盘式发电机结构的制作方法

1.本发明涉及一种盘式发电机结构，尤指一种体积小、电流产值佳、发电量大、整体发电效益优异的盘式发电机结构。


背景技术：

2.由动能驱动使转子旋转，让转子上的磁铁同步旋转，以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，为盘式发电机的发电原理。
3.当使用者需要增加发电量时，现有技术的盘式发电机，仅能透过增加定子组与转子组的数量达到增加电能的功效，但因为增加定子组与转子组的数量后，整体发电机的体积与重量将会增加许多，容易造成安装上的不便及增加运输成本。
4.即使不考虑发电机的体积重量，使用者在增加定子组与转子组的数量时，若只是一昧的增加数量，而未考虑定子组与转子组的位置关系或数量关系，使得各转子对各定子进行磁力切割的动作，起始时间不同或完成时间不同，而导致感应电流产生的时机不同步，则容易使产生的感应电流变为无效电流，意即无法累加各定子组产生的感应电流。
5.另外，线圈的缠绕方式也是一般使用者所忽略的重点，若每个定子的线圈缠绕圈数不同，则每个定子产生的感应电流大小不同，将导致电力输出不稳定，而难以实际应用于电器产品上；甚至若每个定子的线圈缠绕方向不同，则每个定子产生的感应电流流向不同，将导致两个反向电流相互抵消，使其产电效益不增反减，且容易造成发电机急速升温。
6.如何解决上述现有技术的问题与缺失，即为本发明的创作人与从事此行业的相关厂商所亟欲研究改善的方向。


技术实现要素：

7.本发明的创作人有鉴于上述缺失，乃搜集相关资料，经由多方评估及考虑，并以从事于此行业累积的多年经验，经由不断试作及修改，始设计出此种体积小、电流产值佳、发电量大、整体发电效益优异的盘式发电机结构。
8.本发明的主要目的在于：在不增加整体体积重量的情况下，将线圈匝数及绕线方向统一，并有规律的配置磁性组件与绕线载体的数量，以有效提升整体发电效益。
9.为达成上述目的，本发明采用的技术方案为：一种盘式发电机结构，包括：至少一定子载盘，该定子载盘中央穿设有一转轴部，该转轴部相异端各设有一位于该定子载盘相异侧并与该转轴部同步旋转的转子载盘，该转子载盘上环设有复数个磁性组件，且该定子载盘上环设有复数个绕线载体，各绕线载体上则连续缠绕有至少一线圈部。其中，该磁性组件的数量为一基数的第一整数倍，且该基数大于或等于三，而该第一整数大于一，并该绕线载体的数量为该基数的第二整数倍，且该第二整数大于或等于该第一整数；又同一转子载盘上两两相邻的磁性组件磁极相异，且相异转子载盘上位置两两相对的磁性组件磁极相异，且该线圈部于各该绕线载体上的线圈匝数皆相同，并该线圈部于各该绕线载体上的绕
线方向皆相同。
10.本发明的盘式发电机系利用线圈部同方向的缠绕于绕线载体上的动作，使各绕线载体产生的感应电流，其电流流向皆相同，同时线圈部在每个绕线载体上的线圈匝数也相同，使每个绕线载体产生的感应电流大小相同，如此，即可营造各绕线载体得产生稳定电流、及产出电流可叠加放大的环境，因此，配合有规律的控制绕线载体的数量与磁性组件的数量，让感应电流的产生时机相同，而避免产生无效电流、确实叠加每个绕线载体产生的感应电流，以达到提升整体发电效益的目的。
11.采用上述技术，可针对现有的盘式发电机所存在的体积重量较大、磁力线切割动作不同步、产电效益不佳、及容易过热的问题点加以突破，达到上述优点的实用进步性。
附图说明
12.图1为本发明第一较佳实施例的立体图。
13.图2为本发明第一较佳实施例的分解图。
14.图3为本发明第一较佳实施例的第一图之a-a线剖视图。
15.图4为本发明第一较佳实施例的绕线载体及线圈部的分解图。
16.图5为本发明第一较佳实施例的组装式意图。
17.图6为本发明第一较佳实施例的转动示意图一。
18.图7为本发明第一较佳实施例的转动示意图二。
