CN1111323A

CN1111323A - 重力、液压传动式发动机

Info

Publication number: CN1111323A
Application number: CN 94110974
Authority: CN
Inventors: 萧谋廷; 萧辉刚
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-06
Filing date: 1994-05-06
Publication date: 1995-11-08

Abstract

一种重力液压传动往复活塞式发动机由电磁力矩电动机；重力液压功放；曲柄连杆；齿轮传动脉冲反馈和配套蓄电池、小发电机五个部分组成。它改变过去内燃机依靠燃气爆炸作功的方式，以电能为动力源，运用力的杠杆原理和帕斯卡液压原理，借助于磁场力的推动和杠杆支点的巧妙变换，通过将作用力的脉冲、反馈，实现增大力矩、扩大功率、节省能源的目的，是一种全冲程作功，无燃料、无污染、无噪音的高效低耗新型发动机。

Description

重力、液压传动式发动机

本发明涉及机械工程中一套功率放大机构，同时涉及电学领域中的一种电磁力驱动装置，为一种重力、液压传动往复活塞式发动机。

现有往复塞式发动机，如：内燃机，汽缸内活塞的运动依靠燃气压缩点火爆发推动作功，活塞的四个行程：进气、压缩、作功、排气只有其中一个行程是作功冲程，而且整机的六大工作系统能耗大，其飞轮的惯性力被大大削弱，功效低。

本发明的目的在于改变传统的内燃机(或蒸汽机)依靠燃气爆炸(或蒸汽推动)作功的方式，提供一种依靠电磁力、重力势能作为动力源，运用力的杠杆原理和帕斯卡液压原理，借助于磁场力的推动和杠杆支点的巧妙变换，通过齿轮传动系统将作用力不断循环、脉冲反馈，发挥飞轮的惯性作用实现增大力矩、扩大功率、节省能耗的目的，而对外作功的高效低耗发动机，该机的显著特点：选用最优节能方案，借功自然重力势能作功，实现全冲程作动，飞轮的惯性作用得到有效发挥，是一种设计合理，结构简单，制造成本低，应用前景广，无燃料、无污染、无噪音的“三无”式发动机，该机创新了当今动力机械行列的先例。

图1为本发明型的结构示意图：

下面结合附图阐述本发明型的技术解决方案：该发动机由蓄电池[1]、杠杆式电磁力矩电机[2]、电机传动齿轮[3]、重力飞轮[4，18]、杠杆动力臂传动园盘[5]、活动杠杆[6]、杠杆阻力臂传动园盘[7]、液压缸[8]、小活塞连杆[9]、小活塞[10]、大活塞连杆[11]、大活塞[12]、曲轴[13]、飞轮[14]、输出传动轴[15]、反馈传动齿轮[16、17、19、20]、小发电机[21]组成。大活塞[12]与小活塞[10]安装在一个两头直径大小不同、活塞运动体积相等且顶部互相连通的液压缸[8]内；小活塞连杆[9]、杠杆阻力臂传动园盘[7]、活动杠杆[6]、杠杆动力臂传动园盘[5]、重力飞轮[4]、电机传动齿轮[3]、杠杆式电磁力矩电机[2]、蓄电池[1]依次连接和被传动；大活塞连杆[11]通过曲轴[13]与飞轮[14]、输出传动轴[15]及反馈传动齿轮[16、17]、重力飞轮[18]、反馈传动齿轮[19、20]连接传动；输出传动轴[15]还可带动小发电机[21]给蓄电池[1]充电；传动齿轮[17、19]是两个有齿方位相反与重力飞轮[18]同轴运转的半边齿轮，重力飞轮[4、18]是两个中间簿，四周厚边缘另设加重磁铁的特种飞，并在两个重力飞轮的上下方位各装上一个磁场力助动装置；杠杆式电磁力矩电机[2](如结构示意图2)的转子转轴是一根两端装有两个重量相等且互相对称的磁性重球[m₁、m₂]的杠杆[L]，在靠近磁性重球的两端形成杠杆的两个活动支点[p₁、p₂]，电机的定子由两个半径大小不同的半园盘合并而成，构成杠杆运动的轨道，在这条轨道的上、下、左、右位置装有四组互相并联的铁心磁力线图[w₁w₂w₃w₄]，且在每个磁力线圈的出口处装有一个触点回位开关[K₁K₂K₃K₄]，在左面小园盘上设有杠杆重球和杠杆支点运行的两条光滑轨道，杠杆在左面的小园盘上在支撑轴承的支撑下沿顶部重球轨道和支点轨道运行，在右面的大园盘上则悬空而行，电机的电能由蓄电池[1]直接供给。

