TWM610177U - 磁石發電機 - Google Patents

Abstract

本創作係一種磁石發電機，包含有一定子、一被驅動盤及一轉子及兩組以上獨立電源輸出。定子設於引擎；被驅動盤設於引擎前方的一輸出軸，並且罩設於定子外。被驅動盤具有多個散熱孔，空氣可穿過散熱孔對定子散熱。轉子固設於轉子容置槽內，轉子內的磁石環狀陣列透過壹個安裝環分配固定於內側再連接於被驅動盤，具磁石安裝環之轉子與被驅動盤之間具有一環狀的徑向間隙，以可調整轉子的徑向位置。藉此，散熱孔使定子的線圈獲得氣流散熱，轉子動平衡可透過調整改善，轉子因本身質量可取代飛輪效果，並藉此降低引擎需另行安置飛輪的整體重量。

Description

磁石發電機

本創作係涉及一種磁石發電機，尤指一種安裝於交通工具，由引擎驅動的發電機。

現有的磁石發電機具有以下缺點：

第一，發電機的轉子的重心位置容易因為公差等各種因素而偏離旋轉軸線，造成轉子的動平衡不良而產生異常震動。

第二，磁石發電機在工作時本身就會產生熱量而導致溫度升高。而當發電機安裝於交通工具的引擎周邊時，會被引擎加熱而導致發電機溫度進一步攀升，容易因散熱不良而導致發電機的定子線圈過熱受損。

第三，現有技術中的引擎需要單獨設置慣性惰輪(飛輪)，導致發電機的重量增加，影響交通工具的能耗。

因此，現有技術的磁石發電機實有待加以改良。

有鑑於前述之現有技術的缺點及不足，本創作提供一種磁石發電機以改善震動、強化散熱並且減輕重量。

為達到上述的創作目的，本創作所採用的技術手段為設計一種磁石發電機，用以連接一引擎，該磁石發電機包含： 一定子，其用以設於該引擎的一端，且包含複數線圈；該等線圈用以環繞該引擎的一輸出軸間隔設置；該定子與該引擎間隔設置而形成與外界連通的一排氣空間；一被驅動盤，其用以設於該引擎的該輸出軸；該被驅動盤可相對該定子轉動地罩設該定子，且形成有：一轉子容置槽，其開口用以朝向該引擎，並且連通該排氣空間；該轉子容置槽內形成有一安裝環側面及一底面；該安裝環側面環繞該定子；該底面位於該定子相對該引擎的一側；複數散熱孔，其形成於該轉子容置槽的該底面並且貫穿該被驅動盤；該等散熱孔用以環繞該輸出軸間隔設置；其中，空氣可從該等散熱孔進入該轉子容置槽，並且經由該定子的該等線圈之間朝該排氣空間流動；一轉子，其固設於該轉子容置槽內，且包含：一磁石安裝環，其環繞該定子；該磁石安裝環的外環面與該被驅動盤的該安裝環側面間隔設置而形成一徑向間隙；複數安裝環固定件，其設於該磁石安裝環及該被驅動盤之間，並且環繞該磁石安裝環間隔設置；該等安裝環固定件可將該磁石安裝環固定在相對該輸出軸的複數徑向位置；複數磁石，其設於該磁石安裝環的內環面，並且環繞該定子隔設置。

本創作的優點在於：

第一，藉由在轉子與被驅動盤之間形成徑向間隙，即使轉子的重心位置因製造公差等各種因素偏離旋轉軸線，也可透過安裝環固定件來調整 轉子的徑向前後左右位置，使得被驅動盤與轉子組合後整體處於動態平衡，減少發電機的震動。

第二，當本創作安裝於小型螺旋槳活塞引擎前方時，引擎啟動後螺旋槳旋轉時迫使驅動盤內側的排氣空間形成負壓，而使氣流從環狀排列的散熱孔進入轉子容置槽，並經由定子的線圈之間的縫隙朝排氣空間流動，進而對定子所產生溫升進行散熱，並得以維持電流輸出及避免定子之線圈過熱燒毀。

