TWI644501B - Magnetic pole displacement power generation device with magnetic gap - Google Patents

Abstract

本發明係指一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，其具有一感應組，且於該感應組兩側分設有可同步相對運動之一第一磁組及一第二磁組，其中第一磁組係由二個或二個以上呈垂直運動方向充磁、且同極排列之第一磁性件以等距間隔串接而成，而兩兩相鄰之第一磁性件間並具有一磁隙，又第二磁組係由二個或二個以上呈垂直運動方向充磁、且同極排列之第二磁性件以等距間隔串接而成，而兩兩相鄰之第二磁性件間並具有一磁隙，且第二磁性件並與第一磁性件呈相異磁極對向、且錯位排列，又感應組與第一磁組、第二磁組間設有一供選擇性對感應組拉電與否之負載開關組，藉此，其能利用第一、二磁組相對感應組之磁應力互為消弭，減少動能損耗，有效增加切割頻率，再者大部份的磁力線係於重疊區流經線圈件，因此其可大幅增加有效切割數量，從而能有效提升能源轉換之效率。

Description

具磁隙之磁極錯位發電裝置

本發明隸屬一種發電機之技術領域，具體而言係指一種可抵消磁阻、且迅速導磁的具磁隙之磁極錯位發電裝置，藉以能增加切割頻率，且進一步能增加有效切割數量，從而提升其能源轉換效率。

按，現有發電裝置係由一線圈組及一磁組所構成，其中線圈組係於導磁體上設有線圈，而磁組係於線圈組軸線兩端分設有兩磁性件，又該兩磁性件係以異極磁極對位相向排列，且磁組與線圈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，使線圈組之線圈因磁組之磁力線切割而產生電壓，進而達到發電之目的；前述現有發電裝置在運轉時，當該線圈組之線圈接上負載後會產生電流，並使線圈組感應磁化變成電磁鐵，而令線圈組兩端與磁組之磁性件產生了冷次定律下無法去除的雙磁阻現象，即其磁應力與運動方向係呈反向而呈磁阻，因此在負載下會有增生磁阻所造成的動能損耗，故傳統發電裝置運轉速率難以提升，嚴重影響切割的頻率，使其能源轉換率低落；同時，現有發電裝置之磁組，因其各磁性件間的磁流無特別管制，在磁力線運動的行徑中容易導致衝撞磁散、遺用 磁損的現象，進一步減少能切割的數量，一樣會造成能源轉換效率低落的問題；換言之，由於現有發電裝置受到完全磁阻力的影響，造成動能損耗，減緩其運轉速率，切割頻率不高，且磁力線容易散渙，磁力線切割數量不高，使整體的能源轉換率處於低落，因此如何解決前述問題，係業界所亟待開發者。

緣此，本發明人乃針對前述現有發電裝置在應用上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具磁隙之磁極錯位發電裝置，藉以克服現有發電裝置因增生之磁阻力所造成的損耗與浪費。

因此，本發明之主要目的係在提供一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，藉以能有效抵消磁阻，可減少動能損耗，以增加切割頻率，並提升能源轉換效率。

又，本發明之主要目的係在提供一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，其磁通路徑直接、穩定，且導磁迅速、效果佳，使增加有效切割數量，從而提升能源轉換效率。

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，一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，該發電裝置具有一感應組，且於該感應組兩側分設有一第一磁組與一第二磁組，其中第一、二磁組可同步與感應組相對運動，且該感應組與該第一、二磁組間設有一供選擇性操控感應組與一負載是否連通發電之負載開關組： 所述之感應組係由一或一個以上之線圈件所組成，各該線圈件具有一以垂直運動方向延伸之導磁體及至少一環設於該導磁體之線圈所構成，且各該線圈件之線圈並分別連接一拉電負載；而所述之第一磁組係由二個或二個以上之等長第一磁性件串接而成，又各該第一磁性件係呈垂直運動方向充磁，且第一磁性件以N極磁極對應感應組，再者第一磁組之兩兩相鄰第一磁性件間分別形成有一磁隙，該磁隙之長度小於等於1.5倍第一磁性件、且大於等於0.5倍第一磁性件；另所述之第二磁組係由二個或二個以上之等長第二磁性件串接而成，且各該第二磁性件與前述第一磁性件等長，又各該第二磁性件係呈垂直運動方向充磁，且第一、二磁組之第一、二磁性件對應感應組的磁極呈異極相對，令第二磁性件以S極磁極對應感應組，再者第二磁組之兩兩相鄰第二磁性件間分別形成有一磁隙，該磁隙與第一磁阻之磁隙等長，且第二磁性件中心點位置對應第一磁組中相對第一磁性件之一端側緣，令第二磁組之第二磁性件與第一磁組之第一磁性件係呈相對之等距錯位狀，而第一、二磁組之各相對第一、二磁性件間分別具有一重疊區；至於，所述之負載開關組係由至少一通路開關、至少一斷路開關、至少一通路感應元件及至少一斷路感應元件所構成，而該通路開關與該通路感應元件分設於重疊區相對運動方向進入感應組的一端之N極磁極一側，其中通路開關設於感應組之線圈件對應第一磁組一端中央，而通路感應元件設於第一磁組第 一磁性件對應感應組一端中央，再者該斷路開關與該斷路感應元件分設於重疊區相對運動方向離開感應組的一端之S極磁極一側，又其中斷路開關設於感應組之線圈件對應第二磁組一端中央，而斷路感應元件則設於第二磁組第二磁性件對應感應組一端中央。

