磁力式葉輪控制系統的製作方法

2023-09-12 05:53:55 2

本發明與用以產生旋轉動力的葉輪有關，旨在提供一種能夠有效控制葉輪旋轉效率的磁力式葉輪控制系統。

背景技術：

按，現代人的生活中充滿了各種電氣用品，使得電氣能源對於現代人來說已經是不可或缺的能源，隨著石化能源逐漸短缺，燃料費及電價不斷高漲，又因地球受到溫室效應的影響，人們對環保重要性的認知提高，節能減碳已成為工業須立即面對解決的問題。

過度的使用地球資源，將造成環境與能源各方面的耗竭，並對所有人類與生物造成莫大的影響，令民眾感受最深的就是油價波動及電費、水費及生活費不停的飛漲，由各種數據顯示，民眾的所以生活不安及對前途感到彷徨無助，與能源耗竭的事實所造成的影響息息相關。

為了解決未來的能源問題，世界各國莫不積極找尋替代能源，以對能源耗竭的改善多少作出貢獻，特別是環保無汙染的綠色能源；例如，水力或風力帶動產生能源的設備，主要由至少一葉輪(水葉輪或風葉輪)受水流或氣流作用，將水流或氣流的動能流轉變為推動葉輪旋轉的機械能，再由相關的設備或機構將葉輪旋轉的機械能轉換電能，或是直接帶動其他機械設備運轉。

然而，由水力或風力帶動藉以產生能源的葉輪，雖然可利用天然的動能旋轉，但經常因為天候因素而直接影響葉輪的旋轉效果；例如，當水流或氣流太大時，可能讓葉輪處於超速旋轉的危險狀態，當水流或氣流太小時，則可能讓葉輪的轉速降低甚至停滯，因此仍然存在必須如何有效控制葉輪旋轉效率的課題。

技術實現要素：

有鑑於此，本發明即在提供一種能夠有效提升甚至控制葉輪旋轉效率的磁力式葉輪控制系統。

為了達到上述目的，本發明的磁力式葉輪控制系統，基本上包括有：一框架、至少一永久磁石及至少一電磁鐵，以及一磁控單元；其中：該框架可供安裝葉輪，且可供所安裝的葉輪與其相對旋轉；該至少一永久磁石及該至少一電磁鐵分別設於該框架及該框架所安裝的葉輪相互對應的旋轉路徑上，該至少一電磁鐵在一鐵心上繞設有預先設定匝數的線圈；該磁控單元被設定當該至少一永久磁石正要通過該至少一電磁鐵時，令該至少一電磁鐵的線圈通電，且持續通電至該至少一永久磁石遠離該至少一電磁鐵預先設定距離。

利用上述結構特徵，本發明的磁力式葉輪控制系統，可依照實際用途的需求，將預先設定形式的葉輪安裝於框架上；於常態下，可透過對電磁鐵通電的方式，在永久磁石正要通過電磁鐵時，產生與永久磁石相斥的磁力線，使對正在旋轉的葉輪產生加速作用，達到輔助提升葉輪旋轉效率的目的；以及，當葉輪的旋轉速度超出預先設定值時，或是天候狀態惡劣而不利於葉輪旋轉時，可立即將電磁鐵斷電，由永久磁石與電磁鐵的鐵心之間的磁性吸附作用，幫助葉輪剎車制動，達到控制葉輪旋轉效率的目的，甚至可讓葉輪保持在安全停滯狀態。

依據上述結構特徵，所述磁控單元，進一步包括一供切換各電磁鐵的線圈電流方向的磁極切換模組。

所述磁控單元，電氣連接至少一與該至少一永久磁石的旋轉路徑相對應的第一感測元件，該至少一第一感測元件被設定受該至少一永久磁石觸發而產生對應的電流訊號。

所述磁控單元，電氣連接至少一與該至少一永久磁石的旋轉路徑相對應的第一感測元件，該至少一第一感測元件被設定受該至少一永久磁石觸發而產生對應的電流訊號；以及，該磁控單元被設定受該至少一第一感測元件的電流訊號觸發，而令該至少一電磁鐵的線圈通電，且持續通電至該至少一永久磁石遠離該至少一電磁鐵預先設定距離。

