TWI670926B

TWI670926B - 置換式節能直流馬達

Info

Publication number: TWI670926B
Application number: TW106100599A
Authority: TW
Inventors: 黃柏原
Original assignee: 城市學校財團法人臺北城市科技大學; 黃柏原
Priority date: 2017-01-09
Filing date: 2017-01-09
Publication date: 2019-09-01
Also published as: TW201826687A

Abstract

本項發明創作屬於一種可發電及限流供電、可變換供電之新穎置換式馬達節能電路裝置，係在一有刷直流馬達外部可設一發電裝置、一節電裝置及一微控裝置，以共同組成一「置換式節能直流馬達」。該置換式節能直流馬達於一有刷直流馬達內部設有N磁鐵、S磁鐵、主線圈轉子與主電刷，於發電裝置內部設有N磁鐵、S磁鐵、副線圈轉子與副電刷，於節電裝置內部設有整流升壓電路、IV轉換電路、電壓差分器、電壓控制限流電路及電力併接電路，於微控裝置內部設有微處理器與開關。該置換式節能直流馬達利用一直流電源經由主電刷帶動該主線圈轉子轉動並驅動一負載工作(供電主線圈)，該置換式節能直流馬達另可藉由該主線圈轉子帶動該發電裝置內部之副線圈轉子轉動並進而發電(副線圈發電)，該發電電力再經由該發電裝置內部之副電刷及該節電裝置以協同供電(發電供電)，並使該直流電源可節省供電(限流供電)；該微控裝置可變換操控經由該主電刷、該副電刷使該主線圈轉子、該副線圈轉子供電轉動並同時驅動該負載工作(供電主線圈、供電副線圈)，或者，該微控裝置亦可變換操控僅經由該主電刷使該主線圈轉子供電轉動以驅動該負載工作(供電主線圈、停止供電副線圈)；此外，該主線圈轉子與該副線圈轉子可機械連接以作副線圈轉子轉動發電或作主線圈轉子、副線圈轉子供電轉動，該主線圈轉子與該副線圈轉子亦可機械分離以作主線圈轉子供電轉動，或作副線圈轉子更換(發電裝置可置換)。如此，運用本項發明創作中，由一有刷直流馬達及一發電裝置、一節電裝置、一微控裝置構成之「置換式節能直流馬達」，令該發電裝置可作發電並協同直流電源供電予該有刷直流馬達、令該節電裝置可作限流並節省直流電源供電予該有刷直流馬達，令該微控裝置可作變換並加強直流電源供電予該有刷直流馬達，或者，令該微控裝置可作變換並正常直流電源供電予該有刷直流馬達，利用此種新式之馬達發電供電、電源限流供電與馬達變換供電概念，將可達到有刷直流馬達可節電供電、可加強供電或可正常供電之多重供電功能與節能目的。

Description

置換式節能直流馬達

本項發明創作係關於一種「置換式節能直流馬達」電路裝置，尤指一種利用一發電裝置、一節電裝置及一微控裝置於一有刷直流馬達之供電，令該發電裝置可作發電並協同供電、該節電裝置可作限流並節省供電、該微控裝置可作變換並加強供電，以達到該有刷直流馬達可發電及限流供電、可變換供電的置換式馬達節能電路裝置者。

按，在現今石油供應來源不穩、油價起伏不定的時代，石油相關能源的使用成本可能提高，同時，為了地球環境考量，避免因使用石油過度排放二氧化碳而造成環境的劇烈改變，各方均倡導節能減碳的相關做法。其中，創新及有效率地利用電源供電予馬達使用，就是節能減碳的一種具體做法。

習用有刷直流馬達利用電源供電以驅動負載之方式，請參閱第1圖所示，其中一有刷直流馬達01與一負載02機械連接，該有刷直流馬達01內部由一N磁鐵011、一S磁鐵012、一線圈轉子013與一電刷014所組成，該有刷直流馬達01利用一直流電源經由該電刷014供電予該該線圈轉子013，即可帶動該線圈轉子013轉動並驅動該負載02工作。當該負載02正常工作期間，該直流電源為全額式供電，使得該有刷直流馬達01可提供該負載02充足之驅動動能。

