阅读说明：本技术 藉不平衡力矩产生运转动能的转轮系统 (Rotating wheel system for generating kinetic energy of operation by unbalanced moment ) 是由 洪明东 于 2018-05-31 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种藉不平衡力矩产生运转动能的转轮系统。转轮系统具有一水平状旋转轴以及偶数组的辐射状构件,每一组辐射状构件均结合了两个藉由传动系统链接的重量不同的团块。当辐射状构件位于三点钟及九点钟的水平位置时,较重的团块将因倾斜及重力作用朝下滑动,并且透过传动构件拉动较轻的团块朝向运转方向或朝向逆运转方向进行180°的摆动。藉此可以不断改变靠近水平位置且距水平状旋转轴较远的较轻的团块的力臂长度,造成系统的不平衡,从而使转轮产生运转动能。(The invention provides a rotating wheel system for generating running kinetic energy by unbalanced moment. The rotor system has a horizontal axis of rotation and an even number of radial members, each of which incorporates two masses of different weights linked by a transmission system. When the radial members are in the three o 'clock and nine o' clock horizontal positions, the heavier mass will slide downward due to the inclination and gravity, and the lighter mass is pulled by the transmission member to swing 180 degrees toward the running direction or the reverse running direction. The length of the arm of force of the lighter briquette close to the horizontal position and far away from the horizontal rotating shaft can be continuously changed, so that the unbalance of the system is caused, and the rotating wheel generates the kinetic energy for operation.)

藉不平衡力矩产生运转动能的转轮系统

技术领域

本发明关于一种产生运转动能的装置，特别关于一种藉不平衡力矩使转轮产生运转动能的转轮系统。

背景技术

随着科技日新月异，工业上的进步、人类的文化发展越趋蓬勃，地球上现有资源的消耗速度与能源消耗造成的环境污染成为了现代人首要面对的课题。在众多的能源中，以绿能为基础的重要技术期望能带来更多可被利用且不会造成地球环境污染的能源，俾成为了现今重要的环节之一。尤其，随着石油能源的日益枯竭，寻找干净、可靠的替代能源更成为人类的急迫需求。

在各种替代能源中，已知可以利用风力、水力当作动能来转动转轮，藉此利用风车、水车来进行发电。虽然风力、水力是干净无污染的能源，但风力与水力并非稳定性的自然资源，这种完全仰赖风力、水利的发电方式当无法取得风力与水力时便失去发电的能力。此外，虽然有各种其他种类的动力机不断的被发明，但目前为止并无真正具实用性者，人类仍深受能源需求日增、供给却受限于成本、污染而日益昂贵、困难的困扰。

发明内容

基于上述原因，本发明以寻求干净、廉价且可靠的能源并增进人类福祉为目的，提供了一种藉不平衡力矩产生运转动能的转轮系统。本发明是将重力、浮力、位能、力矩、惯性等因子结合，提供一种利用转轮系统中的不平衡而使转轮转动，进而提供动能的系统。

为达成前述目的，本发明提供的藉不平衡力矩产生运转动能的转轮系统，包括：一水平状旋转轴以及偶数组辐射状构件。所述辐射状构件固定于水平状旋转轴上并且随着水平状旋转轴转动，所述辐射状构件中的每一者具有靠近于水平状旋转轴的一近端以及相对的一远程，其中，所述辐射状构件中的每一者包括：一桁架，对称地设置于辐射状构件上靠近远程的位置；一副轴心，设置于辐射状构件上的远程；一可摆动团块，结合于副轴心上，且可摆动团块系以副轴心为中心朝向一运转方向或一逆运转方向摆动；一长形构件，设置于辐射状构件上靠近于近端并且朝向运转方向的一侧，长形构件与辐射状构件之间具有一夹角；一可滑动团块，设置于长形构件上并且被配置为于一距离之间可滑动地设置，且可滑动团块的重量系大于可摆动团块的重量；以及，一传动系统，链接可摆动团块以及可滑动团块，使得可滑动团块的滑动带动可摆动团块进行摆动。当所述辐射状构件的其中一者约位于转轮系统的水平位置，即，大约位于转轮系统的三点钟或九点钟位置时，该可滑动团块系向下方滑动，进而透过传动系统带动可摆动团块进行摆动，使会产生朝运转方向扭力的所述可摆动团块的力臂长度加长及放大，并且使会产生逆运转方向的扭力的所述可摆动团块的力臂长度变短及缩小，藉此使得所述可摆动团块结合产生朝向运转方向的扭力，且所述可摆动团块产生的扭力系大于所述可滑动团块结合产生的逆运转方向的阻力，使得转轮系统因整体系统的力矩不平衡而运转。

