TWI466417B - Magnetic repulsion rotating device - Google Patents

Description

磁力相斥轉動裝置

本發明係關於一種轉動裝置，特別是一種利用永久磁塊之磁力相斥轉動裝置。

習知馬達包括複數圈線圈，當其通電後該等線圈會產生磁場，而驅動軸心轉動。該習知馬達之缺點為其必須持續通電才能保持轉動，因而在運轉一長段時間後，會消耗許多電力。如此，在追求節能減碳之今日，該習知馬達被視為浪費能源之不環保產品。

因此，有必要提供一創新且具進步性之磁力相斥轉動裝置，以解決上述問題。

本發明係提供一種磁力相斥轉動裝置，其包括一固定座、一轉子及一定子。該轉子包括一軸心及複數個第一永久磁塊，該軸心之二端係由該固定座所支撐而可轉動，該等第一永久磁塊係環繞該軸心上。該定子與該轉子間隔一間距，該定子包括複數個第二永久磁塊，該等第二永久磁塊係面對該等第一永久磁塊，且該等第二永久磁塊與該等第一永久磁塊相斥而驅動該軸心之轉動。

圖1顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之分解示意圖。該磁力相斥轉動裝置1包括一固定座2、一轉子3及一定子4。在本實施例中，該固定座2包括一底板21、一上 蓋22及二支撐側座23。該等支撐側座23係用以利用螺絲鎖合方式固設於該底板21及該上蓋22之間，且每一支撐側座23具有一承載孔231。

請同時參考圖2，顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之轉子之分解示意圖。該轉子3包括一軸心31及複數個第一永久磁塊32，該軸心31之二端係由該固定座2之該等支撐側座23之承載孔231所支撐而可轉動。該等第一永久磁塊32係環繞該軸心31上，且其位置係彼此具有一偏移。在本實施例中，該等第一永久磁塊32之材質係為稀土元素(例如：銨)，其排列成複數圈，且相鄰圈之第一永久磁塊32具有一偏移。因此該等第一永久磁塊32沿軸向所連成之線並不平行該軸心31之中心軸，而是一彎曲之線，且與該軸心31之中心軸間具有一夾角。

請同時參考圖2及圖3。在本實施例中，該轉子3更包括複數個轉子鞍座33。每一轉子鞍座33具有一中心孔331及一環突緣332。該中心孔331係供該軸心31穿設，該環突緣332係為圓筒狀且具有複數個第一容置孔333。該等第一永久磁塊32係利用黏合或卡合而位於該等第一容置孔333內，且朝外之表面321係為N極。

較佳地，該第一永久磁塊32之外表面更鍍覆一鎳鐵基合金鍍層322，其製造方法如下所述。應用連續式磁控濺鍍系統，於高真空中通入氬氣(99.995%)使腔體壓力達到5.0×10^-3 mtorr後，且濺鍍功率提升到150w。同時將金屬鎳(Ni)、鐵(Fe)、鉬(Mo)三種元素同時濺鍍於該第一永久磁 塊32上，比例依序如下：鎳為70%、鐵為18%、鉬為12%。沉積時間15分鐘後，該鎳鐵基合金鍍層322之厚度約為1μm，並在氫氣氣氛下(10%)進行退火，退火溫度為650℃，持溫30分鐘即可完成該鎳鐵基合金鍍層322。

該鎳鐵基合金鍍層322可以阻隔該第一永久磁塊32的磁力線於該鎳鐵基合金鍍層322與該第一永久磁塊32之間。由於鎳鐵基合金之導磁係數非常的大，因此可以將磁力線彎曲到該第一永久磁塊32內部，相對於沒有遮蔽的磁場來的小，而達到近似隔絕的目的。亦即，從該第一永久磁塊32出發的磁力線可以被封存在該鎳鐵基合金鍍層322內部，到遠處(該鎳鐵基合金鍍層322的另一端面)通過後，回到該第一永久磁塊32上。此外，添加鉬金屬可以吸收鎳鐵基合金本體的磁漏，可降低其磁力線的繞出。

