CN106972784A - 磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机 - Google Patents

Abstract

一种磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，属于磁动力机械领域，是为了利用清洁能源，提供新型动力设备而研制的。包括定磁铁、动磁铁、固定箱、转盘、输出轴、轴承和机壳组成。圆环柱体形的定磁铁设置在机壳内，定磁铁的外表面与机壳连接，内表面与固定箱相接，固定箱固定在机壳内；圆形转盘设置在固定箱内，通过输出轴和轴承与固定箱连接；动磁铁置于固定箱与转盘之间的滑槽内，并位于定磁铁内环面的磁极上。以永久磁铁的磁场为能源，利用平衡永磁铁和齿轮为动磁铁换极及定磁铁对动磁铁的位引力推动转盘旋转，通过输出轴将磁能转化的机械能输出作功。具有高效、清洁、安全和结构紧凑等特点，代替内燃机等动力源，可应用于各种需要动力的机械设备。

Description

磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机

技术领域

本发明属于磁动力机械领域，主要是涉及一种磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机。

背景技术

永磁动力机是利用永久磁铁的吸引力和排斥力作为动力资源，也是人们实现高效、清洁和安全能源的主要手段。永磁动力机的工作，是通过永久磁铁磁极之间相互吸引运动和磁极的转换实现的。现有的永磁动力机，很难克服动磁铁在定磁铁的磁场中换极带来的阻力；由于磁极转换的阻力较大，使磁动力机的结构更复杂、体积也比较大，工作效率和运行成本也很不理想。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，该永磁动力机利用永磁铁磁场的位引力作为动力源，实现微阻力旋转换极，整机结构紧凑、运行平稳。

本发明是通过以下措施实现的，包括定磁铁、动磁铁、固定箱、转盘、输出轴、轴承和机壳组成，其特征是：

圆环柱体形的定磁铁设置在机壳内，定磁铁的外表面与机壳连接，内表面与固定箱相接，固定箱固定在机壳内；圆形转盘设置在固定箱内，通过输出轴和轴承与固定箱连接；动磁铁置于固定箱与转盘之间的滑槽内，并位于定磁铁内环面的磁极上方；机壳盖与机壳连接；

所述的定磁铁是圆环柱体形的磁铁，两个磁极分别在内环表面和外环表面，外环面包有铁皮；整体的圆环柱体形定磁铁可以由2～10个圆弧形磁铁拼接组成；

所述的动磁铁是圆柱体形磁铁，磁极在环面，圆环面两边各有一个磁极，外面由非导磁材料包裹；环面上设置有齿轮，该齿轮可与转盘上圆弧形滑槽处的齿轮相啮合；在动磁铁的一个端部设置有方形凸体；动磁铁位于定磁铁的磁极磁面上；圆柱形动磁铁的轴线与定磁铁的径向线重合，动磁铁的两磁极中心连线与定磁铁的轴线平行；

所述的固定箱是非导磁材料的圆筒体，内环面设置有60～150个等距的轴向滑槽，滑槽为一阶凹槽，与动磁铁的圆柱体处滑动配合；

所述的转盘是非导磁材料的圆环柱体，在转盘圆柱形的外环表面上，沿圆周设置有封闭的折线形滑槽，折线形滑槽的数量是6～12段；滑槽的各段直线部分长度相等，两直线滑槽相交的顶点处是与直线部分相切的圆弧形滑槽，每两个相邻直线滑槽在顶点处的夹角为90度；圆弧形滑槽的内圆弧处设置有齿轮，该齿轮可与动磁铁上的齿轮相啮合；在圆弧形滑槽的外圆弧处设置有可平衡圆弧形滑槽附近的定磁铁磁场强度的平衡永磁铁；滑槽的直线部分是两阶凹槽，一阶凹槽与动磁铁的圆柱体滑动配合，二阶凹槽与动磁铁的方形凸体滑动配合；圆弧形滑槽是一阶凹槽，与动磁铁的圆柱体滑动配合；