所述磁控單元，電氣連接至少一供偵測該至少一永久磁石位移速度的第二感測元件；該至少一第二感測元件被設定當該至少一永久磁石的位移速度到達預先設定值時，即產生啟動該磁極切換模組動作的電流訊號。

所述磁控單元，電氣連接至少一與該至少一永久磁石的旋轉路徑相對應的第一感測元件，以及電氣連接至少一供偵測該至少一永久磁石位移速度的第二感測元件；該至少一第一感測元件被設定受該至少一永久磁石觸發而產生對應的電流訊號；該至少一第二感測元件被設定當該至少一永久磁石的位移速度到達預先設定值時，即產生啟動該磁極切換模組動作的電流訊號。

所述磁控單元，電氣連接至少一與該至少一永久磁石的旋轉路徑相對應的第一感測元件，以及電氣連接至少一供偵測該至少一永久磁石位移速度的第二感測元件；該至少一第一感測元件被設定受該至少一永久磁石觸發而產生對應的電流訊號；該至少一第二感測元件被設定當該至少一永久磁石的位移速度到達預先設定值時，即產生啟動該磁極切換模組動作的電流訊號；以及，該磁控單元被設定受該至少一第一感測元件的電流訊號觸發，而令該至少一電磁鐵的線圈通電，且持續通電至該至少一永久磁石遠離該至少一電磁鐵預先設定距離。

所述磁控單元，進一步設有與該磁極切換模組電氣連接的一微控制器，以及至少一儲存載體。

所述框架在一基座上設有一可供安裝葉輪且可與該基座相對旋轉的內框體，於該基座上固設有一相對包圍在該內框體外圍的外框體；該至少一永久磁石固設於該內框體上，該至少一電磁鐵固設於該外框體上。

所述該框架在一基座上設有一可供安裝葉輪且可與該基座相對旋轉的內框體，於該基座上固設有一相對包圍在該內框體外圍的外框體；該至少一永久磁石固設於該內框體上，該至少一電磁鐵固設於該外框體上；磁控單元與該至少一電磁鐵電氣連接，其於該內框體上設有至少一第一電極，於該外框體上設有至少一第二電極；以及，該至少一第一電極及該至少一電二電極以當該內框體與該外框體相對旋轉至該至少一永久磁石正要通過該至少一電磁鐵時，令該至少一電磁鐵的線圈通電，且持續通電至該至少一永久磁石遠離該至少一電磁鐵預先設定距離的型態配置。

所述框架在一基座上設有一可供安裝葉輪且可與該基座相對旋轉的內框體，於該基座上固設有一相對包圍在該內框體外圍的外框體；該至少一永久磁石固設於該外框體上，該至少一電磁鐵固設於該內框體上。

所述框架在一基座上設有一可供安裝葉輪且可與該基座相對旋轉的內框體，於該基座上固設有一相對包圍在該內框體外圍的外框體；該至少一永久磁石固設於該外框體上，該至少一電磁鐵固設於該內框體上；磁控單元與該至少一電磁鐵電氣連接，其於該內框體上設有至少一第一電極，於該外框體上設有至少一第二電極；以及，該至少一第一電極及該至少一電二電極以當該內框體與該外框體相對旋轉至該至少一永久磁石正要通過該至少一電磁鐵時，令該至少一電磁鐵的線圈通電，且持續通電至該至少一永久磁石遠離該至少一電磁鐵預先設定距離的型態配置。

具體而言，本發明所揭露的磁力式葉輪控制系統，可在其所安裝的葉輪受水力或風力等天然動能帶動旋轉的過程中，透過對電磁鐵通電的方式，產生令葉輪加速的磁力線；以及，當葉輪的旋轉速度超出預先設定值時，可透過將電磁鐵斷電，或進一步改變電磁鐵電流方向的方式，產生令葉輪減速甚至保持在安全停滯狀態的磁力線，以相對更為積極、可靠的手段控制葉輪的旋轉效率，以及維護相關設備的使用安全。