藉此，本發明之具磁隙之磁極錯位發電裝置透過前述技術手段的具體實現，其能利用第一、二磁組相對感應組之磁應力互為抵消，減少動能損耗，有效增加切割頻率，再者大部份的磁力線係於重疊區流經線圈件，因此其可大幅增加有效切割數量，使增加發電量，從而能有效提升能源轉換之效率，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)‧‧‧感應組

(100)‧‧‧靜盤

(11)‧‧‧線圈件

(12)‧‧‧導磁體

(15)‧‧‧線圈

(20)‧‧‧第一磁組

(200)‧‧‧動盤

(21)‧‧‧第一磁性件

(25)‧‧‧磁隙

(30)‧‧‧第二磁組

(300)‧‧‧動盤

(31)‧‧‧第二磁性件

(35)‧‧‧磁隙

(40)‧‧‧負載開關組

(41)‧‧‧通路開關

(42)‧‧‧斷路開關

(45)‧‧‧通路感應元件

(46)‧‧‧斷路感應元件

(500)‧‧‧旋轉軸

第1圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第一實施例的架構示意圖。

第2圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第一實施例的磁力線流動示意圖。

第3圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第一實施例的使用狀態示意圖。

第4圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第一實施例的發電動作示意圖。

第5圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第一實施例的停止發電動作示意圖。

第6圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第二實施例的架構示意圖。

第7圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第二實施例的磁力線流動示意圖。

第8圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第二實施例的使用狀態示意圖。

第9圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第二實施例的發電動作示意圖。

第10圖：係本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置第二實施例的停止發電動作示意圖。

本發明係一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，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。

