TWI811012B

TWI811012B - 同時用作直流電動機和直流發電機的裝置

Info

Publication number: TWI811012B
Application number: TW111125901A
Authority: TW
Inventors: 具齊鉉
Original assignee: 具齊鉉
Priority date: 2022-07-11
Filing date: 2022-07-11
Publication date: 2023-08-01
Also published as: TW202404235A

Abstract

本發明公開了利用一個同時用作直流電動機和直流發電機的裝置。四個永磁鐵設置成可與軸一起旋轉，兩個線圈設置在該等永磁鐵的周圍外側，且一個二次電池用以在該等線圈供應電流。設置一個裝置以使電流在該等線圈交替流動。如果電流通過該二次電池在一第一線圈中流動，則軸旋轉，並且旋轉的該等永磁鐵在一第二線圈中產生電力。電流從第二線圈流向第一線圈。當軸沿一個方向旋轉時、電流總是在該等線圈中沿一個方向流動。

Description

同時用作直流電動機和直流發電機的裝置

本發明涉及一個同時用作直流電動機和直流發電機的裝置。四個永磁鐵設置成可與軸一起旋轉，兩個線圈設置在該等永磁鐵的周圍外側，且一個二次電池用以在該線圈供應電流。設置一個裝置以使電流在該線圈交替流動。如果電流通過該二次電池在一第一線圈中流動，則軸旋轉，並且旋轉的該等永磁鐵在一第二線圈中產生電力。電流從第二線圈流向第一線圈。當軸沿一個方向旋轉時、電流總是在該等線圈中沿一個方向流動。

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該二次電池的電壓瞬間更高。如果在該線圈的兩個端子將該二次電池的陽極和陰極全部阻斷，則該線圈瞬間變為一個電源，在該二次電池陰極側被阻斷的該線圈的端子(1b端子)變為陽極，在該二次電池陽極側被阻斷的該線圈的端子(1a端子)變為陰極。如果該線圈的1a端子連接於另一(第二)線圈的一端子(2a端子)，第二線圈的另一端子(2b端子)連接於該線圈的1b端子，則多個電子由該線圈的1a端子流入第二線圈的2a端子，而且由第二線圈的2b端子流入該線圈的1b端子。

通過這樣做，多個電子通過該線圈上發生的反電動勢在該等線圈中循環，該線圈運行，且該二次電池的電力消耗減少。

WO 2015/142084 A1(2015.09.24)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。

在WO 2018/236072 A2(2018.12.27)中，公開了一種電磁鐵用於軸旋轉的裝置，其是利用一個電磁鐵使多個永磁鐵旋轉的裝置。多個永磁鐵設置在軸周圍並與軸一起旋轉，一個電磁鐵設置在多個永磁鐵的周圍外側，並設置有一個電磁鐵運行的裝置。使用兩個二次電池使該電磁鐵運行，該電磁鐵使該多個永磁鐵旋轉。利用該電磁鐵上發生的反電動勢，使該兩個二次電池被充電。而且該多個永磁鐵的周圍設置有多個線圈，進而使旋轉的該多個永磁鐵使該多個線圈產生電。

在WO 2020/145518 A1(2020.07.16)中，公開了一個用作直流發電機和直流電動機的裝置。兩個永磁鐵設置在軸周圍並與軸一起旋轉，且一個線圈設置在該等永磁鐵的周圍外側，且兩個二次電池連接於該線圈。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到該等二次電池充電。設置一個裝置以使電流在該線圈流動，且該等二次電池用以在該線圈供應電流。利用該線圈上發生的反電動勢，使該等二次電池被充電。

本發明的目的在於，藉由利用四個永磁鐵、兩個線圈及一個二次電池，同時通過一第一線圈旋轉一軸以及在一第二線圈中發電。此外，使電流從第二線圈流向第一線圈，以減少該二次電池的電力消耗。

本發明包括四個永磁鐵(permanent magnets)、兩個線圈(coils)、一個二次電池(secondary cell battery)和一個使電流在該線圈流動的裝置(device of making electric current flow in the coils)。

四個永磁鐵被設置成可與該軸一起旋轉，一第一永磁鐵、一第二永磁鐵、一第三永磁鐵、一第四永磁鐵以90°的間隔依序放置，該等永磁鐵以交替極性放置。

該等永磁鐵的周圍外部設置有二個線圈，第一線圈的一側面對第一永磁鐵，第一線圈的另一側面對第二永磁鐵，第二線圈的一側面對第三永磁鐵，第二線圈的另一側面對第四永磁鐵，該等線圈以相同的方式纏繞並以相同的方式放置，第一線圈的第一端子(1a)和第二線圈的第一端子(2a)連接，第二線圈的第二端子(2b)和第一線圈的第二端子(1b)連接。

