TWI745838B - 發電裝置及儲能系統 - Google Patents

Abstract

一種發電裝置包含： 基座、平面式可撓性薄膜、導電線圈組件及永磁性材料。基座具有共振腔以及共振腔開口；平面式可撓性薄膜具有相對之第一表面及第二表面，平面式可撓性薄膜設置於基座且覆蓋共振腔開口，第二表面面向共振腔；導電線圈組件(包含平面式螺紋線圈)，設置於平面式可撓性薄膜的第一表面及第二表面之至少其中之一，且導電線圈組件對應該共振腔；永磁性材料設置於共振腔且與導電線圈組件對應，其中，平面式可撓性薄膜振動時，導電線圈組件與永磁性材料間，因有相對運動，造成通過螺紋線圈的磁通量有變化，而產生反電動勢。一種具有發電裝置之儲能系統亦被提供。

Description

發電裝置及儲能系統

本發明是有關一種發電及儲存電能的技術，尤其是一種同時能將自然界中的各種能量(如聲能，風能等振動能量，及無線電波能量)，轉成電能的發電裝置，及具有此發電裝置的儲能系統。

隨著石化能源日漸減少，以及環保意識的抬頭，世界各國已積極發展綠色能源，希望能降低對於石油、煤炭等原料的依賴。目前發展較為成熟的環保發電方式為太陽能發電，然而太陽能發電，除了會受到四季變化的因素外，還會受到陰雨天、白天晚上等種種因素的影響，導致其具有發電量無法控制的缺點。

另一方面，由於自然界的振動能量源源不絕，如聲音之來源，不受天氣及季節的影響，且聲音具有隨時隨地能產生及接收的特性，故將自然界的振動能量，如聲能，轉成電能的相關探討及技術開發，已逐漸盛行。因此，如何研發出不受四季與天氣變化影響，並可全天候同時收集這些能源，進行發電的發電裝置，乃是開發業者所極力鑽研的課題。

本發明提供一種發電裝置及儲能系統，能同時收集自然界的能量，如聲能，風能及雨滴撞擊等振動能量，及無線電波能量。其中發電裝置的運作，不受信號源種類、頻率、時間及天候的限制，而有效率的產生電能。

本發明提供一種發電裝置及儲能系統，具有多數個不同大小的平面式導電線圈組件，不僅容易以習知的印刷電路板技術，量產製作，更具有可靠度高，且又輕巧，可架設於室內、室外，或與建材結合的優點。

本發明所提供的發電裝置包含：多數個不同大小的基座、平面式可撓性薄膜、導電線圈組件，及永磁性材料。基座上安置有共振腔以及共振腔開口；平面式可撓性薄膜具有相對之第一表面及第二表面，平面式可撓性薄膜設置於基座上且覆蓋共振腔開口，第二表面面向共振腔；導電線圈組件包含平面式螺紋線圈(可為圓弧形或方形)，設置於平面式可撓性薄膜的第一表面及第二表面上之至少其中之一，且導電線圈組件對應共振腔；另一方面，平面式螺紋線圈的中央沒有開洞，這樣不僅可以增加圈數，也可以不漏接聲能、風能及雨滴撞擊的振動能量，而提升發電的效率。永磁性材料設置於共振腔之底座上，且與導電線圈組件對應，其中，平面式可撓性薄膜受到振動時，經由振動使導電線圈組件與永磁性材料間，因有相對運動，造成通過平面式螺紋線圈的磁通量有變化，而產生反電動勢。

在本發明的一實施例中，上述之基座包含：底板及腔壁，腔壁圍設於底板，腔壁具有頂面，平面式可撓性薄膜設置於腔壁的頂面，永磁性材料設置於底板上。

在本發明的一實施例中，發電裝置更包含：框架，對應腔壁的頂面設置，平面式可撓性薄膜夾置於框架及基座之間。

在本發明的一實施例中，上述之導電線圈組件包含：一個平面式螺紋線圈及兩層絕緣片，平面式螺紋線圈是夾設於兩層絕緣片間，有一條輸出電壓引線可將平面式螺紋線圈中心處，經由印刷電路板的通孔(Via Hole)技術，連到平面式螺紋線圈及絕緣片的外圍，並蓋上絕緣的保護膠，因此導電線圈組件除了以輸出電壓引線送出電壓之外，其餘是與外界環境完全隔離。