19.图8为本发明第一较佳实施例的实施示意图。
20.图9为本发明第二较佳实施例的磁性组件与绕线载体的数量关系示意图。
21.图10为本发明第二较佳实施例的转动示意图一。
22.图11为本发明第二较佳实施例的转动示意图二。
23.图12为本发明第三较佳实施例的磁性组件与绕线载体的数量关系示意图。
24.图13为本发明第三较佳实施例的转动示意图一。
25.图14为本发明第三较佳实施例的转动示意图二。
26.图15为本发明第三较佳实施例的转动示意图三。
27.图16为本发明第四较佳实施例的双层线圈部的结构示意图。
28.图17为本发明第五较佳实施例的分解图。
29.图18为本发明第五较佳实施例的剖视图。
30.图19为本发明第五较佳实施例的实施示意图。
31.其中：盘式发电机、100、100d，定子载盘、1、1c、1d，电力输出部、11、11a、11b，第一定位卡槽、12、12c，第二定位卡槽、13c，转轴部、2、2d，滚珠轴承、21，驱动装置、22、22d，转子载盘、3、3a、3b、3d，磁性组件、31、31a、31b、31c、31d，第一磁性组件、311b，第二磁性组件、312b，螺丝、32，绕线载体、4、4a、4b、4c、4d，第一绕线组、401a、401b，第二绕线组、402a、402b，第三绕线组、403b，定位部、41、41c，中空柱、42，强化肋、43，限位部、44，固定轴件、5，第一夹持环、51，第一环墙部、511，环形载体、512，第二夹持环、52，第二环墙部、521，环形盖体、522，线圈部、6、6a、6b，外壳体、7、7d，开口部、71，插座、72，散热装置、73d，扩充转子组、8d，扩充载盘、81d，第一磁力部、82d，第二磁力部、83d，连动转轴、84d，电子装置、9、9d。
具体实施方式
32.为达成上述目的及功效，本发明所采用的技术手段及构造，现借助附图就本发明较佳实施例详加说明其特征与功能如下，以利完全了解。
33.请参阅图1至4所示，由图中可清楚看出本发明的盘式发电机100包括：
34.至少一定子载盘1，该定子载盘1上具有复数个间隔排列的第一定位卡槽12；
35.一穿设该定子载盘1中央的转轴部2；
36.二个设于该转轴部2相异端且位于该定子载盘1相异侧的转子载盘3，与该转轴部2同步旋转；
37.复数个环设于该转子载盘3上的磁性组件31，该磁性组件31的数量为一基数的第一整数倍，且该基数大于或等于三，而该第一整数大于一，又同一转子载盘3上两两相邻的磁性组件31磁极相异，且相异转子载盘3上位置两两相对的磁性组件31磁极相异；
38.复数个环设于该定子载盘1上的绕线载体4，该绕线载体4的数量为该基数的第二整数倍，且该第二整数大于或等于该第一整数，又各该绕线载体4一侧具有一与该第一定位卡槽12对应结合的定位部41，并各该绕线载体4具一中空柱42，该中空柱42内形成有至少一强化肋43，且该中空柱42两端各具有一限位部44；
39.一设于该些绕线载体4中央的固定轴件5，该固定轴件5具有一第一夹持环51、及一设于该第一夹持环51内侧的第二夹持环52，与该第一夹持环51共同夹持各绕线载体4；
40.至少一连续缠绕于该些绕线载体4上的线圈部6，且该线圈部6于各该绕线载体4上的线圈匝数皆相同，并该线圈部6于各该绕线载体4上的绕线方向皆相同；
41.至少一对设于该定子载盘1上且电性连接该线圈部6的电力输出部11，该绕线载体4数量为该磁性组件31数量的第三整数倍时，该电力输出部11的数量等于该第三整数；
42.通过上述的说明，已可了解本技术的结构，而依据这个结构的对应配合，更可达到体积小、电流产值佳、发电量大、整体发电效益优异等优势，而详细的解说将于下述说明。
