(57)【要約】【課題】モジュール式発電装置及びモジュール式モーターを提供する。【解決手段】モジュール式エネルギー転換装置として機能するモジュール式発電装置及びモジュール式モーターは、軸方向Ｌに沿って排列する複数のモジュール１０を有し、各モジュール１０はすべてステーター１、ローター２を有し、ステーター１は少なくとも１個のケース部材１１、複数のコイル１２を有し、ケース部材１１はＵターン空間１１３を形成し、ローター２は少なくとも１個のディスク体２１、複数の磁性部材２２を有し、ディスク体２１は軸接部２１１、磁性部材取付け区域２１２を有し、磁性部材２２は間隔をあけて磁性部材取付け区域２１２に設置される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュール式発電装置であって、
軸方向に沿って排列される複数のモジュールを有し、
各モジュールはすべて、少なくとも１個のケース部材及び複数のコイルを有するステーター、及び、少なくとも１個のディスク体及び複数の磁性部材を有するローターを有し、
前記ケース部材は、一対の側壁、及び、前記一対の側壁に接続する１個の接続壁を有し、
前記一対の側壁及び前記接続壁の間に、Ｕターン空間が形成され、
前記ケース部材には、前記Ｕターン空間に連通し、前記軸方向に沿って貫通する第一流通口を有し、
前記一対の側壁にはすべて、前記コイルが設置され、
前記ディスク体は、軸接部、及び、前記軸接部を取り囲み、前記一対の側壁に対応する磁性部材取付け区域を有し、
前記磁性部材取付け区域と前記軸接部の間には、前記軸方向に沿って貫通する少なくとも１個の第二流通口を有し、
前記磁性部材は、間隔をあけて、前記磁性部材取付け区域に設置され、
前記ローターが回転すると、前記ステーターの前記コイルは電力を産生し、気流は、前記第一流通口、前記第二流通口及び前記Ｕターン空間の間で流動して放熱を行うことを特徴とする、モジュール式発電装置。
【請求項２】
前記磁性部材取付け区域には、間隔をあけて、複数の取付槽が設置され、前記磁性部材がそれぞれ取り付けられることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール式発電装置。
【請求項３】
各前記取付槽及び各前記磁性部材はすべて、弧状を呈することを特徴とする、請求項２に記載のモジュール式発電装置。
【請求項４】
前記軸接部上には、軸孔が設置され、
モジュール式発電装置は、回転軸部材をさらに有し、少なくとも１個の軸シャフトを有し、
前記軸シャフトは、前記回転軸部材の前記軸孔に通して組み付けられることを特徴とする、請求項１に記載のモジュール式発電装置。
【請求項５】
前記回転軸部材は、複数の軸シャフトを有し、
隣り合う２個の前記軸シャフト間は、軸継手により直列接続されることを特徴とする、請求項４に記載のモジュール式発電装置。
【請求項６】
前記軸接部は、前記軸孔に隣り合う位置に、複数の係合部を有し、前記軸シャフトを係合することを特徴とする、請求項４に記載のモジュール式発電装置。
【請求項７】
前記軸接部上には、前記軸孔に連通する少なくとも１個のネジ穴が設置され、
前記ネジ穴には、締付けネジが螺設され、前記軸シャフトが締め付けられることを特徴とする、請求項４に記載のモジュール式発電装置。
【請求項８】
前記ローターは、間隔をあけて設置される複数の前記ディスク体を有することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール式発電装置。
【請求項９】
各前記モジュールはすべて、１個の固定台をさらに有し、
前記固定台には、前記ステーターが固定されるように取り付けられ、
各前記モジュールはすべて、前記固定台により隣り合う前記モジュールに近接することを特徴とする、請求項１に記載のモジュール式発電装置。
【請求項１０】
前記第二流通口の数は複数で、間隔をあけて、前記軸接部を取り囲むことを特徴とする、請求項１に記載のモジュール式発電装置。
【請求項１１】
軸方向に沿って排列される複数のモジュールを有し、