根据本发明的一实施例，可摆动团块摆动的幅度约为180°。

根据本发明的一实施例，长形构件与辐射状构件之间的夹角系介于35°～55°之间。

根据本发明的一实施例，长形构件上设置有彼此间具有一距离的两个阻挡构件，且可滑动团块于所述阻挡构件间可滑动地设置。

根据本发明的一实施例，长形构件具有工字型的形状，且可滑动团块上具有与长形构件的上半部配合的T字型凹槽。

根据本发明的一实施例，长形构件为两根圆管，且可滑动团块上具有供所述圆管通过的两个通孔。

根据本发明的一实施例，可摆动团块系透过一骨架型延伸结构体与副轴心结合。

根据本发明的一实施例，每一个传动系统进一步包括：一第一复式绞盘组，设置于辐射状构件上朝向逆运转方向的一侧；以及，一第二复式绞盘组，设置于长形构件与该近端的设置点相对的一端；其中，可摆动团块以及可滑动团块的两侧分别结合有一条状传动构件，与可摆动团块结合的条状传动构件分别穿套于一滑轮组后与第一复式绞盘组及第二复式绞盘组结合；与可滑动团块结合的一条条状传动构件先穿过阻挡构件的孔洞，接着穿套于两个滑轮组后再与第一复式绞盘组结合；与可滑动团块结合的另一条条状传动构件先穿过阻挡构件的孔洞，接着直接与第二复式绞盘组结合。

根据本发明的一实施例，第一复式绞盘组以及第二复式绞盘组分别由一大绞盘以及一小绞盘透过一轴共轴组成，当大绞盘将与其连结的条状传动构件卷绕收紧时，小绞盘将与其连结的条状传动构件松放；另一方面，当大绞盘将与其连结的条状传动构件松放时，小绞盘将与其连结的条状传动构件卷绕收紧。

根据本发明的一实施例，第一复式绞盘组的大绞盘卷绕与其连结的条状传动构件的方向以及第二复式绞盘组的大绞盘卷绕与其连结的条状传动构件的方向相反，且第一复式绞盘组的小绞盘卷绕与其连结的条状传动构件的方向以及第二复式绞盘组的小绞盘卷绕与其连结的条状传动构件的方向相反。

根据本发明的一实施例，所述大绞盘将对应的条状传动构件收紧或松放的长度，约等同于可摆动团块进行摆动时带动条状传动构件的最大摆幅。此外，所述小绞盘将对应的条状传动构件收紧或松放的长度，约等同于可滑动团块滑动的距离。

