感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】一種感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置,其利用一磁體磁場作用于一原本無磁性的導(dǎo)磁材料上，因為磁化現(xiàn)象而在導(dǎo)磁材料上產(chǎn)生的異名磁極，而與磁體相互吸引，產(chǎn)生磁吸力，其設(shè)有一與一導(dǎo)磁材料因磁吸力的作用而產(chǎn)生相對運動且由多個磁鐵所并合而成的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子每一構(gòu)成磁鐵設(shè)為局部徑向長度形成一內(nèi)圈部，供置入一定子構(gòu)件以及一內(nèi)中央孔供組裝至少一軸心，并于定子構(gòu)件設(shè)有多個間隔的徑向隔墻繞設(shè)鄰近轉(zhuǎn)子的多個間隔相鄰的線圈繞組；線圈繞組運動方向及所述轉(zhuǎn)子磁場方向取得瞬間電流方向，使每一相鄰線圈繞組具有相反的瞬間電流流入繞線及流出繞線所繞設(shè)而成；經(jīng)由外圈轉(zhuǎn)子內(nèi)部加大軸心直徑增加磁場強度，配合線圈繞組以提升感應(yīng)電壓及電流。
【專利說明】感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型有關(guān)一種感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置。運動中的導(dǎo)磁物體，因為轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生的磁場作用在運動中的導(dǎo)磁物體上，使得導(dǎo)磁物體發(fā)生磁化現(xiàn)象，產(chǎn)生異名磁極(Opposite poles),與轉(zhuǎn)子磁鐵相互吸引，帶動轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生相對運動，切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。再配合多繞組技術(shù)與繞線方式的變化組合性，可進一步提升此類發(fā)電裝置的感應(yīng)電動勢及電流，并擴大此類發(fā)電裝置的應(yīng)用范圍。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)發(fā)電裝置大都設(shè)有一轉(zhuǎn)子以及一定子，透過轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動，以及外設(shè)的線圈，經(jīng)由切割磁力線而能產(chǎn)生感應(yīng)電動勢及電流。但此類傳統(tǒng)發(fā)電裝置的前提是，必須以一動力裝置(如馬達)來連接及帶動上述的轉(zhuǎn)子不斷旋轉(zhuǎn)。
[0003]由國立云林科技大學(xué)所提出的中國臺灣發(fā)明專利第100138597號「橫向磁場發(fā)電機」申請案，主要是因為使轉(zhuǎn)子單元運動方向與磁場面垂直，以橫向磁場式發(fā)電方式縮小極距減少體積的結(jié)構(gòu)方式，在轉(zhuǎn)子單元鐵芯內(nèi)的磁通量飽和后，無法再增加磁通量；為提高總發(fā)電量，必需增加鐵芯內(nèi)的總磁通量，但習(xí)用技術(shù)會使此類發(fā)電裝置的體積與重量會增加，應(yīng)用于如自行車之類器材時會增加使用者騎乘的負(fù)擔(dān)；因而提供了一種改良的橫向磁場發(fā)電機，在可增加磁通量下，不至于增加整個發(fā)電裝置的體積與重量；但其結(jié)構(gòu)方式仍然必須與外部的機構(gòu)件相連結(jié)接觸，帶動轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(如與自行車的輪軸一致連動)才能產(chǎn)生所需的電力。
[0004]于中國臺灣102年2月I日所公開的德商第101122910號(WC2013004320A1)「非接觸式發(fā)電裝置、尤其是自行車直流發(fā)電機、車輛照明系統(tǒng)及自行車」發(fā)明專利申請案，則提供了一種無需使用直接接觸帶動的發(fā)電裝置，使此類發(fā)電裝置可擺脫與外部機構(gòu)件相接觸產(chǎn)生所需電力的限制。該德商前案揭示的結(jié)構(gòu)技術(shù)內(nèi)容主要包括:直流發(fā)電機設(shè)置在一可轉(zhuǎn)動的導(dǎo)電性的對應(yīng)件上，尤其是設(shè)置在輪圈上，具有至少一個可移動且具有至少一個磁鐵的轉(zhuǎn)子，以及具有至少一個線圈，且線圈內(nèi)至少有一個繞組可透過與轉(zhuǎn)子移動的磁鐵感應(yīng)產(chǎn)生電流，其中轉(zhuǎn)子可透過與導(dǎo)電性的對應(yīng)件的磁性交互作用移動，同時轉(zhuǎn)子位于在一構(gòu)成不間斷的圓形軌道且具有導(dǎo)電性的對應(yīng)件內(nèi)產(chǎn)生至少一個以渦流為基的磁場的作用位置，其中透過導(dǎo)電性的對應(yīng)件及轉(zhuǎn)子之間的連續(xù)相對運動在導(dǎo)電性的對應(yīng)件內(nèi)感應(yīng)生成帶有彼此極性相反之磁場的連續(xù)彼此反向轉(zhuǎn)動的渦流場，因此轉(zhuǎn)子在形成渦流聯(lián)動裝置的情況下與導(dǎo)電性的對應(yīng)件一同被移動。
