无配重块的垂直式磁力传动的节能发电装置的制作方法

本发明涉及一种节能发电装置，特别涉及无配重块的垂直式磁力传动的节能发电装置。

背景技术：

现有传动组件的组成构造主要包含一传动轴以及一提供传动轴枢设其中的基座，基座与传动轴之间为了减少彼此的磨擦阻力，基座与传动轴间设有轴承，或于轴承中进一步添加润滑油等。然而，传动轴通过轴承装设于基座中，或再添加润滑油等减少磨擦阻力，其构件与构件间仍存在因磨擦阻力而损耗能量的问题。因此，于动力源与旋转动力使用端之间以传动组件连接后，使能量无法有效发挥。

再者，前述传动组件为现有发电装置中必要的组件，由于动力供给源提供的动能通过传动组件传递至发电装置的发电机组时，动能会因传动组件的磨擦阻力而损耗能量，以致动能难以有效转换为电能，以致长久以来，现有发电装置均有发电效能不佳的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种无配重块的垂直式磁力传动的节能发电装置，解决现有发电装置因传动机构耗能而难以提升发电效能的问题。

本发明无配重块的垂直式磁力传动的节能发电装置包含：

一垂直式磁力传动组件，其包含一基架、一磁力传动轴以及多个磁力模块，其中：

该基架包含多个上、下间隔排列的板体以及直立连接所述板体的架杆，该基架中具有一垂直的中心轴线，所述板体分别以该中心轴线为中心而分别形成一由上至下尺寸递减的锥形通孔；

该磁力传动轴包含一轴杆以及多个轴磁铁，该轴杆沿着该中心轴线而垂直组设于基架中，所述轴磁铁固设于轴杆上且分别位于板体的锥形通孔中，所述轴磁铁为永磁磁铁，各轴磁铁包含一上磁极段以及一连接于上磁极段底端的下磁极段，下磁极段形成由上至下尺寸递减的锥形体，上磁极段形成由上至下尺寸递增的锥形体，上磁极段与下磁极段衔接处形成一环形棱线，上磁极段与下磁极段形成对称状且互为相异磁极性；每一轴磁铁的下磁极段伸入基架的板体的锥形通孔中，上磁极段的顶部自锥形通孔的上方伸出板体的顶面；

所述磁力模块分别装设于基架的板体的锥形通孔中，每一磁力模块各包含一第一磁力组与一第二磁力组，所述第一磁力组与第二磁力组上下邻接设置于锥形通孔中，第一磁力组与第二磁力组通过磁力与所述轴磁铁的下磁极段间相邻且不接触，磁力传动轴悬浮于基架与磁力模块中；

一主发电机，设置于该垂直式磁力传动组件的该基架的底部，该主发电机包含有一上转子件、多个上永久磁铁、一下转子件、多个下永久磁铁、至少一固定板与多个线圈绕组；

该上转子件与该下转子件是上下间隔地固定结合于该轴杆，所述上永久磁铁呈放射状排列在该上转子件的底面，且所述上永久磁铁的表面与该上转子件的底面位于同一平面；

所述下永久磁铁呈放射状排列在该下转子件的顶面，且所述下永久磁铁的表面与该下转子件的顶面位于同一平面；

该至少一固定板结合于所述架杆且位于该上转子件与该下转子件之间，该至少一固定板形成有径向延伸且宽度由内而外递增的多个穿槽，所述线圈绕组分别设置在该至少一固定板的所述穿槽内；

一电动机，与该主发电机分离设置且位于该主发电机上方，该电动机包含一定子与一转子，该定子结合于所述架杆，该转子设置于该轴杆且位于该定子的内侧。

根据本发明的结构，本发明通过磁力传动轴与多个磁力模块间的磁力作用，使磁力传动轴平稳、垂直而悬空地枢设于基架中，磁力传动轴能于基架中绕着该中心轴线旋转，并在该磁力传动轴及其底端固接的主发电机被驱动旋转中同时储能，直至磁力传动轴及其底端固接的主发电机到达一定转速后，停止电动机输出动力，通过磁力传动轴及其底端固接的主发电机旋转的惯性力而持续旋转，因磁力传动轴的垂直旋转无磨擦损耗，使得该垂直式磁力传动组件的磁力传动轴于传动过程中能够提升扭力与转速。

