CN201674438U - 联动式棘轮机构磁力机 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种联动式棘轮机构磁力机，主要包括原动机、永磁能发生装置、联动齿轮、棘轮机构和超越离合器。机器由原动机起动，转子转动时，摇柄上的磁铁与转子上的磁环交替产生吸力和斥力，对摇杆产生往复摆动的角动力，通过联动齿轮、中间齿轮、棘轮机构和超越离合器将摇杆往复摆动的动力转换成机械旋转运动的动力向终端输出。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种能源、动力系统，特别是利用永磁能发生装置、棘轮机构、联动齿轮和超越离合器，将永磁能转换成机械旋转运动动力的联动式棘轮机构磁力机。
技术背景
人类现在利用的能源主要有石油、水力、风电、太阳能等，成本高、环境污染严重。
现有技术：本人申请的“棘轮机构永磁能原动机”、“棘轮机构磁力机”和“棘轮机构永磁能发动机”，利用永磁能发生装置和一种可以将多个往复运动的动力转换成机械回转运动动力的棘轮机构，将永磁能转换成机械旋转运动动力的磁力机。
本实用新型利用联动齿轮将多个磁铁和磁环相吸相斥产生的往复运动的动力转换成一个机械往复运动的动力，再通过普通的棘轮机构和超越离合器转换成机械旋转运动的动力，既可以降低噪音，又可以避免使用过于复杂的棘轮机构。
实用新型内容
本实用新型是这样实现的：一种联动式棘轮机构磁力机，主要包括原动机、永磁能发生装置、联动齿轮、棘轮机构和超越离合器，其特征是：
a.永磁能发生装置由磁铁(1)、磁环(2)、转子(3)和摇柄(4)组成，转子四周设有一个由8个或8个以上S极和N极相间排列的磁铁组成的磁环，而且磁环上磁铁的数量是4或6的公倍数；4个或4个以上的设在摇杆上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，而且磁铁的数量是2的公倍数，磁铁按S极和N极相间排列；摇杆上的磁铁与转子上的磁环相对而设，且绕轴对称或平均分布；转子与输入轴(13)固定连接；
b.摇杆上设有联动齿轮(5)，相邻的联动齿轮相互啮合；联动齿轮与棘轮机构之间通过一个或一个以上的中间齿轮(6)传递动力，联动齿轮中的一个齿轮与中间齿轮啮合；棘轮通过超越离合器(9)与输出轴(14)连接；原动机通过输入轴(13)与转子连接；
c.原始动力由原动机从输入轴输入，转子转动时，摇杆上的磁铁与转子上的磁环交替产生吸力和斥力，对摇杆产生往复摆动的角动力，通过联动齿轮、中间齿轮、棘轮机构和超越离合器将摇杆往复摆动的动力转换成机械旋转运动的动力向终端输出。
所述原动机为带蓄电池的电动机或起动机。当原动机为电动机时，机器起动的能量来自蓄电池，机器起动后，机器输出的部份能量被转化为电能输送回蓄电池或直接输送给电动机，以维持机器的持续运转。当原动机为起动机时，机器起动后，起动机不再输出能量，机器输出的部份机械能通过联动机构输送回输入轴和转子，以维持机器的持续运转。
设在联动齿轮与棘轮机构之间的中间齿轮除了作为两者力传递的中间介质外，还能通过一级或一级以上的中间大小齿轮副将联动齿轮往复运动的摆动角度放大，使棘爪机构(8)可以获得摆动范围更宽的往复运动动力。
所述联动机构是设在输出轴与输入轴之间的齿轮传动或带传动或链传动机构。以下例举一种设在输出轴和输入轴之间的联动机构：
一种带传动联动机构，主要由传动带(19)、输出轴主动带轮(18)、联动机构传动轴(21)、联动机构传动轴从动带轮(20)、联动机构传动轴主动带轮(23)和输入轴从动带轮(22)组成。输出轴主动带轮与联动机构传动轴从动带轮之间设有一条传动带，传动带用张紧轮张紧；联动机构传动轴主动带轮与输入轴从动带轮之间设有一条传动带，传动带用张紧轮张紧。
联动式棘轮机构磁力机是一种联动式棘轮机构磁力发电机或联动式棘轮机构磁力马达或联动式棘轮机构磁力发动机。三者的区别：前者在机器中加装有发电机(12)；马达仅向外输出机械旋转运动的动力；而发动机则包含有变速器，向外输出可变速的机械旋转运动的动力。
联动式棘轮机构磁力发电机所加装的发电机为交流发电机或直流发电机，按种类可细分为同步发电机、异步发电机、步进发电机等。
