TW201810916A - 磁力驅動方法、磁力驅動裝置及使用該裝置之發電機 - Google Patents

Abstract

一種磁力驅動裝置，包括固定單元及轉動單元。固定單元包括固定圓盤與複數個第一磁鐵，其中第一磁鐵沿著固定圓盤的中心間隔地設置於固定圓盤上。轉動單元包括轉軸、轉動座與複數個第二磁鐵，其中轉軸固定於轉動座的中心，轉動座之周圍間隔地設有複數個鰭片，且鰭片相對於固定圓盤傾斜一特定的角度，而第二磁鐵分別設置於鰭片上，其中第一、第二磁鐵分別具有彼此相對的第一、第二磁極面，且第一、第二磁極面具有相同的極性，藉此，第一、第二磁鐵間的排斥力驅使轉動座與和轉動座連接之轉軸轉動。一種使用前述磁力驅動裝置之發電機及磁力驅動方法亦被提供。

Description

磁力驅動方法、磁力驅動裝置及使用該裝置之發電機

本發明係關於一種磁力驅動技術；特別係有關於一種磁力驅動方法、磁力驅動裝置及使用該裝置之發電機。

近年來，由於全球資源的日益匱乏，加上全球暖化問題嚴重，故如何有效地開發及節流有限的資源，乃成為現今國際關注的重點。

磁力驅動裝置可使用無汙染之磁力來驅動機構，進而達到節能及減碳的目的，故為現今業界的發展重點之一。

一般而言，習知磁力驅動裝置的驅動原理，是以兩磁鐵之磁極相同以產生排斥力，或磁極相反以產生相吸力。然而，習知磁力驅動裝置大多仍需依賴外在能源(例如使用電源讓電磁線圈產生磁力)來完成其功能，而造成使用習知磁力驅動裝置之發電機的發電效率仍有待改善。

有鑑於前述習知問題點，本發明之目的在於提供一種磁力驅動裝置，不需外在能源即可完成其功能，進而可使 得使用該磁力驅動裝置之發電機的發電效率亦獲得改善。

本發明之一實施例提供一種磁力驅動裝置，包括一固定單元及一轉動單元。前述固定單元包括一固定圓盤與複數個第一磁鐵，其中前述第一磁鐵沿著固定圓盤的中心間隔地設置於固定圓盤上。前述轉動單元包括一轉軸、一轉動座與複數個第二磁鐵，其中前述轉軸固定於轉動座的中心，轉動座之周圍間隔地設有複數個鰭片，且前述鰭片相對於固定圓盤傾斜一特定的角度，而前述第二磁鐵分別設置於鰭片上，其中前述第一、第二磁鐵分別具有彼此相對的第一、第二磁極面，且第一、第二磁極面具有相同的極性，藉此，第一、第二磁鐵間的排斥力驅使轉動座與和轉動座連接之轉軸轉動。

於一實施例中，前述鰭片相對於固定圓盤傾斜的角度為45度。

於一實施例中，前述第一磁鐵沿著固定圓盤的中心依據一第一角度間隔地設置於固定圓盤上，且第一角度係由第一磁鐵的數量決定。

於一實施例中，前述鰭片與第二磁鐵依據一第二角度間隔地形成於轉動座之周圍，且第二角度係由鰭片與第二磁鐵的數量決定。

於一實施例中，前述第一磁鐵、第二磁鐵與鰭片的數量相同，且前述第一角度相等於第二角度。

於一實施例中，前述第一磁鐵、第二磁鐵與鰭片以前述轉動座與轉軸的轉動不發生頓點之方式配置。

於一實施例中，前述固定圓盤包括分開的一第一 部分與一第二部分，且前述第一磁鐵設置於第一部分上，其中第一部分與第二部分間的間距係可調整的，藉此以控制第一、第二磁鐵間的排斥力的大小。

