TW201807934A

TW201807934A - 同軸電磁裝置

Info

Publication number: TW201807934A
Application number: TW105126139A
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: 2016-08-16
Filing date: 2016-08-16
Publication date: 2018-03-01

Abstract

本發明係指一種同軸電磁裝置，其係由可同步相對運動之至少一磁盤與至少一線圈盤間隔交錯設置而成，且磁盤與線圈盤上分設有至少一電動模組及至少一發電模組，其中一電動模組設於磁盤與線圈盤的最外徑，而其中一發電模組設於磁盤與線圈盤的最內徑，藉此，受到電動模組力距放大及良好的磁流管理，可使磁盤的旋轉速率增加，達到電動模組吃電小、推力大之目的，同時使發電模組產生高的切割頻率，而增大發電量，滿足提供電動模組給電之需求，從而達到自主發電、自走馬達之目的。

Description

同軸電磁裝置

本發明隸屬一種電磁之技術領域，具體而言係指一種能同時產生動力輸出與發電之同軸電磁裝置，藉以能達到形成自主發電與自走馬達之目的，且可藉由電動模組的全磁助力、力距放大及磁流管理，以提高輸出動力，並能增加發電模組之發電量。

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，進一步帶動設於轉子的一軸桿形成動力輸出，例如馬達。

一般發電機係由一感應線圈件組及一磁列組所構成之電磁裝置，其中感應線圈件組係於至少一導磁體上設有至少一線圈，而磁列組係於感應線圈件組軸線兩端分設有兩磁性件，又該兩磁性件係以異極磁極相對排列，且磁列組與感應線圈件組可被分別定義為轉子及定子，而透過相對之線性或旋轉運動，使感應線圈件組之線圈因磁列組之磁力線切割而產生電壓，進而達到發電之目的。

由上述之電動機與發電機原理來看，兩者均是利用電磁原理所達成，主要差異在於電磁裝置之連接電源給電與連接負載拉電，而分別形成電動機與發電機。可見其是可能被設計成同一機構，並形成發電機提供電力給電動機使用，且電動機的動力可讓發電機產生發電，而形成自主發電、自走馬達之裝置。目前也確實有很多開發者持續努力，欲設計成實際滿足上述目的之電磁裝置，現有常見的設計主要係於同一軸桿的兩端分別設置用於電動機與發電機的電磁組；但電動機在運作時，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的磁性件之導磁切割現象，而內部產生電壓，因此該電動機需要輸入較大的電力，如此將造成能源浪費，且在相同的電力輸入下，產生電動機輸出動力之效能不佳，如此連帶發電機也就無法產生足夠的電力提供給電動機使用。

換言之，現有具發電與電動功能之電磁裝置，因無法有效避免電動機部份在不給電時的發電現象，使其內電壓變小，造成電動機產生較大的耗能，同時運轉時的磁阻力大、且驅動時的磁助力小，因此無法滿足自主發電、自走馬達之需求，而如何解決前述問題，係業界所亟待開發者。

緣是，本發明人乃針對前述兼具發電與電動功能之電磁裝置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同軸電磁裝置，藉以克服現有電磁裝置無法自主產生足夠電力與動力所衍生的困擾與不便。

因此，本發明之主要目的係在提供一種同軸電磁裝置，藉由減低電動模組不給電時的內電壓，且以排除磁阻力，使其產生全磁助力，可供調降驅動時的輸入電力，減少電能的損耗，並增進運轉時的旋轉速率，進一步能有效提升輸出動力。

再者，本發明之另一主要目的係在提供一種同軸電磁裝置，透過電動模組力距放大及良好的磁流管理，可使磁盤的旋轉速率增加，使發電模組產生高的切割頻率，而增大發電量，滿足提供電動模組給電之需求，從而達到自主發電、自走馬達之目的。

