CN201466954U - 一种电机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种电机，包括活塞、设于活塞内曲轴顶部的永久磁铁、位于活塞顶部且固定的铁芯及环绕于铁芯上的线圈、用于给线圈通直流电的主电路和用于控制主电路通断电的控制电路，所述线圈通电后铁芯上所产生的磁场的方向与永久磁铁的磁场方向相反，活塞的底部设有输出轴，输出轴与连杆固定连接，连杆与曲轴的底部铰接，输出轴与另一用于启动输出轴使输出轴定向旋转的传统电机相连。本实用新型结构简单、转速和功率可调范围大、不会产生大的启动电流且省电。

Description

一种电机

技术领域

本实用新型涉及一种电动输出设备，特别是一种电机。

背景技术

现有大功率的电机由于是连续运作，也就需要连续不断的供电才能保持电机的转动，耗电较大，而且普通的电机要改变它的转速和功率比较难，而且可调范围也小，另外，现有大功率的电机在启动时更会产生很大的启动电流，对电网或供电措施造成冲击或损坏，因此，设计一种新型电机。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单、转速和功率可调范围大、不会产生大的启动电流且省电的电机。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电机，包括活塞、设于活塞内曲轴顶部的永久磁铁、位于活塞顶部且固定的铁芯及环绕于铁芯上的线圈、用于给线圈通直流电的主电路和用于控制主电路通断电的控制电路，所述线圈通电后铁芯上所产生的磁场的方向与永久磁铁的磁场方向相反，活塞的底部设有输出轴，输出轴与连杆固定连接，连杆与曲轴的底部铰接，输出轴与另一用于启动输出轴使输出轴定向旋转的传统电机相连。

上述技术方案还可以有以下的改进方案：在铁芯的两头都设有活塞和输出轴，活塞内都设有永久磁铁，在铁芯两头的永久磁铁的磁场方向相同；所述铁芯的材质为电工纯铁；所述线圈为超导线圈；所述输出轴上还固定有一惯性轮；所述主电路包括直流电源和升压/稳压电路或者包括交流电源和转直流稳压电路；所述控制电路包括主控制电路、活塞位置信号检测电路和电流大小控制电路；所述线圈由多组线圈并联组成；所述永久磁铁为高温钕铁硼磁铁。

本实用新型还可以采用另一种类似的技术方案，即一种电机，包括导杆、设于导杆上曲轴顶部的永久磁铁、位于导杆顶部且固定的铁芯及环绕于铁芯上的线圈、用于给线圈通直流电的主电路和用于控制主电路通断电的控制电路，所述线圈通电后铁芯上所产生的磁场的方向与永久磁铁的磁场方向相反，导杆的底部设有输出轴，输出轴与连杆固定连接，连杆与曲轴的底部铰接，输出轴与另一用于启动输出轴使输出轴定向旋转的传统电机相连。

本实用新型的有益效果是：由于本实用新型采用活塞运动方式，活塞运动有半圈的动能是由永久磁铁的吸力产生，有部分动能是由大磁场强度的永久磁铁提供，在动能方面更可以增强，转动一圈只需要提供2毫秒左右的供电就能运动，不需要电源连续的供电，所以可节约用电；另外，活塞运动式电机启动电流不会突变，对电网或供电措施不会造成冲击和损坏；由于本实用新型的用电部分为环形线圈，在线圈能承受的前提下，功率的改变和转速的改变只需要改变电流的大小就能轻易的实现，要改变本实用新型电机的参数，只需要更换线圈就可以更大范围的改变电机的性能参数，而机械结构可以不变，所以本实用新型转速和功率可调范围大，而且容易调节.

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型第一种实施例的电源做功行程结构原理示意图；

图2是本实用新型第一种实施例的磁铁做功行程结构原理示意图；

图3是本实用新型第一种实施例的线圈通直流电状态示意图；

图4是本实用新型第一种实施例的线圈断电状态示意图；

图5是本实用新型采用直流电源的电路模块示意图；

图6是本实用新型采用交流电源的电路模块示意图；

图7是本实用新型第二种实施例的电源做功行程结构原理示意图；

图8是本实用新型电机输出传动示意图。

具体实施方式

参照图1，本实用新型一种电机第一种实施例，包括活塞1、设于活塞1内曲轴11顶部的永久磁铁2、位于活塞1顶部且固定的铁芯3及环绕于铁芯3上的线圈4、用于给线圈4通直流电的主电路5和用于控制主电路5通断电的控制电路6，所述线圈4通电后铁芯3上所产生的磁场的方向与永久磁铁2的磁场方向相反，活塞1的底部设有输出轴8，输出轴8与连杆12固定连接，连杆12与曲轴11的底部铰接，输出轴8与另一用于启动输出轴8使输出轴8定向旋转的传统电机相连，所述传统电机是指现有的通用的采用电机绕子做圆周旋转运动的交流电机或直流电机，该传统电机用于启动输出轴8运动，从而启动本实用新型所述的电机运动。