在本發明的一實施例中，上述之導電線圈組件包含：多個平面式螺紋線圈及多層絕緣片，平面式螺紋線圈可為各自獨立，或可相互疊設，絕緣片分別設置於兩相互疊設之平面式螺紋線圈之間，以及覆蓋平面式螺紋線圈。

在本發明的一實施例中，上述之平面式螺紋線圈的材料，選自下列材料其中之一，銅、金箔、銀箔、鋁箔、石墨烯，及透明導電高分子材料，或將其整合，如將石墨烯沉積在銅膜，或透明導電高分子膜上，使導電線圈組件透明而沒有遮光的問題。絕緣片的材料可為聚乙烯胺(PI)，或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

在本發明的一實施例中，上述之永磁性材料選自，如釹磁鐵及鋁鐵硼磁鐵其中之一。

在本發明的一實施例中，發電裝置更包含線路層，導電線圈組件包含平面式螺紋線圈，平面式螺紋線圈具有螺紋線圈內端部、螺紋線圈外端部及輸出電壓引線，輸出電壓引線連接螺紋線圈內端部，且經由印刷電路板的通孔(Via Hole)技術，連到平面式螺紋線圈及絕緣片的外圍，並蓋上絕緣的保護膠，線路層至少包含兩輸出電壓導線，分別與輸出電壓引線及螺紋線圈外端部電性連接，將電壓輸出。

在本發明的一實施例中，於基座(或者軟性印刷電路板)及平面式圓弧形螺紋線圈製作完成之後，可用習知的壓印與加熱方式，在上述之平面式可撓性薄膜上，一體形成懸邊結構，環繞於平面式螺紋線圈的外圍，可增加導電線圈組件的彈性，使其更容易受外界聲波、風力及雨滴的撞擊，而產生振動。其中懸邊結構具有懸邊結構缺口，以供輸出電壓引線自絕緣片上方或中間通過。

在本發明的一實施例中，上述之懸邊結構，外形為凹槽或凸部，且凹槽或凸部的截面，呈鐘型或者半圓球形。

在本發明的一實施例中，上述之導電線圈組件的個數及大小，可為多個相同或不同，以便其對應的共振腔有不同的共振頻率，去吸收環境中不同頻率的振動信號。且導電線圈組件之間，可依習知的電路板製程，藉由引線或線路層，進行串聯及/或並聯，增加電流，或電壓，或功率的輸出。

在本發明的一實施例中，上述之基座為軟性印刷電路板，而共振腔、共振腔開口及線路層，是形成於軟性印刷電路板之上。

在本發明的一實施例中，上述之平面式可撓性薄膜受聲波、風力及雨滴撞擊，而產生振動，經由振動使導電線圈組件與永磁性材料間，因有相對運動，造成通過螺紋線圈的磁通量有變化，而產生反電動勢。

在本發明的一實施例中，上述之導電線圈組件，可如天線一般，同時接收外界環境之無線電波，而產生電壓輸出。

本發明所提供的儲能系統，包括上述之發電裝置、平面式變壓器、整流器，以及電容性儲能器(如電池)。發電裝置具有輸出端；平面式變壓器連接至發電裝置的輸出端，平面式變壓器包含兩平面線圈(中央區域都沒有洞)及一導磁性材料，兩平面線圈重疊，且導磁性材料設置於兩平面線圈之間；整流器連接至平面式變壓器的輸出端；電容性儲能器連接至整流器的輸出端。

在本發明的一實施例中，上述之導磁性材料為永久磁鐵。

在本發明的一實施例中，上述之兩平面線圈的圈數分別為第一圈數及第二圈數，第一圈數及第二圈數具有比值，經由調整比值，以進行發電裝置及電容性儲能器間的阻抗匹配。

在本發明的一實施例中，上述之發電裝置更包含線路層，其功能是電性連接導電線圈組件，輸出其產生的電壓，發電裝置的基座為軟性印刷電路板，共振腔、共振腔開口、線路層、平面式變壓器、整流器及電容性儲能器，形成於軟性印刷電路板之上。

