TWI719892B - 防震磁浮節能式發電裝置 - Google Patents
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Abstract
一種防震磁浮節能式發電裝置,其主要係於一基架中裝設沿著上下方向垂直設置之傳動軸,以及在基架中裝設連接傳動軸之二發電機組、二軸向防震模組、二磁浮模組與二徑向防震模組,藉由軸向防震模組、磁浮模組與徑向防震模組對傳動軸提供軸向與徑向的磁力作用而懸浮在基架中,使傳動軸在基架中能以接近無磨擦損耗狀態旋轉,且具備防止傳動軸旋轉時之軸向與徑向偏移,其中更利用分別設置於基架上下兩端之二軸向防震模組除與傳動軸上下端呈點接觸之外,並藉其磁力減震構件與磁柱相對磁吸之機構,有效地提供良好的軸向防震性能,使防震磁浮節能式發電裝置整體具備優異的旋轉穩定性。
Description
本發明係關於一種發電裝置,尤指一種兼防震功能之磁浮節能式發電裝置。
目前已知的發電裝置主要係利用一組傳動機構將動力供給源提供之動能傳遞至發電機組,藉由發電機組將動能轉化為電能輸出或儲存。由於現有傳動機構於傳遞動能過程中會因摩擦力而損耗能量,同時傳動機構之傳動軸於旋轉時也會因摩擦力而影響其旋轉的穩定性。
為了改善現有傳動機構於傳遞動能因摩擦力而損耗能量之問題,在現有技術中已揭示有多種磁浮式發電裝置,該些磁浮式發電裝置主要係藉由特殊的磁浮式傳動機構來減少因摩擦力,惟因磁浮式傳動機構於旋轉過程中,仍有會伴隨著軸向或徑向之震動之問題,故為確保磁浮式傳動構旋轉的平穩性,有必要求對所述磁浮式發電裝置進一步創新改善。
本發明之目的在於提供一種防震磁浮節能式發電裝置,解決現有磁浮式發電裝置運轉時之震動問題。
為了達成前述目的,本發明所提出的防震磁浮節能式發電裝置係包括:
一基架,其界定有沿著上下方向垂直延伸之一中心軸線,並定義該中心軸線之延伸方向為一軸向,該基架之頂部與底部各具有一架板;
一傳動軸,其係沿著該軸向裝設於該基架之中心軸線處,且該傳動軸能旋轉且不接觸該基架;
二發電機組,其係間隔設置在該基架中且連接該傳動軸,該二發電機組各包括一電能產生單元以及二磁盤,該電能產生單元包括一基板以及設置於該基板中之多個感應線圈組,該基板固設於該基架中,該傳動軸無接觸地通過該基板,該多個感應線圈組相對於該中心軸線呈等距且等角度分布設置於該傳動軸外圍,該二磁盤固接該傳動軸並相對於該基板呈上下對稱,每一所述磁盤各包括一圓形盤體以及複數個磁塊,該圓形盤體固接該傳動軸,該複數磁塊設置於該圓形盤體面向該基板之一側面,且該複數磁塊呈等角度分布於以該中心軸線為圓心之一圓形旋轉路徑上,所述圓形旋轉路徑對應於該多個感應線圈組的分布位置,且所述磁塊與所述感應線圈組之間具有氣隙;
二軸向防震模組,其係分別裝設於該基架的上段與下段並呈對稱狀,該二軸向防震模組能分別與該傳動軸之上端與下端呈點接觸,每一所述軸向防震模組各包括有一磁力減震構件以及一磁柱,所述磁力減震構件包括一固定板以及一磁鐵環,該磁鐵環結合該固定板固設於該基架中,該磁柱位於該中心軸線上並能軸向有限距離移動地穿設在該磁鐵環中,該磁柱與該磁鐵環之間呈磁吸狀態,該磁柱能與該傳動軸位置對應之軸向一端呈點接觸;
二磁浮模組,其係分別裝設於基架中且分別連接該傳動軸,每一所述磁浮模組各包括軸向間隔排列的二徑向磁力單元以及一軸向磁力單元,其中,每一所述徑向磁力單元各包括一磁環座板、一永磁磁鐵環以及一永磁磁鐵塊,該永磁磁鐵環結合該磁環座板固設於該基架中,該永磁磁鐵塊固定於該傳動軸上且位於該永磁磁鐵環內,該永磁磁鐵塊與該永磁磁鐵環之間具有氣隙並呈相同磁極性徑向相對;該軸向磁力單元係與該二徑向磁力單元中之一所述徑向磁力單元相鄰設置,該軸向磁力單元包括一連接板以及一永磁磁力件,該永磁磁力件結合該連接板固設於該基架中,並使該傳動軸無接觸地通過該永磁磁力件中,該永磁磁力件與鄰近之所述徑向磁力單元之永磁磁鐵塊呈相同磁極性軸向相對且具有氣隙;以及
二徑向防震模組,其係沿著軸向間隔排列地組設於基架中且分別連接該傳動軸,每一所述徑向防震模組各包括至少一徑向磁力組件,每一徑向磁力組件包括一定位板、一永磁磁環以及一永磁磁塊,該永磁磁環結合該定位板固設於該基架中,該永磁磁塊固定於該傳動軸上且位於該永磁磁環內,該永磁磁塊與該永磁磁環之間具有氣隙且呈相同磁極性徑向相對。