各前記モジュールはすべて、少なくとも１個のケース部材及び複数のコイルを有するステーター、及び、少なくとも１個のディスク体及び複数の磁性部材を有するローターを有し、
前記ケース部材は、一対の側壁、及び、前記一対の側壁に接続する１個の接続壁を有し、
前記一対の側壁及び前記接続壁の間に、Ｕターン空間が形成され、
前記一対の側壁にはすべて、前記コイルが設置され、
前記ディスク体は、軸接部、及び、前記軸接部を取り囲み、前記一対の側壁に対応する磁性部材取付け区域を有し、
前記ローターの回転時に、前記ステーターの前記コイルは電力を産生することを特徴とする、モジュール式発電装置。
【請求項１２】
軸方向に沿って排列される複数のモジュールを有し、
各前記モジュールはすべて、少なくとも１個のケース部材及び複数のコイルを有するステーター、及び、少なくとも１個のディスク体及び複数の磁性部材を有するローターを有し、
前記ケース部材は、一対の側壁、及び、前記一対の側壁に接続する１個の接続壁を有し、
前記一対の側壁及び前記接続壁の間に、Ｕターン空間が形成され、
前記ケース部材には、前記Ｕターン空間に連通し、前記軸方向に沿って貫通する第一流通口を有し、
前記一対の側壁にはすべて、前記コイルが設置され、
前記ディスク体は、軸接部、及び、前記軸接部を取り囲み、前記一対の側壁に対応する磁性部材取付け区域を有し、
前記磁性部材取付け区域と前記軸接部の間には、前記軸方向に沿って貫通する少なくとも１個の第二流通口を有し、
前記磁性部材は、間隔をあけて、前記磁性部材取付け区域に設置され、
前記ステーターの前記コイルに電流が流れると、前記コイルは、電流の磁気効果により、前記ローターの前記磁性部材と相互に作用し、前記ローターの回転を駆動し、気流は、前記第一流通口、前記第二流通口及び前記Ｕターン空間の間で流動して、放熱を行うことを特徴とする、モジュール式モーター。
【請求項１３】
前記磁性部材取付け区域には、間隔をあけて、複数の取付槽が設置され、前記磁性部材がそれぞれ取り付けられることを特徴とする、請求項１２に記載のモジュール式モーター。
【請求項１４】
各前記取付槽及び各前記磁性部材はすべて、弧状を呈することを特徴とする、請求項１３に記載のモジュール式モーター。
【請求項１５】
前記軸接部上には、軸孔が設置され、
モジュール式モーターは、少なくとも１個の軸シャフトを有する回転軸部材をさらに有し、
前記軸シャフトは、前記回転軸部材の軸孔に通して組み付けられることを特徴とする、請求項１２に記載のモジュール式モーター。
【請求項１６】
前記回転軸部材は、複数の前記軸シャフトを有し、
隣り合う２個の前記軸シャフト間は、軸継手により直列接続されることを特徴とする、請求項１５に記載のモジュール式モーター。
【請求項１７】
前記軸接部は、前記軸孔に隣り合う位置に、複数の係合部を有し、前記軸シャフトを係合することを特徴とする、請求項１５に記載のモジュール式モーター。
【請求項１８】
前記軸接部上には、前記軸孔に連通する少なくとも１個のネジ穴が設置され、
前記ネジ穴には、締付けネジが螺設され、前記軸シャフトが締め付けられることを特徴とする、請求項１５に記載のモジュール式モーター。
【請求項１９】
前記ローターは、間隔をあけて設置される複数の前記ディスク体を有することを特徴とする、請求項１２に記載のモジュール式モーター。
【請求項２０】
各前記モジュールはすべて、１個の固定台をさらに有し、
前記固定台には、前記ステーターが固定されるように取り付けられ、
各前記モジュールはすべて前記固定台により隣り合う前記モジュールに近接することを特徴とする、請求項１２に記載のモジュール式モーター。
【請求項２１】
前記第二流通口の数は複数で、間隔をあけて、前記軸接部を取り囲むことを特徴とする、請求項１２に記載のモジュール式モーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はエネルギー転換装置に関し、特にモジュール式発電装置及びモジュール式モーターに関する。
【背景技術】
【０００２】