相鄰轉子鞍座33之第一永久磁塊32之位置具有一偏移。亦即，在本實施例中，每一轉子鞍座33具有一圈第一永久磁塊32，且相鄰轉子鞍座33係相對轉動一角度，使得該等第一永久磁塊32沿軸向所連成之線並不平行該軸心31之中心軸，而是一彎曲之線，且與該軸心31之中心軸間具有一夾角。

較佳地，每一轉子鞍座33更具有一卡合孔334及一卡合突緣335，且該轉子3更包括二個螺帽34及二個軸承35。當該等轉子鞍座33套設於該軸心31時，每一轉子鞍座33之卡合突緣335係卡合於相鄰另一轉子鞍座33之卡合孔334。之後，當所有轉子鞍座33之相對位置調整完成後，再將該二 個螺帽34分別鎖合於該軸心31之二端，以固定住該等轉子鞍座33。

可以理解的是，在其他實施例中，該等第一永久磁塊32也可以直接位於該軸心31之側壁上。亦即，該軸心31之側壁可以具有複數個容置孔，以容納該等第一永久磁塊32，而不需額外設置該等轉子鞍座33及該等螺帽34。

該二個軸承35係分別固設於該軸心31之二端，且位於該等螺帽34之外側。該等軸承35係設置於該等支撐側座23之承載孔231，而由該固定座2所支撐，使得該軸心31可轉動。亦即，該等支撐側座23之承載孔231係利用該等軸承35以承載該軸心31。

請同時參考圖1及圖4，其中圖4顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之定子之分解示意圖。該定子4與該轉子3間隔一間距，亦即該定子4並未接觸該轉子3。在本實施例中，該定子4包括複數個第二永久磁塊41，該等第二永久磁塊41係面對該等第一永久磁塊32。在本實施例中，該等第二永久磁塊41之材質係為稀土元素(例如：銨)，且該等第二永久磁塊41朝內之表面411係為N極，使得該等第二永久磁塊41與該等第一永久磁塊32相斥而驅動該軸心31之轉動。較佳地，該第二永久磁塊41之外表面更鍍覆一鎳鐵基合金鍍層412，該鎳鐵基合金鍍層412之製造方法與材質係相同於該第一永久磁塊32之鎳鐵基合金鍍層322。

在本實施例中，該定子4更包括複數個固定螺絲套筒42及二個定子鞍座43。該等固定螺絲套筒42係為絕磁材料， 且為中空圓筒狀，其外表面有螺紋。該等第二永久磁塊41係固設於該等固定螺絲套筒42內，如圖5所示。該轉子3係位於該等定子鞍座43之間。每一定子鞍座43具有複數個第二容置孔431，該等第二容置孔431內側壁具有與該等固定螺絲套筒42之螺紋相配合之螺紋。因此，該等第二永久磁塊41可以與該等固定螺絲套筒42一起鎖合而位於該等第二容置孔431內。

在本實施例中，該等第二永久磁塊41於每一定子鞍座43上排列成複數排，每一排沿著軸向係平行該軸心31之中心軸。每一定子鞍座43之內側壁係為圓弧狀，其係對應該轉子3之該等轉子鞍座33上之第一永久磁塊32，以使得該等第二永久磁塊41可以面對該轉子3上之第一永久磁塊32。

較佳地，該定子鞍座43更包括複數個插孔432，該定子4更包括複數個導銷44，該固定座2之支撐側座23更包括複數個導槽232。該等導銷44係固設於該等插孔432內，且該等導銷44可以於該等導槽232內滑動，使得該定子4之該等定子鞍座43可以與該固定座2之支撐側座23相對移動。

較佳地，該磁力相斥轉動裝置1更包括一下導滑塊61及一上導滑塊62。該下導滑塊61及該上導滑塊62係固設於一支撐側座23上，且該下導滑塊61具有一導槽611，該上導滑塊62具有一導槽621。該等導槽611,621係供該等導銷44於其內滑動。

