CN106208619B - 一种动能永磁发动机 - Google Patents

Abstract

一种动能永磁发动机，包括转子和活塞缸总成；转子包括转轴和设置在转轴上的一个以上的磁极组，磁极组包括磁极座和固定在磁极座上的双数个受力永磁铁，受力永磁铁包括一个以上的N极永磁铁和一个以上的S极永磁铁，N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周分布，N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置；活塞缸总成包括与每一个磁极组对应的活塞缸组，活塞缸组包括一个以上围绕对应磁极组设置的永磁活塞缸，永磁活塞缸包括施力永磁铁、驱动所述施力永磁铁直线靠近或远离磁极组的驱动机构和控制驱动机构的控制装置。利用通过机械能推动永磁铁，永磁铁磁力作用带动转轴旋转，该种动力源结构简单，而且无需油润滑旋转部件，更环保。

Description

一种动能永磁发动机

技术领域

本发明涉及动力源，尤其是通过永磁铁转换成机械能输出的发动机。

背景技术

目前的发动机主要有电动机、蒸汽发动机、汽油发动机和柴油发动机，电动机通过电能驱动转子旋转，汽油发动机和柴油发动机通过燃油在活塞缸内燃烧产生膨胀气体推动活塞，进而转变成转轴的旋转运动。上述的发动机结构为传统结构，结构较为复杂，而且制造成本较高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种动能永磁发动机，结构简单。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种动能永磁发动机，包括转子和活塞缸总成；所述转子包括转轴和设置在转轴上的一个以上的磁极组，所述磁极组包括磁极座和固定在磁极座上的双数个受力永磁铁，所述转轴穿过磁极座的中间位置，所述受力永磁铁包括一个以上的N极永磁铁和一个以上的S极永磁铁，所述N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周分布，N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置；所述活塞缸总成包括与每一个磁极组对应的活塞缸组，所述活塞缸组包括一个以上围绕对应磁极组设置的永磁活塞缸，所述永磁活塞缸包括施力永磁铁、驱动所述施力永磁铁直线靠近或远离磁极组的驱动机构和控制驱动机构的控制装置，所述施力永磁铁为N极永磁铁或S极永磁铁。本发明动能永磁发动机的工作原理：对于单个磁极组与其对应的永磁活塞缸来说，当磁极组旋转到指定位置时，永磁活塞缸的驱动机构驱动施力永磁体直线靠近磁极组；当施力永磁铁达到最低点后，与施力永磁铁极性相同的受力永磁铁的中心越过施力永磁铁，即施力永磁铁位于受力永磁体旋转方向的后方，此时施力永磁铁与受力永磁铁之间的磁场力所产生的斥力最强，斥力会推动受力永磁铁向前的趋势，从而带动磁极组旋转；受力永磁铁旋转到指定位置时，驱动机构可以使施力永磁铁直线返回；施力永磁铁直线返回的过程中，由于磁极组的旋转使与施力永磁铁极性相反的受力永磁铁旋转靠近施力永磁铁，该极性相反的受力永磁铁与施力永磁铁极性相反而相吸，由于磁极组本身具有惯性，而且施力永磁铁具有返回的外力作用，所以施力永磁铁可以克服磁场的吸力而远离磁极组，施力永磁铁在远离磁极组的同时会带动即将靠近的受力永磁铁，从而推动磁极组旋转。施力永磁铁每个往返运动均与相邻的两个受力永磁铁发生作用；与施力永磁铁极性相同的受力永磁铁相斥，从而推动磁极组旋转；与施力永磁铁极性相反的受力永磁铁相吸，从而拉动磁极组旋转；永磁活塞缸的驱动机构驱动施力永磁铁的往返活塞运动从而维持磁极组的旋转，磁极组的旋转带动转轴旋转，形成动力源。磁极组上对应的多个永磁活塞缸的原理相同，可共同作用在同一磁极组上；通过控制装置监测磁极组的旋转，从而确定每个磁极组上的每个受力永磁铁的旋转位置，这样就可以精确的控制施力永磁铁的动作时机，使其能够与受力永磁铁配合。

作为改进，所述磁极座上相邻的N极永磁铁与S极永磁铁之间的夹角相同，也就是说每个受力永磁铁旋转至下一工位的角度和时间是相同的，这样可以方便统一控制。

作为改进，所述磁极座包括两个侧面和设于两个侧面之间的安装表面，所述安装表面上设有若干固定槽，所述受力永磁铁的一面设于固定槽内，相对的另一面形成与施力永磁铁相互作用的受力面。磁极座成对称的盘状，旋转的时候会更平稳；受力永磁铁设置在磁极座的安装表面，距离转轴位置最远，当施力永磁铁作用力施加在受力永磁铁的表面时，该作用力的力臂最长，力矩最大，因此更容易驱动转轴旋转；固定槽能够固定受力永磁铁，使其在受到施力永磁铁斥力时不会发生位移，从而确保施力永磁铁与受力永磁铁每次相互作用的位置都是准确的；受力永磁铁的受力面可以是圆弧形或长方形。

作为改进，所述安装表面呈正多边形或圆形，正多边形的边数为双数。

作为改进，所述驱动机构为双向气缸，所述双向气缸包括缸座和伸缩杆，伸缩杆的一端与施力永磁铁连接。双向气缸的两端均设有气管，其中一根气管进气时，另一根气管排气，从而使双向气缸的伸缩杆能够带动施力永磁铁做直线往返运动。