实施例，如图所示：将杠杆式电磁力矩电机[2]的杠杆[L]的初始位置安在垂直线向下偏移10度的位置，重力飞轮[4]的重心位置初装在上止点向下偏移10度的位置，此时，液压缸[8]中的小活塞[10]在距离下止点10度的位置，大活塞[12]在距离上止点10度的位置，曲轴偏离死点旋转10度，重力飞轮[18]的重心处于下止点位置，半边齿轮[17]的有齿边跟齿轮[16]对应，半边齿轮[19]的无齿边跟齿轮[20]对应；首先，由蓄电池[1]供电给电机磁力线圈[W₁W₂W₃W₄]产生磁场。这时，电机中的杠杆[L]在电磁力和本身的重力势能作用下旋转起来，然后通过电机传动齿轮[3]带动重力飞轮[4]运转，当重力飞轮[4]在电机的带动和本身的重力势能的作用下运转下落170度到达下止点位置时，它通过杠杆动力臂传动齿轮[5]带动活动杠杆[6]运动，然后通过杠杆阻力臂传动园盘[7]和小活塞连杆[9]推动小活塞[10]前进到上止点，由于液压缸[8]内的大小活塞的上端的空腔互相边通，并且注满了液压油，油压力的传递使大活塞[12]后退到下止点，同时，曲轴上的传动齿轮[16]和半边齿轮[17]齿合推动重力飞轮[18]的重心位置由下止点越过止点向下偏移10度位置，在此过程中，半边齿轮[19]空转，对传动齿轮[20]无力的传递作用，这样，重力飞轮[18]又在其转动惯量和本身的重力势能的作用下运转170度，下落到平衡位置(下止点位置)，在此过程中半边齿轮[17]的无齿边与传动齿轮[16]对应空转，而半边齿轮[19]的有齿边与传动齿轮[20]齿合推动重力飞轮[4]的重心位置由下止点(平衡位置)上升并越过上止点继续向下偏离10度位置，同时，小活塞[10]也在其传动系统的作用下后退到距离下止点10度的位置，而大活塞[12]在其油压的副压力和飞轮[14]的惯性力作用下前进到距离上止点10度的位置，这样，大小活塞均作了一次往返运动，曲轴旋转360度，整个机构就实现了一个周期的循环。

