CN101924504A - 一种磁力能量放大器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种磁力能量放大器，主要包括永磁能发生装置和流体传动系统。永磁能发生装置主要由输入轴、转子轭、转子永磁体磁环、永久磁铁和原动机组成，流体传动系统主要由缓冲式摆动压缸、管道和流体传动马达或活塞压缸组成，永久磁铁设在摆动压缸的摇杆上。用机械的方法将永磁能发生装置中两组特定拓朴结构的永磁恒定磁场转换成交变磁场，其中，一组磁场的作用力对轴相互抵消，另一组磁场的作用力转换成机械回转运动的动力，实现将永磁能转换成机械能。利用摆动压缸将机械回转运动的动力转换成流体传动的动力，利用流体传动马达或活塞压缸将流体传动的动力转换成机械旋转运动或往复运动的动力输出。输出的能量大于输入的能量。

Description

一种磁力能量放大器

技术领域

本发明涉及一种能源、动力系统，特别是利用摆动压缸将永磁能发生装置产生的机械回转运动动力转换成流体传动的动力，将能量放大的机器。

技术背景

人类现在利用的能源主要有石油、水力、风电、太阳能等，成本高、环境污染严重。

人们对磁铁的研究应用很广泛，但磁铁仅限于作为力传递的媒介。也有不少人试图利用磁力制造永动机，但由于没有理想的磁屏蔽材料，所以很难成功。如本人的“杠杆式磁力机”就是众多不成功的磁力机中的一个。

本发明利用机械的方法将两组特定拓朴结构的永磁恒定磁场转换成交变磁场，其中，一组磁场的作用力对轴相互抵消，另一组磁场的作用力转换成机械回转运动的动力，实现将永磁能转换成机械能。利用摆动压缸将机械回转运动的动力转换成流体传动的动力，利用流体传动马达或活塞压缸将流体传动的动力转换成机械旋转运动或往复运动的动力输出。输出的能量大于输入的能量。

发明内容

本发明是这样实现的：一种磁力能量放大器，主要包括永磁能发生装置和流体传动系统，其特征是

a.永磁能发生装置主要由输入轴(1)、转子轭(2)、转子永磁体磁环(3)、永久磁铁(4)和原动机组成，转子永磁体磁环是S磁极与N磁极相间排列的四对极或四对极以上的磁环；4个或4个以上的永久磁铁对称或平均分布在永磁体磁环的周围，其中，有一半永久磁铁的S极向轴排列，另一半永久磁铁的N极向轴排列；永久磁铁的数量与永磁体磁环的磁对极数量相同，都是2的公倍数；永久磁铁与转子永磁体磁环相对而设且绕轴对称或平均分布；转子轭固定在输入轴上，永磁体磁环固定在转子轭上；原动机与输入轴连接；

b.流体传动系统主要由4个或4个以上的能将机械回转运动动力转换成流体直流循环运动动力的缓冲式摆动压缸(5)、管道(6)和流体传动马达(7)组成，摆动压缸通过管道与流体传动马达连接；或者，流体传动系统主要由1个能将4个或4个以上机械回转运动动力转换成流体直流循环运动动力的缓冲式摆动压缸、管道和流体传动马达组成，摆动压缸通过管道与流体传动马达连接；或者，流体传动系统主要由4个或4个以上的能将机械回转运动动力转换成流体交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸、管道和活塞压缸(8)组成，摆动压缸通过管道与活塞压缸连接；或者，流体传动系统主要由1个能将4个或4个以上机械回转运动动力转换成流体交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸、管道和活塞压缸组成，摆动压缸通过管道与活塞压缸连接；

c.永久磁铁设在摆动压缸的摇杆上。

工作原理：原始动力由原动机从输入轴输入永磁能发生装置，转子转动时，永磁体磁环相对于永久磁铁是一个交变磁场，设在摆动压缸摇杆上的永久磁铁与设在转子上的永磁体磁环交替产生吸力和斥力，一方面，永久磁铁作用于转子永磁体磁环的全部或大部分吸力和斥力绕轴对称抵消，另一方面，转子永磁体磁环作用于永久磁铁的交变的相吸相斥的磁力部分被转换成摇杆回转运动的动力，通过摆动压缸将机械回转运动的动力转换成流体直流循环运动或交流往复运动的动力，再通过流体传动马达转换成机械旋转运动的动力向终端输出，或者，通过活塞压缸转换成机械往复运动的动力向终端输出，输出的能量大于输入的能量。

