TWI643434B - Electric endurance induction motor - Google Patents

Abstract

本項發明創作屬於一種可發電及續航供電之新穎感應電動機電路裝置，係在一感應電動機內部可設一感應發電裝置，在該感應電動機外部可設一電力循環裝置，以共同組成一「電力續航感應電動機」。該電力續航感應電動機設有三極電磁鐵電路定子與鐵心繞組轉子，於該感應發電裝置設有感應線圈定子，而該電力循環裝置設有可調升壓電路、交直流IV轉換電路、電壓差分器、電壓控制限流電路及電力併接電路等。該電力續航感應電動機可先利用外部交流電源供電予該三極電磁鐵電路定子，以旋轉磁場作用啟動該鐵心繞組轉子轉動並驅動負載工作；當該電力續航感應電動機啟動轉動工作後，該電力續航感應電動機可藉由該感應線圈定子與該鐵心繞組轉子因轉動之電磁感應作用進而發電以產生電力(感應線圈發電)，該發電電力再經由該電力循環裝置以協同外部交流電源供電，並使外部交流電源可減少全額供電時間(電源減額供電)。如此，運用本項發明創作中由一感應電動機及一感應發電裝置、一電力循環裝置構成之「電力續航感應電動機」，令其感 應線圈定子可作發電以減少外部交流電源全額供電予該感應電動機之時間，利用此種新式電動機之發電續航概念，將可達到感應電動機可減少電源供電時間之特性與功能。

Description

電力續航感應電動機

本項發明創作係關於一種「電力續航感應電動機」電路裝置，尤指一種利用一感應發電裝置設於一感應電動機內部，令該感應發電裝置可作發電以減少電源全額供電時間，而達到該感應電動機可發電續航的新穎電動機電路裝置者。

按，在現今石油供應來源不穩、油價起伏不定的時代，石油相關能源的使用成本可能提高，同時，為了地球環境考量，避免因使用石油過度排放二氧化碳而造成環境的劇烈改變，各方均倡導節能減碳的相關做法。其中，創新及有效率地利用電源供電予電動機使用，就是節能減碳的一種具體做法。

習用感應電動機利用電源供電以驅動負載之方式，請參閱第1圖所示，其中一感應電動機11與一負載12機械連接，該感應電動機11內部由一電磁鐵定子111、一電磁鐵定子112與一鐵心繞組轉子113所組成，該感應電動機11利用一交流電源供電予該電磁鐵定子111、電磁鐵定子112及利用一啟動裝置，即可帶動該鐵心繞組轉子113轉動並驅動該負載12工作。當該負載12正常工作期間，該交流電源為全額時間供電，使得該感應電動機11可提供該負載12充足之驅動動能。

然而，工研院IEK於2014年4月的資料統計顯示，一般電動機耗電量約占全球電力消耗量46%，長時間或連續式利用交流電源(如：市電)供電予電動機使用將造成可觀之電能耗費，供電之餘並未能夠兼顧節能減碳之要求；另一方面，感應電動機(一種無刷交流電動機)在日常生活中的用途與應用廣泛，諸如：汽車、電車、吊車、電梯、幫浦、空氣壓縮機、工具機、捲線機、洗衣機、冰箱、吹風機、風扇等，且利用市電作為電動機之電能來源，感應電動機耗電量實占了電動機耗電量不少比例。因此，創新感應電動機(產業用設備、家庭用設備)有效率地使用交流電源之方式，成為各個電動機製造商研究方向與努力目標。

鑑於上述先前技術所衍生的各項感應電動機耗電量缺點，本案發明創作人乃亟思加以改良創新，並經過多日苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本案之一種「電力續航感應電動機」電路裝置。

本項發明創作之目的，在於提供一種可發電及續航供電之感應電動機電路裝置，其概念係在一感應電動機可設一感應發電裝置，使該感應發電裝置可作發電以減少外部交流電源全額供電予該感應電動機之時間，而達到感應電動機可發電續航之特性與功能，供電之餘而能夠兼顧節能減碳。

為達上述之目的，本項發明創作之技術手段在於，在一感應電動機內部設一感應發電裝置，在該感應電動機外部設一電力循 環裝置，以共同組成一「電力續航感應電動機」，為一節能交流電動機(Recycle Power AC Motor)。該電力續航感應電動機於感應電動機內部設有三極電磁鐵電路定子與一鐵心繞組轉子，該三極電磁鐵電路定子可與該感應電動機外部之一交流電源(市電、發電機端)電氣連接，而該鐵心繞組轉子與該感應電動機外部之一負載機械連接；並且，該電力續航感應電動機之感應發電裝置設有一感應線圈定子，該感應線圈定子與該電力續航感應電動機之電力循環裝置電氣連接。

