CN105186822B - 一种磁动力装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

一种磁动力装置及其工作方法，涉及驱动装置领域，包括至少一磁动力单元，该磁动力单元包括架体、叶片以及驱动组件；上述驱动组件包括复数个电磁铁和控制器，复数个所述电磁铁通过架体沿叶片的长度方向相互间隔且相互对称地排列于叶片的相对两侧；复数个所述电磁铁通过控制器产生磁场强度和磁极极性可控的动态磁场，以使叶片在水平方向做周期可调的波浪形摆动。本发明的有益效果：磁动力装置依靠磁动力使叶片像鱼尾巴一样在水中做波浪形摆动，从而推动机械设备在水中移动。相比于传统的螺旋桨驱动方式，该磁动力装置具有无噪音、不会卡死、安全性高等优点。

Description

一种磁动力装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及驱动装置领域，尤其涉及一种磁动力装置及其工作方法。

背景技术

随着科技的发展，交通工具也日益发达。目前许多国家都在研发制造水陆两用汽车，也称为两栖车。水陆两用汽车作为一种既可以在陆地上又可以水中行驶的交通工具，越来越受到人们的欢迎。

现有可在水中行走的运输设备包括水陆两用汽车、船等，这些运输设备的驱动方式通常采用螺旋桨驱动方式，螺旋桨驱动方式主要包括桨叶和驱动桨叶旋转的马达，这种传统的螺旋桨驱动方式存在以下问题：1.马达运作和桨叶转动均容易产生噪音，不仅让人们感到嘈杂，也会对水中生物产生不良影响。2.由于桨叶暴露在水中，水中杂物容易因桨叶高速旋转而卡于桨叶上，导致桨叶卡死，设备无法继续前行。3.桨叶以暴露的方式高速旋转于水中，对于游行或掉落在水中的生物存在极大的安全隐患。

发明内容

本发明提供一种磁动力装置及其工作方法，以克服现有螺旋桨驱动存在噪音大、桨叶容易卡死、安全性不足等缺点。

本发明采用如下技术方案：

一种磁动力装置，上述磁动力装置包括至少一磁动力单元，该磁动力单元包括架体、叶片以及驱动组件，上述叶片至少一长度方向的端部可沿水平方向摆动地枢接于架体，该驱动组件包括复数个电磁铁和控制器，复数个上述电磁铁通过架体沿叶片的长度方向相互间隔且相互对称地排列于叶片的相对两侧，并且电磁铁的磁极沿水平方向朝向叶片；上述叶片带有磁性，并且磁极在叶片沿水平方向的两侧面，复数个上述电磁铁通过控制器产生磁场强度和磁极极性可控的动态磁场，以使叶片在水平方向做摆动周期可调的波浪形摆动。

进一步，上述叶片为柔性磁铁。

进一步，上述叶片为柔韧性材料制成，叶片内设置有复数个用于与电磁铁相配合使叶片做波浪形摆动的磁铁。

作为一种具体实施方案，复数个上述电磁铁通过架体排列于叶片的左右两侧。

作为另一种具体实施方案，复数个上述电磁铁通过架体排列于叶片的上下两侧。

进一步，上述叶片沿长度方向的两端均通过摆杆可沿水平方向转动的枢接于架体。

上述磁动力装置的工作方法：上述叶片的磁极位于叶片的左右两侧面，叶片与电磁铁磁极正对之处称为节点；以其中一节点为例：由所述控制器对所述电磁铁进行通电，通过改变电流的大小和方向使电磁铁产生一动态磁场，同时保证所述节点左右两侧相互对立的两磁极的极性和磁场强度相同，利用同性相斥异性相吸的原理，借助磁力使节点朝左侧或右侧偏移；当控制器周期性改变电磁铁磁极的极性和磁场强度时，即可使所述节点朝左右两侧来回偏移的摆动；当控制器以不同相位控制所有电磁铁，并使复数个沿叶片长度方向的节点以后一节点相位落后前一节点相位的方式依次摆动时，多个节点配合即可使叶片沿水平方向呈波浪形摆动，从而将水从前一节点往后一节点推动排挤，进而使磁动力装置产生喷射水流，形成动力。

由上述对本发明结构的描述可知，和现有技术相比，本发明具有如下优点：

其一、本发明中，磁动力装置包括至少一磁动力单元，该磁动力单元包括叶片以及使叶片在水平方向做波浪形摆动的驱动组件，该驱动组件包括复数个排列于叶片相对两侧的电磁铁和用于控制电磁铁的控制器。通过控制器使电磁铁产生磁场强度和磁极极性可控的动态磁场，依靠电磁铁的磁力使叶片像鱼尾巴一样在水中做波浪形摆动，以推动如船、两栖车等机械设备在水中移动。相比于传统的螺旋桨驱动方式，该磁动力装置具有无噪音、不会卡死、安全性高等优点，并且不会排放污染物。