根据本发明的一实施例，转轮系统中包括两个以上的转轮，且所述转轮皆结合于同一个水平状旋转轴上。

根据本发明的一实施例，转轮系统可以全部设置于水面下。其中，可滑动团块及可摆动团块的比重均小于一，且可滑动团块的浮力大于可摆动团块的浮力。

附图说明

下文中将参照附图以示例的方式对本发明的原理进行详细说明，其中：

图1为根据本发明一实施例的转轮系统的示意图；

图2为根据本发明一实施例的一组幅射状构件的放大示意图；

图3为根据本发明一实施例的复式绞盘组的示意图；

图4为根据本发明一实施例的可滑动团块的分解示意图；

图5为根据本发明另一实施例的可滑动团块的分解示意图；

图6为根据本发明一实施例的滑轮的示意图；

图7为根据本发明一实施例的可摆动团块的示意图；

图8为根据本发明另一实施例的可摆动团块的示意图；以及

图9为根据本发明一实施例的转轮系统置于水面下的示意图。其中，附图标记说明如下：

11 水平状旋转轴

12 幅射状构件

13 桁架

14 副轴心

15 团块

16 夹角

17 长形构件

18 团块

19 阻挡构件

20 条状传动构件

21 滑轮

22 滑槽

23 结合点

24 轴

25 结合点

26 水面

27 孔洞

28 重心

29 重心

30 骨架型延伸结构体

33 结合点

34 轴

35 结合点

37 工字型长形构件

38 浮力中心

39 浮力中心

44 轴承

121 滑轮组

131 滑轮组

141 滑轮组

221 复式绞盘组

231 复式绞盘组

321 大绞盘

322 小绞盘

81 运转方向

具体实施方式

图1为根据本发明一实施例的转轮系统的示意图。如图1所示，根据本发明实施例的转轮系统是由一水平状旋转轴11以及设置于水平状旋转轴11上的偶数组的幅射状构件12所构成。以下，将先针对各组的幅射状构件12的结构进行说明。

图2为根据本发明一实施例的一组幅射状构件12的放大示意图。如图1～图2所示，每一组的幅射状构件12具有靠近于水平状旋转轴11的一近端以及远离水平状旋转轴11的一远程。幅射状构件12在靠近远程的位置对称地设置有两边等长的一桁架13，并且在远程的末端设置有一副轴心14。副轴心14上结合有一团块15，其中，团块15可以以副轴心14为中心朝向运转方向81或逆运转方向摆动，且摆动的范围大约为180°。

幅射状构件12靠近于水平状旋转轴11的近端朝向运转方向81的一侧具有一组长形构件17。长形构件17与幅射状构件12之间的夹角16可以介于35°～55°之间。长形构件17上结合了另一团块18，团块18在长形构件17上的一定位置之间呈可滑动地设置。更具体来说，团块18在长形构件17上可滑动的范围是介于两组具有一定间隔的阻挡构件19之间。阻挡构件19可以限制团块18的滑动范围，亦可以让条状传动构件20穿过。如图5所示，当阻挡构件19为片状时，阻挡构件19上应设置有可供条状传动构件20通过的孔洞27。

结合于长形构件17的可滑动的团块18的重量是大于结合在辐射状构件12的远程上的可摆动的团块15的重量。另外，团块18以及团块15是藉由一套传动系统链接。可以根据转轮系统中采用的传动系统的种类，而采用不同种类的链接传动系统的条状传动构件20。举例来说，当转轮系统中转弯处采用的传动构件为滑轮时，条状传动构件20可以是搭配滑轮的钢索。当转轮系统中转弯处采用的传动构件为齿轮时，传动系统的条状传动构件20可以是搭配齿轮的链条。

在本发明的一实施例中，如图4所示，与可滑动的团块18配合的长形构件可以是工字型长形构件37，且可滑动的团块18上具有与工字型长型构件37的上半部相配合的T字型凹槽。为了图式的清晰性，图4中仅显示了工字型长形构件37的剖面作为示意。在本发明的另一实施例中，如图5所示，与可滑动的团块18配合的长形构件可以是由两根圆管为一组形成的长形构件，且可滑动的团块18上具有供所述圆管通过的两个通孔。在图4、图5的实施例中，条状传动构件是于团块18两侧的结合点25与团块18结合。

在本发明的一实施例中，如图7所示，可摆动的团块15可以是由鳍状的团块所形成，且条状传动构件20系在团块15两侧的结合点23与团块15结合。此外，副轴心14的两端分别设置有轴承44。另一方面，在本发明的另一实施例中，如图8所示，可摆动的团块15可以具有类似椭圆形的形状，并且可以透过骨架型延伸结构体30与副轴心14结合。在图8所示的实施例中，条状传动构件20与团块15的结合点23是位于团块15的顶端处。

以下，将对各组辐射状构件12的传动系统进行详细说明。

如图1～图2所示，每一组辐射状构件12均具有一套完整的传动系统。更具体来说，每一组辐射状构件12中的传动系统包括了复式绞盘组221、复式绞盘组231、滑轮组121、滑轮组131、滑轮组141以及四条条状传动构件20。