発電機、及びモーター（電動機）は幅広く使用されているエネルギー転換装置である。
発電機とモーターは原理が似通っており、エネルギー転化の方向だけが異なっている。
【０００３】
発電機は各種の動力（水力、風力等）に運用され、ローターをステーターに相対して回転させ、磁場の改変を通して、コイルは、電磁誘導効果により、誘導電流を発生する。
或いは、先に（ソーラーエネルギーを利用するなどして）発電し、直流電流を発生した後、直流モーターを起動して発電機を連動し、発電する方式が取られることもある。
【０００４】
モーターは、外界より電源を提供される。交流電流がステーターのコイルを通って磁界を発生させ、ローターとステーターは磁力の相互作用により回転する。
【０００５】
発電機に関連する先行技術である特許文献１の「ハイパワーディスク型発電機」は、上端蓋、下端蓋、及び上端蓋と下端蓋の間に層をなして設置される多数のローターアセンブリ、隣り合うローターアセンブリの間に設置されるステーターアセンブリを有する。
上端蓋と上端蓋が隣り合うローターアセンブリの間には、ステーターアセンブリが設置され、下端蓋と下端蓋が隣り合うローターアセンブリの間にも、ステーターアセンブリが設置される。
【０００６】
モーターに関連する先行技術である特許文献２の「直列接続式モーター加速器」は、外ケースアセンブリ中に、２組のモーターが直列接続され、アウターリング歯車部、遊星アームが設置され、及び遊星アーム中には遊星歯車組が設置され、遊星アーム中には、太陽歯車が枢設される。
太陽歯車中には、出力軸を設置し、太陽歯車と遊星歯車とは噛み合い、２組のモーターによって、遊星歯車組の遊星アームと環歯車がそれぞれ駆動され、その回転力を加速し、太陽歯車の出力軸を通して出力する。
【０００７】
しかし、業界には共通の研究課題がある。
それは、さまざまな出力ニーズに合わせて、使用者が発電機、モーターの数や配置を調整できるようにし、それにより製品使用上の柔軟性を高めながら、製品の作動効率を向上させることである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】中華民国特許公開第２０１７１５８２３号明細書
【特許文献２】中華民国特許公告第Ｉ２７４４６０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前記先行技術には、さまざまな出力ニーズに合わせて、使用者が発電機、モーターの数や配置を調整し、製品使用上の柔軟性を高め、製品の作動効率を向上させることができていない、という欠点がある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は製品使用上の柔軟性及び作動効率を向上させられるモジュール式発電装置及びモジュール式モーターに関する。
【００１１】
本発明によるモジュール式発電装置は、複数のモジュールを有する。
該複数のモジュールは、軸方向に沿って排列される。
各モジュールはすべて、ステーター及びローターを有する。
該ステーターは、少なくとも１個のケース部材及び複数のコイルを有する。
該ケース部材は、一対の側壁及び１個の接続壁を有する。
該接続壁は、該一対の側壁に接続する。
該一対の側壁及び該接続壁の間に、Ｕターン空間を形成する。
該ケース部材には、該Ｕターン空間に連通し、該軸方向に沿って貫通する第一流通口が設置される。
該一対の側壁にはすべて、該コイルが設置される。
該ローターは、少なくとも１個のディスク体及び複数の磁性部材を有する。
該ディスク体は、軸接部及び磁性部材取付け区域を有する。
該磁性部材取付け区域は、該軸接部を取り囲み、該一対の側壁に対応する。
該磁性部材取付け区域と該軸接部の間には、該軸方向に沿って貫通する少なくとも１個の第二流通口が設置される。
該磁性部材は、間隔をあけて、該磁性部材取付け区域に設置される。
これにより、該ローターが回転すると、該ステーターのコイルは電力を産生し、気流は、該第一流通口、該第二流通口及び該Ｕターン空間の間で流動して、放熱を行う。
【００１２】
本発明の一つの態様は、モジュール式発電装置である。