作为改进，所述活塞缸组包括两个永磁活塞缸，其中一个永磁活塞缸的驱动机构为双向气缸，所述双向气缸包括缸座和伸缩杆，伸缩杆的一端与施力永磁铁连接；另一个永磁活塞缸的驱动机构包括所述双向气缸、摇臂和连杆，所述双向气缸的另一端与摇臂的一端铰接，所述连杆的一端与摇臂的另一端铰接，所述连杆的另一端与施力永磁铁连接。双向气缸的两端均设有气管，其中一根气管进气时，另一根气管排气，从而使双向气缸的伸缩杆能够带动施力永磁铁做直线往返运动；双向气缸的伸缩杆、摇臂和连杆构成联动机构，双向气缸运动的同时带动与连杆连接的施力永磁铁做直线往返运动，实现一个气缸带动两个施力永磁铁，并且通过联动机构连接的两个施力永磁铁的同步性更好，能够确保与受力永磁铁的作用时机均是合适的，而且控制起来会更方便。

作为改进，转轴上相邻的两个磁极组对应的两个永磁活塞缸，其中一个永磁活塞缸的驱动机构为双向气缸，所述双向气缸包括缸座和伸缩杆，伸缩杆的一端与施力永磁铁连接；另一个永磁活塞缸的驱动机构包括所述双向气缸、摇臂和连杆，所述双向气缸的另一端与摇臂的一端铰接，所述连杆的一端与摇臂的另一端铰接，所述连杆的另一端与施力永磁铁连接。双向气缸的两端均设有气管，其中一根气管进气时，另一根气管排气，从而使双向气缸的伸缩杆能够带动施力永磁铁做直线往返运动；双向气缸的伸缩杆、摇臂和连杆构成联动机构，双向气缸运动的同时带动与连杆连接的施力永磁铁做直线往返运动，实现一个气缸带动两个施力永磁铁，并且通过联动机构连接的两个施力永磁铁的同步性更好，能够确保与受力永磁铁的作用时机均是合适的，而且控制起来会更方便。

作为改进，所述转子设置在外壳内，转轴的两端通过轴承枢接在外壳上；所述永磁活塞缸包括缸筒，所述缸筒固定在外壳上，缸筒的两端设有开口连通外壳内部，所述施力永磁铁设于所述缸筒内。缸筒可以保护施力永磁铁，并且具有导向作用，时施力永磁铁的行走路径更精确。

作为改进，动能永磁发动机还包括起动装置，所述起动装置包括与转子连接的飞轮和起动机，所述起动机的输出轴与驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与飞轮表面啮合。当转轴与大负载连接且磁极组静止时与施力永磁铁之间的吸力作用，会使磁极组启动困难，此时可通过扭力更大的起动装置辅助启动；当磁极组旋转后就可以正常工作，便可撤除起动装置的作用。

作为改进，所述控制装置包括感应磁极组旋转角度的角度传感器和控制双向气缸进气或排气的阀门，角度传感器与阀门联动。角度传感器可以是设置在转轴上的正时凸轮，阀门可以是气动换气开关，该气动换气开关具有一个进气孔，多个出气孔和排气孔；外部气源通过主气管将高压气送入进气孔，通过出气孔和支路气管将高压气送入双向气缸中，同时双向气缸中需要排气的一端气体通过排气孔排除。角度传感器还可以是编码器、光传感器等，阀门可以是电磁阀，与双向气缸连接的气管上均设有一个电磁阀，通过角度传感器获取磁极组的旋转角度，进而控制电磁阀，使相应的气缸进气或排气。

本发明与现有技术相比所带来的有益效果是：

利用通过机械能推动永磁铁，永磁铁磁力作用带动转轴旋转，该种发动机结构简单，而且无需油润滑旋转部件，更环保。

附图说明

图1为实施例1动能永磁发动机立体图。

图2为实施例1永磁活塞缸与转子配合的示意图。

图3为实施例2动能永磁发动机立体图I。

图4为实施例2动能永磁发动机立体图II。

图5为实施例2永磁活塞缸与转子配合的示意图。

图6为实施例3动能永磁发动机立体图。

图7为实施例3永磁活塞缸与转子配合的示意图。

图8为实施例4动能永磁发动机立体图。

图9为实施例4永磁活塞缸与转子配合的示意图。

图10为施力永磁铁与磁极组的受力永磁铁工作流程图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明作进一步说明。

