TWI762348B

TWI762348B - 單體馬達發電機裝置

Info

Publication number: TWI762348B
Application number: TW110120629A
Authority: TW
Inventors: 劉錦釧
Original assignee: 劉錦釧
Priority date: 2021-06-07
Filing date: 2021-06-07
Publication date: 2022-04-21
Also published as: TW202249398A

Abstract

一種單體馬達發電機裝置包含：一環狀轉子；一環狀定子，具有一內環面，以一在徑向上等距的環設方式，於該內環面設有多個定子磁極，且該環狀定子以一環繞該環狀轉子的方式設置；多個第一感應線圈，以一第一繞線方向分別纏繞於該等定子磁極，且每一第一感應線圈用於接收一電源輸入；及多個第二感應線圈，以一第二繞線方向分別纏繞於該等定子磁極，且分別與纏繞於該等定子磁極上的該等第一感應線圈相間隔，每一第二感應線圈產生一電能輸出，該第二繞線方向與該第一繞線方向相反。

Description

單體馬達發電機裝置

本發明是有關於一種裝置，特別是指一種單體馬達發電機裝置。

現有馬達發電機組包括一耦合器、一馬達及一發電機。利用該耦合器將該馬達的一轉軸及該發電機的一轉軸連結在一起(即，該馬達發電機組為一雙機雙體結構)，再用電力驅動該馬達產生扭力來帶動該發電機，以致該發電機產生一電能輸出並供應予一負載。

然而，在上述結構中，二根軸(即，該馬達的該轉軸及該發電機的該轉軸)的對心相當困難，若對心不良會導致該馬達發電機組產生振動，進而影響該馬達發電機組的電能轉換效率，且降低該馬達與該發電機的軸承壽命。

因此，本發明的目的，即在提供一種能夠克服先前技術缺點的單體馬達發電機裝置。

於是，本發明單體馬達發電機裝置包含一環狀轉子、一環狀定子、多個第一感應線圈，及多個第二感應線圈。

該環狀定子具有一內環面，以一在徑向上等距的環設方式，於該內環面設有多個定子磁極，且該環狀定子以一環繞該環狀轉子的方式設置。

該等第一感應線圈以一第一繞線方向分別纏繞於該等定子磁極，且每一第一感應線圈用於接收一電源輸入。

該等第二感應線圈以一第二繞線方向分別纏繞於該等定子磁極，且分別與纏繞於該等定子磁極上的該等第一感應線圈相間隔，每一第二感應線圈產生一電能輸出，該第二繞線方向與該第一繞線方向相反。

本發明的功效在於：利用該等第一感應線圈與該環狀轉子構成馬達，利用該等第二感應線圈與該環狀轉子構成發電機，即可同時實現馬達與發電機的功效，不需如現有馬達發電機組需包括一馬達及一發電機二各自獨立的元件，因此，該單體馬達發電機裝置不需如現有馬達發電機組需將該馬達的一轉軸及該發電機的一轉軸對心，進而可避免對心不良而影響電能轉換效率，且不會有降低該馬達與該發電機的軸承壽命之情況。

1:單體馬達發電機裝置

10:供電單元

100:負載

11:環狀轉子

110:外表面

111:環狀轉子的一端

12:環狀定子

120:內環面

121:定子磁極

121A~121L:定子磁極

13:第一感應線圈

14:第二感應線圈

15:飛輪

150:中心部

16:凹型底座

160:凹型部

17:鋼珠

18:軸承

2:殼體

S、s:磁場S極

R、S’、T:輸入端

U、W、V:輸出端

本發明的其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一俯視圖，說明本發明單體馬達發電機裝置之一實施例中的一環狀轉子、一環狀定子、多個第一感應線圈、多個第二感應線圈的一實施態樣；圖2是一剖視圖，說明該實施例的該單體馬達發電機裝置。

圖3是一等效電路圖，說明該實施例的該等第一與第二感應線圈；圖4是一俯視圖，說明該環狀定子的另一實施態樣；圖5是一俯視圖，說明圖4的該環狀定子作為一馬達時，該等第一感應線圈的實施態樣；及圖6是一俯視圖，說明圖4的該環狀定子作為一發電機時，該等第二感應線圈的實施態樣。

參閱圖1與圖2，本發明單體馬達發電機裝置1的一實施例被設置在一殼體2中。該單體馬達發電機裝置1包括一環狀轉子11、一環狀定子12、多個第一感應線圈13、多個第二感應線圈14、一飛輪15、一凹型底座16，及一鋼珠17與其它必要元件(圖未示)。

