CN103414391A - 摆式能源动力机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种摆式能源动力机，包括支架、横轴、直杆摆、拉杆、能量输出装置和供磁装置，所述横轴架设在所述支架上；所述直杆摆上部与所述横轴中间处转动连接；所述拉杆一端与所述直杆摆的上端销轴连接，另一端与所述能量输出装置连接；所述直杆摆下部固定有摆锤，其下端固定连接有磁铁；所述供磁装置设在所述支架的两侧，在所述磁铁运动到最高位置时与所述供磁装置距离最小。结构简单，操作简便，用外力启动机器后，再用太阳能电源给两个电磁铁供电，用两个电磁铁同极间产生的斥力来补充能源动力机在做功时所失去的力，以此来保持机械向外界供能。

Description

摆式能源动力机

技术领域

本发明涉及动力设备技术领域，尤其是一种摆式能源动力机。

背景技术

如今全球能源危机十分严重，虽然有很多新型能源被开发出来代替传统的煤、石油、水、光等能源，但实际上开发出的新能源的应用范围小，效率低，无法得到真正推广。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种摆式能源动力机，结构巧妙，适用性广。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：一种摆式能源动力机，包括支架、横轴、直杆摆、拉杆、能量输出装置和供磁装置，所述横轴架设在所述支架上；所述直杆摆上部与所述横轴中间处转动连接；所述拉杆一端与所述直杆摆的上端销轴连接，另一端与所述能量输出装置连接；所述直杆摆下部固定有摆锤，其下端固定连接有磁铁；所述供磁装置设在所述支架的两侧，在所述磁铁运动到最高位置时与所述供磁装置距离最小。

进一步地，所述供磁装置由太阳能电池、蓄电池组、稳流稳压器和第一电磁铁依次连接构成。

进一步地，所述磁铁为第二电磁铁，所述第二电磁铁与所述稳流稳压器电连接。

进一步地，所述支架上设有缓冲所述摆锤冲撞的弹簧。

进一步地，所述能量输出装置由飞轮、偏心轮和输出轴构成，所述飞轮和所述偏心轮均设在所述输出轴上；所述拉杆另一端与所述偏心轮转动连接。

进一步地，所述能量输出装置由飞轮、齿条盒和输出轴构成，所述飞轮设在所述输出轴上；所述齿条盒的盒体内设有齿轮和两块齿板，所述输出轴穿过所述齿条盒上的长条状孔，所述齿轮套设在所述输出轴上，两块所述齿板相对设置，相对侧边设有齿，且均与所述齿轮啮合；两块所述齿板的另一侧与所述齿条盒内壁之间均设有弹簧；所述弹簧上设有活动压板，通过设在齿条盒两侧的螺栓调节弹簧对齿板的适当压力；所述拉杆另一端与所述齿条盒连接。

进一步地，所述齿板上的齿为斜齿，且两块所述齿板上的斜齿朝向相反设置。

进一步地，所述摆锤为装有填充物的扁平状盒体。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：结构简单，操作简便，用外力启动机器后，再用太阳能电源给两个电磁铁供电，用两个电磁铁同极间产生的斥力来补充能源动力机在做功时所失去的力，以此来保持机械向外界供能。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为齿条盒的结构示意图；

图3为太阳能电源供电磁铁电的电路示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。

如图1所示的摆式能源动力机，包括支架1、横轴2、直杆摆3、拉杆4、能量输出装置和供磁装置，所述横轴2架设在所述支架1上；所述直杆摆3上部与所述横轴2中间处固定连接；所述拉杆4一端与所述直杆摆3的上端直轴连接，另一端与所述能量输出装置连接；所述直杆摆3下部固定有摆锤8，其下端固定连接有磁铁9，此磁铁9位电磁铁，经直杆摆3中穿线（如图1中磁铁9上方连接的虚线）与稳流稳压器17连接；所述供磁装置设在所述支架1的两侧，在所述磁铁9运动到最高位置时与所述供磁装置距离最小。所述供磁装置由太阳能电池15、蓄电池组16、稳流稳压器17和第一电磁铁10依次连接构成。

本发明动力机，在一次性地用外力启动机器后，再用太阳能电源15给两个电磁铁9和10供电，用两个电磁铁9和10同极间产生的斥力来补充能源动力机在做功时所失去的力，以此来保持机械能给外界供能。