一個二次電池用於給該等線圈供應電流。

一個旋轉配件設置於該軸用於使多個光遮斷器的光重複地通過和被阻擋。

使電流在該等線圈流動的一個裝置，該二次電池的陽極和第一線圈的該第一端子通過第一P channel FET連接，第一線圈的第二端子和該二次電池的陰極通過第一N channel FET連接，該二次電池的陽極和第二線圈的該第二端子通過第二P channel FET連接，第二線圈的第一端子和該二次電池的陰極通過第二N channel FET連接。

當一個光遮斷器的光通過時，一個FET被設置為打開，當該光遮斷器的光被切斷時，該FET被設置為關閉。

第一P channel FET和第一N channel FET被配置為被設定以打開，以使電流在第一線圈中在第一永磁鐵和第二永磁鐵開始面對第一線圈的側面以及在第三永磁鐵和第四永磁鐵開始面對第一線圈的側面之處流動。第二P channel FET和第二N channel FET被配置為被設定以打開，以使電流在第二線圈中在第二永磁鐵和第三永磁鐵開始面對第二線圈的側面以及在第四永磁鐵和第一永磁鐵開始面對第二線圈的側面之處流動。

當該旋轉配件旋轉時，交替地執行第一過程(routine)和第二過程。該第一過程包含：一第一動作，即當第一P channel FET和第一N channel FET全部開通時，第一線圈通過該二次電池運行，軸旋轉，旋轉的該等永磁鐵在第二線圈中產生電力，以及一第二動作，即第一P channel FET和第一N channel FET全部關閉，多個電子由第二線圈的第二端子流入第一線圈的第二端子，且在該等線圈中循環，當第一永磁鐵和第二永磁鐵面對第一線圈的側面，而且第三永磁鐵和第四永磁鐵面對第一線圈的側面時，該第一過程會被反復。該第二過程包含：一第一動作，即當第二P channel FET和第二N channel FET全部開通時，第二線圈通過該二次電池運行，軸旋轉，旋轉的該等永磁鐵在第一線圈中產生電力，以及一第二動作，即第二P channel FET和第二N channel FET全部關閉，多個電子由第一線圈的第一端子流入第二線圈的第一端子，且在該等線圈中循環，當第二永磁鐵和第三永磁鐵面對第二線圈的側面，且第四永磁鐵和第一永磁鐵面對第二線圈的側面時，該第二過程會被反復。

在本發明中，藉由利用四個永磁鐵、兩個線圈及一個二次電池，能夠同時通過一第一線圈旋轉一軸以及在第二線圈中發電。此外，使電流從第二線圈流向第一線圈，以減少該二次電池的電力消耗。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:第一永磁鐵

102:第二永磁鐵

103:第三永磁鐵

104:第四永磁鐵

201:第一線圈

202:第二線圈

E201-A:第一電磁鐵A

E201-B:第一電磁鐵B

E202-A:第二電磁鐵A

E202-B:第二電磁鐵B

301:二次電池

401:旋轉配件

501:裝置

11:第一光遮斷器

12:第一P channel FET

13:第一N channel FET

21:第二光遮斷器

22:第二P channel FET

23:第二N channel FET

31:第一二極體

32:第二二極體

33:第三二極體

34:第四二極體

第1圖是顯示本發明實施例的同時用作直流電動機和直流發電機的裝置的透視圖。

第2圖是顯示用於使複數光遮斷器的光通過和遮斷的旋轉配件的示意圖。

第3圖是使電流在線圈流動的裝置的電子電路圖。兩個線圈被連接。

第4圖是使電流在線圈流動的另一裝置的電子電路圖。兩個線圈沒有連接。

第5圖是使電流在線圈流動的另一裝置的電子電路圖。兩個線圈被連接、而且電流同時從二次電池流入該等線圈。

第6圖是用於在線圈中產生電力的裝置的電子電路圖。

第7圖是顯示本發明另一實施例的同時用作直流電動機和直流發電機的裝置的透視圖。使用電磁鐵代替線圈。

第8圖是使電流在線圈流動的另一裝置的電子電路圖。使用四個電磁鐵，其中兩個連接並視為一個線圈，其餘連接並視為另一個線圈。該線圈被連接。

第9圖是使電流在線圈流動的另一裝置的電子電路圖。使用四個電磁鐵，其中兩個連接並視為一個線圈，其餘連接並視為另一個線圈。該線圈沒有連接。

第10圖是使電流在線圈流動的另一裝置的電子電路圖。使用四個電磁鐵，其中兩個連接並視為一個線圈，其餘連接並視為另一個線圈。該線圈被連接且電流同時從二次電池流入該等線圈。

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同時用作直流電動機和直流發電機的裝置的透視圖。如第1圖所示，四個永磁鐵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。第一、二、三、四永磁鐵(101、102、103、104)以90°的間隔設置，第一、三永磁鐵(101、103)的S極面對軸，第二、四永磁鐵(102、104)的N極面對軸。