在本發明的一實施例中，上述之儲能系統更包含升壓或降壓轉換器，連接至電容性儲能器，以供利用儲能系統推動直流電壓(如直流馬達)負載。

在本發明的一實施例中，上述之儲能系統更包含變頻器，連接至電容性儲能器，以供利用儲能系統推動交流電壓(如感應馬達)負載。

本發明在平面式可撓性薄膜上，設置導電線圈組件，因平面式可撓性薄膜具有軟、薄且富有彈性的特性，當平面式可撓性薄膜受到聲音、風力及雨滴 力的撞擊時，將產生振動，使導電線圈組件與永磁性材料間，因有相對運動，造成通過螺紋線圈的磁通量有變化，而產生反電動勢，發電裝置的發電將不受信號源種類、頻率、時間及天候的限制。又發電裝置及儲能系統為平面式結構，容易與建材整合進行鋪設佈置。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

圖1是本發明一實施例發電裝置之結構分解示意圖，圖2是本發明一實施例發電裝置之結構示意圖，如圖1及圖2所示，發電裝置10包含基座12、平面式可撓性薄膜14、導電線圈組件16及永磁性材料18。基座12具有共振腔20以及共振腔開口22；平面式可撓性薄膜14具有相對之第一表面141及第二表面142，平面式可撓性薄膜14設置於基座12且覆蓋共振腔開口22，第二表面142面向共振腔20；導電線圈組件16設置於平面式可撓性薄膜14的第一表面141及第二表面142之至少其中之一，且導電線圈組件16對應共振腔20，在圖1及圖2所示的實施例中，導電線圈組件16例如設置於第一表面141，惟不限於此；永磁性材料18設置於共振腔20內的基座12上方，且與導電線圈組件16對應。

具體而言，基座12由底板121及腔壁122構成，腔壁122圍設於底板121的四周邊，腔壁122具有頂面123，平面式可撓性薄膜14之第二表面142的周邊設置於腔壁122的頂面123，使得平面式可撓性薄膜14獲得腔壁122的固定與支撐。於一實施例中，發電裝置10更包含框架24，框架對應腔壁122的頂面123設置，使平面式可撓性薄膜14的周邊被夾設於框架24及基座12之間。又永磁性材料18例如為釹磁鐵及鋁鐵硼磁鐵(由釹、鐵、硼所形成的四方晶系晶體)其中之一，其設置於基座12的底板121上，以面向導電線圈組件16。

請繼續參閱圖1所示，於一實施例中，導電線圈組件16包含有平面式螺紋線圈26及兩層絕緣片28a、28b。圖3是本發明一實施例，為有平面式圓弧形螺紋線圈的導電線圈組件結構示意圖，如圖3所示，，平面式螺紋線圈26例如為圓弧形螺紋線圈，惟不限於此。圖4是本發明又一實施例，為有平面式方形螺紋線圈導電線圈組件結構示意圖，如圖4所示，平面式螺紋線圈26亦可為方形螺紋線圈。如圖3及圖4所示，平面式螺紋線圈26被兩層絕緣片28a、28b夾設於之間，兩層絕緣片28a、28b的大小可相等或不相等，兩層絕緣片28a、28b延伸至平面式螺紋線圈26外圍，以藉由兩層絕緣片28a、28b固定，隔離及保護平面式螺紋線圈26；其中無論平面式螺紋線圈26是圓弧形或者方形，其中央皆無形成有開洞，可增加平面式螺紋線圈26的圈數。又於未繪示的實施例中，導電線圈組件16亦可包含多片上下疊設之平面式螺紋線圈26，且任一對相鄰之平面式螺紋線圈26之間，都夾設有一層絕緣片28a/28b。平面式螺紋線圈26的材料，可為下列材料其中之一，銅、金箔、銀箔、鋁箔、石墨烯，及透明導電高分子材料，或其整合，如將石墨烯沉積在銅膜，或透明導電高分子膜上(透明而不會有遮光的問題)。其中當平面式螺紋線圈26的材料選用銅時，較佳者，為使用壓碾(延)銅(Rolled and Annealed)。絕緣片28a、28b例如為塑膠片，塑膠片的材質，可為聚乙烯胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。