上述技术方案还可以有以下的改进方案：为了更充分的利用好电流所产生的磁场，在铁芯3的两头都设有活塞1和输出轴8，活塞1内都设有永久磁铁2，在铁芯3两头的永久磁铁2的磁场方向相同，这样就能把铁芯3两头的磁场能量都充分地利用起来产生推力.所述铁芯3的材质为电工纯铁，也可为硅钢片，电工纯铁仅有微弱的剩磁残留，特别适合在本设计中使用.所述线圈4为超导线圈，由于线圈在大电流的状态下会产生大量的热量，使用超导线圈后就不会产生大量的热量，不仅发热量小，而且可以省下更多的电能.所述输出轴8上还固定有一惯性轮，以利用电机运转产生的惯性能.所述主电路5包括直流电源51和升压/稳压电路52或者包括交流电源53和转直流稳压电路54，所述控制电路6包括主控制电路61、活塞位置信号检测电路62和电流大小控制电路63，活塞位置信号检测电路62用于检测活塞1的位置，也就是永久磁铁2所处的位置，并将检测到的该位置信号反馈给主控制电路61，主控制电路61根据反馈的位置信号控制主电路5的通断电状态，电流大小控制电路63用于控制线圈4上电流的大小，以改变电机的参数，如图5、图6所示，即采用直流电源或交流电源时的电路模块示意图.直流电源可以为蓄电池.上述电路都是现有的常用的电路，其具体的电路原理和细节在此不做赘述.为了进一步改变电机的参数，所述线圈4可由多组线圈并联组成，这样，可以由控制电路6选择给其中的一组或多组或全部供电，实现参数可调，转速和功率的可调范围更大.所述永久磁铁2可采用高温钕铁硼磁铁，对铁芯3产生较为强大的吸力.

本实用新型第二种实施例，参照图7，一种电机，包括导杆13、设于导杆13上曲轴11顶部的永久磁铁2、位于导杆13顶部且固定的铁芯3及环绕于铁芯3上的线圈4、用于给线圈4通直流电的主电路5和用于控制主电路5通断电的控制电路6，所述线圈4通电后铁芯3上所产生的磁场的方向与永久磁铁2的磁场方向相反，导杆13的底部设有输出轴8，输出轴8与连杆12固定连接，连杆12与曲轴11的底部铰接，输出轴8与另一用于启动输出轴8使输出轴8定向旋转的传统电机相连。本实施例中，永久磁铁2穿插于导杆13上，永久磁铁2可在导杆13上上下往复滑动。

本实用新型的第一种实施例的工作原理如下：

永久磁铁2会对铁芯3形成吸力，如图2、图4所示，在线圈4没通电的情况下，永久磁铁2对铁芯3产生较为强大的吸力，距离越小吸力会越大，铁芯3固定不能动，吸力促使永久磁铁2滑向铁芯3，从而带动曲轴11、连杆12和输出轴8运动，在这一过程中，活塞1的做功完全靠永久磁铁2对铁芯3的吸力产生，不会浪费任何的能源。

在活塞1运动到顶点，即永久磁铁2离铁芯3的距离最小时，控制电路6控制主电路5导通，线圈4通过一直流大电流，线圈4两端产生磁场，所产生的磁场的方向与永久磁铁2的磁场方向相反，如图1、图3所示，导致所产生的磁场与永久磁铁2的磁场相近的一端极性相同，从而同性相排斥，使得永久磁铁2脱离铁芯3，由两个反向磁场产生强大的反向推力，推动永久磁铁2远离铁芯3运动，从而带动曲轴11、连杆12和输出轴8运动，在这一过程中，活塞1运动做功完全靠所产生的电磁场对永久磁铁2的排斥力来完成，也就是靠电源做功。

