TWM607141U - 盤式發電機 - Google Patents

Abstract

一種盤式發電機，包括：一承接外部傳動之轉動軸，至少一定子載盤，樞設於轉動軸上，環設有複數個其線圈匝數與繞線方向均相同之線圈繞體；至少二轉子載盤，組設於定子載盤兩側之轉動軸上並與其同步旋轉，其環設有數量等同於線圈繞體之磁鐵，且其兩兩相鄰之磁鐵其磁極相異，又二轉子載盤上之磁鐵其兩兩相對之磁極相異；三對輸出部，個別對應三組線圈繞體之繞線，並使其導線之兩端穿出機殼外緣以輸出感應電流；由於本創作之線圈繞體為弧狀扇形結構，且與轉動軸形成一偏移弧角，則轉子載盤旋轉將使線圈繞體與磁鐵的趨近面積大於脫離面積，故而在切割磁力線的過程中，將可減少其相互抵消的感應電流量，亦將降低線圈繞體與磁鐵相互之間的磁組干擾，進而得到較大發電效益。

Description

盤式發電機

本創作係有關一種發電機，尤指定子載盤環設之線圈繞體具有一偏移弧角，使線圈繞體與磁鐵的趨近面積大於脫離面積，以減少其相互抵消的感應電流量及降低磁組干擾，進而得到較大發電效益之一種盤式發電機。

按，發電機的功能在將動能轉換成電能，其動能係經由動力軸輸入至發電機內部，並利用轉子上的永久磁鐵與對應設置之定子組的線圈相互作用後，產生電能並經由導線輸出給應用端。次按，由動能驅動使轉子帶動轉子上的磁鐵同步旋轉，再由磁鐵的磁力線對定子上的線圈產生磁力切割，使定子上的線圈發生磁場變化，進而產生感應電流發電，係為盤式發電機之發電原理。

再按，盤式發電機之定子一定要有線圈固定盤，使嵌設的線圈厚度一致，才能有效降低線圈與磁鐵的距離，而距離越近，磁鐵與線圈切割時，磁力越強；而線圈匝數一致，才能有效降低內阻，而內阻低其電力輸出才順暢，且輸出沒有阻塞，發電機才不會過熱。又者，線圈的方向必須相同，其所感應的電流方向才會相同；如果電流方向不相同，則兩個反向電流將相互抵消，其產電效益不但不增反減，且發電機將會急速升溫。再者，盤式發電機之轉子一定要有磁鐵固定盤，使組設磁鐵的距離相同，則轉子在旋轉時其磁力切割線圈才會平均；如果磁力切割不平均，則發電機將會產生搖晃與抖動的現象。

圖1所示，為台灣專利公告編號第TW M599054「盤式發電機結構」新型專利，其包括一定子載盤910、一穿設定子載盤910之轉軸部920、二設於轉軸部920且位於定子載盤910相異側之轉子載盤930、複數環設於轉子載盤930上之磁性元件931、複數環設於定子載盤910上之繞線載體940、至少一連續纏繞於 該些繞線載體940上之線圈部960，其中同一轉子載盤930上兩兩相鄰的磁性元件931磁極相異，相異轉子載盤930上兩兩相對的磁性元件931磁極相異，且線圈部931於各繞線載體940上之線圈匝數與繞線方向皆相同，並利用磁性元件931與繞線載體940在數量上規律的配置，以有效提升各線圈部960的電流產值，並疊加各繞線載體940的發電量。

惟，從圖式中可看出，環設於轉子載盤930上之磁性元件931與環設於定子載盤910上之繞線載體940，均呈相同徑向角度的配置形態，因此該轉子載盤930被轉軸部920帶動而旋轉時，該繞線載體940相對於磁性元件931的接觸面積，其增加部份與減少者等量，則感應之電流將相互抵消，進而降低其產電效益。

有鑒於現有技術的缺點及不足，本創作提供一種盤式發電機，其藉由定子載盤所環設之線圈繞體，與轉動軸之間形成一偏移弧角，以減少轉子載盤所環設磁鐵與該線圈繞體之間所產生的磁組，進而得到較大的感應電流，並提升發電效能者。

