CN102465716A

CN102465716A - 微型涡轮机

Info

Publication number: CN102465716A
Application number: CN2010105366622A
Authority: CN
Inventors: 蒋小伟; 许智能; 庄舜尧; 陈志章
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-11-04
Filing date: 2010-11-04
Publication date: 2012-05-23

Abstract

本发明是有关于一种微型涡轮机，可作为分布式气动涡轮发电机组的动力来源，其至少包含：一第一外罩壳，其包含一气体入口、一第一容置空间及一第一连接部；一第二外罩壳，其包含一第二容置空间、一第二连接部及一轴承座，第二外罩壳是借此第二连接部与第一外罩壳的第一连接部结合；一定子，设置于第一容置空间中；及一转子，设置于第二容置空间中，其包含一转子本体及一旋转轴，旋转轴的一端是枢设于该定子中央，另一端则枢设于第二外罩壳的该轴承座中央并且往第二外罩壳的外侧延伸。

Description

微型涡轮机

技术领域

本发明涉及一种微型涡轮机，特别是涉及一种具有微型尺寸且高转速的气动式涡轮机，可用以作为涡轮发电***的动力源。

背景技术

一般对于可携带式的电子产品来说，其电力通常由电池提供。传统的一次性电池在电力耗尽之后，由于无法对其进行充电，因此必须丢弃或回收，此种方式不仅不环保，对于消费者来说也是非常浪费钱的。因此，目前使用于可携带式的电子产品中的电池，以充电电池为主流，当充电电池的电力耗尽时，只要利用市电或是直流电发电机即可对其充电。

然而，若是充电电池在一个无法进行充电的地方或是情况紧急的时候耗尽电力，便无法及时提供可携带式电子产品足够的电力，因此充电电池也有其使用上的限制。有鉴于此，若能提供一种可携带式的发电装置，不仅可随时对于充电电池进行电力的补充，更可直接将发电产生的电力提供给可携带式电子产品使用，对于消费者来说必定能产生相当大的便利。

对于前述的需求来说，微型涡轮发电***是一种非常适合的解决方案。近年来世界各国在找寻各项能源替代方案上，微型涡轮发电***始终占有一席之地。一般的微型涡轮发电机其尺寸仅数厘米，而发电量可达20W～150W，此发电量以足够供给可携带式电子产品所需的电力。由于微型涡轮发电机的体积小，具有可携带性，因此适合发展成为可携带式电子产品的供电源。

现有习知的微型涡轮发电***必须具备有一燃烧室，燃料与空气在该燃烧室混合燃烧之后，气体的体积产生膨胀，借此产生动力以推动涡轮叶片，而涡轮叶片转动所产生的动能才得以用来发电。

然而，此种燃料燃烧式的微型涡轮发电***并不适合应用于可携带式电子产品中，因为燃料在燃烧后会产生高温，而高温对于可携带式电子产品来说是容易造成损害的。另外，燃料在燃烧后所产生的气体以及高温，是不符合环保以及节能减碳的要求的。

由此可见，为了解决上述存在的问题，必须提供一种创新的微型涡轮机，其可利用洁净能源来产生动能，进而驱动发电机发电，不仅达到可携式发电的效果，更可符合环保概念。

有鉴于上述现有的微型涡轮机存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新型结构的微型涡轮机，能够改进一般现有的微型涡轮机，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于，克服现有的微型涡轮机存在的缺陷，而提供一种新型结构的微型涡轮机，所要解决的技术问题是使其具有体积小、重量轻的优点，以作为可携带式发电装置的动力来源，非常适于实用。

本发明的另一目的在于，提供一种新型结构的微型涡轮机，所要解决的技术问题是使其利用洁净能源来产生动能，进而驱动发电机发电，以符合环保以及节能减碳的需求，从而更加适于实用。

本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的新型微型涡轮机至少包含，一第一外罩壳，其包含一气体入口、一第一容置空间及一第一连接部，该第一连接部设置于该第一容置空间的一开口侧；一第二外罩壳，其包含一第二容置空间、一第二连接部及一轴承座，该第二连接部设置于该第二容置空间的一开口侧，第二外罩壳借此第二连接部与第一外罩壳的第一连接部结合；一定子，设置于第一容置空间中并与第一外罩壳连接；及一转子，设置于第二容置空间中，其包含一转子本体及一旋转轴，该旋转轴是轴向穿设并固定在该转子本体的中央，旋转轴的一端是枢设于该定子中央，另一端则枢设于第二外罩壳的该轴承座中央并且往第二外罩壳的外侧延伸。

