CN110601503B - 往返式边驱动磁力发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种往返式边驱动磁力发动机，包括外壳和通过轴承连接于外壳内半径为r的旋转主轴，还包括第一内磁条、第二内磁条、外磁块和第一驱动部，水平面A与水平面B沿旋转主轴侧面的周向距离为(πrm‑πrn)/(nm)，水平面C与水平面D沿旋转主轴侧面的周向距离为(πrm‑πrn)/(nm)，水平面A与水平面D沿旋转主轴侧面的周向距离为2πr/(2n)；相邻两块外磁块的下表面之间的夹角为360°/(2m)且分别位于旋转主轴左右端面的左右两侧。通过外磁块对旋转主轴边缘的第一内磁条和第二内磁条进行驱动，从而使旋转主轴旋转，利用边缘驱动能产生更大的力矩，精简变速器结构，对外壳无气密性要求，降低对外壳结构的要求。

Description

往返式边驱动磁力发动机

技术领域

本发明涉及发动机领域，具体涉及一种往返式边驱动磁力发动机。

背景技术

发动机历来由点火爆炸推动曲轴旋转，由曲轴将旋转力传导到变速器，驱动车辆按要求行走。为了使曲轴有足够的力，发动机一般都设计成四冲程结构，发动机需要提供足够的扭力才能驱动车辆行走，曲轴每分钟转速3000转以上，达不到设计转速，发动机的扭力就不能驱动车辆行驶，但由于转速高，发动机的震动大，又因需要密封，制造精度很高，间隙小一点会因摩擦高温造成缸体损坏，间隙偏大就漏气，造成发动机无力，对发动机的密封性能要求严格。因此，亟需一种扭力大、无密封性要求的发动机。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种扭力大的往返式边驱动磁力发动机。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种往返式边驱动磁力发动机，包括外壳和通过轴承连接于外壳内半径为r的旋转主轴，还包括n块周向间距等角度安装于旋转主轴侧面的第一内磁条、n块周向间距等角度安装于旋转主轴侧面的第二内磁条、m块外磁块和用于驱动对应外磁块沿旋转主轴的轴线往复运动的第一驱动部，m＞n≥2；第一内磁条的上表面和第二内磁条的上表面为逐渐升高的阶梯面/斜面中的一种，第一内磁条上表面的左端低于右端，第二内磁条上表面的左端高于右端，第一内磁条和第二内磁条沿旋转主轴的周向交替设置，第一内磁条上表面左端所在的水平面A与第一内磁条上表面右端所在的水平面B沿旋转主轴侧面的周向距离为(πrm-πrn)/(nm)，第二内磁条上表面左端所在的水平面C与第二内磁条上表面右端所在的水平面D沿旋转主轴侧面的周向距离为(πrm-πrn)/(nm)，水平面A与水平面D沿旋转主轴侧面的周向距离为2πr/(2n)；各外磁块所在的虚拟圆环与旋转主轴同轴，相邻两块外磁块的下表面之间的夹角为360°/(2m)且分别位于旋转主轴左右端面的左右两侧，外磁块的下表面分别对第一内磁条的上表面和第二内磁条的上表面产生排斥力。

在本发明的其中一种具体实施方式中，各外磁块所在的虚拟圆环的内径大于旋转主轴的直径，各第一内磁条所在的虚拟圆环的外径大于各外磁块所在的虚拟圆环的内径。

在本发明的其中一种具体实施方式中，第一驱动部为直线电机，各直线电机输出轴所在的虚拟圆环的内径大于各第一内磁条所在的虚拟圆环的外径。

在本发明的其中一种具体实施方式中，第一驱动部包括安装于外壳的旋转伺服电机、同轴安装于旋转伺服电机输出轴的第一主动链轮、可转动安装于外壳的第一从动链轮以及用于实现第一主动链轮和第一从动链轮传动的第一传动链，外磁块安装于传动链上，各传动链所在的虚拟圆环的内径大于各第一内磁条所在的虚拟圆环的外径。

在本发明的其中一种具体实施方式中，还包括与对应外磁块关于所述旋转主轴的轴线中心对称的对称磁块和用于驱动对应对称磁块沿旋转主轴的轴线往复运动的第二驱动部，对称中心位于旋转主轴的轴线上。

在本发明的其中一种具体实施方式中，n＝2，m＝3。

在本发明的其中一种具体实施方式中，还包括同轴固定于旋转主轴末端的第二主动链轮、设有第二从动链轮的变速器以及用于实现第二主动链轮和第二从动链轮传动的第二传动链。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

本发明通过外磁块对旋转主轴边缘的第一内磁条和第二内磁条进行驱动，从而使旋转主轴旋转，利用边缘驱动相对于用电机同轴转动驱动能产生更大的力矩，使较低转速即可达到驱动汽车行驶，精简变速器结构，采用磁力发动，对外壳无气密性要求，降低对外壳结构的要求。

