TW201637329A

TW201637329A - 萃取式發電機磁抗力迴避結構

Info

Publication number: TW201637329A
Application number: TW104129143A
Authority: TW
Inventors: guang-zhi Xu; Run-Kai Xu
Original assignee: guang-zhi Xu
Priority date: 2015-04-02
Filing date: 2015-09-03
Publication date: 2016-10-16
Also published as: TWM517471U; TW201637347A; TWM517468U

Abstract

本發明係指一種萃取式發電機磁抗力迴避結構，其係藉由磁組外部磁流與磁組運動方向平行，線圈可迴避增生磁抗力，且藉由感應控制模組，使線圈感應增生有利磁組運動方向的磁助力，同時藉由同極對向磁模組可達抵消垂向磁作用力，增強有助磁組運動方向的水平磁作用力，產生增強對應磁組運動方向的順向磁助力，達到大幅提升能源轉換率之磁能轉化裝置。

Description

萃取式發電機磁抗力迴避結構

本發明隸屬一種能源轉換之電磁技術領域，具體而言係指一種能提升能源轉換率之萃取式發電機磁抗力迴避結構，藉由迴避磁抗力，減少耗能，並擷取有助磁組運動方向的水平磁推力，從而提高其能源轉換效率。

按，一般發電機係由呈相對運動之兩磁體所構成，如第1圖所揭示者，該兩磁體可被分別定義為作為定子之磁組(10)及作為轉子之動磁件(20)，其中磁組(10)係由相鄰之第一磁件(11)與第二磁件(12)串列而成，且相鄰之第一、二磁件(11、12)上、下兩端的磁極呈相異狀，而動磁件(20)可位移。

由於第一、二磁件(11、12)之磁力線在磁鐵中線附近最密集，以第一磁件(11)磁鐵中線之N極磁極來說，磁鐵中線右側有外部磁流NR，磁鐵中線左側有外部磁流NL；同理在第二磁件(12)磁鐵中線之S極磁極來說，磁鐵中線右側有外部磁流SR，磁鐵中線左側有外部磁流SL。而其中NR與NL呈向外擴張之相反走向，而SR與SL呈向內收束之相反走向。

而於實際動作時，當動磁件(20)位於第一磁件(11)之磁鐵中線(N極)左側，兩者會因第一磁件(11)之外部磁流NL產生一對應動磁件(20)前進運動的逆擋力(如第一圖所示)，而當動磁件(20)越過第一磁件(11)之磁鐵中線後，兩者會因第一磁件(11)之外部磁流NR產生一對應動磁件(20)前進運動的逆拉力(如第二圖所示)，且當動磁件(20)位於第二磁件(12)之磁鐵中線(S極)左側時，兩者會因第二磁件(12)之外部磁流SL產生一對應動磁件(20)前進運動的順吸力(如第三圖所示)，再者當動磁件(20)越過第二磁件(12)之磁鐵中線後，兩者會因第二磁件(12)之外部磁流SR產生一對應動磁件(20)前進運動的順推力(如第四圖所示)，使動磁件(20)在位移過程中不斷的經歷逆擋力、逆拉力、順吸力、順推力等四種物理現象的交互作用力；前述四種物理作用力中順吸力與順推力可使動磁件(20)產生有利於慣性加速的磁助力，而逆擋力與逆拉力則會造成動磁件(20)產生不利於慣性加速的磁抗力，也是在能量守恆定律下，反能量增生抗力之要角，而造成動能損耗，影響到能源轉換率。

承前所述，由於傳統發電機，基本上都是由一組呈相對運動的磁鐵和線圈所構成，此線圈實務上會因為電流產生而賦有磁性，由於磁鐵之外部磁力線具有相位變化，且因磁力線無法互相抵銷也難以遮蔽，因此當兩磁體交互作用時，無限多條各具360度相位變化的磁力線交互作用的結果，即會同時產生無限多組磁斥力和磁吸力的磁矩組合，也就是說作用力和反作用力會同時產生且無法避免。而現有的電機技術，並沒有辦法解決這個問題，都只能概括承受，換言之，如能有效迴避不利於慣性加速的磁抗力，則可降低內部動損，提升其能源轉換率，故如何達成此一目的，係業界所亟待開發者。

緣是，本發明人乃針對前述現有發電機在應用上所面臨的問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發經驗，積極尋求解決之道，經不斷努力的研究與試作，終於成功的開發出一種萃取式發電機磁抗力迴避結構，藉以克服現有發電機因磁抗力所造成的不便與困擾。

因此，本發明之主要目的係在提供一種可提高能源轉換率之萃取式發電機磁抗力迴避結構，藉由迴避磁抗力，增生磁助力，同時運用同極對向磁模組，以減少動能損耗，進一步達到提升其能源轉換率之效果。

