CN1199273A - 往复式磁力发电—电动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁力、电力、机械力作功并相互变换的发电—电动装置,该机的磁感应装置由绕组套在铁芯上组成,铁芯的两端与间隔一定距离的永磁体的磁极相对应,磁感应装置或永磁体位于移动装置上,弹性换能装置由气缸、活塞、活塞杆、进出气调节阀(或弹簧机构)组成并和往复式动力装置及移动装置相连,在磁力与电力或机械力的作用下作往复运动,电能的输出或输入由磁感应装置来实现,机械能的输入或输出由往复式动力装置来实现。

Description

往复式磁力发电——电动机

本发明涉及磁力、电力、机械力作功并相互变换的装置。

在机、电、磁的三者中，人们早就探知了存在着下列关系：电能(输入或输出)←→电参量(电压、电流的变化)←→耦合媒介(磁通密度参量的变化)←→机械参量(速度、位移的变化)←→机械能(输入或输出)、因此电能和机械能可以相互转化，输入和输出可以倒转，即一台机器既可以是电动机也可以是发电机。现有技术的发电机和电动机均为匀速旋转式，做慢速往复运动时，需要再增加减速机和曲柄连杆机构，设备复杂，易出故障，且不能做非匀速运动。现有发电机和动力机械的能量，多由热能转化而来，利用磁力对铁的吸引力做功的机械，尚未问世。

本发明的目的是提供一种结构简单，节约能原，使用安全，充分利用资源，采用往复运动方式，利用磁力做功的磁力发电—电动机。

本发明的目的是通过如下措施实现的：即在电力装置、磁力装置和机械装置等组件上再增加弹性换能装置，该弹性换能装置的作用是将磁力对铁(或磁与磁)之间的吸引力转换成排斥力，使磁力做功。弹性换能装置由气缸，活塞，活塞杆，进出气调节阀组成，气缸固定在机座上(或移动装置上)，气缸内的活塞与活塞杆相连，活塞杆固定在移动装置上(或机座上)，在气缸或活塞上设有进出气阀。弹性换能装置也可以采用弹簧。永磁体与磁感应装置二者中有一组是安装在移动装置上，另一组固定在机座上，铁芯的两端分别与相隔一定距离似永磁体的磁极相对应。磁感应装置由绕组套在铁芯上组成，永磁体由钕铁硼或超导电磁体制成，其形状为“U”形或“E”形或柱状。往复式动力装置由曲轴或转轮和连杆组成，连杆与移动装置相连。移动装置是由机架，滚轮，磁屏蔽罩和轨道组成，在机架上安装磁屏蔽罩和轨道，在轨道上安装滚轮。移动装置与往复式动力装置和弹性换能装置相连。

本发明具有下列特点：1、由于采用了弹性换能装置的辅助作用，使磁力做功故节约其它能源的输入，如作为电动机，可节省电能，如作为发电机可节省机械能。2、实现了一机两用，可作发电机又可作电动机，节约了资源；3、本装置输出机械能时可以多种方式输出，如与往复运动的机械相连，输出往复动力，或单向动力如与曲轴连杆相连输出旋转动力。用作电动机时，调整输入的脉冲电流的频率可作匀速运动也可作非匀速运动，更适合作间隙往复运动。4、结构简单、加工制造容易、维修方便、造价低。

本发明的附图如下：

图1为本发明的永磁体运动式结构示意图；

图2为本发明永磁体固定式结构示意图；

图3为本发明简易电动机结构示意图；

图4为弹簧换能式电动机示意图；

图中：10-往复式动力装置，11-曲轴或转轮，12-连杆，13-外接机械，20-移动装置，21-机架，22-滚轮或滑块，23-磁屏蔽罩，24-轨道，30-永磁体，40-磁感应装置，41-绕组，42-铁芯，50-弹性换能装置，51-气缸，52-活塞，53-活塞杆，54-进出气阀，55-弹簧。

本发明的实施例结合附图说明如下：

实施例1、如图1所示往复式动力装置10是由转轮或曲轴11连杆12组成，作为发电机时，机械能通过转轮11输入，动力可以是风力、水力、热力、畜力或人力手摇，连杆12的另一端与移动装置20为活动连接，移动装置20由铝合金或塑料制成，可沿滑道24作往复运动、一对永磁体30安装在该移动装置20上，该永磁体30是由钕铁硼作成的U形体，分别安装在移动装置20的两端，两个永磁体30同名磁极相对应，中间相隔一定距离，其间安装磁感应装置40，磁感应装置由铁芯42和套在其上的绕组41组成，并固定在机座上。与移动装置20相连接的弹性换能装置50是由气缸51，气缸内的活塞52，与活塞52相连的活塞杆51和气缸51上的进出气调节阀54构成，活塞杆53与移动装置20相连，气缸51固定在机座上，进出气阀54用于调节气缸51内的气体含量，该阀装在气缸51的一端，通常为二个，一个是进气阀，另一个是排气阀，进出气阀51采用定压单向自动调节阀。轨道24固定在机座上，两边各一条，移动装置沿着轨道24往复移动。

