TW201713005A - 氣／油壓機械動能轉電能裝置 - Google Patents

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Abstract

本發明關於一種氣/油壓機械動能轉電能裝置，包括：一動力單元，供連接於一氣/油壓機械上；一發電機，包括一轉子、一樞套於該轉子之定子及一輸出電極組，該轉子包括一與該動力單元連接之轉軸及12個周設排列之磁性件，該轉子被該動力單元帶動而以不高於每分鐘600轉之轉速旋轉，該等磁性件以N極與S極沿周向交替地設置，該定子之內壁軸向剖設有36個溝槽，每相鄰二溝槽之間形成有一凸齒，每相鄰三溝槽定義一繞線區，每一繞線區之二凸齒繞設有一線圈，該等線圈可分別對應該等磁性件，每二徑向上相對之線圈構成一繞組，任三繞組在周向上互差為120度而構成三相交流結構，該等三相交流結構與該輸出電極組電性連接，該等磁性件與該等三相交流結構相對轉動並輸出60Hz的220伏特之交流電。

Description

氣/油壓機械動能轉電能裝置
本發明係與能量轉換裝置有關，特別是有關於一種氣/油壓機械動能轉電能裝置。
交流發電機可將機械能轉換成交流電流形式的電能，藉以供電器產品使用。一般而言，交流發電機包含一轉子及一定子，該轉子可與該定子相對轉動，該轉子包含多數磁性件，該定子設有多數線圈，當外界電力驅動該轉子轉動，該多數磁性件之磁極所產生之磁力線即切割該多數線圈，進而產生交流電。TW I496385所揭示者即為此類。
原則上，交流發電機輸出之電壓，與線圈組數成正比，因此線圈密度越大，則發電機的發電量亦越大。然而，若需產生較高電壓及電流之交流電，所需輸入之外界電能或其他驅動能也越大，所耗費之能源及成本也越高。
另外，一般習知交流發電機皆係透過極高轉速(例如每分鐘幾千或萬轉)產生電力，然此類交流發電機因高轉速而容易燒毀，且所產生之交流電係具有高頻(遠大於60Hz)的極高電壓(遠高於220伏特)，並 無法提供低頻、高電流、高功率之電力，後續還必需經由降壓及整流處理，無法直接供一般電壓(220伏特、110伏特、12伏特)之電器產品應用。
因此，有必要提供一種新穎且具有進步性之氣/油壓機械動能轉電能裝置，以解決上述之問題。
本發明之主要目的在於提供一種氣/油壓機械動能轉電能裝置，其可於低轉速即輸出低頻、高電流、高功率之電力，節能環保且可節省用電成本；另可設置切換電路或/及過載保護器，更確保了用電之安全性。
為達成上述目的，本發明提供一種氣/油壓機械動能轉電能裝置，包括：一動力單元，供連接於一氣/油壓機械上；一發電機，包括一轉子、一樞套於該轉子之定子及一輸出電極組，該轉子包括一與該動力單元連接之轉軸及12個周設排列之磁性件，該轉子被該動力單元帶動而以不高於每分鐘600轉之轉速旋轉，該等磁性件以N極與S極沿周向交替地設置，該定子之內壁軸向剖設有36個溝槽，每相鄰二溝槽之間形成有一凸齒，每相鄰三溝槽定義一繞線區，每一繞線區之二凸齒繞設有一線圈，該等線圈可分別對應該等磁性件，每二徑向上相對之線圈構成一繞組，任三繞組在周向上互差為120度而構成三相交流結構，該等三相交流結構與該輸出電極組電性連接，該等磁性件與該等三相交流結構相對轉動並輸出60Hz的220伏特之交流電。
1‧‧‧氣/油壓機械動能轉電能裝置
10‧‧‧飛輪
20‧‧‧發電機
21‧‧‧轉子
211‧‧‧轉軸
212‧‧‧磁性件
213‧‧‧本體
214‧‧‧嵌槽
22‧‧‧定子
221‧‧‧溝槽
222‧‧‧凸齒
223‧‧‧繞線區
224‧‧‧線圈
23‧‧‧輸出電極組
30‧‧‧傳動機構
31‧‧‧第一配速轉輪
32‧‧‧第二配速轉輪
33‧‧‧傳動帶
40‧‧‧配電單元
41,42,43‧‧‧切換裝置
44‧‧‧220伏特電路
45‧‧‧110伏特電路
46‧‧‧12伏特電路
47‧‧‧過載保護器
48‧‧‧指示燈
50‧‧‧油槽
51‧‧‧油路
52‧‧‧油壓馬達
53‧‧‧皮帶輪
圖1為本發明一較佳實施例之氣/油壓機械動能轉電能裝置立體圖。
圖2為圖1之側視圖。
圖3為本發明一較佳實施例之定子示意圖。
圖4為本發明一較佳實施例之定子與轉子組合示意圖。
圖5為本發明一較佳實施例之定子與轉子分解圖。
圖6為本發明一較佳實施例配電單元之結構方塊圖。
圖7為本發明另一較佳實施例之氣/油壓機械動能轉電能裝置示意圖。
以下僅以實施例說明本發明可能之實施態樣，然並非用以限制本發明所欲保護之範疇，合先敘明。
請參考圖1至6，其顯示本發明之一較佳實施例，本發明之氣/油壓機械動能轉電能裝置1包括一動力單元及一發電機20。該動力單元包括一供可轉動地裝設於一氣/油壓機械上之飛輪10。
該飛輪10供可轉動地裝設於一氣/油壓機械上，並由該氣/油壓機械之一驅動單元驅動旋轉，該氣/油壓機械例如是沖床或類似機械，該驅動單元例如氣動馬達、電動馬達或類似裝置。該動力單元驅動該飛輪10旋轉後，該飛輪10具備有大量之慣性能量，除了可供該氣/油壓機械作業所需，還具備有大量之機械動能可供輕易且持續驅動該發電機20轉動。