当活塞1运动到底部，即永久磁铁2离铁芯3的距离最大时，控制电路6控制主电路5断电，这时，铁芯3两头的电磁场消失，永久磁铁2靠吸引力滑向铁芯3，重复前述的动作。

本实用新型第二种实施例的工作原理与第一种实施例的工作原理相同。

在实际应用中，可以设计多组的线圈组，每个线圈组带动对称的两个活塞，以便可以组合成功率更大的电机。在启动时，要先启动所述的传统电机，所述的传统电机只要转动1秒钟就可以停下，这样，才能让本实用新型所述的电机开始运动，才能发挥本实用新型的电机的优点。

举一个例子，设定本实用新型电机的转速为3000转/分钟，活塞的上下运动距离为40毫米，即活塞运动80毫米为一圈，那么活塞的运动速度＝电机转速×活塞运动距离(每圈)＝240000毫米/分钟，设电流的速度为10000毫米/秒，而电路的总长度为10000毫米，把活塞的运动速度转化为以秒计算为240000毫米/60秒，即4000毫米/秒，设定活塞1运动到顶点，即永久磁铁2离铁芯3的距离最小时，控制电路6控制主电路5导通，线圈4开始上电，当活塞1运动到底部，即永久磁铁2离铁芯3的距离最大时，控制电路6控制主电路5断电，则线圈4通电的时间为40毫米÷4000毫米/秒＝0.01秒，因为断电状态下活塞的运动距离也为40毫米，所以线圈4断电的时间也为0.01秒，也就是说，控制电路6发出导通信号的周期为0.02秒。只要控制电路6按这个要求去运作就能保持本实用新型电机的运转。

现有的发动机在实际运转中，每转动2圈只有半圈是气体燃烧做功的行程，其中的压缩行程会由于气体的体积压缩，会需要做一定的负功，也意味着要浪费一定的能量，而本实用新型的电机的两个行程中，每一圈就有两个做功行程，能源的利用很充分，电机的运转也会更加平顺和有力，同时，由于有半圈的做功是由永久磁铁来完成的，可以大大的提高电机的功率又不需要浪费电源.

本实用新型电机还可以设有一电机输出轴81和一电机惯性轮84，如图8所示，所述输出轴8带动皮带轮82旋转，皮带轮82带动皮带轮83旋转，皮带轮83带动电机输出轴81旋转，电机输出轴81带动电机惯性轮84旋转。图8中所示的皮带轮传动方式也可改为齿轮传动方式，由齿轮连接输出轴8和电机输出轴81。

Claims (10)

1.一种电机，其特征在于：包括活塞(1)、设于活塞(1)内曲轴(11)顶部的永久磁铁(2)、位于活塞(1)顶部且固定的铁芯(3)及环绕于铁芯(3)上的线圈(4)、用于给线圈(4)通直流电的主电路(5)和用于控制主电路(5)通断电的控制电路(6)，所述线圈(4)通电后铁芯(3)上所产生的磁场的方向与永久磁铁(2)的磁场方向相反，活塞(1)的底部设有输出轴(8)，输出轴(8)与连杆(12)固定连接，连杆(12)与曲轴(11)的底部铰接，输出轴(8)与另一用于启动输出轴(8)使输出轴(8)定向旋转的传统电机相连。

2.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：在铁芯(3)的两头都设有活塞(1)和输出轴(8)，活塞(1)内都设有永久磁铁(2)，在铁芯(3)两头的永久磁铁(2)的磁场方向相同。

3.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述铁芯(3)的材质为电工纯铁。

4.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述线圈(4)为超导线圈。

5.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述输出轴(8)上还固定有一惯性轮。

6.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述主电路(5)包括直流电源(51)和升压/稳压电路(52)或者包括交流电源(53)和转直流稳压电路(54)。

7.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述控制电路(6)包括主控制电路(61)、活塞位置信号检测电路(62)和电流大小控制电路(63)。

8.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述线圈(4)由多组线圈并联组成。

9.根据权利要求1所述的电机，其特征在于：所述永久磁铁(2)为高温钕铁硼磁铁。

10.一种电机，其特征在于：包括导杆(13)、设于导杆(13)上曲轴(11)顶部的永久磁铁(2)、位于导杆(13)顶部且固定的铁芯(3)及环绕于铁芯(3)上的线圈(4)、用于给线圈(4)通直流电的主电路(5)和用于控制主电路(5)通断电的控制电路(6)，所述线圈(4)通电后铁芯(3)上所产生的磁场的方向与永久磁铁(2)的磁场方向相反，导杆(13)的底部设有输出轴(8)，输出轴(8)与连杆(12)固定连接，连杆(12)与曲轴(11)的底部铰接，输出轴(8)与另一用于启动输出轴(8)使输出轴(8)定向旋转的传统电机相连。

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