然而，工研院IEK於2014年4月的資料統計顯示，一般馬達耗電量約占全球電力消耗量46%，長時間或連續式利用電源(如：市電)供電予馬達使用將造成可觀之電能耗費，供電之餘並未能夠兼顧節能減碳之要求；另一方面，有刷直流馬達在日常生活中的用途與應用廣泛，諸如：家電製品、事務機器、電腦週邊機器、數位AV機器、遊戲機、焊接機、工作母機、電鑽、電鋸、機器手臂、空氣壓縮機、電動機車、電車、電梯等，且利用市電作為馬達之電能來源，有刷直流馬達耗電量實占了馬達耗電量不少比例。因此，創新有刷直流馬達(產業用設備、家庭用設備)有效率地使用電源之方式，也成為各個馬達電機製造商研究方向與努力目標之一。

鑑於上述先前技術所衍生的各項有刷直流馬達耗電量缺點，本案發明創作人乃亟思加以改良創新，並經過多日苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本案之一種「置換式節能直流馬達」電路裝置。

本項發明創作之目的，在於提供一種可發電及限流供電、且可變換供電之有刷直流馬達節能電路裝置，其概念係在一有刷直流馬達設一發電裝置、一節電裝置及一微控裝置，使該發電裝置可作發電並協同一直流電源供電予該有刷直流馬達，該節電裝置可作限流並節省該直流電源之供電，且該微控裝置可作變換以加強該直流電源之供電，或該微控裝置可作變換以正常該直流電源之供電，而達到有刷直流馬達可節電供電、可加強供電或可正常供電之功能與目的。

為達上述之目的，本項發明創作之技術手段在於，在一有刷直流馬達外部設一發電裝置、一節電裝置及一微控裝置，以共同組成一「置換式節能直流馬達」(Replaceable Recycle Power DC Motor)。該置換式節能直流馬達於一有刷直流馬達內部設一N磁鐵、一S磁鐵、一主線圈轉子與一主電刷，該主電刷與該主線圈轉子電氣連接，該主線圈轉子與有刷直流馬達外部之一負載機械連接；並且，該置換式節能直流馬達之發電裝置內部亦設一N磁鐵、一S磁鐵、一副線圈轉子與一副電刷，該副線圈轉子可與該主線圈轉子機械連接。

該置換式節能直流馬達利用一直流電源經由主電刷供電予有刷直流馬達內部之主線圈轉子，以帶動該主線圈轉子轉動並驅動負載工作(供電主線圈)；該置換式節能直流馬達另藉由該副線圈轉子與該主線圈轉子之機械連接，以及該副線圈轉子與發電裝置內部N磁鐵、S磁鐵之電磁感應作用，可帶動該副線圈轉子轉動並進而發電產生電力(副線圈發電)，該發電電力再經由副電刷、該置換式節能直流馬達之節電裝置以協同供電，並使該直流電源可節省供電(電源限流供電、電源減額供電)。

該置換式節能直流馬達之節電裝置為一節電控制器電路，該節電控制器內部包含：一整流升壓電路、兩組IV轉換電路、一電壓差分器、一電壓控制限流電路及一電力併接電路等，其中，該整流升壓電路與該置換式節能直流馬達發電裝置之副電刷及一IV轉換電路電氣連接，該直流電源與另一IV轉換電路電氣連接，該電壓差分器與該兩組 IV轉換電路及電壓控制限流電路電氣連接，該電壓控制限流電路接著與一IV轉換電路電氣連接後，該電力併接電路再與該電壓控制限流電路、另一IV轉換電路及有刷直流馬達之主電刷電氣連接。當該置換式節能直流馬達發電裝置之副線圈轉子轉動發電產生電力時，該發電電力經由發電裝置之副電刷傳送至整流升壓電路，該整流升壓電路將該發電電力整流後提升至與該直流電源電力相等之電壓準位(升壓發電電力),並經由一IV轉換電路將該升壓發電電力之直流電流轉換成一直流電壓信號，該直流電壓信號再傳送至電壓差分器，該升壓發電電力另也傳送至電力併接電路；再者，該直流電源電力經由另一IV轉換電路亦將其直流電流轉換成另一直流電壓信號，該另一直流電壓信號亦傳送至電壓差分器，該直流電源電力傳送至電壓控制限流電路。該電壓差分器於接收該兩個直流電壓信號後，可計算兩個直流電壓信號之電壓差值並輸出一電壓控制信號，該電壓控制限流電路於接收該電壓控制信號後，即可計算並操控使該直流電源電力可降低其直流電流量至一定程度(限流電源電力)，而該電力併接電路於併接該升壓發電電力、該限流電源電力(電源限流供電)後，再供電於該有刷直流馬達之主電刷，並且驅動負載工作。