其二、本发明中，叶片为柔韧性材料制成，叶片内设置有复数个用于与电磁铁相配合使叶片做波浪形摆动的磁铁。通过磁铁与电磁铁一一对应的方式，让磁力的作用点更加精确，使得叶片摆动动作的可控性更强。

附图说明

图1为磁动力装置实施例一的结构示意图。

图2为磁动力装置实施例一中磁动力单元的分解示意图。

图3为磁动力装置实施例二的结构示意图。

图4为磁动力装置实施例二中磁动力单元的分解示意图。

图5为磁动力装置实施例二中磁动力单元的工作方法图（俯视图）（其中N,N+，S，S+表示磁极，并且按磁场强度强度：N+>N，S+>S； G，H为方向标识；（1），（2），（3），（4）表示磁动力单元的四种状态；箭头表示磁动力单元随时间变化的先后次序。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

参照图1和图2，一种磁动力装置，包括复数个并排设置的磁动力单元A。磁动力单元A包括架体b、叶片a以及使叶片a在水平方向做波浪形摆动的驱动组件。其中，叶片a沿长度方向的两端均通过两摆杆b2可沿水平方向摆动地枢接于架体b。上述驱动组件包括复数个电磁铁c和用于使电磁铁c产生磁场强度和磁极极性可控的动态磁场的控制器（图中未画出）。电磁铁c包括铁芯c2和用于包裹导电线圈（图中未画出）的壳体c1。复数个电磁铁c通过架体b沿叶片a的长度方向相互间隔且相互对称地排列于叶片a的左右两侧，每侧设有两排电磁铁c，并且电磁铁c的一端磁极通过通孔b1沿水平方向朝向叶片a；这些电磁铁c所产生的动态磁场通过控制器（图中未画出）的控制使叶片a在水平方向做周期可调的波浪形摆动。叶片a可以直接由柔性磁铁制成，由叶片a直接与电磁铁c相配合产生动力，使叶片a做波浪形摆动；叶片a也可以由柔韧性材料制成，并在叶片a内设置复数个沿其长度方向间隔排布的磁铁a1，通过磁铁a1与电磁铁c相配合产生动力，使叶片a做波浪形摆动的。电磁铁c沿叶片a的长度方向排布的越密集则叶片a上对应的可控制点越多，控制器即可更加精确地对叶片a的摆动动作进行控制。

实施例二

参照图3和图4，一种磁动力装置包括复数个并排设置的磁动力单元B。磁动力单元B包括架体e、叶片a以及使叶片a在水平方向做波浪形摆动的驱动组件。其中，叶片a沿长度方向的两端均通过两摆杆e2可沿水平方向摆动地枢接于架体e。上述驱动组件包括复数个电磁铁f和用于使电磁铁f产生磁场强度和磁极极性可控的动态磁场的控制器（图中未画出）。电磁铁f包括铁芯f2和用于包裹导电线圈（图中未画出）的壳体f1。复数个电磁铁f通过架体e沿叶片a的长度方向相互间隔且相互对称地排列于叶片a的上下两侧，每侧设有两排电磁铁f，并且两排电磁铁f的一端磁极通过通孔e1分别以水平方向朝向且相互对立的方式延伸设置于叶片a的左右两侧；这些电磁铁f所产生的动态磁场通过控制器（图中未画出）的控制使叶片a在水平方向做周期可调的波浪形摆动。叶片a可以直接由柔性磁铁制成，由叶片a直接与电磁铁f相配合产生动力，使叶片a做波浪形摆动；叶片a也可以由柔韧性材料制成，并在叶片a内设置复数个沿其长度方向间隔排布的磁铁a1，通过磁铁a1与电磁铁f相配合产生动力，使叶片a做波浪形摆动的。电磁铁f沿叶片a的长度方向排布的越密集则叶片a上对应的可控制点越多，控制器即可更加精确地对叶片a的摆动动作进行控制。

