TWI292978B - Magnetic rotating motor generator - Google Patents
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Description
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五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域】 、 本發明有關於一種磁力回轉式馬達發電機， 達係可達到半永久性之磁力回轉驅動，如此二 2 模式下進行既定工作(例如：風扇之回轉或-回轉 動另外，本發明亦包括了一電力產生模；械：= ίΐΐ下！可進行電力的產& ’其輸出電力係大於用以驅 動馬達之輸入電力，並且可同時進行電力產生。 ' 【先前技術】 水力（water power)、風力（wind power)、熱力 (thermal power)及核能（nuciear power)係用以作為用以 轉動一發電機（generator)之能量，如此便可產生所需之 電力（power)。就水力而言，由於其必須建構用以轉動水 力渦輪機（hydraulic turbines)所需之水壩（dams)，除了 造成環境破壞（environmental destruction)之外，水量 也未必是經常性充足的。另外，沉積物（sediment)係會沉 激於水壩之中，如此將造成水壩無法永久使用。就風力而 言’由於是採用自然現象（natural phenomenon)方式來達 成’其相關之支出僅在於安裝發電機時所需的成本。再 者，由於風力必須依靠自然現象，如此便會有能量不穩定 的情況發生。又，由於熱力係採用油或煤的燃燒方式以達 到電力的產生，除了對於空氣造成污染之外，同時亦會造 成熱效率（thermal efficiency)降低、引起全球溫室 (global warming)之促成的問題。核能是需要相當的成本
2049-6382-PF(N2).ptd 第7頁 1292978 五、發明說明（2) 以建構設備，同時存在有安全上的問題。 基於上述說明可知，傳統電力產生裝置（p〇wer generation apparatuses)於實質上除了需要相當的成本 以建構設備之外，同時亦具有環境污染、空氣污染、熱量 產生、不穩定能量供應等問題。 一般而言，馬達係以直流或交流方式來接收電力，如 此以產生一回轉磁力（rotating magnetic force)，並且 馬達係可藉由一磁吸引力（magnetic attraction force) 對於一轉子（rotator)進行轉動，在磁吸引力的作用下係 可使得該轉子沿著回轉磁力而轉動。因此，為了產生回轉 磁力’相對於輸出扭矩之電力係被供應至馬達。 另外，就一般用途而言，當提供至馬達之電力供應 (power supply)停止時，則磁力回轉馬達（腿叩^^ rotating motor)係用以做為發電機之使用，並且轉 一外力（eXternal 而轉動。同樣地，個別轉子 ΐstructure)(硬體（hardware))係用以做為 h 。當轉子結構接收到電力以提供-機 械輸出（mechanical outrm十、b主，a > a 成 读· A Μ工&接-丄 ）此操作方式則稱之為馬 達，δ轉子、、，。構猎由一機械回轉力量（mechanicai r=V!rCei對於一轉子進行轉動且於-線圈(c〇 il)内 式可Γ:二:作方式則稱之為發電機。就-般習知方 =: 結構係無法同時呈現出馬達之功能、發 電機之功能，並且在馬逵汾处 ^ ^ . 知 具有-時間延遲(time lag匕電功能操作之間 g;…、而，雖然在皁一轉子結構 第8頁 2049-6382-PF(N2).ptd 五、發明說明（3) :發電機的功能，但其係無法在馬達功能 在同同時呈現出發電機功能，反之亦然。為了可 用機械方U馬ί、發電機之兩功能的操作，馬達係採 佩万式連接至發電機。 【發明内容】 有巍於此，本發明之目的 以電機，利用本發明可以避免環種；5回；式 =產生、不穩定能量供應等問題， =工軋汀^、 目虽的潔淨，如此係可降低製作成太I於其可以保持 回轉式馬達發電機係可在同—時;^三此外’本發明磁力 功能的操作，並且由發電機所得到達、發電機之兩 驅動馬達之輸入電力。 輸出電力係大於用以 磁μί發明磁力回轉式馬達發電機包括· 磁性物質所製成，於回轉部之周邊$古一回轉部，由非 組，永久磁鐵群組係採用嵌入方’、，、有—永久磁鐵群 一電磁鐵群組，鄰接設置於回韓二而傾斜了 一既定角度； 鐵群組；一位置感測器，用以偵’，此以相對於永久磁 控制器，在基於來自於位置感=磁鐵群組之位置； 控制器係用以將一電流施加於電磁為之一偵測信號之下， 部，用以獲得來自於電磁鐵之一=，以及一電力產生 一電力產生模式係重覆進行之！力，其中，-回 可同時執行電力產生。 §—馬達運作時也 本發明磁力回轉式馬诖欲+ w達發電機包括： w轉邵，由非 !292978 五、發明說明（4) 龟|±物：所製成’於回轉部之周邊係 一、、 1蕾水久磁鐵群組係採用嵌入方式而傾斜;=久磁織鮮 電磁鐵群組，鄰接設置於回轉 、"了 一既定角度； 鐵群組；一位置感：;二以相對於永久磁 -控制器，包括一臂、、也，水久磁鐵群組之位置； 測信號之下，電、、也孫爾 土；來自於位置感測器之—伯 以及一電力產峰邱係用以將-脈衝電流係施加於電磁鐵 力其；=模於電磁鐵之-線圈：電 H m ?轉松式電產生模式係重覆進行，木 1馬達運作時也可同時執行電力產生，並且:备 :到之電力供應至控制器以產生脈衝電流，如此以取代； 為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點 ，顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖示，作 詳細說明如下： 【實施方式】 根據本發明之 轉子結構之馬達磁極部件（magnetic P 〇 1 e ρ 〇 r t i ο η)中的結構可知，經由一電磁鐵 (electro magnet)所產生之一磁場（magnetic field)與經 由一永久磁鐵君_組（3 group of permanent magnets)戶斤產 生之複數磁場相互排斥。因為經由一永久磁鐵所產生之磁 場係會受到其它相鄰之永久磁鐵及電磁鐵所產生之磁場之 影響而變形、變成扁平化。所以，隨後，在永久磁鐵、電 磁鐵之間便會產生一扭矩（torque )，如此將使得轉子結構
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五、發明說明（5) K 式（r〇tatiGn mQde)，並且轉 :效率的方式下進行轉動。在操作過程中，當永久在磁相： 馬相極部件之電磁鐵，此時永久磁鐵便於電磁 鐵之一線圈之上進行電磁感應（electromagnetic induction)，如此將使得轉子結構處於一電力產生模式 (^o^er generat10n mode)，並且經由電磁鐵之線圈輸出 電力。基於永久磁鐵、電磁鐵之間的相斥反應（『印“幻⑽ action)作用下係可形成回轉模式，基於線圈、永久磁鐵 所達到的電磁感應作用下係可形成電力產生模式，其中， 此回轉杈式與電力產生模式係會以交互方式重覆進行。因 此除了藉由單一轉子結構係可產生發電機（g e n e r a t 〇 r ) 的功能之外，同時亦可具有一馬達的功能，反之亦然。 由於本發明之做為電力產生功能 function)而輸出之輸出電力係大於用以驅動馬達之輸入 電力（input p0wer)，藉此係可節省能量（energy conservation)。另外，由於可將輸出電力進行再生以做 為輸入電力之使用，如此便可達到半永久性驅動 (semipermanent drive) 〇 由於本發明之磁力回轉式馬達發電機（magnet ic rotating motor generat〇r)可以同時進行馬達、發電機 等兩種功能，所以本發明之磁力回轉式馬達發電機是一種 具有創新、且未見於習知技術之裝置。本發明之磁力回轉 式馬達發電機係不受環境污染（envir〇nfflental
2049-6382-PF(N2).ptd 1292978 _丨丨丨" " ____ 五、發明說明（6) p^^utjon)、工軋巧染（air p〇iiuti〇n)、噪音及產生埶 置（heat generatlon)等問題所影響，並且 產、 係可保持相當的乾淨，因而不會造成任何的污染。‘：枝 由於本發明之磁力回轉式馬達發電機並 所以轉子結構係可由合成樹脂（synthetic _㈣= 成，如此便達到降低重量、減少製作成本。 、 首先，簡單說明作為本發明前提之磁力回轉裝置 (magnetic rotating apparatus)( Japanese Patent
No·一29689 1 8 B2，US Patent Ν〇·5,5 94,28 9 Bl)。第1 圖係 表不該磁力回轉裝置之外部示意圖，一回轉軸部 ’、 (rotating shaft)4 係藉由一軸承（bearing)5、以可轉動 方式固定設置於一框架（frame)2之上。複數磁力轉子 (magnet ic rota tors)6、8係固定在回轉軸部4之上，藉由 磁力轉子6、8所產生之回轉力量而使其可以在回轉軸 之亡進行轉動。另外，一回轉本體（r〇tated b〇dy)1〇係藉 由桿狀磁鐵（rod-shaped magnets)9而固定在回轉軸部4 ^ 上，當能量安裝於其周邊時，除了可以得到回轉力量之 外，並且使得回轉本體1 〇可與回轉軸部4進行同步轉動。 電磁鐵（6 16(：1：1'〇11^21^1^)12、14分別以相對於磁力轉子 6、8之方式進行設置，並且於電磁鐵丨2、丨4之間具有磁力 間隙（magnetic gaps)，當磁力轉子6、8進行轉動時係可 同時對於電磁鐵12、14進行激磁。