專利名稱：對轉式發(fā)電機的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是有關于一種發(fā)電機，特別是有關于一種具有雙扇葉組對轉以達到高效率發(fā)電的對轉式發(fā)電機。
背景技術：
電力是現代生活不可或缺的重要能源，無論食衣住行無不需要倚賴電力運行。絕大多數的現有發(fā)電方式，如火力、核能、水力、潮汐、風力發(fā)電等，最終都是通過流體推動扇葉組，此扇葉組可為風扇組或渦輪組，以驅動第一感應單元(可為感應線圈組，通常又稱為 “轉子”，或磁場，通常又稱為“定子”)與第二感應單元(相對第一感應單元為磁場，通常又稱“定子”，或感應線圈組，通常又稱“轉子”)相互作用產生電流，達到發(fā)電的效果。上述傳統(tǒng)發(fā)電技術的第一感應單元與第二感應單元采用“一固定一旋轉”的設計， 在此設計中，旋轉的第一或第二感應單元的轉速越高則發(fā)電量越高，故在扇葉流體效率相同的條件下若要增加發(fā)電量，則通常必須透過加大扇葉尺寸(特別是直徑)來達成。但是， 加大扇葉尺寸或轉速卻又會同時增加扇葉旋轉時的應力負荷，此外，增加轉速還會增加軸承的摩擦損耗，因此扇葉的尺寸或轉速愈大，其制造的技術要求愈高，造價也愈高，在諸多考慮下，扇葉有其無法進一步改變的瓶頸。

發(fā)明內容
有鑒于上述現有技術的問題，本發(fā)明所要解決的技術問題在于提供一種對轉式發(fā)電機，以提升現有風力或渦輪發(fā)電的發(fā)電量并紓緩在提升發(fā)電量時遭遇的加工技術瓶頸。根據本發(fā)明所要解決的技術問題，提出一種對轉式發(fā)電機，其包含一軸體、一第一扇葉組、一第一感應單元、一第二扇葉組及一第二感應單元。第一扇葉組設置于軸體的一端，并以軸體為軸心以一第一速度轉動。第一感應單元設置于軸體內并與第一扇葉組連接， 且第一扇葉組帶動第一感應單元轉動。第二扇葉組設置于軸體的另一端，且與第一扇葉組平行設置，此第二扇葉組相較于第一扇葉組具有較高的能量提取率，且第二扇葉組以軸體為軸心以一第二速度朝向與第一扇葉組轉動的相反方向轉動。第二感應單元設置于軸體內相對第一感應單元，并與第二扇葉組連接，且第二扇葉組帶動第二感應單元相對第一感應單元反方向轉動。其中，軸體是與來流方向水平，且第一扇葉組設置于軸體迎接來流的一端。此第一扇葉組由多個第一扇葉所組成，各第一扇葉的一端以等間隔設置于軸體一端。第二扇葉組相較于第一扇葉組具有較高的能量提取率，且此第二扇葉組由多個第二扇葉所組成，各第二扇葉的一端以等間隔設置于軸體另一端。第一扇葉的攻角或尺寸與第二扇葉不同，且第一扇葉與第二扇葉為同軸配置，以使第一扇葉組與第二扇葉組在同一道來流作用下，分別以第一速度及第二速度朝相反方向轉動，并帶動第二感應單元與第一感應單元相對轉動。其中，第一感應單元具有多個感應磁鐵，且第二感應單元具有多個感應線圈；或第一感應單元具有多個感應線圈，第二感應單元具有多個磁鐵，且感應磁鐵與感應線圈對應配置。其中，軸體內或可進一步設有一第三感應單元介于第一感應單元及第二感應單元之間，且第三感應單元具有多個感應線圈，第一感應單元及第二感應單元具有多個磁鐵，且各磁鐵與各感應線圈對應配置。此外，根據本發(fā)明所要解決的技術問題，又提出一種對轉式發(fā)電機，其包含一軸體、一第一扇葉組、一第一感應單元、一第二扇葉組及一第二單元。第一扇葉組設置于軸體的一端，并以此軸體為軸心以第一速度轉動。第一感應單元設置于軸體內，并與第一扇葉組連接，此第一扇葉組帶動第一感應單元轉動。第二扇葉組設置于軸體的另一端，且與第一扇葉組平行。此第二扇葉組以軸體為軸心以第二速度朝向與第一扇葉組轉動的相反方向轉動。第二感應單元設置于軸體內并相對于第一感應單元，此第二感應單元與第二扇葉組連接，且第二扇葉組帶動第二感應單元相對第一感應單元轉動。其中，軸體是與來流方向垂直，且第一扇葉組由多個第一扇葉與多個第一架體所組成，各第一扇葉藉由各第一架體以等間隔環(huán)設于軸體一端，使各第一扇葉平行于軸體。第二扇葉組由多個第二扇葉與多個第二架體所組成，且各第二扇葉通過各第二架體以等間隔環(huán)設于軸體另一端，使各第二扇葉平行于軸體。第一扇葉組與第二扇葉組安裝角度不同，以使第一扇葉與第二扇葉朝不同方向旋轉，并帶動第二感應單元與第一感應單元相對轉動。