藉由前述防震磁浮節能式發電裝置之發明,其主要係基架中裝設沿著上下方向垂直設置之傳動軸,並在基架設置連接傳動軸之二發電機組、二軸向防震模組、二磁浮模組與二徑向防震模組,其中,藉由軸向防震模組、磁浮模組與徑向防震模組對傳動軸提供軸向與徑向的磁力作用,使傳動軸能在基架中以接近無磨擦損耗狀態旋轉,達成節能之目的。另藉由軸向與徑向的磁力作用,在傳動軸高速旋轉過程中,能夠有效避免傳動軸於軸向與徑向偏移,尤其是分別設置於基架上下兩端之二軸向防震模組除與傳動軸上下端呈點接觸之外,更藉由其磁力減震構件與磁柱相對磁吸之機構,有效地提供良好的軸向防震性能,使防震磁浮節能式發電裝置整體具有優異的旋轉穩定性。
本發明防震磁浮節能式發電裝置還能進一步增設磁力懸浮模組,輔助抵銷該傳動軸及該傳動軸上組設的各構件的整體重力,使該傳動軸垂直地懸浮於該基架中。再者,該磁力懸浮模組可以裝設在該基架的上段位置鄰近位置在上的軸向防震模組處,並在該磁力懸浮模組與位置在上的軸向防震模組之間增設一徑向防震模組,使該磁力懸浮模組位於二組徑向防震模組之間.藉此,使結合磁力懸浮模組之傳動軸於高速旋轉過程中,具有更佳的旋轉穩定性。
如圖1所示,其揭示本發明防震磁浮節能式發電裝置之一較佳實施例,由圖式中可以見及,該防震磁浮節能式發電裝置主要包括有一基架10、一傳動軸20、二發電機組30、二軸向防震模組40A、40B、二磁浮模組50以及二徑向防震模組60。
如圖1所示,該基架10中界定有沿著上下方向(即縱向)垂直延伸之一中心軸線100,並定義該中心軸線100之延伸方向為軸向,橫向垂直於該軸向的方向為徑向。於本較佳實施例中,該基架10包括二架板11、12以及複數支柱13,該二架板11、12分別位於該基架之頂部與底部,且該二架板11、12之間具有一裝配空間,該複數支柱13係沿著軸向固接該二架板11、12。
如圖1所示,於本較佳實施例中,該基架10還可在位置在上之架板11的上方增設一固定架板14,於位置在下之架板12的下方增設另一固定架板14,該二固定架板14且為該複數立柱13固接,增進該基架10之架構的穩固性。
如圖1及圖5、圖6所示,該傳動軸20係能旋轉且沿著軸向裝設於該基架10的裝配空間中,該傳動軸20的中心線位於該基架10之中心軸線100上,且該傳動軸20不接觸該基架10。該傳動軸20之軸向兩端(即上端與下端)分別形成沿著軸向朝外尺寸遞減的圓錐狀或半圓球狀之末端部21、22。
如圖1至圖3所示,該二發電機組30係沿著軸向間隔設置在基架10的裝配空間中並連接該傳動軸20,該二發電機組30包括一電能產生單元31以及二磁盤32,該電能產生單元31係裝設於基架10中,該電能產生單元31包括一基板311以及多個感應線圈組312,其中,該基板311固設於基架10中,該基板311對應中心軸線100之位置設有一中孔,該傳動軸20無接觸地通過該基板311的中孔,該多個感應線圈組312係相對於中心軸線100呈等距且等角度分布地設置在該基板311的中孔的外圍。
如圖1至圖3所示,該二磁盤32係間隔固接於傳動軸20上並相對於該基板311呈上下對稱,每一所述磁盤32各包括一圓形盤體321以及複數個磁塊322,所述圓形盤體321為非導磁性材料製成的部件且固接在傳動軸20上,所述磁塊322為永久性磁鐵製成的部件,該複數磁塊322係設置於該圓形盤體321面向基板311之一側面,且該複數磁塊322係呈等角度分布於以中心軸線100為圓心之一圓形旋轉路徑上,所述圓形旋轉路徑對應於該電能產生單元31之多個感應線圈組312的分布位置,且所述磁塊322與所述感應線圈組312之間具有氣隙。
如圖1至圖3所示,前述發電機組30中,感應線圈組312的數量多於磁盤32的磁塊322數量,且感應線圈組312的數量為磁塊322的數量的正整數倍。例如:該電能產生單元31具有六組感應線圈組312,所述磁盤32具有三個磁塊322,感應線圈組312的數量為磁塊322的數量的二倍。此外,為使電能產生單元31適用於產生較大電流,所述感應線圈組312選用扁銅線製成的扁形線圈繞組為佳。
如圖1及圖5、圖6所示,該二軸向防震模組40A、40B係分別裝設於基架10之裝配空間的上段位置與下段位置,且該二軸向防震模組40A、40B分別與傳動軸20之上、下兩端的末端部21、22接近或呈點接觸。於本較佳實施例,該二軸向防震模組40A、40B於傳動軸20上係呈對稱設置。每一軸向防震模組40A、40B各包括有一磁力減震構件41以及一磁柱42。
如圖1及圖5、圖6所示,前述中,每一所述軸向防震模組40A、40B的磁力減震構件41各包括一固定板411以及一磁鐵環412,其中,該固定板411係固設於基架10中,該磁鐵環412固設於固定板411中且磁鐵環412之中心位於該中心軸線100上。