工作原理：本发明首先由蓄电池[1]对杠杆式电磁力矩电机[2](如图2所示)供电，使其磁力线圈[W₁W₂W₃W₄]产生磁场，因杠杆[L]在其园周运动轨道上的位置。处在垂直线向右偏离10度的位置，此时，杠杆[L]的着力支点[P₂]在左面小园盘支点运动的轨道上起支点作用，支点[P₁]脱离支点轨道悬空而行，根据力的杠杆原理：F_动×L_动＝F_阻×L_阻，因M₁＝M₃，且L_动＞L_阻，所以F_阻＞F_动使杠杆[L]产生一个较大的转动力矩，这时，杠杆[L]上的磁性重球[M₁]会在磁场力和本身的重力势能的作用下沿磁性重球支撑轴承和支点限定的轨道上作园周运动，推动磁性重球M₂向上运转，而每当磁性重球的运动接近磁力线圈的时候，由于磁性重球[M₁M₂]的磁极方向与磁力线圈[W₁W₂W₃W₄]的磁极方向相反，根据异性相吸的原理，磁性重球会受磁场力的影响被很快吸引过去，加大转动能量，并且帮助杠杆沿限定的园周轨道运动，当磁性重球刚穿出磁力线圈的时候，其触点回位开关自然将其线圈电流断开，磁力消失，避免了磁场力的反吸作用，当磁性重球[M₁]下落到下止点后，由于重球[M₁]的惯性作用和磁场力的推动，磁性重球[M₂]被推到上止点并向下偏离一定角度的位置，杠杆支点[P₁]进入左边支点轨道发挥支点作用，支点[P₂]脱离支点轨道悬空而行；这样，磁性重球[M₂]依据同样的原理推动磁性重球[M₁]在限定园周轨道上继续运动，并随着杠杆支点的不断变换、交替作用，促使杠杆[L]周而复始地运转下去，并且加大供给其磁力线圈的电流强度可加大其磁场作用力，提高电机[2]运转速度，而随着电机运动转速的增大，重球[M₁M₂]的转动惯用量得到成倍增长，使电机[2]产生一个较大的力矩带动发动机的运转；而发动机则利用杠杆式电磁力矩电机[2]运转作动力源通过电机传动齿轮[3]带动重力飞轮[4]旋转，并利用其重力、磁力助动装置和齿轮的传动比，通过降低转速，增大扭距和扭距力，中间通过杠杆动力臂传动齿轮[5]带动杠杆[6]作上下运动，运用力的杠杆原理[F_动×L_动＝F_阻×L_阻]将作用力进行一级放大，这样，通过杠杆阻力臂园盘[7]可以在小活塞连杆[9]上产生一个较大的力矩，推动小活塞[10]作上下往反运动，又由于液压缸[8]的大小活塞上端的空腔互相连通，并且注满了液压油，根据帕斯卡液压原理[F_小×S_小＝F_大×S_大]油压力的传递使大活塞[10]作相应的往返运动，实现力的二级放大，进而将大活塞[12]的直线运动力化为曲轴[13]的旋转力，实现增大力矩，扩大功率而对外作功的目的；而在曲轴[13]带动输出传动轴[15]对外作功的同时，又可将一部分作用力通过反馈传动齿轮[16、17]带动重力飞轮[18]旋转并通过重力飞轮[18]的重力、磁力助动装置加大其转动力，然后通过反馈传动齿轮[19、20]反过来带动重力飞轮[4]旋转，这样，既通过半边反馈传动齿轮[17、19]的间隔作用，实现重力飞轮[4]与重力飞轮[18]的能量互补，节省了杠杆式电磁力矩电机[2]的能耗，又通过利用反馈传动齿轮系统的传动比，使反馈传动速度得到不断脉冲加快，并反馈到初始端重力飞轮[4]上，来弥补电机传动齿轮[3]传动重力飞轮[4]所降低了的转速，提高了整机的运转速度，同时，使作用力也得到脉冲加强，就这样，传动系统的不断循环往复，作用力的不断放大，特别在本机启动初期，曲轴并不马上对外作功，可将其作用力全部反馈到初始端加大其动力源形成更大的原动力，并且随着该机运转速度的不断加快，重力飞轮[4、18]在转动过程中会产生一个很大的转动惯量，使本机的能量传动得到有效发挥，实现低能耗，高功率之目的；同时，按本机的设计、在曲轴[13]带动输出传动轴[15]对外作功的同时，还可带动一台小发电机[21]发电，经整流后给蓄电池[1]充电，并且如在行驶过程中还可借助于自然风力发电给本机的蓄电池[1]充电，使本机的能耗更加减少；而且本机可按输出实际功率和转速的需要，根据齿轮的传动比，设计一套与重力飞轮[4]同轴运转且大小直径不同的齿轮系统与电机传动齿轮[3]配合，操纵档位开关，发挥变速器的功能，而直接驱动机车前进、运转；本机也可用高转速电机来代替杠杆式电磁力矩电机[2]带动传动机构运转通过降低转速，增大力矩，实现扩大功率对外作功的目的，本发明还可根据功率大小要求的不同设计为多缸多套传动机构，制造不同功率的发动机。

