TW201740658A

TW201740658A - 跨磁隙發電機

Info

Publication number: TW201740658A
Application number: TW105114803A
Authority: TW
Inventors: yong-shun Xu; ming-jun Xu; wen-yu Xu
Original assignee: Yuzen Sustainable Energy Co Ltd; Yuzen Sustainable Energy Private Ltd; Yuzen (Hk) Sustainable Energy Co Ltd
Priority date: 2016-05-13
Filing date: 2016-05-13
Publication date: 2017-11-16

Abstract

本發明係指一種跨磁隙發電機，其具有一列或一列以上之磁列組、一個或一個以上之線圈列組及一感應開關組，該等磁列組分別具有相間隔設置之至少一第一磁性件及至少一第二磁性件，且該等第一、二磁性件之磁極軸線與運動方向成平行，又相鄰之第一、二磁性件之磁極呈同極相對、且兩者間具有一磁隙，而該等線圈列組係設於該等磁列組一側或兩兩相對磁列組之間，且該等線圈列組分別具有至少一同一軸線、且相互間隔之感應線圈，又該等感應線圈可形成與運動方向平行之磁極，再者該等感應線圈之長度大於磁隙寬度、且小於或等於磁隙加磁性件的長度，並配合該等感應開關組的導通與閉路的選擇性切換，藉此，可迴避磁化後的磁阻現象，產生相同運轉方向的多磁助力外，且可藉由增加該等感應線圈的長度，延長磁助時間，進一步能有效免除磁阻造成的動能損耗，增進磁助產生的運轉速度，從而可加大發電量，提升能源轉換率。

Description

跨磁隙發電機

本發明隸屬一種發電機之技術領域，具體而言係指一種發電量大且可延長磁助時間之跨磁隙發電機，藉以能達到提升能源轉換率。

按，一般發電機係由一感應線圈組及一磁組所構成，其中感應線圈組具有至少一線圈，而磁組係於線圈軸線兩端分設有兩磁件，又該兩磁件係以異極磁極相對，且磁組與感應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，使感應線圈組之線圈因磁力線切割而產生電壓，進而達到發電之目的。

一般發電機在操作時，當該線圈接上負載後，依安培右手定則會產生電流和電磁，並使線圈磁化感應極性變化，令其與磁組之磁件產生磁斥及磁吸現象，礙於磁組之兩磁件同時形成單一且相同性質的磁應力，衍生了無法改變或抗衡的磁阻力，因此傳統發電機在負載下會有反能量增生之磁阻效應所造成的動能損，使其能源轉換率下降；換言之，由於現有發電機受到反能量增生之磁阻效應的影響，造成運轉動能損耗，降低其運動的速率，故如何解決前述問題，係業界所亟待開發者。

有鑑於此，本發明人乃針對前述現有發電機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跨磁隙發電機，藉以克服現有發電機因反能量增生之磁阻效應所造成的動能損耗。

因此，本發明之主要目的係在提供一種跨磁隙發電機，藉由增加順向磁助力，並迴避磁阻動損，可有效增加其發電量。

又，本發明之另一主要目的係在提供一種跨磁隙發電機，其能延長磁助力作用時間，從而提高能源轉換效率。

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，其係由一磁列組、一線圈列組及一感應開關組所組成，該磁列組與該線圈列組可產生相對運動；該磁列組係由相間隔設置、並沿運動方向排列之至少一第一磁性件及至少一第二磁性件，又該等第一、二磁性件的長度相等，且該等第一、二磁性件之磁極軸線與運動方向成平行，又相鄰之第一、二磁性件之磁極呈同極相對，且相鄰之第一、二磁性件間具有一等寬之磁隙；而該線圈列組係設於磁列組的一側，且該線圈列組具有至少一同一軸線、且相互間隔之感應線圈，該等感應線圈分別具有一導磁體及至少一繞設於該導磁體之線圈，且該線圈並分別或共同連接一負載，令該等感應線圈於連通負載時可被磁化感應極性，再者該等感應線圈之長度大於磁隙之寬度、且小於或等於磁隙加一磁性件的長度；至於該感應開關組包含有設於磁列組之至少一導通檢知器與至少一切斷檢知器及設於線圈列組之至少一導通檢知器與至少一切斷檢知器，其中該磁列組之導通檢知器係設於該等第一、二磁性件依運動方向相對進入該等感應線圈之磁極端面，而該磁列組之切斷檢知器係設於相對運動方向之前一個磁性件依運動方向相對離開該等感應線圈之磁極端面，再者該線圈列組之導通檢知器係設於該等感應線圈依運動方向相對進入磁列組之磁極端面，供該線圈列組之導通檢知器於感知該等第一、二磁性件之導通檢知器時，可使該對應之感應線圈連通負載而磁化，至於該線圈列組之切斷檢知器係設於該等感應線圈依運動方向相對離開磁列組之磁極端面，供該線圈列組之切斷檢知器於感知該等第一、二磁性件之切斷檢知器時、可使該對應之感應線圈與負載斷路。