電磁鐵12、14係固定在 一輛構件（y〇ke)16之上，藉由軛構件16以形成一磁力路徨 2049-6382-PF(N2).ptd 第12頁 1292978 五、發明說明（7) (magnetic path) 〇 如第2圖所示’磁力轉子6、8分別包括了複數平板狀 磁鐵（tabular magnets)22A-22H、複數均衡器 (balancers)20A-20H，並且平板狀磁鐵22A-22H、均衡器 20A-20H係設置於一碟盤（disk)24之上。平板狀磁鐵 22A-22H所產生之磁場（magnetic field)係用以形成回轉 力量，均衡器20A-20H係由非磁性物質（non —magnetic substance)所製成，藉由均衡器20A-20H以對於磁力轉子 6、8進行平衡。由第2圖所示之平板狀磁鐵22A-22H可知， 各平板狀磁鐵22A-22H之縱長軸（longitudinal axis)I係 與碟盤24之徑向軸線（radial axis line)II之間具有一角 度（angle)D。角度D係主要根據碟盤24之半徑、設置於碟 盤24上之平板狀磁鐵22 A-22H的數量而決定。就磁場之有 效利用（effective utilization)的論點（standpoint)而 言，磁力轉子6之上的平板狀磁鐵22Α —22Ιί係以N極點 (N - poles point)朝向外侧為佳，而磁力轉子8之上的平板 狀磁鐵2 2 A - 2 2 Η係以S極點（S - ρ ο 1 e s ρ 〇 i n t)朝向外側為 佳。 由於電磁鐵1 2、1 4係設置於磁力轉子6、8的外側，如 此便可將電磁鐵1 2、1 4分別地相對於具有磁力間隙之磁力 轉子6、8。當進行電磁鐵1 2、1 4之激磁處理時，於電磁鐵 1 2、1 4便可形成一磁場，而此一磁場之極性（p 〇 1 a Γ丨土 y)係 不同於面對電磁鐵12、14之各平板狀磁鐵22 A-2 2H，如此 便會造成了彼此之間的相互排斥。同理，由於磁力轉子6
2049-6382-PF(N2).ptd 第13頁 1292978_ 五、發明說明（8) 之上的平板狀磁鐵22A-22H分別具有其朝向外侧之n極點， 當電磁鐵1 2被激磁時，電磁鐵1 2之一侧邊係朝向於磁力轉 子β ’如此便形成了一N極性（N-p〇larity)。同理，由於磁 力轉子8之上的平板狀磁鐵22A-22H分別具有其朝向外側之 S極點，當電磁鐵丨4被激磁時，電磁鐵丨4之一侧邊係朝向 於磁力轉子8，如此便形成了一s極性（s_polari ty)。由軛 構件1 6所磁性連接之電磁鐵丨2、1 4在被磁化時，面對各平 板狀磁鐵2 2A-22H之電磁鐵12、14之各側邊便被磁化，如 此便可彼此相反的極性。由此可知，相對於電磁鐵丨2、i 4 之磁場係可在相當有效率的方式加以運用。 於磁力轉子6、8中之一者係具有一偵測器（detect〇r) 3 0 ’藉由偵測器3 〇以偵測出磁力轉子6或8之回轉位置 (rotating position)。相同地，如第2圖所示之平板狀磁 鐵22A-22H之回轉方向32上，當最前端之平板狀磁鐵22A通 過了债測裔3 0之後’則磁力轉子6、8便被激磁。換言之， 在平板狀磁鐵22A-22H之回轉方向32上，當位於最前端之 平板狀磁鐵22A、其後面之平板狀磁鐵mb之間的一起點 (start point)SG係與電磁鐵12或14之中心點（center point)!^相互一致時，則電磁鐵12、14便被激磁。另外， 如第2圖所示之平板狀磁鐵22A — 22h之回轉方向32上，當最 終之平板狀磁鐵22H通過了偵測器3 〇時，則磁力轉子6、8 便被消磁。此外，於碟盤24上係設置有一終點，此終點 Ε0係對稱於起點SG。當起點SQ與電磁鐵12或14之中心點RQ相 互一致時，則電磁鐵1 2、1 4便被消磁。當磁力轉子6、8開
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2049-6382-PF(N2).ptd 第14頁 1292978
始被轉動時，則電磁鐵12或14之中心點心便位於起點s〇、 終點Ed之間的任何位置上，並且電磁鐵1 2、1 4係位在相對 於各平板狀磁鐵22A-22H之位置上。 、 當利用微開關（microswitch)做為偵測器30以债測出 磁力轉子6或8之回轉位置時，此微開關係沿著碟盤24之周 圍進行滑移接觸（si i ding contact )。另外，於起點\^ 點之間設有一階梯，藉由此一階梯將起點&、終點^之間 的微開關之接點進行關閉。於起點心與終點Eg之間、碟盤 24之周圍表面（peripheral surface)的區域（area)係凸出 高於碟盤24之其它位置。另外，偵測器30也可為一非接觸 式感測器（non-contact sensor)。 如第3圖所示，用於電磁鐵1 2、1 4之複數線圈係以串 聯的方式、經由一繼電器（relay)4〇之可移動式接點而連 接於一直流電源（DC power source)42。一串聯電路 (serial circuit)係連接於直流電源42，於串聯電路中係 包括了偵測器3 0和繼電器4 〇，其中，偵測器3 〇係以微開 關、繼電器40以線圈（s〇ien〇id)之型式出現於串聯電路之 中。在郎省能1的考量之下，一充電器（charger)44係連 接於直流電源42，例如：充電器44是太陽能電池（solar ce 1 1)或是其它類似之充電器。如此一來，直流電源42便 可經由太陽能或類似的能量而不斷的進行充電。 當碟盤24位於一既定位置（pre(jetermined position) 時，亦即’當電磁鐵12、14相對於平板狀磁鐵22A-22H中 之任一者時，偵測器3 0係被開啟。隨後，由直流電源4 2所