机器在运行前先调整气缸内的压力，使其处于最佳状态，即活塞52往复运动至气缸51的中间位置，活塞52两边的压力相等时，封闭进出气调节阀54。

如本发明作为发电机用，由外力带动转轮11转动，曲轴12推动移动装置20沿轨道24往复运动，若为顺时针方向旋转则移动装置20向右运动，位于移动装置20左端的永磁体30和固定在底座上的铁芯42逐渐靠近，由于永磁体30和铁芯42之间有相互吸引的作用，而且靠得越近吸力越大，此时二者互相吸引的力可以做功、由于移动装置20与活塞杆53相连，使活塞52向右移动，气缸51内的气体被压缩，磁力所做的功变成了气缸51内气体压缩所具有的势能，当曲轴11连杆12成直线时，安装在移动装置20左边的永磁体30与铁芯42左端靠得最近(接近吸合)，此时活塞杆53带动活塞52在气缸51内向右运动至最大限度，活塞53右侧缸内气体被压缩，其压强达最大，远大于活塞52的左侧，产生了反向力。在左侧永磁体30与铁芯42互相靠近的过程中，铁芯42被磁化、且磁通量逐渐增加、铁芯42左端磁极的极性与左侧永磁体30的极性相反，当两者靠得最近时铁芯42的磁通量达到高峰。随着转轮11的继续旋转，由于连杆12的拉力和气缸51内压缩空气的反弹力的作用，驱使移动装置20沿轨道24向左运动，位于移动装置20左边的永磁体30和固定在底座上的铁芯42的左端逐渐远离，铁芯42的磁性逐渐减弱，磁通量减少，位于移动装置20右边的永磁体30和铁芯42的右端互相吸引逐渐靠近、铁芯42又被磁化，右端产生了与靠近它的永磁体30的磁极相反极性的磁极，至曲轴11与连杆12重合时，移动装置20右端的永磁体30与铁芯42的右端靠得最近(接近吸合)，此时铁芯42的磁通量又达到了高峰，继而磁极极性发生倒转活塞52右侧气缸内的气体压强远小于左侧，形成负压。随着转轮11的继续转动，在连杆12的推力和气缸51内负压拉力的作用下，移动装置20又沿轨道24向右移动，重复上述动作，移动装置20带动永磁铁30作往复运动，使永磁体与铁芯时而靠近，时而远离，使铁芯42产生交变磁场，套在铁芯42上的绕组41产生感应电动势，发生交流电。在此过程中，永磁体与铁芯相向靠近时，所做的功大多由磁力与铁相互吸引的动能提供，同时还有一部分相向运动的动能传给弹性换能装置，使之产生相背运动的势能(如弹簧形变产生的势能或气缸内空气压力变化产生的势能)。永磁体与铁芯做相背运动时的能量，一部分由上述弹性势能转变成动能提供的，一部分由往复动力装置输入的机械能提供，由于弹性换能装置的介入，使磁能参与了做功，故节约了一定的机械能。

如本发明为电动机，外界输入的电流以一定的脉冲通入绕组41中，由于磁力与铁之间有相互吸引力，永磁体与铁芯靠近，使固定永磁体30的移动装置20向右移动，与移动装置20联接的活塞杆53活塞52，也被带动，在气缸51内向右移动，压缩气缸右边的空气，此时与移动装置相连的连杆12也向右移动，转轮11跟着作顺时针转动，一直到左边的永磁体30和铁芯42靠得最近(接近吸合)，活塞52在气缸51内向右移动到最大限度，活塞52右侧缸内的气体被压缩到压强至顶峰，产生反向力，曲轴11和连杆12成一直线，此时外界电源以瞬间脉冲形式接通，使左边铁芯的磁极极性变成与靠近它的永磁体30的极性相同，原来左边的永磁体30和铁芯42由互相吸引而变成互相排斥，使固定永磁体30的移动装置20向左移动，因为气缸内活塞右侧的被压缩的空气产生反弹力，驱使活塞52及活塞杆53向左移动，结果移动装置20在这二种力的作用下向左移动，推动连杆12运动，转轮11则继续作顺时针方向的转动，左侧永磁体30逐渐远离铁芯42，右侧永磁体30又靠近铁芯42，磁力与铁之间又产生吸引力直到曲轴与连杆重合，由于磁力参与了做功，故节约了电能。此时外界电源再次接通，电磁方向与上次相反，使铁芯42右侧的磁极极性与位于右边的永磁体30靠近它的磁极极性相同，产生排斥力，移动装置又向左运动。然后又重复上述动作则实现了电动机的功能。