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，其係由可同步相對運動之至少一磁盤與至少一線圈盤間隔交錯設置而成，且磁盤與線圈盤上分設有至少一電動模組及至少一發電模組，其中一電動模組設於磁盤與線圈盤的最外徑，而其中一發電模組設於磁盤與線圈盤的最內徑，再者該等磁盤與該等線圈盤可分別被定義為轉子或定子，可同步互相產生相對運動；所述之該等電動模組係由一組設於磁盤之電動磁列組及一組設於線圈盤、且與該電動磁列組相對之電動線圈列組及一組感應開關組所組成；其中磁盤上的電動磁列組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；又線圈盤上的電動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，再者該感應線圈件之線圈長度為大於等於四分之一電動磁列組任一磁性件之長度、且小於等於四分之三電動磁列組任一磁性件之長度，另該感應線圈件之導磁體長度為大於等於電動磁列組任一磁性件長度加上相鄰磁隙寬度、且小於等於電動磁列組任一磁性件長度加上相鄰磁隙寬度再加上同組線圈長度；再者所述之感應開關組包含有設於電動磁列組之至少一給電檢知器、至少一斷電檢知器及設於電動線圈列組之至少一導通感應器與至少一切斷感應器，其中該等給電檢知器係分設於該等第一、二磁性件中依運動方向相對進入該等感應線圈件之磁極端面，而該等斷電檢知器係分設於該等第一、二磁性件中依運動方向相對離開該等感應線圈件之磁極端面，再者該等導通感應器係分設於該等感應線圈件之線圈中相對運動方向離開該電動磁列組之端部，而該等切斷感應器係分設於該等感應線圈件之線圈中相對運動方向進入該電動磁列組之端部，供該等感應線圈件上之導通感應器於檢知該等第一、二磁性件之給電檢知器時，可使電源對該等應感線圈件之線圈連通給電；另所述之該等發電模組係由一組設於磁盤之發電磁組及一組設於線圈盤之相對發電線圈組所組成；其中該發電磁組係於磁盤上沿運動方向排列有至少一第三磁性件及至少一第四磁性件，且該等第三、四磁性件呈垂直運動方向充磁，而第三、四磁性件呈異極相鄰排列，又該等第三、四磁性件並對應相鄰電動磁列組之該等第一、二磁性件的磁隙，且發電磁組之該等第三、四磁性件與相鄰之該等第一、二磁性件或第二、一磁性件之磁極呈同極相鄰；又該發電線圈組係於線圈盤上沿運動方向排列有至少一連接負載之發電線圈，且該等發電線圈呈垂直運動方向延伸，又該等發電線圈並對應發電磁組之該等第三、四磁性件。

藉此，本發明之同軸電磁裝置透過電動模組中電動線圈列組之感應線圈件中導磁體之特殊長度設計，藉由導磁體跨越電動磁列組之磁隙，使於磁應力時能產生完全磁助力、並排除磁阻力，且有效減低內電壓，從而可調降電動線圈列組給電驅動時之輸入電力，再者由於電動模組係設於磁盤與線圈盤的最外徑、而發電模組係設於磁盤與線圈盤的最內徑，受到電動模組力距放大及良好的磁流管理，可使磁盤的旋轉速率增加，達到電動模組吃電小、推力大之目的，同時使發電模組產生高的切割頻率，而增大發電量，滿足提供電動模組給電之需求，從而達到自主發電、自走馬達之目的，故能大幅增加其附加價值，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。