為達上述目的，本創作採取的技術手段，包括：一機殼，為一中空框體，其內緣形成一容室；一轉動軸，為一桿體，係穿設該機殼之軸座，且承接一外部傳動件之帶動而在該軸座中樞轉；至少一定子載盤，係樞設於該轉動軸上，複數個線圈框架，個別之線圈框架為一中空之弧狀扇形結構，係環設於該定子載盤中，且各個線圈框架與該轉動軸形成一偏移弧角；複數個線圈繞體，其個別之線圈匝數與繞線方向均相同，且係嵌設於該線圈框架中；令該複數個線圈繞體區分為三組繞線，每一組繞線係由一導線頭尾相接纏繞若干個線圈繞體而成；至少二轉子載盤，係有間隙地組設於該定子載盤兩側之轉動軸上並與其同步旋轉，複數片磁鐵，其數量等同於該線圈繞體數，係環設於該轉子 載盤且臨近於該定子載盤之面側，並令其兩兩相鄰之磁鐵其磁極相異，又該二轉子載盤上之磁鐵其兩兩相對之磁極相異；三對輸出部，係穿設於該機殼之殼壁，而每一組繞線其導線之頭尾兩端則分別自該輸出部穿出該機殼外緣。

藉此，該轉動軸藉由外部傳動件之驅轉而帶動該轉子載盤旋轉，則該轉子載盤上的磁鐵將相對於該定子載盤上的線圈繞體產生移動，使線圈繞體感應到磁鐵所造成的磁場變化而產生感應電流；由於弧狀扇形結構之線圈框架與該轉動軸形成一偏移弧角，則該轉子載盤旋轉將使該線圈繞體與磁鐵的趨近面積大於脫離面積，故而在切割磁力線的過程中，將可減少其相互抵消的感應電流量，亦將降低該線圈繞體與磁鐵相互之間的磁組干擾，進而得到較大發電效益。

依據前揭特徵，本創作中該線圈繞體為12個，而磁鐵的數量則有8片，該配置方式將可降低該轉動軸的扭力，使該外部傳動件之的啟動電流不會過高，並使耗損變小；同時該線圈繞體的分佈角度平均為30度，而磁鐵的分佈角度平均為45度，當線圈繞體相對於磁鐵的分佈角度越小，越能提升運轉及發電的穩定性。

依據前揭特徵，本創作中該轉子載盤其磁鐵相對側之轉動軸上，更組設一具有若干葉片之風扇，該風扇之中心設有一軸孔，以鍵塊穿入該軸孔與該轉動軸之鍵槽，使該風扇與轉動軸同步旋轉，用以降低該定子載盤所環設之線圈繞體內其感應電流所產生的熱量。

依據前揭特徵，本創作中該定子載盤包括一左、右盤體，其外側面個別具有一外環面，且該外環面設有相對應之複數個組合孔；及一左、右軸座，其內緣面具有一軸孔，用以嵌設一軸承並使其套設在該轉動軸上樞轉；其外側面個別具有一內環面，且該內環面設有相對應之複數個組合孔；該複數個 線圈框架，個別嵌設該線圈繞體後，分置於該左、右盤體及該左、右軸座之間，並分別以螺栓及螺帽鎖合該組合孔，使該線圈繞體以環狀排列固定於該定子載盤內。

依據前揭特徵，本創作中該轉子載盤包括一底板，其中心設有一軸孔，其徑向設有複數個等角度之螺孔；該磁鐵設有固定孔，並分別以螺絲鎖合該固定孔與螺孔，使該磁鐵以環狀排列固定於該轉子載盤內，另以鍵塊穿入該軸孔與該轉動軸之鍵槽，使該轉子載盤在轉動軸上同步旋轉。

藉助前揭特徵，本創作盤式發電機相對於習用之發電機具有如下之效益：

(1)本創作中該定子載盤中環設有12組線圈繞體，其個別與該轉動軸形成一偏移弧角，且其線圈匝數與繞線方向均相同；又二轉子載盤係有間隙地組設於該定子載盤兩側，且臨近於該定子載盤之面側，環設有8片磁鐵，而兩兩相鄰之磁鐵其磁極相異，且二轉子載盤上之磁鐵其兩兩相對之磁極相異，因此轉子載盤旋轉，則磁鐵將相對於該定子載盤上的線圈繞體產生移動，使線圈繞體感應到磁鐵所造成的磁場變化而產生感應電流；由於弧狀扇形之線圈繞體與該轉動軸形成一偏移弧角，故而在切割磁力線的過程中，將可減少其相互抵消的感應電流量，亦將降低該線圈繞體與磁鐵相互之間的磁組干擾，進而得到較大發電效益。