該置換式節能直流馬達之微控裝置則包含一微處理器與兩組開關電路，其中，一開關與有刷直流馬達之主電刷、該置換式節能直流馬達節電裝置之節電控制器及直流電源電氣連接，另一開關與該置換式節能直流馬達發電裝置之副電刷、節電裝置之節電控制器及直流電源電氣連接，該微處理器再與該兩組開關電氣連接。該置換式節能直流馬達使該微處理器與該兩組開關可變換操控直流電源經由該主電刷供電予主線圈轉子，並變換操控直流電源經由該副電刷供電予副線圈轉子(供電主線圈、供電副線圈)，以同時帶動該主線圈轉子、該副線圈轉子轉動而加強驅動負載工作(加強直流電源供電)，或者，該微處理器與該兩組開關亦可變換操控直流電源經由該主電刷供電予主線圈轉子，並變換操控停止直流電源經由該副電刷供電予該副線圈轉子(供電主線圈、停止供電副線圈)，以帶動主線圈轉子轉動而正常驅動負載工作(正常直流電源供電)；此外，該主線圈轉子與該副線圈轉子可機械連接以作副線圈轉子轉動發電或作主線圈轉子供電轉動、副線圈轉子供電轉動，該主線圈轉子與該副線圈轉子亦可機械分離以作主線圈轉子供電轉動，或作副線圈轉子更換(該發電裝置可置換)。

如此，運用本項發明創作中，由一有刷直流馬達及一發電裝置、一節電裝置、一微控裝置構成之「置換式節能直流馬達」，令該發電裝置可作發電並協同直流電源供電予該有刷直流馬達、令該節電裝置可作限流並節省直流電源供電予該有刷直流馬達(電源限流供電)，令該微控裝置可作變換並加強直流電源供電予該有刷直流馬達(馬達加強供電)，或者，令該微控裝置可作變換並正常直流電源供電予該有刷直流馬達(馬達正常供電)，利用此種新式之發電供電、電源限流供電與馬達變換供電概念，將可達到有刷直流馬達可節電供電、可加強供電或可正常供電之多重供電功能與節能目的。

請參閱以下有關於本項發明創作「置換式節能直流馬達」電路裝置一較佳實施例之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本創作之技術內容及其目的與功效：