如圖1及圖5、圖6所示,每一所述軸向防震模組40A、40B的磁柱42係能沿著軸向穿設在磁鐵環412與基架10之架板11、12中,每一所述磁柱42各包括一柱體421、一抵接端部422、一磁柱部423以及二限位板部424,該抵接端部422設於柱體421的軸向一端,且該抵接端部421並與傳動軸20位置對應之軸向一端的末端部21、22呈點接觸,該磁柱部423設於柱體421且鄰近該抵接端部422,該磁柱部423穿設於該磁鐵環412中,磁柱42之磁柱部423被能磁鐵環412施以磁力作用並能軸向移動,該二限位板部424係間隔排列地固設於該柱體421的軸向另一端並分別設置於該基架10對應位置(頂部或底部)的架板11、12的軸向(上下方向)兩側,每一限位板部424相對其軸向側鄰的架板11、12之間具有間隙,所述間隙依據產品的實施使用需求而設定。
如圖1及圖5、圖6所示,於本較佳實施例中,該磁柱42之磁柱部423與其外圍的磁鐵環412可為接觸狀態或具有極小間隙,並藉由兩者之間的徑向磁力作用,使磁柱42於磁鐵環412中無法徑向偏移但能軸向有限距離地直線移動。於本較佳實施例,該二限位板部424與其側鄰之架板11、12之間為細小的間隙,使磁柱42僅能於軸向的微小距離範圍內軸向移動。
如圖1及圖5、圖6所示,前述中,當軸向防震模組40A、40B設於傳動軸20之上方位置時,抵接端部422即位於柱體421的下端,當軸向防震模組40A、40B設於傳動軸20之下方位置時,抵接端部422即位於柱體421的上端。該磁柱部423之兩磁極部(N極與S極)係沿著軸向排列,且磁柱部423之磁極部與磁鐵環412之磁極部呈磁極位置互異,使磁柱42之磁柱部423被磁鐵環412施以徑向的磁吸力但能軸向移動。於本較佳實施例中,磁鐵環412之兩磁極部(N極與S軸)係沿著軸向排列,以圖5及圖6揭示內容為例,磁環環412的N極在上、S極在下時,磁柱部423的S極在上、N極在下,磁柱42之磁柱部423被磁鐵環412施以徑向的磁吸力並能軸向移動。
如圖1、圖3及圖4所示,該二磁浮模組50係分別裝設於基架10之裝配空間中,且該二磁浮模組50分別連接傳動軸20。較佳的,該二磁浮模組50係於傳動軸20上呈對稱設置。如圖3所示,於本較佳實施例中,該二磁浮模組50係位於該二發電機組30之間且沿著軸向間隔排列。所述磁浮模組50還可依據產品之使用需求而增加其數量。
如圖1、圖3及圖4所示,每一所述磁浮模組50各包括二徑向磁力單元51、52以及一軸向磁力單元53。每一徑向磁力單元51、52各包括一磁環座板511、521、一永磁磁鐵環512、522以及一永磁磁鐵塊513、523,該磁環座板511、521係固設於基架10中,該永磁磁鐵環512、522係永磁磁鐵製成的圓形環體並固設於磁環座板511、521中,該永磁磁鐵塊513、523為永磁磁鐵製成的圓形塊體並固定於該傳動軸20上,該永磁磁鐵塊513、523位於該永磁磁鐵環512、522內,永磁磁鐵塊513、523的外周面與永磁磁鐵環512、522之內周面之間具有氣隙,且永磁磁鐵塊513、523與永磁磁鐵環512、522呈相同磁極性徑向相對,而能在傳動軸20旋轉過程中,藉由磁斥力提供徑向防震性能。
如圖1、圖3及圖4所示,該軸向磁力單元53係與該二徑向磁力單元51、52中之一徑向磁力單元51、52相鄰設置,該軸向磁力單元53包括一連接板531以及一永磁磁力件532,該連接板531係固設於基架10中,該永磁磁力件532固設於連接板531中,且永磁磁力件532中央具有一軸孔,該傳動軸20無接觸地通過永磁磁力件532的軸孔,該永磁磁力件532與其軸向鄰近之徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523呈相同磁極性軸向相對且彼此之間具有氣隙。
如圖1、圖3及圖4所示,所述徑向磁力單元51、52中,所述永磁磁鐵塊513、523相異磁極性的兩磁極呈上下(軸向)排列,所述永磁磁鐵環512、522相異磁極性的兩磁極也呈上下(軸向)排列,且永磁磁鐵塊513、523與永磁磁鐵環512、522呈相同磁極性相對,使永磁磁鐵塊513、523與永磁磁鐵環512、522之間藉由彼此的磁斥力作用而具備徑向防震性能。