このモジュール式発電装置は、複数のモジュールを有する。
該複数のモジュールは、軸方向に沿って排列される。
各モジュールはすべて、ステーター及びローターを有する。
該ステーターは、少なくとも１個のケース部材及び複数のコイルを有する。
該ケース部材一対の側壁及び１個の接続壁を有する。
該接続壁は、該一対の側壁に接続し、該一対の側壁及び該接続壁の間に、Ｕターン空間を形成する。
該一対の側壁にはすべて、該コイルが設けられる。
該ローターは、少なくとも１個のディスク体及び複数の磁性部材を有する。
該ディスク体は、軸接部及び磁性部材取付け区域を有する。
該磁性部材取付け区域は、該軸接部を取り囲み、該一対の側壁に対応する。
これにより、該ローターの回転時に、該ステーターのコイルは電力を産生する。
【００１３】
本発明の別の態様は、モジュール式モーターである。
このモジュール式モーターは、複数のモジュールを有する。
該複数のモジュールは、軸方向に沿って排列される。
各モジュールはすべて、ステーター及びローターを有する。
該ステーターは、少なくとも１個のケース部材及び複数のコイルを有する。
該ケース部材は一対の側壁及び１個の接続壁を有する。
該接続壁は、該一対の側壁に接続し、該一対の側壁及び該接続壁の間に、Ｕターン空間を形成する。
該ケース部材には、該Ｕターン空間に連通し、該軸方向に沿って貫通する第一流通口が設置される。
該一対の側壁にはすべて、該コイルが設置される。
該ローターは、少なくとも１個のディスク体及び複数の磁性部材を有する。
該ディスク体は、軸接部及び磁性部材取付け区域を有する。
該磁性部材取付け区域は、該軸接部を取り囲み、該一対の側壁に対応する。
該磁性部材取付け区域と該軸接部の間には、該軸方向に沿って貫通する少なくとも１個の第二流通口が設置される。
該磁性部材は、間隔をあけて、該磁性部材取付け区域に設置される。
これにより、該ステーターの該コイルに電流が流れると、該コイルは、電流の磁気効果により、該ローターの該磁性部材と相互に作用し、該ローターの回転を駆動し、気流は、該第一流通口、該第二流通口及び該Ｕターン空間の間で流動して、放熱を行う。
【００１４】
本発明ではさらに、該磁性部材取付け区域には、間隔をあけて、複数の取付槽が設置され、該磁性部材がそれぞれ取り付けられる。
【００１５】
本発明ではさらに、各取付槽及び各磁性部材はすべて、弧状を呈する。
【００１６】
本発明ではさらに、該軸接部上には、軸孔が設置され、回転軸部材がさらに設置され、少なくとも１個の軸シャフトが設置され、該軸シャフトは、該回転軸部材の軸孔に通されて組み付けられる。
【００１７】
本発明ではさらに、該回転軸部材は、複数の軸シャフトを有し、隣り合う２個の軸シャフト間は、軸継手により直列接続される。
【００１８】
本発明ではさらに、該軸接部は、該軸孔に隣り合う位置に、複数の係合部を有し、該軸シャフトを係合する。
【００１９】
本発明ではさらに、該軸接部上には、該軸孔に連通する少なくとも１個のネジ穴が設置され、該ネジ穴には、締付けネジが螺設され、該軸シャフトが締め付けられる。
【００２０】
本発明ではさらに、該ローターは、間隔をあけて設置される複数の該ディスク体が設置される。
【００２１】
本発明ではさらに、各モジュールはすべて、１個の固定台がさらに設置され、該固定台には、該ステーターが固定されるように取り付けられ、各モジュールはすべて、該固定台により隣り合う該モジュールに近接する。
【００２２】
本発明ではさらに、該第二流通の数は複数で、間隔をあけて、該軸接部を取り囲む。
【００２３】
本発明は上記の技術特徴により、以下の効果を達成できる。
１．ステーター及びローターは軸方向に貫通し、相互に連通する第一流通口及び第二流通口を有し、ローターを軽量化し駆動を容易にできる。また気流は第一流通口、第二流通口及びステーターのＵターン空間の間で流動し、放熱を行い、これにより作動効率が向上する。
２．各モジュールはすべてモジュール化され独立機能を有するため、使用者は異なる電源或いは異なる出力ニーズに応じて数や配置を調整でき、製品使用上の柔軟性を増進できる。