11‧‧‧有刷直流馬達

111‧‧‧N磁鐵

112‧‧‧S磁鐵

113‧‧‧主線圈轉子

114‧‧‧主電刷

12‧‧‧負載

13‧‧‧發電裝置

131‧‧‧N磁鐵

132‧‧‧S磁鐵

133‧‧‧副線圈轉子

134‧‧‧副電刷

14‧‧‧節電控制器

141‧‧‧整流升壓電路

142‧‧‧第一IV轉換電路

143‧‧‧第二IV轉換電路

144‧‧‧電壓差分器

145‧‧‧電壓控制限流電路

146‧‧‧電力併接電路

15‧‧‧主開關

151‧‧‧第一直流電源開關

152‧‧‧第一節電電力開關

16‧‧‧副開關

161‧‧‧第二直流電源開關

162‧‧‧第二節電電力開關

17‧‧‧微處理器

第1圖為習用有刷直流馬達之結構示意圖。

第2圖為本項發明創作「置換式節能直流馬達」中，發電裝置結構與連接圖、節電裝置(節電控制器)連接圖。

第3圖為本項發明創作「置換式節能直流馬達」中，發電裝置可置換之結構示意圖。

第4圖為本項發明創作「置換式節能直流馬達」中，節電控制器內部結構與連接圖。

第5圖為本項發明創作「置換式節能直流馬達」中，發電裝置結構與連接圖、節電裝置連接圖與微控裝置連接圖。

第6圖為本項發明創作「置換式節能直流馬達」中，主開關內部結構與連接圖。

第7圖為本項發明創作「置換式節能直流馬達」中，副開關內部結構與連接圖。

本項發明創作所提供之一種「置換式節能直流馬達」電路裝置，請參閱第2圖及第3圖所示，該置換式節能直流馬達係在一有刷直流馬達11內部設一N磁鐵111、一S磁鐵112、一主線圈轉子113與一主電刷114，該主電刷114與該主線圈轉子113電氣連接，該主線圈轉子113藉由軸桿與有刷直流馬達11外部之一負載12機械連接；該有刷直流馬達11外部另設有一發電裝置13，該發電裝置13內部設一N磁鐵131、一S磁鐵132、一副線圈轉子133與一副電刷134，該副電刷134與該副線圈轉子133電氣連接，並且，該副線圈轉子133可與該主線圈轉子113機械連接，即該發電裝置13以及該有刷直流馬達11可機械連接。該置換式節能直流馬達利用一直流電源經由該主電刷114可供電予主線圈轉子113，以帶動該主線圈轉子113轉動並驅動負載12工作(供電主線圈、直流電源供電馬達)；同時，該置換式節能直流馬達藉由該副線圈轉子133與該主線圈轉子113之機械連接可帶動該副線圈轉子133轉動，並藉由該副線圈轉子133與發電裝置13內部N磁鐵131、S磁鐵132之電磁感應作用可進而發電以產生電力(副線圈發電)。該發電電力經由該副電刷134及該置換式節能直流馬達之一節電裝置以協同該直流電源供電(發電供電)，並使該直流電源節省供電(直流電源限流供電)，利用此種發電供電、電源限流供電之概念，將可達到「置換式節能直流馬達」可節電供電之供電功能。

請參閱第2圖及第4圖所示，該節電裝置亦設於有刷直流馬達11外部，該節電裝置即為節電控制器14，該節電控制器14與該有刷直流馬達11之主電刷114、該發電裝置13之副電刷134及一直流電源電氣連接。該節電控制器14內部包含有：一整流升壓電路141、一第一IV轉換電路142、一第二IV轉換電路143、一電壓差分器144、一電壓控制限流電路145及一電力併接電路146等，其中，該整流升壓電路141與該副電刷134及第一IV轉換電路142電氣連接，該直流電源與第二IV轉換電路143電氣連接，該電壓差分器144與該第一IV轉換電路142、該第二IV轉換電路143及電壓控制限流電路145電氣連接，該電壓控制限流電路145接著與第二IV轉換電路143電氣連接後，該電力併接電路146再與該電壓控制限流電路145、第一IV轉換電路142及該主電刷114電氣連接。當該發電裝置13之副線圈轉子133轉動發電產生交流電力時，該發電交流電力經由該發電裝置13之副電刷134傳送至整流升壓電路141，該整流升壓電路141可自動整流該發電交流電力並提升至與該直流電源電力相等之直流電壓準位(稱為升壓發電電力)，並經由第一IV轉換電路142將該升壓發電電力之直流電流轉換成一第一直流電壓信號，該第一直流電壓信號再傳送至電壓差分器144，該升壓發電電力另也藉由第一IV轉換電路142傳送至電力併接電路146；再者，該直流電源電力經由第二IV轉換電路143亦將其直流電流轉換成一第二直流電壓信號，該第二直流電壓信號亦傳送至電壓差分器144，該直流電源電力藉由第二IV轉換電路143傳送至電壓控制限流電路145。該電壓差分器144於接收到第一直流電壓信號、第二直流電壓信號後，可計算該兩個直流電壓信號之電壓差值並輸出一第三直流電壓控制信號，而該電壓控制限流電路145於接收到該第三直流電壓控制信號後，即可計算並操控使該直流電源電力可降低其直流電流量(稱為限流電源電力)至一對應程度(一第三直流電壓控制信號對應一直流電流量)；最後，該電力併接電路146可併接來自該第一IV轉換電路142之升壓發電電力以及來自該電壓控制限流電路145之限流電源電力(直流電源限流供電)後，再供電予該有刷直流馬達11之主電刷114，並驅動該負載12工作。