本發明之具磁隙之磁極錯位發電裝置的構成，係如第1、6圖所示，該發電裝置具有一感應組(10)，且於該感應組(10)兩側分設有一第一磁組(20)與一第二磁組(30)，且第一、二磁組(20、30)可同步與感應組(10)相對運動，再者該 感應組(10)與該第一磁組(20)、該第二磁組(30)間設有一負載開關組(40)，而該負載開關組(40)可供選擇性操控該感應組(10)是否連接負載進行發電；而本發明具磁隙之磁極錯位發電裝置不同實施例的詳細構成，其中第1、6圖分別為第一、二實施例的架構示意圖、而第2、7圖分別為對應實施例的磁力線流動示意圖、以及第3、8圖分別為對應實施例的使用狀態示意圖，其中該感應組(10)可以被定義為定子，而第一、二磁組(20、30)則被定義為轉子；所述之感應組(10)係設於一靜盤(100)上，且該感應組(10)係由一或一個以上設於靜盤(100)之線圈件(11)所組成，各該線圈件(11)具有一以垂直運動方向延伸之導磁體(12)及至少一環設於該導磁體(12)之線圈(15)所構成，而各該線圈件(11)之線圈(15)並分別連接一拉電負載【圖中未示】，用以當作為轉子之第一磁組(20)與第二磁組(30)相對感應組(10)運動時，線圈件(11)之線圈(15)可因磁力線切割而產生發電作用，以提供負載電力；而所述之第一磁組(20)係設於一動盤(200)上，該第一磁組(20)係由二個或二個以上設於該動盤(200)之等長第一磁性件(21)串接而成，且各該第一磁性件(21)係呈垂直運動方向充磁，使第一磁性件(21)中垂直運動方向的兩端分別形成N極或S極之磁極，且本實施例中並以第一磁性件(21)的N極【如第1~3圖所示】或S極【如第6~8圖所示】之磁極位於對應感應組(10)，再者第一磁組(20)之兩兩相鄰第一 磁性件(21)間分別形成有一磁隙(25)，該磁隙(25)之長度小於等於1.5倍第一磁性件(21)、且大於等於0.5倍第一磁性件(21)，本實施例中以磁隙(25)長度等於第一磁性件(21)長度為最佳實施例；另所述之第二磁組(30)係設於一動盤(300)上，該第二磁組(30)係由二個或二個以上設於該動盤(300)之等長第二磁性件(31)串接而成，且各該第二磁性件(31)與前述第一磁性件(21)等長，又各該第二磁性件(31)係呈垂直運動方向充磁，使第二磁性件(31)中垂直運動方向的兩端分別形成N極或S極之磁極，且本實施例中並以第二磁性件(31)的S極【如第1~3圖所示】或N極【如第6~8圖所示】之磁極位於對應感應組(10)，再者第二磁組(30)之兩兩相鄰第二磁性件(31)間分別形成有一磁隙(35)，該磁隙(35)並與第一磁阻(20)之磁隙(25)等長度，且第二磁組(30)之第二磁性件(31)與第一磁組(20)之第一磁性件(21)係呈相對之等距錯位狀，令第二磁性件(31)中心點位置對應第一磁組(20)中相對第一磁性件(21)之一端側緣，且第一磁組(20)第一磁性件(21)對應感應組(10)的磁極與第二磁組(30)第二磁性件(31)對應感應組(10)的磁極呈異極相對【如第1~3圖或第6~8圖】，而令第一、二磁組(20、30)之各相對第一、二磁性件(21、31)間分別具有一重疊區(A)；藉此，可使其磁力線如第2、7圖所示，由於磁力線係分別由第一、二磁性件(21、31)的N極磁極流向S極磁極，如此由於第一、二磁性件(21、31)重疊區(A)內的磁力線 呈同向流動，而產生引流重疊區(A)外磁力線，增加重疊區(A)內磁通量，且線圈件(11)與第一、二磁性件(21、31)所增生的磁作用力相互抵消，同時於第一、二磁性件(21、31)的重疊區(A)外因磁力線之抗流與重疊區(A)內磁力線捷徑流動特性，形成一大量磁力線由第一磁性件(21)的N極磁極流向第二磁性件(31)的S極磁極【如第2圖所示】、又或由第二磁性件(31)的N極磁極流向第一磁性件(21)的S極磁極【如第7圖所示】，使第一磁組(20)第一磁性件(21)與第二磁組(30)第二磁性件(31)之重疊區(A)內可以形成大量切割之發電作用區；至於，所述之負載開關組(40)係由至少一通路開關(41)、至少一斷路開關(42)、至少一通路感應元件(45)及至少一斷路感應元件(46)所構成，如第1、6圖所示，該負載開關組(40)之通路開關(41)與通路感應元件(45)分設於第一、二磁組(20、30)之第一、二磁性件(21、31)的重疊區(A)相對運動方向進入感應組(10)的一端之N極磁極一側【如第1~3圖之第一磁組(20)第一磁性件(21)、又或第6~8圖之第二磁組(30)第二磁性件(31)】，且其中通路開關(41)設於感應組(10)之線圈件(11)對應第一磁組(20)【如第1圖所示】或第二磁組(30)【如第6圖所示】一端中央，而其中通路感應元件(45)設於第一磁組(20)第一磁性件(21)【如第1圖所示】或第二磁組(30)第二磁性件(31)【如第6圖所示】對應感應組(10)一端中央；再者該負載開關組(40)之斷路開關(42)與斷路感應元件(46)分設於第一、二磁組(20、30) 之第一、二磁性件(21、31)的重疊區(A)相對運動方向離開感應組(10)的一端之S極磁極一側【如第1~3圖之第二磁組(30)第二磁性件(31)、又或第6~8圖之第一磁組(20)第一磁性件(21)】，又其中斷路開關(42)設於感應組(10)之線圈件(11)對應第二磁組(30)【如第1圖所示】或第一磁組(20)【如第6圖所示】一端中央，而斷路感應元件(46)則設於第二磁組(30)第二磁性件(31)【如第1圖所示】或第一磁組(20)第一磁性件(21)【如第6圖所示】對應感應組(10)一端中央，供感應組(10)之各該線圈件(11)上的通路開關(41)於檢知設於該相對第一磁性件(21)【如第4圖所示】或第二磁性件(31)【如第9圖所示】上的通路感應元件(45)時，令線圈件(11)的線圈(15)與負載導通形成發電狀態，且當線圈件(11)斷路開關(42)於檢知設於該相對第二磁性件(31)【如第5圖所示】或第一磁性件(21)【如第10圖所示】之斷路感應元件(46)時，令線圈件(11)的線圈(15)與負載斷路而形成不發電狀態；藉此，組構成一可抵消磁阻力、且有效大量切割之具磁隙之磁極錯位發電裝置者。