３．ケース部材は一対の側壁を有し、一対の側壁上にはすべてコイルが設置され、これにより発電可能な発電量が拡大する。
４．各モジュールは同一の軸シャフトにより駆動され、また複数の軸シャフトにより、軸継手を用いて直列接続されて駆動される。
５．軸接部は締付けネジ及び係合部を提供し、軸シャフトは軸接部と確実な連動関係を形成する。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第一実施形態の外観斜視図である。
【図２】本発明の第一実施形態の分解斜視図である。
【図３】本発明の第一実施形態の断面図である。
【図４】本発明の第二実施形態の平面図である。
【図５】本発明の第三実施形態のローターの外観斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（第一実施形態）
図１に示す通り、本発明の第一実施形態のモジュール式エネルギー転換装置１００は、ニーズの違いに応じて、モジュール式発電装置或いはモジュール式モーターとすることができる。
エネルギー転換装置１００は、軸方向Ｌに沿って排列される複数のモジュール１０を有する。
各モジュール１０はすべて、ステーター１及びローター２を有する。
ステーター１は、ケース部材１１及び複数のコイル１２を有する。
第一実施形態中では、各モジュール１０はすべて、固定台３をさらに有する。
固定台３に、ステーター１は、嵌接、溶接、螺接等の固定方式を利用して、固定されるように取り付けられる。
これにより各モジュール１０は、固定台３により隣り合うモジュール１０に近接する。
【００２６】
図１に対応して、図２に示す通り、ケース部材１１は、一体成形でき、或いは嵌接、溶接、螺接等の固定方式により、相互に対応接続する複数のケース体１１０を有する。
ケース体１１０はすべて、一対の側壁１１１及び１個の接続壁１１２を有する。
一対の側壁１１１にはすべて、コイル１２が設置される。
コイル１２は、印刷回路基板、或いは電鋳プロセスにより形成される回路基板のレイアウト式コイルなどで、スペースを節減できるが、エナメル線コイルを採用することもできる。
各コイル１２は共同で、或いはそれぞれ充電回路基板、給電回路基板、或いは電源等に接続され、ニーズに応じて調整されて、充電、給電、或いは電力インプットを行う。
接続壁１１２は一対の側壁１１１に接続され、一対の側壁１１１と接続壁１１２の間には、Ｕターン空間１１３が形成される。
ケース部材１１には、Ｕターン空間１１３に連通し、軸方向Ｌに沿って貫通する第一流通口１１４が設置される。
【００２７】
図１に対応して、図２に示す通り、ローター２は、ディスク体２１及び複数の磁性部材２２を有する。
ディスク体２１は、軸接部２１１及び磁性部材取付け区域２１２を有する。
軸接部２１１上には、軸孔２１１１が設置され、回転軸部材４の軸シャフト４１を通して組み付ける。
好ましくは、軸接部２１１は、軸孔２１１１に隣り合う位置に、複数の係合部２１１２を有し、軸シャフト４１を係合する（例えば、キーとキーウェイの対応形態）。
好ましくは、軸接部２１１上には、軸孔２１１１に連通する複数のネジ穴２１１３が設置され、各ネジ穴２１１３にはすべて、締付けネジ２１１４が螺設され、軸シャフト４１がさらに締め付けられる。
【００２８】
図１に対応して、図２に示す通り、磁性部材取付け区域２１２は、軸接部２１１を取り囲み、一対の側壁１１１に対応する。
磁性部材取付け区域２１２と軸接部２１１の間には、軸方向Ｌに沿って貫通する複数の第二流通口２３が設置される。
第一実施形態中では、第二流通孔２３は、弧状を呈し、間隔をあけて、軸接部２１１を取り囲む。
磁性部材２２は、間隔をあけて、磁性部材取付け区域２１２に設置される。
詳細には、磁性部材取付け区域２１２には、間隔をあけて、複数の取付槽２１２１が設置され、嵌接、粘着接続等の固定方式で、磁性部材２２がそれぞれ取り付けられる。
第一実施形態中では、各取付槽２１２１及び各磁性部材２２はすべて、弧状を呈し、また各取付槽２１２１及び各磁性部材２２はすべて相互対応に用いる対応特徴２２１０、２２０を有する。