第三，被驅動盤與轉子組裝後可達成慣性惰輪之效果，於怠速時達到穩定怠轉功能，因此引擎便無須單獨設置慣性惰輪，可減輕重量，提高交通工具的能耗。

進一步而言，所述之所述之磁石發電機，其中各該安裝環固定件具有：一頭部，其抵靠於該被驅動盤；一桿部，其貫穿該被驅動盤，且可相對該磁石安裝環線性移動地連接該磁石安裝環。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中各該安裝環固定件為一螺絲，其貫穿該被驅動盤螺合該磁石安裝環。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中二該安裝環固定件相對該磁石安裝環的線性移動路徑共線。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中該磁石安裝環與該被驅動盤之間的該徑向間隙中具有固化的膠合劑。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中該等散熱孔與該等線圈的徑向位置相對應；該被驅動盤相對該定子轉動的過程中，該被驅動盤上的該等散熱孔選擇性地對應到該等線圈的位置。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中該轉子進一步包含一磁石隔離框，其設於該磁石安裝環的該內環面，並且形成有複數隔離部；該等隔 離部與該等磁石交錯設置；各該隔離部朝向該磁石安裝環的一側形成有一穿設槽；各該安裝環固定件進一步貫穿該磁石安裝環並延伸至其中一該隔離部的該穿設槽中。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中：該引擎具有相連接的二殼體，其分別位於該輸出軸的徑向相對兩側；該定子具有二線圈固定架，其分別用以設於該二殼體；該等線圈固定架為半圓形；該等線圈分別設於該二線圈固定架。

進一步而言，所述之磁石發電機，其中該被驅動盤的材料為鋁合金，該磁石安裝環的材料為低碳鋼。

10:定子

11:線圈

12:排氣空間

13:線圈固定架

20:被驅動盤

21:轉子容置槽

211:安裝環側面

212:底面

22:散熱孔

30:轉子

31:磁石安裝環

311:外環面

312:調整螺孔

313:內環面

32:安裝環固定件

321:頭部

322:桿部

323:右安裝環固定件

324:左安裝環固定件

33:磁石

34:磁石隔離框

341:隔離部

3411:穿設槽

35:磁石隔離保護環

36:徑向間隙

81:引擎

811:輸出軸

812:殼體

82:螺旋槳

A:線圈

A’:線圈

B:線圈

B’:線圈

C:線圈

C’:線圈

D:線圈

D’:線圈

E:線圈

E’:線圈

F:線圈

a:線圈

b:線圈

c:線圈

d:線圈

e:線圈

f:線圈

G:膠合劑

W:繞線

圖1係本創作安裝於一引擎的立體外觀圖。

圖2係本創作的立體外觀圖。

圖3係本創作及引擎的部分元件立體分解圖。

圖4係本創作的立體元件分解圖。

圖5係本創作於另一角度的立體元件分解圖。

圖6係本創作的轉子的立體部分元件分解圖。

圖7係本創作的剖視示意圖。

圖8係圖7的局部放大圖。

圖9係本創作於另一角度的剖視示意圖。

圖10係本創作的前視示意圖。

圖11及圖12係本創作的定子的第一種繞線態樣的線路示意圖。

圖13及圖14係本創作的定子的第二種繞線態樣的線路示意圖。

圖15及圖16係本創作的定子的第三種繞線態樣的線路示意圖。

圖17及圖18係本創作的定子的第四種繞線態樣的線路示意圖。

圖19及圖20係本創作的定子的第五種繞線態樣的線路示意圖。

圖21及圖22係本創作的定子的第六種繞線態樣的線路示意圖。

以下配合圖式及本創作之較佳實施例，進一步闡述本創作為達成預定創作目的所採取的技術手段。

請參閱圖1、圖3及圖7所示，本創作之磁石發電機連接小型螺旋槳活塞引擎81前方，並且位於螺旋槳82及引擎81之間，作為提供分電盤點火或其他電源傳輸構件(圖中未示)所需之獨立電源。引擎81的前方突出有一輸出軸811，其較佳地為一曲軸。在本實施例中，引擎81的外殼包含分別位於輸出軸811徑向相對兩側的兩殼體812(如圖2所示)，兩殼體812分別為一曲軸箱左殼體及一曲軸箱右殼體。本創作之磁石發電機包含一定子10、一被驅動盤20及一轉子30。

