CN105720778A - 磁动力机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁动力机构，包括机壳、电磁铁、隔磁套环、永磁体磁棒、连杆和曲轴，电磁铁具有线圈绕组架，线圈绕组架固定在机壳中，电磁铁的线圈绕组架的两端设置有隔磁套环，电磁铁的线圈绕组架为中空结构，永磁体磁棒贯穿电磁铁的线圈绕组架、两端的隔磁套环以及机壳，电磁铁的线圈绕组通电时电磁铁靠近永磁体磁棒的一面为同一磁极，永磁体磁棒的一端与连杆一端活动连接，连杆另一端与曲轴活动连接，电磁铁的线圈绕组通过一电流换向单元与直流电源连接。本发明利用同性相斥异性相吸的原理将电能通过机械结构直接转化为机械能，并借助电流换向单元改变电磁铁的磁极，使得动力机构将上下往复运动转换为曲轴的转动。

Description

磁动力机构

技术领域

本发明涉及一种动力机构，尤其是涉及一种将电能、磁能转化为机械能的结构简单的磁动力机构。

背景技术

在现代社会中，电能是一种不可替代的能源。由于其依靠不同的资源如水资源、油、煤、核能等多种能源去损耗，演变不同的力学能去推动多种发电机输出电能供给社会。对于上述资源的使用，水资源已成为紧缺资源，油、煤等化石燃料的燃烧会带来严重污染，核能存在着核辐射的风险。而风力、太阳能等资源尚不足现代社会之用。

然而，传统的发动机对不可再生能源日益加剧，随之而来的生态环境被严重破坏，空气污染也受到了人们越来越多的关注。在提倡绿色环保的社会环境中，纯电动汽车也受到了关注和推广。电动汽车依靠的是电池(主要是蓄电池)供电，通过电动机将电能转化为机械能从而带动系统运行，目前的电动机主要利用通电线圈(转子)在磁场(定子)中受力形成旋转扭矩，而带动机械结构运行，这种结构较为复杂，使用不理想，维护不方便。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种磁动力机构，结构简单新颖，且便于维护。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种磁动力机，包括机壳、电磁铁、隔磁套环、永磁体磁棒、连杆和曲轴，所述电磁铁具有线圈绕组架和线圈，所述线圈绕组架固定在机壳中；所述电磁铁的线圈绕组架的两端设置有隔磁套环；所述电磁铁的线圈绕组架为中空结构，所述永磁体磁棒贯穿所述电磁铁的线圈绕组架、两端的隔磁套环以及机壳；所述电磁铁的线圈绕组通电时，电磁铁靠近永磁体磁棒的一面的上端和下端为同一磁极；所述永磁体磁棒的一端与所述连杆一端活动连接，连杆另一端与曲轴活动连接，所述电磁铁的线圈绕组通过一电流换向单元与直流电源连接。

具体的，所述永磁体磁棒为一超导磁多极永磁体组合磁棒，包括一磁棒固定管、多块永磁铁和多个超导体金属块，所述永磁铁和超导体金属块均为中空结构并由磁棒固定管所贯穿固定，且永磁铁和超导体金属块依次相互间隔叠放，所述磁棒固定管下端与连杆活动连接，永磁体磁棒可与连杆一起上下活动。

进一步的，所述磁棒固定管上端设一磁棒排气口，下端设有外螺纹，所述外螺纹与一具有内螺纹的超导体金属块螺合并固定，其他的永磁铁和超导体金属块则相互间隔的堆叠在经螺纹固定的该超导体金属块上。

具体的，所述永磁体磁棒贯穿所述隔磁套环的位置设有耐磨套管，所述耐磨套管为非导磁材质。

具体的，所述电磁铁的线圈绕组架采用非导磁304不锈钢材质，所述隔磁套环采用非导磁金属材质，所述非导磁金属材质为铜。

具体的，所述机壳内设有冷却油道并容纳有冷却油，所述机壳上设置有散热片。

优选的，所述永磁体磁棒和电磁铁均有多个且数量相同，所述多个永磁体磁棒的一端均固定于一活动缸套架上，所述活动缸套架与连杆一端活动连接，连杆另一端与曲轴活动连接。

进一步的，所述机壳的一侧设有进风口，另一侧覆盖有风道外壳，且风道外壳上设置有抽风口。

优选的，所述电磁铁有多个，且相互串接并通过螺丝固定架固定，所述永磁体磁棒的长度略长于串接后的多个电磁铁的长度；所述机壳内设有冷却油道并容纳有冷却油，所述机壳外还设置有冷却水通道。

