TW202046603A - 應用嵌齒能之環式動能產生裝置 - Google Patents

Abstract

本發明係指一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其係由一外環磁組、一中置磁組及一感應開關組所組成，而該中置磁組設於外環磁組內部，且可被分別定義為可相對高速旋轉運動之轉子或定子，且外環磁組與中置磁組具有利用該感應開關組選擇性給電線圈後呈同極相對之第一磁性件與第二磁性件，藉此，當運轉相對時給電線圈形成同極相斥，且產生沿著運動方向的大順推力，可有效減少其驅動之給電量，而斷電時，則利用慣性及自然磁吸力的運轉，以縮短給電驅動的時間，而達到創能及節能之目的，進一步藉由單向軸承能減少磁阻及動能損耗，並能增大有利於運動方向的磁助力，而能有效的提高其輸出動力，達到提高能源轉換效率之目的，進而可實現節能之經濟效益。

Description

應用嵌齒能之環式動能產生裝置

本發明隸屬一種作為動能產生之電磁技術，具體而言係指一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，藉以能反向利用嵌齒能，達到創能之目的，進一步並可縮短給電驅動時間，而具有節能之效。

按，一般電動機構【亦稱馬達結構】主要係由兩相對的磁組分別做為定子與轉子所構成，其中至少一磁組為線圈所構成，透過對線圈給電的方式使其產生磁性，而能相對另一磁組產生相斥與相吸的磁作用力，從而驅動轉子高速旋轉。而現有馬達結構在運作時，係採全時給電方式，擷取需要的磁作用力，以驅動該轉子，而形成一種動能產生裝置；但當該線圈在不通電的狀態下，是會相對磁阻產生磁吸的嵌齒效應，造成其動能損失及能源損耗，而在整個過程中生成有礙驅動力的磁阻，而在居高的磁阻動損下，馬達結構之輸出動力將因磁阻的動能損耗變小；傳統上，為了改善前述磁阻動損的問題，一般係採用讓相對磁組呈多相錯位的結構來克服，但多相錯位的設計會使結構複雜化，增加組裝的難度與成本，且其僅能略為降低磁阻效 應，無法免除其影響，故無法真正解決前述的問題；換言之，如能以簡單的結構，達到減少磁阻動損之效，且縮短給電時間，即能達到節能之要求，進而可以增加輸出力，以進一步降低成本及故障率，達到提高能源轉換效率之目的，進一步可實現節能之經濟效益，而如何達到前述之目的及效能，是本發明所期待者。

有鑑於此，本發明人乃針對前述電動機構的精進需求深入探討，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應用嵌齒能之環式動能產生裝置，藉以能克服高耗能又低輸出所造成能源轉換效率差的困擾。

因此，本發明之主要目的係在提供一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，藉以能使導磁體之磁吸負能轉換成磁吸正能，以反向利用磁能，並可產生順向磁助力，有效使用嵌齒能來驅動，達到創能之目的。

且，本發明之次一主要目的係在提供一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其能利用自然的磁吸效應，使相對昔式者節省輸入的電力，並縮短給電驅動的時間，而能有效達到節能之目的。

又，本發明之另一主要目的係在提供一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其能抵擋磁阻，以減少動能損耗，進而 可以有效地提高輸出動力。

再，本發明之又一主要目的係在提供一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其能有效簡化結構，有效降低製造成本，也可降低其運轉之故障率。

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，其包含有：一外環磁組，其具有一或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第一磁性件，又各該第一磁性件係呈相對外環磁組之軸心方向充磁；一中置磁組，其係設於該外環磁組之內部，且該外環磁組與該中置磁組分別定義為可相對高速旋轉之定子或轉子，又該中置磁組具有一或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第二磁性件，而各該第二磁性件係呈相對外環磁組之軸心方向充磁，再者外環磁組之第一磁性件與中置磁組之第二磁性件可以分別選自於一導磁體外繞設有一連接電源之線圈及選自於一永久磁鐵所組成，或分別選自於一永久磁鐵及選自於一導磁體外繞設有一連接電源之線圈所組成，再者該外環磁組第一磁性件或中置磁組第二磁性件之線圈給電充磁後，該第一、二磁性件之相對磁極呈同極相對；一感應開關組，其包含有設在外環磁組之至少一給電檢知器、至少一斷電檢知器及設於中置磁組之一感應器，其中該給電檢知器係設於該外環磁組之第一磁性件相對中置磁組的 磁極中央，而該斷電檢知器分設於外環磁組之相鄰第一磁性件的磁隙間距的四分之一至四分之三間，至於該感應器係設於該中置磁組之第二磁性件對應外環磁組一端的磁極中央。