[0005]而該德商專利案主要運作原理為:最接近導(dǎo)電性的對應(yīng)件的磁鐵的磁力線及進入導(dǎo)電性的對應(yīng)件并感應(yīng)生成彼此相反的渦流場，及因而產(chǎn)生磁場。在輪圈轉(zhuǎn)動方向上位于前方的磁場會對磁鐵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個磁吸力，在輪圈轉(zhuǎn)動方向上位于后方的磁場會對磁鐵轉(zhuǎn)子產(chǎn)生一個磁推力，因此形成作用在磁鐵上的力，這個力造成轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動。該德商專利案利用渦電流帶動轉(zhuǎn)子運轉(zhuǎn)，電流線圈是以徑向方式繞設(shè)于轉(zhuǎn)子上下表面，繞組數(shù)亦受到限制，而使所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓及電流受到影響，所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓及電流量較少之外，受到其線圈的繞設(shè)方式，亦必須采用特定數(shù)量(2+n*4)的磁鐵作為轉(zhuǎn)子，同時，必須采用較高等級的磁鐵作為轉(zhuǎn)子來產(chǎn)生足以應(yīng)用在耗電器具上的能量，使此一設(shè)備的整體成本明顯提高。
實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，能更為有效的提升整個感應(yīng)電壓及電流。
[0007]為達到以上目的，本實用新型公開了一種感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于:包含一設(shè)于外圈與一導(dǎo)磁材料因磁吸力產(chǎn)生相對運動的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子由多個磁鐵所并合而成，所述轉(zhuǎn)子每一構(gòu)成磁鐵設(shè)為局部徑向長度以共同形成一內(nèi)圈部，供置入一定子構(gòu)件以及一內(nèi)中央孔供組裝至少一軸心，并于所述定子構(gòu)件設(shè)有多個間隔的徑向隔墻，所述多個間隔的隔墻繞設(shè)有鄰近轉(zhuǎn)子的多個間隔相鄰的線圈繞組且所述線圈繞組運動方向及所述轉(zhuǎn)子磁場方向取得瞬間電流方向以使所述的每一相鄰線圈繞組具有相反的瞬間電流流入繞線及流出繞線所繞設(shè)而成。
[0008]其中，所述線圈繞組每一繞線在所述磁鐵的N極為朝下繞射，并在所述磁鐵的S極則為朝上的相對方向的方式予以繞設(shè)。
[0009]其中，所述線圈繞組于所述其中一隔墻繞過一圈后，引拉繞線到另一相鄰隔墻繞過一圈，再依序繞到以下的每一隔墻重復(fù)繞線動作直到繞設(shè)成所需的多個間隔相鄰的線圈繞組。
[0010]其中，所述線圈繞組于所述其中一隔墻繞過一圈后，引拉繞線到另一相鄰隔墻繞過一圈，再依序繞到以下的每一隔墻重復(fù)繞線動作直到繞設(shè)成所需的多個間隔相鄰的線圈繞組。
[0011]其中，所述相鄰的線圈繞組反向交替繞設(shè)。
[0012]其中，所述相鄰的線圈繞組反向交替繞設(shè)。
[0013]其中，所述轉(zhuǎn)子每一構(gòu)成磁鐵并合的內(nèi)圈部中央孔置入一軸心作為所述轉(zhuǎn)子的動作軸心，并于所述軸心兩端分別套設(shè)軸承，所述軸心設(shè)有中空部供接出所述線圈繞組的導(dǎo)線。
[0014]通過上述結(jié)構(gòu)，本實用新型在感應(yīng)式發(fā)電裝置的外設(shè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可在由多個磁鐵所構(gòu)成的外圈轉(zhuǎn)子內(nèi)部加大軸心直徑，增加磁場強度，配合線圈繞組的繞線方式及結(jié)構(gòu)，能更為有效的提升整個感應(yīng)電壓及電流，使用于耗電器材時能加快輸電速度，并可加大此類發(fā)電設(shè)備的應(yīng)用范圍，且因整體結(jié)構(gòu)的改良而能選擇使用成本較低的磁鐵等級，降低整個裝置的生產(chǎn)成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1:顯示本實用新型一可行實施例結(jié)構(gòu)圖。