实施例1

一种动能永磁发动机，包括外壳1、起动装置、设于外壳1内的转子和设于外壳1外的活塞缸总成，活塞缸总成驱动转子，转子作为动力输出。

所述转子包括转轴6和设置在转轴6上的一个以上的磁极组7。所述转轴6的两端通过轴承枢接在外壳1的端盖上，使转子可以在外壳1内自由转动。所述磁极组7包括磁极座72和固定在磁极座72上的双数个受力永磁铁71。所述磁极座72为盘状正多边形结构，所述转轴6穿过磁极座72的中间位置，磁极座72能够带动转轴6旋转。所述磁极座72包括两个对称的侧面和设于两个侧面之间的安装表面，安装表面位于磁极座72的边缘，所述安装表面呈正多边形，正多边形的边数为双数，如长方形、正四边形、正六边形等；安装表面的每个边形成安装面，该安装面一般为长方形。所述安装表面上设有若干固定槽，该固定槽设置在安装面上，因此，这些固定槽是呈圆周均匀对称分布的；所述受力永磁铁71的一面设于固定槽内，相对的另一面形成与施力永磁铁52相互作用的受力面711，该受力面711可以是平面或弧形面，当受力面711是平面时，以矩形面为佳。为了使受力永磁铁71安装更牢固，在受力面711上设置螺栓穿过受力永磁铁71并与磁极座72螺纹连接；磁极座72使用吸磁的低碳钢材，受力永磁铁71能够通过磁力吸附在磁极座72上，进一步加强受力永磁铁71与磁极座72结合的牢固度；固定槽能够固定受力永磁铁71，使其在受到施力永磁铁52斥力时不会发生位移，从而确保施力永磁铁52与受力永磁铁71每次相互作用的位置都是准确的。所述受力永磁铁71包括一个以上的N极永磁铁和一个以上的S极永磁铁，所述N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周均匀分布，这样才能使磁极组7旋转起来更平稳；N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置，相邻的N极永磁铁与S极永磁铁之间的夹角相同。

所述活塞缸总成包括与每一个磁极组7对应的活塞缸组，所述活塞缸组包括一个以上围绕对应磁极组7设置的永磁活塞缸5。每个磁极组7对应的永磁活塞缸5的数量可根据实际情况设定，永磁活塞缸5的数量不能超过磁极组7中受力永磁铁71的数量；同一磁极组7对应的所有永磁活塞缸5应设置在磁极组7外围的同一圆周上，这样可以确保每个永磁活塞缸5的冲程是一致的；相邻永磁活塞缸5之间的夹角可根据实际需要设定，本实施例的优选方式中，当每个磁极组7对应一个永磁活塞缸5时，该永磁活塞缸5设置在磁极组7的顶部；当每个磁极组7对应两个永磁活塞缸5时，该永磁活塞缸5设置在磁极组7顶部的两侧，两个永磁活塞缸5呈V形设置。所述永磁活塞缸5为独立结构，其主要包括施力永磁铁52、缸筒53、驱动所述施力永磁铁52直线靠近或远离磁极组7的驱动机构和控制驱动机构的控制装置。所述缸筒53通过螺栓连接固定在外壳1上，缸筒53的两端设有开口连通外壳1内部，所述施力永磁铁52设于所述缸筒53内；缸筒53起到导向和保护作用，使施力永磁铁52能够始终对准转轴6的中心做直线运动。所述驱动机构为双向气缸51，所述双向气缸51包括缸座511和伸缩杆512，缸座511与缸筒53连接固定，伸缩杆512的一端伸入缸筒53内与永磁座连接，所述永磁座上设有安装槽，所述施力永磁铁52固定在所述安装槽内，施力永磁铁52的端部凸出安装槽外，伸缩杆512通过永磁座推动施力永磁铁52运动；另外，驱动机构还可以是液压动能设备和机械动能设备。所述控制装置包括感应磁极组7旋转角度的角度传感器和控制双向气缸51进气或排气的阀门；角度传感器还可以是编码器、光传感器等，阀门可以是电磁阀，与双向气缸51连接的气管上均设有一个电磁阀，通过角度传感器获取磁极组7的旋转角度，进而控制电磁阀，使相应的气缸进气或排气，实现双向气缸51的伸缩杆512的往复运动。所述施力永磁铁52为N极永磁铁或S极永磁铁，相邻永磁活塞缸5的施力永磁铁52的极性相反最好。

所述起动装置包括与转子伸出外壳1的一端连接的飞轮4和固定在外壳1上的起动机2。起动机2为伸缩电机，其输出轴可以伸缩；所述起动机2的输出轴与驱动齿轮3连接，所述驱动齿轮3与飞轮4表面啮合。当转轴6与大负载连接且磁极组7静止时与施力永磁铁52之间的吸力作用，会使磁极组7启动困难，此时可通过扭力更大的起动装置辅助启动；当磁极组7旋转后就可以正常工作，在磁吸作用驱动齿轮3撤离飞轮4的表面，减小转轴6的负载。

本发明动能永磁发动机的工作原理：对于单个磁极组7与其对应的永磁活塞缸5来说，当磁极组7旋转到指定位置时，永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁体直线靠近磁极组7；当施力永磁铁52达到最低点后，与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71的中心越过施力永磁铁52，即施力永磁铁52位于受力永磁体旋转方向的后方，此时施力永磁铁52与受力永磁铁71之间的磁场力所产生的斥力最强，斥力会推动受力永磁铁71向前的趋势，从而带动磁极组7旋转；受力永磁铁旋转到指定位置时，驱动机构可以使施力永磁铁直线返回；施力永磁铁52直线返回的过程中，由于磁极组7的旋转使与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71旋转靠近施力永磁铁52，该极性相反的受力永磁铁71与施力永磁铁52极性相反而相吸，由于磁极组7本身具有惯性，而且施力永磁铁52具有返回的外力作用，所以施力永磁铁52可以克服磁场的吸力而远离磁极组7，施力永磁铁52在远离磁极组7的同时会带动即将靠近的受力永磁铁71，从而推动磁极组7旋转。施力永磁铁52每个往返运动均与相邻的两个受力永磁铁71发生作用；与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71相斥，从而推动磁极组7旋转；与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71相吸，从而拉动磁极组7旋转；永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁铁52的往返活塞运动从而维持磁极组7的旋转，磁极组7的旋转带动转轴6旋转，形成动力源。磁极组7上对应的多个永磁活塞缸5的原理相同，可共同作用在同一磁极组7上；通过控制装置监测磁极组7的旋转，从而确定每个磁极组7上的每个受力永磁铁71的旋转位置，这样就可以精确的控制施力永磁铁52的动作时机，使其能够与受力永磁铁71配合。