理论上永久磁铁作用于转子永磁体磁环的吸力和斥力可以全部绕轴对称抵消，原动机只需克服磨擦力就可以带动转子转动，但实际上永久磁铁和永磁体磁环的各个磁极的磁通量很难做到完全一致，转子转动多少会受到一点来自未能完全相互抵消的磁力的影响。但从总体上，转子转动所需克服的阻力是很小的，而4个或4个以上的永久磁铁各自受磁力的作用往复摆动，彼此不相抗，因此永久磁铁摆动输出的机械往复运动的动力远远大于转子转动所需克服的阻力，从而实现能量的放大。

转子永磁体磁环作用于永久磁铁的交变的相吸相斥的磁力被转换成摇杆回转运动动力的比例与转子转动的速度有关，若转子转得较慢，设在摇杆上的永久磁铁换向需较长的时间，则被转换成摇杆回转运动动力的磁力较少，若转子转得较快，设在摇杆上的永久磁铁换向时间较短，则被转换成摇杆回转运动动力的磁力相对较多，因此，通过调节原动机的转速，可以控制永磁能发生装置输出机械回转运动动力的大小。

永磁体磁环的磁对极数量是2的公倍数，如4对极、6对极、8对极、12对极等等。4对极的磁环相当于磁环有4个S极向外、4个N极向外和4个S极向内、4个N极向内。6对极的磁环相当于磁环有6个S极向外、6个N极向外和6个S极向内、6个N极向内。

永久磁铁对称或平均分布在永磁体磁环的周围，永久磁铁的数量是2的公倍数，如4个、6个、8个、12个等等。永久磁铁的数量与永磁体磁环的磁对极数量是相同的，4个永久磁铁与4对极永磁体磁环匹配，6个永久磁铁与6对极永磁体磁环匹配，8个永久磁铁与8对极永磁体磁环匹配，余此类推。

永久磁铁的尺寸不宜过大，也不宜过小，也要与永磁体磁环相匹配。以4对极永磁体磁环周围的4个永久磁铁为例，其设计方法是：首先确定永久磁铁的摆动角度(如20度)，再确定永久磁铁与永磁体磁环的间距，根据永久磁铁的设计厚度画出圆环，将该圆环分成8等份，1个永久磁铁的截面大小相当于圆环的1/8，2个永久磁铁之间的间距在空间上也相当于圆环的1/8的直线距离。

4对极永磁体磁环由8块S极与N极相间排列的永久磁铁组成，6对极永磁体磁环由12块S极与N极相间排列的永久磁铁组成，8对极永磁体磁环由16块S极与N极相间排列的永久磁铁组成，余此类推，组成永磁体磁环的永久磁铁的数量是永磁体磁环的磁对极数量的2倍。组成磁环的永久磁铁为弧形或扇形或梯形或方形永久磁铁。

此外，可以利用充模或压模的方法制造一个完整的磁环，然后在一个特制的夹具中进行充磁，采用该方法加工出的4对极或4对极以上的永磁体磁环。

无论磁环是一个完整的磁环还是由多块永久磁铁组成的磁环，都适宜事先将磁环固定在转子轭上，再用特制的夹具进行充磁。其制造方法与永磁电机的制造方法相同。

磁环为圆形永磁体磁环或正多边形永磁体磁环，永久磁铁为弧形或扇形或梯形或方形永久磁铁。

永磁体磁环和永久磁铁的磁极方向一般为径向，也可以做成切向或轴向。当永磁体磁环的磁极方向为轴向时，永久磁铁设在永磁体磁环的一侧或两侧，相应地，永久磁铁的磁极方向为轴向。

设在摆动压缸摇杆上的永久磁铁有一段或一段以上，设在转子轭上的永磁体磁环有一段或一段以上。由于永久磁铁及永磁体磁环不能像电磁铁和电磁铁磁环那样做得很大，为了加大机器的输出功率，永磁能发生装置可以做成多段式。

永久磁铁通过背铁与摆动压缸的摇杆连接，背铁用铁磁性材料制成。转子轭用铁磁性材料制成。产品设计时，应注意避免背铁成为转子阻力的因素之一。

对称或平均分布在永磁体磁环周围的永久磁铁既可以S极与N极相间向轴排列，也可以所有S极与所有N极的磁铁分列在轴的两侧。永久磁铁的S极与N极的排列组合方式有：S-N-S-N或S-S-N-N或S-S-S-N-N-N或S-S-N-S-N-N或S-S-N-S-N-N-S-N等多种方式。