如圖1、圖3及圖4所示,於本較佳實施例中,該二徑向磁力單元51、52中,除了每一徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523與永磁磁鐵環512、522呈相同磁極性相對之外,還能進一步令位置在上之徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523與位置在下之徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523呈相同磁極性上下相對,使上下兩徑向磁力單元51、52之間互以永磁磁鐵塊513、523與永磁磁鐵環512、522呈相同磁極相對而能產生磁斥力,用以對傳動軸20提供軸向及徑向之磁力作用,使傳動軸20懸浮在基架10中,並兼具軸向與徑向防震性能。再進一步搭配所述軸向磁力單元53之永磁磁力件532與其軸向鄰近徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523呈相同磁極性軸向相對,而能對傳動軸20提供軸向磁力作用,增進傳動軸20懸浮在基架10中之磁力作用與軸向防震性能。
如圖1、圖3及圖4所示,以圖式揭示之位置在上的磁浮模組50為例,位置在上之徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523為N極在上、S極在下,永磁磁鐵環512、522為N極在上、S極在下,位置在下之徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523為S極在上、N極在下,永磁磁鐵環512、522為S極在上、N極在下,上、下二徑向磁力單元51、52之永磁磁鐵塊513、523係以相同之S極呈軸向相對,永磁磁鐵環512、522也以相同之S極呈軸向相對,且上下兩徑向磁力單元51、52之間互以永磁磁鐵塊513、523與永磁磁鐵環512、522呈相同磁極(S極)相對而能產生磁斥力,對傳動軸20提供軸向及徑向之磁力作用。此外,位於該二徑向磁力單元51、52下方的軸向磁力單元53之永磁磁力件532之N極在上、S極在下,使軸向磁力單元53之永磁磁力件532與其上方鄰近的永磁磁鐵塊513、523呈相同磁極(N極)相對,而對傳動軸20提供軸向之磁力作用。同理,位置在下的磁浮模組50係相對位置在上的磁浮模組50呈對稱狀設置,也具有相當的磁力作用。
如圖1、圖5及圖6所示,該二徑向防震模組60係沿著軸向間隔排列地組設於基架10之裝配空間中,且該二徑向防震模組60分別連接傳動軸20,較佳的,該二徑向防震模組60係設於傳動軸20上呈對稱設置。於本較佳實施例中,該二徑向防震模組60中之一徑向防震模組60裝設於位置在上的發電機組30與位置在上的軸向防震模組40A、40B之間,另一徑向防震模組60裝設於位置在下的發電機組30與位置在下的軸向防震模組40A、40B之間。
如圖1、圖5及圖6所示,每一所述徑向防震模組60各包括至少一徑向磁力組件61,所述徑向磁力組件61之數量依據產品之使用需求而設定。每一所述徑向磁力組件61包括一定位板611、一永磁磁環612以及一永磁磁塊613,該定位板611係固設於基架10中,該永磁磁環612係永磁磁鐵製成的圓形環體並固設於定位板611中,該永磁磁塊613為永磁磁鐵製成的圓形塊體並固定於該傳動軸20上,該永磁磁塊613位於該永磁磁環612內,且永磁磁塊613的外周面與永磁磁環612之內周面之間具有氣隙。
如圖1、圖5及圖6所示,所述永磁磁塊613相異磁極性的兩磁極呈上下(軸向)排列,所述永磁磁環612相異磁極性的兩磁極也呈上下(軸向)排列,且永磁磁塊613與永磁磁環612呈相同磁極性相對,使永磁磁塊613與永磁磁環612之間藉由彼此的磁斥力作用,而在傳動軸20旋轉過程中,提供徑向防震性能。
如圖1、圖5及圖6所示,於本較佳實施例中,所述徑向防震模組60包括二徑向磁力組件61,該二徑向磁力組件61係沿著軸向間隔排列,位置在上之徑向磁力組件61之永磁磁塊613與位置在下之徑向磁力組件61之永磁磁塊613呈相同磁極性上下相對,位置在上之徑向磁力組件61之永磁磁環612與位置在下之徑向磁力組件61之永磁磁環612也呈相同磁極性上下相對。
如圖1、圖5及圖6所示,除了每一徑向磁力組件61之永磁磁塊613與永磁磁環612呈相同磁極性相對之外,還能進一步令位置在上之徑向磁力組件61之永磁磁塊613與位置在下之徑向磁力組件61之永磁磁塊613呈相同磁極性上下相對,位置在上之徑向磁力組件61之永磁磁環612與位置在下之徑向磁力組件61之永磁磁環612也呈相同磁極性上下相對,使上下兩徑向磁力組件61之間互以永磁磁塊613與永磁磁環612呈相同磁極相對而能產生磁斥力,除了對傳動軸20提供徑向防震功能之外,還能兼具對傳動軸20懸浮在基架10中提供輔助性之軸向磁力作用,並兼具軸向與徑向防震性能。
