TW202121805A - 一個用作直流電動機和直流發電機的裝置 - Google Patents

Abstract

本發明公開了利用一個用作直流電動機和直流發電機的裝置。兩個永磁鐵設置成可與軸一起旋轉，一個線圈設置在該等永磁鐵的周圍外側，且設置一個裝置以使電流在該線圈流動。兩個二次電池用以在該線圈供應電流。該等二次電池利用該線圈上發生的反電動勢以獲得充電。如果該軸旋轉時不使用該等二次電池，則通過旋轉的該等永磁鐵對該等二次電池充電。

Description

一個用作直流電動機和直流發電機的裝置

本發明涉及一個用作直流電動機和直流發電機的裝置。更具體而言，兩個永磁鐵設置成可與軸一起旋轉，一個線圈設置在該等永磁鐵的周圍外側，且設置一個裝置以使電流在該線圈流動。兩個二次電池用以在該線圈供應電流。該等二次電池利用該線圈上發生的反電動勢以獲得充電。如果該軸旋轉時不使用該等二次電池，則通過旋轉的該等永磁鐵對該等二次電池充電。

使用繼電器電路中，用作開關的電晶體連接於繼電器的一端子，該電晶體連接於電池的陰極側。繼電器上連接電池並阻斷時，比電池電壓更高的電壓會瞬間發生在繼電器上。此發生的高電壓會損傷用作開關的電晶體。為解決此問題，利用一二極體，該二極體的陽極與連接於電池陰極側的繼電器的端子連接，該二極體的陰極與連接於電池陽極側的繼電器的端子連接。因此在繼電器上發生的電由二極體的陽極流入陰極。換言之，在電池陰極側被阻斷的繼電器的端子上瞬間發生高電壓後，在連接於電池陽極側的繼電器端子中的電子由該二極體陰極側流入陽極側而流入繼電器。繼電器上發生的高電壓是繼電器上連接電池並被阻斷而發生的反電動勢。

給線圈連接一電池時，多個電子由該電池的陰極流入該電池的陽極。線圈在該電池的陰極被阻斷時，多個電子不再由該電池的陰極流入線圈，而多個電子會流入該電池的陽極，線圈內的多個電子藉由線圈的磁力繼續向前 移動。然後線圈內的多個電子從在該電池的陰極被阻斷的端子側開始消失。因而連接於該電池陽極的一側和在該電池的陰極側被阻斷側之間發生電子數之差，並且差異發生變化。而兩側的電子數之差先變大然後再變小。在線圈內發生的電子數之差就是反電動勢。反電動勢逐漸變大，兩側電子數之差最大時(即電子只有線圈的一半)達到頂峰。然後逐漸變小直至消失。

二次電池(二次電池-1)在線圈阻斷時，該線圈的電壓通過該線圈上發生的反電動勢比二次電池-1的電壓瞬間更高。如果在該線圈的兩個端子將該二次電池-1的陽極和陰極全部阻斷，則該線圈瞬間變為一個電源，在該二次電池-1陰極側被阻斷的該線圈的端子(B端子)變為陽極，在該二次電池-1陽極側被阻斷的該線圈的端子(A端子)變為陰極。如果多個電子由另一二次電池(二次電池-2)的陽極可以流入該線圈的B端子，但不能逆流，而多個電子由該線圈的A端子可以流入該二次電池-2的陰極，但不能逆流，則多個電子由該二次電池-2的陽極流入陰極，該二次電池-2被充電。

然後稍後該二次電池-1的陽極連接到該線圈的A端子時，多個電子由該線圈流入該二次電池-1的陽極。而多個電子通過線圈上發生的反電動勢由該二次電池-2的陽極流入該線圈的B端子。

進而通過該線圈上發生的反電動勢，該線圈運行，該二次電池-1的電力消耗減少，而該二次電池-2被充電。

WIPO WO 2015/142084 A1(2015.09.24)(KR 10-1733373 B1(2017.05.08))就是其先前技術(prior art)。該發明中該二次電池的陰極在電磁鐵的端子被阻斷。該二次電池的陰極在電磁鐵被阻斷時，流入電磁鐵的多個電子會繼續流入該二次電池的陽極。一電容器中的多個電子通過在電磁鐵上發生的反電動勢流入電磁鐵，而且多個電子該在二次電池的陽極流入電容器和電磁鐵。流入電磁鐵的多個電子繼續流入該二次電池的陽極。