2049-6382-PF(N2).ptd 第15頁 1292978 五、發明說明（ίο) 提供之一電流（electric current)係經由繼電器4〇而傳送 至電磁鐵1 2、1 4。當電流被供應至電磁鐵丨2、1 $時，電磁 鐵1 2、1 4便形成一磁場，並且使得碟盤24可根據下列原理 而進行轉動。 第4圖係表不於磁力轉子6、8之各平板狀磁鐵22A-22H 與電磁鐵1 2、1 4之間所形成之磁場的分佈。當電磁鐵丨2、 1 4被激磁時’鄰接於電磁鐵1 2、1 4之各平板狀磁鐵 22A-22H的磁場係在相對於回轉方向之一縱長方向 (longitudinal direction)上被扭曲，並且於平板狀磁鐵 22A-22H的磁場、電磁鐵12與14的磁場之間係形成了一排 斥力（repulsive force)，其中，此排斥力係具有一較大 分量（component)，藉由磁場之扭曲狀態係可明顯看出此 -較大分量是垂直於其縱長方向’藉此以產生了如箭頭 (aR〇w)32所示之一回轉扭矩（r〇taUng t〇rque)。同樣 地丨^平板狀磁鐵22A-22H之磁場依序進入電磁鐵12、14 ，平板狀磁鐵22A-22H之磁場係受到電磁鐵12、14 而產生扭曲且指向於平板狀磁鐵22a_22h之 性，其中，這些平板狀磁鐵m_22H係已 =已;磁場…，磁場之形狀係更加的扭曲且變 侍扁千。已經進入電磁鐵12、14之 22A-22H之間的排斥力係大於依 劳之十板狀磁鐵 場之平板狀磁鐵22A_22H之間的排=電：？12、14之磁 韓力景Μ趁-。 7徘斥力’如此將使得一回 里（如則碩32所示）作用在碟盤24 與電磁鐵12、14之中心點心相 Ρ使：、、' 點Ε。 蚁日寸’文到回轉力量3 2 1292978 五、發明說明（11) 作用之碟盤2 4係根據其慣性力（i n e r t i a 1 f 〇 r c e )而繼續轉 動’並且造成了電磁鐵1 2、1 4之消磁。由此可知，當慣性 力愈大時，碟盤2 4之轉動係愈平順。 第5圖係表示用以說明本發明之原理之剖面機構圖， 其轉子結構1 0 0係具有馬達和發電機的功能。如第5圖所 示，一回轉部（rotating pOrti〇n)110係設置於一回轉軸 部1 0 1之上，其中，回轉部11 〇係由非磁性物質 (non-magnetic substance)所製成。如上所述，永久磁鐵 111 114係位於回轉部11Q之四個周邊部件（peripherai portions)，並且永久磁鐵ln_114係以一既定角度 (predetermined angle)進行傾斜（如第2圖所示）。電磁鐵 1 2卜1 24係以相對且鄰接設置於各永久磁鐵丨丨丨—丨14，則電 磁鐵 121-124 便可以一既定時序（predetermined timing) 的方式接收一脈衝電流（p u 1 s e d c u r r e n t)。於電磁鐵 12卜124内所產生之磁極分別相對於永久磁鐵丨丨卜丨14内所 產生之磁極。 當回轉部11 0停止轉動時，於永久磁鐵丨i i —丨丨4之磁極 與輛構件之間便會產生一磁吸力（attraction of magnetic force)，藉由此一磁吸力以吸引電磁鐵 12卜124。由第5圖可知，永久磁鐵m一114之磁極分別相 對於電磁鐵121-124。 於第5圖所示之狀態中，永久磁鐵丨丨丨一丨14分別相對於 電磁鐵121-124。就電磁鐵121-124之脈衝電流的應用而 言，脈衝電流係可在電磁鐵12 1-1 24之電磁場、永久磁鐵
1292978 五、發明說明（12) ' " --- 111 11 4之電磁場之間產生相斥反應，如此係可使得轉子 結構1 0 0處於回轉模式。隨後，回轉部〗丨〇便沿著箭頭n A ·, 之方向而進行轉動，並且轉子結構1〇〇係由第7圖所示之狀 ，移位至第6圖所示之狀態。同樣地，當脈衝電流施加於 第7圖所示之電磁鐵12 1-124時，於電磁鐵丨2 1-1 24之磁場 與永久磁鐵11 4、1 1 1、1 1 2、1 1 3之磁場之間便會產生相斥 反應，如此便可使得回轉部11〇沿著箭頭"A，，之方向而進行 轉動。舉例而言，在操作過程中，永久磁鐵丨丨1係位於電 磁鐵1 2 1之位置（如第5圖所示），當永久磁鐵丨丨1抵達了電 磁鐵1 2 1之位置時（如第7圖所示），永久磁鐵丨丨1之磁力線 係作用在圍繞於電磁鐵1 21之線圈上，如此便可經由線圈 產生電流。