联动式棘轮机构磁力发动机的变速器为手动变速器(MT)或自动变速器(AT)或手动/自动变速器或无级式变速器。变速器是能固定或分档改变输出和输入传动比的齿轮传动装置。又称变速箱。变速器由传动机构和变速操纵机构组成，可制成单独变速机构或与传动机构合装在同一壳体内。传动机构用普通齿轮传动，或用行星齿轮传动。普通齿轮传动变速机构一般用滑移齿轮和离合器等。滑移齿轮有多联滑移齿轮和变位滑移齿轮之分。离合器有啮合式和摩擦式之分。利用变速器可以实现改变传动比，实现倒车行驶，中断动力传递和实现空档。下面例举一种手动变速器：
一种手动变速器，主要包括：输入端、操纵杆(27)、换挡叉(29)、套筒(30)、输出轴、中间轴(28)和齿轮组(31)。输入端通过中间传动轴和超越离合器与棘轮连接，输出轴与输出终端(差速器)连接，中间轴通过联动机构和输入轴与转子连接。操纵杆设有停机挡、驻车挡、空挡、前进挡和倒挡。当操纵杆拨至停机挡时，套筒与齿轮分离，断开了来自棘轮的动力，中间轴和输出轴都停止输出动力，转子也随之停止运行，需要起动器起动后才能重新工作。当操纵杆拨至空挡时，套筒(30)仍与齿轮结合，输出轴不输出动力，中间轴输出动力，转子及棘轮机构继续工作。当操纵杆拨至前进挡或倒挡时，第一输出端和第二输出端同时输出动力。挡操纵杆拨至驻车挡时，中间轴仍输出动力，输出轴被锁止。前进挡一般有4至5个挡位。
联动式棘轮机构磁力发动机的工作原理：发动机由带有蓄电池的起动机起动，起动机带动输入轴转动，输入轴带动转子旋转，转子转动时，摇杆上的磁铁与转子上的磁环相吸相斥，对摇杆产生往复运动的动力，而摇杆磁铁作用于转子磁环的磁力是相互抵消的。多个摇杆往复摆动的动力通过联动齿轮、中间齿轮转换成一个机械往复运动的动力，再通过棘轮机构转换成棘轮的回转动力，经超越离合器转换成机械持续旋转的动力，一方面经变速器中间轴、联动机构和输入轴输送给转子，使转子得以持续转动，另一方面经变速器、输出轴向外输出工作动力。
各摇杆上的磁铁的S极和N极相间排列，当磁环旋转时，相邻的摇杆磁铁的摆动(旋转)方向是相反的，因此相邻的联动齿轮的旋转(摆动)的方向是相反的，又因为摇杆和联动齿轮的数量是偶数，所以多个摇杆摆动的动力可以集中于联动齿轮中的一个齿轮输出。
转子上设有8个或8个以上的相间而设的磁铁，而且磁铁的数量是4或6的公倍数，如12个、16个、18个、20个等等。摇杆磁铁设有4个或4个以上，而且磁铁的数量是2的公倍数，如4、6、8、10等等。如果转子上的磁铁数量不是4或6的公倍数，如9个，则摇杆磁铁作用于磁环相吸相斥的力就不能被全部抵消，效果就要打折扣。
摇杆上的磁铁与转子上的磁铁为永磁铁。磁铁一般做成弧线形，也可以是直线形磁铁。如果摇杆上磁铁的是弧形磁铁，则对应的磁环是圆形的；如果摇杆上的磁铁是直线形磁铁，磁环则相应设计为正多边型，如正八边形、正12边形等。
摇杆磁铁设在外层、转子及磁环设在内层，或者，磁环设在外层、摇杆磁铁设在内层。
棘轮机构包括：按工作原理分为啮合式棘轮机构和摩擦式棘轮机构两种；按棘齿的位置分外棘齿和内棘齿；按棘齿的形状分三角形齿和矩形齿；按动作次数分单动式和双动式。摩擦式棘轮机构又分为偏心楔块式棘轮机构和滚子楔紧式棘轮机构。
机器有摆动限位设计，以限制摇杆磁铁的摆动范围，防止摇杆上的磁铁与磁环相互碰撞。限位方法：在机架上设挡块，或者，在摆杆销轴或摇杆或齿轮轴与机架的连接处设挡块，或者，对相互啮合的齿轮作限位设计，以限制限制摇杆磁铁的摆动范围。
由于棘轮机构是一种将往复运动的动力转换成间歇回转运动动力的机构，因此还需要利用超越离合器将间歇回转运动的动力转换成持续旋转的动力。所以棘轮要通过超越离合器与输出轴连接。
磁铁可以根据需要及设计要求，做长一点或做短一点。在需要较大动力的场合，磁铁可以做成或接成较长的磁瓦。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例结构示意图。
图2为本实用新型第一实施例主要配件装配图。
图3为本实用新型第二实施例结构示意图。
图4为本实用新型第三实施例结构示意图
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述。
第一实施例