(2)本創作中以12組線圈繞體搭配8片磁鐵的配置方式，將可大幅降低該轉動軸的扭力，使該外部傳動件之的啟動電流不會過高，並使耗損變小；同時該線圈繞體的分佈角度平均為30度，而磁鐵的分佈角度平均為45度，當線圈繞體相對於磁鐵的分佈角度越小，將越能提升運轉及發電的穩定性。

(3)本創作中該轉子載盤其磁鐵相對側之轉動軸上，個別組設一具有若干葉片之風扇，且該風扇將與轉動軸同步旋轉，則該葉片所產生的風量將可有效降 低該定子載盤所環設之線圈繞體內其感應電流所產生的熱量，更進一步提升本創作之發電效益。

10:轉動軸

20:定子載盤

21:線圈框架

22:線圈繞體

23:左盤體

231:外環面

232:組合孔

24:右盤體

25:左軸座

251:內環面

252:組合孔

253:軸孔

26:右軸座

27:滾珠軸承

30:轉子載盤

31:磁鐵

32:底板

321:軸孔

322:螺孔

40:風扇

41:葉片

42:軸孔

100:盤式發電機第一實施例之結構

200:盤式發電機第二實施例之結構

θ:偏移弧角

圖1：係習用盤式發電機之分解立體圖。

圖2：係本創作第一實施例之分解立體圖。

圖3：係本創作第一實施例之組合剖視圖。

圖4：係本創作第二實施例之分解立體圖。

圖5：係本創作第二實施例之組合剖視圖。

圖6：係本創作其轉子載盤之組合立體圖。

圖7A：係本創作其定子載盤之組合立體圖。

圖7B：係本創作其線圈框架之結構示意圖。

圖8：係本創作其線圈繞體與磁鐵相互作用之示意圖。

首先，請參閱圖2~3所示，為本創作盤式發電機第一實施例100之結構，包括：一機殼(圖未示)，為一中空框體，其內緣形成一容室；一轉動軸10，為一桿體，係穿設該機殼之軸座，且承接一外部傳動件(圖未示)之帶動而在該軸座中樞轉；一只定子載盤20，其軸孔253係嵌設一滾珠軸承27使其樞設於該轉動軸10上，複數個線圈框架21，係環設於該定子載盤20中，且各個線圈框架21與該轉動軸10形成一偏移弧角；複數個線圈繞體22，其個別之線圈匝數與繞線方向均相同，且係嵌設於該線圈框架21中；令該複數個線圈繞體22區分為三組繞線，每一組繞線係由一導線頭尾相接纏繞若干個線圈繞體22而成；二只轉子載盤30，其係有間隙地組設於該定子載盤20兩側之轉動軸10上並與其同步旋轉，複數片磁鐵31，係環設於該轉子載盤30且臨 近於該定子載盤20之面側，並令其兩兩相鄰之磁鐵31其磁極相異，亦即該轉子載盤30上所環設之磁鐵31，其磁極係以N.S.N.S…的方式來配置；又該二轉子載盤30上之磁鐵31其兩兩相對之磁極相異，亦即該二只轉子載盤30上所環設之磁鐵31，其磁極係以N<->S、S<->N…的方式來配置；三對輸出部(圖未示)，係穿設於該機殼之殼壁，而每一組繞線其導線之頭尾兩端則分別自該輸出部穿出該機殼外緣；二組風扇40，分別組設於該轉子載盤30的外側，該風扇40具有若干葉片41，且其中心設有一軸孔42，以鍵塊穿入該軸孔42與該轉動軸10之鍵槽，可使該風扇40與轉動軸10同步旋轉，進而降低定子載盤20所環設線圈繞體22內其感應電流所產生的熱量。