本發明的目的在於，利用兩個永磁鐵、一個線圈及二個二次電池，來旋轉一軸，利用該線圈上發生的反電動勢，減少該等二次電池的電力消耗。且如果該軸旋轉時不使用該等二次電池，則通過旋轉的該等永磁鐵對該等二次電池充電。

本發明包括複數永磁鐵(permanent magnets)、一個線圈(coil)、兩個二次電池(secondary cell batteries)和一個使電流在該線圈流動的裝置(device of making electric current flow in the coil)。

該等永磁鐵被設置成可與該軸一起旋轉，該等永磁鐵中之一者的N極面對該軸，該等永磁鐵中之另一者的S極面對該軸。

所述多個永磁鐵的周圍外部設置有一個線圈。

設置有供應直流電流的一個第一二次電池以及一個第二二次電池。

一個第一旋轉配件設置於該軸，用於使一個第一光遮斷器的光重複地通過和被阻擋，以將該第一二次電池的陽極與該線圈的一第一端子連接和阻斷，以及將該第一二次電池的陰極與該線圈的一第二端子連接和阻斷，該第一旋轉配件更用於使一個第三光遮斷器的光重複地通過和被阻擋，以將該第二二次電池的陽極與該線圈的該第二端子連接和阻斷，以及將該第二二次電池的陰極與該線圈的該第一端子連接和阻斷。

一個第二旋轉配件設置於該軸，用於使一個第二光遮斷器的光重複地通過和被阻擋，以將該第一二次電池的陰極與該線圈的該第二端子連接和阻斷，該第二旋轉配件更用於使一個第四光遮斷器的光重複地通過和被阻擋， 以將該第二二次電池的陰極與該線圈的該第一端子連接和阻斷。

使電流在該線圈流動的一個裝置，其中該第一二次電池的陽極和該線圈的該第一端子通過一第一P channel FET開關連接，該線圈的該第二端子和該第一二次電池的陰極通過一第一N channel FET開關連接，該第二二次電池的陽極和該線圈的該第二端子通過一第二P channel FET開關連接，該線圈的該第一端子和該第二二次電池的陰極通過一第二N channel FET開關連接，一第一二極體的陰極連接於該第一二次電池的陽極而且該第一二極體的陽極連接於該線圈的該第一端子，一第二二極體的陰極連接於該線圈的該第二端子而且該第二二極體的陽極連接於該第一二次電池的陰極，一第三二極體的陰極連接於該第二二次電池的陽極而且該第三二極體的陽極連接於該線圈的該第二端子，一第四二極體的陰極連接於該線圈的該第一端子而且該第四二極體的陽極連接於該第二二次電池的陰極。

當該第一旋轉配件使該第一光遮斷器的光通過後，該第一P channel FET開關被開通，且當該第一旋轉配件阻斷該第一光遮斷器的光後，該第一P channel FET開關被關閉；當該第二旋轉配件使該第二光遮斷器的光通過後，該第一N channel FET開關被開通，且當該第二旋轉配件阻斷該第二光遮斷器的光後，該第一N channel FET開關被關閉；以及當該第一旋轉配件使該第一光遮斷器的光通過後，該第一N channel FET開關被開通，且當該第一旋轉配件阻斷該第一光遮斷器的光後，該第一N channel FET開關被關閉；當該第一旋轉配件使該第三光遮斷器的光通過後，該第二P channel FET開關被開通，且當該第一旋轉配件阻斷該第三光遮斷器的光後，該第二P channel FET開關被關閉；當該第二旋轉配件使該第四光遮斷器的光通過後，該第二N channel FET開關被開通，且當該第二旋轉配件阻斷該第四光遮斷器的光後，該第二N channel FET開關被關閉；以及當該第一旋轉配件使該第三光遮斷器的光通過後，該第二N channel FET開關被開通，且當該第一旋轉配件阻斷該第三光遮斷器的光後，該第二N channel FET開關被關閉。