实施例2

一种动能永磁发动机，包括外壳1、起动装置、设于外壳1内的转子和设于外壳1外的活塞缸总成，活塞缸总成驱动转子，转子作为动力输出。

所述转子包括转轴6和设置在转轴6上的一个以上的磁极组7，本实施例的转轴6上设有一个磁极组7。所述转轴6的两端通过轴承枢接在外壳1的端盖上，使转子可以在外壳1内自由转动。所述磁极组7包括磁极座72和固定在磁极座72上的双数个受力永磁铁71，本实施例一共设有四个受力永磁铁71。所述磁极座72为盘状正四边形结构，所述转轴6穿过磁极座72的中间位置，磁极座72能够带动转轴6旋转。所述磁极座72包括两个对称的侧面和设于两个侧面之间的安装表面，安装表面位于磁极座72的边缘，所述安装表面呈正四边形；安装表面的每个边形成安装面，该安装面一般为长方形。所述安装表面上设有若干固定槽，该固定槽设置在安装面上，因此，这些固定槽是呈圆周均匀对称分布的；所述受力永磁铁71的一面设于固定槽内，相对的另一面形成与施力永磁铁52相互作用的受力面711，该受力面711可以是平面或弧形面，当受力面711是平面时，以矩形面为佳。为了使受力永磁铁71安装更牢固，在受力面711上设置螺栓穿过受力永磁铁71并与磁极座72螺纹连接；磁极座72使用吸磁的低碳钢材，受力永磁铁71能够通过磁力吸附在磁极座72上，进一步加强受力永磁铁71与磁极座72结合的牢固度；固定槽能够固定受力永磁铁71，使其在受到施力永磁铁52斥力时不会发生位移，从而确保施力永磁铁52与受力永磁铁71每次相互作用的位置都是准确的。所述受力永磁铁71包括两个N极永磁铁和两个S极永磁铁，所述N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周均匀分布，这样才能使磁极组7旋转起来更平稳；N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置，相邻的N极永磁铁与S极永磁铁之间的夹角相同且均为90°。

所述活塞缸总成包括与磁极组7对应的活塞缸组，所述活塞缸组包括两个围绕对应磁极组7设置的永磁活塞缸5。每个磁极组7对应的永磁活塞缸5的数量可根据实际情况设定，永磁活塞缸5的数量不能超过磁极组7中受力永磁铁71的数量，本实施例一共设有两个永磁活塞缸5；两个永磁活塞缸5应设置在磁极组7外围的同一圆周上，这样可以确保每个永磁活塞缸5的冲程是一致的；相邻永磁活塞缸5之间的夹角可根据实际需要设定，本实施例的优选方式中，永磁活塞缸5设置在磁极组7顶部的两侧，两个永磁活塞缸5呈90°的V形设置。所述永磁活塞缸5主要包括施力永磁铁52、缸筒53、驱动所述施力永磁铁52直线靠近或远离磁极组7的驱动机构和控制驱动机构的控制装置。所述缸筒53通过螺栓连接固定在外壳1上，缸筒53的两端设有开口连通外壳1内部，所述施力永磁铁52设于所述缸筒53内；缸筒53起到导向和保护作用，使施力永磁铁52能够始终对准转轴6的中心做直线运动。两个永磁活塞缸5中，其中一个永磁活塞缸5的驱动机构为双向气缸51，所述双向气缸51包括缸座511和伸缩杆512，缸座511与缸筒53连接固定，伸缩杆512的一端伸入缸筒53内与永磁座连接，所述永磁座上设有安装槽，所述施力永磁铁52固定在所述安装槽内，施力永磁铁52的端部凸出安装槽外，伸缩杆512通过永磁座推动施力永磁铁52运动；另一个永磁活塞缸5的驱动机构包括所述双向气缸51、摇臂12和相当于连杆的被动气缸51'，被动气缸51'设有缸座511'和伸缩杆512'，所述双向气缸51的另一端通过连杆机构与摇臂12的一端铰接，所述被动气缸51'的伸缩杆512'的一端通过连杆机构与摇臂12的另一端铰接，所述被动气缸51'的伸缩杆512'的另一端通过永磁座与另一个施力永磁铁52连接。双向气缸51与被动气缸51'之间设有支撑臂11，摇臂12的中间点铰接在支撑臂11的顶部，支撑臂11的底部固定在外壳1上。双向气缸51的两端均设有气管，其中一根气管进气时，另一根气管排气，从而使双向气缸51的伸缩杆512能够带动施力永磁铁52做直线往返运动；双向气缸51的伸缩杆512、摇臂12和被动气缸51'构成联动机构，双向气缸51运动的同时带动与被动气缸51'连接的施力永磁铁52做直线往返运动，实现一个气缸带动两个施力永磁铁52，并且通过联动机构连接的两个施力永磁铁52的同步性更好，能够确保与受力永磁铁71的作用时机均是合适的，而且控制起来会更方便。角度传感器可以是设置在转轴6上的正时凸轮8，阀门可以是气动换气开关9，该气动换气开关9具有一个进气孔，多个出气孔和排气孔；气动换气开关9的触发片与正时凸轮8配合，当正时凸轮8转动到指定位置就会触发气动换气开关9的触发片；外部气源通过主气管将高压气送入进气孔，通过出气孔和支路气管将高压气送入双向气缸51中，同时双向气缸51中需要排气的一端气体通过排气孔排除，实现双向气缸51的伸缩杆512的往复运动。通过调整正时凸轮8的角度可以控制永磁活塞缸5推动施力永磁铁52的时机。所述其中一个永磁活塞缸5的施力永磁铁52为N极永磁铁，另一个永磁活塞缸5的施力永磁铁52为S极永磁铁。