其中，第一感應單元具有多個感應磁鐵，且第二感應單元具有多個感應線圈；或第一感應單元具有多個感應線圈，第二感應單元具有多個磁鐵，且感應磁鐵與感應線圈對應配置。其中，軸體內或可進一步設有一第三感應單元介于第一感應單元及第二感應單元之間，且第三感應單元具有多個感應線圈，第一感應單元及第二感應單元具有多個磁鐵，且各磁鐵與各感應線圈對應配置。承上所述，根據本發(fā)明的對轉式發(fā)電機，其可具有一或多個下述優(yōu)點(1)此對轉式發(fā)電機，通過軸體水平于來流配置，并通過兩扇葉組扇葉的偏轉角度或尺寸或其它設計的不同，使兩扇葉組的能量提取率不同，在各扇葉組轉速較傳統(tǒng)設計的單組扇葉轉速低的情況下，卻能產生兩倍以上的發(fā)電量，或在與傳統(tǒng)設計的單組扇葉轉速相同時，擁有四倍左右的發(fā)電量，大幅提高風力或渦輪發(fā)電的發(fā)電量。(2)承上，此軸體水平于來流配置的對轉式發(fā)電機除提升發(fā)電量外，可以同時降低扇葉的轉速并降低軸承的磨耗，進而降低扇葉制造的難度，或在使用相同制造工藝下提升壽命，這些因素能有效降低風力或渦輪發(fā)電的成本，增加風力或渦輪發(fā)電的競爭條件。(3)承上，此軸體水平于來流配置的對轉式發(fā)電機，不僅可以應用于風力發(fā)電，更可進一步應用于各種流體發(fā)電機(水力、火力、核能、潮汐發(fā)電的渦輪發(fā)電機)中，透過流體流經同軸配置且能量提取率不同的對轉扇葉組，達到高效率發(fā)電的目的。(4)此對轉式發(fā)電機，通過軸體垂直來流配置，相較于同尺寸(高度、寬度)的采用傳統(tǒng)技術的垂直式發(fā)電機，采本設計可擁有二至四倍發(fā)電量(采用一個前文提及的軸體與二個扇葉組)或數倍發(fā)電量(采用多個前文提及的軸體與超過二個扇葉組)。(5)承上，此軸體垂直于來流配置的對轉式發(fā)電機，也可稍微降低扇葉的轉速，以在發(fā)電量提高的同時減少磨耗并簡化扇葉的制造工藝或提升壽命。


圖1為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第一實施例的第一形態(tài)示意圖；圖2為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第一實施例的第二形態(tài)示意圖；圖3為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第二實施例的第一形態(tài)示意圖；圖4為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第二實施例的第一形態(tài)俯視圖；圖5為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第二實施例的第二形態(tài)側視圖；圖6為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第三實施例示意圖；及圖7為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第四實施例示意圖。主要元件符號說明1 對轉式發(fā)電機10 軸體11 支撐桿12 平面13:空心管體14 支架20:第一扇葉組21 第一扇葉22 第一架體30:第二扇葉組31 第二扇葉32 第二架體40 第一感應單元50 第二感應單元60:第三感應單元
具體實施例方式以下將參照相關附圖，說明依本發(fā)明的殼體結構的實施例，為便于理解，下述實施例中的相同組件以相同的符號標示來說明。請參閱圖1，其為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第一實施例的第一形態(tài)示意圖。圖中，對轉式發(fā)電機1包含軸體10、第一扇葉組20及第二扇葉組30，且第一扇葉組20及第二扇葉組30分別設置于軸體10的兩端。軸體20是水平于來流方向設置，且第一扇葉組20設置于軸體10迎接來流的一端，第二扇葉組30設置于軸體20的另一端。在本實施例中，為了固定軸體20，更進一步設有支撐桿11，且支撐桿11的一端固設于軸體10兩端之間，另一端固設于平面12上，使軸體10垂直于支撐桿11并與平面12 平行，以成為水平式風力發(fā)電機的形態(tài)，及本實施例的第一形態(tài)，但并不以此為限。