於一實施例中，前述固定圓盤之第一部分與第二部分間設置有一調整元件，以調整第一部分與第二部分之間的間距。

於一實施例中，前述調整元件係為一手旋螺絲(hand turn screw)。

於一實施例中，前述磁力驅動裝置更包括相互串接的複數個前述固定單元與轉動單元。

本發明之另一實施例亦提供一種發電機，包括前述磁力驅動裝置，以及連接磁力驅動裝置之轉軸之一發電裝置。

本發明之一實施例亦提供一種磁力驅動方法，包括：提供一磁力驅動裝置，包括相互串接的複數個固定單元與轉動單元，前述固定單元與轉動單元係以成對的方式設置，其中每一固定單元包括一固定圓盤與複數個第一磁鐵，前述第一磁鐵沿著固定圓盤的中心間隔地設置於固定圓盤上，而前述轉動單元具有一共同的轉軸，且每一轉動單元包括一轉動座與複數個第二磁鐵，前述轉軸固定於轉動座的中心，轉動座之周圍間隔地設有複數個鰭片，且前述鰭片相對於前述固定圓盤傾斜一特定的角度，而前述第二磁鐵分別設置於鰭片上，其中各對的固定單元與轉動單元中之第一、第二磁鐵分別具有彼此相對的第一、第二磁極面，且前述第一、第二磁極面具有相同的極 性，藉此，前述第一、第二磁鐵間的排斥力驅使前述轉動座與和轉動座連接之轉軸轉動；以及使得前述固定單元中之位於兩轉動單元之間之一固定單元包括分開的一第一部分與一第二部分，且前述固定單元之第一磁鐵設置於第一部分上，其中第一部分與第二部分間的間距係可調整的，藉此以控制前述第一、第二磁鐵間的排斥力的大小，或令前述轉動座與和轉動座連接之轉軸停止轉動。

於一實施例中，前述磁力驅動方法，更包括：使得相鄰之前述不同對的固定單元與轉動單元中之第一、第二磁鐵的設置方式是相反的；以及調整前述固定單元中之位於兩轉動單元之間之一固定單元之第一部分與第二部分間的間距，以使前述固定單元之第一磁鐵與相鄰之不同對的轉動單元之第二磁鐵之間產生吸引力，進而令前述轉動座與和轉動座連接之轉軸停止轉動。

為使本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例並配合所附圖式做詳細說明。

1、2、2’、3‧‧‧磁力驅動裝置

4‧‧‧發電裝置

10、10’‧‧‧固定單元

20、20’‧‧‧轉動單元

100‧‧‧固定圓盤

100A‧‧‧凹槽

100B‧‧‧第一部分

100C‧‧‧第二部分

102‧‧‧第一磁鐵

102A‧‧‧第一磁極面

200‧‧‧轉軸

202‧‧‧轉動座

202A‧‧‧鰭片

203‧‧‧凹槽

204‧‧‧第二磁鐵

204A‧‧‧第二磁極面

A‧‧‧角度

B‧‧‧軸承

C‧‧‧夾持元件

D‧‧‧間距

E‧‧‧電力系統

F‧‧‧切線力

G‧‧‧發電機

I‧‧‧吸引力

L‧‧‧排斥力

F1‧‧‧水平分力

F2‧‧‧垂直分力

O1‧‧‧開口

O2‧‧‧開口

P‧‧‧鎖固件

R‧‧‧蓄電裝置

S‧‧‧基座

T‧‧‧調整元件

α‧‧‧第一角度

β‧‧‧第二角度

第1圖顯示根據本發明一實施例之磁力驅動裝置之示意圖。

第2圖顯示第1圖中之固定單元之上視示意圖。

第3A、3B圖顯示第1圖中之轉動單元之轉動座與其上之第二磁鐵之上視與側視示意圖。

第4圖顯示本發明之磁力驅動裝置之驅動機制示意圖。

第5圖顯示根據本發明另一實施例之磁力驅動裝置之示意 圖。

第6圖顯示第5圖中之磁力驅動裝置之剖視圖。

第7圖顯示根據本發明另一實施例之磁力驅動裝置之局部示意圖。

第8圖顯示第7圖中之磁力驅動裝置的磁力驅動機制及關閉機制之示意圖。

第9圖顯示根據本發明另一實施例之電力系統示意圖。

以下說明本發明之較佳實施例。此說明之目的在於提供本發明的總體概念而並非用以侷限本發明的範圍。

在以下圖式或說明書描述中，相似或相同之部分皆使用相同的符號。另外，在圖式中，實施例之形狀或厚度可擴大，以簡化或是方便標示。

請先參閱第1圖至第3B圖，其中第1圖顯示根據本發明一實施例之磁力驅動裝置1之示意圖，第2圖顯示第1圖中之固定單元10之上視示意圖，而第3A、3B圖顯示第1圖中之轉動單元20之轉動座與其上之第二磁鐵之上視與側視示意圖。如第1至3B圖所示，磁力驅動裝置1包括一固定單元10與一轉動單元20。