請進一步參閱圖4~5所示，為本創作盤式發電機第二實施例200之結構，包括：一機殼(圖未示)，一轉動軸10，係穿設該機殼之軸座，且承接一外部傳動件(圖未示)之帶動而在該軸座中樞轉；二只定子載盤20，其軸孔231係個別嵌設一滾珠軸承51使其樞設於該轉動軸10上，複數個線圈框架21，係個別環設於該定子載盤20中，且各個線圈框架21與該轉動軸10形成一偏移弧角；複數個線圈繞體22，其個別之線圈匝數與繞線方向均相同，且係嵌設於該線圈框架21中；四只轉子載盤30，係以2只為一組，兩兩有間隙地組設於該定子載盤20兩側之轉動軸10上並與其同步旋轉，且位居中央處之二只轉子載盤30，更以螺栓穿設其中予以所合成一體；複數片磁鐵31，係個別環設於該轉子載盤30且臨近於該定子載盤20之面側，並令其兩兩相鄰之磁鐵31其磁極相異，亦即該轉子載盤30上所環設之磁鐵31，其磁極係以N.S.N.S…的方式來配置；又該二轉子載盤30上之磁鐵31其兩兩相對之磁極相異，亦即該二組轉子載盤30上所環設之磁鐵31，其磁極係以N<->S、S<->N…的方式來配置；三對輸出部，係穿設於該機殼之殼壁，而每一組繞線其導線之頭尾兩端則分別自該輸出部穿出該機殼外緣；二組風扇40，分別組設於該轉動軸10之兩側其轉子載 盤30的外側，該風扇40具有若干葉片41，且其中心設有一軸孔42，以鍵塊穿入該軸孔42與該轉動軸10之鍵槽，可使該風扇40與轉動軸10同步旋轉，進而降低定子載盤20所環設線圈繞體22內其感應電流所產生的熱量。

圖6所示，為本創作中其轉子載盤30之結構，包括一底板32，且其中心設有一軸孔321，其徑向設有8個等角度之螺孔322；本實施例中磁鐵31的數量為8個，該磁鐵31設有固定孔311，並分別以螺絲鎖合該固定孔311與螺孔322，使該磁鐵31以環狀排列固定於該轉子載盤30內，另以鍵塊穿入該軸孔321與該轉動軸10之鍵槽，使該轉子載盤30在轉動軸10上同步旋轉。

圖7A所示，為本創作中其定子載盤20之結構，包括一左、右盤體23/24，其外側面個別具有一外環面231，且該外環面231設有相對應之複數個組合孔232；及一左、右軸座25/26，其內緣面具有一軸孔253，用以嵌設一滾珠軸承27並使其套設在該轉動軸10上樞轉；其外側面個別具有一內環面251，且該內環面設有相對應之複數個組合孔252；本實施例中該線圈框架21的數量為12個，個別線圈框架21於嵌設該線圈繞體22後，分置於該左、右盤體23/24及該左、右軸座25/26之間，並分別以螺栓及螺帽鎖合該組合孔，使該線圈繞體22以環狀排列固定於該定子載盤20內。

圖7B所示，為本創作其線圈框架21之結構，其係呈一中空之弧狀扇形，且其輪廓為一類橢圓之形狀；本實施例中係以該線圈框架21中的簍空輪廓作成一治具，並在該治具外緣纏繞線圈導線，令其纏繞之匝數與方向都相同，因此該線圈繞體22嵌入線圈框架21後，與轉子載盤30中之磁鐵31所感應的電流方向才會相同，況且，本實施例中係設定為三組繞線，而每組繞線係由4個線圈繞體22其頭尾相接之導線纏繞而成，固其電流值係由4個線圈繞體22之個別感應電流所疊加者；再者，由於該線圈框架21組設於該定子載盤20中，與該轉動軸10形成一偏移弧角θ，則該轉子載盤30於旋轉過程中，該線圈繞體22與磁 鐵31的趨近面積將大於脫離面積，則可降低該線圈繞體與磁鐵相互之間的磁組干擾，亦將減少其相互抵消的感應電流量，進而得到較大發電效益。

圖8所示，為本創作中其線圈繞體22與磁鐵31相互作用之狀態，其中，該定子載盤20中環設有12組線圈繞體22，其個別與該轉動軸10形成一偏移弧角θ，且其線圈匝數與繞線方向均相同；又二轉子載盤30係有間隙地組設於該定子載盤20兩側，且臨近於該定子載盤20之面側，環設有8片磁鐵31，而兩兩相鄰之磁鐵31其磁極相異，且二轉子載盤30上之磁鐵31其兩兩相對之磁極相異，因此轉子載盤旋轉，則磁鐵將相對於該定子載盤上的線圈繞體產生移動，使線圈繞體感應到磁鐵所造成的磁場變化而產生感應電流；由於弧狀扇形之線圈繞體與該轉動軸形成一偏移弧角，故而在切割磁力線的過程中，將可減少其相互抵消的感應電流量，亦將降低該線圈繞體與磁鐵相互之間的磁組干擾，進而得到較大發電效益。再者，以12組線圈繞體22搭配8片磁鐵31的配置方式，將可大幅降低該轉動軸的扭力，使該外部傳動件之的啟動電流不會過高，並使耗損變小；同時該線圈繞體的分佈角度平均為30度，而磁鐵的分佈角度平均為45度，線圈繞體相對於磁鐵的分佈角度越小，將越能提升運轉及發電的穩定性。

