同軸反轉發電機的製作方法

2023-10-06 07:02:09 1

專利名稱：同軸反轉發電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種同軸反轉發電裝置，主要指一種同軸反轉設 計之風力發電裝置，並具較佳作動穩定性、發電效率。
背景技術：
習知發電裝置系具有可藉由外界風力、水力...等介質作動力源發 電設計，而在能源短缺的現今利用自然界風力、水力作動力源更可替 代石油能源，並更具環保功效。
前述發電裝置主要具驅動組件、電機組成，而該驅動組件系可由 外界動力源作動旋轉，並具轉軸連動電機，又該電機具線圈、場磁極， 而該線圈或場磁極系與轉軸連動，使得驅動組件由外界介質傳動令轉 軸旋轉時可令線圈或場磁極單向旋轉，並可產生電力。
以風力介質發電方式為例，如第八圖所示係為習知風力發電裝置
之i ，系包括驅動組件r、電機2'，而該驅動組件r具葉片ir、轉
軸12'，並該葉片ll'可受風力撞擊而帶動轉軸12'旋轉；又電機2'具
線圈21'、場磁極22'，並該線圈2r設於旋轉座2ir上，並該旋轉座
211'與轉軸12'連動接合，又線圈21'之輸出線設置電刷212'與設置於 轉軸12'之電軌213'導電連接，並該電軌213'連接輸出導線214'以輸 出電力。
場磁極22'係為永久磁鐵並設置於固定座221'上，並該固定座 221'設於激磁線圈21'外側，並於固定座221'設置可穿伸轉軸12'之軸孔222'，並於軸孔222'位置設置軸承223'，而該軸承223'與轉軸12' 接合，又於固定座221'固設支撐杆224'，並該支撐杆224'可連接基座 與地面接合(圖中未標示)，使得當外界風力撞擊葉片ll'時可帶動轉軸 12'、線圈21'旋轉，並使線圈21'與場磁極22'產生電磁感應作用而使 得輸出導線214'產生電力。
請參閱第九圖，前述風力發電裝置當葉片ll'旋轉時將直接帶動 轉軸12'旋轉，造成轉軸12'因須承受該單向旋轉力(如圖中箭頭所示) 而具穩定性不佳缺失，又如第八圖所示，該驅動組件l'僅帶動線圈21' 對應場磁極22'旋轉產生電磁感應作用，而該場磁極22'並不旋轉，當 風力小時驅動組件l'將不能帶動線圈21'對應場磁極22'運轉至電機2' 可有效發電動作之轉速，因而該單向旋轉作動之電機2'具發電效率不 佳缺失。
又習知結構亦可於驅動組件連設增速齒輪組以提升電機轉速，惟 該結構將增加齒輪組之成本，且該齒輪組傳動仍具有機械摩擦損失， 又該增速齒輪組由小齒輪帶動大齒輪動作將增加電機起動運轉所需 扭力，當風力不足時具有不易起動令電機運轉缺失。
然而通常的電機結構只有永磁鐵(動子)設置在單一電磁體成員
(定子)內，其單一電磁體成員的毗鄰線圈間存在有磁通的轉換幹擾
效應，且此種單一電磁體成員的結構也不易使電機獲得更大的總有效
氣隙表面面積，且因毗鄰的永磁鐵造成磁通的集中受到影響，導致發 電效率低下。
發明內容本實用新型要解決現有風力發電機的發電效率低的缺點，提供一 種發電效率高的風力發電機。
同軸反轉發電機，包括一軸杆，輪盤狀的第一旋轉座和第二旋轉 座以軸承結合在所述的軸杆上，所述的第一旋轉座連接第一驅動組 件，所述的第二旋轉座連接第二驅動組件，所述的第一驅動組件與第 二驅動組件的葉片具有使兩驅動組件反向轉動的傾斜角；其特徵在 於所述的第一旋轉座上設置有包含線圈的電磁體成員，所述的電磁 體成員排列在環繞所述第一旋轉座的旋轉軸心的圓周上，所述的線圈 環繞所述的軸心方向形成成對極，所述的線圈上有電輸出線；所述的 第二旋轉座上設置有環形槽狀的由導磁材料製造的結合座，所述的結 合座的內壁上設置有永久磁鐵，所述永久磁鐵的磁極對應於所述的線 圈的成對極；所述的電磁體成員設置在所述的結合座內，所述的永久