这种能源动力机的制造不复杂，其主件主要有两部分，基本的构造过程如下：

一．     做一个摆和安装它的摆架

取一根杠杆，在它的力点上安装一个重锤，在它的支点上安装一根通过杆中心可以转动，且摩擦力很小的横轴，横轴两端各装一个轴承，横轴安装在一台架子（该架子形同运动员用的双杠）上部两根平行梁的中央，这样一个摆和安装它的摆架就做成了。

摆架的框架应牢固，当重摆摆动时，摆架不能摇动也不能发生位移的现象。在实际应用中，最好是在地平面上向下挖筑水泥巷道的形式来做摆架。当然向空中做一个几十米上百米的钢架也是可以的。

图1中磁铁9运动的虚线，表示在摆动时中间的磁铁9与左右两个电磁铁10相吻合的摆动轨迹。相吻合是指两个面不能碰撞，中间应有微小的间隙，或者在电磁铁接触的面上涂上一层有弹性的薄膜。电磁铁应选用材料较轻、体积较小和产生的斥力较大的为好。

固定在支架1两头上的强力弹簧11，来控制摆的幅度，缓冲摆锤8在摆动过程的冲击力。

当直杆摆3的摆柄在“无限”向下延长来满足摆锤和电磁铁达到适合定位时，强力弹簧11和架上固定的电磁铁10的位置是可以改变的，因此支架也无需向两边“无限”延长。当摆锤下的摆柄“无限”延长时，强力弹簧11的位置也应改变。

本发明动力机上直杆摆的一些有关问题论述如下：

一个未负重的直杆摆受外力一次性的使它摆动时，会一次次衰减摆幅慢慢停下来：

一个使外部及其功能的摆，也要在加重摆锤的重量，或延长摆锤到横轴间的距离，来达到与一个负重的摆给他一次性加力后同样的摆动状态，或者接近这种状态。

一个不负重的直杆摆在摆动时，只要当直杆摆摆至任何一端的最高位置时，稍加一点力于直杆摆上，直杆摆就可以不停的摆下去。对一个负重的直杆摆而言，如果加重摆锤重量达到或接近一个自由摆的摆动曲线时，再来补充它从a摆到c所失去的力，直杆摆就不停的摆下去。

此外再述摆的特征，摆锤越重，摆锤到支点横轴的距离越长，摆对支点横轴上的重点位置上产生的力越大，摆在摆动时的稳定性越好，惯性也更易发挥。

二．能量输出装置（偏心轴，齿条盒）在传动系统中的应用

偏心轴：在摆架上部两根平行梁上装上一块台板，拉杆的一端装在摆柄重点位置，在这个位置做成可以上下移动而后固定的，其所以要能上下移动是为了可以适当调节拉杆在来回移动中所产生的长度，这个长度就是偏心轴运转时它的圆周长度。但是这个长度也是设计中要求偏心轴做圆周转动的长度，但这个长度一定是在控制摆的摆动幅度下产生的，如果摆的幅度一边大一边小，偏心轴是无法运转的。如果控制到拉杆在静止时它与偏心轴连接的一端为零点，在使摆来回在控制的范围摆动下，零点到两头拉杆产生的长度相等时，这个点就是安装偏心轴的中心位置。摆架上部装台板是便于将偏心轴安在拉杆相平的位置上，如升高偏心轴两端轴承的位置等。

齿条盒：如图2所示，将一根方形的长钢条的一面开成像锯条类似的齿条，再将他分成两条，每条的无齿的一面镶一块与齿条厚度相同的轻质的板，齿板与齿条厚度相同的板面上装有弹簧，弹簧中装有伸出齿条盒外的小铁柱；将两块齿板以齿对齿相反的方向装在一中间开有窗口的盒中，将一根直轴上载有齿轮的轴穿过上窗口，将轴上的齿轮夹在两齿块之间，齿条盒立在摆架上部的台板上，它的一端与拉杆相连，当摆摆动时，齿条盒在台板上来回移动，齿轮朝一个方向装动起来。

图2中：21为齿条盒的外壳；22为盒内可以上下移动的齿板，齿板与盒的内壁应如气缸与活塞一样，既能在盒内上下移动又不能在内摇摆，更不得从窗口滑出。固定在齿板上的小圆铁柱和套在柱上的小弹簧，铁柱穿过压板透出盒外，压板是活动的，用长螺旋来调节齿板与齿轮相合的压力。这种压力很小，对下面的一个齿板而言，应该是顶力了。

23为夹在两齿板22中的齿轮，轮中小圆圈为齿轮轴。盒两边的两根托方，形同一张轿子的两根轿杆，它的作用是将盒插入摆架上部台板与盒的厚度相同的一条长槽中，两边的杠子将盒托起，同盒一起在台板上来回移动，托方下面的小圆圈为轴承，是减小托方与台板之间的摩擦力。摆柄上的拉杆，拉杆与齿条盒上的托方相连接。