対応特徴２２１０、２２０は、それぞれ軸方向Ｌに沿って延伸するリブバー及び溝槽などである。
【００２９】
図３に示す通り、回転軸部材４が外部動力（水力、風力等）を受けて駆動され、ローター２を連動して回転させると、ローター２の磁性部材２２は、電磁誘導効果により、ステーター１のコイル１２に電力を発生させる、すなわちモジュール式発電装置とすることができる。
この時、ステーター１及びローター２は軸方向Ｌに沿って貫通し、気流は、相互に連通する第一流通口１１４及び第二流通口２３により、第一流通口１１４、第二流通口２３及びＵターン空間１１３の間で流動し、放熱を行う。
こうして、発電により生じた熱は、気流により放熱され、コイル１２は、発電効率を高めることができる。
【００３０】
一方、ステーター１のコイル１２に電流が流れると、コイル１２は、電流の磁気効果により、ローター２の磁性部材２２と相互に作用し、ローター２の回転を駆動する、すなわちモジュール式モーターとすることができる。
同様に、ステーター１及びローター２は軸方向Ｌに沿って貫通し、相互に連通する第一流通口１１４及び第二流通口２３により、気流は、第一流通口１１４、第二流通口２３及びＵターン空間１１３の間で流動し、放熱を行う。
よって、通電によって生じた熱は気流により放熱され、コイル１２は、作動効率が向上する。
【００３１】
（第二実施形態）
図４に示す通り、本発明の第二実施形態は、第一実施形態とおおよそ相同で、本発明の第二実施形態もすべて、軸方向Ｌに沿って排列される複数のモジュール１０を有する。
両者の主な差異は、以下の通りである。
回転軸部材４Ａは、複数の軸シャフト４１Ａを有し、隣り合う２個の軸シャフト４１Ａ間は、軸継手４２Ａにより直列接続され、これにより多数組のモジュール１０を共同で連動する。
【００３２】
（第三実施形態）
図５に示す通り、本発明の第三実施形態と、第一実施形態との主な差異は、以下の通りである。
ローター２Ｂは、軸方向Ｌに沿って間隔をあけて設置される複数のディスク体２１Ｂを有する。
これらディスク体２１Ｂは、同一の軸接部２１１Ｂを共用する。
一方、ステーターは、軸方向に沿って間隔をあけて設置される複数のケース体を有する。
【００３３】
以上に開示した本発明の実施形態は、本発明を限定するものではなく、本発明により保護される範囲は、特許請求の範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００３４】
１００            モジュール式エネルギー転換装置、
１０              モジュール、
１                ステーター、
１１              ケース部材、
１１０            ケース体、
１１１            側壁、
１１２            接続壁、
１１３            Ｕターン空間、
１１４            第一流通口、
１２              コイル、
２、２Ｂ          ローター、
２１、２１Ｂ      ディスク体、
２１１、２１１Ｂ  軸接部、
２１１１          軸孔、
２１１２          係合部、
２１１３          ネジ穴、
２１１４          締付けネジ、
２１２            磁性部材取付け区域、
２１２１          取付槽、
２２              磁性部材、
２２１０、２２０  対応特徴、
２３              第二流通口、
３                固定台、
４、４Ａ          回転軸部材、
４１、４１Ａ      軸シャフト、
４２Ａ            軸継手、
Ｌ                軸方向。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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