基於此，本發明主要係透過下列的技術手段，來實現前述之目的及其功效，其係由一同極對向磁模組、至少一線圈及至少一感應控制模組所組成；該同極對向磁模組具有至少兩同極對向且相隔平行設置之磁組，且該等磁組可同步相對線圈產生相對運動，又該等磁組分別係由外部磁流可與運動方向平行之磁鐵所組成；又該等線圈係與磁組運動方向成平行且設於前述同極對向磁模組之兩磁組間，且與兩磁組呈等距間隔，又該等線圈並與感應控制模組連接；至於，該等感應控制模組係由一正向開關電路及一負向開關電路所組成，該正、負向開關電路同步連接線圈；藉此，由於磁組外部磁流與運動方向平行，線圈可迴避增生磁抗力，而當線圈中線分別對應磁組之磁極中線或磁鐵中線時，可作動感應控制模組之開關導通與否，使線圈感應增生有利磁組運動方向的磁助力，同時藉由同極對向磁模組可達抵消垂向磁作用力，增強有助磁組運動方向的水平磁作用力，進而能使發電機降低內部動損，提升其能源的轉換率，故能大幅增加其附加價值，並提高其經濟效益。

其中，同極對向磁模組可解決外磁力線具有反相位變化的問題，垂直力應力平衡可解決磁化線圈外磁力線反相變化的問題。

為使貴審查委員能進一步了解本發明的構成、特徵及其他目的，以下乃舉本發明之較佳實施例，並配合圖式詳細說明如後，同時讓熟悉該項技術領域者能夠具體實施。

(10)‧‧‧磁組

(11)‧‧‧第一磁件

(12)‧‧‧第二磁件

(20)‧‧‧動磁件

(5)‧‧‧同極對向磁模組

(50)‧‧‧磁組

(51)‧‧‧第一磁件

(52)‧‧‧第二磁件

(65)‧‧‧線圈

(7)‧‧‧感應控制模組

(70)‧‧‧正向開關電路

(71)‧‧‧電源

(72)‧‧‧一號二極體

(73)‧‧‧第一開關

(74)‧‧‧第二開關

(75)‧‧‧負向開關電路

(77)‧‧‧二號二極體

(78)‧‧‧第三開關

(79)‧‧‧第四開關

(80)‧‧‧第一負載

(85)‧‧‧第二負載

X‧‧‧磁極中線

Y‧‧‧磁極中線

Z‧‧‧磁鐵中線

第一圖：係兩磁體相對運動下產生對應前進運動方向之逆擋力示意圖。

第二圖：係兩磁體相對運動下產生對應前進運動方向之逆拉力示意圖。

第三圖：係兩磁體相對運動下產生對應前進運動方向之順吸力示意圖。

第四圖：係兩磁體相對運動下產生對應前進運動方向之順推力示意圖。

第五圖：係本發明萃取式發電機磁抗力迴避結構實施例的架構示意圖，供說明各元件之相對關係。

第六圖：係本發明萃取式發電機磁抗力迴避結構中同極對向磁模組與線圈的磁力線示意圖。

第七、八圖：係本發明以電動勢模式正向給電之實施例的動作示意圖。

第九、十圖：係本發明以感應電動勢模式正向負載之實施例的動作示意圖。

第十一、十二圖：係本發明以電動勢模式負向給電之實施例的動作示意圖。

第十三、十四圖：係本發明以感應電動勢模式負向負載之實施例的動作示意圖。

本發明係一種萃取式發電機磁抗力迴避結構，隨附圖例示之本發明的具體實施例及其構件中，所有關於前與後、左與右、頂部與底部、上部與下部、以及水平與垂直的參考，僅用於方便進行描述，並非限制本發明，亦非將其構件限制於任何位置或空間方向。圖式與說明書中所指定的尺寸，當可在不離開本發明之申請專利範圍內，根據本發明之具體實施例的設計與需求而進行變化。