該電力續航感應電動機可先利用外部交流電源供電予該三極電磁鐵電路定子，該三極電磁鐵電路定子可形成一旋轉磁場以啟動該鐵心繞組轉子轉動並驅動外部之負載工作，當該電力續航感應電動機啟動轉動工作後，該感應線圈定子可為一感應發電裝置，該電力續航感應電動機可藉由該感應線圈定子與該鐵心繞組轉子因轉動之電磁感應作用進而發電以產生電力(感應線圈發電)，該發電電力再經由該電力續航感應電動機之電力循環裝置以協同該外部交流電源供電，並使該外部交流電源可減少全額供電時間(電源減額供電)。

該電力續航感應電動機之電力循環裝置為一電力循環器電路，該電力循環器內部包含：一可調升壓電路、兩組交直流IV轉換電路、一電壓差分器、一電壓控制限流電路及一電力併接電路等，其中，該可調升壓電路與該電力續航感應電動機之感應線圈定子及一交直流IV轉換電路電氣連接，而外部交流電源與另一交直流IV轉換電路電氣連接，該電壓差分器與該兩組交直流IV轉換電路及電壓控制限流電路電氣連接，該電壓控制限流電路接著與一交直流IV轉換電路電氣連接後，該電 力併接電路再與該電壓控制限流電路、另一交直流IV轉換電路及該電力續航感應電動機之三極電磁鐵電路定子電氣連接。

當該電力續航感應電動機之感應線圈定子發電產生電力時，該發電電力傳送至電力循環器之可調升壓電路，該可調升壓電路將該發電電力提升至與該交流電源電力相等之電壓準位及電壓相位(升壓發電電力)，並經由一交直流IV轉換電路將該升壓發電電力之交流電流轉換成一直流電壓信號，該直流電壓信號再傳送至電壓差分器，該升壓發電電力另也傳送至電力併接電路；再者，該交流電源電力經由另一交直流IV轉換電路亦將其交流電流轉換成另一直流電壓信號，該另一直流電壓信號亦傳送至電壓差分器，該交流電源電力也傳送至電壓控制限流電路。該電壓差分器於接收到該兩個直流電壓信號後，可計算兩個直流電壓信號之電壓差值並輸出一電壓控制信號，該電壓控制限流電路於接收到該電壓控制信號後，即可計算並操控使該交流電源電力可降低其交流電流量至一定程度(限流電源電力)，而該電力併接電路於併接該升壓發電電力、該限流電源電力後，再供電於該電力續航感應電動機之三極電磁鐵電路定子並且驅動負載工作。

如此，運用本項發明創作中由一感應電動機及一感應發電裝置(感應線圈定子)、一電力循環裝置(電力循環器)構成之「電力續航感應電動機」，令其感應線圈定子可作發電以減少外部交流電源全額供電予該感應電動機之時間(電源減額供電)，利用此種新式電動機感應發電裝置與電力循環裝置之發電續航概念，將可達到感應電動機可減少電源供電時間之特性與功能。

請參閱以下有關於本項發明創作「電力續航感應電動機」電路裝置一較佳實施例之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本創作之技術內容及其目的與功效：

21‧‧‧電力續航感應電動機

211‧‧‧三極電磁鐵電路定子

212‧‧‧三極電磁鐵電路定子

213‧‧‧鐵心繞組轉子

214‧‧‧感應線圈定子

22‧‧‧負載

23‧‧‧電力循環器

231‧‧‧可調升壓電路

232‧‧‧第一交直流IV轉換電路

233‧‧‧第二交直流IV轉換電路

234‧‧‧電壓差分器

235‧‧‧電壓控制限流電路

236‧‧‧電力併接電路

第1圖為習用感應電動機之結構示意圖。

第2圖為本項發明創作「電力續航感應電動機」中，一較佳實施例感應發電裝置與電力循環裝置之連接圖。

第3圖為本項發明創作「電力續航感應電動機」中，一較佳實施例電力循環器內部結構與連接圖。

本項發明創作所提供之一種「電力續航感應電動機」電路裝置，請參閱第2圖所示，該電力續航感應電動機21可在一感應電動機內部設一三極電磁鐵電路定子211、一三極電磁鐵電路定子212以及一鐵心繞組轉子213，該三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212間接與該感應電動機外部之一單相交流電源電氣連接，該鐵心繞組轉子213直接與該感應電動機外部之一負載22機械連接。該感應電動機內部另設一感應線圈定子214，該感應線圈定子214可與該鐵心繞組轉子213構成該電力續航感應電動機21之一感應發電裝置，並且，該感應線圈定子214與該三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212可共用該鐵心繞組轉子213。另請參閱第2圖所示，該感應電動機外部可設一電力循環器23，該電力循環器23構成該電力續航感應電動機21之 一電力循環裝置，該電力循環器23與該感應電動機內部之三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212、感應線圈定子214及該感應電動機外部之該單相交流電源電氣連接。