前述之定子10設於引擎81的一端，且包含複數線圈11。線圈11環繞引擎81的輸出軸811間隔設置。定子10與引擎81間隔設置而形成與外界連通的一排氣空間12(如圖7所示)，且具體來說，是線圈11與引擎81間隔設置而形成排氣空間12。在本實施例中，定子10具有二線圈固定架13，其分別設於引擎81的兩殼體812，以便於閃過輸出軸811傳動外徑。線圈固定架13為弧形，各線圈固定架13的相對兩端朝另一線圈固定架13的方向延伸，線圈11分別設於二線圈固定架13。線圈固定架13較佳地為半圓形，二線圈固定架13共同形成一圓形。在其他較佳的實施例中，定子10也可以只有一個圓形的線圈固定架13。更具體來說，定子10係以矽鋼片沖壓後再複數堆疊壓合而成，徑向尾端以絕緣體 包覆後再捲繞銅漆包線成為含線圈11之定子10，其內含線圈11數量為不定之多數。

請配合參閱圖2、圖4、圖5、圖7及圖10所示，前述之被驅動盤20設於輸出軸811。被驅動盤20可相對定子10轉動地罩設定子10，且形成有一轉子容置槽21及複數散熱孔22。被驅動盤20的材料較佳的為鋁合金以減輕重量。轉子容置槽21的開口朝向引擎81，並且連通排氣空間12。轉子容置槽21內形成有一安裝環側面211及一底面212，安裝環側面211環繞定子10，底面212位於定子10相對引擎81的一側。具體來說，轉子容置槽21為開口朝向引擎的碗型凹槽，底面212包含一圓型平面及一環斜面，該環斜面環繞該圓形平面並連接該圓形平面的周緣。輸出軸811的一端較佳地固設於該圓形平面。

散熱孔22形成於轉子容置槽21的底面212並且貫穿被驅動盤20，並且散熱孔22環繞輸出軸811間隔設置。空氣可從散熱孔22進入轉子容置槽21，並且經由定子10的線圈11之間朝排氣空間12流動，以對線圈11進行散熱。具體來說散熱孔22位於底面212的該環斜面，且在本實施例中，散熱孔22與線圈11的徑向位置相對應，也就是說，散熱孔22與輸出軸811的距離大致等於線圈11與輸出軸811的距離；或是說，從垂直於輸出軸811的方向視之，散熱孔22與線圈至少部分地重疊(如圖10所示)，藉此降低氣流阻力而提高散熱效果。

請配合參閱圖2及圖5至圖9所示，前述之轉子30固設於轉子容置槽21內，且包含一磁石安裝環31、複數安裝環固定件32及複數磁石33。在本實施例中，轉子30進一步包含一磁石隔離框34及一磁石隔離保護環35。

磁石安裝環31環繞定子10，磁石安裝環31的外環面311與被驅動盤20的安裝環側面211間隔設置而形成環繞磁石安裝環31的一徑向間隙36(如圖8所示)。在本實施例中，徑向間隙36中具有後述之膠合劑G，並且後述之安裝環固定件32部分地位於徑向間隙36中，但在其他較佳地實施例中，徑向間隙36中 也可以確實為一不具任何元件之空隙。另外，本實施例中的磁石33、磁石安裝環31與被驅動盤21組裝在一起可造成慣性惰輪之效果，具有穩定怠轉之效果。磁石安裝環31的材料較佳地為低碳鋼，而使磁石安裝環31具有相當質量，以強化穩定怠轉之效果。

安裝環固定件32設於磁石安裝環31及被驅動盤20之間，並且環繞磁石安裝環31間隔設置。安裝環固定件32可將磁石安裝環31固定在相對輸出軸811的複數徑向位置，進而使被驅動盤20與轉子30組合後整體處於動態平衡。在本實施例中，各安裝環固定件32具有一頭部321及一桿部322(如圖8所示)。頭部321抵靠於被驅動盤20；桿部322貫穿被驅動盤20，且可相對磁石安裝環31線性移動地連接磁石安裝環31。各安裝環固定件32較佳地為一螺絲，其貫穿被驅動盤20螺合磁石安裝環31的外環面311的調整螺孔312，以可調整磁石安裝環31的徑向前後左右位置。在其他較佳實施例中，各安裝環固定件32也可以是桿部322貫穿螺合被驅動盤20，且桿部322的一端推頂磁石安裝環31的一螺絲，如此也可達到相同效果。