在本发明的实施例中，复式绞盘组221以及复试绞盘组231的构型、大小均相同。其中，复式绞盘组221是设置在辐射状构件12逆运转方向的一侧，而复式绞盘组231是设置于与可滑动的团块18结合的长形构件17的边端。如图3所示，复式绞盘组221、231分别由一大绞盘321、一小绞盘322透过一轴34共轴组成。此外，桁架13的两个边端分别设置了一组由三个滑轮21所组成的滑轮组121。

团块15朝运转方向81以及朝逆运转方向的两侧分别结合了一条条状传动构件20。条状传动构件20在穿套于桁架13两端的滑轮组121后，分别与复式绞盘组221以及复式绞盘组231的大绞盘结合。根据本发明的实施例，如图3所示，条状传动构件20是与大绞盘321的凹槽于结合点33结合。

请参见图1～图5，可滑动的团块18的两侧亦分别结合了一条条状传动构件20。其中一条条状传动构件20在穿越阻挡构件19的孔洞27之后，与长形构件17边端的复式绞盘组231结合，并且是结合在小绞盘322的凹槽中的结合点35。另一条条状传动构件20在穿越阻挡构件19的孔洞27后，再穿套于分别由两个至三个滑轮21所组成的滑轮组131、141，最后结合于设置于辐射状构件12逆运转方向一侧的复式绞盘组221，并且是结合在复式绞盘组221的小绞盘322的凹槽中。

值得注意的是，与复式绞盘组221、231的大绞盘321以及小绞盘322结合的两条条状传动构件20的卷绕方向彼此相反。换句话说，当任一复式绞盘组的大绞盘321将条状传动构件20卷绕的方向为将该传动构件松放时，小绞盘322将条状传动构件20卷绕的方向则是将该传动构件收紧。反之，当任一复式绞盘组的大绞盘321将条状传动构件20卷绕的方向为将该传动构件收紧时，小绞盘322将条状传动构件20卷绕的方向则是将该传动构件松放。此外，大绞盘321、小绞盘322松放条状传动构件20之后仍都有裕量，譬如，大绞盘321每次运作卷绕或松放条状传动构件20的长度约略为一百公分时，则在松放后仍然留有一段长度的裕量，比如仍然会有二十公分左右的长度卷绕在大绞盘321而未松放。

另一方面，在两个复式绞盘组221、231中，两个大绞盘321卷绕条状传动构件20的方向亦相反，换言之，其中一个大绞盘321松放条状传动构件20时，另一个大绞盘321则将条状传动构件20收紧。大绞盘321将条状传动构件20松放或收紧的长度，约略等同于团块15进行180°摆动时带动条状传动构件20的最大摆幅。同样的，由于大绞盘321以及小绞盘322为同轴设置，在两个复式绞盘组221、231中，小绞盘322卷绕条状传动构件20的方向也同样相反。当其中一个小绞盘322松放条状传动构件20时，另一个小绞盘322则将条状传动构件20卷绕收紧。小绞盘322将条状传动构件20松放或收紧的长度，约略等同于团块18滑动的距离。

当上述的传动系统以滑轮21为构件时，为了防止条状传动构件20松脱，每一个滑轮21都具有深度较深的滑槽22，如图6所示。此外，每个滑轮21都具有一轴24。在组装时，滑槽22、钢索、齿轮、炼条、团块18以及长形构件17的结合处、副轴心14、滑轮21的轴等位置都应添加润滑油，藉此确保转轮系统能够平顺的运转。

此外，由于本发明转轮系统中的团块15、18在进行摆动以及滑动时分别会与桁架13以及阻挡构件19产生碰撞，为了降低组件间碰撞的震幅及噪音，在本发明的实施例中，桁架13上受到团块15碰触的位置以及阻挡构件19受到团块18碰触的一侧，均可以设置具有弹性的缓冲部，如橡胶或橡皮等对象。