在本實施例中，前述固定單元10包括一固定圓盤100與複數個第一磁鐵102。前述固定圓盤100係固定於一不動的基座S，且在固定圓盤100之表面上可形成複數個凹槽100A，用以容置前述第一磁鐵102。值得一提的是，在本實施例中，凹槽100A與第一磁鐵102係沿著固定圓盤100的中心間隔地設 置。在一些實施例中，第一磁鐵102亦可直接固定於固定圓盤100之表面上。

在本實施例中，前述轉動單元20包括一轉軸200、一轉動座202與複數個第二磁鐵204。前述轉軸200係固定於環狀的轉動座202的中心，並可繞著自身軸線進行旋轉(如第1圖中之箭頭所示)。更具體而言，轉軸200可穿過位在轉動座202的中心之開口O2，並由複數個夾持元件C(如第1圖中之C型固定夾具(C-type fixture))固定地夾持在轉動座202之開口O2的相對側，同時，轉軸200亦可穿過位在固定圓盤100的中心之開口O1，並由環繞開口O1之軸承B所支撐。前述轉動座202之周圍間隔地設有複數個鰭片202A，其中每一鰭片202A相對於前述固定單元10之固定圓盤100傾斜一相同且特定的角度A(第3B圖)，例如為45度(但本發明並不以此為限)，而前述第二磁鐵204分別固定於該些鰭片202A上。另外，每一鰭片202A上可形成有一凹槽203(第3A、3B圖)，且第二磁鐵204可透過例如貼附的方式固定於該些凹槽203中。

在本實施例中，前述第一磁鐵102與第二磁鐵204可為永久磁鐵，並分別具有彼此相對的第一、第二磁極面102A與204A(第1圖)，其中第一、第二磁極面102A與204A具有相同的極性，例如N極。在一些實施例中，第一、第二磁極面102A與204A亦可均為S極。

另外，前述第一磁鐵102係沿著固定圓盤100的中心依據一第一角度α(第2圖)間隔地設置於固定圓盤100上，且第一角度α由第一磁鐵102的數量決定。舉例而言，在本實施例中 之第一磁鐵102的數量為7個，故每一第一磁鐵102可沿著固定圓盤100的中心以一角度約為360/7度的第一角度α間隔地設置於固定圓盤100上。類似地，前述第二磁鐵204(與鰭片202A)係依據一第二角度β(第3A圖)間隔地形成於轉動座202之周圍，且第二角度β由第二磁鐵204(與鰭片202A)的數量決定。舉例而言，在本實施例中之第二磁鐵204(與鰭片202A)的數量亦為7個，故每一第二磁鐵204(與鰭片202A)亦可以一角度約為360/7度的第二角度β間隔地形成於轉動座202之周圍。

接著請一併參閱第1圖、第3A圖及第4圖，其中第4圖顯示前述磁力驅動裝置1之驅動機制示意圖。藉由上述結構設計，當磁力驅動裝置1之第一磁鐵102與第二磁鐵204間達到一適當間距時，第一、第二磁鐵102與204間的排斥力(repel force)可產生一旋轉力矩，以驅使轉動座202與其上之第二磁鐵204轉動(如第1圖中之箭頭所示)。

更明確而言，如第4圖所示，每一第二磁鐵204可被對應的第一磁鐵102和其之間的排斥力(包括一水平分力F1與一垂直分力F2)之水平分力F1驅使沿水平方向移動，且當每一第二磁鐵204遠離於原來對應的第一磁鐵102時，亦可被下一個對應的第一磁鐵102和其之間的排斥力之水平分力F1繼續驅使沿水平方向移動(前述水平分力F1相當於第3A圖中之切線力F)，從而達到使得轉動座202與其上之第二磁鐵204持續轉動的效果。另外，由於轉動座202被驅動，與其連接之轉軸200亦可被帶動旋轉(如第1圖中之箭頭所示)。藉此，前述磁力驅動裝置1可不需外在能源(例如電源)而實現磁力驅動機構的目的。