参见图1，一种联动式棘轮机构磁力发电机，主要包括：电动机、永磁能发生装置、联动齿轮、棘轮机构、超越离合器和发电机，永磁能发生装置由转子(1)、磁环(2)、磁铁(3)和摇杆(4)组成，转子四周设有一个由8个S极和N极相间排列的磁铁组成的磁环；4个设在摇杆上的磁铁平均分布在转子的周围，磁铁按S极和N极相间排列；摇杆上的磁铁与转子上的磁环相对而设，且绕轴平均分布；转子与输入轴(13)固定连接；4条摇杆上设有4个联动齿轮(5)，相邻的联动齿轮相互啮合；联动齿轮与棘轮机构之间通过3个中间齿轮(6、6.1、6.2)传递动力；中间齿轮(6)为小齿轮，通过中间齿轮轴(15)与中间大齿轮(6.1)组成一级大小齿轮副，中间大齿轮与中间小齿轮(6.2)啮合；联动齿轮中的一个齿轮与中间齿轮(6)啮合，中间小齿轮(6.2)通过销轴与棘爪机构的摆杆连接；联动齿轮摆动的动力经中间大小齿轮副放大摆动的角度后传递给棘爪机构(8)。棘轮(7)通过超越离合器(9)与输出轴(14)连接；输出轴与发电机连接(12)；带有蓄电池(11)的电动机(10)通过输入轴(13)与转子连接；输入轴、摇杆、中间齿轮轴和销轴通过轴承(16)定位于机架(17)。原始动力由电动机从输入轴输入，转子转动时，摇杆上的磁铁与转子上的磁环交替产生吸力和斥力，对摇杆产生往复摆动的角动力，通过联动齿轮、中间齿轮、棘轮机构和超越离合器将摇杆往复摆动的动力转换成机械旋转运动的动力，通过发电机转换成电能。部份输出的电能被输送回蓄电池或直接输送给电动机，以维持机器的循环运转。
第一实施例主要配件装配图
参见图2，发电机(12)通过输出轴(14)和超越离合器(9)与棘轮(7)连接，棘爪机构(8)通过销轴与中间小齿轮(6.2)连接，中间小齿轮(6.2)与中间大齿轮(6.1)啮合，中间大齿轮通过中间齿轮轴(15)与中间齿轮(6)组成大小齿轮副，中间齿轮(6)与4个联动齿轮(5)中的任意一个齿轮啮合，4个联动齿轮中相邻的齿轮相互啮合，4个联动齿轮分别设在4条摇杆(4)上，摇杆上设有磁铁(3)，磁环(2)设在转子(1)上，转子通过输入轴(13)与带有蓄电池(11)的电动机(10)连接。其余未述部份同第一实施例，不再重复。
第二实施例
参见图3，一种联动式棘轮机构磁力马达，主要包括：起动机(24)、永磁能发生装置、联动齿轮、中间齿轮、棘轮机构、超越离合器和联动机构。起动机齿轮(26)与设在输入轴上的飞轮(25)啮合。联动机构是一种带传动机构，主要由传动带(19)、输出轴主动带轮(18)、联动机构传动轴(21)、联动机构传动轴从动带轮(20)、联动机构传动轴主动带轮(23)和输入轴从动带轮(22)组成。联动机构设在输出轴与输入轴之间。一方面输出轴向外输出工作动力，另一方面输出轴输出的部份机械动力通过联动机构输送回输入轴和转子，以维持机器的持续运转。其余未述部份同第一实施例，不再重复。
第三实施例
参见图4，一种联动式棘轮机构磁力发动机，主要包括：起动机(24)、永磁能发生装置、联动齿轮、中间齿轮、棘轮机构、超越离合器、联动机构和手变速器。手动变速器主要由输入端、操纵杆(27)、换挡叉(29)、套筒(30)、输出轴、中间轴(28)和齿轮组(31)组成。输入端通过变速器输入轴(32)和超越离合器(9)与棘轮(7)连接，输出轴与输出终端(差速器)连接，中间轴通过联动机构和输入轴(13)与转子(1)连接。操纵杆设有停机挡、驻车挡、空挡、前进挡和倒挡。当操纵杆拨至停机挡时，套筒与齿轮分离，断开了来自棘轮的动力，中间轴和输出轴都停止输出动力，转子也随之停止运行，需要起动器起动后才能重新工作。当操纵杆拨至空挡时，套筒(30)仍与齿轮结合，输出轴不输出动力，中间轴输出动力，转子及棘轮机构继续工作。当操纵杆拨至前进挡或倒挡时，第一输出端和第二输出端同时输出动力。挡操纵杆拨至驻车挡时，中间轴仍输出动力，输出轴被锁止。前进挡有5个挡位。其余未述部份同第一、第二实施例，不再重复。
Claims (13)
1.一种联动式棘轮机构磁力机，主要包括原动机、永磁能发生装置、联动齿轮、棘轮机构和超越离合器，其特征是：
a.永磁能发生装置由磁铁(1)、磁环(2)、转子(3)和摇柄(4)组成，转子四周设有一个由8个或8个以上S极和N极相间排列的磁铁组成的磁环，而且磁环上磁铁的数量是4或6的公倍数；4个或4个以上的设在摇杆上的磁铁对称或平均分布在转子的周围，而且磁铁的数量是2的公倍数，磁铁按S极和N极相间排列；摇杆上的磁铁与转子上的磁环相对而设且绕轴对称或平均分布；转子与输入轴(13)固定连接；