如圖1、圖3及圖4所示,本發明防震磁浮節能式發電裝置的較佳實施例中,還可進一步包括一電機模組70,該電機模組70裝設於基架10中且連接傳動軸20,藉由該電機模組70在適當的時機對傳動軸20提供輔助性的旋轉驅動力。基於傳動軸20旋轉平穩性,該電機模組70設於該二磁浮模組50之間。
如圖1、圖3及圖4所示,於本較佳實施例中,該電機模組70包括一電機轉子71以及一電機線圈繞組72,該電機轉子71固設於傳動軸20上,該電機線圈繞組72藉由一載板73固設於該基架10中並套設於該電機轉子71的外側,電機線圈繞組72與電機轉子71之間具有氣隙,該電機線圈繞組72能外接電源以產生磁力來驅動組設有電機轉子71之傳動軸20旋轉。於本較佳實施例中,電機轉子71選用非磁性材料(如:鋁等)製成的部件,使該電機模組具備較佳的驅動性能。選用非磁性材料作製造電機轉子,與電機線圈繞組相互搭配,為現有之技術,於此不再贅述。
如圖7所示之另一較佳實施例,其係在圖1所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例的基礎上,進一步增設一磁力懸浮模組80,該磁力懸浮模組80係裝設於基架10中且連接傳動軸20,藉由磁力懸浮模組80提供輔助該傳動軸20懸浮於該基架10中之磁力作用。該磁力懸浮模組80依據該防震磁浮節能式發電裝置產品之實際使用狀態與傳動軸20旋轉的平衡性等設定其連接傳動軸20之較佳位置。如圖7所示的較佳實施例,該磁力懸浮模組80裝設在基架10的上段位置鄰近位置在上的軸向防震模組40A處,惟不以此為限。
於圖7及圖8所示之較佳實施例中,該磁力懸浮模組80與位置在上的軸向防震模組40A、40B之間還可增設一徑向防震模組60A,且該磁力懸浮模組80位於二組徑向防震模組60、60A之間,藉此組合構造,增加傳動軸20高速旋轉時之穩定性。該徑向防震模組60A之組成構造與功能係相同於前述徑向防震模組60,於此不再贅述。
如圖7至圖9所示,該磁力懸浮模組80包括一板體81、一第一磁力錐環83、一第二磁力錐環84以及一軸磁鐵82,其中,該板體81係固設於該基架10中,該板體81可為單一板件或複數個板件上下併疊組合而成,該板體81以該中心軸線100為中心形成由上至下直徑遞減的一錐形孔部810,該錐形孔部810包括上下排列的一上錐孔段811與一下錐孔段812。
如圖7至圖9所示,該第一磁力錐環83及該第二磁力錐環84係上下相鄰地設置於該板體81的錐形孔部810中,其中,該第一磁力錐環83設於該錐形孔部810的上錐孔段811,該第二磁力錐環84設於該錐形孔部810的下錐孔段812。
如圖7至圖9所示,該軸磁鐵82為永磁磁鐵並固設於該傳動軸20上,該軸磁鐵82無接觸地設置於第一磁力錐環83內,或是,該軸磁鐵82無接觸地設置於第一磁力錐環83與第二磁力錐環84兩者之內部,且軸磁鐵82之下磁極段822之外錐面與第一磁力錐環83的內周面具有氣隙,軸磁鐵82之下磁極段822之外錐面與第二磁力錐環84的內周面也具有氣隙,藉由固設於傳動軸20上之軸磁鐵82與設置於板體81中之第一磁力錐環83、第二磁力錐環84之間的磁力,輔助抵銷該傳動軸20及傳動軸20上組設的各構件的整體重力,使該傳動軸20垂直地懸浮於該基架10中,並透過該第一磁力錐環83及該第二磁力錐環84相對於該軸磁鐵82的磁力作用,使被驅動之傳動軸20能懸浮在該基架10中之中心軸線100處平穩地轉動。
如圖7至圖9所示,該軸磁鐵82具有一上磁極段821以及一下磁極段822,該上磁極段821及該下磁極段822具有相異之磁極性。於本較佳實施例中,該上磁極段821形成由上至下直徑遞增的圓錐形體,該下磁極段822形成由上至下直徑遞減的圓錐形體,該上磁極段821與該下磁極段822之連接處形成一環形稜線823,且該上磁極段821與該下磁極段822相對該環形稜線823呈對稱狀。
如圖8及圖9所示,前述中,該軸磁鐵82的上磁極段821的外錐面相對於中心軸線100的夾角為15度至75度,該下磁極段822的外錐面相對於中心軸線100的夾角為15度至75度。其中,該上磁極段821及該下磁極段822的外錐面相對於中心軸線100的夾角以30度、45度或60度等為佳。於本較佳實施例中,第一磁力錐環83的內周面相對於中心軸線100的夾角,以及第二磁力錐環84的內周面相對於中心軸線100的夾角兩者皆相同於軸磁鐵82之下磁極段822之外錐面相對於中心軸線100的夾角,軸磁鐵82之下磁極段822之外錐面平行於第一磁力錐環83的內周面以及第二磁力錐環84的內周面。