所述起动装置包括与转子伸出外壳1的一端连接的飞轮4和固定在外壳1上的起动机2。起动机2为伸缩电机，其输出轴可以伸缩；所述起动机2的输出轴与驱动齿轮3连接，所述驱动齿轮3与飞轮4表面啮合。当转轴6与大负载连接且磁极组7静止时与施力永磁铁52之间的吸力作用，会使磁极组7启动困难，此时可通过扭力更大的起动装置辅助启动；当磁极组7旋转后就可以正常工作，在磁吸作用驱动齿轮3撤离飞轮4的表面，减小转轴6的负载。

本发明动能永磁发动机的工作原理：对于单个磁极组7与其对应的永磁活塞缸5来说，当磁极组7旋转到指定位置时，永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁体直线靠近磁极组7；当施力永磁铁52达到最低点后，与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71的中心越过施力永磁铁52，即施力永磁铁52位于受力永磁体旋转方向的后方，此时施力永磁铁52与受力永磁铁71之间的磁场力所产生的斥力最强，斥力会推动受力永磁铁71向前的趋势，从而带动磁极组7旋转；受力永磁铁旋转到指定位置时，驱动机构可以使施力永磁铁直线返回；施力永磁铁52直线返回的过程中，由于磁极组7的旋转使与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71旋转靠近施力永磁铁52，该极性相反的受力永磁铁71与施力永磁铁52极性相反而相吸，由于磁极组7本身具有惯性，而且施力永磁铁52具有返回的外力作用，所以施力永磁铁52可以克服磁场的吸力而远离磁极组7，施力永磁铁52在远离磁极组7的同时会带动即将靠近的受力永磁铁71，从而推动磁极组7旋转。施力永磁铁52每个往返运动均与相邻的两个受力永磁铁71发生作用；与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71相斥，从而推动磁极组7旋转；与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71相吸，从而拉动磁极组7旋转；永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁铁52的往返活塞运动从而维持磁极组7的旋转，磁极组7的旋转带动转轴6旋转，形成动力源。磁极组7上对应的多个永磁活塞缸5的原理相同，可共同作用在同一磁极组7上；通过控制装置监测磁极组7的旋转，从而确定每个磁极组7上的每个受力永磁铁71的旋转位置，这样就可以精确的控制施力永磁铁52的动作时机，使其能够与受力永磁铁71配合。

实施例3

一种动能永磁发动机，包括外壳1、起动装置、设于外壳1内的转子和设于外壳1外的活塞缸总成，活塞缸总成驱动转子，转子作为动力输出。

所述转子包括转轴6和设置在转轴6上的一个以上的磁极组7，本实施例的转轴6上设有两个磁极组7。所述转轴6的两端通过轴承枢接在外壳1的端盖上，使转子可以在外壳1内自由转动。所述磁极组7包括磁极座72和固定在磁极座72上的双数个受力永磁铁71，本实施例一共设有四个受力永磁铁71。所述磁极座72为盘状正四边形结构，所述转轴6穿过磁极座72的中间位置，磁极座72能够带动转轴6旋转。所述磁极座72包括两个对称的侧面和设于两个侧面之间的安装表面，安装表面位于磁极座72的边缘，所述安装表面呈正四边形；安装表面的每个边形成安装面，该安装面一般为长方形。所述安装表面上设有若干固定槽，该固定槽设置在安装面上，因此，这些固定槽是呈圆周均匀对称分布的；所述受力永磁铁71的一面设于固定槽内，相对的另一面形成与施力永磁铁52相互作用的受力面711，该受力面711可以是平面或弧形面，当受力面711是平面时，以矩形面为佳。为了使受力永磁铁71安装更牢固，在受力面711上设置螺栓穿过受力永磁铁71并与磁极座72螺纹连接；磁极座72使用吸磁的低碳钢材，受力永磁铁71能够通过磁力吸附在磁极座72上，进一步加强受力永磁铁71与磁极座72结合的牢固度；固定槽能够固定受力永磁铁71，使其在受到施力永磁铁52斥力时不会发生位移，从而确保施力永磁铁52与受力永磁铁71每次相互作用的位置都是准确的。所述受力永磁铁71包括两个N极永磁铁和两个S极永磁铁，所述N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周均匀分布，这样才能使磁极组7旋转起来更平稳；N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置，相邻的N极永磁铁与S极永磁铁之间的夹角相同且均为90°。

