CN1996723A

CN1996723A - 直线增量电机与离合器结合拖动转轴旋转的动力系统

Info

Publication number: CN1996723A
Application number: CN 200610044231
Authority: CN
Inventors: 邱兆云
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-05-23
Filing date: 2006-05-23
Publication date: 2007-07-11

Abstract

直线增量电机与离含器结合拖动转轴旋转的动力系统，属于机电领域。它是由直线增量电机、离合器、摆臂、连杆等组成。直线增量电机的输出轴每往复移动一次，就推拉摆臂带动离合器离合一次，离合器就带动转轴旋转一个小角度，当直线增量电机在电子控制系统下作高速振荡时，转动轴就在离合器的作用下作相应的低转速大扭矩旋转。同时直线增量电机在往复移动时，其左右两侧的线圈在电子控制系统控制下，具有一组线圈耗电作功，另一组线圈发电的功能。该机械装置不仅适应于直线增量电机，也适应于其它直线电机，可广泛的应用于机电产品的设计与制造中。

Description

直线增量电机与离合器结合拖动转轴旋转的动力系统

所属技术领域

本发明涉及机电一体化的设计与制造，更明确的说是一种结构简单，利用直线电机驱动机械装置旋转的一种新型的动力系统。

背景技术

该发明是在发明人已获发明专利“永磁式直流增量电动机(专利号：ZL011079541)”的基础上，进一步研发配套的新技术，它对原发明的结构进行了逐渐完善，并扩大了直线电机的应用范围和使用方法。

发明内容

原发明专利永磁式直流增量电动机，是直线运动形式的动力系统，所以，原发明实际上说它是一种“永磁式直流直线增量电动机”更确切，本文将它简称为：直线增量电机。同时，将原文示意图中电磁铁与永磁体的结构作适当的调整，使永磁体在线圈绕组内最有效的电磁场范围内往复移动，以充分发挥电磁与永磁的磁场能量，提高其增量效果。原文中的电磁铁在本文中通称为线圈或线圈绕组。以下首先对原发明的结构进行修改和完善。

附图说明直线增量电机修改方案：参照示意图1、2，直线增量电机是由1线圈架、2线圈、3永磁体、4输出轴、5直线轴承、6曲轴连杆机构、7电机外壳、8电子控制系统等组成。线圈固定在线圈架上，线圈架的两端各固定一个直线轴承，永磁体两端各固定一段输出轴，输出轴在直线轴承内自由往复移动，输出轴的一端连接曲轴连杆机构，输出轴的另一端输出直线动力，曲轴的旋转轴上一侧可以安装电子控制系统的信号检测元件。这样，直线增量电机的输出轴在电子控制系统的控制下，即可连续可调的输出往复直线动力。图1永磁体中部直径一段大于两边永磁体的直径，是为了利用电磁线圈内侧端部的磁场能量。

直线增量电机输入电流的方式可有以下三种：一、将两线圈并联，通入正向电流使两个线圈的内侧同时产生相同的磁极，都是N极或都是S极，这样一侧线圈与永磁体相吸，另一侧线圈与永磁体相斥，输出轴在磁动力的作用下向一方移动，当通入反相电流时输出轴又向另一方移动。这样控制系统不断的输入正负电流，输出轴就不断的作往复直线移动。二、当控制系统给左边线圈通电右侧线圈断电时，永磁体与通电线圈产生相吸或相斥的磁动力，推动输出轴向一方移动，而此时永磁体在右侧线圈内移动必然产生感性电流发电，可以经电子控制系统将该电能获取并利用。当给右边线圈通电左侧线圈断电时，输出轴又向另一方移动，左边的线圈又产生感性电流，仍可经电子控制系统获取电能。这样就实现了一组线圈耗电作功，另一组线圈发电，两组线圈交替变换的功能。三、当控制系统只给一侧线圈通入可控的交变电流，使输出轴往复移动时，另一侧线圈内永磁体的往复移动，产生感生电流经电子控制系统获取电能并利用，这样就实现了一组线圈耗电作功，另一组线圈发电的功能。

