CN105226914A - 永磁动力活塞机电混合机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种新型动力机，具体是一种永磁动力活塞机电混合机，具有壳体，其特征是：在壳体内设有至少两个互成一定夹角布置的活塞腔，每个活塞腔中安装有一组永磁动力活塞，外配有一个定时同步驱动器；在壳体内还安装有曲轴，所有永磁动力活塞通过连杆驱动连接曲轴，曲轴的一端伸出壳体外为输出端；在壳体外部安装有动力电机传动定时同步驱动器；所述永磁动力活塞，包括有活塞体以及装在活塞体内的上、下固定磁块和上、下滑动磁块、转轴和永磁动力轮组成；所述定时同步驱动器驱动转轴以克服永磁动力轮转动磁极换向时的阻力；本发明充分利用了永磁的能量，可大大节省电力，提高动力性能，安全、环保、低碳，输出功率大，广泛用于各种机电设备、汽车的动力机。

Description

永磁动力活塞机电混合机

技术领域

本发明涉及动力设备，是一种永磁动力活塞机电混合机。

背景技术

目前，动力机主要有内燃机和电动机两种，内燃机是以油、气为能源，以内燃容量大小产生相应动力，电动机是以电为能源，根据功力大小产生相当动力，这两种动力机均能完美提供动力输出，但两者能源消耗较大，特别是内燃机还要产生大量的污染，因此对于现有技术，如何有效地提升电动机的输出动力和电动机车的续航能力，以及内燃机易产生污染，两者能源消耗大是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是要解决现有动力机能源消耗大，污染严重的问题，提供一种永磁动力活塞机电混合机。

本发明的具体方案是：一种永磁动力活塞机电混合机，具有壳体，其特征是：在壳体内设有至少两个互成一定夹角布置的活塞腔，每个活塞腔中安装有一组永磁动力活塞，外配有一个定时同步驱动器；在壳体内还安装有曲轴，所有永磁动力活塞通过连杆驱动连接曲轴，曲轴的一端伸出壳体外为输出端；在壳体外部安装有动力电机传动定时同步驱动器；所述永磁动力活塞，具有活塞体，活塞体内开有至少一个I型空腔，每个I型空腔包括有上、中、下三个型腔，在上型腔顶部安装有一个固定磁块A，在上型腔中装有一个滑动磁块A，滑动磁块A限于上型腔中运动，且滑动磁块A与固定磁块A两相对面为同极性布置；在下型腔底部安装有一个固定磁块B，在下型腔中装有一个滑动磁块B，滑动磁块B限于下型腔中运动，且滑动磁块B与固定磁块B两相对面为同极性布置，在所有I型空腔的中型腔中贯穿装有一根转轴，转轴上对应每个中型腔安装有一个永磁动力轮；所述的中型腔具有一定长度，以保证活塞体的运动距离；相邻两个I型空腔中的上、上型腔之间和下、下型腔之间均设有隔墙，中型腔之间贯通；所述定时同步驱动器驱动转轴以克服永磁动力轮转动磁极换向时的阻力。

本发明中所述曲轴的另一端伸出壳体外部安装有飞轮，并配装有启动电机，以克服曲轴的启动死点；还装有同步链轮通过链条与定时同步器进行同步传动。

本发明中在壳体内设有两个互成90°夹角的活塞空腔，装有两组永磁动力活塞，两组永磁动力活塞通过连杆交错同步驱动曲轴。

本发明中每组永磁动力活塞中的活塞体内开有3—5个I型空腔。

本发明中所述循环同步器具有罩壳，罩壳内靠内侧端设有悬套式轴承座，并在罩壳内穿装有主轴通过悬套式轴承座；悬套式轴承座外部装有链轮与动力电机传动连接，在链轮的内侧端装有凸轮，外侧端装有连接盘，链轮、凸轮、连接盘三者通过连接销连成一体；连接盘的外侧安装有行星齿轮机构，其中的星齿圈通过连接销与连接盘连接，太阳轮与主轴连接，每个行星齿轮中穿装有短轴，行星齿轮机构的内侧设有骨架盘，外侧设有骨架锁盘，每根短轴两端分别插装有骨架盘和骨架锁盘上；所述骨架锁盘外缘设有一圈多个锁齿，它是通过轴承及轴承座安装于罩壳上；所述主轴的内侧端通过联轴器与转轴连接，在联轴器外部设有定时传动齿；在罩壳内与主轴平行还装有一根定时传动轴，定时传动轴的两端装有复位弹簧，定时传动轴上对应凸轮装有传动摆轮，对应骨架锁盘装有锁盘拔叉A，对应定时传动齿装有锁盘拔叉B，以实现主轴对转轴的定时循环传动。