該環狀轉子11的一外表面110設置有多個永久磁鐵(圖未示)。

該環狀定子12具有一內環面120，以一在徑向上等距的環設方式，於該內環面120設有多個定子磁極121，且該環狀定子12以一環繞該環狀轉子11的方式設置。

該等第一感應線圈13以一第一繞線方向分別纏繞於該等定子磁極121，且每一第一感應線圈13電連接一供電單元10以接收一電源輸入。

該等第二感應線圈14以一第二繞線方向分別纏繞於該等定子磁極121，且分別與纏繞於該等定子磁極121上的該等第一感應線圈13相間隔。每一第二感應線圈14產生一電能輸出，且將該電能輸出傳輸至一負載100。該第二繞線方向與該第一繞線方向相反。在本實施例中，該第一繞線方向為一逆時針方向，該第二繞線方向為一順時針方向。每一第一感應線圈13用於接收該電源輸入的二輸入端位於該等定子磁極121中的一對應者的一上表面，每一第二感應線圈14產生該電能輸出的二輸出端位於該等定子磁極121中的該對應者的一下表面，但不限於此。在其它實施例中，該第一繞線方向為一順時針方向，該第二繞線方向為一逆時針方向。每一第一感應線圈13用於接收該電源輸入的二輸入端位於該等定子磁極121中的該對應者的該下表面，每一第二感應線圈14產生該電能輸出的二輸出端位於該等定子磁極121中的該對應者的該上表面。

該飛輪15具有一連接該環狀轉子的一端111的中心部150。該飛輪15受該環狀轉子11帶動而轉動。

該鋼珠17設置於該飛輪15的該中心部150與該凹型底座16的一凹型部160之間，用以支撐該環狀轉子11。該鋼珠17的中心點與該環狀轉子11的中心點位於同一直線上。

在操作時，該等第一感應線圈13與該環狀轉子11構成一馬達。該等第二感應線圈14與該環狀轉子11構成一發電機。當該等第一感應線圈13接收到該電源輸入時，該等第一感應線圈13所產生的磁場與該環狀轉子11的該外表面110的該等永久磁鐵的磁極產生同極相排斥，以致該環狀轉子11進行旋轉並帶動該飛輪15轉動。同時，因該環狀轉子11不斷旋轉，使得每一第二感應線圈14的磁場發生變化而產生一作為該電能輸出的感應電流(基於電磁感應原理)，進而該單體馬達發電機裝置1達到將該電源輸入轉換成一機械能，並將該機械能轉換成該電能輸出，實現同步發電的功效。需說明的是，該等第一感應線圈13所產生的磁場方向與該等第二感應線圈14所產生的磁場方向相同，以致該單體馬達發電機裝置1具有一磁場正回授，如此一來，可提升該環狀轉子11的旋轉扭力，加速該等第二感應線圈14磁場變化的速率，進而提升每一電能輸出，使得該單體馬達發電機裝置1的發電效能得以提升。再者，當該等第一感應線圈13從接收該電源輸入轉變成停止接收該電源輸入時，該飛輪15因慣性而持續轉動一段時間(即，視為一儲能元件)，如此可使該等第二感應線圈14持續產生磁場變化，進而可延長該單體馬達發電機裝置1的發電時間。此外，利用該鋼珠17支撐該環狀轉子11，以承受該環狀轉子11的重量，可減輕該單體馬達發電機裝置1的一軸承18受力，進而該單體馬達發電機裝置1可達到長時間運轉。

進一步參閱圖3，說明圖1的一等效電路示意圖。圖3中，三個輸入端R、S’、T各自電連接該供電單元10以接收該電源輸入。三個輸出端U、W、V分別對應該等輸入端R、T、S’，且該等輸出端U、W、V各自電連接該負載100並將該電能輸出傳輸至該負載100。

參閱圖4，說明該環狀定子12的另一實施態樣。在圖4中，該環狀定子12包括十二個定子磁極121A~121L，但不限於此。

參閱圖5，說明圖4的該環狀定子12作為一馬達時，該等第一感應線圈13的實施態樣。其中，電連接該輸入端R的該等第一感應線圈13分別纏繞於該等定子磁極121B、121C、121H、121I，電連接該輸入端S’的該等第一感應線圈13分別纏繞於該等定子磁極121D、121E、121J、121K，電連接該輸入端T的該等第一感應線圈13分別纏繞於該等定子磁極121F、121G、121L、121A。

參閱圖5，說明圖4的該環狀定子12作為一發電機時，該等第二感應線圈14的實施態樣。其中，電連接該輸入端U的該等第二感應線圈14分別纏繞於該等定子磁極121B、121C、121H、121I，電連接該輸入端V的該等第二感應線圈14分別纏繞於該等定子磁極121D、121E、121J、121K，電連接該輸入端W的該等第二感應線圈14分別纏繞於該等定子磁極121F、121G、121L、121A。

綜上所述，本發明該單體馬達發電機裝置1利用該等第一感應線圈13與該環狀轉子11構成該馬達，利用該等第二感應線圈14與該環狀轉子11構成該發電機，即可同時實現馬達與發電機的功效，不需如現有馬達發電機組需包括一馬達及一發電機二各自獨立的元件，因此，本發明該單體馬達發電機裝置1相較於現有馬達發電機組具有較簡單的電路結構及較低成本。再者，該單體馬達發電機裝置1不需如現有馬達發電機組需將該馬達的一轉軸及該發電機的一轉軸對心，進而可避免對心不良而影響電能轉換效率，且不會有降低該馬達與該發電機的軸承壽命之情況。

惟以上所述者，僅為本發明的實施例而已，當不能以此限定本發明實施的範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。