TWM450910U - 具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置 - Google Patents

Description

具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置

本創作係有關一種具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，尤指一種以磁浮軸心減少摩擦係數及能量消耗，使磁浮軸心能以低電量或低動力源驅動，進而具有高效率之功效。

按，電動機及發電機在工業上佔有重要之地位，電動機又稱馬達，利用高扭力來進行驅動而消耗大量功率，對於電力需求甚高，然而發電機以燃料、風力等來進行發電，但風力發電的設備昂貴，且需要特定區域之風力才能驅動，但燃料費及電價不斷高漲，又因地球受到溫室效應的影響，節能減碳已成為工業須立即面對解決的問題。

次按，電動機及發電機進行驅動之動作，其軸心轉動產生較大之摩擦力，若沒有定時維護進行潤滑，則軸心易受摩擦力影響而偏移，將造成設備的損壞。

於是，傳統型之電動機及發電機，其軸心轉動摩擦係數高，使電動機消耗功率大或發電機需大量動力源，都不符合高效率。因此，尚有改善空間。

緣是，本創作之主要目的，係在提供一種具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，係利用圓周封閉式磁浮，讓磁浮軸心懸浮於空中，減少摩擦係 數及能量消耗，使磁浮軸心能以低電量或低動力源驅動，進而具有高效率之功效。

本創作之再一目的，係在提供一種具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，係利用磁浮軸心整合發電與電動，同時以高效率進行發電與電動之功效。

為達上述目的，本創作所採用之技術手段包含：一底座，其左右兩側設有支撐件，並於該兩支撐件同軸向形成兩貫穿之通孔，又於各該通孔以同軸等距嵌入複數第一磁鐵至各該支撐件，各該支撐件之第一磁鐵呈圓周排列，供各該通孔內產生封閉式磁浮；一磁浮軸心，其前後端各軸向設有一小於各該通孔直徑大於該磁浮軸心直徑之各集磁塊，且各該集磁塊軸向設於各該通孔內，並透過磁浮使各該集磁塊與各該通孔之間具有轉動之間隙，將該磁浮軸心浮於空中；一轉盤，係由該磁浮軸心穿伸後而固定，其上嵌入複數第二磁鐵呈圓周排列，且各該第二磁鐵之端面以不同磁極排序，並於該轉盤周邊之預定處設有一感應器；一風扇，係位於其中一支撐件之外側，並以該磁浮軸心穿伸後而固定；至少一動力線圈，係電性連接該感應器，當該動力線圈經外接電源輸入通電後，再配合該感應器檢測各該第二磁鐵之磁極信號，並將磁極信號轉換數位信號進行判斷不同磁極位置，透過預先設定好之磁極，經磁極邏輯判斷成立後，驅使該感應器信號放大，轉換該動力線圈的電流方向，供該動力線圈產生磁場變化，讓各該第二磁鐵經過 該動力線圈產生一斥力，將推動各該第二磁鐵致該轉盤被帶動迴轉，用以連動該磁浮軸心產生動力；以及至少一發電線圈，係透過風力使該風扇產生動力源驅動該磁浮軸心，用以連動該轉盤旋轉而帶動各該第二磁鐵迴轉，使各該第二磁鐵之端面以不同磁極切割該發電線圈產生電力。