具体的，所述电流换向单元由一控制器驱动，所述控制器通过电流换向单元改变电磁铁中线圈绕组的电流方向及电磁铁的磁极极性。

本发明利用同性相斥异性相吸的原理将电能通过简单紧凑的机械结构转化为机械能，其电磁铁具有线圈绕组架，线圈绕组架固定在机壳中；电磁铁的线圈绕组架的两端设置有隔磁套环；电磁铁的线圈绕组架为中空结构，永磁体磁棒贯穿电磁铁的线圈绕组架、两端的隔磁套环以及机壳；电磁铁的线圈绕组通电时电磁铁靠近永磁体磁棒的一面的上端和下端为同一磁极；永磁体磁棒的一端与所述连杆一端活动连接，连杆另一端与曲轴活动连接，电磁铁的线圈绕组通过一电流换向单元与直流电源连接。在此过程中，借助电流换向单元改变电磁铁的磁极极性，从而使得动力机械将上下往返运动转化为曲轴的旋转运动，与现代社会的采用内燃发动机汽油雾化进入发动机气缸，推动连杆曲轴受力产生旋转扭矩的结构相比，本发明的结构简单新颖，易于维护，且可根据实际需要变换该动力结构的形式。

附图说明

图1为本发明的第一实施例的纵截面示意图。

图2为本发明的第二实施例的纵截面示意图。

图3为本发明的第三实施例的纵截面示意图。

图4为本发明的第四实施例的纵截面示意图。

图5为本发明的第四实施例的卧式纵截面示意图。

附图中符号标记说明：

1为电磁铁；2为永磁体磁棒；3为磁棒固定管；5为线圈绕组架；6为连杆；7为曲轴；8为耐磨套环；9为隔磁套环；10为机壳；11为散热片；12为冷却油道；13为磁棒排气口；14为外螺纹；15为风道外壳；16为进风口；17为抽风口；18为活动缸套架；19为螺丝固定架；20为冷却水通道；21为底盘架。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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

本发明提供的第一种实施例，如图1所示，为一种磁动力机，包括机壳10、电磁铁1、隔磁套环9、永磁体磁棒2、连杆6和曲轴7。其中，电磁铁1具有线圈绕组架5，线圈绕组架5固定在机壳10中，电磁铁1的线圈绕组架5的两端还设置有隔磁套环9。电磁铁1的线圈绕组架5为中空结构，该永磁体磁棒2贯穿电磁铁1的线圈绕组架5、两端的隔磁套环9以及机壳10。电磁铁1的线圈绕组通电时电磁铁1靠近永磁体磁棒2的一面的上端和下端为同一磁极。永磁体磁棒2的一端与所述连杆6一端活动连接，连杆6另一端与曲轴7活动连接，电磁铁1的线圈绕组通过一电流换向单元与直流电源连接。如图1所示，该磁动力机构未启动时，永磁体磁棒2的上端设置为N极，下端设置为S极，当电磁铁1的线圈绕组通电时，电磁铁1靠近永磁体磁棒2的一面为N极，即电磁铁1的上部和下部均为N极，使得电磁铁1的上部N极与永磁体磁棒2的上端N极同性相互排斥，且电磁铁1的下部N极与永磁体磁棒2的下端S极异性相互吸引，根据同性相斥异性相吸的原理，该永磁体磁棒2向下运动，带动与之连接的连杆6也向下运动，曲轴7在连杆6的作用下发生转动。当曲轴7向下转到180°时，电流换向单元改变电磁铁1中线圈绕组的电流方向，此时电磁铁1的极性随之改变，电磁铁1靠近永磁体磁棒2的一面为S极，即电磁铁1的上部和下部均为S极，使得电磁铁1的上部S极与永磁体磁棒2的上端N极异性相互吸引，且电磁铁1的下部S极与永磁体磁棒2的下端S极同性相互排斥，根据同性相斥异性相吸的原理，该永磁体磁棒2向上运动，带动与之连接的连杆6也向上运动，曲轴7在连杆6的作用下继续转动，如此循环往复运动。

于本实施例中，永磁体磁棒2可以设置为一超导磁多极永磁体组合磁棒，包括一磁棒固定管3、多块永磁铁和多个超导体金属块，所述永磁铁和超导体金属块均为中空结构并由磁棒固定管3所贯穿固定，且永磁铁和超导体金属块依次相互间隔叠放，所述磁棒固定管3下端与连杆6活动连接，永磁体磁棒2可与连杆6一起上下活动。其中，磁棒固定管3上端设一磁棒排气口13，下端设有外螺纹14，所述外螺纹14与一具有内螺纹的超导体金属块螺合并固定，其他的永磁铁和超导体金属块则相互间隔的堆叠在经螺纹固定的该超导体金属块上。

于本实施例中，永磁体磁棒2在贯穿隔磁套环9的位置还设有耐磨套管8，该耐磨套管8为非导磁材质。

于本实施例中，优选的，电磁铁1的线圈绕组架5采用非导磁304不锈钢材质，所述隔磁套环9采用非导磁金属材质铜。

于本实施例中，该机壳10内设有冷却油道12并容纳有冷却油，且机壳10上还设置有散热片11。其中，电磁铁1被冷却油包围，通过冷却油的循环流动实现电磁铁1的散热。

实施例二

本发明提供的第二种实施例，如图2所示，该磁动力机与第一种实施例的区别之处在于，该机壳10的一侧上设置有进风口16，另一侧覆盖有风道外壳15，且风道外壳15上设置有抽风口17。风道外壳15覆盖了磁棒排气口13并与机壳10密封。于本实施例中，电磁铁1的散热通过抽风口17与进风口16之间的空气流通来实现散热。

