盘式发电机的改良结构的制作方法

1.本发明涉及一种发电机，尤指应用内、外环圈的线圈绕体与磁铁块之间形成三重错位的配置，使转子转动更为顺畅的一种盘式发电机的改良结构。


背景技术：

2.发电机的功能在将动能转换成电能，其动能系经由动力轴输入至发电机内部，并利用转子上的永久磁铁与对应设置的定子组的线圈相互作用后，产生电能并经由导线输出给应用端。次按，由动能驱动使转子带动转子上的磁铁同步旋转，再由磁铁的磁力线对定子上的线圈产生磁力切割，使定子上的线圈发生磁场变化，进而产生感应电流发电，是盘式发电机的发电原理。
3.盘式发电机的线圈必须符合下列特性：(1)线圈的厚度一定要一致，线圈与磁铁的距离才能有效降低，则磁力切割线圈才会平均，磁力才能提升，且发电机才不会产生抖动的现象；(2)线圈的匝数必须一致，内阻才能有效降低，其电力输出才能顺畅；(3)线圈缠绕的方向必须相同，其所感应的电流方向才会相同，如果电流方向不相同，则两个反向电流将相互抵消，其产电效益将不增反减。
4.图1所示，为中国台湾专利编号twm599054盘式发电机结构，包括一定子载盘910、一转轴部920、二转子载盘930、复数环设于转子载盘930上的磁性元件931、复数环设于定子载盘910上的线圈绕体940、至少一连续缠绕于该线圈绕体940上的线圈部960，且各线圈绕体940上的线圈匝数与绕线方向都相同，并利用磁性元件931与线圈绕体940在数量上规律的配置，以有效提升各线圈部960的电流值，并叠加各线圈绕体940的发电量。
5.该线圈绕体940其邻近轴心处的截面积远小于其邻近外周缘者，如图2所示，由于邻近轴心处的线圈过挤，且因绕线的线径有一定大小，所以邻近轴心处的磁通量密度将远大于外周缘处，由于磁通量密度的差异将使转子载盘930与转轴部920的运转产生不顺畅的现象，将进一步减少感应电流的输出，同时降低了发电的效益。
6.有鉴于现有盘式发电机其线圈绕体的截面积大幅差异而影响了发电的效益，因此如何减少线圈绕体中其磁通量密度的变化，便成为本发明人积极思考所欲突破的课题。


