TW202017284A - 應用嵌齒能之動能產生裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係指一種應用嵌齒能之動能產生裝置，其係由至少一磁列組、至少一線圈列組及至少一感應開關組所組成，該磁列組係由沿運動方向間隔排列之二個或二個以上之磁性件所組成，而該等磁性件係呈垂直運動方向充磁，又各該磁性件對應線圈列組之磁極呈同極相鄰，而該線圈列組係由呈垂直運動方向激磁之至少一線圈件所組成，且該線圈件之兩端磁極被激磁後與相鄰磁列組之磁性件的相對磁極呈同極相對狀，至於該感應開關組包含有設在磁列組之一給電檢知器、一斷電檢知器及設於線圈列組之至少一感應器，其中該給電檢知器係設於磁列組之各該磁性件的磁極中央，而該斷電檢知器則設於相鄰磁性件之磁力線變向點上，藉此，使磁列組的運動能被線圈列組給電激磁時解除嵌齒效應的無極性磁吸作用並產生電磁彈射力可加大推力，當線圈列組不給電時能利用自然磁吸的嵌齒能所產生強大的進場力為動能，可大幅降低能源消耗，且能準確斷電解除因磁力線變向點反生磁吸的逆向磁阻，達到創能且節能之目的。

Description

應用嵌齒能之動能產生裝置

本發明隸屬一種動能產生裝置之技術領域，具體而言係指一種應用嵌齒能之動能產生裝置，藉能以給電解除靜磁吸的嵌齒效應並得最大推力，且能充分利用其強大自然磁吸的嵌齒力為動能輸出，可降低能源消耗，並解除因反生磁吸所造成的反向磁阻，達到創能且節能之效。

本文舉一案例來加以說明，惟僅用於方便進行說明，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。按，電動裝置【即一般馬達】主要係由兩相對的磁組分別做為定子與轉子所構成，其中至少一磁組為線圈所構成，透過對線圈給電的方式使其成為電磁鐵，而能相對另一磁組之磁性件產生相斥與相吸的磁作用力，從而驅動轉子高速旋轉。而由於其在持續給電的情形下，因存在磁力線變向點反生磁吸之逆向磁阻，或在間歇給電的情形下，因存在相互自然磁吸之嵌齒效應，所以產生了減效的現象；為了解決前述的問題，目前主要係採用多相錯位及加大電量來補償，因此傳統馬達為降低嵌齒效應，通常藉由錯位的方式降低嵌齒效應的磁阻力，例如用18P24N(18個線圈對24個 磁鐵)的方式降低嵌齒效應的作用，但不能完全避免嵌齒效應的磁阻力，因此必須犧牲部份能源轉換率，這是無法避免的。但這樣的作法會使整個電動裝置的結構趨於複雜。另一作法就是乾脆捨棄鐵芯以避免嵌齒效應，但是運用空心線圈設計的馬達固然效率較高，其缺點是雖有較高轉速和效率，但卻缺少扭力。

換言之，動能產生裝置如能在不通電時有效的運用其自然的嵌齒效應，以透過其自然磁吸來達到創能之目的，則可達到降低耗能，且在通電時能準確斷電解除因磁力線變向點反生磁吸的逆向磁阻，則可生節能之效果，同時可以有效給電解除靜磁吸的嵌齒效應並得最大推力，當構體越大時其嵌齒力效應愈強，其效能提升愈大，而如何達到前述之目的及效能，是本發明所期待者。

有鑑於此，本發明人乃針對前述動能產生裝置的精進需求深入探討，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應用嵌齒能之動能產生裝置，藉以能在創造綠能與降低耗能及節能下，進一步充分提升動能產生裝置之效能。

因此，本發明之主要目的係在提供一種應用嵌齒能之動能產生裝置，藉以能利用自然磁吸的嵌齒力所產生強大的進場力為動能輸出，而能創造綠能，進一步降低耗能，同時增加其效能。

且，本發明之次一主要目的係在提供一種應用嵌齒能之動能產生裝置，其能準確斷電解除因磁力線變向點反生磁吸的逆向磁阻，達到節能之目的。

又，本發明之再一主要目的係在提供一種應用嵌齒能之動能產生裝置，其能在給電激磁時解除嵌齒效應的無極性磁吸作用並產生電磁彈射力可加大推力，能有效簡化結構，且當構體越大時，則其嵌齒力越大，更能提升其效能。