本发明中所述主轴的两端是通过一个或两个单向轴承安装于罩壳上。

本发明中所述联轴器是一种缓冲定时传动联轴装置，它包括有一个与主轴联接的传动盘和一个与转轴联接的轴套，在轴套两端对称装有一对缓冲盘，在轴套外部套装有一个缓冲卡盘，缓冲卡盘的外缘设有两个对称布置的定时传动齿，缓冲卡盘中开有两个对称布置的弹簧槽，在每个弹簧槽中装有一根压缩弹簧，压缩弹簧的外端装有挡销，挡销的两端与一对缓冲盘构成连接；所述缓冲卡盘通过垫圈、连接销与传动盘构成连接。

本发明中所述一组永磁动力活塞中，固定磁块A与固定磁块B为同性磁极相对布置，即固定磁块A的S极向下布置，固定磁块B的S极向上布置，或固定磁块A的N极向下布置，固定磁块B的N极向上布置。

本发明中所述转轴两端装有单向轴承与壳体连接。

本发明中所述活塞体的四周安装有滚轮。

本发明的工作原理是：同时启动动力电机和和启动电机，动力电机驱动所有定时同步驱动器（有2—4个），每个定时同步驱动器定时驱动转轴带动永磁动力轮克服瞬时换向阻力，使永磁动力轮的N极（或S极）向上，S极（或N极）向下，则永磁动力轮推上型腔滑动磁块A向上运动，同时吸引下型腔滑动磁块B向上运动，两滑动磁块的合力则使活塞体向上运动；再次驱动转轴带动永磁动力轮旋转180°，则同时推动活塞体向下运动，如此循环工作，则活塞体实现往复运动，活塞体的往复运动通过连接转换为曲轴的旋转运动，这类似如内燃机的工作原理。需要强调的是多个定时同步驱动器是要在不同相位上实现对活塞体驱动的，正如内燃机的多缸工作，以保证曲轴的连续性旋转。本发明进入正常工作后，启动电机停止工作。

本发明中的定时同步驱动器的工作原理是：曲轴上设有同步链轮通过链条同步控制定时同步驱动器，定时同步驱动器中的链轮则带动凸轮及行星齿轮机构，行星齿轮机构传动主轴旋转，主轴通过联轴器驱动转轴旋转工作；同时，凸轮间歇传动摆轮，摆轮通过定时传动轴同时传动锁盘拔叉A和锁盘拔叉B，锁盘拔叉A通过骨架锁盘控制行星齿轮机构对主轴的传动，锁盘拔叉B则通过联轴器上的定时传动齿控制主轴对转轴的定时循环传动，使转轴在活塞体到达上止点（或下止点）时开始转动，使永磁动力轮换向180°后停止转动，活塞体运动至下止点（或上止点）时再开始转动，如此反复，从而保证转轴定时循环旋转。

本发明是一种永磁机电混合动力机，它充分利用了永磁的能量，与机电动力混合，从而具有以下优点：1.不用燃油作为动力能源，无污染，环保，低碳。2、节约有限能源。3、不受空气条件影响动力。4、没有易燃易爆物质，安全。5、用作混合动力机车，续航时间长。6、输出功率大。

附图说明

图1是本发明总体外形结构主视示意图；

图2是本发明总体外形结构俯视示意图；

图3是图1的A-A剖视放大视图；

图4是永磁动力活塞立体结构示意图；

图5是凸轮的主视图；

图6是骨架锁盘主视图；

图7是联接器中的轴套结构示意图；

图8是缓冲卡盘结构主视图。

图中：1—动力电机，2—主动链轮，3—链条，4—壳体，5—曲轴，6—启动电机，7—定时同步驱动器，8—活塞体，9—固定磁块A，10—上型腔，11—滑动磁块A，12—中型腔，13—永磁动力轮，14—转轴，15—单向轴承，16—滑动磁块B，17—下型腔，18—固定磁块B，19—连杆，20—飞轮，21—同步链轮，22—罩壳，23—复位弹簧，24—锁盘拔叉A，25—定时传动轴，26—链轮，27—凸轮，28—传动摆轮，29—传动盘，30—轴套，31—锁盘拔叉B，32—骨架锁盘，33—单向轴承，34—太阳轮，35—主轴，36—轴承座，37—轴承，38—短轴，39—行星轮，40—星齿圈，41—连接盘，42—骨架盘，43—缓冲盘，44—垫圈，45—缓冲卡盘，46—挡销，47—I型空腔，48—活塞腔，49—滚轮，50—定时传动齿，51—弹簧槽，52—压缩弹簧。