至於本發明發電裝置之第一、二實施例於實際使用時，其係如第3、8圖所揭示者，其係於一旋轉軸(500)上樞設有感應組(10)之靜盤(100)，且於靜盤(100)兩側等距固設有第一、二磁組(20、30)之動盤(200、300)，使第一、二磁組(20、30)之動盤(200、300)可同步相對感應組(10)之靜盤(100)高速旋轉； 而由於第一、二磁組(20、30)係由呈垂直運動方向充磁之第一、二磁性件(21、31)等距錯位設置，因此第一、二磁性件(21、31)之磁力線在重疊區(A)內呈同向狀【如第2、7圖所示】，使重疊區(A)內之磁力線數量因重疊區(A)外磁力線抗流而飽實，且經導磁體導磁形成一與運動方向垂直之磁流通道，使磁力線獲得良好管理，而避免發生如重疊區(A)外磁力線衝撞磁散或遺用磁損之現象，同時大部份的磁力線可因磁線循走捷徑特性由重疊區(A)之第一、二磁性件(21、31)的N極磁極大量流向S極磁極【如第2、7圖所示】，因此當線圈件(11)進入重疊區(A)時可形成大量的磁力線切割，可以有效的增加發電量，從而能有效提升能源轉換之效率；再者，當第一、二磁組(20、30)同步相對感應組(10)移動，且該負載開關組(40)位於線圈件(11)之通路開關(41)對應第一磁組(20)第一磁性件(21)【如第4圖所示】、又或對應第二磁組(30)第二磁性件(31)【如第9圖所示】上的通路感應元件(45)時，可令該線圈件(11)之線圈(15)與負載呈導通狀，而形成發電狀態，令各該線圈件(11)對應第一、二磁性件(21、31)的一端形成相異磁性，使兩端之磁作用力互抵，而不致產生磁阻，而減少動能損耗，大幅增加切割頻率，且此時如第2、7圖，其中第一磁組(20)之第一磁性件(21)【如第2、4圖所示】或第二磁組(30)之第二磁性件(31)【如第7、9圖所示】中N極磁極發出的磁力線，大部份會經感應組(10)線圈件(11)之S極進入導磁體(12)、再由另端之N極發出進入第二磁組(30)之第二磁性件(31)【如第2、4圖所 示】或第一磁組(20)之第一磁性件(21)【如第7、9圖所示】的S極，由於大量的磁力線係流經線圈件(11)，因此其可兼具大幅增加切割頻率及切割數量，使提高發電量，從而能有效提升能源轉換之效率；而當線圈件(11)的斷路開關(42)在檢知第二磁組(30)第二磁性件(31)【如第5圖】或第一磁組(20)第一磁性件(21)【如第10圖所示】上相對的斷路感應元件(46)時，則可以切斷拉電負載與線圈件(11)線圈(15)之連接形成斷電，無感應反動能之增生磁阻。

透過前述的說明，本發明之具磁隙之磁極錯位發電裝置利用第一、二磁組(20、30)之第一、二磁性件(21、31)磁極呈異極相對、且位置呈錯位排列的設計，使大量磁力線可於第一、二磁性件(21、31)的重疊區(A)內經線圈件(11)導磁切割，有效增加其切割數量，且能消弭增生磁阻，提高運轉速率，大幅增加其切割頻率，從而能有效提升其能源轉換之效率。

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。

Claims (6)