為了該線圈在該等永磁鐵中之第一永磁鐵面對該線圈的一側面L之處開始運行，該第一P channel FET開關和該第一N channel FET開關設置為打開，為了該線圈在該等永磁鐵中之第二永磁鐵面對該線圈的L側面之處開始運行，該第二P channel FET開關和該第二N channel FET開關設置為打開，當該第一旋轉配件和該第二旋轉配件旋轉時，交替地執行一第一過程(routine)和一第二過程。該第一過程包含：一第一動作，即當該第一P channel FET開關和該第一N channel FET開關全部開通，該線圈通過該第一二次電池運行，以及一第二動作，即該第一P channel FET開關和該第一N channel FET開關全部關閉，其中，通過該線圈上發生的反電動勢，多個電子由該第二二次電池的陽極流入該線圈的該第二端子，而且由該線圈的該第一端子流入該第二二次電池的陰極，當第一永磁鐵面對該線圈的L側面對時，該第一過程會被反復。該第二過程包含：一第一動作，即當該第二P channel FET開關和該第二N channel FET開關全部開通，該線圈通過該第二二次電池運行，以及一第二動作，即該第二P channel FET開關和該第二N channel FET開關全部關閉，通過該線圈上發生的反電動勢，多個電子由該第一二次電池的陽極流入該線圈的該第一端子，而且由該線圈的該第二端子流入該第一二次電池的陰極，當第二永磁鐵面對該線圈的L側面對時，該第二過程會被反復。

本發明的有益效果在於，利用二個永磁鐵、一個線圈及二個二次電池，來旋轉一軸，並利用該線圈上發生的反電動勢，以減少該等二次電池的電力消耗。且如果軸旋轉時不使用該等二次電池，則通過旋轉的該等永磁鐵對該等二次電池充電。本發明的應用範圍包括電動汽車、電動飛機、電動船、電 動自行車、無人機等各種領域。

101‧‧‧永磁鐵-1

102‧‧‧永磁鐵-2

201‧‧‧線圈

301‧‧‧旋轉配件P

302‧‧‧旋轉配件N

401‧‧‧裝置

501‧‧‧二次電池-1

502‧‧‧二次電池-2

11‧‧‧光遮斷器-1

12‧‧‧光遮斷器-2

13‧‧‧P channel FET-1

14‧‧‧N channel FET-1

15‧‧‧二極體-1

16‧‧‧二極體-2

21‧‧‧光遮斷器-3

22‧‧‧光遮斷器-4

23‧‧‧P channel FET-2

24‧‧‧N channel FET-2

25‧‧‧二極體-3

26‧‧‧二極體-4

第1圖是顯示本發明實施例的用作直流電動機和直流發電機的裝置的透視圖。

第2圖是顯示為了在使電流在該線圈流動的裝置中使一二次電池的陽極與一線圈的一端子被反復連接和阻斷，用於使一光遮斷器反復通過和遮斷的旋轉配件P的示意圖。

第3圖是顯示為了在使電流在該線圈流動的裝置中使一二次電池的陰極與該線圈的另一端子被反復連接和阻斷，用於使另一光遮斷器反復通過和遮斷的旋轉配件N的示意圖。

第4圖是使電流在該線圈流動的裝置的電子電路圖。

下面結合圖式說明本發明的優選實施例。

第1圖是顯示本發明實施例的用作直流電動機和直流發電機的裝置的透視圖，第2圖是顯示為了在使電流在該線圈流動的裝置中使一二次電池的陽極與該線圈的一端子被反復連接和阻斷，用於使一光遮斷器的光反復通過和遮斷的旋轉配件P的示意圖，第3圖是顯示為了在使電流在該線圈流動的裝置中使一二次電池的陰極與該線圈的另一端子被反復連接和阻斷，用於使另一光遮斷器反復通過和遮斷的旋轉配件N的示意圖，第4圖是使電流在該線圈流動的裝置的電子電路圖。

如第1圖所示，兩個永磁鐵(101、102)被設置成可與軸一起旋轉，旋轉軸被設置成與未圖示的軸承結合而旋轉。一個線圈(201)設置在兩個永磁鐵(101、102)周圍外側，該線圈被未圖示的固定裝置固定住。一個旋轉配件P(301)和一個旋轉配件N(302)被設置在軸，為了使電流在該線圈流 動，使用光遮斷器和其它電子配件的一個裝置(401)。兩個二次電池(501、502)用於給該線圈供應直流電流。