Claims

1、本发明涉及机械工程中的一套功率放大机构，同时涉及电学领域中的一种电磁力驱动装置，为一种重力液压传动往复活塞式发动机，其特征在于由蓄电池[1]、杠杆式电磁力矩电机[2]、电机传动齿轮[3]、重力飞轮[4、18]、杠杆动力臂传动圆盘[5]、活动杠杆[6]、杠杆阻力臂传动圆盘[7]、液压缸[8]、小活塞连杆[9]、小活塞[10]、大活塞连杆[11]、大活塞[12]、曲轴[13]、飞轮[14]、输出传动轴[15]、反馈传动齿轮[16、17、19、20]、小发电机[21]组成：大活塞[12]与小活塞[10]安装在一个两头直径大小不同活塞运动体积相等且顶部互相边通的液压缸[8]内，小活塞连杆[9]、杠杆阻力传动圆盘[7]、活动杠杆[6]、杠杆动力臂传动圆盘[5]、重力飞轮[4]、电动传动齿轮[3]、杠杆式电磁力矩电机[2]、蓄电池[1]依次连接和被传动；大活塞连杆[11]通过曲轴[13]与飞轮[14]、输出传动轴[15]及反馈传动齿轮[16、17]、重力飞轮[18]、传动齿轮[19、20]连接传动：输出传动轴[15]还可带动小发电机[21]给蓄电池[1]充电：传动齿轮[17、19]是两个有齿方位相反并与重力飞轮[18]同轴运转的半边齿轮；重力飞轮[4、18]是两个中间簿、四周厚，边缘另增加重磁铁的特种飞轮，并且在其上下方位各装了一个磁极方向与飞轮上磁铁的磁极方向相同的磁场力助动装置；杠杆式电磁力矩电机[2]的电能由蓄电池[1]供给。该机的主要工作原理是：利用杠杆式电磁力矩电机[2]运转作动力源，通过电机传动齿轮[3]带动重力飞轮[4]旋转，利用其磁场力助动装置和齿轮的传动比(通过降低转速)，增大扭距和扭矩力，中间通过杠杆动力臂传动齿轮[5]带动活动杠杆[6]作上下运动，运用力的杠杆原理(F_动×L_动＝F_阻×L_阻)将作用力进行一级放大，这样，通过杠杆阻力臂圆盘[7]可以在小活塞连杆[9]上产生一个较大的力矩，推动小活塞[10]作上下往返运动，又由于液压缸[8]的大小活塞上端的空腔互相连通，并且注满了液压油，根据其帕斯卡液压原理(F_小×S_小＝F_大×S_大)油压力的传递使大活塞[10]作相应的往返运动，实现力的二级放大，进而将大活塞[12]的直线运动力化为曲轴[13]的旋转力，实现增大力矩，扩大功率的目的，而在曲轴[13]带动输出传动轴[15]对外作功的同时，又可将一部分作用力通过反馈传动齿轮[16、17]带动重力飞轮[18]旋转，并通过重力飞轮[18]的磁力助动装置加大其转动力，然后通过反馈传动齿轮[19、20]反过来带动重力飞轮[4]旋转，这样，既通过半边反馈齿轮[17、19]的间隔作用，实现了重力飞轮[4]与重力飞轮[18]的能量互补，节省了杠杆式电磁力矩电机[2]的能耗；又通过利用反馈传动齿能系统的传动比，使反馈传动速度不断得到脉冲加快，并反馈到初始端重力飞轮[4]上，来弥补原电机传动齿轮[3]传动重力飞轮[4]所降低的转速，提高了整机的运转速度，作用力得到脉冲加强。传动系统就是这样不断循环往复，作用力得到不断放大，特别在本机启动初期，曲轴并不马上对外作功，可将其作用力全部反馈到初始端加大其动力源形成更大的原动力，且该机设计的重力飞轮[14、18]是两个中间簿、边缘厚，并在边缘另设加重磁铁的特种飞轮，且该机各传动机构在运转过程中的速度很快，在转动过程中，会产生一个很大的惯量，使本机的能量传动得到有效发挥，实现低能耗、高功率之目的。此外，按本机的设计，在曲轴[13]带动输出轴[15]对外作功的同时，还可带动一台小发电机[21]发电，经整流后给蓄电池[1]充电，并且如该机装在行驶车辆作动力，还可借助目然风力发电给本机的蓄电池[1]充电，使本机的能耗更加减少。