如圖1及圖2所示，於一實施例中，平面式可撓性薄膜14例如為軟、薄，且具有彈性的塑膠材料，當平面式可撓性薄膜14受到自然界中的各種信號能量，例如聲音(如工廠噪音)、風力及雨滴的撞擊時，將產生振動。平面式可撓性薄膜14的振動，使導電線圈組件16與永磁性材料18之間，產生相對運動，造成通過導電線圈組件16之平面式螺紋線圈26的磁通量(Magnetic Flux)，產生變化，則依據法拉第定律(Faraday’s Law)，在平面式螺紋線圈26的兩端，會產生反電動勢(Back Electromotive Force，EMF)，其中由於平面式螺紋線圈的中央沒有開洞，因此不僅可以增加圈數，也可以不漏接聲能、風能及雨滴撞擊的振動能量，而提升發電的效率。又各種振動能量所產生的反電動勢，是可加成的。

於一實施例中，如圖3及圖4所示，平面式螺紋線圈26的兩端，分別為螺紋線圈內端部261及螺紋線圈外端部262，螺紋線圈內端部261例如為位於平面式螺紋線圈26的中心，螺紋線圈外端部262例如為位於平面式螺紋線圈26的外圍，兩根輸出電壓導線32及33，分別連結於螺紋線圈內端部261及螺紋線圈外端部262所設的引線接點29及引線接點31，輸出螺紋線圈產生的電壓。於一實施例中，平面式螺紋線圈26具有一輸出電壓引線30，輸出電壓引線30的一端接螺紋線圈內端部261，輸出電壓引線30的另一端經由印刷電路板的通孔(Via Hole)技術，連到平面式螺紋線圈26及絕緣片28a、28b的外圍，使得輸出電壓引線30的另一端與引線接點29連接，並將輸出電壓引線30蓋上絕緣的保護膠。於此實施例之導電線圈組件16中，平面式螺紋線圈26除了具有輸出電壓引線30可將平面式螺紋線圈26中心處連到外圍以送出電壓之外，其餘平面式螺紋線圈26受到絕緣片28a、28b覆蓋而與外界環境完全隔離。於一實施例中，平面式螺紋線圈26可作為天線，藉以吸收外界環境(如空氣中)的無線電波，而同時可產生電壓輸出。

圖5是本發明一實施例，為有懸邊的平面式可撓性薄膜的上視圖，圖6是圖5沿AA’切線的側視圖，在圖5中，有標出導電線圈組件16及輸出電壓導線32與33的位置。如圖5及圖6所示，平面式可撓性薄膜14上形成有懸邊結構34，環繞於導電線圈組件16的外圍，其中懸邊結構34具有懸邊結構缺口36，以供導電線圈組件16之平面式圓弧形螺紋線圈26的輸出電壓引線30或外連輸出電壓導線32與33通過；其中，懸邊結構34的外形，例如為環形之凹槽或者環形之凸部，如圖6所示，懸邊結構34的截面可呈鐘型(Bell shape)或半圓球形(Hemisphere)。於一實施例中，懸邊結構34的製作為於基座12及平面式螺紋線圈26製作完成之後，以習知的壓印與加熱方式利用夾具及模具，對平面式可撓性薄膜14加壓加熱而成，其中模具例如包含兩陶瓷模具，兩陶瓷模具上下設置，其中一陶瓷模具設有一凹槽，而另一陶瓷模具則設有一凸槽，將兩陶瓷模具的凹槽及凸槽對位，且以三明治上下重疊方式，夾住平面式可撓性薄膜14，之後對兩陶瓷模具進行加壓加熱，即可以完成懸邊結構34的製作。此懸邊結構34是作為一種軟性彈簧，可增加導電線圈組件16的彈性，提升平面式可撓性薄膜14的振幅，並快速且有效吸收外界聲波、風力及雨滴的撞擊能量，進而提升整個發電裝置10的發電效率。