附图说明

图1为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机结构示意图一。

图2为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机结构示意图二。

图3为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图一。

图4为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动线路示意图一。

图5为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图二。

图6为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动线路示意图二。

图7为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图三。

图8为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动线路示意图三。

图9为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图四。

图10为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图五。

图11为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图六。

图12为本发明实施例1的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图七。

图13为本发明实施例2的往返式边驱动磁力发动机结构示意图。

图14为本发明实施例2的往返式边驱动磁力发动机运动线路示意图。

图15为本发明实施例3的往返式边驱动磁力发动机运动状态示意图。

其中：10、旋转主轴；20、第一内磁条；30、第二内磁条；40、外磁块；50、对称磁块；60、变速器；701、第一主动链轮；702、第一从动链轮；703、第一传动链；801、第二主动链轮；802、第二从动链轮。

具体实施方式

下面详细描述本发明的具体实施方式，具体实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

使用时旋转主轴10的轴线与水平面平行，靠近观察者一侧的第一内磁条20或第二内磁条30位于上方的一面为上表面，对应的下表面、左右对应方位关系。

下面将结合附图以及具体实施方式，对本发明技术方案做进一步描述：

实施例1

如图1和图2所示，本实施例提供一种往返式边驱动磁力发动机，包括外壳和通过轴承连接于外壳内半径为r的旋转主轴10，还包括2块等角度安装于旋转主轴10侧面的第一内磁条20、2块等角度安装于旋转主轴10侧面的第二内磁条30、3块外磁块40和用于驱动对应外磁块40沿旋转主轴10的轴线往复运动的第一驱动部；第一内磁条20的上表面和第二内磁条30的上表面为逐渐升高的阶梯面，第一内磁条20上表面的左端低于右端，第二内磁条30上表面的左端高于右端，第一内磁条20和第二内磁条30沿旋转主轴10的周向交替设置，第一内磁条20上表面左端所在的水平面A与第一内磁条20上表面右端所在的水平面B沿旋转主轴10侧面的周向距离为(3πr-2πr)/(2×3)，即该弧长对应的圆心角为30°，第二内磁条30上表面左端所在的水平面C与第二内磁条30上表面右端所在的水平面D沿旋转主轴10侧面的周向距离为(3πr-2πr)/(2×3)，即该弧长对应的圆心角为30°，第一内磁条20与第二内磁条30的形状一致，区别仅是安装时左右两端相反，水平面A与水平面D沿旋转主轴10侧面的周向距离为2πr/(2×2)，即该弧长对应的圆心角为90°；各外磁块40所在的虚拟圆环与旋转主轴10同轴，相邻两块外磁块40的下表面之间的夹角为360°/(2×3)，即60°，外磁块40的下表面分别对第一内磁条20的上表面和第二内磁条30的上表面产生排斥力。

