TWM528033U - 電能轉換裝置 - Google Patents

Description

電能轉換裝置

本創作相關於一種電能轉換裝置，特別是相關於一種同時兼具電動與發電功能的電能轉換裝置。

電能轉換裝置，例如電動機（馬達），係用以透過電流磁效應的原理而將電能轉換成力學能，而發電機則是利用電磁感應的原理而將力學能轉換成電能。雖然電動機和發電機可以透過適當的結構設計結合在一起，然而電動與發電卻不能同時運作。

因此，為解決上述問題，本創作的目的即在提供一種同時兼具電動與發電功能的電能轉換裝置。

本創作為解決習知技術之問題所採用之技術手段係提供一種電能轉換裝置，包含：一定子機構，包括一中空殼體以及複數個電磁線圈，該中空殼體具有一中空空間，該複數個電磁線圈環繞該中空空間而設置；以及一轉子機構，可旋轉地設置於該中空空間內，該轉子機構包括一磁鐵承載構件以及複數個永久磁鐵，該複數個永久磁鐵設置於該磁鐵承載構件的外周緣而與該複數個電磁線圈以一預定的電磁感應距離而相對應；其中，該複數個電磁線圈包括複數個正繞電磁線圈以及複數個反繞電磁線圈，該複數個反繞電磁線圈的線圈纏繞方向係相反於該複數個正繞電磁線圈的線圈纏繞方向，以及其中，在該複數個正繞電磁線圈通電時，該複數個永久磁鐵係受該複數個正繞電磁線圈之磁場所推動，而帶動該轉子機構旋轉產生力學能，該複數個反繞電磁線圈係受該複數個永久磁鐵之磁場感應而產生一儲備用電能。

在本創作的一實施例中係提供一種電能轉換裝置，該複數個反繞電磁線圈的以及該複數個電磁線圈的以一預定的順序交錯排列而環繞設置於該內周緣。

在本創作的一實施例中係提供一種電能轉換裝置，該磁鐵承載構件係呈一環型外框部。

在本創作的一實施例中係提供一種電能轉換裝置，更包括一力學能輸出軸，設置於該轉子機構的旋轉中心，該力學能輸出軸沿垂直於該轉子機構的旋轉的方向凸伸。

經由本創作所採用之技術手段，轉子機構設置於定子機構內部的中空空間，定子機構的複數個電磁線圈包括複數個正繞電磁線圈以及複數個反繞電磁線圈，使從外部裝置接受的電能可透過本創作的電能轉換裝置一共轉換成力學能及儲備用電能E2。除此之外，電能轉換裝置接受外部的電能時，可一邊旋轉產生力學能並將部分的電能轉換成儲備用電能而儲存到儲能裝置中。再者，本創作的電能轉換裝置採用永久磁鐵作為轉子機構的一部分，轉子機構和定子機構間的氣隙會有周期性的變化（即凸極效應），因此產生的轉矩中有磁阻轉矩成份，從而使得能量轉換效率提高。

本創作所採用的具體實施例，將藉由以下之實施例及附呈圖式作進一步之說明。

以下根據第1圖至第5圖，而說明本創作的實施方式。該說明並非為限制本創作的實施方式，而為本創作之實施例的一種。

如第1圖所示，電能轉換裝置100包含一定子機構1以及一轉子機構2。

定子機構1包括一中空殼體11以及複數個電磁線圈12，中空殼體11具有一中空空間111，複數個電磁線圈12環繞中空空間111而設置。

轉子機構2可旋轉地設置於中空空間111內，轉子機構2包括一磁鐵承載構件21以及複數個永久磁鐵22，複數個永久磁鐵22設置於磁鐵承載構件21的外周緣而與複數個電磁線圈12以一預定的電磁感應距離d而相對應。在本實施例中，磁鐵承載構件21係呈一環型，磁鐵承載構件21內部的空間可供設置其他裝置。

值得注意的是，本創作的複數個電磁線圈12包括複數個正繞電磁線圈121以及複數個反繞電磁線圈122，複數個反繞電磁線圈122的線圈纏繞方向係相反於複數個正繞電磁線圈121的線圈纏繞方向。這些複數個正繞電磁線圈121可電連接於一外部的電能供應裝置，而複數個反繞電磁線圈122則電連接於一儲能裝置。

如第2圖所示，在複數個正繞電磁線圈121接受外部的電能供應裝置的電能E1而通電時，複數個永久磁鐵22係受複數個正繞電磁線圈121之電流磁效應所產生的磁場所推動而帶動轉子機構2旋轉產生力學能。另一方面，在轉子機構2為旋轉時，複數個反繞電磁線圈122係受複數個永久磁鐵22之磁場改變而電磁感應產生一儲備用電能E2，儲備用電能E2可透過電連接而儲存至前述的儲能裝置，例如電池。也就是說，外部的電能供應裝置提供的電能E1，先藉由電流磁效應而轉換成轉子機構2旋轉的力學能，這些力學能有部份透過電磁感應的原理轉換成儲備用電能E2，故電能E1一共轉換成力學能及儲備用電能E2。