由于本发明主要是利用磁力传动轴与磁力模块间的磁力作用，使磁力传动轴于旋转过程无构件间的磨擦阻力，减少能量移转时的能量耗损，又通过磁力传动轴底端连接主发电机与磁力传动轴一同被驱动旋转，进而达到节能的目的。

附图说明

图1为本发明节能发电装置的一实施例的剖面示意图。

图2为图1所示节能发电装置实施例的基架、磁力传动轴与磁力模块的局部放大示意图。

图3为图1所示节能发电装置实施例的俯视平面示意图。

图4为图1所示节能发电装置的基架与磁力模块的一实施例的俯视平面示意图。

图5为图1所示节能发电装置的电动机的剖面放大示意图。

图6为图5所示节能发电装置的电动机的俯视示意图。

图7为本发明节能发电装置的另一实施例的剖面示意图。

图8为图7所示节能发电装置的局部放大示意图。

图9为图8所示节能发电装置的辅助发电机的一实施例的剖面示意图。

图10为本发明节能发电装置的主发电机的上转子件与上永久磁铁的一实施例的底视示意图。

图11为本发明节能发电装置的主发电机的上转子件与上永久磁铁的另一实施例的底视示意图。

图12为本发明节能发电装置的主发电机的固定板与线圈绕组的俯视示意图。

图13为本发明节能发电装置的辅助发电机另一实施例的剖面示意图。

附图标记说明：

10基架100中心轴线

11板体12架杆

13锥形通孔20磁力传动轴

21轴杆22轴磁铁

30磁力模块31第一磁力组

32第二磁力组40电动机

41定子42转子

43线圈50主发电机

501上转子件502上永久磁铁

503下转子件504下永久磁铁

505固定板506线圈绕组。

具体实施方式

请参考图1，本发明节能发电装置的一实施例包含一垂直式磁力传动组件、一电动机40与一主发电机50，该垂直式磁力传动组件包含一基架10、一磁力传动轴20与多个磁力模块30，该电动机40与该主发电机50可分别设置在壳体(图未示)内。

请参考图1与图2，该基架10包含多个板体11以及多个架杆12，所述板体11呈上、下间隔排列，所述架杆12直立连接所述板体11并支撑所述板体11，所述板体11可为单一板块所构成，或为多个板块组合而成，该基架10中具有垂直的一中心轴线100，所述板体11分别以该中心轴线100为中心而分别形成一由上至下尺寸递减的锥形通孔13，所述锥形通孔13可为圆锥形通孔或为角锥形通孔。

请参考图1与图2，该磁力传动轴20沿着该中心轴线100而垂直组设于基架10中，该磁力传动轴20包含一轴杆21以及多个轴磁铁22，该轴杆21可为单一杆体，或为多个杆体接续组合而成，所述轴磁铁22固设于轴杆21上且分别位于基架10的板体11的锥形通孔13中，亦即一个轴磁铁22对应一个板体11的锥形通孔13。

请参考图1所示本发明第一实施例的配置，该轴杆21由上而下依续设有一个轴磁铁22、该电动机40、另一个轴磁铁22与该主发电机50，需说明的是，该主发电机50在径向上的整体宽度大于该电动机40在径向上的整体宽度，且所述轴磁铁22的数量可视实际需要而上下并列设置多个，不以图1所示一个轴磁铁22的结构为限。所述轴磁铁22可为永久磁铁，请参考图2，每一轴磁铁22包含一上磁极段221以及一连接于上磁极段221底端的下磁极段222，下磁极段222形成由上至下尺寸递减的圆锥体或角锥体等锥形体，上磁极段221形成由上至下尺寸递增的圆锥体或角锥体等锥形体，上磁极段221与下磁极段222形成对称状，且于上磁极段221与下磁极段222衔接处形成一圆形或正多边形的环形棱线223，本发明以该上磁极段221与下磁极段222为圆锥体，上磁极段221与下磁极段222衔接处为一圆形的环形棱线223为例，轴磁铁22为中间直径较大，轴磁铁22的上端与下端相等直径，且轴磁铁22的上端直径与下端直径皆小于轴磁铁22中间环形棱线223处的直径。上磁极段221与下磁极段222互为相异磁极性，亦即上磁极段221为s极时，下磁极段222则为n极。每一轴磁铁22的下磁极段222伸入基架10的板体11的锥形通孔13中，上磁极段221的顶部可自锥形通孔13的上方伸出板体11的顶面。