依據本創作上揭特徵，該磁浮軸心為不銹鋼材質，其前後端以尖錐體穿伸至各該集磁塊。

又，各該第二磁鐵為珠型磁鐵。

又一，各該第一磁鐵為三個環型磁鐵，且三個環型磁鐵定位以同軸等距呈三角型。另，該集磁塊為環型磁鐵。

進一步，該感應器為霍爾感應器、光電感應器或線圈感應器之任一所構成。

再，該發電線圈電性連接一發光元件。再一，該動力線圈更電性連接一太陽能板。

此外，該轉盤之附近更設有一定位架，該定位架之預定處係放置該動力線圈及該發電線圈。

藉助上揭技術手段，本創作係以同軸等距複數環型磁鐵產生圓周封閉式磁浮，讓該磁浮軸心浮於空中，形成轉動之間隙，能減少摩擦係數及能量消耗，使該磁浮軸心能以低電量或低動力源驅動，提升該磁浮軸心之效率，並以該感應器控制動力線圈之磁場，讓各該第二磁鐵經由該動力線圈產生一斥力，使該磁浮軸心輕易驅動 產生動力，或該發電線圈利用該轉盤慣性力輕易驅動該磁浮軸心產生電力，換言之，利用該磁浮軸心特性能以微量風力、太陽能之動力源或低電量，也能輕易達到發電及電動之功效。

首先，請參閱圖1至5所示，本創作較佳實施例包含有：一底座10，其左右兩側設有支撐件11，並於該兩支撐件11同軸向形成兩貫穿之通孔12，又於各該通孔12同軸等距嵌入複數第一磁鐵13至各該支撐件11，各該支撐件11之第一磁鐵13呈圓周排列，供各該通孔12內產生封閉式磁浮。請同時參閱圖2所示，在本實施例中，各該第一磁鐵13為三個環型磁鐵，且三個環型磁鐵定位以同軸等距呈三角型，使各該通孔12內形成一共同臨界點產生磁浮，讓各該環型磁鐵之組成，如同軸承結構而具有支撐軸心之功能，但不以此為限。

一磁浮軸心20，其前後端各軸向設有一小於各該通孔12直徑大於該磁浮軸心20直徑之各集磁塊21，且各該集磁塊21軸向設於各該通孔12內，並透過磁浮使各該集磁塊21與各該通孔12之間具有轉動之間隙D，將該磁浮軸心20浮於空中，在本實施例中，該集磁塊21亦可為環型磁鐵，但不以此為限。此外，該磁浮軸心20為不銹鋼材質，其前後端以尖錐體22穿伸至各該集磁塊21，使該磁浮軸心20不易偏心。

一轉盤30，係由該磁浮軸心20穿伸後而固定，其上 嵌入複數第二磁鐵31呈圓周排列，且各該第二磁鐵31之端面以不同磁極排序，如：N極、S極、N極、S極之排序。請同時參閱圖3所示，在本實施例中，各該第二磁鐵31亦可為珠型磁鐵呈圓形狀，且N極、S極於兩側半圓形，但不以此為限。該轉盤30之附近更設有一定位架90，該定位架90之預定處係放置至少一動力線圈50及至少一發電線圈60。此外，進一步以該磁浮軸心20穿伸一風扇40，該風扇40位於其中一支撐件11之外側而固定，讓該風扇40受風力之動力源帶動該磁浮軸心20。

承上，該轉盤30周邊之預定處設有一感應器32，且該動力線圈50係電性連接該感應器32，在本實施例中，該感應器32亦可為霍爾感應器、光電感應器或線圈感應器之任一所構成，本創作以霍爾感應器代替傳統電樞，製作無碳刷電動機，降低損壞機率，減少摩擦力，其控制性也較佳，當各該第二磁鐵31之磁極經過該動力線圈50，並配合霍爾感應器檢測各該第二磁鐵31，使該動力線圈50之磁場與各該第二磁鐵31之磁極產生排斥力，推動各該第二磁鐵31。進一步，霍爾感應器可感應臨近磁通量之變化，產生一與鄰近磁通量相反之感應電流，且感應電流為觸發類比訊號，再將觸發類比訊號轉成數位信號判斷不同磁極位置，且數位信號以邏輯判斷所預先設定N極或S極，經N極或S極邏輯判斷成立後，驅使霍爾感應器信號放大，當外接電源輸入通電後，使霍爾感應器藉由數位信號可控制其開關，轉換該動力線圈50的電流方向，供該動力線圈50產生磁場變化，與各該第二磁鐵31產生之推力方向。