較佳地，該磁力相斥轉動裝置1更包括一調整元件5，用以調整該定子4與該轉子3間之該間距。在本實施例中，該 調整元件5係為一螺桿，且每一定子鞍座43更包括一導螺孔433。該調整元件5係鎖入該等導螺孔433。藉由轉動該調整元件5，可控制該等定子鞍座43同時向內或同時向外移動。

參考圖6及圖7，顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之組合示意圖，其中圖6顯示未覆蓋上蓋22之示意圖，圖7顯示覆蓋上蓋22後之示意圖。該磁力相斥轉動裝置1之組裝方式如下。首先是該轉子3之組裝，參考圖2及圖3，將該等第一永久磁塊32設置於該等轉子鞍座33之該等第一容置孔333內。接著，將該等轉子鞍座33套設於該軸心31且調整位置後，再將該等螺帽34分別鎖合於該軸心31之二端，以固定住該等轉子鞍座33。接著，將該等軸承35係分別固設於該軸心31之二端，如圖1所示。

接著是該定子4之組裝，參考圖4及圖5，將該等第二永久磁塊41係固設於該等固定螺絲套筒42內後，鎖合於每一定子鞍座43之第二容置孔431內。接著，將該等導銷44固設於該等插孔432內。

接著是將該轉子3及該定子4組裝於該固定座2上。首先，參考圖1，將該下導滑塊61及該上導滑塊62鎖固於該支撐側座23上。接著，將該轉子3之該等軸承35設置於該等支撐側座23之承載孔231，且同時將該定子4之導銷44置於該等導槽232及該等導槽611,621內，使得該等導銷44可以於其內滑動。接著，將該等支撐側座23鎖固於該底板21上。接著，將該調整元件5鎖入該等定子鞍座43之該等導 螺孔433內，如圖6所示。最後，將該上蓋22鎖固於該等支撐側座23上，如圖7所示。

參考圖8及圖9，分別顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之立體剖視及剖面示意圖。該磁力相斥轉動裝置1組裝完成後，該轉子3係位於該等定子鞍座43之間。藉由於徑向施加一外力推動該轉子3，可啟動該轉子3之軸心31開始轉動，接著由於該等第二永久磁塊41與該等第一永久磁塊32相斥而加速該軸心31之轉動，可節省一開始於徑向所需之推力(外力)。此外，藉由轉動該調整元件5，可控制該等定子鞍座43同時向內或同時向外移動，以接近或遠離該轉子3。當該等定子鞍座43接近該轉子3至一適當距離時，可加速該轉子3之轉動；當該等定子鞍座43遠離該轉子3至一適當距離時，可減低該轉子3之轉速。

再者，可以從該等固定螺絲套筒42之後端調整其於該等第二容置孔431內之前後位置。藉由調整該等固定螺絲套筒42之位置可以調整該轉子3之轉速。此外，預先調整相鄰轉子鞍座33於該軸心31之位置，可控制該轉子3在每段行程皆有磁性推斥力。

若無法持續施加一外力(亦即，無法持續提供充足之作功)，該轉子3會緩慢施放所儲存之轉向位能直到於徑向所施加之推力(外力)之功消滅時，該轉子3就會停止轉動。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及 變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