以下参照示意图3、4对该发明的重要部分，离合器与摆臂的组成形式给予说明：

参照示意图3(a)，它是由1摆臂上齿轮、2摆臂、3摆臂固定销、4摆臂下齿轮、5离合器齿轮、6离合器组成。

参照示意图3(b)，它是由1摆臂上轴孔、2摆臂、3摆臂固定销、4摆臂下齿轮、5离合器齿轮、6离合器组成。

本文将图3称之为反向离合装置。

参照示意图4(a)，它是由1摆臂上齿轮、2摆臂、3离合器组成。

参照示意图4(b)，它是由1摆臂上轴孔、2摆臂、3离合器组成。

本文将图4称之为正向离合装置。

具体实施方案有以下五种

方案一、参照示意图5，将直线增量电机固定在机架上，输出轴上安装齿条，齿条与图3(a)摆臂上齿轮咬合，摆臂固定销将摆臂固定在机架上，摆臂下齿轮与离合器上的齿轮咬合，离合器固定在机架上。当直线增量电机在电子控制系统控制下输出轴向左移动时，离合器上的齿轮顺时针方向转动，当直线增量电机输出轴向右移动时，离合器上的齿轮逆时针方向转动，直线增量电机输出轴往复移动一个循环，离合器就离合一次，拖动转轴旋转一个角度。

方案二、参照示意图6，将直线增量电机固定在机架上，输出轴通过连杆与图3(b)摆臂上轴孔连接，摆臂固定销将摆臂固定在机架上，摆臂下齿轮与离合器上的齿轮咬合，离合器固定在机架上。当直线增量电机在电子控制系统控制下输出轴向左移动时，离合器上的齿轮按顺时针方向转动，当直线增量电机输出轴向右移动时，离合器上的齿轮按逆时针方向转动，直线增量电机输出轴往复移动一个循环，离合器就离合一次，拖动转轴旋转一个角度。

方按三、参照示意图7，将直线增量电机固定在机架上，输出轴上安装齿条，齿条与图4(a)摆臂上齿轮咬合，离合器固定在机架上。当直线增量电机在电子控制系统控制下输出轴向左移动时，离合器按逆针方向转动，当直线增量电机输出轴向右移动时，离合器按针顺时针方向转动，直线增量电机输出轴往复移动一个循环，离合器就离合一次，拖动转轴旋转一个角度。

方按四、参照示意图8，将直线增量电机固定在机架上，输出轴通过连杆与图4(b)摆臂上轴孔连接，离合器固定在机架上。当直线增量电机在电子控制系统控制下输出轴向左移动时，离合器按逆针方向转动，当直线增量电机输出轴向右移动时，离合器按针顺时针方向转动，直线增量电机输出轴往复移动一个循环，离合器就离合一次，拖动转轴旋转一个角度。

方按五、将一反向离合装置和一正向离合装置，安装在同一转动轴上，直线电机的连杆同时推拉两个离合器的摆臂，这样无论直线电机往那个方向移动，转动轴都会受到来自离合器的扭矩力，转轴旋转起来就会更加平稳，当直线增量电机在电子控制系统下作高速振荡时，转动轴就在离合器的作用下作相应的低转速大扭矩旋转。

举例说明该技术在电动自行车上的的应用

一、参照图9自行车后轴结构示意图，它是由1螺母、2左花盘、3轴辊、4右花盘、5正向离合器、6摆臂组成。当直线增量电机输出轴拖动摆臂向前摆动时，正向离合器处于合的状态拖动花盘转动，花盘上固定的车轮一起转动。当直线电机输出轴拖动摆臂向后摆动时，离合器处于离的状态花盘仍按惯性转动，花盘上固定的车轮仍一起转动。

二、参照图10自行车后轴结构示意图，它是由1螺母、2左花盘、3轴辊、4右花盘、5正向离合器、6摆臂、7反向离合器、8固定销组成。当直线电机输出轴拖动两个摆臂一起摆动时，无论摆臂是前还是后摆动，两个离合器总有一个处于合的状态，因此车轮会平稳的运行。