請參閱圖6所示，本創作利用上揭裝置及技術手段，發電機動作之流程：

流程(S1)，透過風力使該風扇40產生動力源。

流程(S2)~(S4)，驅動該磁浮軸心20，用以連動該轉盤30旋轉而帶動各該第二磁鐵31迴轉形成一轉子。

流程(S5)~(S6)，使各該第二磁鐵31之端面以不同磁極切割該發電線圈60產生電力。

請參閱圖7所示，本創作利用上揭裝置及技術手段，電動機動作之流程：

流程(S1)~(S2)，係電性連接該感應器32，當該動力線圈50經外接電源輸入通電後。

流程(S3)，再配合該感應器32檢測各該第二磁鐵31之磁極信號，並將磁極信號轉換數位信號進行判斷不同磁極位置，透過預先設定之磁極，經磁極邏輯判斷成立後，驅使該感應器32信號放大。

流程(S4)~(S6)，轉換該動力線圈50的電流方向，供該動力線圈50產生磁場變化，讓各該第二磁鐵31經過該動力線圈50產生一斥力，將推動各該第二磁鐵31致該轉盤30被帶動迴轉，用以連動該磁浮軸心20形成一轉子。

流程(S7)，產生動力。

請再參閱圖1所示，該發電線圈60更電性連接一發 光元件70形成照明設備，在本實施例中，依照明亮度不同來增設發電線圈60產生更多電力，能驅動更多發光元件70，如：LED燈泡之照明設備。又該動力線圈50更電性連接一太陽能板80，利用太陽能驅動該動力線圈50或前述風力驅動該風扇40，都能讓該磁浮軸心20轉動而連動該轉盤30，使該發電線圈60發電，在本實施例中，該動力線圈50及該發電線圈60屬於外接線圈可接多個線圈而不影響發電效率，且轉子於一粗線圈約可發動五~六個LED燈泡，若增加該發電線圈60，則可發電約三十個LED燈泡或該動力線圈50，可使用多個動力線圈50及第二磁鐵31，亦可增加轉速。

藉助上揭技術手段，該動力線圈50及該發電線圈60配合磁浮概念分別形成磁浮小型電動機及磁浮風力發電機，進而使發電與電動具有高效率之功效。本創作具有如下之功效增進需再闡明者：

一.應用磁浮及綠能概念，不僅能減少震動、噪音、耗損及提升轉換功率，使本創作壽命延長、提高終端轉速、運轉時轉換率高，並以較少電量輸入而驅動，進一步以低供電量整合綠色能源，而達到節能省碳，如：風力驅動、太陽能驅動。

二.該磁浮軸心20之特性，使摩擦係數減少產生高效率，適合低供電量、高扭力、轉子慣性小之小型電動機及發電機，並可應用於需高精確度而低耗損之儀器。因該磁浮軸心20不需潤滑，可減少維護與維修次數，適用 於特殊環境，如高壓、高溫及真空。

三.外接線圈具有擴充性，如動力線圈50及發電線圈60，可依轉速不同及發電量需求來增設，且放置於該定位架90上，也不會造成轉子的重量，並可連結外部系統或散熱裝置。

四.本創作結合發電與電動之功能，並同時達到發電機與電動機的效能，當由該動力線圈50供給能源時，其為高效率磁浮小型電動機；當使用風力使其轉動時，其可切割該發電線圈，成為高效率磁浮風力發電機。應用本創作於工廠之散熱風散，可兼具發電功能及同時供應照明系統之電源。