此外，請參閱第3圖、第5圖及第6圖、第7圖所示，該有刷直流馬達11可於外部另設一微控裝置，該微控裝置可包含：一主開關15、一副開關16及一微處理器17，其中，該主開關15與該有刷直流馬達11之主電刷114、節電裝置之節電控制器14及直流電源電氣連接，該副開關16與發電裝置13之副電刷134、節電裝置之節電控制器14及直流電源電氣連接，而該微處理器17與該主開關15、該副開關16電氣連接；該主開關15內部並設有一第一直流電源開關151、一第一節電電力開關152，該副開關16內部設有一第二直流電源開關161、一第二節電電力開關162。該置換式節能直流馬達可變換操控微處理器17使該主開關15內部之第一直流電源開關151為閉路(ON)以作為導通，使該主開關15內部之第一節電電力開關152為開路(OFF)以作為切斷導通，並使該副開關16內部之第二直流電源開關161為閉路(ON)以作為導通，使該副開關16內部之第二節電電力開關162為開路(OFF)以作為切斷導通，令該直流電源可經由主電刷114供電予有刷直流馬達11內部之主線圈轉子113(供電主線圈)，並令該直流電源亦可經由副電刷134供電予發電裝置13內部之副線圈轉子133(供電副線圈)，以同時帶動該主線圈轉子113、該副線圈轉子133轉動；如此，該發電裝置13以及該有刷直流馬達11可機械連接以作主線圈轉子113供電轉動、副線圈轉子133供電轉動(供電主線圈、供電副線圈)，而以加強方式驅動負載12工作(直流電源加強供電馬達)，利用此種馬達變換供電之概念，將可達到「置換式節能直流馬達」可加強供電之供電功能。

或者，請參閱第3圖、第5圖及第6圖、第7圖所示，該置換式節能直流馬達亦可變換操控微處理器17使該主開關15內部之第一直流電源開關151為閉路(ON)以作為導通，使該主開關15內部之第一節電電力開關152為開路(OFF)以作為切斷導通，並使該副開關16內部之第二直流電源開關161為開路(OFF)以作為切斷導通，使該副開關16內部之第二節電電力開關162為開路(OFF)以作為切斷導通，令該直流電源可經由主電刷114供電予有刷直流馬達11內部之主線圈轉子113(供電主線圈)，並令該直流電源停止經由副電刷134供電予發電裝置13內部之副線圈轉子133(停止供電副線圈)，以帶動該主線圈轉子113轉動，或者，該發電裝置13以及該有刷直流馬達11亦可機械分離以作主線圈轉子113供電轉動(供電主線圈、停止供電副線圈)，而以正常方式驅動負載12工作(直流電源正常供電馬達)，利用此種馬達變換供電之概念，亦可達到「置換式節能直流馬達」可正常供電之供電功能。

再者，請參閱第3圖、第5圖及第6圖、第7圖所示，該置換式節能直流馬達另可變換操控微處理器17使該主開關15內部之第一直流電源開關151為開路(OFF)以作為切斷導通，使該主開關15內部之第一節電電力開關152為閉路(ON)以作為導通，並使該副開關16內部之第二直流電源開關161為開路(OFF)以作為切斷導通，使該副開關16內部之第二節電電力開關162為閉路(ON)以作為導通，令該置換式節能直流馬達利用該直流電源經由節電裝置之節電控制器14、主電刷114可供電予有刷直流馬達11內部之主線圈轉子113(供電主線圈)，以同時帶動該主線圈轉子113、該副線圈轉子133轉動，並令該副線圈轉子133與發電裝置13內部N磁鐵131、S磁鐵132之電磁感應作用可進而發電(副線圈發電)；如此，該發電裝置13以及該有刷直流馬達11可機械連接以作副線圈轉子133轉動發電，而以節電方式驅動負載12工作(直流電源節電供電馬達)，利用此種馬達變換供電之概念，則可達到「置換式節能直流馬達」可節電供電之供電功能。

於本項發明創作之「置換式節能直流馬達」電路裝置中，該置換式節能直流馬達利用副線圈轉子133、副電刷134構成之發電裝置13與節電控制器14構成之節電裝置(電源可限流供電)，以協同一直流電源供電並使該直流電源節省供電，達到該有刷直流馬達11「可節電供電」之功能(馬達可發電供電)；此外，該置換式節能直流馬達利用微處理器17及主開關15、副開關16構成之微控裝置，以加強方式驅動負載12工作，達到該有刷直流馬達11「可加強供電」之功能，或者，以正常方式驅動負載12工作，達到該有刷直流馬達11「可正常供電」之功能(馬達可變換供電)。另外，該發電裝置13與該有刷直流馬達11可機械連接以作副線圈轉子轉動發電或作主線圈轉子供電轉動、副線圈轉子供電轉動，該發電裝置13與該有刷直流馬達11亦可機械分離以作主線圈轉子供電轉動，或作副線圈轉子更換(發電裝置13可置換)。如此，運用本項發明創作中，由一有刷直流馬達及一發電裝置、一節電裝置、一微控裝置構成之「置換式節能直流馬達」，以及利用新式之發電供電、電源限流供電與馬達變換供電概念，將可達到有刷直流馬達可節電供電、可加強供電或可正常供電之多重供電功能與節能目的，而不致於發生長時間或連續式利用直流電源供電予馬達使用造成可觀之電能耗費，供電之餘未能兼顧節能減碳之要求，或者，發生習用有刷直流馬達耗電量占去一般馬達耗電量不少比例之情形。