所述活塞缸总成包括与磁极组7对应的活塞缸组，所述活塞缸组包括一个对应磁极组7设置的永磁活塞缸5，所述永磁活塞缸5设置在外壳1的顶部位置。所述永磁活塞缸5主要包括施力永磁铁52、缸筒53、驱动所述施力永磁铁52直线靠近或远离磁极组7的驱动机构和控制驱动机构的控制装置。所述缸筒53通过螺栓连接固定在外壳1上，缸筒53的两端设有开口连通外壳1内部，所述施力永磁铁52设于所述缸筒53内；缸筒53起到导向和保护作用，使施力永磁铁52能够始终对准转轴6的中心做直线运动。两个永磁活塞缸5中，其中一个永磁活塞缸5的驱动机构为双向气缸51，所述双向气缸51包括缸座511和伸缩杆512，缸座511与缸筒53连接固定，伸缩杆512的一端伸入缸筒53内与永磁座连接，所述永磁座上设有安装槽，所述施力永磁铁52固定在所述安装槽内，施力永磁铁52的端部凸出安装槽外，伸缩杆512通过永磁座推动施力永磁铁52运动；另一个永磁活塞缸5的驱动机构包括所述双向气缸51、摇臂12和相当于连杆的被动气缸51'，被动气缸51'设有缸座511'和伸缩杆512'，所述双向气缸51的另一端通过连杆机构与摇臂12的一端铰接，所述被动气缸51'的伸缩杆512'的一端通过连杆机构与摇臂12的另一端铰接，所述被动气缸51'的伸缩杆512'的另一端通过永磁座与另一个施力永磁铁52连接。双向气缸51与被动气缸51'之间设有支撑臂11，摇臂12的中间点铰接在支撑臂11的顶部，支撑臂11的底部固定在外壳1上。双向气缸51的两端均设有气管，其中一根气管进气时，另一根气管排气，从而使双向气缸51的伸缩杆512能够带动施力永磁铁52做直线往返运动；双向气缸51的伸缩杆512、摇臂12和被动气缸51'构成联动机构，双向气缸51运动的同时带动与被动气缸51'连接的施力永磁铁52做直线往返运动，实现一个气缸带动两个施力永磁铁52，并且通过联动机构连接的两个施力永磁铁52的同步性更好，能够确保与受力永磁铁71的作用时机均是合适的，而且控制起来会更方便。角度传感器可以是设置在转轴6上的正时凸轮8，阀门可以是气动换气开关9，该气动换气开关9具有一个进气孔，多个出气孔和排气孔；气动换气开关9的触发片与正时凸轮8配合，当正时凸轮8转动到指定位置就会触发气动换气开关9的触发片；外部气源通过主气管将高压气送入进气孔，通过出气孔和支路气管将高压气送入双向气缸51中，同时双向气缸51中需要排气的一端气体通过排气孔排除，实现双向气缸51的伸缩杆512的往复运动。通过调整正时凸轮8的角度可以控制永磁活塞缸5推动施力永磁铁52的时机。所述其中一个永磁活塞缸5的施力永磁铁52为N极永磁铁，另一个永磁活塞缸5的施力永磁铁52为S极永磁铁。

所述起动装置包括与转子伸出外壳1的一端连接的飞轮4和固定在外壳1上的起动机2。起动机2为伸缩电机，其输出轴可以伸缩；所述起动机2的输出轴与驱动齿轮3连接，所述驱动齿轮3与飞轮4表面啮合。当转轴6与大负载连接且磁极组7静止时与施力永磁铁52之间的吸力作用，会使磁极组7启动困难，此时可通过扭力更大的起动装置辅助启动；当磁极组7旋转后就可以正常工作，在磁吸作用驱动齿轮3撤离飞轮4的表面，减小转轴6的负载。

本发明动能永磁发动机的工作原理：对于单个磁极组7与其对应的永磁活塞缸5来说，当磁极组7旋转到指定位置时，永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁体直线靠近磁极组7；当施力永磁铁52达到最低点后，与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71的中心越过施力永磁铁52，即施力永磁铁52位于受力永磁体旋转方向的后方，此时施力永磁铁52与受力永磁铁71之间的磁场力所产生的斥力最强，斥力会推动受力永磁铁71向前的趋势，从而带动磁极组7旋转；受力永磁铁旋转到指定位置时，驱动机构可以使施力永磁铁直线返回；施力永磁铁52直线返回的过程中，由于磁极组7的旋转使与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71旋转靠近施力永磁铁52，该极性相反的受力永磁铁71与施力永磁铁52极性相反而相吸，由于磁极组7本身具有惯性，而且施力永磁铁52具有返回的外力作用，所以施力永磁铁52可以克服磁场的吸力而远离磁极组7，施力永磁铁52在远离磁极组7的同时会带动即将靠近的受力永磁铁71，从而推动磁极组7旋转。施力永磁铁52每个往返运动均与相邻的两个受力永磁铁71发生作用；与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71相斥，从而推动磁极组7旋转；与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71相吸，从而拉动磁极组7旋转；永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁铁52的往返活塞运动从而维持磁极组7的旋转，磁极组7的旋转带动转轴6旋转，形成动力源。磁极组7上对应的多个永磁活塞缸5的原理相同，可共同作用在同一磁极组7上；通过控制装置监测磁极组7的旋转，从而确定每个磁极组7上的每个受力永磁铁71的旋转位置，这样就可以精确的控制施力永磁铁52的动作时机，使其能够与受力永磁铁71配合。