圖7是本發明又一實施例，具有多個不同大小發電裝置之結構示意圖，於一實施例中，發電裝置10A包含多個導電線圈組件16，導電線圈組件16的個數及大小，可為多個相同或不同，以便其對應的共振腔20有不同的共振頻率，去吸收環境中不同頻率的振動信號。導電線圈組件16之間可依習知的電路板製程，藉由引線或線路層，進行相互串聯及/或併聯，增加電流，或電壓，或功率的輸出。於一實施例中，可利用軟性印刷電路板作為基座12，在軟性印刷電路板上，安置多個空腔20並具共振腔開口22(標示於圖1)，另在軟性印刷電路板上，可製作線路層(圖中未示)，藉以進行多個導電線圈組件16之間的連線。其中，多個導電線圈組件16之平面式螺紋線圈26的大小及厚度，可依需求而有所差異，例如在製作導電線圈組件16之前，可先量測出各處噪音或陣風，所造成之平面式可撓性薄膜14振動的頻率分佈曲線，再依據振幅較大的頻率響應，設計平面式螺紋線圈26的大小及厚度，又共振腔20的高度(或厚度)亦可配合振動頻率進行調整，藉以提升發電的效率。

於一實施例中，發電裝置10/10A可作成透明的型態，例如以透明壓克力等材料製作基座12，以透明的聚乙烯胺(PI)或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)等塑膠材料，製作透明的平面式可撓性薄膜14，或整合透明的導電高分子及石墨烯，製作透明的平面式螺紋線圈16。又在發電裝置10/10A的基座12或者平面式可撓性薄膜14上，亦可配合造景的需求，噴上各種顏色的防水薄膜塗料，進行各種圖案及美觀設計。

圖8是本發明一實施例儲能系統的等效電路架構示意圖，如圖所示，儲能系統40包括發電裝置10、平面式變壓器42、整流器44及電容性儲能器46。發電裝置10具有發電裝置電壓輸出端101，平面式變壓器42連接發電裝置電壓輸出端101，整流器44連接平面式變壓器42的輸出端，電容性儲能器46連接整流器44的輸出端。於一實施例中，電容性儲能器46例如為電池。由平面式變壓器42輸出的電流，需先經由整流器44，進行全波整流以轉成直流電後，才可接至電容性儲能器46。於一實施例中，當使用軟性印刷電路板，作為發電裝置10的基座12(標示於圖1)時，上述之平面式變壓器42、整流器44及電容性儲能器46，可設置於軟性印刷電路板上。

接續上述說明，平面式變壓器42，包含兩平面線圈及一導磁性材料50，其中兩平面線圈分別為初級線圈48P及次級線圈48S。平面式變壓器42，可由圓弧形或方形之螺紋線圈組成，其功能有兩個，第一是升高發電裝置10產生的電壓去推動整流器44，第二是達成發電裝置10與電容性儲能器46之間，能量最大傳送的阻抗匹配問題。導磁性材料50可為平面式薄型，故兩平面線圈(初級線圈48P及次級線圈48S)的中央沒有開洞而容易製作。另一方面，平面線圈(初級線圈48P及次級線圈48S)的中央沒有開洞，可彈性改變初級線圈48P、及次級線圈48S的圈數，而容易控制變壓器42的圈數比。又因初級線圈48P及次級線圈48S為平面式，故也很容易，與平面式薄型導磁性材料50進行組合，其方法說明如下: 將初級線圈48P及次級線圈48S上下對準重疊，而導磁性材料50則是設置於初級線圈48P及次級線圈48S之間，導磁性材料50例如為永久磁鐵。於一實施例中，初級線圈48P及次級線圈48S的圈數，分別為第一圈數N _P及第二圈數N _S，第一圈數N _P及第二圈數N _S具有一比值N，N=N _S/N _P，經由調整比值N，可進行發電裝置10及電容性儲能器46的阻抗匹配，其中初級線圈48P及次級線圈48S的寄生電抗，分別為電抗X _P及電抗X _S，電阻分別為電阻R _P及電阻R _S。這些寄生的電抗及電阻一般都很小，而可以忽略不計，但是平面式螺紋線圈26之寄生電抗X _C則較大，而不能忽略不計。以下討論發電裝置10與電容性儲能器46之間，要達成能量最大傳送的阻抗匹配問題。