[0016]圖2:顯示應(yīng)用于本實用新型的瞬間電流方向示意圖。
[0017]圖3:顯示圖1線圈繞組的可行繞線方式示意圖。
[0018]圖4:顯示本實用新型另一可行實施例結(jié)構(gòu)圖。
[0019]圖5:顯示圖4斷面剖視圖。
[0020]圖6:顯示圖4線圈繞組的可行繞線方式示意圖?！揪唧w實施方式】
[0021]如圖1所示，本實用新型感應(yīng)式發(fā)電裝置包含一設(shè)于外圈的轉(zhuǎn)子10，所述轉(zhuǎn)子10由多個磁鐵11所并合而成，使所述轉(zhuǎn)子10每一構(gòu)成磁鐵11僅具有局部徑向長度，而可共同形成一內(nèi)圈部，供置入一定子構(gòu)件20以及一內(nèi)中央孔90供組裝軸心(此圖未示)，并于該
定子構(gòu)件20設(shè)有多個間隔的徑向隔墻21、22、23-----，并在所述多個間隔的隔墻21、22、
23——上繞設(shè)鄰近轉(zhuǎn)子10的多個間隔相鄰的線圈繞組30，所述線圈繞組30依據(jù)瞬間電流方向以相反的電流流入繞線31及電流流出繞線32纏繞構(gòu)成所述的多個線圈繞組30。于此一實施例中，在轉(zhuǎn)子10外層可設(shè)置另一層外環(huán)圈12。
[0022]物質(zhì)可分為磁性物質(zhì)與非磁性物質(zhì)，物質(zhì)的磁性來源于原子的磁性，而原子的磁性源于粒子自旋與軌道運動，對應(yīng)的有電子自旋磁矩與核自旋磁矩以及軌道磁矩，磁矩的向量總和，稱為固有磁矩(intrinsic magnetic moment)或是分子磁矩(molecularmagnetic moment)。當(dāng)一外加磁場作用在原本無磁性的磁介質(zhì)(magnetic medium)上,將使得磁介質(zhì)內(nèi)部的固有磁矩重新定向有序排序，結(jié)果使得磁介質(zhì)所屬空間磁場發(fā)生變化，產(chǎn)生一個附加磁場且磁介質(zhì)呈現(xiàn)出磁性，這種現(xiàn)象即為磁化。不同的磁材質(zhì)會有不同的磁化強度。
[0023]所述轉(zhuǎn)子10能與一導(dǎo)磁材料(此圖未示)因磁吸力的作用而產(chǎn)生相對運動，由于磁介質(zhì)依據(jù)磁化強度可分為抗磁性(如:銅、銀...)、順磁性(如:鋁、錳...)與鐵磁性(如:鐵、鎳...)，抗磁性介質(zhì)會產(chǎn)生斥力，因此，所述與轉(zhuǎn)子20相對運動的導(dǎo)磁材料，于本實用新型定義為順磁性(Paramagnetism)與鐵磁性(Ferromagnetism)的磁介質(zhì)，以及含順磁性、鐵磁性材料的合成金屬，使之磁化強度大于一定值而能產(chǎn)生磁吸力作用。
[0024]運動中的導(dǎo)磁物體，因為轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生的磁場作用在運動中的導(dǎo)磁物體上，使得導(dǎo)磁物體發(fā)生磁化現(xiàn)象，產(chǎn)生異名磁極，與轉(zhuǎn)子磁鐵相互吸引，帶動轉(zhuǎn)子磁鐵產(chǎn)生相對運動，切割磁力線，產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。
[0025]如圖2所示，依據(jù)發(fā)電機原理，在已知所述線圈繞組30運動方向F及所述轉(zhuǎn)子10磁場方向B之下，可得知瞬間電流方向I，因此使所述的每一相鄰線圈繞組30具有相反的電流流入繞線31及電流流出繞線32。同時，于較佳實施例中，本實用新型使線圈繞組30每一繞線的繞設(shè)方式為在磁鐵11的N極為朝下,并在S極則為朝上的相對方向的方式予以繞設(shè)。
[0026]圖3顯示圖1線圈繞組的其中一種可行繞線方式，主要是在所述磁鐵11的N極為朝下，并在S極則為朝上的相對方向的方式，于第一隔墻21繞過一圈后，引拉繞線到第二隔墻22繞過一圈，再依序繞到以下的每一隔墻23——，然后引拉回到第一隔墻21重復(fù)繞線動作直到繞設(shè)成所需的多個間隔相鄰的線圈繞組30。
[0027]于圖4及圖5所示的本實用新型另一可行實施例中，此一實施例與圖1實施例相近，但在由多個磁鐵101所并合而成的外圈轉(zhuǎn)子100的內(nèi)部定子構(gòu)件200使用不同數(shù)量的
隔墻201、202、203-----及繞線方式，在轉(zhuǎn)子100每一構(gòu)成磁鐵101并合的內(nèi)圈部中央孔90
置入一軸心70作為所述轉(zhuǎn)子100的動作軸心，并于該軸心70兩端分別套設(shè)軸承71，且同樣
在所述隔墻201、202、203-----繞設(shè)多個間隔線圈繞組300。于此一實施例中，所述軸心70