綜上，本發明透過前述技術手段的實現，使本發明能透過外環磁組之第一磁性件相對中置磁組之第二磁性件於運轉相對時給電線圈形成同極相斥，且產生沿著運動方向的大順推力，並且在中置磁組之第二磁性件預備進入下一個相鄰第一磁性件的磁隙斷電，形成利用慣性及自然磁吸力的運轉，達到創能及節能之目的，進一步藉由單向軸承而能抵擋磁阻及降低動能損耗，並能增大有利於運動方向的磁助力，而能有效的提高其輸出動力，達到提高能源轉換效率之目的，進一步可實現節能之經濟效益。

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)‧‧‧外環磁組

(11)‧‧‧第一磁性件

(12)‧‧‧導磁體

(13)‧‧‧線圈

(14)‧‧‧永久磁鐵

(15)‧‧‧磁隙

(16)‧‧‧環形支架

(20)‧‧‧中置磁組

(21)‧‧‧第二磁性件

(22)‧‧‧永久磁鐵

(23)‧‧‧導磁體

(24)‧‧‧線圈

(25)‧‧‧中心支架

(28)‧‧‧單向軸承

(30)‧‧‧感應開關組

(31)‧‧‧給電檢知器

(32)‧‧‧斷電檢知器

(35)‧‧‧感應器

第一圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例之架構示意圖。

第二圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例之側視架構示意圖。

第三圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例於實際運轉之給電動作示意圖。

第四圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例於實際運轉之斷電動作示意圖。

第五圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例於實際運轉之另一給電動作示意圖。

第六圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例於實際運轉之另一斷電動作示意圖。

第七圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第二較佳實施例之架構示意圖。

第八圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第二較佳實施例於實際運轉之給電動作示意圖。

第九圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第二較佳實施例於實際運轉之斷電動作示意圖。

第十圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第三較佳實施例之架構示意圖。

第十一圖：係本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第四較佳實施例之架構示意圖。

本發明係一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，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。