于本发明的一实施例中，下磁极段222的外锥面与上磁极段221的外锥面相对于中心轴线100的夹角均为15度至75度，其中，下磁极段222的外锥面与上磁极段221的外锥面相对于中心轴线100的夹角以30度、45度或60度等为佳。

请参考图1至图3，所述磁力模块30分别装设于基架10的多个板体11的锥形通孔13中，且所述磁力模块30的数量对应于所述轴磁铁22的数量，每一磁力模块30各包含一第一磁力组31与一第二磁力组32，所述第一磁力组31与第二磁力组32上下邻接而设置于各锥形通孔13中，亦即第一磁力组31位于锥形通孔13的上段，第二磁力组32位于锥形通孔13的下段，且第一磁力组31与第二磁力组32通过磁力与所述轴磁铁22的下磁极段222相邻且不接触，即第一磁力组31的表面与第二磁力组32的表面分别与所述轴磁铁22的下磁极段222的外锥面平行，第一磁力组31与轴磁铁22的下磁极段222之间具有间隙，第二磁力组32与轴磁铁22的下磁极段222之间也具有间隙，通过磁力模块30与磁力传动轴20的轴磁铁22间的磁力作用而抵消磁力传动轴20的重力，使磁力传动轴20垂直而悬空地设置于基架10中，磁力传动轴20能于基架10中绕着该中心轴线100旋转，并通过磁力模块30中呈圆锥形或角锥形分布的第一磁力组31与第二磁力组32相对于磁力传动轴20的轴磁铁22的磁吸力与磁斥力，使磁力传动轴20能位于中心轴线100的位置平稳地直立转动。

请参考图2～图4，所述第一磁力组31可为一环型永久磁铁块，该环型永久磁铁块亦呈圆锥状，使该环型永久磁铁块朝向轴磁铁22的内周面平行于轴磁铁22的下磁极段222的外周面，且使该环型永久磁铁块的外周面能设置于该锥形通孔13的上段，该第一磁力组31朝向轴磁铁22的内周面相对于中心轴线100的夹角可为15度至75度，其中以30度、45度或60度等为佳。

请参考图2，该第一磁力组31包含一第一磁极组310，所述第一磁极组310具有一位置在上的第一磁极311与一位置在下的第二磁极312，且第一磁极311与第二磁极312是以环状分布在锥形通孔13中而位于轴磁铁22外侧。所述第一磁极组310的第一磁极311与第二磁极312与轴磁铁22的下磁极段222间具有间隙，第一磁极组310位置在上的第一磁极311与轴磁铁22的下磁极段222为相异磁极性，第一磁极组310位置在下的第二磁极312与轴磁铁22的下磁极段222为相同磁极性，第一磁极组310的第一磁极311与第二磁极312相对于轴磁铁22的下磁极段222分别提供磁吸力与磁斥力，即轴磁铁22的上磁极段221为s极、下磁极段222为n极时，第一磁极组310位置在上的第一磁极311为s极，第一磁极组310位置在下的第二磁极312为n极。

请参考图1至图4，所述第二磁力组32可为多个紧密环列于锥形通孔13中的直条永久磁铁块所组成，所述直条永久磁铁块朝向轴磁铁22的表面形成相应的平面，多个该直条永久磁铁块环列于锥形通孔13中形成角锥形排列。所述直条永久磁铁块朝向轴磁铁22的表面平行于轴磁铁22的下磁极段222外周面，亦即直条永久磁铁块朝向轴磁铁22的表面相对于中心轴线100的夹角介于15度至75度之间，其中以30度、45度或60度等为佳。