b.摇杆上设有联动齿轮(5)，相邻的联动齿轮相互啮合；联动齿轮与棘轮机构之间通过一个或一个以上的中间齿轮(6)传递动力，联动齿轮中的一个齿轮与中间齿轮啮合；棘轮(7)通过超越离合器(9)与输出轴(14)连接；原动机通过输入轴(13)与转子连接；
c.原始动力由原动机从输入轴输入，转子转动时，摇杆上的磁铁与转子上的磁环交替产生吸力和斥力，对摇杆产生往复摆动的角动力，通过联动齿轮、中间齿轮、棘轮机构和超越离合器将摇杆往复摆动的动力转换成机械旋转运动的动力向终端输出。
2.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是所述原动机为带蓄电池的电动机或起动机。
3.根据权利要求2所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是当原动机为电动机时，机器起动的能量来自蓄电池，机器起动后，机器输出的部份能量被转化为电能输送回蓄电池或直接输送给电动机，以维持机器的持续运转；当原动机为起动机时，机器起动后，起动机不再输出能量，机器输出的部份机械能通过联动机构输送回输入轴和转子，以维持机器的持续运转。
4.根据权利要求3所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是所述联动机构是设在双输出端变速器与输入轴之间的齿轮传动或带传动或链传动机构。
5.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是所述磁力机是联动式棘轮机构磁力发电机或联动式棘轮机构磁力马达或联动式棘轮机构磁力发动机。
6.根据权利要求5所述一种联动式棘轮机构磁力发动机，其特征是发动机的变速器为手动变速器或自动变速器或手动/自动变速器或无级式变速器。
7.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是设在联动齿轮与棘轮机构之间的中间齿轮除了作为两者力传递的中间介质外，还能通过一级或一级以上的中间大小齿轮副将联动齿轮往复运动的摆动角度放大，使棘爪机构(8)可以获得摆动范围更宽的往复运动动力。
8.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是摇柄上的磁铁为弧形永磁铁，转子上的磁环是由8个或8个以上弧形永磁铁组成的圆形磁环；或者，摇柄上的磁铁为直条形永磁铁，转子上的磁环是由8个或8个以上直条形永磁铁组成的多边形磁环。
9.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是摇柄磁铁设在外层、转子及磁环设在内层，或者，磁环设在外层、摇柄磁铁设在内层。
10.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是所述棘轮机构为啮合式棘轮机构或摩擦式棘轮机构。
11.根据权利要求10所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是啮合式棘轮机构为外棘齿或内棘齿棘轮机构，齿形为三角形齿或矩形齿；啮合式棘轮机构是单动式或双动式棘轮机构。
12.根据权利要求10所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是摩擦式棘轮机构为偏心楔块式棘轮机构或滚子楔紧式棘轮机构。
13.根据权利要求1所述一种联动式棘轮机构磁力机，其特征是机器有摆动限位设计，以限制摇杆磁铁的摆动范围，防止摇杆上的磁铁与磁环相互碰撞。
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| CN104307175A (zh) * | 2014-11-06 | 2015-01-28 | 刘备 | 一种用于能量守恒定律及惯性原理启蒙教育的发电秋千 |
| WO2021233248A1 (zh) * | 2019-11-19 | 2021-11-25 | 汪宪泽 | 一种发电机 |
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