1‧‧‧磁力相斥轉動裝置

2‧‧‧固定座

3‧‧‧轉子

4‧‧‧定子

5‧‧‧調整元件

21‧‧‧底板

22‧‧‧上蓋

23‧‧‧支撐側座

31‧‧‧軸心

32‧‧‧第一永久磁塊

33‧‧‧轉子鞍座

34‧‧‧螺帽

35‧‧‧軸承

41‧‧‧第二永久磁塊

42‧‧‧固定螺絲套筒

43‧‧‧定子鞍座

44‧‧‧導銷

61‧‧‧下導滑塊

62‧‧‧上導滑塊

231‧‧‧承載孔

232‧‧‧導槽

321‧‧‧表面

322‧‧‧鎳鐵基合金鍍層

331‧‧‧中心孔

332‧‧‧環突緣

333‧‧‧第一容置孔

334‧‧‧卡合孔

335‧‧‧卡合突緣

411‧‧‧表面

412‧‧‧鎳鐵基合金鍍層

431‧‧‧第二容置孔

432‧‧‧插孔

433‧‧‧導螺孔

611‧‧‧導槽

621‧‧‧導槽

圖1顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之分解示意圖；圖2顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之轉子之分解示意圖；圖3顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之轉子之轉子鞍座之分解示意圖；圖4顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之定子之分解示意圖；圖5顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之第二永久磁塊定子及固定螺絲套筒之分解示意圖；圖6顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之組合示意圖，其中上蓋還未覆蓋；圖7顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之組合示意圖，其中上蓋已覆蓋；圖8顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之立體剖視示意圖；及圖9顯示本發明磁力相斥轉動裝置之一實施例之剖面示意圖。

1‧‧‧磁力相斥轉動裝置

2‧‧‧固定座

3‧‧‧轉子

4‧‧‧定子

5‧‧‧調整元件

21‧‧‧底板

22‧‧‧上蓋

23‧‧‧支撐側座

31‧‧‧軸心

32‧‧‧第一永久磁塊

33‧‧‧轉子鞍座

34‧‧‧螺帽

35‧‧‧軸承

41‧‧‧第二永久磁塊

43‧‧‧定子鞍座

44‧‧‧導銷

61‧‧‧下導滑塊

62‧‧‧上導滑塊

231‧‧‧承載孔

232‧‧‧導槽

432‧‧‧插孔

433‧‧‧導螺孔

611‧‧‧導槽

621‧‧‧導槽

Claims (9)

1. 一種磁力相斥轉動裝置，包括：一固定座；一轉子，包括一軸心、複數個第一永久磁塊及複數個轉子鞍座，該軸心之二端係由該固定座所支撐而可轉動，每一轉子鞍座具有一中心孔及一環突緣，該中心孔係供該軸心穿設，該環突緣具有複數個第一容置孔，該等第一永久磁塊係位於該等第一容置孔內，且相鄰轉子鞍座之第一永久磁塊之位置具有一偏移；及一定子，與該轉子間隔一間距，該定子包括複數個第二永久磁塊，該等第二永久磁塊係面對該等第一永久磁塊，且該等第二永久磁塊與該等第一永久磁塊相斥而驅動該軸心之轉動。
2. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中該固定座包括一底板、一上蓋及二支撐側座，該等支撐側座係固設於該底板及該上蓋之間，每一支撐側座具有一承載孔，用以承載該軸心。
3. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中該轉子更包括二個螺帽及二個軸承，該等螺帽係鎖合於該軸心之二端，以固定住該等轉子鞍座，該等軸承係固設於該軸心之二端且由該固定座所支撐，使得該軸心可轉動。
4. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中每一該等第一永久磁塊之外表面更鍍覆一鎳鐵基合金鍍層。
5. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中該定子更包括二 個定子鞍座，該轉子係位於該等定子鞍座之間，每一定子鞍座具有複數個第二容置孔，該等第二永久磁塊係位於該等第二容置孔內。
6. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中該定子更包括複數個固定螺絲套筒，該等第二永久磁塊係固設於該等固定螺絲套筒。
7. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中該等第二永久磁塊係排列成複數排，該等第二永久磁塊係面對該轉子，且每一該等第二永久磁塊之外表面更鍍覆一鎳鐵基合金鍍層。
8. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，更包括一調整元件，用以調整該定子與該轉子間之該間距。
9. 如請求項1之磁力相斥轉動裝置，其中該定子更包括複數個導銷，該固定座包括複數個導槽，該等導銷係於該等導槽內滑動，使得該定子可以與該固定座相對移動。