请参考图2，所述第二磁力组32的每一直条永久磁铁块各包含一第二磁极组320，所述第二磁极组320具有一位置在内的第一磁极321与一位置在外的第二磁极322，其中，靠近该中心轴线100的一侧为内，远离该中心轴线100的一侧为外，所述第二磁极组320的第一磁极321与轴磁铁22的下磁极段222间具有间隙，且第二磁极组320的第一磁极321与轴磁铁22的下磁极段222为相同磁极性，对磁力传动轴20的轴磁铁22的下磁极段222提供磁斥力。亦即轴磁铁22的上磁极段221为s极、下磁极段222为n极，第一磁极组310位置在上的第一磁极311为s极，第一磁极组310位置在下的第二磁极312为n极时，第二磁极组320位置在内的第一磁极321为n极，第二磁极组320位置在外的第二磁极322为s极。

如图2所示，所述轴磁铁22的环形棱线223的位置对应于该第一磁极组310的第一磁极311与第二磁极312的交界位置，且该轴磁铁22的下磁极段222的底部位置对应于该第二磁力组32的内表面的中间位置。

如图1所示，该电动机40与该主发电机50分离设置，该主发电机50是一组能将旋转动能转化为电能的组件，且该主发电机50位于该电动机40的下方且位于该基架10的底部，因该主发电机50本身具有一定重量，故兼具有配重效果，本发明通过将该主发电机50设置于基架10底部的结构特征，而不需另设置一配重块。

请参考图5与图6，该电动机40包含有一定子41与一转子42，该定子41结合于所述架杆12，该定子41的内周面形成有多个极柱410，所述极柱410可沿着该定子41的内周面等距排列，各该极柱410上设有一线圈43，该转子42可为铝转子或铁转子，该转子42设置于该轴杆21且位于该定子41的内侧，而可随着该轴杆21相对该定子41转动，该转子42的外周面与所述极柱410之间形成一间隙，该转子42包含有一体成型的一顶块421、一中块422与一底块423，该中块422可为一圆柱型块体，该顶块421形成于该中块422的顶部，该顶块421的尺寸是由上至下递增，该底块423形成在该中块422的底部，该底块423的尺寸是由上至下递减，其中，该顶块421的底部直径、该底块423的顶部直径与该中块422的直径彼此相等。

请参考图7所示本发明的第二实施例的配置以及参考图8，本发明第二实施例更包含有一辅助发电机60，该辅助发电机60设置于该电动机40的上方，且该辅助发电机60的上方设有一轴磁铁22，换言之，本发明第二实施例的该轴杆21由上而下依续设有一个轴磁铁22、该辅助发电机60、另一个轴磁铁22、该电动机40、再一个轴磁铁22与该主发电机50，该电动机40在径向上的整体宽度大于该辅助发电机60在径向上的整体宽度，故从图7可见，该辅助发电机60、该电动机40与该主发电机50当中，该主发电机50在径向上的整体宽度最大，且该主发电机50的重量可为最重，本发明通过将该主发电机50设置于基架10底部的结构特征，使该主发电机50兼具有配重效果，而不需另设置一配重块。

需说明的是，该主发电机50与该辅助发电机60都是能将旋转动能转化为电能的组件，如图7所示，该辅助发电机60与该主发电机50的结构差异仅在于在径向上的整体宽度不同，其它结构相同，故以下仅以该辅助发电机60的结构为例说明，该主发电机50的结构可依此类推。请参考图9，该辅助发电机60包含有一上转子件601、多个上永久磁铁602、一下转子件603、多个下永久磁铁604、至少一固定板605与多个线圈绕组606。