磁鐵與所述的線圈之間具有氣隙。
進一步，所述的第一驅動組件和第二驅動組件的葉片平行於所述 的軸杆。
本實用新型主要包括二驅動組件、 一電機、 一軸杆，並該二驅動
組件系可互為反向作動；又該電機系具線圈、場磁極，併線圈、場磁 極分別連動接合前述二驅動組件之一；又軸杆系承接二驅動組件或電 機，並使電機之線圈、場磁極為同軸設置；藉之外界動力源可令二驅 動組件分別帶動線圈、場磁極相對反向旋轉並產生電力，並該軸杆不 對應旋轉，且可藉由二反向旋轉之作用力互相抵消以具穩定之軸心， 並可增進作動穩定性，而前述作用力抵消系可抵消全部或部分旋轉扭力；又該線圈、場磁極相互反向旋轉可提升電磁感應作用，並可提升
線圈輸出電力。
本實用新型可採用軸杆穿伸電機軸心或令電機設於軸杆內設計， 而本實用新型配合軸杆穿伸電機軸心設計之具體實施例系具二驅動 組件、 一電機、 一軸杆，並該二驅動組件分別設置數葉片，並該二驅 動組件之葉片角度不同，使得二驅動組件受同方向動力源傳導撞擊時 可互為反向作動，又該各葉片分別設置接合柱與二旋轉座固接，又於
葉片中央適當處設置連杆接合套體，並該套體套合軸杆；又該電機具 二旋轉座，並該二旋轉座個自分別安置線圈、場磁極其中之一，且分 別連動接合一驅動組件，又於二旋轉座同1軸向位置設置軸孔，並於 軸孔固設軸承，又該線圈輸出線連設電刷，並於軸杆設置電軌，而該 電軌與前述電刷導電連接，並連設輸出導線，又該軸杆系貫穿二旋轉 座之軸孔並與軸承接合，使二旋轉座各自由旋轉座與軸杆接合，並使 得二驅動組件受動力源撞擊並帶動二旋轉座反向旋轉時該線圈、場磁 極可相對旋轉感應產生電力，並電力可由線圈輸出線傳導至電刷、電 軌及輸出導線輸出電力。
電機具二旋轉座並分別組設線圈、場磁極，並該二旋轉座為同軸 設置，又該線圈設於電磁體成員之核心部份，並環繞軸心方向形成成 對極，又場磁極可為永磁鐵並設於對應線圈之成對極位置，並與線圈 具氣隙，又該永磁鐵系連接導磁性物質製造之結合座與旋轉座接合， 並使結合座可作為二永磁鐵磁通迴路之路徑，又該二旋轉座之軸心位 置設置可穿伸軸杆之軸孔，並於軸孔接合軸承，並該軸承與軸杆接合，又於接合場磁極之旋轉座設置透空部，並使得一驅動組件之接合柱可 穿伸透空部與接合線圈之旋轉座接合，並另I驅動組件之接合柱與接 合場磁極之旋轉座接合，使得該電機可藉由增加線圈成對極與相對的 場磁極之表面面積以提升電磁作用效率，且線圈與旋轉座之組合體與 場磁極與旋轉座之組合體兩者重量較平均，可具較佳機構平衡性及作 動靈活穩定性，並可使發電機具更佳輸出效率。
本實用新型電機之場磁極不一定為永久磁鐵，亦可為多相線圈外 加多向電流通電形成磁場，並具場磁極功能，因而本實用新型所述之 場磁極亦可為前述線圈外加電流通電結構。
本實用新型為因應環境或動力源之力量改變或初起動時須較大 扭力情況系可令驅動組件之葉片可依需求展開、收合或改變角度，並 可控制令驅動組件位移至對應動力源之方位，使得可具較佳驅動效 率，並可防止驅動組件帶動電機轉速過大而造成電機損壞，使本實用 新型可具較佳作動穩定性及使用壽命，又本實用新型之二驅動組件亦 可設計同時受不同方向動力源傳導時反向作動，且二驅動組件不一定 須與電機具相同軸心，當二驅動組件可分別帶動電機之線圈、場磁極 同軸反轉動作時即可達成本實用新型訴求功效。