本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。

前述的微型涡轮机，其中所述的各组件的材质可由以下组合中选择使用：不锈钢材料、铝材料以及铝合金材料。

前述的微型涡轮机，其中所述的定子的侧面设有多个定子叶片。

前述的微型涡轮机，其中所述的定子的直径为20mm。

前述的微型涡轮机，其中所述的转子本体的侧面设有多个转子叶片。

前述的微型涡轮机，其中所述的多个转子叶片的叶形为三维叶形。

前述的微型涡轮机，其中所述的转子本体的直径为20mm。

前述的微型涡轮机，其中所述的第一外罩壳的外径为25mm，内径为20mm。

前述的微型涡轮机，其中所述的第二外罩壳的外径为25mm，内径为20mm。

前述的微型涡轮机，其中所述的更包含一轴承盖，结合于第二外罩壳的该轴承座的外侧，并可供该转子的旋转轴穿设于其中央，该轴承盖可用以保护轴承座，并可加强支撑转子旋转轴的旋转。

本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本发明的主要技术内容如下：提供一种微型涡轮机，其具有体积小、重量轻的优点，以作为可携带式发电装置的动力来源。本发明的另一目的是提供一种微型涡轮机，其利用洁净能源来产生动能，进而驱动发电机发电，以符合环保以及节能减碳的需求。为达上述目的，本发明揭露一种微型涡轮机，至少包含：一第一外罩壳，其包含一气体入口、一第一容置空间及一第一连接部，该第一连接部设置于该第一容置空间的一开口侧；一第二外罩壳，其包含一第二容置空间、一第二连接部及一轴承座，该第二连接部设置于该第二容置空间的一开口侧，第二外罩壳是借此第二连接部与第一外罩壳的第一连接部结合；一定子，设置于第一容置空间中并与第一外罩壳连接；及一转子，设置于第二容置空间中，其包含一转子本体及一旋转轴，该旋转轴是轴向穿设并固定在该转子本体的中央，旋转轴的一端是枢设于该定子中央，另一端则枢设于第二外罩壳的该轴承座中央并且往第二外罩壳的外侧延伸。

借由上述技术方案，本发明微型涡轮机至少具有下列优点及有益效果：具有体积小、重量轻的优点，因此非常适合作为可携带式发电装置的动力来源。本发明利用洁净能源来产生动能，进而驱动发电机发电，以符合环保以及节能减碳的需求。本发明由于其构造简单以及组装零件少，因此不仅成本低廉，更可减少组装工时，提升制造效率。本发明由于利用高压气体作为驱动源，因此其具有转速快、充电速度快的优点。

综上所述，本发明可作为分布式气动涡轮发电机组的动力来源，其至少包含：一第一外罩壳，其包含一气体入口、一第一容置空间及一第一连接部；一第二外罩壳，其包含一第二容置空间、一第二连接部及一轴承座，第二外罩壳借此第二连接部与第一外罩壳的第一连接部结合；一定子，设置于第一容置空间中；及一转子，设置于第二容置空间中，其包含一转子本体及一旋转轴，旋转轴的一端是枢设于该定子中央，另一端则枢设于第二外罩壳的该轴承座中央并且往第二外罩壳的外侧延伸。本发明在技术上有显着的进步，并具有明显的积极效果，诚为一新颖、进步、实用的新设计。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。