另外，於永久磁鐵11 2 - 11 4亦具有相同的作 用。在各永久磁鐵1 1 1 - Π 4之電磁感應的作用下，電磁鐵 1 2 2 -1 2 4便會產生一電流。如此一來，轉子結構丨〇 〇便處於 一電力產生模式。當轉子結構1 0 0處於第7圖所示之狀態 k ’就電磁鐵121-124之脈衝電流的應用而言，相對於永 久磁鐵114、111、112、113之電磁鐵121-124的脈衝電流 係可產生相斥反應，如此係可使得轉子結構1 〇 〇處於回轉 模式，隨後便形成了一回轉力量，此回轉力量係沿著箭頭 n Aπ之方向進行轉動。在操作過程中，當位於各電磁鐵 1 21、1 2 2、1 2 3、1 2 4 之位置的永久磁鐵 11 4、111、11 2、 113分別抵達了電磁鐵122、123、124、121時，則轉子結 構1 0 0係處於電力產生模式，並且隨後係可經由圍繞於電 磁鐵121 -124之線圈以輸出電力。
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五、發明說明（13) 知，：據ί 2於本發明之轉子結構100的相關說明可 模1 % ΐ t構1〇〇係可同時具有回轉模式及電力產生 杈式並且基於@ # m τ @ 不同於習知技術的是， ：生。 之外，在不必停機的狀態下係可接收 力。#攄太路回轉驅動（rotational drive)與輸出電 X t明之馬達發電機之最佳的特徵在於··在小電 力供^之馬達轉動下，電力產生係仍可繼續進行。 第8A-8G圖係基於電磁鐵12卜124、永久磁鐵ιη — ιΐ4 之間的位置關係（P〇sitional relationships)以說明上述 本發明之相關操作。根據第8A-8D圖所示之位置關係的電 磁，12卜124可知，第8E圖係表示永久磁鐵lu —114之初始 狀恶。當電磁鐵丨21 -1 2 4受到脈衝所驅動時，處於回轉模 式下之轉子結構1 〇〇係受到磁力之排斥而變成為第8F圖所 示之狀悲’其中，第8 F圖之狀態係等同於在電磁感應所造 成之電力產生模式，並且於在電力產生模式下之回轉部 11 0係持續的轉動，回轉部11 〇於最後便處於第8 G圖所示之 狀態。當第8G圖所示狀態中之電磁鐵121-124受到脈衝所 驅動時’除了在磁力的排斥作用下係會使得回轉部1 1 0再 次地處於回轉模式之外，回轉部11 0係更會轉動。同時， 在電磁感應的作用下，轉子結構1 〇 〇係處於電力產生模 式。由此可知，在回轉模式、電力產生模式之重覆且交錯 的運作下，轉子結構丨0 0係可同時達到回轉、電力產生之 效果0
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1292978 五、發明說明（14) 第9圖係表示本發明之一實施例之連接圖（connect丨〇n diagram)，其中，線圈121 C-124C分別圍繞於電磁鐵 121-124之上。當接收到一脈衝電流時，線圈121 C-124C係 會相對於永久磁鐵111 -11 4而產生磁場，藉由該磁場以用 以產生磁力的排斥。辨識元件（i dent if icat ion members) 115A-115D係设置於回轉部110之周圍邊緣（peripherai edge)上，藉由辨識元件η 5A-115D以偵測永久磁鐵 111-114之轉動位置（rotating positions)，如此以達到 與永久磁鐵111 -1 1 4之間的一致。一非接觸位置感測器 (non-contact positional sensor)(亦即，孔洞感測器 (hole sensor) ) 130係採用外部鄰接於回轉部丨丨〇的方式進 行設置。電磁鐵121-124與位置感測器130係連接於一控制 器（con troll er) 150，其中，控制器15〇係由一（例如·· 24V 的電池）電池（battery)BT所驅動，並且電池bt係經由一二 極體（diode)Dl而連接於電磁鐵121-124之線圈
121C-124C。另外，電池BT係連接於一 FET電晶體（FET transistorOTr，藉由FET電晶體Tr做為切換裝置 (switching means)以產生一脈衝電流，並且電池Βτ係藉 由一保險絲（fUSe)F而連接於一電力供應開關（p〇wer 曰 supply switch)SW。經由電&BT所供應的電力亦可供應至 位置感測器130。FET電晶體Tr之開啟/關閉係根據來個u於 位置感測1§130之一偵測信號（detected signal)而決定。 一電阻UesistoiORl係連接於一電源線（p〇wer s〇urce line)、閘極線（gate line)之間，該電阻^係提供做為 1292978