而本發明之萃取式發電機磁抗力迴避結構的構成，係如第五、六圖所示，係由一同極對向磁模組(5)、至少一線圈(65)及至少一感應控制模組(7)所組成，且該同極對向磁模組(5)並可與線圈(65)產生相對之旋轉或線性運動，而感應控制模組(7)可供操控線圈(65)與電源(71)之導通及輸入方向；又該萃取式發電機磁抗力迴避結構其實施例之詳細構成則仍請參看第五圖所顯示者，其中第五圖為揭示本發明實施例之簡要架構及對應關係，而第六圖為揭示同極對向磁模組(5)與線圈(65)之磁力線，該同極對向磁模組(5)係由至少兩組同極對向且平行相隔排列之磁組(50)所構成【該第六圖揭示為三組同極對向且平行相隔排列之磁組(50)及兩組線圈(65)之實施例，供解說同極對向之磁力線關係，而其他各圖以兩組同極對向且平行相隔排列之磁組(50)與一組線圈(65)為本發明的實施例】。兩磁組(50)可同步相對線圈(65)運動，又兩磁組(50)分別係由磁極與運動方向垂直之至少一第一磁件(51)及至少一第二磁件(52)相鄰排列而成，且相鄰之第一、二磁件(51、52)呈異極磁極相對狀排列，再者同極對向磁模組(5)之磁組(50)的第一、二磁件(51、52)的磁極中線被分別定義為X、Y，而磁鐵中線被定義為Z；而所述之線圈(65)係與磁組(50)運動方向成平行且設於前述同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)間，且與兩磁組(50)呈等距間隔，且各該線圈(65)並與感應控制模組(7)並聯，供受感應控制模組(7)操控形成同步動作，再者各該線圈(65)導通後可形成一具磁極之磁力件，又該線圈(65)之兩端可分別被定義為LL與LR，且該線圈(65)之中央並可被定義為LM，同時依安培右手定則，在線圈(65)導通後，其LL端與LR端的磁極可依線圈(65)的電流方向而改變。另如第六圖所示，由於線圈(65)係設於同極對向磁模組(5)之相隔兩磁組(50)間，且與兩磁組(50)呈等距設置，因此相隔兩磁組 (50)與線圈(65)的垂向磁作用力互抵，而水平磁作用力互加，並且同極對向磁模組(5)以同極對向成排斥狀排列，可改變外部磁流迴轉角度，修正磁組(50)磁力線外擴現象，使磁通道內之磁力線方向一致且飽滿，形成一定向磁流。因此同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)間的磁通道形成定向磁流，且透過同極對向磁模組(5)的同極對向排列，可以抵銷兩磁組(50)相對線圈(65)之垂向磁作用力，並相加兩磁組(50)相對線圈(65)之水平磁作用力，於順應前進方向能增強作用力，產生有助於運動方向之磁助力；至於，所述之感應控制模組(7)係由一正向開關電路(70)及一負向開關電路(75)所組成，該正、負向開關電路(70、75)同步連接線圈(65)，其中該正向開關電路(70)具有一電源(71)，且電源(71)正極透過一導向線圈(65)之一號二極體(72)連接該線圈(65)，而該一號二極體(72)與線圈(65)間設有一第一開關(73)，又第一開關(73)與線圈(65)間透過一第二開關(74)並聯接設有一第一負載(80)。另該負向開關電路(75)具有一電源(71)，且電源(71)負極透過一導向電源(71)之二號二極體(77)連接該線圈(65)，且該二號二極體(77)與線圈(65)間設有一第三開關(78)，又第三開關(78)與線圈(65)間透過一第四開關(79)並聯接設有一第二負載(85)，該第二負載(85)可與前述第一負載(80)為同一負載。再者感應控制模組(7)之正、負向開關電路(70、75)並可於檢知線圈(65)中線【LM】分別對應第一、二磁件(51、52)之磁極中線X、Y或磁鐵中線Z時，產生控制第一~四開關(73、74、78或79)導通與否之動作訊號；藉此，組構成一可有效迴避磁抗力，增生磁助力，同時運用同極對向磁模組以助利於磁組運動方向的水平磁推力，可減少動能損耗並提升能源轉換率之萃取式發電機磁抗力迴避結構者。

由於同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)同步相對線圈(65)位移時，該等磁組(50)之第一、二磁件(51、52)在通過因導通產生磁力的線圈(65)時，會相對依序產生擋、拉、吸、推等磁作用力，而其中吸與推為可使移動之同極對向磁模組(5)產生有利於慣性加速的磁助力，而擋與拉則會造成移動之同極對向磁模組(5)產生不利於慣性加速的磁抗力，故可透過本發明的磁組(50)外部磁流與運動方向平行及感應控制模組(7)之正、負向開關電路(70、75)來進行變換線圈(65)的感應磁極，供迴避不利運動方向的擋與拉磁作用力，而增生有利運動方向的推與吸磁作用力，以減少動能損耗，提高能源轉換率；因此，如第七圖所示，當位移的同極對向磁模組(5)之磁組(50)由磁極中線X移向第一磁件(51)的磁鐵中線Z、且磁極中線X對應線圈(65)的中央【LM】時，該感應控制模組(7)於檢知後，可作動正向開關電路(70)之第二開關(74)與負向開關電路(75)之第三、四開關(78、79)形成斷路狀、而正向開關電路(70)之第一開關(73)呈導通狀，令電源(71)可經一號二極體(72)連接線圈(65)，而形成電動勢模式之正向給電動作，且使線圈(65)之LL呈N極、LR呈S極。如此同極對向磁模組(5)持續位移時，則如第八圖所示，由於同極對向磁模組(5)之該等磁組(50)的第一磁件(51)N極磁極左邊的磁力線由N極向S極流動，而與線圈(65)之磁力線由N極向S極流動呈反向，在同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)相對線圈(65)呈垂向磁作用力互抵，水平磁作用力互加，形成對應磁組(50)運動方向的順向吸力，故同極對向磁模組(5)可在慣性作用力下增強有助其運動方向的作用力。