附圖說明

圖1為本發明的磁力式葉輪控制系統結構示意圖。

圖2為本發明第一實施例中電磁鐵及永久磁石的配置狀態示意圖。

圖3為本發明中磁控單元的第一、第二電極配置狀態示意圖。

圖4為本發明的磁力式葉輪控制系統使用狀態參考圖。

圖5為本發明的磁力式葉輪控制系統另一使用狀態參考圖。

圖6為本發明的電磁鐵於通電狀態下的磁極狀態示意圖。

圖7為本發明的電磁鐵於改變電流方向後的磁極狀態示意圖。

圖8為本發明第二實施例中電磁鐵及永久磁石的配置狀態示意圖。

圖9為本發明第三實施例中電磁鐵及永久磁石的配置狀態示意圖。

圖10為本發明磁控單元一較佳實施例的組成架構方塊示意圖。

圖11為本發明第四實施例中電磁鐵及永久磁石的配置狀態示意圖。

圖12為本發明第五實施例中第一感測元件的配置狀態示意圖。

圖13為本發明第六實施例中第一感測元件及第二感測元件的配置狀態示意圖。

圖號說明：

10框架

11基座

12內框體

13外框體

131導流板

20葉輪

30永久磁石

40電磁鐵

41鐵心

42線圈

50磁極切換模組

51第一電極

52第二電極

53磁極切換模組

541第一感測元件

542第二感測元件

551微控制器

552儲存載體。

具體實施方式

本發明主要提供一種能夠有效控制葉輪旋轉效率的磁力式葉輪控制系統，如圖1至圖3所示，本發明的磁力式葉輪控制系統，基本上包括有：一框架10、至少一永久磁石30及至少一電磁鐵40，以及一磁控單元50。

其中： 該框架10可供安裝葉輪20，且可供所安裝的葉輪20與其相對旋轉；於實施時，所述框架10在一基座11上設有一可供安裝葉輪20且可與該基座11相對旋轉的內框體12，於該基座11上固設有一相對包圍在該內框體12外圍的外框體13；以及，所述框架10可進一步於該外框體13設有複數導流板131，可在導流板131的作用下，增加葉輪20的旋轉效能。

該至少一永久磁石30及該至少一電磁鐵40分別設於該框架10及該框架10所安裝的葉輪20相互對應的旋轉路徑上，該至少一電磁鐵40在一鐵心41上繞設有預先設定匝數的線圈42；在圖2所示的實施例中，該至少一永久磁石30固設於該內框體12上，該至少一電磁鐵40固設於外框體13上；當然，該至一永久磁石30亦可如圖11所示，固設於該框架10的外框體13上，至於該至少一電磁鐵40則配合固設於該框架10的內框體12上。

該磁控單元50被設定當該至少一永久磁石30正要通過該至少一電磁鐵40時，令該至少一電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至該至少一永久磁石30遠離該至少一電磁鐵40預先設定距離；在本實施例中，該磁控單元50與該至少一電磁鐵40電氣連接，其於該內框體12上設有至少一第一電極51，於該外框體13上設有至少一第二電極52；以及，該至少一第一電極51及該至少一電二電極52以當該內框體12與該外框體13相對旋轉至該至少一永久磁石30正要通過該至少一電磁鐵40時，令該至少一電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至該至少一永久磁石30遠離該至少一電磁鐵40預先設定距離的型態配置。

本發明在上揭圖1至圖3所示，該框架10在一基座11上設有一可供安裝葉輪20且可與該基座10相對旋轉的內框體12，於該基座11上固設有一相對包圍在該內框體12外圍的外框體13的結構型態下，該至少一永久磁石30可固設於該內框體12上，該至少一電磁鐵40則配合固設於該外框體13上。

至於，該磁控單元50與該至少一電磁鐵40電氣連接，其於該內框體12上設有至少一第一電極51，於該外框體13上設有至少一第二電極52，該至少一第一電極51及該至少一電二電極52以當該內框體12與該外框體13相對旋轉至該至少一永久磁石30正要通過該至少一電磁鐵40時，令該至少一電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至該至少一永久磁石30遠離該至少一電磁鐵40預先設定距離的型態配置。