实施例4

一种动能永磁发动机，包括外壳1、起动装置、设于外壳1内的转子和设于外壳1外的活塞缸总成，活塞缸总成驱动转子，转子作为动力输出。

所述转子包括转轴6和设置在转轴6上的一个以上的磁极组7，本实施例的转轴6上设有两个磁极组7。所述转轴6的两端通过轴承枢接在外壳1的端盖上，使转子可以在外壳1内自由转动。所述磁极组7包括磁极座72和固定在磁极座72上的双数个受力永磁铁71，本实施例一共设有四个受力永磁铁71。所述磁极座72为盘状正四边形结构，所述转轴6穿过磁极座72的中间位置，磁极座72能够带动转轴6旋转。所述磁极座72包括两个对称的侧面和设于两个侧面之间的安装表面，安装表面位于磁极座72的边缘，所述安装表面呈正四边形；安装表面的每个边形成安装面，该安装面一般为长方形。所述安装表面上设有若干固定槽，该固定槽设置在安装面上，因此，这些固定槽是呈圆周均匀对称分布的；所述受力永磁铁71的一面设于固定槽内，相对的另一面形成与施力永磁铁52相互作用的受力面711，该受力面711可以是平面或弧形面，当受力面711是平面时，以矩形面为佳。为了使受力永磁铁71安装更牢固，在受力面711上设置螺栓穿过受力永磁铁71并与磁极座72螺纹连接；磁极座72使用吸磁的A3低碳钢材，受力永磁铁71能够通过磁力吸附在磁极座72上，进一步加强受力永磁铁71与磁极座72结合的牢固度；固定槽能够固定受力永磁铁71，使其在受到施力永磁铁52斥力时不会发生位移，从而确保施力永磁铁52与受力永磁铁71每次相互作用的位置都是准确的。所述受力永磁铁71包括两个N极永磁铁和两个S极永磁铁，所述N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周均匀分布，这样才能使磁极组7旋转起来更平稳；N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置，相邻的N极永磁铁与S极永磁铁之间的夹角相同且均为90°。

所述活塞缸总成包括与磁极组7对应的活塞缸组，所述活塞缸组包括两个对应磁极组7设置的永磁活塞缸5，两个永磁活塞缸5应设置在磁极组7外围的同一圆周上，这样可以确保每个永磁活塞缸5的冲程是一致的；相邻永磁活塞缸5之间的夹角可根据实际需要设定，本实施例的优选方式中，永磁活塞缸5设置在磁极组7顶部的两侧，两个永磁活塞缸5呈90°的V形设置。所述永磁活塞缸5主要包括施力永磁铁52、缸筒53、驱动所述施力永磁铁52直线靠近或远离磁极组7的驱动机构和控制驱动机构的控制装置。所述缸筒53通过螺栓连接固定在外壳1上，缸筒53的两端设有开口连通外壳1内部，所述施力永磁铁52设于所述缸筒53内；缸筒53起到导向和保护作用，使施力永磁铁52能够始终对准转轴6的中心做直线运动。两个磁极组7对应的永磁活塞缸5相互对称，处于同一角度的两个永磁活塞缸5为一组，同一组的其中一个永磁活塞缸5的驱动机构为双向气缸51，所述双向气缸51包括缸座511和伸缩杆512，缸座511与缸筒53连接固定，伸缩杆512的一端伸入缸筒53内与永磁座连接，所述永磁座上设有安装槽，所述施力永磁铁52固定在所述安装槽内，施力永磁铁52的端部凸出安装槽外，伸缩杆512通过永磁座推动施力永磁铁52运动；另一个永磁活塞缸5的驱动机构包括所述双向气缸51、摇臂12和相当于连杆的被动气缸51'，被动气缸51'设有缸座511'和伸缩杆512'，所述双向气缸51的另一端通过连杆机构与摇臂12的一端铰接，所述被动气缸51'的伸缩杆512'的一端通过连杆机构与摇臂12的另一端铰接，所述被动气缸51'的伸缩杆512'的另一端通过永磁座与另一个施力永磁铁52连接。双向气缸51与被动气缸51'之间设有支撑臂11，摇臂12的中间点铰接在支撑臂11的顶部，支撑臂11的底部固定在外壳1上。双向气缸51的两端均设有气管，其中一根气管进气时，另一根气管排气，从而使双向气缸51的伸缩杆512能够带动施力永磁铁52做直线往返运动；双向气缸51的伸缩杆512、摇臂12和被动气缸51'构成联动机构，双向气缸51运动的同时带动与被动气缸51'连接的施力永磁铁52做直线往返运动，实现一个气缸带动两个施力永磁铁52，并且通过联动机构连接的两个施力永磁铁52的同步性更好，能够确保与受力永磁铁71的作用时机均是合适的，而且控制起来会更方便。角度传感器可以是设置在转轴6上的正时凸轮8，阀门可以是气动换气开关9，该气动换气开关9具有一个进气孔，多个出气孔和排气孔；气动换气开关9的触发片与正时凸轮8配合，当正时凸轮8转动到指定位置就会触发气动换气开关9的触发片；外部气源通过主气管将高压气送入进气孔，通过出气孔和支路气管将高压气送入双向气缸51中，同时双向气缸51中需要排气的一端气体通过排气孔排除，实现双向气缸51的伸缩杆512的往复运动。通过调整正时凸轮8的角度可以控制永磁活塞缸5推动施力永磁铁52的时机。所述其中一个永磁活塞缸5的施力永磁铁52为N极永磁铁，另一个永磁活塞缸5的施力永磁铁52为S极永磁铁。

所述起动装置包括与转子伸出外壳1的一端连接的飞轮4和固定在外壳1上的起动机2。起动机2为伸缩电机，其输出轴可以伸缩；所述起动机2的输出轴与驱动齿轮3连接，所述驱动齿轮3与飞轮4表面啮合。当转轴6与大负载连接且磁极组7静止时与施力永磁铁52之间的吸力作用，会使磁极组7启动困难，此时可通过扭力更大的起动装置辅助启动；当磁极组7旋转后就可以正常工作，在磁吸作用驱动齿轮3撤离飞轮4的表面，减小转轴6的负载。