該發電機20包括一轉子21、一樞套於該轉子21之定子22及一輸出電極組23，該轉子21包括一與該飛輪10成轉動連接之轉軸211及12個周設排列之磁性件212，該等磁性件212例如是永久磁鐵，但亦可配置為電磁鐵，較佳地該等磁性件212為周向等角距設置。
詳細地說，該轉子21包括一本體213，該轉軸211穿設於該 本體213，該本體213凹設有12個嵌槽214，該等磁性件212嵌設於該等嵌槽214中。其中，各該磁性件212之N極與S極係軸向上相對設置，該等磁性件212以N極與S極沿周向交替地設置。該定子22之內壁軸向剖設有36個溝槽221，每相鄰二溝槽221之間形成有一凸齒222，每相鄰三溝槽221定義一繞線區223，每一繞線區223之二凸齒222繞設有一線圈224，該等線圈224可分別對應該等磁性件212，每二徑向上相對之線圈224構成一繞組，該線圈224之線徑介於0.4mm至0.8mm之間，依據不同電壓及電流所需條件可選擇採用不同線徑之線徑。該等線圈224為周向等角距設置，且與該等磁性件212為一對一之配置關係。任三繞組在周向上互差為120度而構成三相交流結構，該等三相交流結構與該輸出電極組23電性連接。
該轉子21與該飛輪10具有一預定轉速配比，在該預定轉速配比條件下該轉子21被該動力單元之飛輪10帶動而以不高於每分鐘600轉之轉速旋轉，該等磁性件212與該等三相交流結構相對轉動並輸出60Hz的220伏特之交流電。
在本實施例中，該飛輪10與該轉軸211之間另連接有一傳動機構30，該傳動機構30可控制該預定轉速配比。該傳動機構30包括一連接於該飛輪10之第一配速轉輪31、一連接於該轉軸211之第二配速轉輪32及一繞接於該第一及第二配速轉輪31,32之傳動帶33，可理解的是，該第一配速轉輪31亦可以是該飛輪10的一部分，該第二配速轉輪32可以是該轉軸211的一部分。該第一及第二配速轉輪31,32之半徑配比與該預定轉速配比成反比，換言之，該預定轉速配比可透過改變該第一及第二配速轉輪31,32之半徑來控制，如此可適用於具有各種不同轉速之油壓機械、或可 藉由調整轉速配比來達到不同所需轉速、輸出電壓及頻率，例如可調整轉速配比使該轉子21以每分鐘300轉之轉速旋轉，並輸出60Hz的110伏特之交流電，但不以此種轉速、頻率及電壓為限。
較佳地，該氣/油壓機械動能轉電能裝置1另包括一電性連接於該輸出電極組23之配電單元40，該配電單元40包括複數電壓電路及電性連接該複數電壓電路之至少一切換裝置，該複數電壓電路之輸出電壓相異，該至少一切換裝置可操作切換而電性導通該輸出電極組23與該複數電壓電路之其中一者。在本實施例中，該配電單元40包括複數切換裝置41,42,43，該複數電壓電路包括一220伏特電路44、一110伏特電路45及一12伏特電路46(以該等常用電壓電路為例，當然可依需要配置有其他不同電壓電路)，該等切換裝置41,42,43分別電性連接該220伏特電路44、該110伏特電路45及該12伏特電路46，該等切換裝置41,42,43可分別控制該220伏特電路44、該110伏特電路45及該12伏特電路46導通而供輸出外界使用。
較佳地，該配電單元40另包括至少一與該等電壓電路電性連接之過載保護器47，當該氣/油壓機械動能轉電能裝置1所輸出之電流或電壓過高時可自動斷路，藉以保護後端電路或電氣產品。另外，該配電單元40較佳可另包括至少一與該等電壓電路電性連接之狀態指示器，該至少一狀態指示器例如可以光線、聲音、振動等方式實現，舉例而言，該至少一狀態指示器可包括分別對應該220伏特電路、該110伏特電路及該12伏特電路之複數指示燈48(可各具不同顏色以供區別；當然亦可設有顯示幕)，藉以提示當下所使用之用電狀態，避免誤用不適當電壓造成產品損 壞、人員危險、電線走火之風險。
再參考圖7，本發明之另一較佳實施例之氣/油壓機械係例如為切削加工之油壓機械，該油壓機械連接一油槽50，一泵浦將該油槽50中之油體加壓並經一油路51輸入至該油壓機械供作業動力所需。其中，在該油路上可連接一油壓馬達52，並以一例如前述之發電機20與該油壓馬達52以例如皮帶輪53連動，藉由該泵浦加壓之油壓可驅動該油壓馬達52轉動，進而帶動該發電機20轉動發電，同樣可達上述之等效功效。
綜上，本發明係將油壓機械之機械動能轉電能，其可在不高於每分鐘600轉之轉速下，即可直接產生60Hz的220伏特、110伏特或其他伏特之交流電，無需另外使用額外能源(例如輸入電能)，不僅節能，且可將機械動能轉換成電能而可直接使用於一般生活中之各項電器用品(例如冷氣、電燈、電風扇、吹風機、蓄電池等)，可大大節省用電成本。
此外，可另設置切換電路或/及過載保護器，更確保了用電之安全性。
綜上所述，本發明之整體結構設計、實用性及效益上，確實是完全符合產業上發展所需，且所揭露之結構發明亦是具有前所未有的創新構造，所以其具有「新穎性」應無疑慮，又本發明可較之習知結構更具功效之增進，因此亦具有「進步性」，其完全符合我國專利法有關發明專利之申請要件的規定，乃依法提起專利申請，並敬請 鈞局早日審查，並給予肯定。
10‧‧‧飛輪
20‧‧‧發電機
211‧‧‧轉軸
23‧‧‧輸出電極組
31‧‧‧第一配速轉輪
32‧‧‧第二配速轉輪
33‧‧‧傳動帶
40‧‧‧配電單元
41,42,43‧‧‧切換裝置
48‧‧‧指示燈