由于永久磁铁只做往复摆动运动，而且永久磁铁与永磁体磁环的距离不能过大，必须对永久磁铁的摆动范围予以设定和限制，防止永久磁铁与永磁体磁环相互碰撞。带有缓冲装置的摆动压缸可以通过限制摇杆和活塞的摆动范围，进而限制永久磁铁的摆动范围。缓冲装置是利用摆动件移动到接近终点时，将摆动件和缸体之间的一部分流体封住，迫使流体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免摆动件和缸体的相互碰撞。

缓冲式摆动压缸为能将一个机械回转运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的回转式或叶片式或齿轮齿条活塞式或双齿轮双齿条活塞式或柱塞式或双螺旋式摆动压缸，摆动压缸内设有缓冲装置。摆动压缸的数量与永久磁铁的数量相同，都是4个或4个以上，摆动压缸用管道并联或串联起来，每个摆动压缸的摇杆上都设有一个永久磁铁。

或者，缓冲式摆动压缸为能将4个或4个以上机械回转运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的回转式或叶片式或齿轮齿条活塞式或双齿轮双齿条活塞式或柱塞式或双螺旋式摆动压缸。摆动压缸的数量只需一个，摆动压缸上设有4条或4条以上的摇杆，摇杆平均分布在摆动压缸上，每条摇杆上都设有一个永久磁铁。

缓冲式摆动压缸按流体运动的特点又分为直流循环式和交流往复式两种。交流往复式摆动压缸采用普通的摆动压缸即可。在普通的摆动压缸的出入口加装三通阀，即成为直流循环式摆动压缸，也可以在摆动压缸内设单向阀，使之成为直流循环式摆动压缸。流体直流循环运动的动力通过液体传动马达可转换成机械旋转运动的动力，流体交流往复运动的动力通过活塞压缸可转换成机械往复运动的动力。

所述流体传动马达为液压马达或气压马达。流体传动马达的种类很多，基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和柱塞式等，包括径向柱塞马达、轴向柱塞马达、斜轴式柱塞马达、双斜盘式柱塞马达、连杆式马达、摆缸式马达、滚柱式马达、轴向球塞式马达、螺杆式马达、叶片马达、摆线马达等等。

所述流体为液体或气体，所述摆动压缸为液压缸或气压缸，所述活塞压缸为液压活塞压缸或气压活塞压缸。

在实际应用中，液压传动系统或气压传动系统往往还有很多相关的部件及技术需要用上，如压力表、过滤器等等，由于流体转动的技术比较成熟，所以不再赘述。

机器启动时，需要输入外部能量，机器启动后，部分输出的能量以电能或机械能的方式转为原动机的动力，就无需另外输入能量了。由于输入较小的能量可以输出较大的能量，所以原动机一般为配有蓄电池和转速调节器的电动机。电动机的调速方法有变极调速、变频调速、电阻调速、降压调速等多种调速方式，可以根据磁力能量放大器的不同用途选择合适的转速调节器。起动机等也可以作为原动机。甚至原动机也可以去掉，由人力启动，只要能使转子转动就可以了，转子转动后，永磁能发生装置产生的小部分能量就足以维持机器的循环运转。

磁力能量放大器是产生能量的机器，具有广泛的用途。可以用来发电，可以作为交通工具的原动机，也能满足机床对机械回转运动动力的需要。

附图说明

图1、图2为本发明第一实施例结构示意图。

图3、图4为本发明第二实施例结构示意图。

图5为本发明第三实施例结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

第一实施例

参见图1，一种磁力能量放大器，主要包括永磁能发生装置和液压传动系统，其特征是永磁能发生装置主要由输入轴(1)、转子轭(2)、转子永磁体磁环(3)、永久磁铁(4)、蓄电池和电动机组成，转子永磁体磁环是S磁极与N磁极相间排列的四对极磁环；4个永久磁铁对称或平均分布在永磁体磁环的周围，其中，上面和下面两个永久磁铁的S极向轴排列，左边和右边两个永久磁铁的N极向轴排列；永久磁铁与转子永磁体磁环相对而设且绕轴平均分布；转子轭固定在输入轴上，永磁体磁环固定在转子轭上；电动机与输入轴连接。液压传动系统主要由4个能将机械回转运动动力转换成液压油直流循环运动动力的回转式摆动压缸(5)、油管道(6)和液压马达(7)组成，4个摆动压缸用管道并联起来，摆动压缸的出口通过管道与液压马达的入口连接，摆动压缸的入口通过管道与液压马达的出口连接。摆动压缸内设有缓冲装置，通过限制活塞的摆动范围，进而限制摇杆和永久磁铁的摆动范围，防止永久磁铁与磁环相互碰撞。4个永久磁铁分别设在4个摆动压缸的摇杆上，4个摆动压缸与4个永久磁铁一起平均分布在转子永磁体磁环的周围。电动机设有转速调节器，可以调节转速。电动机由蓄电池提供电源，电动机带动转子转动时，永磁体磁环相对于永久磁铁是一个交变磁场，设在摆动压缸摇杆上的永久磁铁与设在转子上的永磁体磁环交替产生吸力和斥力，一方面，永久磁铁作用于转子永磁体磁环的全部或大部分吸力和斥力绕轴对称抵消，另一方面，转子永磁体磁环作用于永久磁铁的交变的相吸相斥的磁力部分被转换成摇杆回转运动的动力，通过摆动压缸将机械回转运动的动力转换成液压直流循环运动的动力，再通过液压马达转换成机械旋转运动的动力向终端输出，输出的能量大于输入的能量。