在本實施例中，其中二安裝環固定件32相對磁石安裝環31的線性移動路徑共線，且具體來說，安裝環固定件32的數量為四，其分別設磁石安裝環31的3、6、9、12點鐘位置，其中位於3點鐘及6點鐘方向的安裝環固定件32分別為一左安裝環固定件324及一右安裝環固定件323(如圖9所示)，兩安裝環固定件323、324相對磁石安裝環31的線性移動路徑共線。

具體來說，轉子30安裝至被驅動盤20的轉子容置槽21之前，在轉子容置槽21內填入適量膠合劑G，而後將轉子30置入轉子容置槽21內，使膠合劑G進入徑向間隙36內。若轉子30本身的重心位置些微偏離輸出軸811的旋轉軸線，可在膠合劑G未乾時，利用安裝環固定件32來調整轉子30相對於輸出軸811的徑向前後左右位置，以使被驅動盤20與轉子30組合後整體處於動態平 衡。動態平衡調整完成後，予以固定靜置，使徑向間隙36中的膠合劑G固化以加強轉子30與被驅動盤20的結合強度。因此，本創作安裝於引擎81後，徑向間隙36中較佳地填充有固化的膠合劑G，但不以此為限，徑向間隙36中也可以沒有膠合劑G，轉子30僅透過安裝環固定件32連接被驅動盤20。

磁石33設於磁石安裝環31的內環面313，並且環繞定子10隔設置，以提供定子10進行感應及切斷轉換磁極。磁石隔離框34設於磁石安裝環31的內環面313，並且形成有複數隔離部341，隔離部341與磁石33交錯設置。在本實施例中，各隔離部341朝向磁石安裝環31的一側形成有一穿設槽3411，前述之各安裝環固定件32進一步貫穿磁石安裝環31並延伸至其中一穿設隔離部341的穿設槽3411中，藉此使磁石隔離框34閃過安裝環固定件32；此外，穿設槽3411也可防止磁石33順向或逆向移動。磁石隔離保護環35位於磁石33與定子10之間，其外環面貼靠磁石33，內環面與定子10間隔設置。

本發電機為雙電源架構，所以定子10的繞線W採取兩組獨立且不相干擾之繞線輸出模式，共提供三種不同順序的繞線方式，另每種繞線方式皆可連接成Y型接法或三角型接法之雙獨立輸出電源，具體詳述如下：請參閱圖11至圖14所示，在第一種繞線方式中，線圈11可細分為線圈A、線圈B、線圈C、線圈A’、線圈B’及線圈C’。線圈11可連接成兩組三角電源(如圖11及圖12所示)，或是連接成兩組Y型三相獨立電源(如圖13及圖14所示)。線圈11之間的具體連接方式如圖式所示。

在前述第一種繞線方式中，繞線W會從其中一線圈固定架13延伸到另一線圈固定架13。繞線W在線圈固定架13的端部預留餘長，以供在安裝時分開二線圈固定架13時形成足夠距離。而後述第二種繞線方式中，繞線W不到達另一線圈固定架13，另接端子再行跳接，但相鄰線圈11的纏繞方向需相反 以符合磁感應現象，即順時針纏繞的線圈11相鄰逆時針纏繞的線圈11，所對應磁石33數量亦須變更以配合繞線方式。

請參閱圖15至圖18所示，在第二種繞線方式中，線圈11進一步具有線圈D、線圈D’、線圈E、線圈E’、線圈F、線圈F’。線圈11可連接接成兩組獨立三相電源，且具體來說是兩組三角電源(如圖15及圖16所示)。在其他較佳實施例中，線圈11也可接成兩組Y型三相獨立電源(如圖17及圖18所示)。

請參閱圖19至圖22所示，在第三種繞線方式中，線圈11進一步具有線圈a、線圈b、線圈c、線圈d、線圈e、線圈f，線圈11可連接成兩組獨立三相電源，且具體來說是兩組三角電源(如圖19及圖20所示)。在其他較佳實施例中，線圈11也可接成兩組Y型三相獨立電源(如圖21及圖22所示)。