藉此，本發明之跨磁隙發電機透過線圈列組之感應線圈的長度大於磁列組之磁隙寬度的設計，使其磁應力能產生雙磁助力，再配合感應開關組的導通與否之切換，而使運動過程中產生完全的順向磁助力，並可藉由增加感應線圈的長度，延長磁助作用時間，可利用迴避磁化後形成磁阻現象的負載區段，免除動能的損耗，且產生複數順向磁助力以增進其轉速，且在慣性加速下，能有效達到增加發電量之功效，進一步提升其能源轉換率，故能大幅增加其附加價值，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)‧‧‧磁列組

(11)‧‧‧第一磁性件

(12)‧‧‧第二磁性件

(15)‧‧‧磁隙

(20)‧‧‧線圈列組

(21)‧‧‧感應線圈

(22)‧‧‧導磁體

(25)‧‧‧線圈

(30)‧‧‧感應開關組

(31)‧‧‧導通檢知器

(32)‧‧‧切斷檢知器

(35)‧‧‧導通檢知器

(36)‧‧‧切斷檢知器

第一圖之(A)、(B)：係本發明跨磁隙發電機第一較佳實施例之架構示意圖，供說明磁列組之磁性件以S極磁極相對之狀態。

第二圖之(A)、(B)：係本發明跨磁隙發電機第一較佳實施例之動作示意圖。

第三圖之(A)、(B)：係本發明跨磁隙發電機第二較佳實施例之架構與動作示意圖，供說明磁列組之磁性件以N極磁極相對之狀態及其動作。

第四圖之(A)、(B)：係本發明跨磁隙發電機第三較佳實施例之架構與動作示意圖。

第五圖之(A)、(B)：係本發明跨磁隙發電機第四較佳實施例之架構與動作示意圖。

本發明係一種跨磁隙發電機，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。

而本發明之跨磁隙發電機的構成，係如第一圖所示，其係由至少一磁列組(10)、至少一線圈列組(20)及至少一感應開關組(30)所組成，該等磁列組(10)與該等線圈列組(20)可被分別定義為作為轉子或定子，可同步產生相對運動；而關於本發明第一、二較佳實施例之詳細構成則請參看第一至三圖所顯示者，該等磁列組(10)分別係由相間隔設置、並沿運動方向排列之至少一第一磁性件(11)及至少一第二磁性件(12)，又該等第一、二磁性件(11、12)的長度相等，且該等第一、二磁性件(11、12)之磁極軸線與運動方向成平行，又相鄰之第一、二磁性件(11、12)、或第二、一磁性件(12、11)之磁極呈同極相對，例如S極對應S極【如第一、二圖所示】或N極對應N極【如第三圖所示】，且相鄰之第一、二磁性件(11、12)、或第二、一磁性件(12、11)間分具有一等寬之磁隙(15)；而該等線圈列組(20)係設於該等磁列組(10)的一側或兩兩相對磁列組(10)之間，且該等線圈列組(20)分別具有至少一同一軸線、且相互間隔之感應線圈(21)，該等感應線圈(21)分別具有一導磁體(22)及至少一繞設於該導磁體(22)之線圈(25)，且該線圈(25)並分別或共同連接一負載，使該等感應線圈(21)於連通負載時可被磁化感應極性，再者該等感應線圈(21)之長度大於磁隙(15)之寬度、且小於或等於磁隙(15)加任一磁性件(11、12)的長度；至於，所述之該等感應開關組(30)包含有設於該等磁列組(10)之至少一導通檢知器(31)與至少一切斷檢知器(32)及設於該等線圈列組(20)之至少一導通檢知器(35)與至少一切斷檢知器(36)，供控制該等線圈列組(20)之該等線圈(25)與負載間的導通與否，其中該等導通檢知器(31)係分設於該等第一、二磁性件(11、12)依運動方向相對進入該等感應線圈(21)之磁極端面【如第二、三圖之(A)】，而該等切斷檢知器(32)係分設於相對運動方向之前一個磁性件依運動方向相對離開該等感應線圈(21)之磁極端面【如第二、三圖之(B)】，再者該等導通檢知器(35)係分設於該等線圈列組(20)之該等感應線圈(21)依運動方向相對進入該等磁列組(10)之磁極端面，供該等導通檢知器(35)於感知該等第一、二磁性件(11、12)之該等導通檢知器(31)時，可使該對應之感應線圈(21)連通負載而被磁化感應極性【如第二、三圖之(A)】，至於該等切斷檢知器(36)係分設於該等線圈列組(20)之該等感應線圈(21)依運動方向相對離開該等磁列組(10)之磁極端面，供該等切斷檢知器(36)於感知該等第一、二磁性件(11、12)之該等切斷檢知器(32)時，可使該對應之感應線圈(21)與負載斷路，該感應線圈(21)因無負載而不會被磁化感應極性【如第二、三圖之(B)】；藉此，組構成一可提升能源轉換率，使其發電量增大之跨磁隙發電機者。

