TW201803252A

TW201803252A - 電動機構造

Info

Publication number: TW201803252A
Application number: TW105121972A
Authority: TW
Inventors: 許永順; 許名俊; 許文毓
Original assignee: 宇生自然能源科技股份有限公司; 宇生自然能源科技股份（香港）有限公司
Priority date: 2016-07-12
Filing date: 2016-07-12
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本發明係指一種電動機構造，其具有一個或一個以上之磁列組、一個或一個以上之線圈列組及一感應開關組，該等磁列組具有相間隔設置之至少一第一磁性件及至少一第二磁性件，且第一、二磁性件呈運動方向充磁，又相鄰之第一、二磁性件之磁極呈同極相鄰，相對之第一、二磁性件之磁極呈同極相對，且兩者間具有一磁隙，而線圈列組係設於相對磁列組之間，且該等線圈列組具有至少一同一軸線、且相互間隔之感應線圈件，又該等感應線圈件可形成與運動方向平行之磁極，再者該等感應線圈件之線圈長度為大於等於四分之一任一磁性件之長度、且小於等於四分之三任一磁性件的長度，另該等感應線圈件之導磁體長度為大於等於任一磁性件長度加上相鄰磁隙寬度、且小於等於任一磁性件長度加上相鄰磁隙寬度再加上同組線圈長度，並配合感應開關組令線圈與電源間的給電與斷電的選擇，藉此，可利用延伸導磁體跨越磁隙之設計，能消除磁阻，並增加磁助力，可有效降低輸入之電能，並提升輸出機械能。

Description

電動機構造

本發明隸屬一種電動機之技術領域，具體而言係指一種感應電動勢小、且可形成全磁助力之電動機構造，以達到降低輸入功率及提高輸出動力之目的。

按，一般電動機主要係利用電磁原理來產生高速旋轉，其係由可相對旋轉運動的一定子與一轉子所構成，以圈式電動機為例，其中定子之內緣設有複數線圈，而轉子之外緣設有複數對應線圈之磁性件，透過對線圈的給電使線圈被磁化，進而與轉子之磁性件產生相斥與相吸的磁力作用，從而驅動轉子高速旋轉；而現有電動機在運作時，係採間歇性給電方式，擷取需要的磁作用力，以驅動該轉子，但受到其線圈與磁性件高磁通量及高切割數的配置，在暫停給電的期間，線圈仍然會受到慣性相對運動中的磁性件之導磁切割，而產生感應電動勢及磁應力現象，因此該電動機需要較大的輸入功率，如此將造成高的能源需求，且在相同的功率輸入下，現有的電動機之輸出動力效能不佳。

換言之，如能降低或避免電動機在給電時的發電現象，使其感應電動勢變小，則電動機即可用較小的輸入功率來驅動，達到節能之目的，同時如果進一步可以降低運轉時的磁阻力、且增加其驅動時的磁助力，則可提高其輸出的動力，而如何解決前述問題，係業界所亟待開發者。

有鑑於此，本發明人乃針對前述現有電動機於運轉時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電動機構造，藉以克服現有電動機因不良結構所產生的困擾與不便。