這樣的優點是，當電能轉換裝置100接受外部的電能E1時，可一邊旋轉產生力學能的同時將部分的電能E1轉換成儲備用電能E2而儲存到儲能裝置中，不必將儲能裝置拆下另外充電。從另一個角度來說，可以在儲能裝置充電的同時仍讓電能轉換裝置100持續產生力學能。除此之外，也能延長電能轉換裝置100產生力學能的運轉時間。舉例來說，假設在第一段時間用較大功率的電能E1輸入至電能轉換裝置100，部分電能E1轉換成儲備用電能E2而儲存至儲能裝置，之後在第二段時間電能轉換裝置100改用儲能裝置的儲備用電能E2而旋轉（例如透過一切換機構使儲能裝置改電連接正繞電磁線圈121），故僅需要在第一段時間輸入外部的電能E1，而電能轉換裝置100可產生力學能的時間長度為第一段時間與第二段時間的總合，進而提高電能轉換裝置100的續航能力。在外部的電能供應裝置提供電能E1的時間有限的情況下（例如電動車只有少數時間可電連接外部的電能供應裝置），電能轉換裝置100可以用相對少的電連接外部電源的時間，達到更長、更持續的續航效果。

如第3圖所示，根據本創作的另一實施例的一電能轉換裝置100a與第1圖的實施例的電能轉換裝置100相似。二個實施例之主要差異在於，電能轉換裝置100a更包括一力學能輸出軸3，設置於轉子機構2的旋轉中心，力學能輸出軸3沿垂直於轉子機構2的旋轉的方向凸伸。透過力學能輸出軸3，可將轉子機構2旋轉的力學能輸出到中空殼體11的外部。

如第4圖及第5圖所示，根據本創作的另一實施例的一電能轉換裝置100b與第1圖的實施例的電能轉換裝置100相似。二個實施例之主要差異在於，磁鐵承載構件21b包括一環型外框部211以及連接在環型外框部211內側的複數個葉片212，複數個永久磁鐵22設置於環型外框部211的外周緣，因此電能轉換裝置100b可作為電風扇使用。同樣的，電能轉換裝置100b可以用相對少的電連接外部電源的時間，達到更長、更持續的運轉效果。

綜上所述，相較於先前技術，本創作的電能轉換裝置100可將外部的電能同時轉換成力學能及儲備用電能E2，也就是同時兼具電動與發電功能。並且，本創作的電能轉換裝置100以永久磁鐵22作為轉子機構2的一部分，具有較高的能量轉換效率。

以上之敘述以及說明僅為本創作之較佳實施例之說明，對於此項技術具有通常知識者當可依據以下所界定申請專利範圍以及上述之說明而作其他之修改，惟此些修改仍屬於本創作之創作精神而在本創作之權利範圍中。

100‧‧‧電能轉換裝置
100a‧‧‧電能轉換裝置
100b‧‧‧電能轉換裝置
1‧‧‧定子機構
11‧‧‧中空殼體
111‧‧‧中空空間
12‧‧‧電磁線圈
121‧‧‧正繞電磁線圈
122‧‧‧反繞電磁線圈
2‧‧‧轉子機構
21‧‧‧磁鐵承載構件
211‧‧‧環型外框部
212‧‧‧複數個葉片
21b‧‧‧磁鐵承載構件
22‧‧‧永久磁鐵
d‧‧‧電磁感應距離
E1‧‧‧電能
E2‧‧‧儲備用電能

第1圖為顯示根據本創作一實施例的電能轉換裝置之剖面圖。 第2圖為顯示根據本創作的實施例的電能轉換裝置之示意圖。 第3圖為顯示根據本創作另一實施例的電能轉換裝置之剖面圖。 第4圖為顯示根據本創作另一實施例的電能轉換裝置之剖面圖。 第5圖為顯示根據本創作的實施例的電能轉換裝置之立體圖。

100‧‧‧電能轉換裝置

1‧‧‧定子機構

11‧‧‧中空殼體

111‧‧‧中空空間

12‧‧‧電磁線圈

121‧‧‧正繞電磁線圈

122‧‧‧反繞電磁線圈

2‧‧‧轉子機構

21‧‧‧磁鐵承載構件

22‧‧‧永久磁鐵

d‧‧‧電磁感應距離

Claims (4)

1. 一種電能轉換裝置，包含： 一定子機構，包括一中空殼體以及複數個電磁線圈，該中空殼體具有一中空空間，該複數個電磁線圈環繞該中空空間而設置；以及 一轉子機構，可旋轉地設置於該中空空間內，該轉子機構包括一磁鐵承載構件以及複數個永久磁鐵，該複數個永久磁鐵設置於該磁鐵承載構件的外周緣而與該複數個電磁線圈以一預定的電磁感應距離而相對應； 其中，該複數個電磁線圈包括複數個正繞電磁線圈以及複數個反繞電磁線圈，該複數個反繞電磁線圈的線圈纏繞方向係相反於該複數個正繞電磁線圈的線圈纏繞方向，以及 其中，在該複數個正繞電磁線圈通電時，該複數個永久磁鐵係受該複數個正繞電磁線圈之磁場所推動，而帶動該轉子機構旋轉產生力學能，以及 在該轉子機構為旋轉時，該複數個反繞電磁線圈係受該複數個永久磁鐵之磁場感應而產生一儲備用電能。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電能轉換裝置，其中該複數個反繞電磁線圈的以及該複數個電磁線圈的以一預定的順序交錯排列而環繞設置於該內周緣。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電能轉換裝置，其中該磁鐵承載構件係呈一環型。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電能轉換裝置，更包括一力學能輸出軸，設置於該轉子機構的旋轉中心，該力學能輸出軸沿垂直於該轉子機構的旋轉的方向凸伸。