该上转子件601与该下转子件603可分别为塑钢制成的构件，且是上下间隔地固定结合于该轴杆21，使该上转子件601与该下转子件603能随着该轴杆21以该中心轴线100进行转动。该上转子件601的底面可形成有多个凹槽，所述凹槽呈放射状排列，所述上永久磁铁602分别设置在所述凹槽内，请参考图10，所述上永久磁铁602呈放射状排列在该上转子件601的底面，且所述上永久磁铁602的表面与该上转子件601的底面位于同一平面，其中，各上永久磁铁602可通过螺栓锁固于该上转子件601的凹槽内。所述上永久磁铁602可为圆柱型磁铁，位在该上转子件601内侧的上永久磁铁602的直径小于位在该上转子件601周边的上永久磁铁602的直径，呈由内而外递增的态样。

所述下永久磁铁604结合于该下转子件603的顶面，所述下永久磁铁604形状与排列结构与所述上永久磁铁602相同，在此不重复赘述；简言之，所述下永久磁铁604呈放射状排列在该下转子件603的顶面，且所述下永久磁铁604的表面与该下转子件603的顶面位于同一平面，位在该下转子件603内侧的下永久磁铁604的直径小于位在该下转子件603周边的下永久磁铁604的直径。

于另一实施例中，请参考图11，所述上永久磁铁602亦呈放射状排列在该上转子件601的底面，其中，所述上永久磁铁602的直径相等，而位在该上转子件601内侧的上永久磁铁602的数量少于位在该上转子件601周边的上永久磁铁602的数量，使每一列的所述上永久磁铁602大致成扇状排列。同样地，所述下永久磁铁604亦呈放射状排列在该下转子件603的底面，其中，所述下永久磁铁604的直径相等，而位在该下转子件603内侧的下永久磁铁604的数量少于位在该下转子件603周边的下永久磁铁604的数量，使每一列的所述下永久磁铁604大致成扇状排列。

于一实施例中，各上永久磁铁602的上部极性与各下永久磁铁604的上部极性可皆为n极，且各上永久磁铁602的下部极性与各下永久磁铁604的下部极性可皆为s极；于另一实施例中，相对的，各上永久磁铁602的上部极性与各下永久磁铁604的上部极性可皆为s极，且各上永久磁铁602的下部极性与各下永久磁铁604的下部极性可皆为n极。

请参考图9与图12，该固定板605结合于所述架杆12且位于该上转子件601与该下转子件603之间，于图9所示的实施例中，该固定板605位于该上转子件601的底面与该下转子件603的顶面之间，该固定板605形成有径向延伸的多个穿槽607。所述线圈绕组606分别设置在所述穿槽607内并可与该固定板605形成紧配合，各该线圈绕组606所绕的一轴心线平行于该中心轴线100，使各线圈绕组606的分布区域可对应涵盖径向任一列的上永久磁铁602与下永久磁铁604。本发明的一实施例中，该固定板605的顶面与底面可分别设有限位件608，由限位件608覆盖所述穿槽607，确保所述线圈绕组606不会从穿槽607掉落。

请参考图13，于该主发电机50与该辅助发电机60的另一实施例中，在此以该辅助发电机60为例，该主发电机50可依此类推，该辅助发电机60与该主发电机50更包含一中转子件609与多个中永久磁铁610，且其结合于所述架杆12的固定板为两片，分别为第一固定板605a与第二固定板605b，故图13所示该辅助发电机60的另一实施例由上而下的配置结构依序为上转子件601、第一固定板605a、中转子件609、第二固定板605b与下转子件603，其中该第一固定板605a与该第二固定板605b的结构与图9所示固定板605的结构相同，亦即该第一固定板605a与该第二固定板605b中设有所述线圈绕组606，其它详细结构在此不重复赘述。

所述中永久磁铁610结合于该中转子件609的顶面与底面，且该中永久磁铁610的排列结构可如图10或图11所示上永久磁铁602的排列结构，其中，该中转子件609的顶面与底面可分别形成多个凹槽，所述中永久磁铁610设置在该中转子件609的顶面与底面的凹槽内，且设置在该中转子件609的顶面的中永久磁铁610的表面与该中转子件609的顶面位于同一平面，设置在该中转子件609的底面的中永久磁铁610的表面与该中转子件609的底面位于同一平面，设置在该中转子件609的底面的中永久磁铁610与设置在该中转子件609的顶面的中永久磁铁610通过磁力相吸，而固定在该中转子件609。