工作原理：转动旋转主轴10，使处于旋转主轴10左端面左侧的1#外磁块40来到第一内磁条20(上表面左低右高)的左上方(初始驱动位置)，位置如图3和图4所示，对应的第一驱动部驱动1#外磁块40向右运动至第一内磁条20上表面右端的右上方，第一内磁条20上表面受到1#外磁块40下表面的排斥力从而使旋转主轴10发生转动，1#外磁块40运动过程中旋转主轴10转动30°；由于1#外磁铁驱动旋转主轴10旋转30°，此时位于旋转主轴10右端面右侧的2#外磁块40下表面与1#外磁块40驱动的第一内磁条20上表面左端所在的水平面A的夹角为90°，等于水平面A与水平面D之间圆弧对应的圆心角，此时2#外磁块40刚好位于第二内磁条30(上表面左高右低)的右上方，即位于初始驱动位置，如图5和图6所示，2#外磁块40对应的第一驱动部驱动2#外磁块40向左运动，第二内磁条30上表面受到2#外磁块40下表面的排斥力从而使旋转主轴10发生转动，继续驱动2#外磁块40移动至第一内磁条20上表面左端的左上方，2#外磁块40运动过程中旋转主轴10转动30°；由于2#外磁铁驱动旋转主轴10旋转30°，此时位于旋转主轴10左端面左侧的3#外磁块40下表面与2#外磁块40驱动的第二内磁条30上表面右端所在的水平面D的夹角为90°，等于水平面A与水平面D之间圆弧对应的圆心角，此时3#外磁块40刚好位于另一第一内磁条20的左上方，即位于初始驱动位置，如图7和图8所示，3#外磁块40对应的第一驱动部驱动3#外磁块40向右运动，第一内磁条20上表面受到3#外磁块40下表面的排斥力从而使旋转主轴10发生转动，继续驱动3#外磁块40移动至第一内磁条20上表面右端的右上方，3#外磁块40运动过程中旋转主轴10转动30°，1～3#外磁块40移动一次，旋转主轴10共旋转90°；此时处于旋转主轴10右端面右侧的1#外磁块40来到第二内磁条30的右上方，如图9所示，对应的第一驱动部驱动1#外磁块40向左运动至第二内磁条30上表面左端的左上方，第二内磁条30上表面受到1#外磁块40下表面的排斥力从而使旋转主轴10发生转动，1#外磁块40运动过程中旋转主轴10转动30°，1#外磁块40回到最初位置；由于1#外磁铁驱动旋转主轴10旋转30°，此时位于旋转主轴10左端面左侧的2#外磁块40下表面与1#外磁块40驱动的第二内磁条30上表面右端所在的水平面A的夹角为90°，等于水平面A与水平面D之间圆弧对应的圆心角，即2#外磁块40刚好位于第一内磁条20的左上方，即位于初始驱动位置，如图10所示，2#外磁块40对应的第一驱动部驱动2#外磁块40向右运动，第一内磁条20上表面受到2#外磁块40下表面的排斥力从而使旋转主轴10发生转动，继续驱动2#外磁块40移动至第一内磁条20上表面右端的右上方，2#外磁块40运动过程中旋转主轴10转动30°，2#外磁块40回到最初位置；由于2#外磁铁驱动旋转主轴10旋转30°，此时位于旋转主轴10右端面右侧的3#外磁块40下表面与2#外磁块40驱动的第一内磁条20上表面左端所在的水平面D的夹角为90°，等于水平面A与水平面D之间圆弧对应的圆心角，此时3#外磁块40刚好位于另一第二内磁条30的右上方，即位于初始驱动位置，如图11所示，3#外磁块40对应的第一驱动部驱动3#外磁块40向左运动，第二内磁条30上表面受到3#外磁块40下表面的排斥力从而使旋转主轴10发生转动，继续驱动3#外磁块40移动至第二内磁条30上表面左端的左上方，3#外磁块40回到最初位置，3#外磁块40运动过程中旋转主轴10转动30°，1～3#外磁块40往复移动一次，旋转主轴10共旋转180°，1#外磁块40来到第一内磁条20的左上方，如图12所示，重复上述循环，旋转主轴10实现连续转动。

第一内磁条20与第二内磁条30上表面采用阶梯面，避免外磁块40在高速运动的时候发生碰撞。

n和m数值过大，外磁块40的运动空间小，容易产生碰撞，m过小，外磁块40每次移动的距离过大，导致发动机的整体体积较大，为防止第一内磁条20、第二内磁条30与外磁块40相互作用过程中发生碰撞，选用n＝2，m＝3，是综合目前相关磁性材料的磁力大小以及发动机整体体积的进行的优化，发动机具有足够的动力的同时避免碰撞。

三块外磁块40所在的虚拟圆环的内径大于旋转主轴10的直径，各第一内磁条20所在的虚拟圆环的外径大于各外磁块40所在的虚拟圆环的内径。为实现加大力矩的同时避免磁力减弱，各内磁条上表面与外磁块40下表面有正对，有较大的排斥力，具体的，内磁条上表面与外磁块40下表面为对应的相同磁极，磁场最强，排斥力最大。

为实现传动的同时避免第一驱动部的输出端在运动过程中干涉第一内磁条20或第二内磁条30的运动路径，第一驱动部为直线电机，各直线电机输出轴所在的虚拟圆环的内径大于各第一内磁条20所在的虚拟圆环的外径。直线电机结构简单，输出快速，能实现外磁块40的高速往复运动。

外磁块40与对称磁块50、第一驱动部和第二驱动部结构相同，在发明中仅为了加以区别。还包括与对应外磁块40中心对称的对称磁块50和用于驱动对应对称磁块50沿旋转主轴10的轴线往复运动的第二驱动部，对称中心位于旋转主轴10的轴线上。为实现对称驱动，外磁块40与其中心对称的对称对称磁块50同步移动，转轴受理平衡，转动平稳。

还包括同轴固定于旋转主轴10末端的第二主动链轮801、设有第二从动链轮802的变速器60以及用于实现第二主动链轮801和第二从动链轮802传动的第二传动链。本发明通过与变速器60联用，可适用于需要高速转动的场合，相对于现有技术的类似结构，能提供更大的扭力。