本實用新型藉由共軸結構以獲得電機之線圈、場磁極同軸反轉動 作的效益。
本實用新型的永磁鐵布置方式，藉由磁通的集中使磁通的分布被 改進，以提供更大的磁通分布；本實用新型的電磁體成員相互間分離， 藉由電磁體成員各自獨立的安排，使電磁體成員相互間可達成磁性隔離，處理毗鄰電磁體成員線圈間的磁通的轉換幹擾效應，且多個電磁 體成員排列構成的電樞能有效地擴大線圈的有效表面積，增加效能。
本實用新型方法的優點是發電效率高，穩定性好。

圖1系本實用新型之第一實施例之同軸反轉發電裝置立體示意圖
圖2系本實用新型之第一實施例之同軸反轉發電裝置對應圖1之A-A 剖視圖。
圖3系本實用新型之實施例一之同軸反轉發電裝置對應圖1之B-B 剖視及旋轉發電動作示意圖。
圖4系本實用新型之實施例一之同軸反轉發電裝置對應圖1之C-C 剖視及旋轉發電動作示意圖。
圖5系本實用新型之實施例二之同軸反轉發電裝置對應實施例一架 構設置另一電機剖視示意圖。
圖6系本實用新型之實施例三之同軸反轉發電裝置組合剖視圖。 圖7系本實用新型之實施例三之同軸反轉發電裝置立體及動作圖。 圖8系習知風力發電裝置剖視示意圖。 圖9系習知風力發電裝置動作示意圖。
具體實施方式

請參閱圖1、 2，本實用新型之第一實施例分解圖及第一實施例 之A-A組合剖視示意圖，其中本實用新型第一實施例包含二驅動組 件l、 2、 一電機3、 一軸杆4，並該二驅動組件l、 2系分別設置數葉 片ll、 21，並該各葉片ll、 21分別設置接合柱12、 22與後述二旋轉座31、 32固接，又該數葉片ll、 21分別約平行於軸向(軸杆4方向)， 並呈環狀排列，且葉片ll、 21之設置角度不同，並使葉片ll、 21受 外界介質傳導撞擊時可互為反向作動，又於葉片11、 21中央適當處 設置連杆13、 23接合套體14、 24，並該套體14、 24套合後述軸杆4。 電機3系具二旋轉座31、 32，並該二旋轉座31、 32分別設置線 圈311、場磁極321，而該場磁極321可為永久磁鐵，且二旋轉座31、 32分別與前述驅動組件1、 2之接合柱12、 22組接，又於二旋轉座
31、 32同1軸向位置設置軸孔312、 322，並於軸孔312、 322固設軸 承313、 323，又該線圈311之輸出線311a連設電刷314，並該電刷 314與設於後述軸杆4之電軌315導電連接，並電軌315連設輸出導 線316。
軸杆4系貫穿前述二旋轉座31、 32之軸孔312、 322，並與軸承 313、 323固接，並可承接電機3之線圈311、場磁極321於同1軸線 x上，而該軸杆4端部可組設基座或其它裝置並呈垂直設置於地面或 其它位置上，並軸杆4不一定須如圖1採立式設置，亦可為橫向設置。
參閱圖1、 3、 4，本實用新型對應圖1之B-B、 C-C剖視及動作 示意圖，本實用新型當如風、水或其它介質之外界動力源傳導撞擊二 驅動組件1、 2之葉片11、 21時可分別帶動二旋轉座31、 32相對反 向旋轉，並該軸杆4不對應旋轉，使得軸杆4可藉由二反向旋轉之作 用力(如箭頭所示旋轉扭力c、旋轉扭力d)相互抵消減小旋轉扭力影響 以具穩定之軸心，並可增進作動穩定性，而作用於軸杆4之力量可由反向之旋轉扭力C、旋轉扭力d全部或部分抵消，又該線圈311、場 磁極321相互反轉可提升電磁感應效率，並如第二圖所示，本實用新