五、發明說明（15) 極體D2係連接於電源 该一極體D2係提供做為 FET電晶體Tr之使用。另外，一 線、輸出線（〇 u t p u t 1 i n e )之間 F E T電晶體T r之使用。 一輸出部（output section)160係連接於控制器150， 該輸出部160係用以接收來自於線圈121C_124C之電磁感應 所產生之電力輪出（p0wer 〇utpUt)。輸出部；[6〇包括了一 一極體D3及一負載電阻〇oad resist〇r)Ro，其中，二極 體D3係用以預防所施加之脈衝電流的輸入。 根據上述轉子結構可知，當電力供應開關sw處於開啟 狀態、位置感測器1 30偵測到辨識元件11 5A-11 5D中之任一 者時’ F E T電晶體T r便會開啟、電流係會流經二極體d 1而 傳送至電磁鐵12卜124之線圈121C-124C，並且於電磁鐵 121-124產生電磁力。電磁鐵12卜124之電磁力係相斥於永 久磁鐵111-114之電磁力。如此一來，磁力回轉裝置係處 於回轉模式，並且回轉部11 〇係沿著箭頭” A”之方向進行轉 動。在此一轉動作用下，永久磁鐵i n _丨丨4係由各電磁鐵 121-124之位置轉動至電磁鐵丨22、123、124、121之位 置。於回轉過程中，處於回轉模式之磁力回轉裝置係藉由 電磁感應而達到電力產生。當永久磁鐵1 1 1、11 2、1 1 3、 114分別抵達電磁鐵122、123、124、121之位置時，磁力 回轉裝置便經由電力產生模式而轉換至回轉模式。隨後， 回轉模式與電力產生模式係以交互方式重覆進行。 於本實施例中，輸出部1 6 0係用以提供電力，並且對 於此電力進行電壓（voltage)與電流（electric current)
2049-6382-PF(N2).ptd 第21頁 1292978 五、發明說明（16) 之量測，如此以便將該電力施加於負載電阻R0之上。此 外，施加於線圈121 C-124C之輸入電力亦同樣受到電壓與 電流之量測。根據上述所量測之輸入電力、輸出電力可 知，輸出電力之值係大於輸入電力。由於輸出電力之值大 於輸入電力，則用以輸入用之輸出電力的再生 (regeneration)係會產生能量的大幅減少（iarge reduction)。此外，剩餘電力（excess p〇wer)係可用以進 行其它的工作（work)。 於上述所提出之實施例中，以傾斜方式、設置於回 部11〇之周圍邊緣上之永久磁鐵m_114分別由單一磁鐵 (以叫、16随抑4)所製成。另一方面，如第1〇圖所示之一 =磁，係可採用複數磁鐵來排歹丨】，例如：3個 -個永久磁鐵112A_112C、3個永久磁鐵
113A-113C或3個永久磁鐵U4a_U4C 相對應永久磁鐵之數目@ I H徒供了 個永久磁鐵(4極(二1電磁鐵/根據上述說明可知，4
且4個電磁釣# & & P〇les))係設置於回轉部之上，並 丑4個冤磁鐵係外部鄰接於回 处廿a L 發明，只要是永久磁# μ I $。w其並非用以限制本 &不又磁鐵的數目笔 目之成對（任何極數之）夕^ Λ、於電磁鐵的數目，任何數 的。 ）之水久磁鐵、電磁鐵是均可以實施 雖然上述說明中之電磁鐵 驅動’然其並非用以限制、：用所接收之脈衝電流所 電磁鐵之驅動。 Θ必須採用脈衝電流來進行 第11圖係表示本發明之另一 汽施例。一線圈170係外
1292978 五、發明說明（17) 部鄰接於回轉部11 〇，該線圈1 7 0係用於進行電力產生。根 據回轉部11 0A之回轉可知，於電力產生用線圈1 70、永久 磁鐵11卜114之間係會形成電磁感應，如此便可在電力產 生用線圈170之端部nan與nbn之間產生所需的電力。如第 1 2 A圖所示，電力產生用線圈1 7 0係藉由將一繞線 (winding)172 圍繞於一圓柱核心（cylindrical core)171 而形成，或是可以利用如第13圖所示之圓柱方式 (cylindrical manner)來進行一繞線173之圍繞而形成。 隨著繞線之數目的增加，其所形成之電力便隨之增加。此 外，隨著電力產生用線圈、回轉部11 〇之間的距離愈短， 其所形成之電力變加大。 範例： 以下將配合第9圖說明藉由一多冀式風扇（sir〇cc〇 fan)之回轉以達到電力產生。多冀式風扇係具有一馬達發 電機（motor generator)，此馬達發電機係由4個永久磁 鐵、4個電磁鐵所組成。4個電磁鐵所使用之線圈之直徑必 係為0.6 mm，並且繞線之數字” n”係為，，6〇〇”。具有12V之 電池（Yuasa NP7-12)係以串聯方式進行連接’藉此以供應 24V的電壓。 如第14圖所示之實施例中，負載電阻Ro*0.2 ^、輸入電塵（input voltage)為2·3ν、輸入電流（^叫士 Τ 二=為。·57A。當馬達發電機…達使用 ΐ壓(二1 到9 3 0，，並且可以輸出2·°ν之輸出 電昼（output V0ltage)、〇.83Α之輪出電流。輸入電力fi 1292978 五、發明說明（18) 係為"2.31^〇.57^1.311^丨，；认 8 3Α = 1 · 66Γ，。基於上述可知 月 11出電力係為π 2. 〇 γ χ 〇
Wi。 知，輸出電力係大於輪入電力 (2 )如第1 5圖所示之實施 Ω、輸入電壓為3·ιν、輸入 負载電阻Ro為〇. 1 作為馬達使用時，其轉速係^到=5A °當馬達發電機 出2· 7V之輸出電壓、；[· 24A之 rp:，並且可以輸 "3.1VX 0.65A = 2.01W” ，而::二電力 Wi 係為 。=出電/wo係為mx