五.霍爾感應器取代碳刷做為控制線圈極性結構，亦可使本創作為無碳刷模式來進行旋轉，進而降低損壞機率，提升機械效率及控制性。

綜上所述，本創作所揭示之構造，為昔所無，且確能達到功效之增進，並具可供產業利用性，完全符合新型專利要件，祈請 貴審查委員核賜專利，以勵創新，無任德感。

惟，上述所揭露之圖式、說明，僅為本創作之較佳實施例，大凡熟悉此項技藝人士，依本案精神範疇所作之修飾或等效變化，仍應包括在本案申請專利範圍內。

10‧‧‧底座

11‧‧‧支撐件

12‧‧‧通孔

13‧‧‧第一磁鐵

20‧‧‧磁浮軸心

21‧‧‧集磁塊

22‧‧‧尖錐體

30‧‧‧轉盤

31‧‧‧第二磁鐵

32‧‧‧感應器

40‧‧‧風扇

50‧‧‧動力線圈

60‧‧‧發電線圈

70‧‧‧發光元件

80‧‧‧太陽能板

90‧‧‧定位架

D‧‧‧間隙

圖1係本創作之立體圖。

圖2係圖1之2-2之斷面圖。

圖3係圖1之3-3之斷面圖。

圖4係圖3之4-4之斷面圖。

圖5係圖4之5-5之斷面圖。

圖6係本創作發電機動作之流程圖。

圖7係本創作電動機動作之流程圖。

10‧‧‧底座

11‧‧‧支撐件

12‧‧‧通孔

13‧‧‧第一磁鐵

20‧‧‧磁浮軸心

21‧‧‧集磁塊

50‧‧‧動力線圈

D‧‧‧間隙

Claims (9)

1. 一種具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，包含：一底座，其左右兩側設有支撐件，並於該兩支撐件同軸向形成兩貫穿之通孔，又於各該通孔以同軸等距嵌入複數第一磁鐵至各該支撐件，各該支撐件之第一磁鐵呈圓周排列，供各該通孔內產生封閉式磁浮；一磁浮軸心，其前後端各軸向設有一小於各該通孔直徑大於該磁浮軸心直徑之各集磁塊，且各該集磁塊軸向設於各該通孔內，並透過磁浮使各該集磁塊與各該通孔之間具有轉動之間隙，將該磁浮軸心浮於空中；一轉盤，係由該磁浮軸心穿伸後而固定，其上嵌入複數第二磁鐵呈圓周排列，且各該第二磁鐵之端面以不同磁極排序，並於該轉盤周邊之預定處設有一感應器；一風扇，係位於其中一支撐件之外側，並以該磁浮軸心穿伸後而固定；至少一動力線圈，係電性連接該感應器，當該動力線圈經外接電源輸入通電後，再配合該感應器檢測各該第二磁鐵之磁極信號，並將磁極信號轉換數位信號來判斷不同磁極位置，透過預先設定好之磁極，經磁極邏輯判斷成立後，驅使該感應器信號放大，轉換該動力線圈的電流方向，供該動力線圈產生磁場變化，讓各該第二磁鐵經過該動力線圈產生一斥力，將推動各該第二磁鐵致該轉盤被帶動迴轉，用以連動該磁浮軸心產生動力；以及至少一發電線圈，係透過風力使該風扇產生動力源驅動該磁浮軸心，用以連動該轉盤旋轉而帶動各該第二磁鐵迴轉 ，使各該第二磁鐵之端面以不同磁極切割該發電線圈產生電力。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，該磁浮軸心為不銹鋼材質，其前後端以尖錐體穿伸至各該集磁塊。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，各該第二磁鐵為珠型磁鐵。
4. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，各該第一磁鐵為三個環型磁鐵，且三個環型磁鐵定位以同軸等距呈三角型。
5. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，該集磁塊為環型磁鐵。
6. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，該感應器為霍爾感應器、光電感應器或線圈感應器之任一所構成。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，該發電線圈更電性連接一發光元件。
8. 如申請專利範圍第1項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，該動力線圈更電性連接一太陽能板。
9. 如申請專利範圍第1項至第8項中之任一項所述之具有高效率磁浮之小型電動機及風力發電機之組合裝置，其中，該轉盤之附近更設有一定位架，該定位架之預定處係放置該 動力線圈及該發電線圈。