因此，本發明之主要目的係在提供一種電動機構造，藉由於不發電的無感應電動勢時給電，可供降低驅動時的輸入功率，進而能達到節能。

又，本發明之另一主要目的係在提供一種電動機構造，使其產生全磁助力，以排除磁阻力，以增進運轉時的速率，進一步能有效提高輸出動力。

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，該磁列組並沿運動方向排列之至少一第一磁性件及至少一第二磁性件，又該等第一、二磁性件的長度相等，且該等第一、二磁性件呈運動方向充磁，又相鄰之第一、二磁性件之磁極呈同極相鄰，且相鄰之第一、二磁性件或第二、一磁性件間具有一等寬之磁隙；又該線圈列組具有至少一同一軸線、且相互間隔之感應線圈件，該等感應線圈件分別具有一導磁體及一繞設於導磁體之線圈，且該等感應線圈件之線圈可以分別連接一正向給電或逆向給電之電源，再者該等感應線圈件之線圈長度為大於等於四分之一任一磁性件之長度、且小於等於四分之三任一磁性件之長度，另該等感應線圈件之導磁體長度為大於等於任一磁性件長度加上相鄰磁隙寬度、且小於等於任一磁性件長度加上相鄰磁隙寬度再加上同組線圈長度；再者，該感應開關組包含有設於磁列組之二給電檢知器、二斷電檢知器及設於線圈列組之一導通感應器與一切斷感應器，其中該等給電檢知器係分設於該第一、二磁性件中依運動方向相對進入該感應線圈件之磁極端面，而該等斷電檢知器係分設於該第一、二磁性件中依運動方向相對離開該感應線圈件之磁極端面，再者該導通感應器係設於該感應線圈件之線圈中相對運動方向離開該磁列組之端部，而該切斷感應器係設於該感應線圈件之線圈中相對運動方向進入該磁列組之端部，供感應線圈件上之導通感應器於檢知第一、二磁性件之給電檢知器時，可使電源對該應感線圈件之線圈連通給電。

藉此，本發明之電動機構造透過其線圈列組之感應線圈件中導磁體之特殊長度設計，使其讓導磁體跨越磁隙，再配合感應開關組的正逆向給電，故其磁作用時能形成為全磁助力、並排除磁阻力，且於不發電無感應電動勢時給電，從而可降低線圈列組給電驅動時之輸入功率，進而能使電動機達到小耗能、大動力之效，故能大幅增進其附加價值，並提高其經濟效益。