(1)‧‧‧磁盤

(101)‧‧‧電動模組

(102)‧‧‧發電模組

(105)‧‧‧軸桿

(10)‧‧‧電動磁列組

(11)‧‧‧第一磁性件

(12)‧‧‧第二磁性件

(13)‧‧‧磁隙

(15)‧‧‧發電磁組

(16)‧‧‧第三磁性件

(17)‧‧‧第四磁性件

(2)‧‧‧線圈盤

(205)‧‧‧軸孔

(20)‧‧‧電動線圈列組

(21)‧‧‧感應線圈件

(22)‧‧‧導磁體

(23)‧‧‧線圈

(25)‧‧‧發電線圈組

(26)‧‧‧發電線圈

(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：係本發明同軸電磁裝置較佳實施例之立體架構示意圖。

第二圖：係本發明同軸電磁裝置較佳實施例中磁盤之平面配置示意圖。

第三圖：係本發明同軸電磁裝置較佳實施例中線圈盤平面配置示意圖。

第四圖：係本發明同軸電磁裝置較佳實施例之動作示意圖，供說明其給電時之狀態。

第五圖：係本發明同軸電磁裝置較佳實施例之另一動作示意圖，供說明其不給電之狀態。

第六圖：係本發明同軸電磁裝置另一較佳實施例之側視平面示意圖，供說明其盤式矩陣化之狀態。

本發明係一種同軸電磁裝置，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。

而本發明之同軸電磁裝置的構成，係如第一圖所示，其係由可相對運動之至少一磁盤(1)與至少一線圈盤(2)間隔交錯設置而成，且磁盤(1)與線圈盤(2)上分設有至少一電動模組(101)及一發電模組(102)，其中一電動模組(101)設於磁盤(1)與線圈盤(2)的最外徑，而其中一發電模組(102)設於磁盤(1)與線圈盤(2)的最內徑，再者該等磁盤(1)與該等線圈盤(2)可分別被定義為轉子或定子，可同步互相產生相對運動，本發明係以該等磁盤(1)作為轉子、且該等線圈盤(2)作為定子為較佳實施例；至於本發明較佳實施例之詳細構成，則請參看第一、二及三圖所顯示者，所述之該等電動模組(101)係由一組設於磁盤(1)之電動磁列組(10)及一組設於線圈盤(2)之相對電動線圈列組(20)及一組感應開關組(30)所組成；又所述之該等電動磁列組(10)係如第一、二圖所示，其係於磁盤(1)上沿運動方向間隔排列有至少一第一磁性件(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，而相鄰之第一、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極或S極對應S極【如第二圖所示】，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(13)，再者各磁盤(1)中心設有一軸桿(105)，供同步轉動；而所述之該等電動線圈列組(20)係如第一、三圖所示，其係於線圈盤(2)上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(23)，且該線圈(23)並連接一電源，該電源可以是正向給電或逆向給電，使感應線圈件(21)之線圈(23)於連通電源時可以磁化，而令電動線圈列組(20)相對電動磁列組(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(23)長度為大於等於四分之一磁性件(11、12)之長度、且線圈(23)的長度小於等於四分之三磁性件(11、12)的長度，而本發明線圈(23)之最佳長度為等於四分之二磁性件(11、12)長度。另該等感應線圈件(21)之導磁體(22)長度為大於等於任一磁性件(11、12)長度加上相鄰磁隙(13)寬度、且導磁體(22)的長度小於等於任一磁性件(11、12)長度加上相鄰磁隙(13)寬度再加上同組線圈(23)長度，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(13)寬度，再者各線圈盤(2)中心形成有一供軸桿(105)穿樞之軸孔(205)，令磁盤(1)可相對線圈盤(2)轉動；請參看第二及三圖所顯示者，所述之感應開關組(30)包含有設於磁盤(1)電動磁列組(10)之至少一給電檢知器(31)、至少一斷電檢知器(32)及設於線圈盤(2)電動線圈列組(20)之至少一導通感應器(35)與至少一切斷感應器(36)，供控制電動線圈列組(20)之線圈(23)與電源間是否連通。其中該等給電檢知器(31)係分設於該等第一、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，而該等斷電檢知器(32)係分設於該等第一、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)係分設於該等感應線圈件(21)之線圈(23)中相對運動方向離開該等電動磁列組(10)之端部，而該等切斷感應器(36)係分設於該等感應線圈件(21)之線圈 (23)中相對運動方向進入該等電動磁列組(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，可使電源與該對應的感應線圈件(21)之線圈(23)連通給電，因產生磁化而生磁力作用【如第四圖】，至於該等切斷感應器(36)於檢知到第一、二磁性件(11、12)之斷電檢知器(32)時，可使該對應的感應線圈件(21)之線圈(23)不與電源連通，形成不給電狀態【如第五圖】，且電源連通給電正值感應線圈件(21)之線圈(23)處於與第一、二磁性件(11、12)位置相對時，可減低增生內電壓，故可有效調降輸入電力；所述之該等發電模組(102)係由一組設於磁盤(1)之發電磁組(15)及一組設於線圈盤(2)之相對發電線圈組(25)所組成；其中該等發電磁組(15)係於磁盤(1)上沿運動方向排列有至少一第三磁性件(16)及至少一第四磁性件(17)，且該等第三、四磁性件(16、17)呈垂直運動方向充磁，而該等第三、四磁性件(16、17)呈異極相鄰排列，又該等第三、四磁性件(16、17)並對應相鄰電動磁列組(10)之該等第一、二磁性件(11、12)的磁隙(13)，且發電磁組(15)之該等第三、四磁性件(16、17)與相鄰之該等第一、二磁性件(11、12)或第二、一磁性件(12、11)之磁極呈同極相鄰，形成方向一致的磁通路，免於發生磁潰，維持良好的磁流管理，使可增進磁助力強度及發電切割數，例如N極對應N極或S極對應S極【如第二圖所示】；又該等發電線圈組(25)係於線圈盤(2)上沿運動方向排列有至少一連接負載之發電線圈(26)，且該等發電線圈(26)呈垂直運動方向延伸，又該等發電線圈(26)並對應發電磁組(15)之該等第三、四磁性件(16、17)，供發電磁組(15)之該等第三、四磁性件(16、17)與發電線圈組(25)之發電線圈(26)磁力線切割時，可產生發電作用，且供負載使用或儲存；藉此，組構成一可自主發電、且自走馬達之同軸電磁裝置者。