上列詳細說明係針對本項發明創作之可行實施例的具體說明，惟該等實施例並非用以限制本創作之專利範圍，凡未脫離本項發明創作技藝精神所為之等效實施或變更，例如：等變化之等效性實施例，均應包含於本案之專利範圍中。

Claims

一種置換式節能直流馬達電路裝置，包括：一有刷直流馬達，設於該置換式節能直流馬達電路裝置中，該有刷直流馬達為該置換式節能直流馬達之主要驅動設備；一N磁鐵，設於該有刷直流馬達內部；一S磁鐵，設於該有刷直流馬達內部；一主線圈轉子，設於該有刷直流馬達內部；一主電刷，設於該有刷直流馬達內部，該主電刷與該主線圈轉子電氣連接；一負載，設於該有刷直流馬達外部，該主線圈轉子藉由軸桿與該負載機械連接；一發電裝置，設於該有刷直流馬達外部，該發電裝置為該置換式節能直流馬達之輔助發電設備；另一N磁鐵，設於該發電裝置內部；另一S磁鐵，設於該發電裝置內部；一副線圈轉子，設於該發電裝置內部，該副線圈轉子可與該主線圈轉子機械連接，亦即該發電裝置以及該有刷直流馬達可機械連接；一副電刷，設於該發電裝置內部，該副電刷與該副線圈轉子電氣連接；一節電控制器，亦設於該有刷直流馬達外部，該節電控制器為該置換式節能直流馬達之一節電裝置；該置換式節能直流馬達可於該有刷直流馬達外部另設一微控裝置，該微控裝置可包含：一主開關、一副開關及一微處理器，該主開關內部並設有一第一直流電源開關、一第一節電電力開關，該副開關內部設有一第二直流電源開關、一第二節電電力開關；該置換式節能直流馬達可變換操控該微處理器使該主開關內部之第一直流電源開關為閉路以作為導通，使該主開關內部之第一節電電力開關為開路以作為切斷導通，並使該副開關內部之第二直流電源開關為閉路以作為導通，使該副開關內部之第二節電電力開關為開路以作為切斷導通，令該直流電源可經由主電刷供電予有刷直流馬達內部之主線圈轉子，並令該直流電源亦可經由副電刷供電予發電裝置內部之副線圈轉子，以同時帶動該主線圈轉子、該副線圈轉子轉動，如此，該發電裝置以及該有刷直流馬達可機械連接以作主線圈轉子供電轉動、副線圈轉子供電轉動，而以加強方式驅動負載工作。
如請求項1所述之置換式節能直流馬達電路裝置，該置換式節能直流馬達亦可變換操控該微處理器使該主開關內部之第一直流電源開關為閉路以作為導通，使該主開關內部之第一節電電力開關為開路以作為切斷導通，並使該副開關內部之第二直流電源開關為開路以作為切斷導通，使該副開關內部之第二節電電力開關為開路以作為切斷導通，令該直流電源可經由主電刷供電予有刷直流馬達內部之主線圈轉子，以帶動該主線圈轉子轉動，或者，該發電裝置以及該有刷直流馬達亦可機械分離以作主線圈轉子供電轉動，而以正常方式驅動負載工作。
如請求項1所述之置換式節能直流馬達電路裝置，該置換式節能直流馬達另可變換操控該微處理器使該主開關內部之第一直流電源開關為開路以作為切斷導通，使該主開關內部之第一節電電力開關為閉路以作為導通，並使該副開關內部之第二直流電源開關為開路以作為切斷導通，使該副開關內部之第二節電電力開關為閉路以作為導通，令該置換式節能直流馬達利用該直流電源經由節電裝置之節電控制器、主電刷可供電予有刷直流馬達內部之主線圈轉子，並令該副線圈轉子與發電裝置內部N磁鐵、S磁鐵之電磁感應作用可進而發電，如此，該發電裝置以及該有刷直流馬達可機械連接以作副線圈轉子轉動發電，而以節電方式驅動負載工作。