实施例2，附图2为永磁体固定、磁感应装置运动结构示意图，永磁体30可采用超导磁体，固定在底座上，铁芯42和绕组41组成的磁感应装置40安置在移动装置20上，作发电机使用时靠磁场对铁芯42吸引力，及外界通过转轮11输入的机械能使磁感应装置40在移动装置20的轨道24上作往复运动，铁芯42产生交变磁场，使绕组产生感应电动势，向外输出交流电；若作为电动机使用时，可采用实施例1的方式向绕组41间断输入脉冲电流，使转轮11转动，向外输出机械能。

实施例3，附图3是简易电动机装置示意图，永磁体30安装在移动装置20上，汽缸51也安装在移动装置20上，磁感应装置40安装在机座上，活塞杆53固定在机座上，活塞杆53与活塞52相连。在使用时活塞52和活塞杆53是固定的，只有永磁体30和气缸51在滑动装置20上沿轨道24作往复运动，活塞泵、电锤、刨刀等都可作为机械能的输出对象。

实施例4，附图4为弹簧换能式电动机示意图，弹性换能装置50采用弹簧55，该弹簧55安装在移动装置20与底座之间，磁感应装置40固定在机座上，永磁体30安装在移动装置20上，移动装置20由移动机架21，滚轮或滑块22，铁制磁屏蔽罩23组成，磁屏蔽罩与机架21相连，组成箱盒式结构，将永磁体30和磁感应装置40罩在其中，以防止磁干扰及保护电磁器件。由曲轴连杆带动转动机械做动。在工作过程中如永磁体与铁芯靠近，侧弹簧55被压缩变形(磁力与铁互相吸引的动能传给了弹簧55)，把向右运动的机械能变成了弹簧55向左顶排移动装置的势能，此时向绕组41输入瞬间脉冲电流，铁芯42磁化后的磁极与所对应的永磁体的磁极同名，即产生相互排斥的作用力，在磁性排斥力与弹簧顶排力的作用下，移动装置20带动做功机械13向左移动做功，在移动至中点时，弹簧55所具有的压缩变形势能释放完毕，弹簧恢复自然状态，再向左继续移动时，弹簧55产生伸长变形，使之产生了向右回缩的势能，这样弹簧换能装置的作用力，参与了磁力做功，故节省了电能。

如单一种弹性装置不能满足时，可同时使用多种弹性装置。本发明输出的机械能可以带动多种机械做功，如电锤、刨刀、活塞泵等，应用范围很广。

Claims (5)

1、往复式磁力发电一电动机，具有往复式动力装置，永磁体，磁感应装置，移动装置，其特征为还具有弹性换能装置(50)弹性换能装置由气缸(51)，活塞(52)，活塞杆(53)，进出气调节阀(54)组成，气缸(51)固定在机座上(或移动装置(20)上)，气缸51内的活塞(52)，与活塞杆(53)相连，活塞杆(53)固定在移动装置(20)上(或机座上)，在气缸(51)或活塞(52)上设有进出气阀54，弹性换能装置也可以由弹簧(55)制成。

2、根据权利要求1所述的往复式磁力发电—电动机，其特征为永磁体(30)与磁感应装置(40)二者中有一组是安装在移动装置(20)上，另一组固定在机座上，铁芯(42)的两端分别与相隔一定距离的永磁体(30)的磁极相对应。磁感应装置由绕组(41)套在铁芯(42)上组成。

3、根据权利要求1或2所述的往复式磁力发电—电动机，其特征为永磁体(30)是由钕铁硼或超导电磁体制成，其形状为“U”形或“E”形或柱状。

4、根据权利要求1或2所述的往复式磁力发电—电动机，其特征为往复式动力装置由曲轴或转轮(11)和连杆(12)组成，连杆(12)与移动装置(20)相连。

5、根据权利要求1所述的往复式磁力发电—电动机，其特征为移动装置电机架(21)，滚轮或滑块(22)，磁屏蔽罩(23)，轨道(24)组成，磁屏蔽罩(23)和轨道(24)安装在机架(21)上，滚轮或滑块(22)安装在轨道(24)上，移动装置的机架(21)与往复式动力装置的连杆(12)和弹性换能装置(50)相连。

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