于一实施例中，各上永久磁铁602的上部极性、各中永久磁铁610的上部极性与各下永久磁铁604的上部极性可皆为n极，且各上永久磁铁602的下部极性、各中永久磁铁610的下部极性与各下永久磁铁604的下部极性可皆为s极；于另一实施例中，相对的，各上永久磁铁602的上部极性、各中永久磁铁610的上部极性与各下永久磁铁604的上部极性可皆为s极，且各上永久磁铁602的下部极性、各中永久磁铁610的下部极性与各下永久磁铁604的下部极性可皆为n极。

请参考图1与图7，本发明于使用时，该电动机40输出动能给该磁力传动轴20，亦即，该电动机40的线圈43产生的磁场可驱动其转子42转动，进而带动该磁力传动轴20运转。因为该磁力传动轴20受到多个磁力模块30的磁力作用，使磁力传动轴20垂直而悬空地设置于基架10中，且磁力传动轴20能于基架10中绕着该中心轴线100旋转。为使本发明的磁力传动轴20运转时能够减少空气或磨擦阻力，该垂直式磁力传动组件可设置于真空环境中使用。其中，当磁力传动轴20的锥形下磁极段222相对于中心轴线100的夹角以及第一磁极组310、第二磁极组320朝向轴磁铁22内周面相对于中心轴线100的夹角小于45度时，磁力传动轴20受到向上的磁力较大，适于重量较重的磁力传动轴20，且磁力传动轴20转速较低需求的实施型态；当磁力传动轴30的锥形下磁极段222相对于中心轴线100的夹角以及第一磁极组310、第二磁极组320朝向轴磁铁22内周面相对于中心轴线100的夹角大于45度时，磁力传动轴20受到径向的磁力较大，适于重量较轻的磁力传动轴20，且磁力传动轴20转速较高需求的实施型态。

当该主发电机50的上转子件501与下转子件503，或进一步包含的中转子件(图中未示)，被驱动旋转时同时储能，直至该磁力传动轴20及该主发电机50到达一定转速后，停止该电动机40输出动力，通过磁力传动轴20及其底端固接的该主发电机50旋转的惯性力而持续旋转，且通过基架10与磁力传动轴20间无磨擦损耗，使得该垂直式磁力传动组件的磁力传动轴20可以提高其扭力或转速等旋转性能。其中，通过该主发电机50的上转子件501与下转子件503与该转子42的锥状结构，可让该磁力传动轴20整体而言更稳定运转。

如图1与图7所示，当磁力传动轴20运转时，该主发电机50的上永久磁铁502与下永久磁铁504相对线圈绕组506移动，使线圈绕组506切割上永久磁铁502与下永久磁铁504的磁力线而产生电动势，进而达到发电的作用。

综上所述，本发明使用时，利用电动机40驱动该磁力传动轴20及其底端固接的主发电机50旋转而储能，其中由于磁力模块30提供给磁力传动轴20的向上磁斥力作用，抵消主发电机50与电动机40(或进一步包含的辅助发电机60)的旋转部分的重量，又加上旋转的磁力传动轴20与磁力模块30是零摩擦装置，所以可有效提升该电动机40的转子42的转速与该主发电机50(或进一步包含的辅助发电机60)的转速，进而有效提升该主发电机50(或进一步包含的辅助发电机60)的线圈绕组506、606所产生的感应电流，以及能减少能量传递过程的能量损耗，而达到节能的目的。

该电动机40可驱动该磁力传动轴20直至磁力传动轴20及其底端固接的主发电机50到达一定转速后，停止电动机40输出动力，通过磁力传动轴20及其底端固接的主发电机50旋转的惯性力而持续旋转，并同时带动连接磁力传动轴20的主发电机50将动能转化为电能，使本发明具有极佳的发电效能。