另外，本發明在該框架在一基座上設有一可供安裝葉輪且可與該基座相對旋轉的內框體，於該基座上固設有一相對包圍在該內框體外圍的外框體的結構型態下，若該至少一永久磁石30如圖11所示固設於該外框體13上，該至少一電磁鐵40則必須配合固設於該內框體12上。

同樣的，該磁控單元50與該至少一電磁鐵40電氣連接，其於該內框體12上設有至少一第一電極51，於該外框體13上設有至少一第二電極52，該至少一第一電極51及該至少一電二電極52以當該內框體12與該外框體13相對旋轉至該至少一永久磁石30正要通過該至少一電磁鐵40時，令該至少一電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至該至少一永久磁石30遠離該至少一電磁鐵40預先設定距離的型態配置。

原則上，本發明的磁力式葉輪控制系統，於使用時，可依照實際用途的需求，將預先設定形式的葉輪20安裝於框架10的內框體12上，並且透過將磁控單元50接上電源；整組安裝有葉輪20的磁力式葉輪控制系統，可如圖4所示，裝設於溪流或水池中，由葉輪20受水流的作用而運轉，進而帶動相關的機構運轉(例如打氣機構)或是帶動發電機進行發電。

再者，亦可如圖5所示，將整組安裝有葉輪20的磁力式葉輪控制系統，裝設於廠房的空氣通到處，利用廠房的換氣設施所產生的氣流推動葉輪20旋轉，藉由葉輪20帶動相關的機構運轉或是帶動發電機進行發電，以到節能減碳的效果；當然，其磁控單元50所連接的電源可以為由葉輪20帶動發電機後產生的電源。

在圖2所示的實施例中，該至少一永久磁石30可以其磁極(如圖所示的S南極)正對外框體13的方式固設於內框體12上，該至少一電磁鐵40可以其通電後所產生的磁極正對內框體12的方式固設於外框體13上；於常態下，可如圖2及圖6所示，透過對電磁鐵40通電的方式，在永久磁石30正要通過電磁鐵40時，由電磁鐵40產生與永久磁石30相斥的磁力線，使對正在旋轉的葉輪20產生加速作用，使葉輪20可以在水力或風力不足的狀態下，維持應有的旋轉效率，進而確保其所應用的設備運作效能。

以及，當葉輪的旋轉速度超出預先設定值時，或是天候狀態惡劣而不利於葉輪旋轉時，可立即將電磁鐵斷電，由永久磁石與電磁鐵的鐵心之間的磁性吸附作用，幫助葉輪剎車制動，達到控制葉輪旋轉效率的目的，甚至可讓葉輪保持在安全停滯狀態。

本發明的磁力式葉輪控制系統，於實施時，所述磁控單元50，可進一步包括一供切換各電磁鐵40的線圈42電流方向的磁極切換模組53；必要時，可透過改變電磁鐵40的線圈42電流方向的方式，令電磁鐵40產生與永久磁石30相吸的磁力線(如圖7所示)，以相對更為積極、可靠的手段，幫助葉輪20剎車制動，甚至讓葉輪20確實保持在安全停滯狀態。

本發明的磁力式葉輪控制系統，不論其磁控單元50是否包括有磁極切換模組53，整體磁力式葉輪控制系統，於實施時，所述磁控單元50，可如圖8所示，電氣連接至少一與該至少一永久磁石30的旋轉路徑相對應的第一感測元件541，該至少一第一感測元件541被設定受該至少一永久磁石30觸發而產生對應的電流訊號；在圖8所示的實施例中，該永久磁石30固設於該內框體12處，該至少一第一感測元件541對應設於該外框體13處；當然，若該永久磁石30如圖12所示，固設於該外框體13處，該至少一第一感測元件541則配合對應設於該內框體12處。