在齿条盒在这个位置上开的长方形窗口，作为齿轮轴的移动空间和安装齿轮用的。

从图2中可以看出，当齿条盒向右移动时，盒内上面的一根齿条使齿轮做顺时针方向旋转，当齿轮盒向左移动时，盒内下面的一根齿条使齿轮也做顺时针方向旋转，盒在台板上来回移动一次，盒内总有一根齿条从齿轮上滑过。

齿条盒传动方式的优点是：1、易于启动，无论在摆的幅度多大多小时，齿轮轴总是朝一个方向旋转。2、摆来回摆动一次时，齿轮轴可做多次周转，比如说，齿条的长度为10厘米，齿轮的周长为5厘米，则摆来回摆动一次，齿轮轴就可转四圈，只要设计需要，可以做更多次的周转。3、飞轮的惯性作用也得到发挥，我在实验时，摆来回摆一次，齿轮轴可以转四周，在齿条盒的来回移动中，齿轮轴的运转不但没有停顿现象，当摆突然停止摆动时，飞轮带着齿轮还要运转一会，实验中我装在上面的小发电机也开始发电了。

应用齿条盒作为传动方式也是有缺点的，当那根不作功的齿条从齿轮上划过时，不但增加了机械的摩擦力，而且发出了嗒嗒嗒的齿与齿间的碰撞声，这种声音的大小决定于齿的粗细，就是说与齿的粗细成正比，但也与齿一边的斜度和齿板上弹簧对齿板的顶、压力有关。在齿上加点润滑油，不但减小了磨擦作用，也可以降低一点碰撞声，运转速度越快声音也会越小，要是将盒的下半部平下面齿条的位置浸在油池中运行那会更好些。

此外，如果去掉齿轮轴上的齿轮，直接将轴中央做成轴齿轮，不但安装顺便而且在某种情况下还可以增加轴在摆的一次周期摆动中的旋转次数。

用齿条盒作为传动方式，对齿的形状是有要求的，齿的角度应小于90度为好，如图2中所示的斜齿，斜齿可以防止齿条与齿轮间的滑离，还可以减小齿轮板上弹簧对齿轮的顶压力。在试验中，发明人注重齿条盒的应用，因为传动效果好，也能发挥飞轮的惯性作用，能源动力机启动时，只要先使飞轮转动，摆就容易启动了，而偏心轮则无这些优点，而且在摆来回摆动时，偏心轴只转一周，飞轮还会增加白的负担，飞轮的惯性作用也得不到发挥。

此外，做齿轮和齿条要选用坚硬、不易碎而又耐磨的材料。

三．电磁铁的原始电源、电磁铁和拉杆开关

用太阳能发电板发出的电流，汇聚于蓄电池组中，再通过稳流稳压等变电系统给电磁铁供电。

电磁铁在能源动力机中作为给摆补充力的工具，它的作用非常重要，如何充分利用电磁铁的功能，如何用小斥力来产生大力，见下面几种磁铁，是制作成选用优质的电磁铁，质轻，斥力大，实际应用中，电磁铁的重量也是会对拉杆上产生能量的。

拉杆开关装在横轴下部的直杆上的适当位置，它应做到当两个电磁铁汇合时，能够及时给电磁铁供电产生斥力，但断电的时间可以稍微延长。

如图3所示的三个电磁铁的电路连接图，a、B为两个双线开关，也就是前面文中说的拉杆开关，这里是双线开关，其做法只要似闸刀开关相似的在拉杆上再装两块与它平行的铜片，架上那块固定位置的铜片照此制作，当拉杆来回移动时只要上下两铜片能良好的同时触及，同时离开就可以了。a、B两个开关同样制作，但要注意的是B开关的双线都是正极，其中一个正极接电源，一个正极与电磁铁的正极相连接，这两正极的导线虽都为正极，但绝对不能它在B一端的两根导线连接在一起，否则就会形成三个电磁铁都通电的局面，请看图3以及下面说明。

当摆向左摆去则a开关闭合，B开关断开，则左中两个电磁铁的电路接通，当摆向右边摆去则B开关闭合，a开关断开，中右两个电磁铁的电路连通，此时左边电磁铁的正极虽与中间电磁铁是相通的，但因a开关此时处于断开状态，电路不通而不起作用。