Claims (10)

  1. 一種氣/油壓機械動能轉電能裝置，包括：一動力單元，供連接於一氣/油壓機械上；一發電機，包括一轉子、一樞套於該轉子之定子及一輸出電極組，該轉子包括一與該動力單元連接之轉軸及12個周設排列之磁性件，該轉子被該動力單元帶動而以不高於每分鐘600轉之轉速旋轉，該等磁性件以N極與S極沿周向交替地設置，該定子之內壁軸向剖設有36個溝槽，每相鄰二溝槽之間形成有一凸齒，每相鄰三溝槽定義一繞線區，每一繞線區之二凸齒繞設有一線圈，該等線圈可分別對應該等磁性件，每二徑向上相對之線圈構成一繞組，任三繞組在周向上互差為120度而構成三相交流結構，該等三相交流結構與該輸出電極組電性連接，該等磁性件與該等三相交流結構相對轉動並可直接輸出60Hz的220伏特之交流電。
  2. 如請求項1所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中各該磁性件之N極與S極係軸向上相對設置。
  3. 如請求項1所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該動力單元包括一供可轉動地裝設於該氣/油壓機械上之飛輪，該轉子包括一與該飛輪成轉動連接之轉軸，該轉子與該飛輪具有一預定轉速配比，在該預定轉速配比條件下該轉子被該飛輪帶動而以不高於每分鐘600轉之轉速旋轉，該飛輪與該轉軸之間另連接有一傳動機構，該傳動機構可控制該預定轉速配比。
  4. 如請求項3所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該傳動機構包括一連接於該飛輪之第一配速轉輪、一連接於該轉軸之第二配速轉輪及一 繞接於該第一及第二配速轉輪之傳動帶，該第一及第二配速轉輪之半徑配比與該預定轉速配比成反比。
  5. 如請求項1所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該線圈之線徑介於0.4mm至0.8mm之間。
  6. 如請求項1所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該等磁性件及該等線圈皆為周向等角距設置。
  7. 如請求項1所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該轉子包括一本體，該轉軸穿設於該本體，該本體凹設有12個嵌槽，該等磁性件嵌設於該等嵌槽中。
  8. 如請求項1所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，另包括一電性連接於該輸出電極組之配電單元，該配電單元包括複數電壓電路及電性連接該複數電壓電路之至少一切換裝置，該複數電壓電路之輸出電壓相異，該至少一切換裝置可操作切換而電性導通該輸出電極組與該複數電壓電路之其中一者。
  9. 如請求項8所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該配電單元另包括至少一與該等電壓電路電性連接之過載保護器。
  10. 如請求項8所述的氣/油壓機械動能轉電能裝置，其中該配電單元另包括至少一與該等電壓電路電性連接之狀態指示器。
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