值得一提的是，在前述磁力驅動裝置1中，第一磁鐵102、第二磁鐵204與鰭片202A的數量相同，且第一角度α相等於第二角度β，但本發明並不以此為限，只需第一磁鐵102、第二磁鐵204與鰭片202A以轉動座202與轉軸200的轉動不發生頓點之方式配置即可。舉例而言，第一磁鐵102和第二磁鐵204(與鰭片202A)的數量亦可能大於或小於7個，或者第一磁鐵102和第二磁鐵204(與鰭片202A)的數量亦可能不相同。

接著請參閱第5圖及第6圖，其中第5圖顯示根據本發明另一實施例之磁力驅動裝置2之示意圖，而第6圖顯示第5圖中之磁力驅動裝置2之剖視圖。應瞭解的是，本實施例之磁力驅動裝置2與前述實施例之磁力驅動裝置1(第1圖)間的差異在於，更包括相互串接的複數個固定單元10與轉動單元20(例如4個固定單元10與轉動單元20，但本發明不以此為限，其中相互串接的固定單元10與轉動單元20的數量可視需要決定)。具體而言，在本實施例中，複數個固定單元10可利用多個鎖固件P鎖合在一起，並固定於一不動的基座S的相對側，而複數個轉動單元20具有一共用的轉軸200，且轉動單元20的位置分別對應於固定單元10。藉此，本實施例之磁力驅動裝置2包括多組磁力驅動組件(固定單元10與轉動單元20)，從而可產生更大的旋轉力矩以驅使轉動單元20之轉動座202與轉軸200轉動。

另外，如第5、6圖所示，前述固定單元10之固定圓盤100更包括分開的第一部分100B與第二部分100C，其中複數個第一磁鐵102係固定於第一部分100B上之複數個凹槽100A中，且第一部分100B與第二部分100C之間的間距D可利用 設置於該兩者間之一調整元件(例如為一手旋螺絲(hand turn screw))T來調整，進而可控制固定單元10之第一磁鐵102與轉動單元20之第二磁鐵204間的排斥力的大小，甚至控制磁力驅動裝置2的磁力驅動開關。

舉例而言，當磁力驅動裝置2在如第5、6圖所示的狀態下，其固定單元10之第一磁鐵102與轉動單元20之第二磁鐵204間的距離係較大，導致第一、第二磁鐵102與204間的排斥力較小，而無法驅使轉動座202與轉軸200轉動(亦即磁力驅動裝置2的磁力驅動是關閉(OFF)的狀態)；而當前述調整元件T受到一外力作用而沿著固定圓盤100之周圍轉動(如第5圖中之箭頭所示)時，第一部分100B與第二部分100C間的間距D係可被調整(例如變大)，使得固定單元10之第一磁鐵102與轉動單元20之第二磁鐵204間的距離可變小，且第一、第二磁鐵102與204間的排斥力因而變大，從而可驅使轉動座202與轉軸200轉動(亦即磁力驅動裝置2的磁力驅動是啟動(ON)的狀態)。

接著請參閱第7圖及第8圖，其中第7圖顯示根據本發明另一實施例之磁力驅動裝置2’之局部示意圖，而第8圖顯示第7圖中之磁力驅動裝置2’的磁力驅動機制及關閉機制之示意圖。應瞭解的是，本實施例之磁力驅動裝置2’(第7、8圖)與前述實施例之磁力驅動裝置2(第5圖)間的差異在於，位於基座S之一側的兩對固定單元10、10’與轉動單元20、20’中的第一磁鐵102與第二磁鐵204的設置方式是相反的(相對地，在第5圖之磁力驅動裝置2中，位於基座S之一側的兩對固定單元10與轉動單元20中的第一磁鐵102與第二磁鐵204的設置方式則是相 同的)。具體而言，在本實施例中，位於下方的(較靠近基座S的)固定單元10與轉動單元20之相對應的第一、第二磁極面102A與204A均為N極，而位於上方的(較遠離基座S的)固定單元10’與轉動單元20’之相對應的第一、第二磁極面102A與204A則均為S極。