具體而言，發電裝置10的等效電路為電感性，即如圖8所示，發電裝置10的等效電路，為平面式螺紋線圈26之寄生電抗X _C及電阻R _C的組合，一般R _C較小，可予以忽略不計。其中V _P及I _P分別表示發電裝置10所產生的電壓及電流。一般需經由平面式變壓器42，進行發電裝置10及電容性儲能器46間的阻抗匹配，例如當電容性儲能器46的阻抗為X _L時，則阻抗匹配的條件為X _L=X _CN ²，其中因平面式螺紋線圈26的寄生電抗X _C，及電容性儲能器46的阻抗X _L，都與頻率有關，因此N值的大小，與所接收的振動頻率相關。

圖9是本發明一實施例儲能系統，應用至直流電壓 (如直流馬達，或電池)負載的等效電路架構示意圖，如圖9所示，儲能系統40A除了包含發電裝置10、平面式變壓器42、整流器44及電容性儲能器46之外，更包含升壓(Boost)或降壓(Buck)轉換器52，升壓或降壓轉換器52連接至電容性儲能器46的輸出端，以供利用儲能系統40A推動直流電壓 (如直流馬達，或電池)負載54。圖10是本發明一實施例儲能系統，應用至交流電壓(如感應馬達)負載的等效電路架構示意圖，如圖10所示，儲能系統40B除了包含發電裝置10、平面式變壓器42、整流器44及電容性儲能器46之外，更包含變頻器(Inverter)56，變頻器56連接至電容性儲能器46的輸出端，變頻器56的功能是進行直流/交流的轉換，以推動交流電壓(如感應馬達)負載58。

在本發明實施例之儲能系統中，針對電容性負載(如電池)或電感性負載(如馬達)，發電裝置可利用不同大小、厚度，及串/並聯組合的導電線圈組件進行阻抗匹配，使導電線圈組件及共振腔的共振頻率，都能分別對應外界環境中，不同能量信號的中心頻率，如此才能有效的將各個不同信號，逐個進行能量吸收，以達成最有效率的發電。

本發明實施例之發電裝置及儲能系統，具有下列之優點： (1) 發電裝置可同時接收自然界中各種信號的能量，如聲音、風力、雨滴及無線電波，因此不受信號源種類的限制；發電裝置的運作可在白天、黃昏或晚上，且無論是太陽高照，或颳風下雨的日子皆可運作，因此不受時間及天候的限制。 (2)發電裝置或儲能系統為平面式結構，容易與建材整合進行鋪設佈置，例如將發電裝置或儲能系統，裝設或嵌入於隔音牆的內部及外部、窗戶、紗窗、大門或玻璃惟幕的外部。其中，發電裝置可採用透明化導電高分子材料，或將其與石墨烯整合之透明導電線圈。而基座，共振腔與外框等，也可用壓克力等透明材料。故發電裝置可設置在建材表面上或嵌入建材，以配合美觀，或透明外觀的需要。 (3)發電裝置或儲能系統，可直接安裝在室內及室外，例如可放在走廊、工廠、各類廣播電台、無線基地台、車站、馬路旁等室外空間，或者放置在禮堂或公共場所等聲音量很大的室內空間，或者安裝在發出噪音的機台上或附近，以最靠近的方式，直接吸收噪音的能量，可提升噪音發電的效率，亦可放置在海風及空曠處等風力很大的地方，或者山谷的迎風處。因此發電裝置或儲能系統，不受信號源位置的限制。 (4) 發電裝置及儲能系統，可大部分直接內建在軟性印刷電路板內，進行線路及各組件間的連線布局，因所有的線路都有軟性印刷電路板的絕緣保護，故非常容易製作、架設及連線操作。 (5) 可直接調整基座之共振腔的高度(或厚度)，以配合信號振動源的頻率，進而提升發電的效率，具有容易調校及維護的優點。此外，發電裝置亦無有汙染的問題，成本低，可靠度高，且具有競爭力。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10、10A：發電裝置 101：發電裝置電壓輸出端 12：基座 121：底板 122：腔壁 123：頂面 14：平面式可撓性薄膜 141：第一表面 142：第二表面 16：導電線圈組件 18：永磁性材料 20：共振腔 22：共振腔開口 24：框架 26：平面式螺紋線圈 261：螺紋線圈內端部 262：螺紋線圈外端部 28a、28b：絕緣片 29 : 引線接點 30：輸出電壓引線 31：引線接點 32：輸出電壓導線 33 : 輸出電壓導線 34：懸邊結構 36：懸邊結構缺口 40、40A、40B：儲能系統 42：平面式變壓器 44：整流器 46：電容性儲能器 48P：初級線圈 48S：次級線圈 50：導磁性材料 X _p、X _s、X _c：電抗 R _p、R _s、R _c：電阻 52：升壓或降壓轉換器 54：直流電壓負載 56：變頻器 58：交流電壓負載