具体实施方式

参见图1—3，本发明具有V型壳体4，特别是在壳体4内设有两个互成90°夹角布置的活塞腔48（还可以是三个或四个），每个活塞腔48中安装有一组永磁动力活塞，外配有一个定时同步驱动器7；在壳体4内还安装有曲轴5，所有永磁动力活塞通过连杆19驱动连接曲轴5，曲轴5的一端伸出壳体4外为输出端；在壳体4外部安装有动力电机1通过主动链轮2、链条3传动定时同步驱动器7；所述永磁动力活塞参见图3、4，它具有活塞体8，活塞体8内开有四个I型空腔47（一般至少1个，最好3—5个I型空腔，以保证足够的动力），每个I型空腔47包括有上、中、下三个型腔10、12、17，在上型腔10顶部安装有一个固定磁块A9，在上型腔10中装有一个滑动磁块A11，滑动磁块A11限于上型腔10中运动，且滑动磁块A11与固定磁块A9两相对面为同极性布置；在下型腔17底部安装有一个固定磁块B18，在下型腔17中装有一个滑动磁块B16，滑动磁块B16限于下型腔17中运动，且滑动磁块B16与固定磁块B18两相对面为同极性布置，在所有I型空腔47的中型腔12中贯穿装有一根转轴14，转轴14上对应每个中型腔12安装有一个永磁动力轮13；所述的中型腔12具有一定长度，以保证活塞体8的运动距离；相邻两个I型空腔47中的上、上型腔之间和下、下型腔之间均设有隔墙，中型腔12之间贯通；所述定时同步驱动器驱动转轴14以克服永磁动力轮转动磁极换向时的阻力。

本实施例中所述曲轴5的另一端伸出壳体4外部安装有飞轮20，并配装有启动电机6，以克服曲轴5的启动死点；还装有同步链轮21通过链条3与定时同步器进行同步传动。

本实施例中所述定时同步驱动器7具有罩壳22（参见图3），罩壳22内靠内侧端设有悬套式轴承座，并在罩壳22内穿装有主轴35通过悬套式轴承座；悬套式轴承座外部装有链轮26与动力电机1和同步链轮21同时传动连接，在链轮26的内侧端装有凸轮27（参见图5），外侧端装有连接盘41，链轮26、凸轮27、连接盘41三者通过连接销连成一体；连接盘41的外侧安装有行星齿轮机构，其中的星齿圈40通过连接销与连接盘41连接，太阳轮34与主轴35连接，每个行星轮39中穿装有短轴38，行星齿轮机构的内侧设有骨架盘42，外侧设有骨架锁盘32，每根短轴38两端分别插装有骨架盘42和骨架锁盘32上；所述骨架锁盘32外缘设有一圈多个锁齿（参见图6），它是通过轴承37及轴承座36安装于罩壳22上；所述主轴35的内侧端通过联轴器与转轴14连接，在联轴器外部设有定时传动齿50；在罩壳22内与主轴35平行还装有一根定时传动轴25，定时传动轴25的两端装有复位弹簧23，定时传动轴25上对应凸轮27装有传动摆轮28，对应骨架锁盘32装有锁盘拔叉A24，对应定时传动齿50装有锁盘拔叉B31，以实现主轴35对转轴14的定时循环传动。

本实施例中所述主轴35的两端是通过两个单向轴承33安装于罩壳22上。

本实施例中所述联轴器是一种缓冲定时传动联轴装置，它包括有一个与主轴35联接的传动盘29和一个与转轴14联接的轴套30（参见图7），在轴套30两端对称装有一对缓冲盘43，在轴套外部套装有一个缓冲卡盘45（参见图8），缓冲卡盘45的外缘设有两个对称布置的定时传动齿50，缓冲卡盘45中开有两个对称布置的弹簧槽51，在每个弹簧槽中装有一根压缩弹簧52，压缩弹簧52的外端装有挡销46，挡销46的两端与一对缓冲盘43构成连接；所述缓冲卡盘45通过垫圈44、连接销与传动盘29构成连接。

本实施例中所述一组永磁动力活塞中，固定磁块A9与固定磁块B18为同性磁极相对布置，即固定磁块A9的S极向下布置，固定磁块B18的S极向上布置，或固定磁块A9的N极向下布置，固定磁块B18的N极向上布置。