Wi。 上辻了知，輸出電力係大於輸入電力 且庫(用3 )於：Γ6圖所示之實施例巾，其輸出電力係為再生 二：】二一輸入側(lnput side)。根據本實施例可知，分 別，有12V之4個電池係可供應具有48V之脈衝至線圈η。 如第，所示，由於上述再生方式係必須採用大於48ν電 池的較南電壓，其具有輸入電壓、輸出電壓之8組馬達發 電機則是以串聯方式來進行連接，如此便可獲得高於48ν ^池之53. 6V的電壓值。此一再生後所形成之電壓係用以 提供輸入側之使用，並且藉此電壓以做為一電池電源 (battery p0wer source)。因此，在不使用電池電源之情 況下，馬達係同樣可獲得電力以進行運轉。 於第16圖所示之實施例中，編號Ν〇·丨-No· 8之馬達發 電機分別具有6.466W(6.1Vx 1.06Α)之輸入電力、 21· 23 9W(6· 7ν χ 3· 17A)之輸出電力、總剩餘電力為 ”118.184”。 第24頁 2049-6382-PF(N2).ptd 1292978 五、發明說明（19) (4)第17圖係表示具有日文袼式（japanese f〇rmat) 之輸入波型（input waveforms)(電壓與電流）之實際例子 的圖形，其包括了提供用於輸入電壓（上側（upper side))、輸入電流（下側（i〇wer si de))之波型。第1 $圖係 表示輸出電壓（上側）、輸出電流（下侧）之波型。於本實施 例中，輸入電力為"〇· 8174Wn ，而輸出電力為” 3· 〇45W，，。 根據本發明可知，供應至電磁鐵之電流量係儘可能限 制在最小值，並且藉由所獲得之永久磁鐵之電磁能量 (electromagnetic energy)來做為回轉力量。因此，供應 至電磁鐵之電能便可被減少，並且經由永久磁鐵係可得到 相當有效之回轉能量。另一方面，於回轉的同時係可經由 電磁鐵（線圈）進行電力之輸出，此一輸出電力係大於用以 驅動馬達之輸入電力。由此可知，本發明係可應用在所有 耗能裝置（apparatuses consuming energy)(汽車 (automobiles)、摩托車（motorcycles)、火車（trains)、 家電設備（home electrical appliances)及其它類似之產 品）及工業（industries)(生產業（product i〇n business)、運輸業（transport business)及其它類似之 產業）。 八 、 在單一轉子結構的作用下，本發明之磁力回轉式馬達 發電機係可做為發電機、馬達之使用，如此便可達到相者 密實的體積、馬達之回轉驅動力可具有較小噪音及振動: 不具有熱量產生之有效電力。此外，由於不會有熱量的產 生，除了轉軸、軸承之外，其它零件係可採用合成' 樹脂來
到細小體積、降低製 一轉子結構之作用下 電機、馬達之使用， 發電機，並且在機械 知到電力。由此可知 領域上’並且由於做 動馬達時所需之電力 電力再生的方式下係 本發明係可應用在任 isms)之工業領域上 五、發明說明（20) 製成’如此係可達 在本發明之單 發電機係可做為發 積、高效能之馬達 shaft)回轉時係可 在相當廣泛的工業 輸出電力係大於驅 量的情況下，藉由 久性回轉。因此， (rotating mechan 作成本。 ，磁力回轉式馬達 如此便可達到小體 轴（mechanical ’本發明係可應用 為發電機使用時之 ’在不需要節省能 可達到馬達之半永 何需要回轉機構 第26頁 2049-6382-PF(N2).ptd 1292978 圖式簡單說明 第1圖係表示一磁力回轉裝置（magnetic rotating apparatus)之外部示意圖； 第2圖係表示磁力回轉裝置之一轉子（rotator)之平面 圖； 第3圖係表示磁力回轉裝置之一驅動系統（d r i v e system)之一電路圖（circuit diagram)； 第4圖係表示磁力回轉裝置之回轉扭矩（rotati n g torque)之一狀態圖； 第5圖係表示用以說明本發明之原理之剖面機構圖 (cross-sectional mechanism view)； 第6圖係表示用以說明本發明之原理之剖面機構圖； 第7圖係表示用以說明本發明之原理之剖面機構圖； 第8A-8G圖係表示用以說明本發明之原理之圖式； 第9圖係表示本發明之一實施例之連接圖（c ο η n e c t i ο η diagram); 第1 0圖係表示本發明之其它原理之圖式； 第11圖係表示本發明之另一實施例之連接圖； 弟12圖係表不用以進4亍電力產生（power generation) 之一線圈（coi 1)之外部結構圖； 第1 3圖係表示用以進行電力產生之另一線圈之外部結 構圖， 第1 4圖係表示本發明之一實施例之圖式； 第1 5圖係表示本發明之另一實施例之圖式.； 第1 6圖係表示本發明之又一實施例之圖式；