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，其係由至少一磁列組、至少一線圈列組及至少一感應開關組所組成，其中各該磁列組與各該線圈列組可呈相對高速運動之轉子或定子，供利用該感應開關組對該等線圈列組選擇性控制給電；其中所述之磁列組係由沿運動方向間隔排列之二個或二個以上之磁性件所組成，而該等磁性件係呈垂直運動方向充磁，且各相鄰之磁性件間分別具有一磁隙，又各該磁性件對應線圈列組之磁極呈同極相鄰；另所述之線圈列組係由沿運動方向間隔排列之至少一線圈件所組成，其中該等線圈件具有一導磁體，且導磁體上繞設有一給電後可垂直運動方向激磁之線圈，又線圈連接有一電源，再者當線圈件之線圈給電激磁後，該線圈件之兩端磁極被激磁後與相鄰磁列組之磁性件的相對磁極呈同極相對狀；至於，所述之該感應開關組包含有設在磁列組之一 給電檢知器、一斷電檢知器及設於線圈列組之至少一感應器，其中該給電檢知器係設於磁列組之各該磁性件的磁極中央，而該斷電檢知器則設於磁列組之相鄰磁性件中離開端的磁性件之磁力線變向點，至於該感應開關組之感應器係設於該線圈列組之線圈件中對應磁列組之磁極端。

綜上，本發明透過前述技術手段的實現，使本發明能有效的利用自然的磁吸效應，使在磁列組磁性件磁極時令線圈件被激磁，解除無極性磁吸作用並獲得最大磁助力，且在磁性件之磁力線變向點時則令線圈件斷電，解除因反生磁吸所產生的反向磁阻，達到節能之目的，並能利用自然磁吸的嵌齒力所產生強大的進場力為動能持續運轉，故可大幅降低能源消耗，同時當磁列組之磁性件與線圈列組之線圈件構體越大時，其磁助力及嵌齒力效果越強，進一步有效的提升其動力輸出，且相較於現有者，能有效簡化其結構，進而降低成本，進一步可實現其經濟效益。

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，以下乃舉本發明之若干較佳實施例，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)‧‧‧磁性件

(15)‧‧‧磁隙

(20)‧‧‧線圈列組

(21)‧‧‧線圈件

(22)‧‧‧導磁體

(25)‧‧‧線圈

(30)‧‧‧感應開關組

(31)‧‧‧給電檢知器

(32)‧‧‧斷電檢知器

(35)‧‧‧感應器

(351)‧‧‧啟動感應器

(352)‧‧‧斷電感應器

第一圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置中最大斥力的作用示意圖。

第二圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置中磁助力大於磁阻力的作用示意圖。

第三圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置中磁阻力大於磁助力的作用示意圖。

第四圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置中嵌齒力的作用示意圖。

第五A、五B圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置中尋找磁力線變向點之動作示意圖。

第六圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置於啟動給電之動作示意圖。

第七圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置於給電運作中之動作示意圖。

第八圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置於斷路不給電之動作示意圖。

第九圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置於不給電時利用自然磁吸產生嵌齒力之動作示意圖。

第十圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置另一實施例於啟動給電之動作示意圖。

第十一圖：係本發明應用嵌齒能之動能產生裝置另一實施例於斷路不給電之動作示意圖。

本發明係一種應用嵌齒能之動能產生裝置，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，根據本發明之設計與需求而進行變化。