1. 一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，該發電裝置具有一感應組，且於該感應組兩側分設有一第一磁組與一第二磁組，其中第一、二磁組可同步與感應組相對運動，且該感應組與該第一、二磁組間設有一供選擇性操控感應組與一負載是否連通發電之負載開關組：所述之感應組係由一或一個以上之線圈件所組成，各該線圈件具有一以垂直運動方向延伸之導磁體及至少一環設於該導磁體之線圈所構成，且各該線圈件之線圈並分別連接一拉電負載；而所述之第一磁組係由二個或二個以上之等長第一磁性件串接而成，又各該第一磁性件係呈垂直運動方向充磁，且第一磁性件以N極磁極對應感應組，再者第一磁組之兩兩相鄰第一磁性件間分別形成有一磁隙，該磁隙之長度小於等於1.5倍第一磁性件、且大於等於0.5倍第一磁性件；另所述之第二磁組係由二個或二個以上之等長第二磁性件串接而成，且各該第二磁性件與前述第一磁性件等長，又各該第二磁性件係呈垂直運動方向充磁，且第一、二磁組之第一、二磁性件對應感應組的磁極呈異極相對，令第二磁性件以S極磁極對應感應組，再者第二磁組之兩兩相鄰第二磁性件間分別形成有一磁隙，該磁隙與第一磁阻之磁隙等長，且第二磁性件中心點位置對應第一磁組中相對第一磁性件之一端側緣，令第二磁組之第二磁性件與第一磁組之第一磁性件係呈 相對之等距錯位狀，而第一、二磁組之各相對第一、二磁性件間分別具有一重疊區；至於，所述之負載開關組係由至少一通路開關、至少一斷路開關、至少一通路感應元件及至少一斷路感應元件所構成，而該通路開關與該通路感應元件分設於重疊區相對運動方向進入感應組的一端之N極磁極一側，其中通路開關設於感應組之線圈件對應第一磁組一端中央，而通路感應元件設於第一磁性件對應感應組一端中央，再者該斷路開關與該斷路感應元件分設於重疊區相對運動方向離開感應組的一端之S極磁極一側，又其中斷路開關設於感應組之線圈件對應第二磁組一端中央，而斷路感應元件則設於第二磁性件對應感應組一端中央。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具磁隙之磁極錯位發電裝置，其中該感應組之各該線圈件係分設於一靜盤上，而第一、二磁組之第一、二磁性件係分別設於一動盤上，且感應組之靜盤係樞設於一旋轉軸，而第一、二磁組的動盤係等距固設於該旋轉軸之靜盤兩側，使第一、二磁組能同步相對感應組轉動。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具磁隙之磁極錯位發電裝置，其中該第一、二磁組之磁隙長度等於第一、二磁性件長度。
4. 一種具磁隙之磁極錯位發電裝置，該發電裝置具有一感應組，且於該感應組兩側分設有一第一磁組與一第二磁組，其中第一、二磁組可同步與感應組相對運動，且該感應組與該第 一、二磁組間設有一供選擇性操控感應組與一負載是否連通發電之負載開關組：所述之感應組係由一或一個以上之線圈件所組成，各該線圈件具有一以垂直運動方向延伸之導磁體及至少一環設於該導磁體之線圈所構成，且各該線圈件之線圈並分別連接一拉電負載；而所述之第一磁組係由二個或二個以上之等長第一磁性件串接而成，又各該第一磁性件係呈垂直運動方向充磁，且第一磁性件以S極磁極對應感應組，再者第一磁組之兩兩相鄰第一磁性件間分別形成有一磁隙，該磁隙之長度小於等於1.5倍第一磁性件、且大於等於0.5倍第一磁性件；另所述之第二磁組係由二個或二個以上之等長第二磁性件串接而成，且各該第二磁性件與前述第一磁性件等長，又各該第二磁性件係呈垂直運動方向充磁，且第一、二磁組之第一、二磁性件對應感應組的磁極呈異極相對，令第二磁性件以N極磁極對應感應組，再者第二磁組之兩兩相鄰第二磁性件間分別形成有一磁隙，該磁隙與第一磁阻之磁隙等長，且第二磁性件中心點位置對應第一磁組中相對第一磁性件之一端側緣，令第二磁組之第二磁性件與第一磁組之第一磁性件係呈相對之等距錯位狀，而第一、二磁組之各相對第一、二磁性件間分別具有一重疊區；至於，所述之負載開關組係由至少一通路開關、至少一斷路開關、至少一通路感應元件及至少一斷路感應元件所構成，而該通路開關與該通路感應元件分設於重疊區相對運動方向 進入感應組的一端之N極磁極一側，其中通路開關設於感應組之線圈件對應第二磁阻一端中央，而通路感應元件設於第二磁性件對應感應組一端中央，再者該斷路開關與該斷路感應元件分設於重疊區相對運動方向離開感應組的一端之S極磁極一側，又其中斷路開關設於感應組之線圈件對應第一磁組一端中央，而斷路感應元件則設於第一磁性件對應感應組一端中央。
5. 如申請專利範圍第4項所述之具磁隙之磁極錯位發電裝置，其中該感應組之各該線圈件係分設於一靜盤上，而第一、二磁組之第一、二磁性件係分別設於一動盤上，且感應組之靜盤係樞設於一旋轉軸，而第一、二磁組的動盤係等距固設於該旋轉軸之靜盤兩側，使第一、二磁組能同步相對感應組轉動。
6. 如申請專利範圍第4項所述之具磁隙之磁極錯位發電裝置，其中該第一、二磁組之磁隙長度等於第一、二磁性件長度。