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 鈞局核賜專利，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:轉動軸

20:定子載盤

21:線圈框架

22:線圈繞體

253:軸孔

27:滾珠軸承

30:轉子載盤

31:磁鐵

321:軸孔

40:風扇

41:葉片

42:軸孔

100:盤式發電機第一實施例之結構

Claims (5)

1. 一種盤式發電機，其包括：一機殼，為一中空框體，其內緣形成一容室；一轉動軸，為一桿體，係穿設該機殼之軸座，且承接一外部傳動件之帶動而在該軸座中樞轉；至少一定子載盤，係樞設於該轉動軸上，複數個線圈框架，個別之線圈框架為一中空之弧狀扇形結構，係環設於該定子載盤中，且各個線圈框架與該轉動軸形成一偏移弧角；複數個線圈繞體，其個別之線圈匝數與繞線方向均相同，且係嵌設於該線圈框架中；令該複數個線圈繞體區分為三組繞線，每一組繞線係由一導線頭尾相接纏繞若干個線圈繞體而成；至少二轉子載盤，係有間隙地組設於該定子載盤兩側之轉動軸上並與其同步旋轉，複數片磁鐵，係環設於該轉子載盤且臨近於該定子載盤之面側，並令其兩兩相鄰之磁鐵其磁極相異，又該二轉子載盤上之磁鐵其兩兩相對之磁極相異；三對輸出部，係穿設於該機殼之殼壁，而每一組繞線其導線之頭尾兩端則分別自該輸出部穿出該機殼外緣；以及該轉動軸藉由外部傳動件之驅轉而帶動該轉子載盤旋轉，則該轉子載盤上的磁鐵將相對於該定子載盤上的線圈繞體產生移動，使線圈繞體感應到磁鐵所造成的磁場變化而產生感應電流；由於弧狀扇形結構之線圈框架與該轉動軸形成一偏移弧角，則該轉子載盤旋轉將使該線圈繞體與磁鐵的趨近面積大於脫離面積，故而在切割磁力線的過程中，將可減少其相互抵消的感應電流量，亦將降低該線圈繞體與磁鐵相互之間的磁組干擾，進而得到較大發電效益。
2. 如申請專利範圍第1項所述之盤式發電機，其中，該線圈繞體為12組，而磁鐵的數量則為8片，該配置方式將可降低該轉動軸的扭力， 使該外部傳動件之的啟動電流不會過高，並使耗損變小；同時該線圈繞體的分佈角度平均為30度，而磁鐵的分佈角度平均為45度，當線圈繞體相對於磁鐵的分佈角度越小，越能提升運轉及發電的穩定性。
3. 如申請專利範圍第1項所述之盤式發電機，其中，該轉子載盤其磁鐵相對側之轉動軸上，更組設一具有若干葉片之風扇，該風扇之中心設有一軸孔，以鍵塊穿入該軸孔與該轉動軸之鍵槽，使該風扇與轉動軸同步旋轉，用以降低該定子載盤所環設之線圈繞體內其感應電流所產生的熱量。
4. 如申請專利範圍第1項所述之盤式發電機，其中，該定子載盤包括一左、右盤體，其外側面個別具有一外環面，且該外環面設有相對應之複數個組合孔；及一左、右軸座，其內緣面具有一軸孔，用以嵌設一軸承並使其套設在該轉動軸上樞轉；其外側面個別具有一內環面，且該內環面設有相對應之複數個組合孔；該複數個線圈框架，個別嵌設該線圈繞體後，分置於該左、右盤體及該左、右軸座之間，並分別以螺栓及螺帽鎖合該組合孔，使該線圈繞體以環狀排列固定於該定子載盤內。
5. 如申請專利範圍第1項所述之盤式發電機，其中，該轉子載盤包括一底板，其中心設有一軸孔，其徑向設有複數個等角度之螺孔；該磁鐵設有固定孔，並分別以螺絲鎖合該固定孔與螺孔，使該磁鐵以環狀排列固定於該轉子載盤內，另以鍵塊穿入該軸孔與該轉動軸之鍵槽，使該轉子載盤在轉動軸上同步旋轉。

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