永磁鐵-1、2(101、102)以180°的間隔設置，永磁鐵-1(101)的N極面對軸，永磁鐵-2(102)的S極面對軸。

旋轉配件P(301)設置在軸上，旋轉配件P(301)使將光的20°的間隔通過，使20°的間隔阻斷，使10°的間隔通過的過程反復三次，然後阻斷光210°的間隔。

旋轉配件N(302)設置在軸上，旋轉配件N(302)將使光的20°的間隔通過，使30°的間隔阻斷的過程反復三次，然後阻斷光的210°的間隔。

旋轉配件P(301)用於將二次電池-1(501)的陽極與線圈(201)的一端子(A端子)連接和阻斷。旋轉配件N(302)用於將二次電池-1(501)的陰極與線圈(201)的其它端子(B端子)連接和阻斷。

旋轉配件P(301)用於將二次電池-2(502)的陽極與線圈(201)的B端子連接和阻斷。旋轉配件N(302)用於將二次電池-2(502)的陰極與線圈(201)的A端子連接和阻斷。

將光遮斷器-1(11)及光遮斷器-2(12)設置為使光遮斷器-1(11)和光遮斷器-2(12)的光通過，且當永磁鐵-1(101)面對線圈(201)的一側(L側)時，通過旋轉配件P(301)和旋轉配件N(302)，遮擋光遮斷器-1(11)及光遮斷器-2(12)的光，且使光遮斷器-1(11)的光通過。

將光遮斷器-3(21)及光遮斷器-4(22)設置為使光遮斷器-3(21)及光遮斷器-4(22)的光通過，且當永磁鐵-2(102)面對線圈(201)的L側時，通過旋轉配件P(301)及旋轉配件N(302)，遮擋光遮斷器-3(21)及光遮斷器-4(22)的光，且使光遮斷器-3(21)的光通過。

一個裝置(401)通過交替改變電流的方向使電流在該線圈 (201)流動。如第4圖所示，如果永磁鐵-1(101)面對線圈(201)的L側面，則光遮斷器-1(11)和光遮斷器-2(12)的光通過，P channel FET-1(13)和N channel FET-1(14)開通，多個電子從二次電池-1(501)的陰極流入二次電池-1(501)的陽極，且該線圈(201)運行。然後稍後，光遮斷器-1(11)和光遮斷器-2(12)的光被阻斷時，P channel FET-1(13)和N channel FET-1(14)被關閉，多個電子不會由二次電池-1(501)的陰極流二次電池-1(501)的陽極。此時多個電子通過在該線圈(201)發生的反電動勢由二次電池-2(502)的陽極流入二次電池-2(502)的陰極。然後稍後光遮斷器-1(11)的光通過時，P channel FET-1(13)開通，被關在該線圈(201)的多個電子流入二次電池-1(501)的陽極。多個電子通過該線圈(201)上發生的反電動勢由二次電池-2(502)的陽極流入二次電池-2(502)的陰極。當永磁鐵-1(101)面對線圈(201)的L側面時，上述過程會被反復三次。如果永磁鐵-2(102)面對線圈(201)的L側面，則光遮斷器-3(21)和光遮斷器-4(22)的光通過，P channel FET-2(23)和N channel FET-2(24)開通，多個電子從二次電池-2(502)的陰極流入二次電池-2(502)的陽極，且該線圈(201)運行。然後稍後，光遮斷器-3(21)和光遮斷器-4(22)的光被阻斷時，P channel FET-2(23)和N channel FET-2(24)被關閉，多個電子不會由二次電池-2(502)的陰極流二次電池-2(502)的陽極。此時多個電子通過在該線圈(201)發生的反電動勢由二次電池-1(501)的陽極流入二次電池-1(501)的陰極。然後稍後光遮斷器-3(21)的光通過時，P channel FET-2(23)開通，被關在該線圈(201)的多個電子流入二次電池-2(502)的陽極。多個電子通過該線圈上(201)發生的反電動勢由二次電池-1(501)的陽極流入二次電池-1(501)的陰極。當永磁鐵-2(102)面對線圈(201)的L側面時，上述過程會被反復三次。