而本發明之應用嵌齒能之環式動能產生裝置的構成，係如第一、七、十及十一圖所示，其係由一外環磁組(10)、一中置磁組(20)及一感應開關組(30)所組成，其中該中置磁組(20)設於外環磁組(10)內部，且可被分別定義為可相對高速旋轉運動之轉子或定子，進一步利用該感應開關組(30)選擇性給電或斷電，以驅動該外環磁組(10)與該中置磁組(20)相對旋轉；至於本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置之第一、三較佳實施例的詳細構成，如第一及十圖所示，其中所述之外環磁組(10)可以被定義為定子，且該外環磁組(10)具有一個或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第一磁性件(11)，又各該第一磁性件(11)係呈相對外環磁組(10)之軸心方向充磁，再者各該第一磁性件(11)可以選自於一導磁體(12)外繞設有一連接電源之線圈(13)所組成，且該外環磁組(10)各相鄰第一磁性件(11)之間形成有一磁隙(15)。在某些實施例中，各該第一磁性件(11)可設於一環形支架(16)上，而前述第一磁性件(11)之導磁體(12)可與該環形支架(16)呈一體結構；而所述之中置磁組(20)可以被定義為轉子，且該中置磁組(20)具有一個或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第二磁性件(21)，又各該第二磁性件(21)係呈相對外環磁組 (10)之軸心方向充磁，且各該第二磁性件(21)之相鄰磁極呈同極相鄰，再者各該第二磁性件(21)可以選自於一永久磁鐵(22)。在某些實施例中，各該第二磁性件(21)可設於一中心支架(25)周緣，使各該第二磁性件(21)可對應前述外環磁組(10)之第一磁性件(11)，又該中置磁組(20)之第二磁性件(21)可與外環磁組(10)之第一磁性件(11)呈相等數量，且呈可同步對應第一磁性件(11)與相鄰第一磁性件(11)，本發明以中置磁組(20)之第二磁性件(21)與外環磁組(10)之第一磁性件(11)呈等數為實施例，再者，該外環磁組(10)之第一磁性件(11)給電充磁後與中置磁組(20)第二磁性件(21)之相對磁極呈同極相對【例如第三、五圖所示，該中置磁組(20)之第二磁性件(21)對應外環磁組(10)一端的磁極為N極，則該外環磁組(10)之第一磁性件(11)給電充磁後對應中置磁組(20)一端的磁極亦為N極】；至於，該感應開關組(30)包含有設在外環磁組(10)之至少一給電檢知器(31)、至少一斷電檢知器(32)及設於中置磁組(20)之一感應器(35)，供控制外環磁組(10)之第一磁性件(11)線圈(13)是否連通電源予以給電。其中該給電檢知器(31)係設於該外環磁組(10)之第一磁性件(11)相對中置磁組(20)的磁極中央，而該斷電檢知器(32)分設於外環磁組(10)之相鄰第一磁性件(11)的磁隙(15)間距的四分之一至四分之三間，且該斷電檢知器(32)設置的較佳範圍為各該磁 隙(15)間距的四分之一至二分之一處，更進一步而言該斷電檢知器(32)設置的最佳位置為各該磁隙(15)間距的二分之一處，而本發明以設於相鄰第一磁性件(11)磁隙(15)間距的四分之一為較佳實施例，以有效縮短給電驅動時間，至於該感應器(35)係設於該中置磁組(20)之第二磁性件(21)對應外環磁組(10)之一端的磁極中央，供中置磁組(20)上之該感應器(35)於檢知外環磁組(10)上的給電檢知器(31)時，可操控電源與各該對應第一磁性件(11)之線圈(13)連通給電【如第三、五圖所示】，使第一磁性件(11)因激磁作用而磁化成與第二磁性件(21)呈同極相對之電磁鐵【例如該中置磁組(20)之第二磁性件(21)對應外環磁組(10)一端的磁極為N極，則該外環磁組(10)之第一磁性件(11)給電充磁後對應中置磁組(20)一端的磁極亦為N極】，另該中置磁組(20)第二磁性件(21)上之感應器(35)於檢知外環磁組(10)上的斷電檢知器(32)【如第四、六圖所示】，可以切斷電源與各該對應第一磁性件(11)線圈(13)的連通，形成不給電狀態，使外環磁組(10)之第一磁性件(11)不會被磁化成電磁鐵。

而根據某些實施例，如第二圖所示，當該外環磁組(10)被定義為定子、且該中置磁組(20)被定義為轉子時，該中置磁組(20)作為動力輸出軸之中心支架(25)上設有至少一單向軸承(28)，該單向軸承(28)之可旋轉方向與給電後驅動中置磁組(20)之方向相同，避免該中置磁組(20)在斷電後被 外環磁組(10)磁吸回轉，以確保動能產生裝置運轉之安全及效能；藉此，組構成一能反向利用嵌齒能，達到創能、且具節能目的之應用嵌齒能之環式動能產生裝置者。

至於本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第一較佳實施例於實際作動時，則係如第三~六圖所示，其中第三、五圖是給電之運轉狀態，而第四、六圖係不給電之運轉狀態。如第三、五圖所示，本實施例以外環磁組(10)為定子、而中置磁組(20)為轉子為例，當中置磁組(20)中第二磁性件(21)上的感應器(35)對應外環磁組(10)第一磁性件(11)中的給電檢知器(31)時，則電源對第一磁性件(11)之線圈(13)提供電源，使該第一磁性件(11)被激磁形成電磁鐵，由於外環磁組(10)之第一磁性件(11)與中置磁組(20)之第二磁性件(21)相對磁極呈同極相對狀，而形成同極相斥、且沿著運動方向的大順推力【如第三、五圖所示】，故可解除其靜磁吸效應，強大磁束力可減少其驅動之給電量，達到節能之目的，且能增大有利於中置磁組(20)運動的磁助力，提高能源轉換效率；反之，如第四、六圖所示，當中置磁組(20)中第二磁性件(21)上的感應器(35)對應外環磁組(10)中相鄰第一磁性件(11)之磁隙(15)上的斷電檢知器(32)時，則電源中斷對第一磁性件(11)之線圈(13)提供電源，使該第一磁性件(11)不會被激磁，令中置磁組(20)利用慣性繼續旋轉，且 當中置磁組(20)之第二磁性件(21)越來越接近外環磁組(10)之第一磁性件(11)時，由於外環磁組(10)之第一磁性件(11)的線圈(13)套設於導磁體(12)上，故形成無極性磁吸件，則可利用中置磁組(20)第二磁性件(21)之自然磁吸力提高其動能，且由於該斷電檢知器(32)位於該磁隙(15)間距的四分之一處，配合該中置磁組(20)中心支架(25)之單向軸承(28)【如第二圖所示】防止斷電後因外環磁組(10)之磁吸而回轉的設計，而能有效縮短給電驅動的時間，進一步的達到更節能之目的。