如圖8及圖9所示之較佳實施例中,第一磁力錐環83相異磁極性的兩磁極呈上下(軸向)排列,第二磁力錐環84的相異磁極性的兩磁極呈內外(徑向)排列,該軸磁鐵82位於上磁極段821與下磁極段822連接處的環形稜線823位於該第一磁力錐環83的上下兩相異磁極之交界處的等高位置,且第一磁力錐環83位置在下的磁極與第二磁力錐環84位置在內之磁極兩者之磁極性皆相同於軸磁鐵82之下磁極段822之磁極性。
如圖8及圖9所示,以圖式為例,軸磁鐵82之上磁極段821為N極、下磁極段822為S段,第一磁力錐環83位置在上的磁極為N極,第一磁力錐環83位置在下的磁極為S極,第二磁力錐環84位置在內的磁極為S極,第二磁力錐環84位置在外的磁極為N極,軸磁鐵82之下磁極段822相對於第一磁力錐環83位置在下的磁極與第二磁力錐環84位置在內之磁極呈同磁極性(S極)相對,軸磁鐵82之上磁極段821相對於第一磁力錐環83位置在上的磁極呈同磁極性(N極)相對。此外,位於該磁力懸浮模組80上之該徑向防震模組60A之徑向磁力組件61之永磁磁塊613與永磁磁環612兩者之位置在下的磁極為N極,使該徑向磁力組件61之永磁磁塊613與永磁磁環612與該軸磁鐵82上磁極段821呈同磁極性相對,藉以利用永磁磁環612與該軸磁鐵82上磁極段821之間的磁斥力,增進軸向減震性能。
關於本發明防震磁浮節能式發電裝置之使用情形,如圖1、圖2及圖7所示,其係以傳動軸20連接外部的動力供給源,經由外部動力供給源提供動能而驅動傳動軸20旋轉。或者,利用外接電源的電機模組70在適當時機提供輸出輔助性動能至傳動軸20,待傳動軸20正常運轉後,停止電機模組70輸出動能。
該防震磁浮節能式發電裝置於運轉的過程中,該傳動軸係藉由軸向防震模組40A、40B、磁浮模組50與徑向防震模組60對傳動軸20提供軸向與徑向的磁力作用,使傳動軸20能在基架10中以接近無磨擦損耗狀態旋轉,並藉由軸向與徑向的磁力作用,在傳動軸20高速旋轉過程中,能夠有效避免傳動軸20於軸向與徑向偏移、晃動,尤其是利用分別設置於基架10上下兩端之二軸向防震模組40A、40B除與傳動軸20上下端呈點接觸之外,更藉由其磁力減震構件41與磁柱42相對磁吸之機構,有效地提供良好的軸向防震性能,提供防震磁浮節能式發電裝置之傳動軸旋轉時的平穩性。或者,本發明防震磁浮節能式發電裝置增設磁力懸浮模組時,其能進一步藉由磁力懸浮模組80提供的磁力作用輔助抵消傳動軸20及其上組設之構件總合之重力,使傳動軸20能夠直立而懸浮在基架10中,進而使每一發電機組30中連接於傳動軸20上之兩磁盤32相對於電能產生單元31上下兩側繞著中心軸線100旋轉,使磁盤32的每一磁塊322相對於電能產生單元31之感應線圈組312移動,使感應線圈組312產生感應電動勢而發電。
10:基架
100:中心軸線
11:架板
12:架板
13:支柱
14:固定架板
20:傳動軸
21:末端部
22:末端部
30:發電機組
31:電能產生單元
311:基板
312:感應線圈組
32:磁盤
321:圓形盤體
322:磁塊
40A:軸向防震模組
40B:軸向防震模組
41:磁力減震構件
411:固定板
412:磁鐵環
42:磁柱
421:柱體
422:抵接端部
423:磁柱部
424:限位板部
50:磁浮模組
51:徑向磁力單元
511:磁環座板
512:永磁磁鐵環
513:永磁磁鐵塊
52:徑向磁力單元
521:磁環座板
522:永磁磁鐵環
523:永磁磁鐵塊
53:軸向磁力單元
531:連接板
532:永磁磁力件
60:徑向防震模組
60A:徑向防震模組
61:徑向磁力組件
611:定位板
612:永磁磁環
613:永磁磁塊
70:電機模組
71:電機轉子
72:電機線圈繞組
73:載板
80:磁力懸浮模組
81:板體
810:錐形孔部
811:上錐孔段
812:下錐孔段
82:軸磁鐵
821:上磁極段
822:下磁極段
823:環形稜線
83:第一磁力錐環
84:第二磁力錐環
圖1係本發明防震磁浮節能式發電裝置之一較佳實施例的平面示意圖。
圖2係圖1所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例中之發電機組之局部放大示意圖。
圖3係圖1所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例中之包括發電機組與磁浮模組之局部示意圖。
圖4係圖3之局部放大示意圖。
圖5係圖1所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例中連接於傳動軸上端之軸向防震模組之局部放大示意圖。