43.请同时配合参阅图1至8所示，采用上述构件组构时，由图中可清楚看出，定子载盘1为环状的绝缘载体，绕线载体4为线圈部6的绝缘载体且环绕并排的设置于定子载盘1内侧，定子载盘1中央未设置绕线载体4的空间则供穿设转轴部2，转轴部2两端各有一圆盘状的转子载盘3，转子载盘3上则有复数个环绕设置的扇面形磁性组件31(本实施例中，该磁性组件31为硅钢片、线圈部6为铜线)。
44.具体而言，各绕线载体4上的线圈部6由同一条铜线连续缠绕而成，且缠绕时每一个绕线载体4的上线圈匝数都相同，使每个绕线载体4产生的感应电流大小相同，进而稳定电流的输出大小，同时线圈部6在每个绕线载体4上的缠绕方向也相同，使各绕线载体4产生的感应电流，其电流流向皆相同，进而排除反向电流的影响。如此，当转子载盘3转动，使磁性组件31产生的磁场在绕线载体4上发生变化时，乃于线圈部6上产生感应电流，而透过上述绕线方式即可营造各绕线载体4得产生稳定电流、及产出电流可叠加放大的环境。
45.再者，本发明乃配合有规律的控制绕线载体4数量与磁性组件31的数量，让感应电流的产生时机相同，以使同一时间产生的感应电流得以叠加作用。举例而言，如图6、7所示，因磁性组件31系透过螺丝32固定于转子载盘3上，故参阅附图时可配合螺丝32位置看清磁性组件31的位置。本实施例的磁性组件31数量为8，而磁性组件31的数量定义为基数的第一整数倍，意即基数为4、第一整数为2(4*2＝8)，且绕线载体4的数量为8，而绕线载体4的数量
定义为基数的第二整数倍，意即第二整数等于第一整数(4*2＝8)，此时，每一个磁性组件31与绕线载体4皆占据360度中45度的范围(360/8＝45)。且转子载盘3上两两相邻的磁性组件31磁极相异，相异转子载盘3上位置两两相对的磁性组件31磁极相异，因此，转子载盘3每旋转45度，在对应位置上的绕线载体4便产生一次磁场变化(如图所示，图6为旋转前、图7为旋转22.5度的状态)，而由于每个绕线载体4受磁场变化影响的时机都相同，故转子载盘3每旋转45度，即可让八个绕线载体4同时作用，而叠加产生八倍的感应电流，借此达到提升整体发电效益的目的。
46.如图8所示，由于本发明的高效率发电，故只要将本发明的盘式发电机100设置于一外壳体7内，该外壳体7上位置对应转轴部2处具有一开口部71，转轴部2则可透过滚珠轴承21固定于外壳体7上，并透过开口部71在转轴部2上装设一驱动装置22，如手游戏杆状的人力驱动装置22，即可让用户透过少量的旋转动作即产生大量的电力，而本实施例更于外壳体7上设置一电性连接该电力输出部11之插座72，以供用户插接变压对电子装置9进行供电。其中，电力输出部11的数量定义为：绕线载体4数量为该磁性组件31数量的第三整数倍时，该电力输出部11的数量等于该第三整数。而绕线载体4数量为磁性组件31数量的1倍(8/8＝1)，且本实施例的八个绕线载体4因为是同时作用，故只需要用一条铜线连续缠绕形成线圈部6，也因此只需要一对电力输出部11。
47.另外，如图5所示，定子载盘1上具有复数个间隔排列的第一定位卡槽12，对应绕线载体4的设置位置而开设，故每个绕线载体4一侧也具有一定位部41，本实施例中该第一定位卡槽12为缺槽状、定位部41则为凸块状。如此，当使用者将绕线载体4固定于定子载盘1上时，即可利用第一定位卡槽12及定位部41的对接卡合动作，简化每个绕线载体4的组装动作，并提升绕线载体4在定子载盘1上的稳定性。所述第一定位卡槽12及定位部41仅为较佳实施例的举例，亦得以锁固方式固定绕线载体4，而无须第一定位卡槽12及定位部41的设计。