将60～150个动磁铁置于固定箱与转盘之间的滑槽内，有方形凸体的一端置于转盘外表面的折线形滑槽内，另一端置于固定箱内环面的轴向滑槽内；圆柱形动磁铁的轴线与定磁铁的径向线重合，两磁极中心连线与定磁铁的轴线平行。

平衡永磁铁是圆弧形的磁铁，位于转盘的圆弧形滑槽附近，弧度与圆弧形滑槽的弧度接近；磁极N在内弧面上，磁极S在外弧面上；平衡永磁铁的磁极面垂直于定磁铁的N磁极面。

根据永磁动力机结构的需要，所述的轴向滑槽可设置在所述转盘的外表面上，封闭的折线形滑槽设置在固定箱的内表面上。

永磁动力机在不改变固定箱、转盘及动磁铁相对位置的情况下，将定磁铁设置于转盘的里面，在位引力的作用下，动磁铁在圆环柱体形定磁铁的外环表面运动，驱动转盘旋转。

因为将动磁铁置于定磁铁的一个磁极表面上，使动磁铁的两个磁极中心连线与定磁铁的轴线平行。动磁铁的磁场与定磁铁的磁场融合为一个磁场，磁场的磁力线存在着纵向拉力和横向压力，这样，动磁铁与定磁铁之间产生了引力。定磁铁吸引动磁铁的位引力磁场强的位置在定磁铁的边缘，在定磁铁大磁场的作用下，动磁铁向磁场强度较大的定磁铁的边缘运动。改变动磁铁磁极的方向，使其磁极的位置对换，则动磁铁向磁场强度较大的定磁铁的另一个边缘运动。该运动是在改变动磁铁位置时，定磁铁对动磁铁产生的引力作用下实现的，该引力简称为位引力（以下同）。经过实践证明，位引力牵引动磁铁运动，驱动转盘旋转输出动力的永磁动力机是可行的。所以，若干个在滑槽内的动磁铁，在位引力的作用下，在固定箱的轴向滑槽内向定磁铁的一个边缘运动，同时推动转盘上直线滑槽的一个边，使转盘旋转。当动磁铁运动到转盘上的弧形滑槽处时，动磁铁上的齿轮与弧形环槽处的齿轮相啮合，在转盘旋转力的带动下，动磁铁旋转180度，使磁极方向改变。由于弧形滑槽是一阶滑槽，对动磁铁的方形凸体无约束；再加上弧形滑槽处平衡永磁铁对磁场的平衡作用，动磁铁得以顺利旋转换极。在位引力的作用下，动磁铁向定磁铁的另一个边缘运动，同时动磁铁有方形凸体的一端进入相邻一个直线滑槽内，推动转盘上直线滑槽的一个边，使转盘继续旋转。由于动磁铁在弧形滑槽处改变了磁极方向，转盘上相邻直线滑槽的方向也同时改变，所以，动磁铁推动转盘的旋转方向不变。转盘的持续旋转通过输出轴将动力输出。改变定磁铁的位置，可以控制永磁动力机的启动和停机。

本发明的有益效果是，以永久磁铁的磁场为能源，合理应用磁铁位置变化产生的位引力推动转盘旋转，通过输出轴将磁能转化的机械能输出作功。具有高效、清洁、安全和结构紧凑等特点，代替内燃机等动力源，节约能源，可应用于各种需要动力的机械设备。

附图说明

图1是本发明的结构示意图，图2是动磁铁在定磁铁的磁极上受位引力运动的示意图， 图3是在定磁铁边缘的平衡永磁铁与定磁铁的磁力平衡示意图，图4是在转盘圆柱形的外环表面上的封闭的折线形滑槽的展开示意图，图5是固定箱内环面上的轴向滑槽的展开示意图。图中1是定磁铁、2是动磁铁、3是机壳盖、4是输出轴、5是轴承、6是固定箱定位盖、7是转盘，8是机壳，9是直线滑槽，10是轴向滑槽，11是固定箱，12是圆弧形滑槽，13是平衡永磁铁。A是磁力平衡点，F是定磁铁对动磁铁的位引力及方向，F1是定磁铁对平衡永磁铁的磁力及方向，F2平衡永磁铁的磁力及方向，N和S是磁铁的磁极。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的一个实施例