圖6係圖1所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例中連接於傳動軸下端之軸向防震模組之局部放大示意圖。
圖7係圖1所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例增設磁力懸浮模組之另一較佳實施例之平面示意圖。
圖8係圖7所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例中之局部示意圖。
圖9係圖7所示防震磁浮節能式發電裝置較佳實施例中之磁力懸浮模組之放大示意圖。
10:基架
100:中心軸線
11:架板
13:支柱
14:固定架板
20:傳動軸
30:發電機組
40A:軸向防震模組
40B:軸向防震模組
50:磁浮模組
51:徑向磁力單元
52:徑向磁力單元
53:軸向磁力單元
60:徑向防震模組
61:徑向磁力組件
70:電機模組
Claims (8)
- 一種防震磁浮節能式發電裝置,係包括:一基架,其界定有沿著上下方向垂直延伸之一中心軸線,並定義該中心軸線之延伸方向為一軸向,該基架之頂部與底部各具有一架板;一傳動軸,其係沿著該軸向裝設於該基架之中心軸線處,且該傳動軸能旋轉且不接觸該基架;二發電機組,其係間隔設置在該基架中且連接該傳動軸,該二發電機組各包括一電能產生單元以及二磁盤,該電能產生單元包括一基板以及設置於該基板中之多個感應線圈組,該基板固設於該基架中,該傳動軸無接觸地通過該基板,該多個感應線圈組相對於該中心軸線呈等距且等角度分布設置於該傳動軸外圍,該二磁盤固接該傳動軸並相對於該基板呈上下對稱,每一所述磁盤各包括一圓形盤體以及複數個磁塊,該圓形盤體固接該傳動軸,該複數磁塊設置於該圓形盤體面向該基板之一側面,且該複數磁塊呈等角度分布於以該中心軸線為圓心之一圓形旋轉路徑上,所述圓形旋轉路徑對應於該多個感應線圈組的分布位置,且所述磁塊與所述感應線圈組之間具有氣隙;二軸向防震模組,其係分別裝設於該基架的上段與下段並呈對稱狀,該二軸向防震模組能分別與該傳動軸之上端與下端呈點接觸,每一所述軸向防震模組各包括有一磁力減震構件以及一磁柱,所述磁力減震構件包括一固定板以及一磁鐵環,該磁鐵環結合該固定板固設於該基架中,該磁柱位於該中心軸線上並能軸向有限距離移動地穿設在該磁鐵環中,該磁柱與該磁鐵環之間呈磁吸狀態,該磁柱能與該傳動軸位置對應之軸向一端呈點接觸;每一所述磁柱各包括一柱體、一抵接端部、一磁柱部以及二限位板部,該抵接端部設於該柱體的軸向一端,該抵接端部能與該傳動軸位置對應之軸向一端呈點接觸,該磁柱部設於該柱體且鄰近該抵接端部,該磁柱部能軸向移動地穿設於該磁鐵環中,該磁 柱之磁柱部與該磁鐵環呈徑向的磁吸狀態,該二限位板部間隔排列地固設於該柱體的軸向另一端並分別設置於該基架中對應位置的架板的軸向兩側,每一限位板部相對其軸向側鄰的所述架板之間具有間隙;二磁浮模組,其係對稱設置於該基架中且分別連接該傳動軸,每一所述磁浮模組各包括軸向間隔排列的二徑向磁力單元以及一軸向磁力單元,其中,每一所述徑向磁力單元各包括一磁環座板、一永磁磁鐵環以及一永磁磁鐵塊,該永磁磁鐵環結合該磁環座板固設於該基架中,該永磁磁鐵塊固定於該傳動軸上且位於該永磁磁鐵環內,該永磁磁鐵塊與該永磁磁鐵環之間具有氣隙並呈相同磁極性徑向相對;該軸向磁力單元係與該二徑向磁力單元中之一所述徑向磁力單元相鄰設置,該軸向磁力單元包括一連接板以及一永磁磁力件,該永磁磁力件結合該連接板固設於該基架中,並使該傳動軸無接觸地通過該永磁磁力件中,該永磁磁力件與鄰近之所述徑向磁力單元之永磁磁鐵塊呈相同磁極性軸向相對且具有氣隙;以及二徑向防震模組,其係沿著軸向間隔排列地組設於基架中且分別連接該傳動軸,每一所述徑向防震模組各包括至少一徑向磁力組件,每一徑向磁力組件包括一定位板、一永磁磁環以及一永磁磁塊,該永磁磁環結合該定位板固設於該基架中,該永磁磁塊固定於該傳動軸上且位於該永磁磁環內,該永磁磁塊與該永磁磁環之間具有氣隙且呈相同磁極性徑向相對。
- 如請求項1所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,所述徑向磁力單元之永磁磁鐵塊相異磁極性的兩磁極呈軸向排列,所述永磁磁鐵環相異磁極性的兩磁極呈軸向排列,且所述永磁磁鐵塊與所述永磁磁鐵環呈相同磁極性相對,所述徑向磁力單元之永磁磁鐵塊與所述徑向磁力單元之永磁磁鐵塊呈相同磁極性軸向相對。