总之此电路为确保每次只有两个电磁铁运转，避免三个电磁铁通电而浪费电能。

注意事项：

1、根据受力机器所需之力来设计摆的大小，摆锤，摆柄，拉杆之间的配比要适当，要求摆在负重条件下，摆的摆动应尽最大程度的与摆在未负重时的摆动接近。

2、减小机械的摩擦力，如选用优良的轴承和尽量减小齿条与齿轮间的摩擦力、阻力等。

3、减小空气对运动机件的阻力，如将摆锤、摆柄的边做成椭圆形或刀口形等。

4、制作或选用幼稚的电磁铁，重量轻而产生斥力大的磁铁。

5、飞轮在这种能源动力机中也是很重要的，单过重过大也是不合适的。

6、选择优质的、坚硬的、耐磨的材料做齿条和齿轮。

此种动力机一旦造成，它可应用的领域很广。这种机械的大小规格，大到可以做摩天大架。小到可以做成玩具。家庭、个体单位可用它作为发电机的动力，工厂也可以用它来作为某些机器的动力。就地域而言，寒带，热带，高山，沙漠，地洞中都可以使用。但移动的物体上不能使用。可以用它来制作一个巨大的时钟，有了它，种植业，养殖业可以打造处各种植物和动物的气候环境，人类自己也是一样，可以造就一个四季如春的居住环境。

将杠杆变成一个摆，将他的力点变成摆锤，支点即为摆轴，摆在摆动时在重点上产生的力去推动机器运转，也就是前文中所说的负重的摆。给一个负重的摆一次性加力使它轻松自如地摆动，像给一个来负重的摆一次性加力后使它摆动在慢慢停下来一样。要做到这一步就要给一个负重的摆锤加大相当大的质量，或者加长摆锤到支点的距离来实现，单随着摆锤重量的增大，在设定的最大摆幅条件下的第一次从左边摆到右边所失去的力也是相应增大的，如此用两个电磁铁同极产生的斥力来补充摆在第一次摆动中所失去的力也会相应的增大，如果摆在摆动时所做的功，例如用它来使发电机发电，它所发出的电力等于电磁铁所消耗的电力，这种能源动力机就失去了它的价值了，为了克服这一缺点，只有无限增加摆锤到它下面的电磁铁的距离，用小力产生大力的方大来实现消耗的能量要远远小于产生的能量。

Claims (8)

1.一种摆式能源动力机，其特征在于：包括支架、横轴、直杆摆、拉杆、能量输出装置和供磁装置，所述横轴架设在所述支架上；所述直杆摆上部与所述横轴中间处转动连接；所述拉杆一端与所述直杆摆的上端销轴连接，另一端与所述能量输出装置连接；所述直杆摆下部固定有摆锤，其下端固定连接有磁铁；所述供磁装置设在所述支架的两侧，在所述磁铁运动到最高位置时与所述供磁装置距离最小。

2.如权利要求1所述摆式能源动力机，其特征在于：所述供磁装置由太阳能电池、蓄电池组、稳流稳压器和第一电磁铁依次连接构成。

3.如权利要求2所述摆式能源动力机，其特征在于：所述磁铁为第二电磁铁，所述第二电磁铁与所述稳流稳压器电连接。

4.如权利要求1所述摆式能源动力机，其特征在于：所述支架上设有缓冲所述摆锤冲撞的弹簧。

5.如权利要求1所述摆式能源动力机，其特征在于：所述能量输出装置由飞轮、偏心轮和输出轴构成，所述飞轮和所述偏心轮均设在所述输出轴上；所述拉杆另一端与所述偏心轮转动连接。

6.如权利要求1所述摆式能源动力机，其特征在于：所述能量输出装置由飞轮、齿条盒和输出轴构成，所述飞轮设在所述输出轴上；所述齿条盒的盒体内设有齿轮和两块齿板，所述输出轴穿过所述齿条盒上的长条状孔，所述齿轮套设在所述输出轴上，两块所述齿板相对设置，相对侧边设有齿，且均与所述齿轮啮合；两块所述齿板的另一侧与所述齿条盒内壁之间均设有弹簧；所述弹簧上设有活动压板，通过设在齿条盒两侧的螺栓调节弹簧对齿板的适当压力；所述拉杆另一端与所述齿条盒连接。

7.如权利要求6所述摆式能源动力机，其特征在于：所述齿板上的齿为斜齿，且两块所述齿板上的斜齿朝向相反设置。

8.如权利要求1所述摆式能源动力机，其特征在于：所述摆锤为装有填充物的扁平状盒体。

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