本发明包括定磁铁、动磁铁、固定箱、转盘、输出轴、轴承和机壳组成。

圆环柱体形的定磁铁1设置在机壳8内，定磁铁1的外表面与机壳8连接，内表面与固定箱11相接，固定箱通过定位盖6固定在机壳8内；圆形转盘7设置在固定箱11内，通过输出轴4和轴承5与固定箱11连接；动磁铁2置于固定箱11与转盘7之间的滑槽内，并位于定磁铁1内环面的磁极上方；机壳盖3与机壳8连接。

定磁铁1是圆环柱体形磁铁，磁极N在内环面，磁极S在外环面。动磁铁2是圆柱体磁铁，磁极N和S分别在圆柱环面的两侧；环面上设置有齿轮，该齿轮可与转盘上圆弧形滑槽处的齿轮相啮合；在动磁铁的一个端部设置有方形凸体。动磁铁2位于定磁铁1的磁极N面上方；圆柱形动磁铁2的轴线与定磁铁1的径向线重合（或者说是与定磁铁1的中心线相交），动磁铁2的两磁极中心连线与定磁铁1的轴线平行。这样，（动磁铁2的磁场与定磁铁1的磁场融合为一个磁场，动磁铁2和定磁铁1的两端闭合磁力线弯度和长度不等。）动磁铁2在位引力F1的作用下，在固定箱11的轴向滑槽10内向定磁铁1的边缘运动，推动转盘7上折线滑槽的直线段及转盘转动。位引力的方向是动磁铁2的两磁极中心连线上S极到N极的方向。位引力是本发明的永磁动力机的动力源。

固定箱11的内环面上有80道等距的轴向滑槽10，滑槽10为一阶凹槽，与动磁铁2的圆柱体处滑动配合。

所述的转盘7是非导磁材料的圆环柱体，在转盘7圆柱形的外环表面上，沿圆周设置有封闭的折线形滑槽，折线形滑槽有八个直线滑槽9和八个顶点圆弧形滑槽12。滑槽的各段直线部分长度相等，两直线滑槽9相交的顶点处是与直线部分相切的圆弧形滑槽12，每两个相邻直线滑槽9在顶点处的夹角为90度；转盘7外环面上的折线滑槽的直线段与固定箱内环面上的轴向滑槽成45度角。圆弧形滑槽12的内圆弧处设置有齿轮，该齿轮可与动磁铁2上的齿轮相啮合；圆弧形滑槽12的内圆弧长等于动磁铁2圆周长的一半；在圆弧形滑槽12的外圆弧处设置有可平衡圆弧形滑槽附近的定磁铁1磁场强度的平衡永磁铁13；滑槽的直线部分是两阶凹槽，一阶凹槽与动磁铁2的圆柱体滑动配合，二阶凹槽与动磁铁2的方形凸体滑动配合；圆弧形滑槽12是一阶凹槽，与动磁铁2的圆柱体滑动配合。

在封闭式折线滑槽内共设置有80个动磁铁2，每段折线滑槽内有10个动磁铁2；直线段滑槽9中的动磁铁2的数量大于圆弧形滑槽12处动磁铁2的数量。直线段滑槽中9的动磁铁2在位引力作用下所做的功，大于圆弧形滑槽处12动磁铁2转极时所消耗的功，动磁铁2推动转盘7旋转。将80个动磁铁2在固定箱11轴向滑槽10内的往复直线运动的机械能转换为转盘7旋转的机械能，转盘7的机械能通过输出轴4向外输出动力。动力机工作时，固定箱11内需注入一定量的润滑机油。

平衡永磁铁13是圆弧形的磁铁，位于转盘7的圆弧形滑槽12附近，弧度与圆弧形滑槽的弧度接近；磁极N在内弧面上，磁极S在外弧面上。平衡永磁铁13的磁极面垂直于定磁铁1的N磁极面。平衡永磁铁13与定磁铁1的磁场在圆弧形滑槽处12的方向相反，定磁铁1的磁力线从边缘地方绕过弧形滑槽，在圆弧形滑槽12中心处形成一个磁力平衡点A，动磁铁2在A点处旋转180度换极的阻力较小。