至於本發明跨磁隙發電機較佳實施例於實際作動時，則係如第二、三圖所示，於磁列組(10)與線圈列組(20)相對運動，例如磁列組(10)作為轉子由左向右位移，而線圈列組(20)作為定子不動時，當感應開關組(30)於線圈列組(20)感應線圈(21)中相對運動方向進入端之導通檢知器(35)於感知到磁列組(10)第一磁性件(11)或第二磁性件(12)上之導通檢知器(31)時【如第二圖之(A)或第三圖之(A)】，則線圈列組(20)之該等感應線圈(21)線圈(25)與負載連通，使該等感應線圈(21)被磁化感應極性，該等感應線圈(21)之兩端極性會被磁化成與第一、二磁性件(11、12)之磁極對應【例如第二圖之(A)所示，當第一磁性件(11)之進入端為S極時，則感應線圈(21)之進入端則磁化成S極、離開端則磁化成N極。第三圖之(A)所示，當第二磁性件(12)之進入端為N極時，則感應線圈(21)之進入端則磁化成N極、離開端則磁化成S極】，此時由於第一磁性件(11)或第二磁性件(12)適為跨越該等感應線圈(21)，使其相對運動方向形成一股相斥的推力，又由於該等感應線圈(21)的長度大於磁隙(15)寬度，因此該等感應線圈(21)另端磁化的極性適與磁列組(10)相對運動方向之前一個磁性件【如第二圖(A)之第二磁性件(12)或第三圖(A)之第一磁性件(11)】之離開端呈異極相吸狀，使其相對運動方向形成一股相吸的拉力，從而令線圈列組(20)與磁列組(10)相對運動方向形成多個相同運動方向的磁助力，藉由迴避負載磁化後的磁阻，可有效免除增生的動損，並利用產生相同運動方向的多磁助力，加速運轉提高切割頻率，進而加大發電量，有效提升其能源轉換率。

反之，該磁列組(10)與線圈列組(20)繼續相對運動，當感應開關組(30)於原作用之感應線圈(21)離開端上的切斷檢知器(36)於感知磁列組(10)於相對運動方向原作用之第一或二磁性件(11、12)之前一個磁性件【如第二圖(B)之第二磁性件(12)或第三圖(B)之第一磁性件(11)】的離開端之切斷檢知器(32)時，使原作用之感應線圈(21)與負載斷路，而不致磁化感應生成磁極，能防止原作用之感應線圈(21)磁化產生對應極性，不致使原作用之感應線圈(21)於相對運動方向離開端之磁化極性與磁列組(10)於相對運動方向原作用之第一或二磁性件(11、12)之前一個磁性件離開端的磁極呈異極相吸狀【如第二圖之(B)的N極對S極或第三圖之(B)的S極對N極】，如此可迴避產生有礙於運動方向的磁阻力，能有效降低運轉動損，加速運轉提高切割頻率，進而加大發電量，有效提升其能源轉換率。

另，本發明之第三較佳實施例，則係如第四圖之(A)、(B)所示，該實施例係於兩對向之磁列組(10)間或兩側分設有至少一線圈列組(20)【本實施例以兩磁列組(10)間設線圈列組(20)為實施例】，該兩可同步位移之對向磁列組(10)的第一、二磁性件(11、12)呈相同大小、且位置相對狀，且兩對向之磁列組(10)之第一、二磁性件(11、12)係以同極磁極相對狀排列，且線圈列組(20)之各感應線圈(21)位置適對應磁列組(10)相鄰第一、二磁性件(11、12)之同一位置排列，以提高同一時間點之磁助力。

而如第五圖之(A)、(B)所示，係本發明之第四較佳實施例，該實施例係呈矩陣盤式發電機，其係於相對磁列組(10)的一側或兩兩對向之磁列組(10)間分設有至少一線圈列組(20)，該等可同步位移之對向磁列組(10)的第一、二磁性件(11、12)呈相同大小、且位置相對狀，且兩兩相對之磁列組(10)之第一、二磁性件(11、12)係以同極磁極相對排列，且線圈列組(20)之該等感應線圈(21)對應磁列組(10)之第一、二磁性件(11、12)的位置呈錯位排列，使磁列組(10)能被持續作用推動，可有效提高運動方向的慣性力。

透過上述的結構設計及動作說明可知，本發明之跨磁隙發電機利用線圈列組(20)之感應線圈(21)的長度大於磁列組(10)之磁隙(15)寬度的設計，使其磁作用時能產生雙磁助力，且可藉由增加感應線圈(21)的長度，延長磁助時間，再配合感應開關組(30)的導通與否之切換，而使運動過程中產生完全的順向磁助力，可藉由迴避磁化磁阻之負載區段，免除動能損耗，且利用產生相同運動方向之複數順向磁助力，而可增進其運轉，提高切割頻率，進而加大發電量，有效提升其能源轉換率。

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。