如第1圖所示，當永磁鐵-1(101)面對該線圈(201)的L側面時，二次電池-1(501)被放電，且電流在線圈(201)流動。通過該線圈(201)上發生的反電動勢，電流在該線圈(201)流動，且二次電池-2(502)被充電。當電流在線圈(201)流動時，複數個永磁鐵順時針旋轉，使永磁鐵-2(102)面對線圈(201)的L側面。

當永磁鐵-2(102)面對線圈(201)的L側面時，二次電池-2(502)被放電，且電流在線圈(201)電流流動。通過線圈(201)上發生的反電動勢，電流在線圈(201)流動，且二次電池-1(501)被充電。當電流在線圈(201)流動時，複數個永磁鐵順時針旋轉，使永磁鐵-1(101)面對線圈(201)的L側面。

如上所述，使用兩個二次電池(501，502)，交替改變該線圈(201)的電流的方向，該等永磁鐵繼續旋轉，通過在線圈(201)發生的反電動勢，該等二次電池(501，502)被充電。

如果該等永磁鐵不使用兩個二次電池(501，502)順時針旋轉，則當永磁鐵-1(101)面對線圈(201)的L側面時，二次電池-2(502)被充電，當永磁鐵-2(102)面對線圈(201)的L側面時，二次電池-1(501)被充電。

以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所述的技術方案進行修改；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例所述技術方案的範圍。

101‧‧‧永磁鐵-1

102‧‧‧永磁鐵-2

201‧‧‧線圈

301‧‧‧旋轉配件P

302‧‧‧旋轉配件N

401‧‧‧裝置

501‧‧‧二次電池-1

502‧‧‧二次電池-2

Claims (2)

1. 一種用作直流電動機和直流發電機的裝置，其特徵在於，包含：

   複數個永磁鐵(101、102)被設置成可與該軸一起旋轉，該等永磁鐵中之一者的N極面對該軸，該等永磁鐵中之另一者的S極面對該軸；

   該等永磁鐵的周圍外部設置有一個線圈(201)；

   該線圈(201)上設置有供應直流電流的一個第一二次電池(501)和一個第二二次電池(502)；

   一個第一旋轉配件(301)設置於該軸，用於使一個第一光遮斷器(11)的光重複地通過和被阻擋，以將該第一二次電池(501)的陽極與該線圈(201)的一第一端子(A)連接和阻斷，以及將該第一二次電池(501)的陰極與該線圈(201)的一第二端子(B)連接和阻斷；該第一旋轉配件(301)更用於使一個第三光遮斷器(21)的光重複地通過和被阻擋，以將該第二二次電池(502)的陽極與該線圈(201)的該第二端子(B)連接和阻斷，以及將該第二二次電池(502)的陰極與該線圈(201)的該第一端子(A)連接和阻斷；

   一個第二旋轉配件(302)設置於該軸，用於使一個第二光遮斷器(12)的光重複地通過和被阻擋，以將該第一二次電池(501)的陰極與該線圈(201)的該第二端子(B)連接和阻斷；該第二旋轉配件(302)更用於使一個第四光遮斷器(22)的光重複地通過和被阻擋，以將該第二二次電池(502)的陰極與該線圈的該第一端子(A)連接和阻斷；

   使電流在該線圈(201)流動的一個裝置(401)，

   該第一二次電池(501)的陽極和該線圈(201)的該第一端子(A)通過一第一P channel FET開關(13)連接，該線圈(201)的該第二 端子(B)和該第一二次電池(501)的陰極通過一第一N channel FET開關(14)連接，該第二二次電池(502)的陽極和該線圈(201)的該第二端子(B)通過一第二P channel FET開關(23)連接，該線圈(201)的該第一端子(A)和該第二二次電池(502)的陰極通過一第二N channel FET開關(24)連接，