以下，将对本发明的转轮系统的运作进行详细说明。

请参照图1，当辐射状构件12大约位于转轮系统的三点钟或九点钟的水平位置时，结合在长形构件17的可滑动的团块18由于重量大于团块15的缘故，团块18会因倾斜及重力作用而朝向下方滑动。透过上述的传动系统，团块18的滑动会进一步使结和于辐射状构件12末端的团块15进行180°的摆动。

由于大绞盘321以及小绞盘322透过轴34共轴同步转动，且两者卷绕绳索的方向相反，当大、小绞盘与轴34同步转动时，大绞盘321以及小绞盘322对绳索松放以及卷绕收紧的长度不同，故团块18可以滑动较短的距离。然而，透过复式绞盘组221、231，松放或卷绕收紧较长的牵动团块15的条状传动构件20使得团块15的摆幅可放大，亦可选择较大的团块型体。

由全部的团块18构成的内圈系统，原本会造成逆运转方向的阻力，但因团块18只进行较短距离的滑动，其重心28的力臂长度也因的缩短，因而可大幅降低内圈系统在逆运转方向上的阻力。

相对的，外圈的团块15因摆幅可放大，并且可以选择型体较大长度较长的团块15，使得团块15的重心29与副轴心14之间的距离可以更远；此外，当团块15大约位于三点钟或九点钟的水平位置时会受到团块18往下滑动的牵动而进行180°的摆动，因此，会产生朝运转方向扭力的团块15的重心29的力臂长度会加长、放大；另一方面，会产生逆运转方向扭力的团块15的重心29的力臂长度则会变短、缩小。由全部的团块15构成的外圈系统不仅会产生朝向运转方向81的巨大扭力，且扣减全部力臂较短的团块18构成的内圈系统的阻力后，本发明的转轮仍会因为整体系统的不平衡而朝运转方向81转动，藉此达到利用转轮产生动能的目的。

图9为根据本发明一实施例的转轮系统置于水面下的示意图。根据本发明的一实施例中，转轮系统可以被完全设置于水面26之下。当转轮系统位于水下时，团块18以及团块15的比重系小于1，且团块18的浮力会大于团块15的浮力。如此一来，可以以浮力代替重力，当辐射状构件12大约位于九点钟或三点钟的水平位置时，团块18会朝水面26的方向上浮以及滑动，进而透过传动系统使团块15进行180°的摆动。因此，会产生朝运转方向81扭力的团块15的浮力中心39的力臂长度会加长与放大；另外，会产生朝逆运转方向扭力的团块15的浮力中心39的力臂长度则会变短及缩小。如此，由全部的团块15构成的外圈系统不仅会产生朝运转方向81的巨大扭力，且扣除全部力臂较短的团块18构成的内圈系统的阻力后，转轮仍会因为整体系统的不平衡而朝运转方向81转动，藉此达到利用转轮产生动能的目的。

本发明的转轮系统可以与其他的系统连接，藉此将转轮所产生的动能转换成为其他能量。举例来说，转轮系统的水平状旋转轴11的一侧可以与用于固定转轮系统的支架的枢轴连接，而其另一侧则可以与发电系统的枢轴连接。如此一来，便可以透过转轮系统的转动带动发电系统，进而将转轮系统的动能转换为电能。

在本发明进一步的实施例中，转轮系统可以将两个以上的相同的转轮以多轮共轴的方式设置。更具体来说，在多轮共轴的实施例中，可以先将第一转轮固定结合于水平状旋转轴11，接着，再将第二转轮以其辐射状构件12与已固定的第一转轮的辐射状构件12错开一定角度之后，将第二转轮固定结合于水平状旋转轴11上。不同的转轮之间的辐射状构件12可以根据下列的公式将角度错开：

360°÷单一转轮的辐射状构件12的组数÷共同结合于同一水平状旋转轴的转轮的组数。

这种多轮共轴的设置方式可以增加转轮对水平状旋转轴11的扭力，藉此增进转轮系统的效益。

由以上实施例可知，本发明所提供的转轮系统确具产业上的利用价值，以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说明，凡熟悉本领域的技术人员可依据上述的说明而作其它种种的改良，这些改变仍属于本发明的精神及以下所界定的专利范围中。