参照图1至图5，实施例一和实施例二的磁动力装置的工作方法相同，以实施例二为例：磁铁a1的磁极位于叶片的左右两侧面并与电磁铁f的磁极正对，叶片a设有磁铁a1之处称为节点；以其中一节点为例：由控制器（图中未画出）对节点左右两侧相互对立的两电磁铁f进行通电并产生一动态磁场，并使两电磁铁f相互对立的两磁极的极性和磁场强度相同（如图5所示），利用同性相斥异性相吸的原理，借助磁力使节点朝左侧或右侧偏移；通过控制器改变电流的大小和方向，并使电磁铁f的极性和磁场强度发生周期性改变，即可使上述节点朝左右两侧来回偏移的摆动。当控制器以不同相位控制所有电磁铁f（即由控制器对各电磁铁f提供相互之间存在一定相位差的交流电，使各电磁铁f的动态磁场之间存在相应的相位差），并使复数个沿叶片a长度方向的节点以后一节点相位落后前一节点相位的方式依次回来摆动时，多个节点配合即可使叶片a沿水平方向呈波浪形摆动，从而将水从前一节点往后一节点推动排挤，进而使该磁动力装置产生喷射水流，从而形成动力。参照图3至图5，以四种工作状态说明该磁动力装置的工作过程：首先由控制器（图中未画出）沿G方向对各电磁铁f依次通电，并使各电磁铁f的动态磁场如状态（1）所示，由于同性相斥异性相吸的原理，叶片a通过磁铁a1与电磁铁f相互作用而摆动起来，并如状态（1）所示；随后由控制器将各电磁铁f的动态磁场从状态（1）平滑地过度至状态（2）时，叶片a随之摆动至如状态（2）所示；以此类推，由控制器将各电磁铁f的动态磁场按状态（1）、状态（2）、状态（3）、状态（4）的方式依次且循环的变化并使各状态之间平滑且连续性地过渡时，叶片a即可像鱼尾巴一样在水中不停地做波浪形摆动。波浪形摆动的叶片a将叶片a两侧的水朝G方向拨动，并使磁动力装置朝H方向移动；通过控制器亦可改变叶片a的摆动周期和摆动幅度。叶片a的摆动周期越短，幅度越大则对磁动力装置产生的推动力越大。叶片a的摆动幅度最大时，叶片a的表面与两侧的架体e相靠贴，以借助架体e的隔挡作用加强叶片a对水的拨动作用。当由控制器沿H方向对各电磁铁f依次通电并使叶片a做波浪形摆动时，可将磁动力装置朝G方向推送。

上述磁动力装置可作为驱动装置用于如船、两栖车等可在水中行走的机械设备或玩具中。相比于传统的螺旋桨驱动方式，本发明中的磁动力装置具有无噪音、不会卡死、安全性高等优点，并且不会排放污染物。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (7)

1.一种磁动力装置，其特征在于：所述磁动力装置包括至少一磁动力单元，该磁动力单元包括架体、叶片以及驱动组件，所述叶片至少一长度方向的端部可沿水平方向摆动地枢接于架体，该驱动组件包括复数个电磁铁和控制器，复数个所述电磁铁通过架体沿叶片的长度方向相互间隔且相互对称地排列于叶片的相对两侧，并且电磁铁的一磁极沿水平方向朝向叶片；所述叶片带有磁性，并且磁极在叶片沿水平方向的两侧面，复数个所述电磁铁通过控制器产生磁场强度和磁极极性可控的动态磁场，以使叶片在水平方向做摆动周期可调的波浪形摆动。

2.如权利要求1所述的一种磁动力装置，其特征在于：所述叶片为柔性磁铁。

3.如权利要求1所述的一种磁动力装置，其特征在于：所述叶片为柔韧性材料制成，叶片内设置有复数个用于与电磁铁相配合使叶片做波浪形摆动的磁铁。

4.如权利要求1所述的一种磁动力装置，其特征在于：复数个所述电磁铁通过架体排列于叶片的左右两侧。

5.如权利要求1所述的一种磁动力装置，其特征在于：复数个所述电磁铁通过架体排列于叶片的上下两侧。

6.如权利要求1所述的一种磁动力装置，其特征在于：所述叶片沿长度方向的两端均通过摆杆可沿水平方向转动的枢接于架体。

7.一种如权利要求1所述磁动力装置的工作方法：所述叶片的磁极位于叶片的左右两侧面，叶片与电磁铁磁极正对之处称为节点；以其中一节点为例：由所述控制器对所述电磁铁进行通电，通过改变电流的大小和方向使电磁铁产生一动态磁场，同时保证所述节点左右两侧相互对立的两磁极的极性和磁场强度相同，利用同性相斥异性相吸的原理，借助磁力使节点朝左侧或右侧偏移；当控制器周期性改变电磁铁磁极的极性和磁场强度时，即可使所述节点朝左右两侧来回偏移的摆动；当控制器以不同相位控制所有电磁铁，并使复数个沿叶片长度方向的节点以后一节点相位落后前一节点相位的方式依次摆动时，多个节点配合即可使叶片沿水平方向呈波浪形摆动，从而将水从前一节点往后一节点推动排挤，进而使磁动力装置产生喷射水流，形成动力。