附图说明

图1是本发明微型涡轮机一第一较佳实施例的外观透视立体图；

图2是本发明微型涡轮机的第一较佳实施例的外观分解立体图；

图3A是本发明微型涡轮机的第一外罩壳的前视图；

图3B是本发明微型涡轮机的第一外罩壳的后视图；

图3C是本发明微型涡轮机的第一外罩壳的侧视图；

图3D是本发明微型涡轮机的第一外罩壳的外观立体图；

图4A是本发明微型涡轮机的第二外罩壳的前视图；

图4B是本发明微型涡轮机的第二外罩壳的后视图；

图4C是本发明微型涡轮机的第二外罩壳的侧视图；

图4D是本发明微型涡轮机的第二外罩壳的外观立体图；

图5A是本发明微型涡轮机的定子的前视图；

图5B是本发明微型涡轮机的定子的后视图；

图5C是本发明微型涡轮机的定子的侧视图；

图5D是本发明微型涡轮机的定子的外观立体图；

图6A是本发明微型涡轮机的转子的前视图；

图6B是本发明微型涡轮机的转子的后视图；

图6C是本发明微型涡轮机的转子的侧视图；

图6D是本发明微型涡轮机的转子的外观立体图；

图7是本发明微型涡轮机一第二较佳实施例的发电***的架构示意图。

1、200：微型涡轮机 121b：叶形后端

100：第一外罩壳 130、201：转子

101：气体入口 131：转子本体

102：第一容置空间 132、202：旋转轴

103：第一连接部 133：转子叶片

110：第二外罩壳 140：轴承盖

111：第二容置空间 2：发电***

112；第二连接部 210：高压气体源

113：轴承座 211：导气组件

120：定子 220：发电装置

121：定子叶片 230：可携带式电子产品

121a：叶形前端

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的微型涡轮机其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。

为达前述的目的与功效，发明人将现有习知的微型涡轮机进行改良，以高压气体做为动力来源，在不断的修正与调整之下，始得到本发明的一种微型涡轮机。现分别以本发明的一第一较佳实施例及一第二较佳实施例的一种微型涡轮机，对本发明的***结构以及技术精神做详细的介绍。

首先请参阅图1及图2所示，图1是本发明该第一较佳实施例的微型涡轮机的外观透视立体图，图2是本发明第一较佳实施例的微型涡轮机的外观分解立体图。该微型涡轮机1包含一第一外罩壳100、一第二外罩壳110、一定子120、一转子130及一轴承盖140。

该第一外罩壳100包含一气体入口(图中未示)、一第一容置空间102及一第一连接部103，该第一连接部103设置于该第一容置空间102的一开口侧。其中，第一外罩壳100的外径为25mm，内径为20mm。

该第二外罩壳110包含一第二容置空间111、一第二连接部112及一轴承座113，该第二连接部112是设置于该第二容置空间111的一开口侧，第二外罩壳110是借此第二连接部112与第一外罩壳100的第一连接部103结合。其中，第二外罩壳110的外径为25mm，内径为20mm。

该定子120设置于第一容置空间102中并与第一外罩壳100连接。定子120的侧面设有多个定子叶片121，并且定子120的整体直径为20mm。

该转子130设置于第二容置空间111中，其包含一转子本体131及一旋转轴132，该旋转轴132是轴向穿设并固定在该转子本体131的中央，旋转轴132的一端是枢设于该定子120中央，另一端则枢设于第二外罩壳110的该轴承座113中央并且往第二外罩壳110的外侧延伸。转子本体131的侧面设有多个转子叶片133，该多个转子叶片133的叶形为三维叶形，并且转子本体131的整体直径为20mm。

该轴承盖140结合于第二外罩壳110的该轴承座113的外侧，并可供转子130的旋转轴132穿设于其中央，此轴承盖140可用以保护轴承座113，并可加强支撑转子130旋转轴132的旋转。

本发明第一较佳实施例的微型涡轮机1的各组件的材质可由不锈钢材料、铝材料以及铝合金材料中择一使用。

接着分别针对前述各个组件作详细的介绍。首先请同时参阅图3A至图3D所示，图3A是第一外罩壳的前视图，图3B是第一外罩壳的后视图，图3C是第一外罩壳的侧视图，图3D是第一外罩壳的外观立体图。如图中所示，第一外罩壳100含有气体入口101、第一容置空间102及第一连接部103，其中第一连接部103设置于第一容置空间102的开口侧。第一外罩壳100的主要功能包括引导高压气体的进入、与定子120之间做装配以及具有整流的功能，其中，第一外罩壳100借此气体入口101与一外接的导气组件(如一导气塑料管)连接而引导高压气体由气体入口101进入微型涡轮机1内部，进而驱动转子130的旋转。

接着请同时参阅图4A至图4D所示，图4A是第二外罩壳的前视图，图4B是第二外罩壳的后视图，图4C是第二外罩壳的侧视图，图4D是第二外罩壳的外观立体图。如图中所示，第二外罩壳110包含第二容置空间111、第二连接部112及轴承座113，其中第二连接部112设置于第二容置空间111的开口侧。第二外罩壳110的功能是利用第二连接部112与第一外罩壳100的第一连接部103而组合在一起，并且可容置转子130，使转子130在第二容置空间111中能稳定转动，并且将气流整流后排出以减少气流对整体运转的影响。