2、根据权利要求1的重力、液压传动式发动机，其特征在于本发明型可根据功率大小要求的不同，设计为多缸多套传动机构，制造不同功率的发动机。

3、根据权利要求1的重力、液压传动式发电机所述的杠杆式电磁力矩电机[2]其特征在于本身就是一种高效低耗的电动机，其结构如说明书附图2所示：转子转轴是一根两端装有两个重量相等且互相对称的磁性重球[m₁、m₂]的杠杆[L]，在靠近磁性重球的两端形成杠杆的两个活动支点[P₁、P₂]，电机的定子由两个半径大小不同的半圆盘合并而成，构成杠杆运动的轨道，在这条轨道的上、下、左、右等距位置装有四组互相并连的铁心磁力线圈[W₁、W₂、W₃、W₄]，且在每个磁力线圈的出口处装有一个触点回位开关[K₁、K₂、K₃、K₄]，在左面小圆盘上设有杠杆重球[m₁、m₂]和杠杆支点[P₁、P₂]，运行的两条光滑轨道，杠杆在左面的小圆盘上在支撑轴承的支撑下沿顶部重球轨道和支点轨道运行，在右面的大圆盘上则悬空而行，电机的电能由蓄电池[1]直接供给。其工作原理：首先由蓄电池[1]对磁力线圈[W₁、W₂、W₃、W₄]供电，使其产生磁场，因杠杆[L]在其圆周运动轨道上的位置处于垂直线向右偏离10°的位置，此时，杠杆[L]的着力点[P₂]在左面小圆盘支点运动的轨道上起支点作用，支点[P₁]脱离支点轨道悬空而行，根据力的杠杆原理：F_动×L_动＝F_阻×L_阻，因m₁＝m₂，且L_动＞L_阻，所以F_阻＞F_动，使杠杆[L]产生一个较大的转动力矩，这时，杠杆[L]上的磁性重球[m₁]会在磁场力和本身的重力势能的作用下沿磁性重球支撑轴承和支点限定的轨道上作圆周运动，推动磁性重球m₂向上运转，而每当磁性重球的运动接近磁力线圈的时候，由于磁性重球[m₁、m₂]的磁性方向与磁力线圈[W₁、W₂、W₃、W₄]的磁极方向相反，根据异性相吸的原理，磁性重球会受磁场力的影响被很快吸引过去，加大其转动能量，并且帮助杠杆沿限定的圆周轨道运动，当磁性重球刚穿出磁力线圈的时候，其触点回位开关自然将其线圈的电流断开，磁力消失，避免了磁场的反吸作用，当磁性重球[m₁]下落到下止点后，由于重球[m₁]的惯性作用和磁场力的推动，又将重球[m₂]推到上止点并向下偏离一定角度的位置，杠杆支点[P₁]进入左边支点轨道，发挥支点作用，支点[P₂]脱离支点轨道悬空而行，这样，磁性重球[m₂]依据同样的原理推动重球[m₁]在限定的圆周轨道上继续运动，随着杠杆支点的不断变换、交替作用，促使杠杆[L]周而复始地运转下去，并且加大供给其磁力线圈的电流强度可加大其磁场作用力，提高电机[2]的运转速度，而随着电机运动转速的增大，重球[m₁、m₂]的转动惯量得到成倍增长，使电机[2]产生一个较大的力矩带动发动机的运转。

4、根据权利要求1的重力，液压传动式发动机，如作固定动力使用，在使用交流电的条件下，也可通过附加变频装置，制造低功率、高转速电机，来直接带动该机传动机构的运转，通过这套传动机构运转降低转速，增大力矩，实现扩大功率而对外作功的目的，代替本机的杠杆式电磁力矩电机[2]。