48.甚至可配合固定轴件5共同固定各绕线载体4，进一步方便使用者的安装动作及绕线载体4在定子载盘1上的稳定性，固定轴件5的设置仅为较佳实施例的举例，即使不使用固定轴件5，仍可借由绕线载体4固定于定子载盘1的动作实施。具体而言，固定轴件5由第一夹持环51及第二夹持环52共同夹持各绕线载体4的内侧，而第一夹持环51由第一环墙部511及环形载体512构成中空的帽型结构，同理第二夹持环52则由第二环墙部521及环形盖体522构成另一中空帽型结构，使用时将第一夹持环51置于定子载盘1中央，使绕线载体4的外侧环设于定子载盘1的同时，让绕线载体4的内侧置放于环形载体512上并抵持于第一环墙部511，而后操作第二夹持环52夹持第一夹持环51，使第二环墙部521抵靠第一环墙部511背离绕线载体4的一侧，以配合环形载体512、环形盖体522共同夹持绕线载体4。
49.本案的绕线载体4具有中空柱42、强化肋43、及限位部44等特征。其中，中空柱42为供线圈部6缠绕的柱状结构，中空则可减少绕线载体4的材料成本，而为避免中空影响结构强度，故以强化肋43连接中空柱42的内壁，以提升中空柱42的结构强度，限位部44则为截面积大于中空柱42的片体，设于中空柱42两端用以参考线圈部6的缠绕及定位。
50.再请同时配合参阅图9至11所示，由图中可清楚看出，本实施例与上述实施例为大同小异，仅改变磁性组件31a与绕线载体4a的配置数量。因磁性组件31a的数量定义为基数的第一整数倍，且该基数大于或等于三，而该第一整数大于一，绕线载体4a的数量定义则为
基数的第二整数倍，且该第二整数大于或等于该第一整数，故当基数为3、第一整数为2、第二整数为4时，磁性组件31a数量为6、绕线载体4a数量为12，此时绕线载体4a数量为磁性组件31a数量的两倍，而电力输出部11a的数量定义为绕线载体4a数量为该磁性组件31a数量的第三整数倍时，该电力输出部11a的数量等于该第三整数，故电力输出部11a的数量为2对，并绕线载体4a每六个为一组分为第一绕线组401a及第二绕线组402a，且第一绕线组401a及第二绕线组402a分别以一线圈部6a连续缠绕而成。
51.因绕线载体4a数量为12，每个绕线载体4a皆占据360度中30度的范围(360/12＝30)，而磁性组件31a数量为6，使每个磁性组件31a占据皆占据360度中60度的范围(360/6＝60)。转子载盘3a在转动前，各磁性组件31a的一端系与第一绕线组401a切齐，使磁性组件31a旋转30度后，即于第一绕线组401a上触发一次磁场变化，同时使各磁性组件31a的一端切齐第二绕线组402a，故当磁性组件31a再旋转30度，则于第二绕线组402a上触发一次磁场变化，以此类推循环作用。借此，转子载盘3a每旋转30度(绕线载体4a的30度与磁性组件31a的60度最大公因子为30度)，即使六个一组的绕线载体4a产生感应电流，并叠加六组电流而从对应的一对电力输出部11a输出，进而提升发电效益，且电力输出部11a分为多组独立输出，更可供使用者串接或独立使用的操作自由性。
52.又请同时配合参阅图12至15所示，由图中可清楚看出，本实施例与上述实施例为大同小异，仅改变磁性组件31b与绕线载体4b的配置数量。因磁性组件31b的数量定义为基数的第一整数倍，且该基数大于或等于三，而该第一整数大于一，绕线载体4b的数量定义则为基数的第二整数倍，且该第二整数大于或等于该第一整数，故当基数为4、第一整数为2、第二整数为3时，磁性组件31b数量为8、绕线载体4b数量为12，此时绕线载体4b数量为磁性组件31b数量的1.5倍，又电力输出部11b之数量定义为绕线载体4b数量非该磁性组件31b数量的整数倍时，该电力输出部11b的数量为三，故电力输出部11b的数量为3对，并绕线载体4b每四个为一组而分为第一绕线组401b、第二绕线组402b及第三绕线组403b，而第一至第三绕线组401b、402b、403b则分别以一线圈部6b连续缠绕而成。