参见图2，一种能将一个机械回转运动动力转换成液压直流循环运动动力的回转式摆动压缸，主要包括弧形活塞(5a)O型封圈(5b)缓冲柱(5c)、弧形套筒(5d)、缓冲装置(5e)、单向阀(5f)、缸体(5g)、压缸出口(5h)、压缸入口(5i)、轴(5j)、轴承(5k)摇杆(5l)和摇柄(5m)。弧形活塞有两个，分别固定在摇柄的两头，活塞上设有O型封圈；摇杆通过轴承与轴连接，摇杆的一端固定于摇柄的腰部；弧形套筒有两个，分别固定在缸体的两侧；缓冲装置有两个，分别设在两个弧形套筒内固定在缸体的两侧；两个缓冲柱分别设在两个弧形活塞上，两个缓冲柱分别与两个缓冲装置的入口相对；两个弧形套筒分别套着两个弧形活塞；缸体出口一端设有两个单向阀，两个单向阀分别与缸体两侧的套筒连通；缸体入口一端设有两个单向阀，两个单向阀分别与缸体两侧的套筒连通。两个弧形活塞和两个弧形套筒位于以轴心为圆的圆环上，弧形活塞可绕轴在弧形套筒内做回转运动。

第二实施例

参见图3，一种磁力能量放大器，主要包括永磁能发生装置和液压传动系统。永磁能发生装置主要由输入轴(1)、转子轭(2)、转子永磁体磁环(3)、永久磁铁(4)、蓄电池和电动机组成。液压传动系统主要由4个能将机械回转运动动力转换成液压交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸(5.1)、管道(6)和活塞压缸(8)组成，4个摆动压缸传动方向相同的出入口用管道串联起来，两组串联的管道分别与活塞压缸的两个出入口连接。永久磁铁设在摆动压缸的摇杆上。永磁能发生装置产生的机械回转运动动力通过回转式摆动压缸转换成液压交流往复运动的动力，再通过活塞压缸转换成机械往复运动的动力向终端输出，输出的能量大于输入的能量。

参见图4，一种能将机械回转运动动力转换成液压交流往复运动动力的回转式摆动压缸，主要包括缓冲装置(5.1a)、缓冲柱(5.1b)、缸体(5.1c)、O型封圈(5.1d)、弧形活塞(5.1e)、紧固螺丝(5.1f)、摇杆(5.1g)、销轴(5.1h)、端盖(5.1i)、出入口(5.1j)。缸体由左、右两个弧形套筒组成，用一个端盖固定连接成一个整体；弧形活塞是双向活塞，活塞的两头都设有O型封圈，活塞的两端各设有一个缓冲柱；弧形活塞用紧固螺丝固定在摇杆上，弧形活塞设在缸体的中间，缸体两个弧形套筒套着弧形活塞的两头；缓冲装置有两个，分别设在缸体的两个套筒中、固定在端盖上，两个缓冲装置的两个入口分别与弧形活塞两头的缓冲柱相对；销轴通过轴承设在端盖的中间，摇杆的一端固定在销轴上；弧形活塞和缸体的两个弧形套筒位于以轴心为圆的圆环上，弧形活塞可绕轴在弧形套筒内做回转运动。