而本發明之應用嵌齒能之動能產生裝置的構成，係如第一圖所示，其係由至少一磁列組(10)、至少一線圈列組(20)及至少一感應開關組(30)所組成，其中各該磁列組(10)與各該線圈列組(20)可被分別定義為可相對高速運動之轉子或定子，供利用該感應開關組(30)對該等線圈列組(20)選擇性控制給電或斷電；至於本發明應用嵌齒能之動能產生裝置較佳實施例之詳細構成，則仍請參看第一圖所示，各該磁列組(10)係由沿運動方向間隔排列之二個或二個以上之磁性件(11)所組成，而該等磁性件(11)係呈垂直運動方向充磁，且各相鄰之磁性件(11)間分別具有一磁隙(15)，且該磁隙(15)的最佳中心點為相鄰兩磁性件(11)之磁力線迴轉的交錯點，又各該磁性件(11)對應線圈列組(20)之磁極呈同極相鄰。而如有兩組平行之磁列組(10)時【如第十圖所示】，則該線圈列組(20)位於相對兩磁列組(10)間、且呈等距相對，又兩組磁列組(10)之磁性件(11)及磁隙(15)呈同位相對、且可同步運動，再者兩平行磁列組(10)同位相對之磁性件(11)的磁極呈異極相對；另，所述之線圈列組(20)係由垂直運動方向激磁、且沿運動方向間隔排列之至少一線圈件(21)所組成，其中該等 線圈件(21)具有一導磁體(22)，且導磁體(22)上繞設有一給電後可垂直運動方向激磁之線圈(25)，又線圈(25)連接有一電源【圖中未示】，供感應開關組(30)控制給電或斷電，再者當線圈件(21)之線圈(25)給電激磁後，該線圈件(21)之兩端磁極被激磁後與相鄰磁列組(10)之磁性件(11)的相對磁極呈同極相對狀【如第一圖所示，例如當磁列組(10)磁性件(11)以N極對應線圈列組(20)時，則線圈件(21)於激磁之相對磁極亦為N極】；至於，該感應開關組(30)包含有設在磁列組(10)之一給電檢知器(31)、一斷電檢知器(32)及設於線圈列組(20)之至少一感應器(35)，供控制線圈列組(20)之線圈件(21)之線圈(25)是否連通電源予以給電。其中該給電檢知器(31)係設於磁列組(10)之各該磁性件(11)的磁極中央，而該斷電檢知器(32)則設於相鄰磁性件(11)之磁隙(15)中，至於該感應開關組(30)如僅為一個感應器(35)時，則該感應器(35)係設於該線圈列組(20)之線圈件(21)中對應磁列組(10)之磁極中央。供線圈件(21)上之感應器(35)於檢知磁列組(10)之磁性件(11)的給電檢知器(31)時，可操控電源與該對應線圈列組(20)線圈件(21)之線圈(25)連通給電，使線圈件(21)因激磁作用而磁化成電磁鐵，另該等線圈件(21)感應器(35)於檢知磁列組(10)中相鄰磁性件(11)間的斷電檢知器(32)時，可以切斷電源與該對應線圈件(21)線圈(25)的連通，形 成不給電狀態，使線圈件(21)不會被磁化成電磁鐵；而由於線圈列組(20)之線圈件(21)於給電激磁成電磁鐵及不給電時，其相對磁列組(10)之相鄰磁性件(11)會產生不同作用力的磁性效應，如第一圖所示，當線圈件(21)對應相鄰磁性件(11)中沿運動方向離開端之磁性件(11)的磁極中央、且給電激磁時，由於磁性件(11)與線圈件(21)呈同極相對、且磁力線呈對向流動，受到磁性件(11)及線圈件(21)磁力線流出之磁束串影響，除可解除自然磁吸的嵌齒效應，並形成一最大的斥力，即為沿運動方向之最大推力【磁助力】；而如第二圖所示，當磁列組(10)之磁性件(11)持續由右向左運動時，該線圈件(21)磁力線的流向會因對應沿運動方向離開端之磁性件(11)的大量磁力線流向而呈同向，然由於此時線圈件(21)的大部分磁力線與離開端之磁性件(11)的磁力線呈同向，因此其推力大於吸力，故其磁助力大於磁阻力。另如第三圖所示，當磁列組(10)之磁性件(11)持續由右向左運動，若線圈件(21)持續維持通電狀態，而該線圈件(21)行至該離開端之磁性件(11)的磁力線變向點時，由於該磁性件(11)的磁力線方向與線圈件(21)的磁力線方向呈異向狀，此時磁性件(11)與線圈件(21)的磁作用變成磁吸力【磁阻力】，故如繼續對線圈件(21)給電激磁則產生有害運動方向的磁阻力。而如第四圖所示，當磁列組(10)之磁性件(11)持續由右向左運動，而該線圈件(21)進入該進入端之磁性件(11)磁通的範圍時，如該線圈件(21)斷 電未被激磁成電磁鐵，則該進入端之磁性件(11)可對線圈件(21)的導磁體(22)產生自然的磁吸作用【嵌齒能】。故前述感應開關組(30)之斷電檢知器(32)應設於磁列組(10)之相鄰磁性件(11)中離開端的磁性件(11)之磁力線變向點；至於如何找出該磁性件(11)之磁力線變向點，則係如第五A、五B圖所示，當磁性件(11)與激磁後的線圈件(21)呈同極相對時，則產生相斥之磁推力【如第五A圖所示】，而當磁性件(11)與線圈件(21)相對位移，且位移至磁性件(11)的磁力線因變向而反生相吸之磁吸力，當該磁性件(11)與線圈件(21)相吸達到定位時，則二者即不再位移，此點即為該磁性件(11)之磁力線變向點【如第五B圖所示】，可供將前述感應開關組(30)之斷電檢知器(32)設於此磁力線變向點的對應位置上。