型前述相互反轉作用可提升線圈311輸出電力，而該電力可由輸出線 311a、電刷314、輸出導線316輸出。
本實用新型第一實施例二驅動組件l、 2之葉片11、 21可於多種 不同方向受動力源傳導撞擊皆可令驅動組件1、 2旋轉，而該葉片11、 21系可為一片或多片，又本實用新型可令葉片11、 21依需求展開、 收合或改變角度，使得可具較佳驅動效率，並可防止驅動組件1、 2 帶動電機3之轉速過大而造成電機3損壞。
本實用新型可採用各種不同結構之電機，如圖5本實用新型第二 實施例之電機5具二旋轉座51、 52分別連接線圈511、場磁極521， 並該二旋轉座51、 52為同軸設置，又該線圈511設於電磁體成員512 之核心部份512a，並環繞軸心方向形成成對極512b，又場磁極521 可為永久磁鐵並設於對應線圈511之成對極512b位置，並與線圈511 具氣隙53，又該永久磁鐵系連接導磁性物質製造之結合座522與旋轉 座52接合，並使結合座522可作為二永久磁鐵磁通迴路之路徑，又 該二旋轉座51、 52之軸心位置設置可穿伸軸杆4之軸孔513、 523， 並於軸孔513、 523接合軸承514、 524，並該軸承514、 524與軸杆4 接合，又於接合場磁極521之旋轉座52設置透空部525，並使得一驅 動組件6之接合柱61可穿伸透空部525與接合線圈511之旋轉座51 接合，並另I驅動組件7之接合柱71與接合場磁極521之旋轉座52 接合，使得該電機5可藉由增加線圈512成對極512b與相對的場磁極521之表面面積以提升電磁作用效率，且線圈511與旋轉座51之 組合體與場磁極521與旋轉座52之組合體兩者重量較平均，可具較 佳機構平衡性及作動靈活穩定性，並可使發電機具更佳輸出效率。
本實用新型之電機系可設於軸杆內，請參閱圖6，本實用新型第 三實施例之組合剖視圖，本實用新型之第三實施例具二驅動組件81、 82、 一電機83、 一軸杆84，並該二驅動組件81、 82分別呈放射狀設 置數葉片811、 821(如第七圖所示)，並該葉片811、 821約垂直於軸向 (軸杆84方向)，並由底部向外側呈放射狀設置，且該葉片811、 821 之角度不同，並可受同方向動力源傳導撞擊時反向作動，又該二驅動 組件81、 82設置接合柱812、 822，並該接合柱812、 822對應軸向位 置設置凸部812a、凹部822a，並可提供分別接合後述線圈831、場磁 極832，又於接合柱812、 822外側固設軸承813、 823。
電機83具線圈831、場磁極832，並該線圈831與場磁極832分 別設於二驅動組件81、 82之凸部812a、凹部822a位置，又於線圈831 之輸出線831a連設電刷831b，並該電刷8321b與電軌833導電連接， 並電軌833連設輸出導線834。
軸杆84繫於中央設置軸孔841，並該軸孔841與二驅動組件81、 82之接合柱812、 822上固設之軸承813、 823接合，並可承接電機83 之線圈831、場磁極832於同1軸線y上，又前述電軌833系與軸杆 84接合，又該軸杆84下方固設支撐柱85，而該支撐柱85可與地面 或其它位置接合。