实施例三

本发明提供的第三种实施例，该磁动力机与第一种实施例的区别之处在于，永磁体磁棒2和电磁铁1均有多个且数量相同，多个永磁体磁棒2的一端均固定于一活动缸套架18上，活动缸套架18与连杆6一端活动连接，连杆6另一端与曲轴7活动连接。如图3所示，为两个永磁体磁棒2和两个电磁铁1组合形成一复式的磁动力机构，固定于同一个活动缸套架18上，其中两个永磁铁磁棒2的极性设置一致且两个电磁铁1的极性变化也一致，实现了复式的磁动力机构的协同运转使磁动力机构的功率得到加强。

于本实施例中，两个永磁体磁棒2和两个电磁铁1可以设置于同一个机壳10内，机壳10的一侧设置进气口16，另一侧设置抽风口17，使得复式的磁动力机构通过同一个空气冷却系统来进行散热。

实施例四

本发明提供的第四种实施例，该磁动力机与第一种实施例的区别之处在于，电磁铁1有多个，且相互串接并通过螺丝固定架19固定，该永磁体磁棒2的长度略长于串接后的多个电磁铁1的长度；所述机壳10内设有冷却油道12并容纳有冷却油，所述机壳10外还设置有冷却水通道20。如图4所示，电磁铁1有两个并串接在一起，两个电磁铁1均具有独立的冷却油道12和冷却水通道20，通过相互独立的油-水双冷却系统可以更好的实现散热。于本实施例中，由于多个电磁铁1相互串接，磁动力机构的高度较高，可以采用卧式放置，如图5所示，将磁动力机构卧式固定于底盘架21上。

综上所述，上述各实施例及附图仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，皆应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种磁动力机构，其特征在于，包括机壳、电磁铁、隔磁套环、永磁体磁棒、连杆和曲轴，所述电磁铁具有线圈绕组架和线圈，所述线圈绕组架固定在机壳中；所述电磁铁的线圈绕组架的两端设置有隔磁套环；所述电磁铁的线圈绕组架为中空结构，所述永磁体磁棒贯穿所述电磁铁的线圈绕组架、两端的隔磁套环以及机壳；所述电磁铁的线圈绕组通电时电磁铁靠近永磁体磁棒的一面为同一磁极；所述永磁体磁棒的一端与所述连杆一端活动连接，连杆另一端与曲轴活动连接，所述电磁铁的线圈绕组通过一电流换向单元与直流电源连接。

2.如权利要求1所述的磁动力机构，其特征在于，所述永磁体磁棒为一超导磁多极永磁体组合磁棒，包括一磁棒固定管、多块永磁铁和多个超导体金属块，所述永磁铁和超导体金属块均为中空结构并由磁棒固定管所贯穿固定，且永磁铁和超导体金属块依次相互间隔叠放，所述磁棒固定管下端与连杆活动连接。

3.如权利要求2所述的磁动力机构，其特征在于，所述磁棒固定管上端设一磁棒排气口，下端设有外螺纹，所述外螺纹与一具有内螺纹的超导体金属块螺合并固定。

4.如权利要去1所述的磁动力机构，其特征在于，所述永磁体磁棒贯穿所述隔磁套环的位置设有耐磨套管，所述耐磨套管为非导磁材质。

5.如权利要求1所述的磁动力机构，其特征在于，所述电磁铁的线圈绕组架采用非导磁304不锈钢材质，所述隔磁套环采用非导磁金属材质，所述非导磁金属材质为铜。

6.如权利要求1所述的磁动力机构，其特征在于，所述机壳内设有冷却油道并容纳有冷却油，所述机壳上设置有散热片。

7.如权利要求1所述的磁动力机构，其特征在于，所述永磁体磁棒和电磁铁均有多个且数量相同，所述多个永磁体磁棒的一端均固定于一活动缸套架上，所述活动缸套架与连杆一端活动连接，连杆另一端与曲轴活动连接。

8.如权利要求1或7所述的磁动力机构，其特征在于，所述机壳的一侧设有进风口，另一侧覆盖有风道外壳，且风道外壳上设置有抽风口。

9.如权利要求1所述的磁动力机构，其特征在于，所述电磁铁有多个，且相互串接并通过螺丝固定架固定，所述永磁体磁棒的长度略长于串接后的多个电磁铁的长度；所述机壳内设有冷却油道并容纳有冷却油，所述机壳外还设置有冷却水通道。

10.如权利要求1所述的磁动力机构，其特征在于，所述电流换向单元由一控制器驱动，所述控制器通过电流换向单元改变电磁铁中线圈绕组的电流方向及电磁铁的磁极极性。