藉此，組構成一可創能且節能之應用嵌齒能之動能產生裝置者。

至於本發明應用嵌齒能之動能產生裝置較佳實施例於實際作動時，則係如第六~九圖所示，其中第六圖是檢知給電之運轉狀態，而第七圖係給電中之運轉狀態。又第八圖是檢知斷電之運轉狀態，另第九圖係斷電中之運轉狀態。於實際運轉時，如第六圖所示，當線圈列組(20)之線圈件(21)上的感應器(35)對應相鄰磁性件(11)中沿運動方向離開端之磁性件(11A)磁極中央的給電檢知器(31)時，該線圈件(21)之線圈(25)被導通而激磁形成電磁鐵，此時由於該離開端之磁性件(11A) 與線圈件(21)呈同極相對、且磁力線呈對向流動，受到該磁性件(11A)及線圈件(21)磁力線流出之磁束串影響，除可解除自然磁吸的嵌齒效應外，並可產生一最大的斥力【推力】，即為沿運動方向之最大磁助力，使磁列組(10)被有效推動；而當磁列組(10)持續由右向左運動時，如第七圖所示，該線圈件(21)的磁力線對應沿運動方向離開端之磁性件(11A)的磁力線大部分呈同向，因此其推力大於吸力，故其磁助力大於磁阻力；另如第八圖所示，當磁列組(10)持續由右向左運動，而該線圈件(21)上的感應器(35)對應該離開端之磁性件(11A)的磁力線變向點上之斷電檢知器(32)時，該線圈件(21)之線圈(25)與電源呈斷線不給電狀，使該線圈件(21)不致被激磁成電磁鐵，此時該磁列組(10)之磁性件(11A)不會因反生的磁吸力而增生有害於運動方向的磁阻力，可利用沿運動方向之慣性力持續運動；進一步如第九圖所示，當磁列組(10)持續由右向左運動，而該線圈件(21)進入該進入端之磁性件(11B)的磁通範圍時，如該線圈件(21)因斷電未被激磁，則該進入端之磁性件(11B)可對線圈件(21)的導磁體(22)產生自然的磁吸作用【嵌齒能】，如此磁列組(10)之相鄰磁性件(11A)可以在前段線圈件(21)被激磁時，加大其磁助力，且在後段時則令線圈件(21)斷電利用無極性磁吸件的嵌齒能持續運轉，故可大幅 減少能源消耗，並且達到節能之目的；同時，當磁列組(10)之磁性件(11)與線圈列組(20)之線圈件(21)構體越大時，其磁助力及嵌齒力效應越強，進一步有效的提升其運轉的效能，且相較於現有者，無需使用多項錯位之補償結構，而能有效簡化其結構，進而降低成本。