請參閱圖6、 7，本實用新型實施時外界風、水或其它動力源(如雙箭頭所示)傳導撞擊二驅動組件81、 82時可分別令二驅動組件81、 82反向旋轉，並使線圈831、場磁極832相對反向旋轉，並該軸杆84 不對應旋轉，並軸杆84可藉由二反向旋轉之作用力(如單箭頭所示， 旋轉扭力e、旋轉扭力f)相互抵消以具穩定之軸心，並可增進作動穩 定性，而該作用於軸杆84之旋轉力量可由反向之旋轉扭力e、旋轉扭 力f全部或部分抵消，又該線圈831、場磁極832相互反向旋轉可提 升電磁感應效率，並可提升輸出電力。
本實用新型之第三實施例亦可採用如第二實施例之電機，當然本 實用新型第一、三實施例亦可採用其它型式之電機，而本實用新型電 機之場磁極不I定為永久磁鐵，亦可為多相線圈外加多向電流通電形 成磁場(如感應電機)，使具場磁極功能，因而本實用新型所述之場磁 極亦可為線圈外加電流通電結構。
本實用新型之驅動組件81、 82之葉片811、 821系可具一片或多 片，且亦可調整角度以使驅動組件81、 82對應動力源方向，並可控 制葉片811、 821展開、收合(圖中未標示)，又本實用新型之第三實施 例亦可採用第一實施例之葉片型態，並第一實施例亦可採用第三實施 例之葉片型態，而前述各實施例僅作為本實用新型之例示，並非用以 作為本實用新型申請專利範圍限制，本實用新型可在本實用新型精神 內改變及修正。
本說明書實施例所述的內容僅僅是對實用新型構思的實現形式的 列舉，本實用新型的保護範圍的不應當被視為僅限於實施例所陳述的具 體形式，本實用新型的保護範圍也及於本領域技術人員根據本實用新型構思所能夠想到的等同技術手段。
權利要求1、同軸反轉發電機，包括一軸杆，輪盤狀的第一旋轉座和第二旋轉座以軸承結合在所述的軸杆上，所述的第一旋轉座連接第一驅動組件，所述的第二旋轉座連接第二驅動組件，所述的第一驅動組件與第二驅動組件的葉片具有使兩驅動組件反向轉動的傾斜角；其特徵在於所述的第一旋轉座上設置有包含線圈的電磁體成員，所述的電磁體成員排列在環繞所述第一旋轉座的旋轉軸心的圓周上，所述的線圈環繞所述的軸心方向形成成對極，所述的線圈上電輸出線；所述的第二旋轉座上設置有環形槽狀的由導磁材料製造的結合座，所述的結合座的內壁上設置有永久磁鐵，所述永久磁鐵的磁極對應於所述的線圈的成對極；所述的電磁體成員設置在所述的結合座內，所述的永久磁鐵與所述的線圈之間具有氣隙。
2、 如權利要求l所述的同軸反轉發電機，其特徵在於所述的第 一驅動組件和第二驅動組件的葉片平行於所述的軸杆。
專利摘要線性同軸反轉發電機，包括一軸杆，輪盤狀的第一旋轉座和第二旋轉座以軸承結合在所述的軸杆上，所述的第一旋轉座連接第一驅動組件，所述的第二旋轉座連接第二驅動組件，所述的第一驅動組件與第二驅動組件的葉片具有使兩驅動組件反向轉動的傾斜角；所述的第一旋轉座上設置有包含線圈的電磁體成員，所述的電磁體成員排列在繞所述第一旋轉座的旋轉軸心的圓周上，所述的線圈環繞所述的軸心方向形成成對極，所述的線圈上電輸出線；所述的第二旋轉座上設置有環形槽狀的由導磁材料製造的結合座，所述的結合座的內壁上設置有永久磁鐵，所述永久磁鐵的磁極對應於所述的線圈的成對極；所述的電磁體成員設置在所述的結合座內，所述的永久磁鐵與所述的線圈之間具有氣隙。本實用新型具有發電效率高、穩定好的優點。
文檔編號F03D11/00GK201232607SQ20082012206
公開日2009年5月6日 申請日期2008年7月30日 優先權日2008年7月30日
發明者陸緯庭 申請人:聯塑(杭州)機械有限公司;陸孝庭