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)‧‧‧磁列組

(11)‧‧‧第一磁性件

(12)‧‧‧第二磁性件

(15)‧‧‧磁隙

(20)‧‧‧線圈列組

(21)‧‧‧感應線圈件

(22)‧‧‧導磁體

(25)‧‧‧線圈

(28)‧‧‧電源

(30)‧‧‧感應開關組

(31)‧‧‧給電檢知器

(32)‧‧‧斷電檢知器

(35)‧‧‧導通感應器

(36)‧‧‧切斷感應器

第一圖：係本發明電動機構造較佳實施例之架構示意圖，其中(A)表示線圈之最短長度、(B)表示線圈之最長長度。

第二圖：係本發明電動機構造較佳實施例之另一架構示意圖，其中(A)表示導磁體之最短長度、(B)表示導磁體之最長長度。

第三圖之(A)、(B)：係本發明電動機構造較佳實施例之動作示意圖，供說明由S極移向N極之狀態。

第四圖之(A)、(B)：係本發明電動機構造較佳實施例之另一動作示意圖，供說明由N極移向S極之狀態。

第五圖：係本發明電動機構造另一較佳實施例之架構示意圖，供說明其盤式矩陣化之狀態。

本發明係一種電動機構造，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。

而本發明之電動機構造的構成，係如第一圖所示，其係由一組或一組以上之磁列組(10)、一組或一組以上之線圈列組(20)及一組或一組以上之感應開關組(30)所組成，該等磁列組(10)與該等線圈列組(20)可被分別定義為作為轉子或定子，可同步產生相對運動；而關於本發明較佳實施例之詳細構成，則請參看第一、二圖所顯示者，該等磁列組(10)係由相間隔設置、且相對磁列組(10)間間隔有一等距之線圈列組(20)【兩組或兩組以上時請參照第五圖所示】，又該等磁列組(10)並沿運動方向排列之至少一第一磁性件(11)及至少一第二磁性件(12)，又該等第一、二磁性件(11、12)的長度相等，且該等第一、二磁性件(11、12)呈運動方向充磁，又相鄰之第一、二磁性件(11、12)或第二、一磁性件(12、11)之磁極呈同極相鄰，例如N極對應N極【如第一~三圖所示】或S極對應S極【如第四圖所示】，且相鄰之第一、二磁性件(11、12)或第二、一磁性件(12、11)間具有一等寬之磁隙(15)；而該等線圈列組(20)係設於相對磁列組(10)之間，且相對線圈列組(20)間間隔有一等距之磁列組(10)【兩組或兩組以上時請參照第五圖所示】，又該等線圈列組(20)分別具有至少一同一軸線、且相互間隔之感應線圈件(21)，該等感應線圈件(21)分別具有一導磁體(22)及一繞設於導磁體(22)之線圈(25)，且該線圈(25)並連接一電源(28)，該電源(28)可以是正向給電或逆向給電，使線圈列組(20)於連通電源(28)時可以激磁，而相對磁列組(10)產生作動兩者相對運動之磁力，再者該等感應線圈件(21)之線圈(25a)長度為大於等於四分之一任一磁性件(11、12)之長度【如第一圖之(A)所示】、且線圈(25b)的長度小於等於四分之三任一磁性件( 11、12)的長度【如第一圖之(B)所示】，而本發明線圈(25)之最佳長度為等於四分之二任一磁性件(11、12)長度。另該等感應線圈件(21)之導磁體(22a)長度為大於等於任一磁性件(11、12)長度加上相鄰磁隙(15)寬度【如第二圖之(A)所示】、且導磁體(22b)的長度小於等於任一磁性件(11、12)長度加上相鄰磁隙(15)寬度再加上同組線圈(25)長度【如第二圖之(B)所示】，而本發明導磁體(22)之最佳長度為任一磁性件(11、12)長度加上相鄰磁隙(15)寬度；至於，所述之感應開關組(30)包含有設於磁列組(10)之至少一給電檢知器(31)、至少一斷電檢知器(32)及設於線圈列組(20)之至少一導通感應器(35)與至少一切斷感應器(36)，供控制線圈列組(20)之線圈(25)與電源(28)間是否連通。其中該等給電檢知器(31)係設於該等第一、二磁性件(11、12)中依運動方向相對進入該等感應線圈件(21)之磁極端面，而斷電檢知器(32)係設於該等第一、二磁性件(11、12)中依運動方向相對離開該等感應線圈件(21)之磁極端面，再者該等導通感應器(35)係設於該等感應線圈件(21)之線圈(25)中相對運動方向離開該等磁列組(10)之端部，而切斷感應器(36)係設於該等感應線圈件(21)之線圈(25)中相對運動方向進入該等磁列組(10)之端部，供感應線圈件(21)上之導通感應器(35)於檢知第一、二磁性件(11、12)之給電檢知器(31)時，可使電源(28)對該感應線圈件(21)之線圈(25)連通給電，因產生激磁作用而磁化【如第三、四圖之(A)】，至於該等切斷感應器(36)於檢測到第一、二磁性件(11、12 )之斷電檢知器(32)時，可使該感應線圈件(21)之線圈(25)不與電源(28)連通，形成不給電狀態【如第三、四圖之(B)】，且給電激磁形成電磁鐵而產生磁應力作用的區段為非該等感應線圈件(21)之線圈(25)位於磁隙(15)間因切割產生發電狀況時，故可有效降低感應電動勢的現象；藉此，組構成一可降低輸入功率、且提高輸出動力之電動機構造者。

