元62固設於該穩定模組40的定位板41上而間接與該基架10固接，該感測單元62為一磁簧開關，當各磁鐵隨著該傳動軸20轉動而通過靠近該磁簧開關時，便會導通該磁簧開關，進而發出一電訊號。

請參閱如圖1、圖3、圖4及圖6所示，該繼電器63與該感測單元62電性連接；該複數個磁力推動單元64固設於靠近各發電模組50的其中一磁力轉盤52的位置，且該複數個磁力推動單元64與該繼電器63電性連接，各磁力推動單元64設有一磁鐵641，當該繼電器63收到該感測單元62所發出之訊號，而進一步使該磁力推動單元64通電時，該磁力推動單元64會將該磁鐵641朝相對應的磁力轉盤52伸出，使該磁鐵641靠近該該相對應磁力轉盤52，而對該磁力轉盤52的永磁磁鐵521產生磁斥力，藉以推動該磁力轉盤52帶動該傳動軸20轉動。

如圖1、圖3至圖5所示，在本較佳實施例中，該推動模組60包括有六個磁力推動單元64，該六個磁力推動單元64設於該兩發電模組50的電能輸出板51的頂面，而與位於相對應電能輸出板51上方的磁力轉盤52沿徑向相對，進一步，各電能輸出板51上等角度且環形地設有三個磁力推動單元64，該三個磁力推動單元64的磁鐵641與相對應磁力轉盤52的各永磁磁鐵521的其中一磁極徑向相對，且該磁鐵641靠近該磁力轉盤52的一端的磁極性與該徑向相對的永磁磁鐵521的磁極的磁極性相同，在本較佳實施例中，該磁力推動單元64的磁鐵641與各永磁磁鐵521的S極徑向相對，且該磁鐵641靠近該磁力轉盤521的一端為S極。

再進一步，該訊號產生轉盤61的複數個訊號源611的分布角度可與各磁力轉盤52的永磁磁鐵521的分布角度相搭配，使該感測單元62感測到各訊號源611而透過該繼電器63使各磁力推動單元64通電作動時，該兩磁力轉盤52的各永磁磁鐵521剛好通過其中一磁力推動單元64，藉此使該磁力推動單元64所提供的磁斥力能順著該傳動軸20的轉動方向推動該兩磁力轉盤52，藉以維持該傳動軸20的轉動慣性。

較佳的是，為達到良好的傳動效果與磁浮效果，該磁浮模組30、該複數個穩定模組40及該複數個發電模組50的數量可依實際的使用需求而定。

藉由上述的技術特徵，本發明所提供之磁浮發電裝置藉由該傳動軸20懸浮地轉動，使固接於該傳動軸20上的該複數個永磁磁鐵521在轉動過程中通過該複數個感應線圈511藉以進行發電，且透過該推動模組60讓使用者能夠透過該複數個磁力推動單元64所提供間歇的磁斥力，維持該傳動軸20的轉動慣性，使該傳動軸20能持續轉動而穩定發電，改進現有發電裝置需要持續、不間斷地輸入動力，否則難以提供電力的缺點，藉以提供一種磁浮發電裝置。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例，並非對本發明任何形式上的限制，任何所屬技術領域中具有通常知識者，若在不脫離本發明所提技術方案的範圍內，利用本發明所揭示技術內容所作出局部更動或修飾的等效實施例，並且未脫離本發明的技術方案內容，均仍屬本發明的技術方案的範圍內。

10:基架

11:底板

12:頂板

13:支撐桿

15:中心軸線

20:傳動軸

30:磁浮模組

31:板體

311:錐形通孔

32:軸磁鐵

321:上磁極段

322:下磁極段

323:環形稜線

33:第一磁力組

331:第一磁極

332:第二磁極

34:第二磁力組

341:第一磁極

342:第二磁極

40:穩定模組

41:定位板

411:穿孔

42:圓環形永磁磁鐵

43:圓柱形永磁磁鐵

50:發電模組

51:電能輸出板

511:感應線圈

52:磁力轉盤

521:永磁磁鐵

60:推動模組

61:訊號產生轉盤

611:訊號源

62:感測單元

63:繼電器

64:磁力推動單元

641:磁鐵

θ1、θ2、θ3:夾角

圖1係本發明較佳實施例局部剖面的側視圖。圖2係本發明較佳實施例局部放大的側視剖面圖。圖3係本發明較佳實施例另一局部放大的側視圖。圖4係本發明較佳實施例的發電模組的俯視圖。圖5係本發明較佳實施例的發電模組的電能輸出板的俯視圖。圖6係本發明較佳實施例的推動模組的方塊示意圖。