接着请同时参阅图5A至图5D所示，图5A是定子的前视图，图5B是定子的后视图，图5C是定子的侧视图，图5D是定子的外观立体图。如图中所示，定子120的侧面设有多个定子叶片121。定子120的功能是当其速度为零时，可使理想气体在一稳定且绝热流动过程中处于静温与停滞温度的情况。多个定子叶片121的叶形前端121a的角度(Leading-Edge)为配合空气进气方向，因此设计成与空气流向平行的角度；而叶形后端121b的角度(Trailing-Edge)设计成与转子叶片133的前端角度相互配合，使FlowCoefficientφ值为2.2。

接着请同时参阅图6A至图6D所示，图6A是转子的前视图，图6B是转子的后视图，图6C是转子的侧视图，图6D是转子的外观立体图。如图中所示，转子130包含一转子本体131、一旋转轴132及多个转子叶片133，旋转轴132是轴向穿设并固定在该转子本体131的中央，多个转子叶片133设置于转子本体131的侧面。经由反复的规划与设计，并考虑到气体在转子130运转时的运动路径，因此多个转子叶片133的叶形设计为三维叶形。转子130的主要功能为压缩流体的流动。

接着请参阅图7所示，本发明该第二较佳实施例的发电***的架构示意图，第二较佳实施例将微型涡轮机200运用于一发电***2中，该发电***2除了包含微型涡轮机200之外，更包含一高压气体源210及一发电装置220。

首先，微型涡轮机200借此一外接的导气组件211(如一导气塑料管)而与该高压气体源210(如一小型气体钢瓶)连接，高压气体源210内部的高压空气便可经由导气组件211进入微型涡轮机200中，进而驱动转子201转动。

接着，微型涡轮机200是借此转子201的往外延伸的旋转轴202而与该发电装置220连接，当转子201旋转时，便可借此旋转轴202带动发电装置220的运转，进而产生电力。本发明的微型涡轮机200为一种厘米级涡轮，厘米级涡轮的定义是叶片直径为10^-3～10^-4米，转速为10万～50万RPM，其发电功率为10W～100W之间。

发电装置220所产生的电力，可直接提供给一可携带式电子产品230，使其运作。该可携带式电子产品230包括笔记型计算机、手机以及3C电子产品等。除了可携带式电子产品230以外，此发电***2更可应用于照明、备用电源、电动车(脚踏车及机车)以及动力***辅具等领域的电源供应。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims

1.一种微型涡轮机，其特征在于：

至少包含，

一第一外罩壳，其包含一气体入口、一第一容置空间及一第一连接部，该第一连接部设置于该第一容置空间的一开口侧；

一第二外罩壳，其包含一第二容置空间、一第二连接部及一轴承座，该第二连接部设置于该第二容置空间的一开口侧，第二外罩壳是借此第二连接部与第一外罩壳的第一连接部结合；

一定子，设置于第一容置空间中并与第一外罩壳连接；及

一转子，设置于第二容置空间中，其包含一转子本体及一旋转轴，该旋转轴是轴向穿设并固定在该转子本体的中央，旋转轴的一端是枢设于该定子中央，另一端则枢设于第二外罩壳的该轴承座中央并且往第二外罩壳的外侧延伸。

2.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该微型涡轮机的各组件的材质可由以下组合中选择使用：不锈钢材料、铝材料以及铝合金材料。

3.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该定子的侧面设有多个定子叶片。

4.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该定子的直径为20mm。

5.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该转子本体的侧面设有多个转子叶片。

6.根据权利要求5所述的微型涡轮机，其特征在于该多个转子叶片的叶形为三维叶形。

7.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该转子本体的直径为20mm。

8.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该第一外罩壳的外径为25mm，内径为20mm。

9.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于该第二外罩壳的外径为25mm，内径为20mm。

10.根据权利要求1所述的微型涡轮机，其特征在于其更包含一轴承盖，结合于该第二外罩壳的该轴承座的外侧，并可供该转子的旋转轴穿设于其中央，该轴承盖可用以保护轴承座，并可加强支撑转子旋转轴的旋转。