至於本發明電動機構造較佳實施例於實際作動時，則係如第三、四圖所示，當該等磁列組(10)與該等線圈列組(20)產生相對運動，例如本發明以磁列組(10)作為轉子由右向左位移、而線圈列組(20)作為定子不動時；當感應開關組(30)於磁列組(10)之第一磁性件(11)【如第三圖(A)所示】或第二磁性件(12)【如第四圖(A)所示】上相對運動方向進入端之給電檢知器(31)與線圈列組(20)上相對運動方向離開端之導通感應器(35)檢知時，該線圈列組(20)之電源(28)對線圈(25)分別逆向給電與正向給電，使各該感應線圈件(21)之導磁體(22)磁化產生對應磁極，各該線圈列組(20)之感應線圈件(21)受導磁體(22)上線圈(25)電流方向影響，當其第一磁性件(11)以S極進入對應感應線圈件(21)時，則該感應線圈件(21)於運動方向進入端之磁極呈N極、而離開端之磁極呈S極【如第三圖(A)所示】。而當其第二磁性件(12)以N極進入該感應線圈件(21)，則該感應線圈件(21)於運動方向進入端之磁極呈S極、而離開端之磁極呈N極【如第四圖(A)所示】。再加上此時該感應線圈件(21)之導磁體(22)相對運動方向進入端的位置位於下一個相鄰的第二磁性件(12)或第一磁性件(11)，因此可令線圈列組(20)之該感應線圈件(21)於相對運動方向離開端之磁極與該對應之第一磁性件(11)或第二磁性件(12)磁極呈同極相斥狀【如第三圖之(A)的S極對S極或第四圖之(A)的N極對N極】，而相對運動方向形成一股相斥的推力，同時線圈列組(20)之該感應線圈件(21)的導磁體(22)於相對運動方向進入端之磁極與該對應之第一或二磁性件(11、12)及下一個相鄰第二或一磁性件(12、11)的磁極亦呈同極相斥狀【如第三圖之(A)的N極對N極或第四圖之(A)的S極對S極】，使其於相對運動方向形成另一股相斥的推力，從而令線圈列組(20)與磁列組(10)相對運動方向形成全順推之磁助力，可有效提高轉速，進而提升輸出動力；反之，該磁列組(10)與該線圈列組(20)繼續相對運動，當感應開關組(30)於磁列組(10)該原檢知給電之第一、二磁性件(11、12)上的斷電檢知器(32)於檢知線圈列組(20)之該感應線圈件(21)線圈(25)上之切斷感應器(36)時【如第三圖之(B)或第四圖之(B)】，則線圈列組(20)之線圈(25)切斷電源(28)，使線圈列組(20)之感應線圈件(21)不形成作用磁場，避免該感應線圈件(21)因磁化產生不利的對應磁極，不致使線圈列組(20)於相對運動方向離開端之磁極與該對應之磁性件(11)N磁極或磁性件(12)S磁極呈異極相吸回拉狀【如第三圖之(B)的相對磁性件(11)N極或第四圖之(B)的相對磁性件(12)S極】、而該感應線圈件(21)於相對運動方向離開端之磁極與該對應之第一或二磁性件(11、12)之下一個相鄰第二或一磁性件(12、11)的S或N磁極呈同極相斥狀【如第三圖之(B)的相對磁性件(12)S極或第四圖之(B)的相對磁性件(11)N極】，如此可迴避產生有害於運動方向的磁阻力，避免影響轉速，降低輸出動力；且由於磁列組(10)之該等第一、二磁性件(11、12)的磁極軸線與運動方向呈平行狀，避免線圈列組(20)之感應線圈件(21)的線圈(25)被切割，可令線圈(25)於磁性件(11、12)長度範圍內不致切割發電，使幾近無感應電動勢，從而可降低線圈列組(20)給電驅動時之輸入功率，達到節能之目的。

另，本發明之另一較佳實施例，則係如第五圖所示，該實施例係呈盤式之矩陣化電動機，其係於兩兩相對之磁列組(10)間設有一線圈列組(20)，該等可同步位移之對向磁列組(10)的第一、二磁性件(11、12)呈相同大小、且位置相對狀，且兩兩相對之磁列組(10)之第一、二磁性件(11、12)係以同極磁極相對排列，且該等相對線圈列組(20)之感應線圈件(21)對應磁列組(10)第一、二磁性件(11、12)的位置呈錯位排列，使磁列組(10)能被持續作用推動，可有效提高運動方向的慣性力。

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。