另本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置之第二、四較佳實施例的詳細構成，如第七、十一圖所示，其中該外環磁組(10)可以被定義為轉子，且該外環磁組(10)具有一或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第一磁性件(11)，又各該第一磁性件(11)係呈相對外環磁組(10)之軸心方向充磁，且各該第一磁性件(11)之相鄰磁極呈同極相鄰，再者各該第一磁性件(11)可以選自於一永久磁鐵(14)所組成，且該外環磁組(10)各相鄰第一磁性件(11)之間形成有一磁隙(15)。在某些實施例中，各該第一磁性件(11)係等距設於一環形支架(16)上。另該中置磁組(20)可以被定義為定子，且該中置磁組(20)具有一或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第二磁性件(21)，又各該第二磁性件(21)係呈相對外環磁組(10)之軸心方向充磁，再者各該第二磁性件(21)可以選自於一導磁體(23) 外繞設有一連接電源之線圈(24)所組成，再者該中置磁組(20)之第二磁性件(21)線圈(24)給電充磁後與外環磁組(10)第一磁性件(11)之相對磁極呈同極相對【例如第八圖所示，當該外環磁組(10)之第一磁性件(11)對應中置磁組(20)一端的磁極為N極，則該中置磁組(20)之第二磁性件(21)給電充磁後對應外環磁組(10)一端的磁極亦為N極】。至於，該感應開關組(30)包含有設在外環磁組(10)之至少一給電檢知器(31)與至少一斷電檢知器(32)，以及一設於中置磁組(20)之感應器(35)，供控制中置磁組(20)之第二磁性件(21)線圈(24)是否連通電源予以給電激磁。

至於本發明應用嵌齒能之環式動能產生裝置第二較佳實施例於實際作動時，則係如第八、九圖所示，其中第八圖是給電之運轉狀態，而第九圖係不給電之運轉狀態。本實施例以外環磁組(10)為轉子、而中置磁組(20)為定子為例，當中置磁組(20)中第二磁性件(21)上的感應器(35)對應外環磁組(10)第一磁性件(11)中的給電檢知器(31)時，則電源對第二磁性件(21)之線圈(24)提供電源，使該第二磁性件(21)被激磁形成電磁鐵，由於外環磁組(10)之第一磁性件(11)與中置磁組(20)之第二磁性件(21)相對磁極呈同極相對狀，而形成同極相斥、且沿著運動方向的大順推力【如第八圖所示】，故可解除其靜磁吸效應，強大磁束力可減少其驅動之給電量；另如第九圖所示，當中置磁組(20)中第二磁性件(21)上的感應 器(35)對應外環磁組(10)中相鄰第一磁性件(11)之磁隙(15)的斷電檢知器(32)時，則電源中斷對第二磁性件(21)之線圈(24)提供電源，使該第二磁性件(21)不會被激磁，令外環磁組(10)利用慣性繼續旋轉，且當外環磁組(10)之第一磁性件(11)越來越接近中置磁組(20)之第二磁性件(21)時，由於中置磁組(20)之第二磁性件(21)的線圈(24)套設於導磁體(23)上，故第二磁性件(21)形成無極性磁吸件，則可利用外環磁組(10)第一磁性件(11)之自然磁吸力提高其動能，達到節能之目的，且能增大有利於外環磁組(10)運動的磁助力，提高能源轉換效率。