兩個線圈設置在該等永磁鐵周圍外側，該等線圈被未圖示的固定裝置固定住。第一線圈(201)的一側面對第一永磁鐵(101)，第一線圈的另一側面對第二永磁鐵(102)，第二線圈(202)的一側面對第三永磁鐵(103)，第二線圈的另一側面對第四永磁鐵(104)。如第3圖所示，第一線圈的第一端子(1a)和第二線圈的第一端子(2a)連接。第二線圈的第二端子(2b)和第一線圈的第二端子(1b)連接。

一個二次電池(301)用於給該等線圈供應電流。

一個旋轉配件(401)被設置在軸，被未圖示的固定裝置固定住。為了使電流在該等線圈流動，使用光遮斷器和其它電子配件的一個裝置(501)。

該旋轉配件使將光的5°的間隔通過，使10°的間隔阻斷的過程反復六次，然後阻斷光90°的間隔。再次，該旋轉配件使將光的5°的間隔通過，使10°的間隔阻斷的過程反復六次，然後阻斷光90°的間隔。

該旋轉配件用於將該二次電池的陽極與第一線圈的第一端子連接和阻斷，且用於將該二次電池的陰極與第一線圈的第二端子連接和阻斷，且用於將該二次電池的陽極與第二線圈的第二端子連接和阻斷，且用於將該二次電池的陰極與第二線圈的第一端子連接和阻斷。

當第一永磁鐵和第二永磁鐵開始面對第一線圈以及第三永磁鐵和第四永磁鐵開始面對第一線圈時，第一光遮斷器(11)被設置為通過旋轉配件第一光遮斷器的光通過。

當第二永磁鐵和第三永磁鐵開始面對第二線圈以及第四永磁鐵和第一永磁鐵開始面對第二線圈時，第二光遮斷器(21)被設置為通過旋轉配件第二光遮斷器的光通過。

一個裝置(501)使電流在第一線圈和第二線圈交替流動。如第1圖所示，如果第一永磁鐵和第二永磁鐵面對第一線圈，則第一光遮斷器(11)的光通過，第一P channel FET(12)和第一N channel FET(13)開通，多個電子從該二次電池的陰極流入該二次電池的陽極，第一線圈運行，而且軸旋轉。旋轉的該等永磁鐵在第二線圈中產生電力。然後稍後，第一光遮斷器的光被阻斷時，第一P channel FET和第一N channel FET被關閉，多個電子不會由該二次電池的陰極流該二次電池的陽極。此時，多個電子由第二線圈的第二端子流入第一線圈的第二端子，而且由第一線圈的第一端子流入第二線圈的第一端子。當第一永磁鐵和第二永磁鐵面對第一線圈時，上述過程會被反復六次。如果第二永磁鐵和第三永磁鐵面對第二線圈，則第二光遮斷器(21)的光通過，第二P channel FET(22)和第二N channel FET(23)開通，多個電子從該二次電池的陰極流入該二次電池的陽極，第二線圈運行，而且軸旋轉。旋轉的該等永磁鐵在第一線圈中產生電力。然後稍後，第二光遮斷器的光被阻斷時，第二P channel FET和第二N channel FET被關閉，多個電子不會由該二次電池的陰極流該二次電池的陽極。此時，多個電子由第一線圈的第一端子流入第二線圈的第一端子，而且由第二線圈的第二端子流入第一線圈的第二端子。當第二永磁鐵和第三永磁鐵面對第二線圈時，上述過程會被反復六次。

當第一永磁鐵和第二永磁鐵面對第一線圈時，軸旋轉90°，而且當第二永磁鐵和第三永磁鐵面對第二線圈時，軸旋轉90°，而且當第三永磁鐵和第四永磁鐵面對第一線圈時，軸旋轉90°，而且當第四永磁鐵和第一永磁鐵面對第二線圈時，軸旋轉90°。

如上所述，使用一個二次電池，使電流在該等線圈交替流動，該等永磁鐵繼續旋轉，旋轉的該等永磁鐵在該等線圈中產生電力。產生的電流從一個線圈流入另一個線圈。當軸沿一個方向旋轉時，電流總是在該等線圈中沿一個方向流動。如果該等線圈中的電流方向改變，則軸的旋轉方向也會改變。

第7圖是顯示本發明另一實施例的同時用作直流電動機和直流發電機的裝置的透視圖。使用電磁鐵代替線圈。第一電磁鐵A(E201-A)和第一電磁鐵B(E201-B)串聯，連接的電線作為第一線圈，第二電磁鐵A(E202-A)和第二電磁鐵B(E202-B)串聯，連接的電線作為第二線圈。如第7圖所示，第一線圈的第一端子(1a)和第二線圈的第二端子(2b)連接。第二線圈的第一端子(2a)和第一線圈的第二端子(1b)連接。

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。