圖1是本發明一實施例發電裝置之結構分解示意圖。 圖2是本發明一實施例發電裝置之結構示意圖。 圖3是本發明一實施例，為有平面式圓弧形螺紋線圈的導電線圈組件 的結構示意圖。 圖4是本發明又一實施例，為有平面式方形螺紋線圈的導電線圈組件 的結構示意圖。 圖5是本發明一實施例，為有懸邊的平面式可撓性薄膜的上視圖。 圖6是圖5沿AA’切線的側視圖。 圖7是本發明又一實施例，具有多個不同大小發電裝置之結構示意圖。 圖8是本發明一實施例儲能系統的等效電路架構示意圖。 圖9是本發明一實施例儲能系統，應用至直流電壓(如直流馬達，或電池)負載的等效電路架構示意圖。 圖10是本發明一實施例儲能系統，應用至交流電壓(如感應馬達)負載的等效電路架構示意圖。

10：發電裝置 12：基座 121：底板 122：腔壁 123：頂面 14：平面式可撓性薄膜 141：第一表面 142：第二表面 16：導電線圈組件 18：永磁性材料 20：共振腔 22：共振腔開口 24：框架 26：平面式螺紋線圈 28a、28b：絕緣片

Claims (21)

1. 一種發電裝置，包含：至少一基座，具有至少一共振腔以及一共振腔開口；至少一框架對應該至少一基座；一平面式可撓性薄膜，具有相對之一第一表面及一第二表面，該平面式可撓性薄膜設置於該基座上，夾置於該框架及該基座之間且覆蓋該共振腔開口，該第二表面面向該至少一共振腔；至少一導電線圈組件，設置於該平面式可撓性薄膜的該第一表面，及該第二表面之至少其中之一，且該至少一導電線圈組件，對應該至少一共振腔；以及至少一永磁性材料，設置於該共振腔，與該平面式可撓性薄膜相間隔且與該至少一導電線圈組件對應，其中，該平面式可撓性薄膜受到自然界中各種振動能量作用而振動時，經由該振動使該至少一導電線圈組件，與該至少一永磁性材料間，因有相對運動，造成通過導電線圈的磁通量有變化，而產生一反電動勢，而該各種振動能量所產生的該反電動勢，是可加成的。
2. 一種發電裝置，包含：至少一基座，具有至少一共振腔以及一共振腔開口；一平面式可撓性薄膜，具有相對之一第一表面及一第二表面，該平面式可撓性薄膜設置於該基座上且覆蓋該共振腔開口，該第二表面面向該至少一共振腔；至少一導電線圈組件，設置於該平面式可撓性薄膜的該第一表面，及該第二表面之至少其中之一；該至少一導電線圈組件對應該至少一共振腔，且包含 至少一平面式螺紋線圈以及至少兩層絕緣片，其中該至少一平面式螺紋線圈夾設於該兩層絕緣片間；以及至少一永磁性材料，設置於該共振腔，且與該至少一導電線圈組件對應，其中，該平面式可撓性薄膜受到自然界中各種振動能量作用而振動時，經由該振動使該至少一導電線圈組件，與該至少一永磁性材料間，因有相對運動，造成通過導電線圈的磁通量有變化，而產生一反電動勢，而該各種振動能量所產生的該反電動勢，是可加成的。
3. 如請求項1或2所述之發電裝置，其中，該基座包含：一底板及一腔壁，該腔壁圍設於該底板，該腔壁具有一頂面，該平面式可撓性薄膜設置於該腔壁的該頂面，該至少一永磁性材料設置於該底板上。
4. 如請求項1或2所述之發電裝置，其中該框架對應該腔壁的該頂面設置，該平面式可撓性薄膜夾置於該框架及該基座的該頂面之間。
5. 如請求項1所述之發電裝置，其中，該導電線圈組件，包含至少一平面式螺紋線圈，及至少兩層絕緣片，該至少一平面式螺紋線圈，夾設於該兩層絕緣片間。