也可如圖2所示的第二形態(tài)，在一空心管體13內，將軸體10用多個支架14懸空固定于空心管體 13的軸心，而成為渦輪發(fā)電機的形態(tài)，即為本實施例的第二形態(tài)。在第一實施例中，軸體10內設有第一感應單元40及第二感應單元50，且第一感應單元40與第一扇葉組20連接，第二感應單元50與第二扇葉組30連接。第一扇葉組20包含多個第一扇葉21，各第一扇葉21的一端等間距環(huán)設于軸體10的一端。第二扇葉組30 包含復多個第二扇葉31，各第二扇葉31的一端以等間距環(huán)設于軸體的另一端，且第一扇葉組20的能量提取率低于第二扇葉組30。在本實施例中，第二扇葉31的攻角或尺寸大于第一扇葉21。由于第一扇葉組20 與第二扇葉組30同軸設置于軸體10的兩端，當來流(例如風或其它工作流體)流過對轉式發(fā)電機1時，第一扇葉組20與第二扇葉組30會以軸體10為軸心朝相反方向轉動。在本實施例中，第一扇葉組20以逆時針方向轉動，而第二扇葉組30以順時針方向轉動，但并不以此為限，也可為順、逆時針方向對調。其中，第一扇葉組20直接迎接來流，第二扇葉組30 則承接流過第一扇葉組20的工作流體。在風力發(fā)電應用中，可以追風裝置來確保第一扇葉組20總是能直接迎接來流。前文中所謂的“能量提取率”定義為“扇葉組提取的能量對來流能量的比值”， η EEfan/Efl。w，其中分別為來流所含能量與扇葉組自來流提取的能量。迎接來流的第一扇葉組20的能量提取率為Ii1，第二扇葉組30的能量提取率為n2，其中第二扇葉 31通過攻角或尺寸大于第一扇葉21者或其它設計，使得Il2大于I。在傳統(tǒng)發(fā)電機的轉子與定子的關系多是定子固定不動，轉子相對定子轉動，其中定子為磁鐵組，轉子為感應線圈組，并在轉子相對定子轉動時產生感應電流，以達到發(fā)電目的，或是“定子”(磁鐵組)相對于“固定的‘轉子’(線圈組)”轉動以產生感應電流。第一實施例中，第一感應單元40是以感應線圈表示，第二感應單元50是以磁鐵盤表示，但并不以此為限，也可相互交換配置。通過第一扇葉組20與第二扇葉組30于軸體10兩端同軸設置，使與第一扇葉組20連接的第一感應單元40及與第二扇葉組30連接的第二感應單元50 產生相對轉動，在相同來流能量(如風力)下，本實施例的對轉式發(fā)電機1的發(fā)電量至少為單獨使用同尺寸的第二扇葉組與傳統(tǒng)發(fā)電機設計(定子動轉子不動或順序顛倒)時(以下簡稱“傳統(tǒng)設計”)的兩倍，同時由于第一與第二扇葉組轉速均較單扇葉組傳統(tǒng)布局的扇葉組轉速為低，故對扇葉與軸承的加工精度要求較低，或在相同工藝下顯著提升壽命。除此之夕卜，也可在工藝技術相同于傳統(tǒng)設計的情況下，通過放大扇葉組的尺寸以使兩扇葉組轉速與傳統(tǒng)設計相同，此時壽命相同但發(fā)電量可提升至四倍左右。請參閱圖3及圖4，其為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第二實施例的第一形態(tài)示意圖及本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第二實施例的第一形態(tài)俯視圖。在第二實施例中，軸體20垂直于來流方向設置，第一扇葉組20包含多個第一扇葉21及多個第一架體22，第二扇葉組30包含多個第二扇葉31及多個第二架體32。為固定對轉式發(fā)電機1，本實施例中還于軸體10的一端設有支撐桿11，且軸體10 垂直于平面12。第一扇葉21通過第一架體22等間隔環(huán)設于軸體10的一端，第二扇葉31 通過第二架體32等間隔環(huán)設于軸體10的另一端，圖中，第二扇葉組30較第一扇葉組10靠近支撐桿11，但并不以此為限。在本實施例中，第一扇葉組與第二扇葉組的設計參數(尺寸等)可同可不同，但通過相異的安裝角度以確保旋轉方向相反。并請參閱圖5，其為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第二實施例的第二形態(tài)側視圖，第二形態(tài)使用多(N)個扇葉組搭配多(N-I)個軸體的配置，且相鄰的扇葉組旋轉方向彼此相反。在圖5中，第一扇葉組20與第一感應單元40連接，第二扇葉組30與第二感應單元50連接，且第二感應單元50及第二扇葉組30延伸至第二組軸體10，并以此類推。