53.因绕线载体4b数量为12，每个绕线载体4b皆占据360度中30度的范围(360/12＝30)，而磁性组件31b数量为8，每个磁性组件31b占据皆占据360度中45度的范围(360/8＝45)。转子载盘3b在转动前，其中四个磁性组件31b(第一磁性组件311b)的一端与第一绕线组401b切齐，当转子载盘3b旋转30度后，第一磁性组件311b即于第一绕线组401b上触发一次磁场变化，但在转子载盘3b旋转15度时，已经先使另外四个磁性组件31b(第二磁性组件312b)的一端切齐第二绕线组402b，同理，要触发第二绕线组402b产生感应电流，需要转子载盘3b旋转30度，故在转子载盘3b再旋转15度时，除了触发上述第一磁性组件311b产生感应电流外，也同时使第一磁性组件311b的一端切齐第三绕线组403b，故当转子载盘3b再旋转15度完成第二绕线组402b的触发动作时，还同时使第二磁性组件312b的一端切齐第一绕线组401b，以此类推循环作用。借此，对第一至第三绕线组401b、402b、403b而言，转子载盘3b每旋转30度，即使完成一次四个一组的绕线载体4b产生感应电流的动作，并叠加四个电流而从对应的一对电力输出部11b输出，使每次作用的绕线载体4b数量减少为4个，而降低转子载盘3b转动时的负载，进而提升发电效益，但实际上在转子载盘3b连续转动时，对转子载盘3b而言，每旋转15度(绕线载体4b的30度与磁性组件31b的45度最大公因子为15度)便发生一次第一、第二磁性组件311b、312b与第一至第三绕线组401b、402b、403b间的位置关
系变化，而此变化每15度便会触发第一至第三绕线组401b、402b、403b其中之一产生感应电流，并配合电力输出部11b分为多组输出，更可供使用者串接或独立使用的操作自由性。
54.另请同时配合参阅图16所示，由图中可清楚看出，本实施例与上述实施例为大同小异，仅于该定子载盘1c上具有复数个间隔排列于该第一定位卡槽12c一侧并对应结合该定位部41c的第二定位卡槽13c，且该第一定位卡槽12c与该第二定位卡槽13c于其排列方向上依该第一定位卡槽12c、该第二定位卡槽13c、第一定位卡槽12c、该第二定位卡槽13c的顺序循环交替排列。本实施例中，于同一定子载盘1c上利用第一定位卡槽12c及第二定位卡槽13c双面设置绕线载体4c，以在少量增加体积的情况下，设置更多的绕线载体4c，配合本发明的将线圈匝数及绕线方向统一，并有规律的配置磁性组件31c与绕线载体4c的数量的技术，进一步提升整体发电效益。
55.并请同时配合参阅图17至19所示，由图中可清楚看出，本实施例与上述实施例为大同小异，仅该定子载盘1d为复数时，各该定子载盘1d间具有一扩充转子组8d，该扩充转子组8d包括有一枢设于该转轴部2d上的扩充载盘81d、复数个设于该扩充载盘81d一侧的第一磁力部82d、复数个设于该扩充载盘81d另一侧的第二磁力部83d、及一设于该扩充载盘81d上且与该转轴部2d同步旋转的连动转轴84d，该第一磁力部82d及该第二磁力部83d之位置皆与该磁性组件31d的位置对应、数量皆与该磁性组件31d的数量相同，并于该外壳体7d一侧具有一枢设于该转轴部2d上的散热装置73d。本实施例中，定子载盘1d数量增加为二，使定子载盘1d一侧为转子载盘3d、另一侧为扩充转子组8d，借此，利用扩充转子组8d及可双面设置绕线载体4d的定子载盘1d，让使用者可根据使用需求，自由扩充整体发电量，例如，在扩充发电量后，由驱动装置22d(如马达)带动盘式发电机100d，并直接电性连接高耗电量之电子装置9d(如烤箱等家电)。另外，为了避免外壳体7d内因负载较高而过热，乃于外壳体7d上直接链接一散热装置73d，以帮助盘式发电机100d降温，本实施例中该散热装置73d以风扇作为举例而直接连接于转轴部2d上，受驱动装置22d连动。
56.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，非因此即局限本发明的专利范围，故举凡运用本发明说明书及附图内容所为的简易修饰及等效结构变化，均应同理包括于本发明的专利范围内。