2049-6382-PF(N2).ptd 第27頁 1292978 第17圖係表示輸入波型（i npu t 弟18圖係表示輸出波型（〇utput 圖式簡單說明 (voltage)與電流（electric 形；以及 電流）之實際例子的圖形。 符號說明 I 0〜回轉本體 II 0〜回轉部 1 2、1 4〜電磁鐵 121C-124C〜線圈 1 5 0〜控制器 1 6 0〜輸出部 1 71〜圓柱核心 1 7 3〜繞線 20A-20H〜均衡器 24〜碟盤 32〜箭頭 40〜繼電器 44〜充電器 6、8〜磁力轉子 a、b〜端部 BT〜電池 D1、D2、D3〜二極體 wave forms)(電壓 c u r r e n t))之實際例子的圖 waveforms )(電壓與 I 0 0〜轉子結構 II 5 A-11 5D〜辨識元件 1 2 1 -1 2 4〜電磁鐵 1 3 0〜非接觸位置感測器 1 6〜輛構件 1 7 0〜線圈 1 7 2〜繞線 2〜框架 22A-22H〜平板狀磁鐵 3 0〜偵測器 4〜回轉軸部 42〜直流電源 5〜軸承 9〜磁鐵 A〜箭頭 D〜角度 E0〜終點
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第28頁 1292978 圖式簡單說明 F〜保險絲 I I〜徑向轴線 P〜極點 R1〜電阻 SQ〜起點 Tr〜FET電晶體 Wo〜輸出電力 I〜縱長軸 N〜極點 RD〜中心點 R〇〜負載電阻 SW〜電力供應開關 Wi〜輸入電力
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Claims (1)
1292978 六、申請專利範園 1 二；f磁力回轉式馬達發電機，包括. 夕 回轉部，由非磁性物質 · 係具有一永久磁鐵群組，該永久磁淼=該回轉部之周邊 而傾斜了一既定角度； 、戴#、、且係採用嵌入方式 一電磁鐵群組，鄰接設置於 該永久磁鐵群組； 、 轉°卩，如此以相對於 二：置感測器，用以偵測該永久磁鐵 一技制器，在基於來自於該位置感夕 < 置’ 之下，該控制器係用以將一電流施加鐵偵測信號 電力產生部，用以獲得來自於該電 糸一 4回轉杈式及一電力產生模式係重覆進行， 田馬達運作時也可同時執行電力產生。 復進仃’ 2.如申請專利範圍第1項所述之磁力回 ::ί I :該永久磁鐵群組係提供了複數永久磁鐵組‘: 鐵組件被設置於複數位置。 鐵該水久磁 3·如申請專利範圍第1或2項所述之磁力回轉式馬 發電機’其巾’當該永久磁鐵群組相對於該電 時，如此便提供了該回轉模式。 f、、· 4.如申請專利範圍第1或2項所述之磁力回轉式馬達 發電機，其中，當該永久磁鐵群組位於該電磁鐵群組之間 時’如此便提供了該電力產生模式。 5 ·如申請專利範圍第1項所述之磁力回轉式馬達發電 機，其中，由該電磁鐵群組所產生之輸出電力係大於施加
第30 I 2049-6382-PF(N2).ptd 1292978 六、申請專利範圍 在該電磁鐵群組之輸入電力。 6 · 如申清專利範m结ί 機 其中，該回轉部係上1所述之磁力回轉式馬達發電 7.如申請糞刹々/、碟盤形狀或圓柱形狀。 機 宜中，一太陽处乾φ圍第1項所述之磁力回轉式馬達發電 〔如申讀連接於該控制器。 機 其中，一脈衝電t弟1項所述之磁力回轉式馬達發電 ο如由十主查電机係施加於該電磁鐵。 機 其中，-電力^圍第1項所述之磁力回轉式馬達發電 且在根據該回轉部> ^用線圈係鄰接設置於該回轉部，並 電力。 動下’從該電力產生用線圈可得到 電機，其中，4 ^圍第9項所述之磁力回轉式馬達發 -回轉：：！轉式馬達發電機，包括： 係具有-永久磁鐵I:性：質：製成：於該回轉部之周邊 而傾斜了 一既定角声、’’· b水久磁鐵群組係採用嵌入方式 一電磁鐵群钿X 該永久磁鐵群組、、；’ 一接設置於該回轉部，如此以相對於 一位置感剛、 -控制器，二用以偵測該永久磁鐵群組之位置； 之一偵測信號之下，2池:在基於來自於該位置感 電磁鐵二以及 以h池係用以將一脈衝電流施力I於= 力產生部，用以獲得來自於該電磁鐵之一線圈之 2049-6382-PF(N2).ptd 第31頁 1292978_ 六、申請專利範圍 電力，其中，一回轉模式及一電力產生模式係重覆進行， 當一馬達運作時也可同時執行電力產生，並且由該電力產 生所得到之電力供應至該控制器以產生該脈衝電流，如此 以取代該電池。 12. 如申請專利範圍第11項所述之磁力回轉式馬達發 電機，其中，該電力產生所具有之電壓高於該電池之電 壓。 13. 如申請專利範圍第11項所述之磁力回轉式馬達發 電機，其中，一電力產生用線圈係鄰接設置於該回轉部， 並且以個別方式得到來自該電力產生用線圈之輸出電力。 14. 如申請專利範圍第1 3項所述之磁力回轉式馬達發 電機，其中，該電力產生用線圈有複數個。
2049-6382-PF(N2).ptd 第32頁
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