Claims (5)

1.一种磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，包括定磁铁、动磁铁、固定箱、转盘、输出轴、轴承和机壳组成，其特征是：

圆环柱体形的定磁铁(1)设置在机壳(8)内，定磁铁(1)的外表面与机壳(8)连接，内表面与固定箱(11)相接，固定箱(11) 通过定位盖（6）固定在机壳(8)内；圆形转盘（7）设置在固定箱（11）内，通过输出轴（4）和轴承（5）与固定箱（11）连接；动磁铁（2）置于固定箱（11）与转盘（7）之间的滑槽内，并位于定磁铁（1）内环面的磁极上方；

所述的定磁铁（1）是圆环柱体形的磁铁，两个磁极分别在内环表面和外环表面，外环面包有铁皮；

所述的动磁铁（2）是圆柱体形磁铁，磁极在环面，圆环面两边各有一个磁极，外面由非导磁材料包裹；环面上设置有齿轮，该齿轮可与转盘（7）上圆弧形滑槽处的齿轮相啮合；在动磁铁的一个端部设置有方形凸体；动磁铁（2）位于定磁铁（1）的磁极磁面上；圆柱形动磁铁（2）的轴线与定磁铁（1）的径向线重合，动磁铁（2）的两磁极中心连线与定磁（1）的轴线平行；

所述的固定箱（11）是非导磁材料的圆筒体，内环面设置有60～150个等距的轴向滑槽，滑槽为一阶凹槽，与动磁铁的圆柱体处滑动配合；

所述的转盘（7）是非导磁材料的圆环柱体，在转盘（7）圆柱形的外环表面上，沿圆周设置有封闭的折线形滑槽，折线形滑槽的数量是6～15段；滑槽的各段直线部分长度相等，两直线滑槽（9）相交的顶点处是与直线部分相切的圆弧形滑槽（12），每两个相邻直线滑槽（9）在顶点处的夹角为90度；圆弧形滑槽（12）的内圆弧处设置有齿轮，该齿轮可与动磁铁（2）上的齿轮相啮合；在圆弧形滑槽（12）的外圆弧处设置有可平衡圆弧形滑槽附近的定磁铁（1）磁场强度的平衡永磁铁（13）；滑槽的直线部分是两阶凹槽，一阶凹槽与动磁铁（2）的圆柱体滑动配合，二阶凹槽与动磁铁（2）的方形凸体滑动配合；圆弧形滑槽（12）是一阶凹槽，与动磁铁（2）的圆柱体滑动配合；

将60～150个动磁铁（2）置于固定箱（11）与转盘（7）之间的滑槽内，有方形凸体的一端置于转盘（7）外表面的折线形滑槽内，另一端置于固定箱（11）内环面的轴向滑槽（10）内；圆柱形动磁铁（2）的轴线与定磁铁（1）的径向线重合，两磁极中心连线与定磁铁（1）的轴线平行。

2.根据权利要求1所述的磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，其特征是：整体的圆环柱体形定磁铁（1）是由2～10个圆弧形磁铁拼接组成。

3.根据权利要求1所述的磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，其特征是：所述的平衡永磁铁（13）是圆弧形的磁铁，位于转盘（7）的圆弧形滑槽（12）附近，弧度与圆弧形滑槽（12）的弧度接近；磁极N在内弧面上，磁极S在外弧面上；平衡永磁铁（13）的磁极面垂直于定磁铁（1）的N磁极面。

4.根据权利要求1所述的磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，其特征是：根据永磁动力机结构的需要，所述的轴向滑槽（10）可设置在所述转盘（7）的外表面上，封闭的折线形滑槽设置在固定箱（11）的内表面上。

5.根据权利要求1所述的磁铁位引力驱动旋转换极式永磁动力机，其特征是：永磁动力机在不改变固定箱（11）、转盘（7）及动磁铁（2）相对位置的情况下，将定磁铁（1）设置于转盘（7）的里面，在位引力的作用下，动磁铁（2）在圆环柱体形定磁铁（1）的外环表面运动，驱动转盘（7）旋转。