綜上所述，本創作藉由在轉子30與被驅動盤20之間形成徑向間隙36，即使轉子30的重心位置偏離旋轉軸線，也可透過安裝環固定件32來修正。此外，當本創作安裝於小型螺旋槳活塞引擎前方時，氣流從環狀排列的散熱孔22進入轉子容置槽21，並經由定子10的線圈11之間的縫隙朝排氣空間12流動，進而對定子10所產生溫升進行散熱。最後，被驅動盤20與轉子30組裝後可達成慣性惰輪之效果，於怠速時達到穩定怠轉功能，因此發電機便無須單獨設置慣性惰輪，可減輕重量。

以上所述僅是本創作的較佳實施例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。

10:定子

11:線圈

13:線圈固定架

20:被驅動盤

22:散熱孔

30:轉子

31:磁石安裝環

311:外環面

312:調整螺孔

35:磁石隔離保護環

Claims (9)

1. 一種磁石發電機，用以連接一引擎，該磁石發電機包含：一定子，其用以設於該引擎的一端，且包含複數線圈；該等線圈用以環繞該引擎的一輸出軸間隔設置；該定子與該引擎間隔設置而形成與外界連通的一排氣空間；一被驅動盤，其用以設於該引擎的該輸出軸；該被驅動盤可相對該定子轉動地罩設該定子，且形成有：一轉子容置槽，其開口用以朝向該引擎，並且連通該排氣空間；該轉子容置槽內形成有一安裝環側面及一底面；該安裝環側面環繞該定子；該底面位於該定子相對該引擎的一側；複數散熱孔，其形成於該轉子容置槽的該底面並且貫穿該被驅動盤；該等散熱孔用以環繞該輸出軸間隔設置；其中，空氣可從該等散熱孔進入該轉子容置槽，並且經由該定子的該等線圈之間朝該排氣空間流動；一轉子，其固設於該轉子容置槽內，且包含：一磁石安裝環，其環繞該定子；該磁石安裝環的外環面與該被驅動盤的該安裝環側面間隔設置而形成一徑向間隙；複數安裝環固定件，其設於該磁石安裝環及該被驅動盤之間，並且環繞該磁石安裝環間隔設置；該等安裝環固定件可將該磁石安裝環固定在相對該輸出軸的複數徑向位置；複數磁石，其設於該磁石安裝環的內環面，並且環繞該定子隔設置。
2. 如請求項1所述之磁石發電機，其中各該安裝環固定件具有：一頭部，其抵靠於該被驅動盤； 一桿部，其貫穿該被驅動盤，且可相對該磁石安裝環線性移動地連接該磁石安裝環。
3. 如請求項2所述之磁石發電機，其中各該安裝環固定件為一螺絲，其貫穿該被驅動盤螺合該磁石安裝環。
4. 如請求項2所述之磁石發電機，其中二該安裝環固定件相對該磁石安裝環的線性移動路徑共線。
5. 如請求項1至4中任一項所述之磁石發電機，其中該磁石安裝環與該被驅動盤之間的該徑向間隙中具有固化的膠合劑。
6. 如請求項1至4中任一項所述之磁石發電機，其中該等散熱孔與該等線圈的徑向位置相對應；該被驅動盤相對該定子轉動的過程中，該被驅動盤上的該等散熱孔選擇性地對應到該等線圈的位置。
7. 如請求項1至4中任一項所述之磁石發電機，其中該轉子進一步包含一磁石隔離框，其設於該磁石安裝環的該內環面，並且形成有複數隔離部；該等隔離部與該等磁石交錯設置；各該隔離部朝向該磁石安裝環的一側形成有一穿設槽；各該安裝環固定件進一步貫穿該磁石安裝環並延伸至其中一該隔離部的該穿設槽中。
8. 如請求項1至4中任一項所述之磁石發電機，其中：該引擎具有相連接的二殼體，其分別位於該輸出軸的徑向相對兩側；該定子具有二線圈固定架，其分別用以設於該二殼體；該等線圈固定架為半圓形；該等線圈分別設於該二線圈固定架。
9. 如請求項1至4中任一項所述之磁石發電機，其中該被驅動盤的材料為鋁合金，該磁石安裝環的材料為低碳鋼。

Images