在本實施例中，采用三組軸體10搭配各二組第一扇葉組20及第二扇葉組 30，但并不以此為限，其軸體10及各扇葉組的數量也可依需求改變。第一實施例與第二實施例的配置方式雖有不同，但發(fā)電原理相同，通過第一扇葉組20與第二扇葉組30相對設置于軸體10的兩端，且第一扇葉21與第二扇葉31攻角不同， 當來流流過對轉式發(fā)電機1時，第一扇葉組20與第二扇葉組30會以軸體10為軸心朝向相反方向轉動。又由于第一扇葉組20與第二扇葉組30于軸體10兩端相對設置，且第二扇葉21 的安裝角度與第一扇葉31不同，使與第一扇葉組20連接的第一感應單元40及與第二扇葉組30連接的第二感應單元50產生相對轉動。在相同流體能量(如風力)下，扇葉相對轉動的對轉式發(fā)電機1的發(fā)電量至少為使用同尺寸的第二扇葉組與傳統(tǒng)發(fā)電機設計(定子動轉子不動或順序顛倒)時的兩倍至四倍。請參閱圖6，其為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第三實施例示意圖。第三實施例與第一實施例大致相同，其差異僅在于軸體10內更進一步設有第三感應單元60介于第一感應單元 40及第二感應單元50之間。在本實施例中，第三感應單元60是以感應線圈表示，且第一感應單元40及第二感應單元50是以磁鐵盤表示，并通過第一扇葉組20帶動第一感應單元 40相對第三感應單元60轉動，第二扇葉組30帶動第二感應單元50相對第三感應單元60 轉動，且轉動方向與第一感應單元40相反，由此達到相較于傳統(tǒng)設計二至四倍的發(fā)電量。請參閱圖5，其為本發(fā)明的對轉式發(fā)電機第四實施例示意圖。第四實施例與第二實施例大致相同，其差異僅在于軸體10內更進一步設有第三感應單元60介于第一感應單元 40及第二感應單元50之間。同于第三實施例，在本實施例中，第三感應單元60是以感應線圈表示，且第一感應單元40及第二感應單元50是以磁鐵盤表示，并通過第一扇葉組20帶動第一感應單元40相對第三感應單元60轉動，第二扇葉組30帶動第二感應單元50相對第三感應單元60轉動，且轉動方向與第一感應單元40相反，由此達到相較于傳統(tǒng)發(fā)電二倍以上的發(fā)電量。通過本發(fā)明的對轉式發(fā)電機的配置，不僅可以應用于風力發(fā)電，更可進一步將此結構應用于各種流體，透過流體帶動對轉的扇葉，達到發(fā)電的目的。以上所述僅為舉例性，而非為限制性者。任何未脫離本發(fā)明的精神與范疇，而對其進行的等效修改或變更，均應包含于本申請的權利要求保護范圍中。
權利要求
1.一種對轉式發(fā)電機，其包含 一軸體；一第一扇葉組，設置于所述軸體的一端，并以所述軸體為軸心以一第一速度轉動； 一第一感應單元，設置于所述軸體內，并與所述第一扇葉組連接，所述第一扇葉組帶動所述第一感應單元轉動；一第二扇葉組，設置于所述軸體的另一端，所述第二扇葉組相較于所述第一扇葉組具有較高的能量提取率，且與所述第一扇葉組平行，所述第二扇葉組以所述軸體為軸心以一第二速度朝向與所述第一扇葉組轉動的相反方向轉動；以及一第二感應單元，設置于所述軸體內相對所述第一感應單元，并與所述第二扇葉組連接，所述第二扇葉組帶動所述第二感應單元相對所述第一感應單元轉動。
2.如權利要求1所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述軸體是與來流方向水平，且所述第一扇葉組設置于所述軸體迎接來流的一端，所述第一扇葉組由多個第一扇葉所組成， 各所述第一扇葉的一端是以等間隔設置于所述軸體的一端。
3.如權利要求2所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第二扇葉組是由多個第二扇葉所組成，各所述第二扇葉的一端是以等間隔設置于所述軸體的另一端。
4.如權利要求3所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第一扇葉的攻角或尺寸與所述第二扇葉不同，且所述第一扇葉與所述第二扇葉為同軸配置，以使所述第一扇葉組與所述第二扇葉組在相同來流作用時分別以所述第一速度及所述第二速度朝相反方向轉動，并使所述第二感應單元與所述第一感應單元相對轉動。