再者，本發明另有一較佳實施例，則請參看第十一、十二圖所顯示者，該感應開關組(30)於線圈列組(20)上設有二個感應器(35)，其被分別定義為一啟動感應器(351)及一斷電感應器(352)，供控制線圈列組(20)之線圈件(21)之線圈(25)是否連通電源予以給電。其中該啟動感應器(351)係設於該線圈列組(20)之線圈件(21)磁極中對應磁列組(10)沿運動方向離開端之一端，而該斷電感應器(352)係設於該線圈列組(20)之線圈件(21)磁極中對應磁列組(10)沿運動方向進入端之一端。供線圈件(21)在最大磁作用力及完全進入斥力範圍時，該啟動感應器(351)可檢知磁列組(10)之磁性件(11)的給電檢知器(31)【如第十一圖所示】，使線圈件(21)之線圈(25)連通給電，並令線圈件(21)激磁而磁化成電磁鐵，另該等線圈件(21)之斷電感應器(352)可在一檢知磁列組(10)中相鄰磁性件(11)之磁力線變向點的斷電檢知器(32)時【如第十二圖所示】，可立即切斷電源與該對應線圈件(21)線圈(25)的連通，形成不給電狀態，使線圈件(21)不會被磁化成電磁鐵，解除因反生磁吸而增生之磁阻，進一步增進其節能的效果。

本發明應用嵌齒能之動能產生裝置設計上務求最大的嵌齒力，這與昔式傳動機構盡量閃避嵌齒效應及輕啟動設計概念不同，藉由通電解除嵌齒效應的無極性磁吸作用，並產生最大的電磁彈射力，然就每個動作週期來說，線圈通電(耗能)的時間和比例非常短，實務上通電的時間只有每個動作週期的10-25%，其目的在以微能驅動平行式動能產生裝置，使嵌齒力強大的進場力成為動能輸出，且能準確斷電解除因磁力線變向點反生磁吸的逆向磁阻，達成創造綠能及節能省能的功效，這與昔式傳動機構需不斷以電能換取動能且又耗費能源的技術手段完全不同。

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。

(10)‧‧‧磁列組

(11)‧‧‧磁性件

(15)‧‧‧磁隙

(20)‧‧‧線圈列組

(21)‧‧‧線圈件

(22)‧‧‧導磁體

(25)‧‧‧線圈

(30)‧‧‧感應開關組

(31)‧‧‧給電檢知器

(32)‧‧‧斷電檢知器

(35)‧‧‧感應器

Claims (4)

1. 一種應用嵌齒能之動能產生裝置，包含有至少一磁列組、至少一線圈列組及至少一感應開關組，其中各該磁列組與各該線圈列組可相對高速運動之轉子或定子，供利用該感應開關組對該等線圈列組選擇性控制給電；其中所述之磁列組包含有沿運動方向間隔排列之二個或二個以上之磁性件，而該等磁性件係呈垂直運動方向充磁，且各相鄰之磁性件間分別具有一磁隙，又各該磁性件對應線圈列組之磁極呈同極相鄰；另所述之線圈列組包含有沿運動方向間隔排列之至少一線圈件，其中該等線圈件具有一導磁體，且導磁體上繞設有一給電後可垂直運動方向激磁之線圈，又線圈連接有一電源，再者當線圈件之線圈給電激磁後，該線圈件之兩端磁極被激磁後與相鄰磁列組之磁性件的相對磁極呈同極相對狀；至於，所述之該感應開關組包含有設在磁列組之至少二給電檢知器、至少一斷電檢知器及設於線圈列組之至少一感應器，其中該給電檢知器係設於磁列組之各該磁性件的磁極中央，而該斷電檢知器則設於磁列組之相鄰磁性件中離開端的磁性件之磁力線變向點，至於該感應開關組之感應器係設於該線圈列組之線圈件中對應磁列組之磁極端。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用嵌齒能之動能產生裝置，其中該磁力線變向點取自於當磁性件與激磁之線圈件相對位移時，該磁性件與線圈件互為磁吸不再位移之位置。
3. 如申請專利範圍第1項所述之應用嵌齒能之動能產生裝置，其中該動能產生裝置具有兩組或兩組以上平行之磁列組時，則相對之磁列組間分設有一線圈列組，且該線圈列組與兩相對磁列組呈等距相對，又兩組磁列組之磁性件及磁隙呈同位相對、且可同步運動，再者兩相對磁列組之同位磁性件的磁極呈異極相對。
4. 如申請專利範圍第1項所述之應用嵌齒能之動能產生裝置，其中該感應開關組可於線圈列組之線圈件上設有二個感應器，其被分別定義為一啟動感應器及一斷電感應器，其中該啟動感應器係設於該線圈列組之線圈件磁極中對應磁列組沿運動方向離開端之一端，而該斷電感應器係設於該線圈列組之線圈件磁極中對應磁列組沿運動方向進入端之一端。

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