   一第一二極體(15)的陰極連接於該第一二次電池(501)的陽極而且該第一二極體的陽極連接於該線圈(201)的該第一端子(A)，一 第二二極體(16)的陰極連接於該線圈(201)的該第二端子(B)而且該第二二極體的陽極連接於該第一二次電池(501)的陰極，一第三二極體(25)的陰極連接於該第二二次電池(502)的陽極而且該第三二極體的陽極連接於該線圈(201)的該第二端子(B)，一第四二極體(26)的陰極連接於該線圈(201)的該第一端子(A)而且該第四二極體的陽極連接於該第二二次電池(502)的陰極，

   當該第一旋轉配件(301)使該第一光遮斷器(11)的光通過後，該第一P channel FET開關(13)被開通，且當該第一旋轉配件(301)阻斷該第一光遮斷器(11)的光後，該第一P channel FET開關(13)被關閉，當該第二旋轉配件(302)使該第二光遮斷器(12)的光通過後，該第一N channel FET開關(14)被開通，且當該第二旋轉配件(302)阻斷該第二光遮斷器(12)的光後，該第一N channel FET開關(14)被關閉；以及當該第一旋轉配件(301)使該第一光遮斷器(11)的光通過後，該第一N channel FET開關(14)被開通，且當該第一旋轉配件(301)阻斷該第一光遮斷器(11)的光後，該第一N channel FET開關(14)被關閉；當該第一旋轉配件(301)使該第三光遮斷器(21)的光通過後，該第二P channel FET開關(23) 被開通，且當該第一旋轉配件(301)阻斷該第三光遮斷器(21)的光後，該第二P channel FET開關(23)被關閉；當該第二旋轉配件(302)使該第四光遮斷器(22)的光通過後，該第二N channel FET開關(24)被開通，且當該第二旋轉配件(302)阻斷該第四光遮斷器(22)的光後，該第二N channel FET開關(24)被關閉；以及當該第一旋轉配件(301)使該第三光遮斷器(21)的光通過後，該第二N channel FET開關(24)被開通，且當該第一旋轉配件(301)阻斷該第三光遮斷器(21)的光後，該第二N channel FET開關(24)被關閉，

   為了該線圈(201)在該等永磁鐵中之一第一永磁鐵面對該線圈(201)的一側面L之處開始運行，該第一P channel FET開關(13)和該第一N channel FET開關(14)設置為打開，

   為了該線圈(201)在該等永磁鐵中之一第二永磁鐵面對該線圈(201)的L側面之處開始運行，該第二P channel FET開關(23)和該第二N channel FET開關(24)設置為打開，

   當該第一旋轉配件(301)和該第二旋轉配件(302)旋轉時，交替地執行一第一過程(routine)和一第二過程，

   該第一過程包含：

   一第一動作，即當該第一P channel FET開關(13)和該第一N channel FET開關(14)全部開通時，該線圈(201)通過該第一二次電池(501)運行，以及

   一第二動作，即該第一P channel FET開關(13)和該第一N channel FET開關(14)全部關閉，

   其中，通過該線圈上發生的反電動勢，多個電子由該第二二次電池 (502)的陽極流入該線圈(201)的該第二端子(B)，而且由該線圈(201)的該第一端子(A)流入該第二二次電池(502)的陰極，

   當該第一永磁鐵面對該線圈(201)的L側面對時，該第一過程會被反復，

   該第二過程包含：

   一第一動作，即當該第二P channel FET開關(23)和該第二N channel FET開關(24)全部開通時，該線圈(201)通過該第二二次電池(502)運行，以及

   一第二動作，即該第二P channel FET開關(23)和該第二N channel FET開關(24)全部關閉，

   其中，通過該線圈(201)上發生的反電動勢，多個電子由該第一二次電池(501)的陽極流入該線圈(201)的該第一端子(A)，而且由該線圈(201)的該第二端子(B)流入該第一二次電池(501)的陰極，

   當該第二永磁鐵面對該線圈(201)的L側面對時，該第二過程會被反復。
2. 如請求項1所述的裝置，其特徵在於：

   當執行完該第一過程中的該第一動作和該第二動作時，該第一過程更包含一第三動作，即該第一P channel FET開關(13)被打開；以及當執行完該第二過程中的該第一動作和該第二動作時，該第二過程更包含一第三動作，即該第二P channel FET開關(23)被打開。

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