5.如權利要求1所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第一感應單元具有多個感應線圈，所述第二感應單元具有多個感應磁鐵，且各所述感應磁鐵是與各所述感應線圈對應配置。
6.如權利要求1所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第一感應單元具有多個感應磁鐵，所述第二感應單元具有多個感應線圈，且各所述感應磁鐵是與各所述感應線圈對應配置。
7.如權利要求1所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述軸體內還設有一第三感應單元介于所述第一感應單元及所述第二感應單元之間，且所述第三感應單元具有多個感應線圈，所述第一感應單元及所述第二感應單元具有多個磁鐵，且各所述磁鐵與各所述感應線圈對應配置。
8.一種對轉式發(fā)電機，其包含 一軸體；一第一扇葉組，設置于所述軸體的一端，并以所述軸體為軸心以一第一速度轉動； 一第一感應單元，設置于所述軸體內，并與所述第一扇葉組連接，所述第一扇葉組帶動所述第一感應單元轉動；一第二扇葉組，設置于所述軸體的另一端，且與所述第一扇葉組平行，所述第二扇葉組以所述軸體為軸心以一第二速度朝向與所述第一扇葉組轉動的相反方向轉動；以及一第二感應單元，設置于所述軸體內相對所述第一感應單元，并與所述第二扇葉組連接，所述第二扇葉組帶動所述第二感應單元相對所述第一感應單元轉動。
9.如權利要求8所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述軸體是與來流方向垂直，且所述第一扇葉組是由多個第一扇葉與多個第一架體所組成，各所述第一扇葉是通過各所述第一架體以等間隔環(huán)設于所述軸體的一端，使各所述第一扇葉平行于所述軸體。
10.如權利要求9所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第二扇葉組是由多個第二扇葉與多個第二架體所組成，且各所述第二扇葉是通過各所述第二架體以等間隔環(huán)設于所述軸體的另一端，使各所述第二扇葉平行于所述軸體。
11.如權利要求10所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第一扇葉與所述第二扇葉的安裝角度不同，以使所述第一扇葉與所述第二扇葉的旋轉方向不同，且各所述第一扇葉及各所述第二扇葉為相對應配置，以使所述第一扇葉組與所述第二扇葉組在相同來流作用時分別以所述第一速度及所述第二速度朝反方向轉動，并使所述第二感應單元與所述第一感應單元相對轉動。
12.如權利要求8所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第一感應單元具有多個感應線圈，所述第二感應單元具有多個感應磁鐵，且各所述感應磁鐵是與各所述感應線圈對應配置。
13.如權利要求8所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述第一感應單元具有多個感應磁鐵，所述第二感應單元具有多個感應線圈，且各所述感應磁鐵是與各所述感應線圈對應配置。
14.如權利要求8所述的對轉式發(fā)電機，其特征在于，所述軸體內還設有一第三感應單元介于所述第一感應單元及所述第二感應單元之間，且所述第三感應單元具有多個感應線圈，所述第一感應單元及所述第二感應單元具有多個磁鐵，且各所述磁鐵是與各所述感應線圈對應配置。
全文摘要
本發(fā)明揭露一種對轉式發(fā)電機，其包含一軸體、一第一扇葉組、一第一感應單元、一第二扇葉組及一第二感應單元。第一扇葉組設置于軸體的一端，并以軸體為軸心以第一速度轉動。第一感應單元設置于軸體內并與第一扇葉組連接，且第一扇葉組帶動第一感應單元轉動。第二扇葉組設置于該軸體的另一端，且與第一扇葉組平行，第二扇葉組以軸體為軸心以第二速度朝向與第一扇葉組轉動的相反方向轉動。第二感應單元設置于軸體內相對第一感應單元并與第二扇葉組連接，且第二扇葉組帶動第二感應單元相對于第一感應單元反方向轉動。
文檔編號F03D9/00GK102465841SQ20101053540
公開日2012年5月23日 申請日期2010年11月8日 優(yōu)先權日2010年11月8日
發(fā)明者楊政衛(wèi) 申請人:楊政衛(wèi)