需特別說明的是，藉此結構設計，本實施例之磁力驅動裝置2’同樣可透過該些固定單元10、10’與轉動單元20、20’中的第一磁鐵102與第二磁鐵204間的排斥力L而達到磁力驅動(如第8圖中左側部分所顯示之磁力驅動是啟動(ON)的狀態)。應瞭解的是，在第8圖之左側部分中，位於上方的第一、第二磁鐵102與204係對應於第7圖中之固定單元10’與轉動單元20’中的第一、第二磁鐵102與204，而位於下方的第一、第二磁鐵102與204係對應於第7圖中之固定單元10與轉動單元20中的第一、第二磁鐵102與204。

另外，當前述調整元件T(參閱第7圖)受到一外力作用而沿著位於上方的(較遠離基座S的)固定單元10’的固定圓盤100之周圍轉動，並使得位於上方的固定單元10’(亦即位於兩轉動單元20及20’之間的固定單元)與轉動單元20’中的第一磁鐵102與第二磁鐵204間的距離變大時(如第8圖中右側部分所示)，可令該第一、第二磁鐵102與204間的排斥力變小，而無法驅使轉動座202與轉軸200繼續轉動(亦即磁力驅動裝置2’的磁力驅動是關閉(OFF)的狀態)。值得一提的是，當前述位於上方的固定單元10’與轉動單元20’中的第一磁鐵102與第二磁鐵204間的距離變大時，該第一磁鐵102與位於下方的(較靠近基 座S的)轉動單元20的第二磁鐵204間的距離則相對變小，並可產生一吸引力(impel force)I，其中該吸引力I可大於或等於位於下方的(較靠近基座S的)固定單元10與轉動單元20中的第一磁鐵102與第二磁鐵204間的排斥力L，因而使得位於下方的轉動單元20之轉動座202與轉軸200亦停止轉動(原先推動轉動座202與轉軸200之排斥力L之水平分力F1已受到該吸引力I所抵銷)。因此，在本實施例中(第7、8圖)，僅需調整位於前述兩對固定單元10、10’與轉動單元20、20’中的中心磁鐵(在本實施例中為固定單元10的第一磁鐵102)的位置，即可操控磁力驅動裝置2’之磁力驅動的啟動(ON)與關閉(OFF)狀態。

接著請參閱第9圖，其顯示根據本發明另一實施例之電力系統E示意圖。如第9圖所示，電力系統E包括一發電機G與一蓄電裝置R，其中發電機G包括一磁力驅動裝置3(例如為前述實施例之磁力驅動裝置1、2或2’)及連接磁力驅動裝置3之轉軸(如第1、5圖所示之轉軸200)之一發電裝置4，可用以產生一交流電能(AC power)，而蓄電裝置R例如為一電池裝置，可用以將交流電能轉換成直流電能(DC power)並進行儲存，從而方便於使用。值得一提的是，本發明實施例之磁力驅動裝置不需外在能源(例如電源)即可完成其功能，故使用該磁力驅動裝置之發電機G的發電效率亦可獲得改善。

在一些實施例中，電力系統E中之蓄電裝置R亦可被省略。另外，由於用於將磁力驅動裝置3之轉軸所提供之機械能轉換成電能之發電裝置4及蓄電裝置R(電池裝置)係為本領域的習知技術，故在此不多做說明。

雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許之更動與潤飾。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (13)