至於本發明同軸電磁裝置較佳實施例於實際作動時，則係如第四、五圖所示，當該等磁盤(1)之電動磁列組(10)與該等線圈盤(2)之電動線圈列組(20)同步產生相對運動，例如本發明以磁盤(1)作為轉子旋轉、而線圈盤(2)作為定子不動時；如第四圖所示，當感應開關組(30)於電動磁列組(10)之第一磁性件(11)或第二磁性件(12)上相同運動方向一端之給電檢知器(31)於感知電動線圈列組(20)之線圈(23)上相對運動方向離開端之導通感應器(35)時，該電動線圈列組(20)之對應線圈(23)分別逆向給電或正向給電，使該感應線圈件(21)之導磁體(22)因線圈(23)磁化產生對應極性，當其第一磁性件(11)以S極對應線圈(23)時，則該感應線圈件(21)導磁體(22)於運動方向進入端之極性呈N極、而離開端之極性呈S極。而當其第二磁性件(12)以N極對應該線圈(23)，則該感應線圈件(21)導磁體(22)於運動方向進入端之極性呈S極、而離開端之極性呈N極。再者，此時該感應線圈件(21)之導磁體(22)於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)，因此可令電動線圈列組(20)之該感應線圈件(21)於相對運動方向離開端之極性與該感應之第一磁性件(11)或第二磁性件(12)之磁極呈同極相斥狀，而相對運動方向形成一股相斥的推力，同時電動線圈列組(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極性與該感應的第一、二磁性件(11、12)之下一個相鄰的第二、一磁性件(12、11)的磁極亦呈同極相斥狀，使其相對運動方向形成另一股相斥的推力，從而令電動線圈列組(20)與電動磁列組(10)相對運動方向形成完全推力之磁助力，可有效提高磁盤(1)旋轉轉速，進而提升輸出動力；反之，如第五圖所示，該電動磁列組(10)與該電動線圈列組(20)繼續相對運動，當感應開關組(30)於電動磁列組(10)該原感應給電之第一、二磁性件(11、12)上相逆運動方向一端之斷電檢知器(32)於感知電動線圈列組(20)之該感應線圈件(21)線圈(23)上相對運動方向進入端之切斷感應器(36)時，則電動線圈列組(20)之線圈(23)切斷電源，使電動線圈列組(20)之感應線圈件(21)不形成作用磁場，避免該感應線圈件(21)之線圈(23)因進入磁隙發電區，導致須輸入大電力用以磁化線圈(23)產生對應極性；且由於電動磁列組(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，可令電動線圈列組(20)感應線圈件(21)之線圈(23)在磁鐵不發電區能有效減低內電壓，從而可調降感應線圈件(21)之線圈(23)給電驅動時之輸入電力，同時在定向磁流的強化磁助力之下，可使磁盤(1)的運轉速率增加，達到吃電小，推力大之目的；再者由於電動模組(101)係設於磁盤(1)與線圈盤(2)的最外徑、而發電模組(102)係設於磁盤(1)與線圈盤(2)的最內徑，受到電動模組(101)力距放大及磁流定向的影響，可在磁盤(1)的增速運轉下，使發電模組(102)的發電磁組(15)與發電線圈組(25)產生高的切割頻率，而增大發電量，滿足提供電動模組(101)給電之需求，從而達到自主發電、自走馬達之目的。

另，本發明之另一較佳實施例，則係如第六圖所示，該實施例係呈盤式之矩陣化同軸電磁裝置，其係以同極相對之二個或二個以上磁盤(1)與二個或二個以上線圈盤(2)間隔交錯所構成，可有效提高整體的輸出動能與電能。

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。