6. 如請求項1或2所述之發電裝置，其中，該導電線圈組件包含：多個平面式螺紋線圈及多層絕緣片，該些平面式螺紋線圈可為各自獨立，或可相互疊設，該些絕緣片分別設置於兩相互疊設之該些平面式螺紋線圈之間，以及覆蓋該些平面式螺紋線圈。
7. 如請求項2或請求項5所述之發電裝置，其中，該平面式螺紋線圈的材料，選自下列材料其中之一，銅、金箔、銀箔、鋁箔、石墨烯，及透明導 電高分子材料，或將其整合，該兩絕緣片的材料，可為聚乙烯胺(PI)，或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)。
8. 如請求項1或2所述之發電裝置，其中，該永磁性材料選自如：釹磁鐵及鋁鐵硼磁鐵其中之一。
9. 如請求項1或2所述之發電裝置，更包含一線路層，該至少一導電線圈組件包含：至少一平面式螺紋線圈及多個絕緣片，該至少一平面式螺紋線圈具有一螺紋線圈內端部、一螺紋線圈外端部及一輸出電壓引線，該輸出電壓引線經由一印刷電路板的通孔技術，由該螺紋線圈內端部連到該平面式螺紋線圈及該些絕緣片的外圍，並蓋上絕緣的保護膠，該線路層至少包含兩輸出電壓導線分別與該輸出電壓引線及該螺紋線圈外端部電性連接。
10. 如請求項9所述之發電裝置，其中，該平面式可撓性薄膜上形成有至少一懸邊結構，環繞於該至少一平面式螺紋線圈的外圍，其中該懸邊結構具有一懸邊結構缺口，以至少供該些輸出電壓導線通過。
11. 如請求項10所述之發電裝置，其中，該至少一懸邊結構為一凹槽或一凸部，且該凹槽或該凸部的截面，呈鐘型或者半圓球形。
12. 如請求項9所述之發電裝置，其中，該至少一導電線圈組件的個數為多個，且該些導電線圈組件之間，藉由該線路層串聯及/或並聯。
13. 如請求項9所述之發電裝置，該基座為一軟性印刷電路板，該至少一共振腔、該共振腔開口及該線路層，形成於該軟性印刷電路板。
14. 如請求項1或2所述的發電裝置，其中，該各種振動能量包含聲波、風力及雨滴撞擊。
15. 如請求項1或2所述的發電裝置，其中，該導電線圈組件作為天線以同時接收外界環境之無線電波，而產生一電壓輸出。
16. 一種儲能系統，包括：一如請求項1或2所述的發電裝置，具有一電壓輸出端；一平面式變壓器，連接該發電裝置電壓輸出端，該平面式變壓器包含：兩平面線圈及一導磁性材料，該兩平面線圈重疊，且該導磁性材料設置於該兩平面線圈之間；一整流器，連接該平面式變壓器的輸出端；以及一電容性儲能器，連接該整流器的輸出端。
17. 如請求項16所述之儲能系統，其中，該導磁性材料為永久磁鐵。
18. 如請求項16所述之儲能系統，其中，該兩平面線圈的圈數分別為第一圈數及第二圈數，該第一圈數及該第二圈數具有一比值，經由調整該比值，進行該發電裝置及該電容性儲能器阻抗匹配。
19. 如請求項16所述之儲能系統，其中，該發電裝置更包含：一線路層電性連接該至少一導電線圈組件，該發電裝置的該基座為軟性印刷電路板，該至少一共振腔、該共振腔開口、該線路層、該平面式變壓器、該整流器及該電容性儲能器，形成於該軟性印刷電路板上。
20. 如請求項16所述之儲能系統，更包含一升壓或降壓轉換器，連接至該電容性儲能器，以供利用該儲能系統，推動一直流電壓負載。
21. 如請求項16所述之儲能系統，更包含變頻器，連接至該電容性儲能器，以供利用該儲能系統，推動一交流電壓負載。

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