可預(yù)設(shè)中空部72供接出導(dǎo)線73。圖6顯示此一實施例可行的繞線方式，主要是使相鄰的線圈繞組300反向繞設(shè)，即如圖所示的每一相鄰隔墻的線圈繞組300為逆時鐘方向301及順時鐘方向302交替繞設(shè)。
[0028]本實用新型感應(yīng)式發(fā)電裝置所能產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(電壓)及電流至少會受到以下因素的影響:
[0029]1.感應(yīng)電壓及電流主要是在線圈切割磁力線時，相對感應(yīng)所產(chǎn)生，因此，磁力線(磁通)密度越高及磁力線(磁通)的變化量愈大，所產(chǎn)生的感應(yīng)電壓及電流就越大。
[0030]2.繞組線圈的導(dǎo)線粗細(xì)會影響繞組圈數(shù)及線阻大小，直接影響到感應(yīng)電壓及電流的大小。
[0031]3.所使用轉(zhuǎn)子磁鐵的材料、等級、尺寸及數(shù)量會影響到感應(yīng)電壓及電流的大小與頻率。
[0032]4.軸心與軸承的材質(zhì)使用導(dǎo)磁材料，由于磁化現(xiàn)象會產(chǎn)生附加磁場，相對的增加轉(zhuǎn)子磁鐵組的磁通量，直接影響感應(yīng)電壓與電流的大小。
[0033]本實用新型透過在感應(yīng)式發(fā)電裝置的外設(shè)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可在由多個磁鐵所構(gòu)成的外圈轉(zhuǎn)子內(nèi)部加大軸心直徑，增加磁場強度，配合線圈繞組的繞線方式及結(jié)構(gòu)，能更為有效的提升整個感應(yīng)電壓及電流，使用于耗電器材時能加快輸電速度，并可加大此類發(fā)電設(shè)備的應(yīng)用范圍，且因整體結(jié)構(gòu)的改良而能選擇使用成本較低的磁鐵等級，降低整個裝置的生產(chǎn)成本。
【權(quán)利要求】
1.一種感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于:包含一設(shè)于外圈與一導(dǎo)磁材料因磁吸力產(chǎn)生相對運動的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子由多個磁鐵所并合而成，所述轉(zhuǎn)子每一構(gòu)成磁鐵設(shè)為局部徑向長度以共同形成一內(nèi)圈部，供置入一定子構(gòu)件以及一內(nèi)中央孔供組裝至少一軸心，并于所述定子構(gòu)件設(shè)有多個間隔的徑向隔墻，所述多個間隔的隔墻繞設(shè)有鄰近轉(zhuǎn)子的多個間隔相鄰的線圈繞組且所述線圈繞組運動方向及所述轉(zhuǎn)子磁場方向取得瞬間電流方向以使所述的每一相鄰線圈繞組具有相反的瞬間電流流入繞線及流出繞線所繞設(shè)而成。
2.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于，所述線圈繞組每一繞線在所述磁鐵的N極為朝下繞射，并在所述磁鐵的S極則為朝上的相對方向的方式予以繞設(shè)。
3.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于，所述線圈繞組于所述其中一隔墻繞過一圈后，引拉繞線到另一相鄰隔墻繞過一圈，再依序繞到以下的每一隔墻重復(fù)繞線動作直到繞設(shè)成所需的多個間隔相鄰的線圈繞組。
4.如權(quán)利要求2所述的感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于，所述線圈繞組于所述其中一隔墻繞過一圈后，引拉繞線到另一相鄰隔墻繞過一圈，再依序繞到以下的每一隔墻重復(fù)繞線動作直到繞設(shè)成所需的多個間隔相鄰的線圈繞組。
5.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于，所述相鄰的線圈繞組反向交替繞設(shè)。
6.如權(quán)利要求2所述的感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于，所述相鄰的線圈繞組反向交替繞設(shè)。
7.如權(quán)利要求1所述的感應(yīng)式外轉(zhuǎn)子發(fā)電裝置，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子每一構(gòu)成磁鐵并合的內(nèi)圈部中央孔置入一軸心作為所述轉(zhuǎn)子的動作軸心，并于所述軸心兩端分別套設(shè)軸承，所述軸心設(shè)有中空部供接出所述線圈繞組的導(dǎo)線。
【文檔編號】H02K1/27GK203589988SQ201320754638
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】黃詠勝, 李舜華 申請人:順富科技實業(yè)有限公司