技术实现要素：

7.缘是，本发明的主要目的，系在提供一种可减少线圈绕体中其磁通量密度的变化，同时使线圈绕体与磁铁块之间形成多重错位，以驱使转子转动更为顺畅，进而增大感应电流输出的盘式发电机的改良结构。
8.为达上述目的，本发明包括：一机壳，为一中空框体，其内缘形成一容室，一定子环圈，固设于该容室内；一转动轴，为一杆体，穿设该机壳的轴座，且承接一外部传动件的带动而在该轴座中枢转；复数个线圈绕体，呈内、外环圈的形态配置，其中，该外环圈的线圈绕体嵌设于该定子环圈内，该内环圈的线圈绕体则枢设于该转动轴的周缘，复数个线圈绕体中，其个别的线圈匝数与绕线方向均相同，且该外环圈其线圈绕体的数量为该内环圈者的倍
数，而内环圈的每一线圈绕体与其邻近的外环圈线圈绕体形成一导体群组；再令该复数个线圈绕体区分为至少二组的绕线群组，且个别的绕线群组由一导线头尾连结若干个线圈绕体而成；二转子载盘，有间隙地组设于该复数个线圈绕体两侧的转动轴上并与其同步旋转，复数片磁铁块，其个别具有ns磁极，令其数量与该内环圈的线圈绕体的数量相差一个，且环设于该转子载盘并临近于该线圈绕体的面侧，又令其两两相邻的磁铁块其磁极相异，且该二转子载盘上的磁铁块其两两相对的磁极相异；至少二组的输出部，其数量对应于该绕线群组，该输出部个别穿设于该机壳的壳壁，而每一组的绕线群个别并联一输出线，且分别自该输出部穿出该机壳外缘。
9.借此，该转动轴借由外部传动件的驱转而带动该转子载盘旋转，则该转子载盘上的磁铁块将相对于该绕线群组内的线圈绕体产生位移，使线圈绕体感应到磁铁块所造成的磁场变化而产生感应电流；由于内、外环圈的线圈绕体与磁铁块之间形成三重错位的配置，将驱使转子转动更为顺畅，进而增大感应电流的大小与发电的效益。
10.依据前揭特征，本发明中每一导体群组以一导线连结其线圈绕体，使该导体群组的线圈绕体形成一绕线群组。
11.依据前揭特征，本发明中该内环圈的线圈绕体以一导线连结据以形成一绕线群组，而该外环圈的线圈绕体则以另外二导线采间隔方式连结，据以形成另外二绕线群组。
12.依据前揭特征，本发明中该转子载盘其磁铁相对侧的转动轴上，更组设一与该转动轴同步旋转的风扇，该风扇具有若干叶片，用以降低该复数个线圈绕体内其感应电流所产生的热量。
13.借助前揭特征，本发明「盘式发电机的改良结构」具有的效益为：
14.(1)本发明中其内环圈的每一线圈绕体与其邻近的外环圈的线圈绕体形成一导体群组，由于同一导体群组内的线圈绕体其截面积相似，则其绕线的匝数相近，其感应的电流量也大致相同；且个别线圈绕体内其上缘处与下缘处的宽窄变化不大，故其个别磁通量的作用面积无什差异，个别线圈绕体其上、下缘磁通量密度也相近，因此将驱使转子运转过程形成较小的阻力，同时产生更大的感应电流量。
15.(2)本发明中其转子载盘被转动轴带动旋转，磁铁块与线圈绕体之间将产生感应电流与反电动势，而反电动势将与二转子载盘的磁铁块形成吸力与斥力；由于磁铁块与内环圈线圈绕体的数量差1，则磁铁块与线圈绕体将产生错位；加上同一导体群组内包含有内、外环圈共3个线圈绕体，故而磁铁块将与同一导体群组之间形成三重错位的现象，而该错位的过程中将使其吸力与斥力的相互作用趋于平缓，因此本发明的转子转动将更为顺畅，进而增大感应电流的大小与发电的效益。
附图说明
16.图1是现有盘式发电机的分解立体图。
17.图2是现有绕线载体其截面积差异的结构示意图。
18.图3a是本发明的分解立体图。
19.图3b是本发明中二转子载盘其磁铁块的磁极配置图。
20.图4是本发明的组合立体图。
21.图5是本发明的组合剖视图。
22.图6a是本发明实施例中其磁铁块的配置图。
23.图6b是本发明实施例中其绕线载体的配置图。
24.图6c是本发明实施例中其导体群组的配置图。
25.图7a是本发明中其三重错位态样一的示意图。
26.图7b是本发明中其三重错位态样二的示意图。
27.图8是本发明中其绕线群组态样一的示意图。
28.图9是本发明中其绕线群组态样二的示意图。
29.附图标记说明：10-转动轴；20-定子环圈；20a-内环圈；20b-外环圈；20c-导体群组；22-线圈绕体；23-导线；27-滚珠轴承；28-输出部；29-输出线；30a-第一转子载盘；30b-第二转子载盘；31a-第一磁铁块；31b-第二磁铁块；32-轴座；33-螺丝；40-风扇；41-叶片；42-轴孔；43-螺丝；100-盘式发电机的改良结构。
具体实施方式
30.首先，请参阅图3～图5所示，为本发明盘式发电机的改良结构100，包括：一机壳(图未示)，为一中空框体，其内缘形成一容室；一转动轴10，为一杆体，穿设该机壳的轴座，且承接一外部传动件(图未示)的带动而在该轴座中枢转；一定子环圈20，其为一环状体，系组设于该机壳的容室内(图未示)，二只滚珠轴承27对应该定子环圈20的内缘而枢设于该转动轴10上，复数个线圈绕体22，呈内、外环圈20a/20b的形态环设于该容室内，且该外环圈20b的线圈绕体22嵌设在该定子环圈20内，而该内环圈20a的线圈绕体22则环设于该滚珠轴承27外；次者，该外环圈20b其线圈绕体22数量为该内环圈20a者的倍数，且内环圈20a的每一线圈绕体22与其邻近的外环圈20b的线圈绕体22形成一导体群组20c；再者，复数个线圈绕体22中，其个别的线圈匝数与绕线方向均相同，且该复数个线圈绕体22区分为至少二组的绕线群组(图未示)，而个别的绕线群组由一导线23头尾连结若干个线圈绕体而成。