在此結構型下，該磁控單元50被設定受該至少一第一感測元件541的電流訊號觸發，而令該至少一電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至該至少一永久磁石30遠離該至少一電磁鐵40預先設定距離；亦即，可由第一感測元件541實際感測永久磁石30相對於與電磁鐵40的位置，在內框體12與外框體13相對旋轉至永久磁石30正要通過電磁鐵40時，令電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至永久磁石30遠離電磁鐵40預先設定距離，避免因為第一、第二電極位移而影響電磁鐵40通電時機。

另外，本發明的磁力式葉輪控制系統，在其磁控單元50包括有一磁極切換模組53的結構型態下，整體磁力式葉輪控制系統，於實施時，所述磁控單元50，可如圖9所示，電氣連接至少一供偵測該至少一永久磁石30位移速度的第二感測元件542；該至少一第二感測元件542被設定當該至少一永久磁石30的位移速度到達預先設定值時，即產生啟動該磁極切換模組53動作的電流訊號；在圖9所示的實施例中，該永久磁石30固設於該內框體12處，該至少一第一感測元件541及該第二感測元件542對應設於該外框體13處；當然，若該永久磁石30如圖13所示，固設於該外框體13處，該至少一第一感測元件541及該第二感測元件542則配合對應設於該內框體12處。

在此結構型態下，可由第二感測元件542實際感測永久磁石30位移速度(葉輪20的實際轉速)，當葉輪20的旋轉速度超出預先設定值時，可立即啟動磁極切換模組53改變電磁鐵電流方向的方式，產生令葉輪20減速甚至保持在停滯狀態的磁力線，以相對更為積極、可靠的手段控制葉輪的旋轉效率，以及維護相關設備的使用安全。

當然，本發明的磁力式葉輪控制系統，於具體實施時，以所述磁控單元50，電氣連接至少一與該至少一永久磁石30的旋轉路徑相對應的第一感測元件541，以及電氣連接至少一供偵測該至少一永久磁石30位移速度的第二感測元件542的結構型態呈現為佳。

同樣的，該至少一第一感測元件541被設定受該至少一永久磁石30觸發而產生對應的電流訊號；該至少一第二感測元件542被設定當該至少一永久磁石30的位移速度到達預先設定值時，即產生啟動該磁極切換模組53動作的電流訊號；以及，該磁控單元50被設定受該至少一第一感測元件541的電流訊號觸發，而令該至少一電磁鐵40的線圈42通電，且持續通電至該至少一永久磁石30遠離該至少一電磁鐵40預先設定距離。

再者，所述磁控單元50，亦可如圖10所示，進一步設有與該磁極切換模組53電氣連接的一微控制器551，以及至少一儲存載體552，可於該儲存載體552加載至少一種控制該至少一電磁鐵40改變電流方向的動作模態，以及對應於永久磁石30位移速度 (亦即葉輪的轉速)的設定值。

據以，可由微控制器551依照相關數值的比對結果，做出令電磁鐵斷電或切換電磁鐵40電流方向的依據，進而達到自動調整葉輪轉速的目的；甚至於，可設定成當內框體與外框體相對旋轉至永久磁石快接近電磁鐵時，立即以令電磁鐵產生與永久磁石對應相吸的磁力線的方式對電磁鐵通電，以加快內框體的旋轉速度，接著當內框體持續旋轉至永久磁石正要通過電磁鐵時，則再切換成令電磁鐵產生與永久磁石對應相斥的磁力線的方式對電磁鐵通電，且持續通電至永久磁石遠離電磁鐵預先設定距離，更進一步加快葉輪的旋轉速度。

與傳統習用技術相較，本發明所揭露的磁力式葉輪控制系統，可在其所安裝的葉輪受水力或風力等天然動能帶動旋轉的過程中，透過對電磁鐵通電的方式，產生令葉輪加速的磁力線；以及，當葉輪的旋轉速度超出預先設定值時，可透過將電磁鐵斷電，或進一步改變電磁鐵電流方向的方式，產生令葉輪減速甚至保持在安全停滯狀態的磁力線，以相對更為積極、可靠的手段控制葉輪的旋轉效率，以及維護相關設備的使用安全。