接著，如第九圖所示，當位移的同極對向磁模組(5)之磁組(50)由磁極中線X移向第一磁件(51)的磁鐵中線Z、且第一磁件(51)的磁鐵中線Z對應線圈(65)的中央【LM】時，該感應控制模組(7)於檢知後，可作動第一開關(73)與負向開關電路(75)之第三、四開關(78、79)形成斷路狀、且第二開關(74)呈導通狀，令線圈(65)產生之電壓可被傳輸至第一負載(80)，形成感應電動勢模式之正向負載動作，且使線圈(65)之LL呈N極、LR呈S極。如此同極對向磁模組(5)持續位移時，則如第十圖所示，由於同極對向磁模組(5)之該等磁組(50)的第一磁件(51)N極磁極右邊的磁力線由N極向S極流動，而與線圈(65)之磁力線由N極向S極流動呈同向，在同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)相對線圈(65)呈垂向磁作用力相抵，水平磁作用力相加，形成對應磁組(50)運動方向的順向推力，故同極對向磁模組(5)可在慣性作用力下增強有助其運動方向的作用力。

再者，如第十一圖所示，當位移的同極對向磁模組(5)之磁組(50)由磁極中線Y移向第二磁件(52)的磁鐵中線Z 、且磁極中線Y對應線圈(65)的中央【LM】時，該感應控制模組(7)於檢知後，可作動負向開關電路(75)之第三開關(78)形成導通狀、且第四開關(79)及正向開關電路(70)之第一、二開關(73、74)均呈斷路狀，令電源(71)可經二號二極體(77)連接線圈(65)，而形成電動勢模式之負向給電動作，使線圈(65)之LL呈S極、LR呈N極。如此同極對向磁模組(5)持續位移時，則如第十二圖所示，由於同極對向磁模組(5)之該等磁組(50)的第二磁件(52)S極磁極左邊的磁力線由N極向S極流動，而與線圈(65)之磁力線由N極向S極流動呈反向，在同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)相對線圈(65)呈垂向磁作用力相抵，水平磁作用力相加，形成對應磁組(50)運動方向的順向吸力，故同極對向磁模組(5)可在慣性作用力下增強有助其運動方向的作用力。

緊接著，如第十三圖所示，當位移的同極對向磁模組(5)之磁組(50)由磁極中線Y移向第二磁件(52)的磁鐵中線Z、且第二磁件(52)的磁鐵中線Z對應線圈(65)的中央【LM】時，該感應控制模組(7)於檢知後，可作動正向開關電路(70)之第一、二開關(73、74)及負向開關電路(75)之第三開關(78)形成斷路狀、且負向開關電路(75)之第四開關(79)呈導通狀，令線圈(65)產生之電壓可被傳輸至第二負載(85)，形成感應電動勢模式之負向負載動作，且使線圈(65)之LL呈S極、LR呈N極。如此同極對向磁模組(5)持續位移時，則如第十四圖所示，由於同極對向磁模組(5)之該等磁組(50)的第二磁件(52)S極磁極右邊的磁力線由N極向S極流動，而與線圈(65)之磁力線由N極向S極流動呈同向，在同極對向磁模組(5)之兩磁組(50)相對線圈(65)呈垂向磁作用力相抵，水平磁作用力相加，形成對應磁組(50)運動方向的順向推力，故同極對向磁模組(5)可在慣性作用力下產生增強有助其運動方向的作用力。

透過前述第七~十四圖作動方式的不斷循環，復以利用磁組(50)外部磁流與運動方向平行，線圈(65)可迴避增生磁抗力，及感應控制模組(7)之正、負向開關電路(70、75)的第一~四開關(73、74、78、79)之導通與否，使線圈(65)感應增生有利磁組(50)運動方向的磁助力，形成推與吸的磁作用力，如此可迴避不利於運動方向的逆向磁作用力，產生有利於運動方向的順向磁作用力，且在同時藉由同極對向磁模組(5)可達抵消垂向磁作用力，增強有助磁組(50)運動方向的水平磁作用力，在運動慣性下復加一順向磁助力，而能達到降低內部動損，提升能源轉換率之目的。

藉此，可以理解到本發明為一創意極佳之創作，除了有效解決習式者所面臨的問題，更大幅增進功效，且在相同的技術領域中未見相同或近似的產品創作或公開使用，同時具有功效的增進，故本發明已符合發明專利有關「新穎性」與「進步性」的要件，乃依法提出申請發明專利。