本发明动能永磁发动机的工作原理：对于单个磁极组7与其对应的永磁活塞缸5来说，当磁极组7旋转到指定位置时，永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁体直线靠近磁极组7；当施力永磁铁52达到最低点后，与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71的中心越过施力永磁铁52，即施力永磁铁52位于受力永磁体旋转方向的后方，此时施力永磁铁52与受力永磁铁71之间的磁场力所产生的斥力最强，斥力会推动受力永磁铁71向前的趋势，从而带动磁极组7旋转；受力永磁铁旋转到指定位置时，驱动机构可以使施力永磁铁直线返回；施力永磁铁52直线返回的过程中，由于磁极组7的旋转使与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71旋转靠近施力永磁铁52，该极性相反的受力永磁铁71与施力永磁铁52极性相反而相吸，由于磁极组7本身具有惯性，而且施力永磁铁52具有返回的外力作用，所以施力永磁铁52可以克服磁场的吸力而远离磁极组7，施力永磁铁52在远离磁极组7的同时会带动即将靠近的受力永磁铁71，从而推动磁极组7旋转。施力永磁铁52每个往返运动均与相邻的两个受力永磁铁71发生作用；与施力永磁铁52极性相同的受力永磁铁71相斥，从而推动磁极组7旋转；与施力永磁铁52极性相反的受力永磁铁71相吸，从而拉动磁极组7旋转；永磁活塞缸5的驱动机构驱动施力永磁铁52的往返活塞运动从而维持磁极组7的旋转，磁极组7的旋转带动转轴6旋转，形成动力源。磁极组7上对应的多个永磁活塞缸5的原理相同，可共同作用在同一磁极组7上；通过控制装置监测磁极组7的旋转，从而确定每个磁极组7上的每个受力永磁铁71的旋转位置，这样就可以精确的控制施力永磁铁52的动作时机，使其能够与受力永磁铁71配合。

Claims (9)

1.一种动能永磁发动机，其特征在于：包括转子和活塞缸总成；所述转子包括转轴和设置在转轴上的一个以上的磁极组，所述磁极组包括磁极座和固定在磁极座上的双数个受力永磁铁，所述转轴穿过磁极座的中间位置，所述受力永磁铁包括一个以上的N极永磁铁和一个以上的S极永磁铁，所述N极永磁铁和S极永磁铁呈圆周分布，N极永磁铁与S极永磁铁的数量相等且N极永磁铁与S极永磁铁间隔设置；所述活塞缸总成包括与每一个磁极组对应的活塞缸组，所述活塞缸组包括一个以上围绕对应磁极组设置的永磁活塞缸，所述永磁活塞缸包括施力永磁铁、驱动所述施力永磁铁直线靠近或远离磁极组的驱动机构和控制驱动机构的控制装置，所述施力永磁铁为N极永磁铁或S极永磁铁；所述转子设置在外壳内，转轴的两端通过轴承枢接在外壳上；所述永磁活塞缸包括缸筒，所述缸筒固定在外壳上，缸筒的两端设有开口连通外壳内部，所述施力永磁铁设于所述缸筒内。

2.根据权利要求1所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：所述磁极座上相邻的N极永磁铁与S极永磁铁之间的夹角相同。

3.根据权利要求1所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：所述磁极座包括两个侧面和设于两个侧面之间的安装表面，所述安装表面上设有若干固定槽，所述受力永磁铁的一面设于固定槽内，相对的另一面形成与施力永磁铁相互作用的受力面。

4.根据权利要求3所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：所述安装表面呈正多边形或圆形，正多边形的边数为双数。

5.根据权利要求1所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：所述驱动机构为双向气缸，所述双向气缸包括缸座和伸缩杆，伸缩杆的一端与施力永磁铁连接。

6.根据权利要求1所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：所述活塞缸组包括两个永磁活塞缸，其中一个永磁活塞缸的驱动机构为双向气缸，所述双向气缸包括缸座和伸缩杆，伸缩杆的一端与施力永磁铁连接；另一个永磁活塞缸的驱动机构包括所述双向气缸、摇臂和连杆，所述双向气缸的另一端与摇臂的一端铰接，所述连杆的一端与摇臂的另一端铰接，所述连杆的另一端与施力永磁铁连接。

7.根据权利要求1所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：转轴上相邻的两个磁极组对应的两个永磁活塞缸，其中一个永磁活塞缸的驱动机构为双向气缸，所述双向气缸包括缸座和伸缩杆，伸缩杆的一端与施力永磁铁连接；另一个永磁活塞缸的驱动机构包括所述双向气缸、摇臂和连杆，所述双向气缸的另一端与摇臂的一端铰接，所述连杆的一端与摇臂的另一端铰接，所述连杆的另一端与施力永磁铁连接。

8.根据权利要求1所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：动能永磁发动机还包括起动装置，所述起动装置包括与转子连接的飞轮和起动机，所述起动机的输出轴与驱动齿轮连接，所述驱动齿轮与飞轮表面啮合。

9.根据权利要求5至7任意一项所述的一种动能永磁发动机，其特征在于：所述控制装置包括感应磁极组旋转角度的角度传感器和控制双向气缸进气或排气的阀门，角度传感器与阀门联动。