本实施例中所述转轴14两端装有单向轴承15与壳体4连接。

本实施例中所述活塞体8的四周安装有滚轮49，上下各有一圈。

实验表明，本实施例制作的混合机目前转速可达3000转/分，输出功率可达320n.m/s，随着技术的发展，性能指标一定还会提高。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.永磁动力活塞机电混合机，具有壳体，其特征是：在壳体内设有至少两个互成一定夹角布置的活塞腔，每个活塞腔中安装有一组永磁动力活塞，外配有一个定时同步驱动器；在壳体内还安装有曲轴，所有永磁动力活塞通过连杆驱动连接曲轴，曲轴的一端伸出壳体外为输出端；在壳体外部安装有动力电机传动定时同步驱动器；所述永磁动力活塞，具有活塞体，活塞体内开有至少一个I型空腔，每个I型空腔包括有上、中、下三个型腔，在上型腔顶部安装有一个固定磁块A，在上型腔中装有一个滑动磁块A，滑动磁块A限于上型腔中运动，且滑动磁块A与固定磁块A两相对面为同极性布置；在下型腔底部安装有一个固定磁块B，在下型腔中装有一个滑动磁块B，滑动磁块B限于下型腔中运动，且滑动磁块B与固定磁块B两相对面为同极性布置，在所有I型空腔的中型腔中贯穿装有一根转轴，转轴上对应每个中型腔安装有一个永磁动力轮；所述的中型腔具有一定长度，以保证活塞体的运动距离；相邻两个I型空腔中的上、上型腔之间和下、下型腔之间均设有隔墙，中型腔之间贯通；所述定时同步驱动器驱动转轴以克服永磁动力轮转动磁极换向时的阻力。

2.根据权利要求1所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述曲轴的另一端伸出壳体外部安装有飞轮，并配装有启动电机，以克服曲轴的启动死点；还装有同步链轮通过链条与定时同步器进行同步传动。

3.根据权利要求1所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：在壳体内设有两个互成90°夹角的活塞空腔，装有两组永磁动力活塞，两组永磁动力活塞通过连杆交错同步驱动曲轴。

4.根据权利要求1或3所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：每组永磁动力活塞中的活塞体内开有3—5个I型空腔。

5.根据权利要求1所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述定时同步驱动器具有罩壳，罩壳内靠内侧端设有悬套式轴承座，并在罩壳内穿装有主轴通过悬套式轴承座；悬套式轴承座外部装有链轮与动力电机传动连接，在链轮的内侧端装有凸轮，外侧端装有连接盘，链轮、凸轮、连接盘三者通过连接销连成一体；连接盘的外侧安装有行星齿轮机构，其中的星齿圈通过连接销与连接盘连接，太阳轮与主轴连接，每个行星轮中穿装有短轴，行星齿轮机构的内侧设有骨架盘，外侧设有骨架锁盘，每根短轴两端分别插装在骨架盘和骨架锁盘上；所述骨架锁盘外缘设有一圈多个锁齿，骨架锁盘是通过轴承及轴承座安装于罩壳上；所述主轴的内侧端通过联轴器与转轴连接，在联轴器外部设有定时传动齿；在罩壳内与主轴平行还装有一根定时传动轴，定时传动轴的两端装有复位弹簧，定时传动轴上对应凸轮装有传动摆轮，对应骨架锁盘装有锁盘拔叉A，对应联轴器上的定时传动齿装有锁盘拔叉B，以控制主轴对转轴的定时循环传动。

6.根据权利要求5所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述主轴的两端是通过一个或两个单向轴承安装于罩壳上。

7.根据权利要求5所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述联轴器是一种缓冲定时传动联轴装置，它包括有一个与主轴联接的传动盘和一个与转轴联接的轴套，在轴套两端对称装有一对缓冲盘，在轴套外部套装有一个缓冲卡盘，缓冲卡盘的外缘设有两个对称布置的定时传动齿，缓冲卡盘中开有两个对称布置的弹簧槽，在每个弹簧槽中装有一根压缩弹簧，压缩弹簧的外端装有挡销，挡销的两端与一对缓冲盘构成连接；所述缓冲卡盘通过垫圈、连接销与传动盘构成连接。

8.根据权利要求1所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述一组永磁动力活塞中，固定磁块A与固定磁块B为同性磁极相对布置，即固定磁块A的S极向下布置，固定磁块B的S极向上布置，或固定磁块A的N极向下布置，固定磁块B的N极向上布置。

9.根据权利要求1所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述转轴两端装有单向轴承与壳体连接。

10.根据权利要求1所述的永磁动力活塞机电混合机，其特征是：所述活塞体的四周安装有滚轮。