1. 一種磁力驅動裝置，包括：一固定單元，包括一固定圓盤與複數個第一磁鐵，其中該些第一磁鐵沿著該固定圓盤的中心間隔地設置於該固定圓盤上；以及一轉動單元，包括一轉軸、一轉動座與複數個第二磁鐵，其中該轉軸固定於該轉動座的中心，該轉動座之周圍間隔地設有複數個鰭片，且該些鰭片相對於該固定圓盤傾斜一特定的角度，而該些第二磁鐵分別設置於該些鰭片上，其中該些第一、第二磁鐵分別具有彼此相對的第一、第二磁極面，且該些第一、第二磁極面具有相同的極性，藉此，該些第一、第二磁鐵間的排斥力驅使該轉動座與和該轉動座連接之該轉軸轉動。
2. 如申請專利範圍第1項所述的磁力驅動裝置，其中該角度為45度。
3. 如申請專利範圍第1項所述的磁力驅動裝置，其中該些第一磁鐵沿著該固定圓盤的中心依據一第一角度間隔地設置於該固定圓盤上，且該第一角度係由該些第一磁鐵的數量決定。
4. 如申請專利範圍第3項所述的磁力驅動裝置，其中該些鰭片與該些第二磁鐵依據一第二角度間隔地形成於該轉動座之周圍，且該第二角度係由該些鰭片與該些第二磁鐵的數量決定。
5. 如申請專利範圍第4項所述的磁力驅動裝置，其中該些 第一磁鐵、該些第二磁鐵與該些鰭片的數量相同，且該第一角度相等於該第二角度。
6. 如申請專利範圍第5項所述的磁力驅動裝置，其中該些第一磁鐵、該些第二磁鐵與該些鰭片以該轉動座與該轉軸的轉動不發生頓點之方式配置。
7. 如申請專利範圍第1項所述的磁力驅動裝置，其中該固定圓盤包括分開的一第一部分與一第二部分，且該些第一磁鐵設置於該第一部分上，其中該第一部分與該第二部分間的間距係可調整的，藉此以控制該些第一、第二磁鐵間的排斥力的大小。
8. 如申請專利範圍第7項所述的磁力驅動裝置，其中該固定圓盤之該第一部分與第二部分間設置有一調整元件，以調整該第一部分與該第二部分之間的間距。
9. 如申請專利範圍第8項所述的磁力驅動裝置，其中該調整元件係為一手旋螺絲。
10. 如申請專利範圍第1項所述的磁力驅動裝置，更包括相互串接的複數個固定單元與轉動單元。
11. 一種發電機，包括：如申請專利範圍第1至10項中任一項所述的磁力驅動裝置；以及一發電裝置，連接該磁力驅動裝置之該轉軸。
12. 一種磁力驅動方法，包括：提供一磁力驅動裝置，包括相互串接的複數個固定單元與轉動單元，該些固定單元與該些轉動單元係以成對的方 式設置，其中每一該些固定單元包括一固定圓盤與複數個第一磁鐵，該些第一磁鐵沿著該固定圓盤的中心間隔地設置於該固定圓盤上，而該些轉動單元具有一共同的轉軸，且每一該些轉動單元包括一轉動座與複數個第二磁鐵，該轉軸固定於該轉動座的中心，該轉動座之周圍間隔地設有複數個鰭片，且該些鰭片相對於該些固定圓盤傾斜一特定的角度，而該些第二磁鐵分別設置於該些鰭片上，其中各對的該固定單元與該轉動單元中之該些第一、第二磁鐵分別具有彼此相對的第一、第二磁極面，且該些第一、第二磁極面具有相同的極性，藉此，該些第一、第二磁鐵間的排斥力驅使該些轉動座與和該些轉動座連接之該轉軸轉動；以及使得該些固定單元中之位於兩轉動單元之間之一固定單元包括分開的一第一部分與一第二部分，且該固定單元之該些第一磁鐵設置於該第一部分上，其中該第一部分與該第二部分間的間距係可調整的，藉此以控制該些第一、第二磁鐵間的排斥力的大小，或令該些轉動座與和該些轉動座連接之該轉軸停止轉動。
13. 如申請專利範圍第12項所述的磁力驅動方法，更包括：使得相鄰之不同對的該些固定單元與該些轉動單元中之該些第一、第二磁鐵的設置方式是相反的；以及調整該些固定單元中之位於兩轉動單元之間之該固定單元之該第一部分與該第二部分間的間距，以使該固定單元之該些第一磁鐵與相鄰之不同對的該轉動單元之該些第 二磁鐵之間產生吸引力，進而令該些轉動座與和該些轉動座連接之該轉軸停止轉動。