該電力續航感應電動機21令該外部單相交流電源經由該電力循環器23供電予該三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212，該三極電磁鐵電路定子211、該三極電磁鐵電路定子212利用其定子間之相對位置、電路間之電氣相位及頻率可形成一旋轉磁場，該旋轉磁場作用可啟動該鐵心繞組轉子213轉動並驅動該感應電動機外部之負載22工作；當該電力續航感應電動機21啟動轉動工作後，該感應線圈定子214與該鐵心繞組轉子213可為一感應發電裝置，該電力續航感應電動機21可藉由該感應線圈定子214與該鐵心繞組轉子213因轉動之電磁感應作用進而發電以產生交流電力(感應線圈發電)，該發電交流電力可傳送至該電力循環器23，並協同該外部單相交流電源供電予該三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212以共同驅動該負載22工作，並且，該發電交流電力使該外部單相交流電源可減少全額供電時間(電源減額供電)。

請參閱第2圖及第3圖所示，該電力循環器23內部包含：一可調升壓電路231、一第一交直流IV轉換電路232、一第二交直流IV轉換電路233、一電壓差分器234、一電壓控制限流電路235及一電力併接電路236等，其中，該可調升壓電路231與該感應電動機內部之感應線圈定子214及第一交直流IV轉換電路232電氣連接，該外部單相交流電源與第二交直流IV轉換電路233電氣連接，該電壓差分器234與該第一交直 流IV轉換電路232、該第二交直流IV轉換電路233及電壓控制限流電路235電氣連接，該電壓控制限流電路235接著與第二交直流IV轉換電路233電氣連接後，該電力併接電路236再與該電壓控制限流電路235、第一交直流IV轉換電路232及該感應電動機內部之三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212電氣連接。當該電力續航感應電動機21啟動轉動工作後，該感應線圈定子214與該鐵心繞組轉子213因轉動之電磁感應作用發電產生交流電力時，該發電交流電力傳送至可調升壓電路231，該可調升壓電路231可自動提升及自動調整該發電交流電力至與該外部單相交流電源電力相等之交流電壓準位及交流電壓相位(稱為升壓發電交流電力)，並經由第一交直流IV轉換電路232將該升壓發電交流電力之交流電流轉換成一第一直流電壓信號，該第一直流電壓信號再傳送至電壓差分器234，該升壓發電交流電力另也傳送至電力併接電路236；再者，該外部單相交流電源電力經由第二交直流IV轉換電路233亦將其交流電流轉換成一第二直流電壓信號，該第二直流電壓信號亦傳送至電壓差分器234，該外部單相交流電源電力也傳送至電壓控制限流電路235。該電壓差分器234於接收到該第一直流電壓信號、該第二直流電壓信號後，可計算該兩個直流電壓信號之電壓差值並輸出一第三直流電壓控制信號，而該電壓控制限流電路235於接收到該第三直流電壓控制信號後，即可計算並且操控使該外部單相交流電源電力可降低其交流電流量(稱為限流電源交流電力)至一對應程度(一第三直流電壓控制信號對應一交流電流量)，或者，亦可計算並且操控使該外部單相交流電源電力停止降低並恢復其交流電流量；最後，該電力併接電路236可併接該升壓發電 交流電力以及該限流電源交流電力後，再協同供電予該感應電動機內部之三極電磁鐵電路定子211、三極電磁鐵電路定子212，並且驅動該負載22工作。

於本項發明創作之「電力續航感應電動機」電路裝置中，一感應電動機可先利用一外部單相交流電源啟動一鐵心繞組轉子213轉動及驅動一負載22工作；其次，該感應電動機並可利用一感應線圈定子214、該鐵心繞組轉子213構成之感應發電裝置與一電力循環器23構成之電力循環裝置，以協同該外部交流電源供電並使該外部交流電源可減少全額供電時間。如此，運用本項發明創作中由一感應電動機及一感應發電裝置、一電力循環裝置構成之「電力續航感應電動機」，利用此種新式電動機之發電續航概念，將可達到感應電動機可減少電源供電時間之用電特性與功能，而不致於發生長時間或連續式利用交流電源供電予電動機使用造成可觀之電能耗費，供電之餘未能兼顧節能減碳之要求，或者，發生習用感應電動機耗電量占去一般電動機耗電量不少比例之情形。