- 如請求項1或2所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,該基架中增設一電機模組,該電機模組設於該二磁浮模組之間,且該電機模組包括一電機轉子以及一電機線圈繞組,該電機轉子固設於該傳動軸上,該電機線圈繞組藉由一載板固設於該基架中並套設於該電機轉子的外側,該電機線圈繞組與該電機轉子之間具有氣隙。
- 如請求項3所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,該二徑向防震模組呈對稱設置,其一所述徑向防震模組裝設於位置在上的所述發電機組與位置在上的所述軸向防震模組之間,另一所述徑向防震模組裝設於位置在下的所述發電機組與位置在下的所述軸向防震模組之間;所述徑向防震模組包括二徑向磁力組件,該二徑向磁力組件係沿著該軸向間隔排列,位置在上之所述徑向磁力組件之永磁磁塊與位置在下之所述徑向磁力組件之永磁磁塊呈相同磁極性上下相對,位置在上之所述徑向磁力組件之永磁磁環與位置在下之所述徑向磁力組件之永磁磁環呈相同磁極性上下相對。
- 如請求項1或2所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,該基架中增設一磁力懸浮模組,該磁力懸浮模組包括:一板體,其固設於該基架中,該板體以該中心軸線為中心形成由上至下直徑遞減的一錐形孔部,該錐形孔部包括上下排列的一上錐孔段與一下錐孔段;一第一磁力錐環,其設於該錐形孔部的上錐孔段;一第二磁力錐環,其設於該錐形孔部的下錐孔段;以及一軸磁鐵,其固設於該傳動軸上,該軸磁鐵至少伸入該第一磁力錐環內或伸入該第一磁力錐環與該第二磁力錐環內,該軸磁鐵具有相異磁極性之一上磁極段以及一下磁極段,該上磁極段形成由上至下直徑遞增的圓錐形體,該下磁極段形成由上至下直徑遞減的圓錐形體,該上磁極段與該下磁極段之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,該下磁極 段之外周面平行於該第一磁力錐環之內周面與該第二磁力錐環之內周面,該下磁極段相對於該第一磁力錐環與該第二磁力錐環呈相同磁極性相對。
- 如請求項3所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,該基架中增設一磁力懸浮模組,該磁力懸浮模組包括:一板體,其固設於該基架中,該板體以該中心軸線為中心形成由上至下直徑遞減的一錐形孔部,該錐形孔部包括上下排列的一上錐孔段與一下錐孔段;一第一磁力錐環,其設於該錐形孔部的上錐孔段;一第二磁力錐環,其設於該錐形孔部的下錐孔段;以及一軸磁鐵,其固設於該傳動軸上,該軸磁鐵至少伸入該第一磁力錐環內或伸入該第一磁力錐環與該第二磁力錐環內,該軸磁鐵具有相異磁極性之一上磁極段以及一下磁極段,該上磁極段形成由上至下直徑遞增的圓錐形體,該下磁極段形成由上至下直徑遞減的圓錐形體,該上磁極段與該下磁極段之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,該下磁極段之外周面平行於該第一磁力錐環之內周面與該第二磁力錐環之內周面,該下磁極段相對於該第一磁力錐環與該第二磁力錐環呈相同磁極性相對。
- 如請求項6所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,該二徑向防震模組呈對稱設置,其一所述徑向防震模組裝設於位置在上的所述發電機組與位置在上的所述軸向防震模組之間,另一所述徑向防震模組裝設於位置在下的所述發電機組與位置在下的所述軸向防震模組之間;所述徑向防震模組包括二徑向磁力組件,該二徑向磁力組件係沿著該軸向間隔排列,位置在上之所述徑向磁力組件之永磁磁塊與位置在下之所述徑向磁力組件之永磁磁塊呈相同磁極性上下相對,位置在上之所述徑向磁力組件之永磁磁環與位置在下之所述徑向磁力組件之永磁磁環呈相同磁極性上下相對。
- 如請求項7所述之防震磁浮節能式發電裝置,其中,該磁力懸浮模組裝設在該基架的上段位置鄰近位置在上的所述軸向防震模組處,該磁力懸浮模組與位置在上的軸向防震模組之間增設一徑向防震模組,該磁力懸浮模組位於二組徑向防震模組之間。
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- 2020-04-24 TW TW109113885A patent/TWI719892B/zh active
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