其余未述部分同第一实施例，不再重复。

第二实施例

参见图5，一种磁力能量放大器，主要包括永磁能发生装置和液压传动系统。永磁能发生装置主要由输入轴(1)、转子轭(2)、转子永磁体磁环(3)、永久磁铁(4)、蓄电池和电动机组成。液压传动系统主要由4个能将机械回转运动动力转换成液压交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸(5.1)、管道(6)、4个三通阀(9)和液压马达(7)组成，相邻的两个摆动压缸摆动方向相同的一端的出入口用管道连接，再通过三通阀、两组管道与液压马达连接。永久磁铁设在摆动压缸的摇杆上。在能将机械回转运动动力转换成液压交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸的基础上增设三通阀，即可将机械回转运动的动力转换成液压直流循环运动的动力。其余未述部分同第一实施例，不再重复。

Claims (10)

1.一种磁力能量放大器，主要包括永磁能发生装置和流体传动系统，其特征是

a.永磁能发生装置主要由输入轴(1)、转子轭(2)、转子永磁体磁环(3)、永久磁铁(4)和原动机组成，转子永磁体磁环是S磁极与N磁极相间排列的四对极或四对极以上的磁环；4个或4个以上的永久磁铁对称或平均分布在永磁体磁环的周围，其中，有一半永久磁铁的S极向轴排列，另一半永久磁铁的N极向轴排列；永久磁铁的数量与永磁体磁环的磁对极数量相同，都是2的公倍数；永久磁铁与转子永磁体磁环相对而设且绕轴对称或平均分布；转子轭固定在输入轴上，永磁体磁环固定在转子轭上；原动机与输入轴连接；

b.流体传动系统主要由4个或4个以上的能将机械回转运动动力转换成流体直流循环运动动力的缓冲式摆动压缸(5)、管道(6)和流体传动马达(7)组成，摆动压缸通过管道与流体传动马达连接；或者，流体传动系统主要由1个能将4个或4个以上机械回转运动动力转换成流体直流循环运动动力的缓冲式摆动压缸、管道和流体传动马达组成，摆动压缸通过管道与流体传动马达连接；或者，流体传动系统主要由4个或4个以上的能将机械回转运动动力转换成流体交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸、管道和活塞压缸(8)组成，摆动压缸通过管道与活塞压缸连接；或者，流体传动系统主要由1个能将4个或4个以上机械回转运动动力转换成流体交流往复运动动力的缓冲式摆动压缸、管道和活塞压缸组成，摆动压缸通过管道与活塞压缸连接；

c.永久磁铁设在摆动压缸的摇杆上。

2.根据权利要求1所述一种磁力能量放大器，其特征是永磁体磁环是由8块或8块以上S极与N极相间排列的永久磁铁组成的四对极或四对极以上的永磁体磁环；或者，利用充模或压模的方法制造一个完整的磁环，然后在一个特制的夹具中进行充磁，采用该方法加工出的4对极或4对极以上的永磁体磁环。

3.根据权利要求1和2所述一种磁力能量放大器，其特征是所述磁环为圆形永磁体磁环或正多边形永磁体磁环，永久磁铁为弧形或扇形或梯形或方形永久磁铁。

4.根据权利要求1和2所述一种磁力能量放大器，其特征是永磁体磁环和永久磁铁的磁极方向为径向或切向或轴向。

5.根据权利要求1所述一种磁力能量放大器，其特征是设在摆动压缸摇杆上的永久磁铁有一段或一段以上，设在转子轭上的永磁体磁环有一段或一段以上。

6.根据权利要求1所述一种磁力能量放大器，其特征是所述缓冲式摆动压缸为能将一个机械回转运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的回转式或叶片式或齿轮齿条活塞式或双齿轮双齿条活塞式或柱塞式或双螺旋式摆动压缸；或者，缓冲式摆动压缸为能将4个或4个以上机械回转运动的动力转换成流体直流循环运动或流体往复运动动力的回转式或叶片式或齿轮齿条活塞式或双齿轮双齿条活塞式或柱塞式或双螺旋式摆动压缸；摆动压缸内设有缓冲装置。

7.根据权利要求1所述一种磁力能量放大器，其特征是所述流体传动马达为齿轮式或螺杆式或叶片式或柱塞式或连杆式或摆缸式或滚柱式或轴向球塞式或摆线式马达。

8.根据权利要求1、7和8任一权利要求所述一种磁力能量放大器，其特征是所述流体为液体或气体，所述摆动压缸为液压缸或气压缸，所述活塞压缸为液压活塞压缸或气压活塞压缸，所述流体马达为液压马达或气压马达。

9.根据权利要求1所述一种磁力能量放大器，其特征是利用摆动压缸的缓冲装置限制摇杆的摆动范围，进而限制和设定永久磁铁的摆动范围。

10.根据权利要求1所述一种磁力能量放大器，其特征是所述原动机为配有蓄电池和转速调节器的电动机。

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