离合器可选用单向离合器又称单向轴承，超越离合器，飞轮等离合器。

该技术可广泛的应用于机电产品的设计与制造中。

目前，直线电机的传统用法是拖动或推动物体作直线运动，扭矩电机才用来作旋转运动。本发明是直线增量电机与离合器结合，利用直线增量电机的往复直线运动，相对离合器转轴作弧线或切线运动而使转动轴旋转的机械装置，该机械装置不仅适应于直线增量电机，也普遍的适应于其它直线电机，同时其它直线电机尤其是震荡电机也可与曲轴连杆结构结合输出旋转运动。

附图说明；

图1表示该动力系统中直线增量电机的结构示意图，输出轴上的永磁体中间部分体积直径大于两边的直径。

图2表示该动力系统中直线增量电机的结构示意图，输出轴上的永磁体直径大小一样。

图3表示该动力系统中反向离合器摆臂(a)和(b)的两种不同示意图。

图4表示该动力系统中正向离合器摆臂(a)和(b)的两种不同示意图。

图5表示该动力系统中直线增量电机的输出轴端安装有齿条，齿条与图3(a)反向离合器摆臂上端的齿轮咬合。

图6表示该动力系统中直线增量电机的输出轴端与连杆一端连接，连杆的另一端与图3(b)反向离合器摆臂上端轴孔连接。

图7表示该动力系统中直线增量电机的输出轴端安装有齿条，齿条与图4(a)正向离合器摆臂上端的齿轮咬合。

图8表示该动力系统中直线增量电机的输出轴端与连杆一端连接，连杆的另一端与图4(b)正向离合器摆臂上端轴孔连接。

图9是该动力系统在自行车上的应用举例，表示正向离合器与自行车后轴结合的示意图。

图10是该动力系统在自行车上的应用举例，表示一个正向离合器和一个反向离合器与自行车后轴结合的示意图。

Claims

1、直线增量电机与离合器结合拖动转轴旋转的动力系统，其特征在于直线增量电机一端与曲轴连杆机构结合作旋转运动，另一端通过连杆与离合器摆臂结合，利用直线增量电机的往复直线运动，推拉摆臂往复摆动，相对旋转体作弧线或切线运动，而使离合器转轴旋转的机械装置。

2、按照权利要求1所述的直线增量电机与离合器结合拖动转轴旋转的动力系统，其特征在于其它直线电机与离合器结合，利用直线电机的往复直线运动，推拉离合器摆臂往复摆动，相对旋转体作弧线或切线运动，而使离合器转轴旋转的机械装置。

3、按照权利要求1所述的直线增量电机与曲轴连杆机构结合作旋转运动，其特征在于其它直线电机与曲轴连杆结构机结合，输出旋转运动的方法。

4、按照权利要求1所述的直线增量电机，实现一组线圈耗电作功，另一组线圈发电，两组线圈功能交替变换的方法，其特征在于直线增量电机是由线圈架、线圈、永磁体、输出轴、直线轴承、曲轴连杆机构、电机外壳、电子控制系统等组成，线圈固定在线圈架的左右两侧上，线圈架的两端各固定一个直线轴承，永磁体两段各固定一段输出轴，输出轴在直线轴承内自由往复移动，一端输出轴连接曲轴连杆机构，另一端输出轴输出直线动力，曲轴的旋转轴上一侧可以安装电子控制系统的信号检测元件，直线增量电机的输出轴在电子控制系统的控制下，即可连续可调的输出往复直线动力，当控制系统给左边线圈通电右侧线圈断电时，永磁体与通电线圈产生相吸或相斥的磁动力，推动输出轴向一方移动，而此时永磁体在右侧线圈中移动产生感性电流发电，经电子控制系统将该电能获取并利用，当给右边线圈通电左侧线圈断电时，输出轴又向另一方移动，左边的线圈又产生感性电流，仍经电子控制系统获取电能，实现一组线圈耗电，另一组线圈发电，两组线圈交替变换的功能。

5、按照权利要求1、4所述的直线增量电机，实现一组线圈耗电作功，另一组线圈发电的方法，控制系统只给一侧线圈通入可控的交变电流，使输出轴往复移动，另一侧线圈产生感生电流经电子控制系统获取电能，实现一组线圈耗电作功，另一组线圈发电的功能。