31.承上，二只转子载盘，包含第一转子载盘30a与第二转子载盘30b，其有间隙地组设于该复数个线圈绕体22的两侧，且通过螺丝33将其轴座32锁固于该转动轴10，使该第一转子载盘30a及第二转子载盘30b与转动轴10同步旋转，复数片磁铁块，包含第一磁铁块31a与第二磁铁块31b，其磁铁块个别具有ns极，环设于该第一转子载盘30a与第二转子载盘30b且临近于该线圈绕体22的面侧，并令其两两相邻者的磁极相异，以及两两相对者的磁极相异，也即该第一磁铁块31a与第二磁铁块31b，个别相邻的磁极以ns.ns
…
的方式来配置，而个别相对的磁极以ns《-》sn、ns《-》sn
…
的方式来配置，请参阅图3b所示；二组以上的输出部28，其数量对应于该绕线群组的组数，本实施例中，输出部28的数量与该绕线群组的组数同为3，又，该输出部28个别穿设于该定子环圈20的壳壁，而每一绕线群组个别并联一输出线29，且分别自该输出部28穿出该壳壁外缘。二组风扇40，分别组设于该第一转子载盘30a与第二转子载盘30b的外侧，该风扇40具有若干叶片41，且其中心设有一轴孔42，套入转子载盘的轴座32外缘并以螺丝43锁固，可使该风扇40与转动轴10同步旋转，进而降低该复数个线圈绕体22内其感应电流所产生的热量。
32.图6a～6b所示，为本发明中第一转子载盘30a与第二转子载盘30b上，其第一磁铁块31a及第二磁铁块31b与该复数个线圈绕体22的配置状态；以第一转子载盘30a为例，惟第二转子载盘30b的结构也相同；其主要特征为，该第一磁铁块31a的数量与内环圈20a的线圈
绕体22的数量相差一个，且外环圈20b的线圈绕体22的数量为内环圈20a者的倍数，而本实施例中，该第一磁铁块31a的数量为6(a1、a2
…
a6)，外环圈20b的线圈绕体22的数量为10(b1、b2
…
b10)，内环圈20a的线圈绕体22的数量为5(c1、c2
…
c5)；所以，第一磁铁块31a与内环圈20a的线圈绕体22的数量相差一个，且外环圈20b的线圈绕体22的数量为内环圈20a者的2倍；再者，内环圈20a的每一线圈绕体22与其邻近的外环圈20b的线圈绕体22形成一导体群组20c，则如图6c所示，内环圈20a的c1号线圈绕体22与外环圈20b的b1、b2线圈绕体22形成同一组的导体群组20c，由于b1、b2、c1三者的截面积相似，且个别的上缘处与下缘处的宽窄变化不大，故其个别磁通量的作用面积无什差异，个别的线圈绕体22其上、下缘的磁通量密度相近，因此将使第一转子载盘30a的运转过程形成较小的阻力同时产生更大的感应电流量。
33.请进一步参阅图7a～7b所示，该图式以第一转子载盘30a为例，惟第二转子载盘30b的结构也相同；其中，图7a为本发明中其三重错位的态样一，该第一转子载盘30a的第一磁铁块31a的数量为6，内环圈20a的线圈绕体22的数量为5，第一磁铁块31a比内环圈20a线圈绕体22的数量多一个；图7b为本发明中其三重错位的态样二，该第一转子载盘30a的第一磁铁块31a的数量为4，内环圈20a的线圈绕体22的数量为5，第一磁铁块31a比内环圈20a线圈绕体22的数量少一个；本实施例中其第一转子载盘30a被转动轴10带动旋转，第一磁铁块31a与线圈绕体22之间将产生感应电流与反电动势，而反电动势将与第一磁铁块31a形成吸力与斥力；由于第一磁铁块31a与内环圈20b线圈绕体22的数量相差1个(图7a多一个，图7b少一个)，则第一磁铁块31a与内环圈20b的线圈绕体22将产生错位；加上同一导体群组20c内包含有内、外环圈20a/20b共3个线圈绕体22，故而第一磁铁块31a将与同一导体群组20c之间形成三重错位的现象；例如编号a1的第一磁铁块31a因旋转而通过编号d1的导体群组20c，由于其包含有编号b1、b2、c1的线圈绕体22，因此该a1的第一磁铁块31a与编号d1的导体群组20c之间形成了三重错位的现象，而该错位的过程中将使其吸力与斥力的相互作用趋于平缓，因此本发明中的第一转子载盘30a与第二转子载盘30b其转动将更为顺畅，进而增大感应电流的大小与发电的效益。
34.本发明中该复数个线圈绕体22系区分为若干组的绕线群组，而个别的绕线群组由一导线23头尾连结复数个线圈绕体22而成；图8所示，为绕线群组第一种态样的配置，其系将编号d1的内全部的线圈绕体22(编号b1、b2、c1)分别以一导线23将其连结，使该编号d1导体群组20c内的b1、b2、c1线圈绕体22形成同一绕线群组；由于本实施例中其内环圈20a的线圈绕体22的数量为5，同时每一导体群组20c由内环圈20a内的线圈绕体22与其邻近的外环圈20b的线圈绕体22所形成，因此第一种态样中有5组导体群组20c，且进而形成5组的绕线群组。图9所示，为绕线群组第二种态样的配置，其系将内环圈20a的线圈绕体22(c1、c2、c3、c4、c5)以一导线23连结形成一绕线群组，另将外环圈20b的线圈绕体22以另外二导线23采间隔方式连结，即b1、b3、b5、b7、b9一组，b2、b4、b6、b8、b10一组，据以形成另外二绕线群组，因此第二种态样中将有3组的绕线群组。
35.以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。