实施例2

如图13和图14所示，本实施例的往返式边驱动磁力发动机结构与实施例1类似，区别仅在于本实施例中第一内磁条20的上表面和第二内磁条30的上表面为逐渐升高的斜面，外磁块40运动过程中，旋转主轴10转动连续平稳，在排斥力不变时，外磁块40运动的单位距离，旋转主轴10转动角度恒定。第一驱动部包括安装于外壳的旋转伺服电机、同轴安装于旋转伺服电机输出轴的第一主动链轮701、可转动安装于外壳的第一从动链轮702以及用于实现第一主动链轮701和第一从动链轮702传动的第一传动链703，外磁块40安装于传动链上，各传动链所在的虚拟圆环的内径大于各第一内磁条20所在的虚拟圆环的外径。使用链轮传动，传动平稳，相对于直线电机驱动而言不易发生径向抖动，通过旋转伺服电机控制外磁块40的往复运动。

实施例3

如图15所示，实施例3的结构与实施例1类似，区别在于相邻两块外磁块40的下表面之间的夹角为30°，且各外磁块40位于旋转主轴10端面左侧。

实施例1与实施例3相比，实施例1通过每块外磁块40运动一次，驱动旋转主轴10转动30°，补偿相邻外磁块40之间夹角与相邻对应的内磁条之间的夹角的角度差值，使相邻的外磁块40在旋转主轴10的另一端对准对应的内磁条，实现连续驱动，外磁块40在旋转主轴10的两端交替分布，且之间夹角较大，便于外壳内空间的充分利用；实施例3通过将相邻对应的内磁条之间的夹角通过外磁块的数量等份化，外磁块的设置范围限制在对应的内磁条之间的夹角内，空间较小，安装不便，容易产生空间干涉。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种往返式边驱动磁力发动机，包括外壳和通过轴承连接于所述外壳内半径为r的旋转主轴，其特征在于，还包括n块周向间距等角度安装于所述旋转主轴侧面的第一内磁条、n块周向间距等角度安装于所述旋转主轴侧面的第二内磁条、m块外磁块和用于驱动对应所述外磁块沿所述旋转主轴的轴线往复运动的第一驱动部，m＞n≥2；所述第一内磁条的上表面和所述第二内磁条的上表面为逐渐升高的阶梯面/斜面中的一种，所述第一内磁条上表面的左端低于右端，所述第二内磁条上表面的左端高于右端，所述第一内磁条和第二内磁条沿所述旋转主轴的周向交替设置，所述第一内磁条上表面左端所在的水平面A与所述第一内磁条上表面右端所在的水平面B沿所述旋转主轴侧面的周向距离为(πrm-πrn)/(nm)，所述第二内磁条上表面左端所在的水平面C与所述第二内磁条上表面右端所在的水平面D沿所述旋转主轴侧面的周向距离为(πrm-πrn)/(nm)，水平面A与水平面D沿所述旋转主轴侧面的周向距离为2πr/(2n)；各所述外磁块所在的虚拟圆环与所述旋转主轴同轴，相邻两块所述外磁块的下表面之间的夹角为360°/(2m)且分别位于所述旋转主轴左右端面的左右两侧，所述外磁块的下表面分别对所述第一内磁条的上表面和所述第二内磁条的上表面产生排斥力。

2.根据权利要求1所述的往返式边驱动磁力发动机，其特征在于，各所述外磁块所在的虚拟圆环的内径大于所述旋转主轴的直径，各所述第一内磁条所在的虚拟圆环的外径大于各所述外磁块所在的虚拟圆环的内径。

3.根据权利要求2所述的往返式边驱动磁力发动机，其特征在于，所述第一驱动部为直线电机，各所述直线电机输出轴所在的虚拟圆环的内径大于各所述第一内磁条所在的虚拟圆环的外径。

4.根据权利要求2所述的往返式边驱动磁力发动机，其特征在于，所述第一驱动部包括安装于所述外壳的旋转伺服电机、同轴安装于所述旋转伺服电机输出轴的第一主动链轮、可转动安装于所述外壳的第一从动链轮以及用于实现所述第一主动链轮和第一从动链轮传动的第一传动链，所述外磁块安装于所述传动链上，各所述传动链所在的虚拟圆环的内径大于各所述第一内磁条所在的虚拟圆环的外径。

5.根据权利要求2所述的往返式边驱动磁力发动机，其特征在于，还包括往复移动且移动轨迹与对应所述外磁块的移动轨迹关于所述旋转主轴的轴线中心对称的对称磁块和用于驱动对应所述对称磁块沿所述旋转主轴的轴线往复运动的第二驱动部，对称中心位于所述旋转主轴的轴线上。

6.根据权利要求3或4或5所述的往返式边驱动磁力发动机，其特征在于，n＝2，m＝3。

7.根据权利要求1所述的往返式边驱动磁力发动机，其特征在于，还包括同轴固定于所述旋转主轴末端的第二主动链轮、设有第二从动链轮的变速器以及用于实现所述第二主动链轮和第二从动链轮传动的第二传动链。

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