上列詳細說明係針對本項發明創作之可行實施例的具體說明，惟該實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本項發明創作技藝精神所為之等效實施或變更，例如：等變化之等效性實施例，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims (2)

1. 一種電力續航感應電動機，包括：一感應電動機，設於該電力續航感應電動機中，該感應電動機為該電力續航感應電動機之主要供電驅動設備；三極電磁鐵電路定子，設於該感應電動機內部，該三極電磁鐵電路定子間接與該感應電動機外部之一單相交流電源電氣連接；一鐵心繞組轉子，設於該感應電動機內部，該鐵心繞組轉子直接與該感應電動機外部之一負載機械連接；一感應線圈定子，設於該感應電動機內部，該感應線圈定子與該鐵心繞組轉子構成該電力續航感應電動機之一感應發電裝置，並且，該感應線圈定子與該三極電磁鐵電路定子可共用該鐵心繞組轉子；一電力循環器，設於該感應電動機外部，該電力循環器構成該電力續航感應電動機之一電力循環裝置，該電力循環器與該感應電動機內部之該三極電磁鐵電路定子、該感應線圈定子及該感應電動機外部之該單相交流電源電氣連接；該電力續航感應電動機令該外部單相交流電源經由該電力循環器供電予該三極電磁鐵電路定子，該三極電磁鐵電路定子利用其定子間之相對位置、電路間之電氣相位及頻率可形成一旋轉磁場，該旋轉磁場作用可啟動該鐵心繞組轉子轉動並驅動該感應電動機外部之該負載工作；當該電力續航感應電動機啟動轉動工作後，該感應線圈定子與該鐵心繞組轉子可為一感應發電裝置，該電力續航感應 電動機可藉由該感應線圈定子與該鐵心繞組轉子因轉動之電磁感應作用進而發電以產生交流電力，該發電交流電力可傳送至該電力循環器，並協同該外部單相交流電源供電予該三極電磁鐵電路定子以共同驅動該負載工作，並且，該發電交流電力使該外部單相交流電源可減少全額供電時間。
2. 如請求項1所述之電力續航感應電動機，該電力循環器內部包含：一可調升壓電路、一第一交直流IV轉換電路、一第二交直流IV轉換電路、一電壓差分器、一電壓控制限流電路及一電力併接電路等，其中，該可調升壓電路與該感應電動機內部之該感應線圈定子及該第一交直流IV轉換電路電氣連接，該外部單相交流電源與該第二交直流IV轉換電路電氣連接，該電壓差分器與該第一交直流IV轉換電路、該第二交直流IV轉換電路及該電壓控制限流電路電氣連接，該電壓控制限流電路接著與該第二交直流IV轉換電路電氣連接後，該電力併接電路再與該電壓控制限流電路、該第一交直流IV轉換電路及該感應電動機內部之該三極電磁鐵電路定子電氣連接；當該電力續航感應電動機啟動轉動工作後，該感應線圈定子與該鐵心繞組轉子因轉動之電磁感應作用發電產生交流電力時，該發電交流電力傳送至該可調升壓電路，該可調升壓電路可自動提升及自動調整該發電交流電力至與該外部單相交流電源電力相等之交流電壓準位及交流電壓相位且稱為升壓發電交流電力，並經由該第一交直流IV轉換電路將該升壓發電交流電力之交流電流轉換成一第一直流電壓信號，該第一直流電壓信號再傳送至該電壓差分器，該升壓發電 交流電力另也傳送至該電力併接電路，再者，該外部單相交流電源力經由該第二交直流IV轉換電路亦將其交流電流轉換成一第二直流電壓信號，該第二直流電壓信號亦傳送至該電壓差分器，該外部單相交流電源電力也傳送至該電壓控制限流電路；該電壓差分器於接收到該第一直流電壓信號、該第二直流電壓信號後，可計算該兩個直流電壓信號之電壓差值並輸出一第三直流電壓控制信號，而該電壓控制限流電路於接收到該第三直流電壓控制信號後，即可計算並且操控使該外部單相交流電源電力可降低其交流電流量至一對應程度且稱為限流電源交流電力，或者，亦可計算並且操控使該外部單相交流電源電力停止降低並恢復其交流電流量；最後，該電力併接電路可併接該升壓發電交流電力以及該限流電源交流電力後，再協同供電予該感應電動機內部之該三極電磁鐵電路定子並且驅動該負載工作。