經由上述的說明可知，本發明能透過外環磁組(10)之第一磁性件(11)相對中置磁組(20)之第二磁性件(21)於運轉相對時給電形成同極相斥，且產生沿著運動方向的大順推力，而解除其靜磁吸效應，強大磁束力可有效減少其驅動之給電量，達到節能之目的，並且在中置磁組(20)之第二磁性件(21)預備進入下一個相鄰第一磁性件(11)的磁隙(15)斷電，形成利用慣性及自然磁吸力的運轉，達到創能及節能之目的，進一步藉由單向軸承而能抵擋磁阻及降低動能損耗，並能增大有利於運動方向的磁助力，而能有效的提高其輸出動力；且由於該斷電檢知器(32)位於該磁隙(15)間距的四分之一處，配合該中置磁組(20)中心支架(25)之單向軸承(28)【如第二圖所示】防止斷電後因外環磁組(10)之磁吸 而回轉的設計，而能有效縮短給電驅動的時間，進一步的達到更節能之目的，達到提高能源轉換效率之目的，進一步可實現節能之經濟效益。

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。

(10)‧‧‧外環磁組

(11)‧‧‧第一磁性件

(12)‧‧‧導磁體

(13)‧‧‧線圈

(15)‧‧‧磁隙

(16)‧‧‧環形支架

(20)‧‧‧中置磁組

(21)‧‧‧第二磁性件

(22)‧‧‧永久磁鐵

(25)‧‧‧中心支架

(30)‧‧‧感應開關組

(31)‧‧‧給電檢知器

(32)‧‧‧斷電檢知器

(35)‧‧‧感應器

Claims (10)

1. 一種應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其包含有；一外環磁組，其具有一或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第一磁性件，又各該第一磁性件係呈相對外環磁組之軸心方向充磁，且各該第一磁性件之相鄰磁極呈同極相鄰；一中置磁組，其係設於該外環磁組之內部，且該外環磁組與該中置磁組分別定義為可相對高速旋轉之定子或轉子，又該中置磁組具有一或一個以上呈同軸心同半徑等距設置之第二磁性件，而各該第二磁性件係呈相對外環磁組之軸心方向充磁，且各該第二磁性件之相鄰磁極呈同極相鄰，再者外環磁組之第一磁性件與中置磁組之第二磁性件可以分別選自於一導磁體外繞設有一連接電源之線圈及選自於一永久磁鐵所組成，或分別選自於一永久磁鐵及選自於一導磁體外繞設有一連接電源之線圈所組成，再者該外環磁組第一磁性件或中置磁組第二磁性件之線圈給電充磁後，該第一、二磁性件之相對磁極呈同極相對；一感應開關組，其包含有設在外環磁組之至少一給電檢知器、至少一斷電檢知器及設於中置磁組之一感應器，其中該給電檢知器係設於該外環磁組之第一磁性件相對中置磁組的磁極中央，而該斷電檢知器分設於外環磁組之相鄰第一磁性件的磁隙間距的四分之一至四分之三間，至於該感應器係設於該中置磁組之第二磁性件對應外環磁組一端的磁極中央。
2. 如申請專利範圍第1項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該外環磁組被定義為定子，而中置磁組被定義為轉子，且該外環磁組之第一磁性件可以選自於一導磁體外繞設有一連接電源之線圈所組成，而該中置磁組之第二磁性件可以選自於一永久磁鐵。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該外環磁組之各該第一磁性件可設於一環形支架上。
4. 如申請專利範圍第3項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該外環磁組之各該第一磁性件導磁體可與該環形支架呈一體結構。
5. 如申請專利範圍第1項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該外環磁組被定義為轉子，而中置磁組被定義為定子，且該外環磁組之第一磁性件可以選自於一永久磁鐵，而該中置磁組之第二磁性件可以選自於一導磁體外繞設有一連接電源之線圈所組成。
6. 如申請專利範圍第1或5項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該中置磁組之各該第二磁性件可設於一中心支架周緣。
7. 如申請專利範圍第1或2或5項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該中置磁組之第二磁性件的數量與外環磁組之第一磁性件數量相等。
8. 如申請專利範圍第1或2或5項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該感應開關組之斷電檢知器設置的較佳範圍為各該磁隙間距的四分之一至二分之一處。
9. 如申請專利範圍第8項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該感應開關組之斷電檢知器的最佳位置為各該磁隙間距的二分之一處。
10. 如申請專利範圍第6項所述之應用嵌齒能之環式動能產生裝置，其中該中置磁組作為動力輸出軸之中心支架上設有至少一單向軸承，該單向軸承之可旋轉方向與給電後驅動中置磁組之方向相同。

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