CN201699628U - 活塞式电动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种活塞式电动机，属于旋转动力设备领域，它包括机架，装在活塞固定架上由连杆、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构，与连杆顶端相连的活塞，所述活塞由至少两块叠加的电磁铁组成，且相邻两块叠加的电磁铁的磁极交错排列，该活塞的外周设有助推臂，由至少三组磁极交错排列的永磁铁叠加而成的助推臂内有容纳该活塞相对助推臂上下滑动的空腔，且活塞处于下止点时将电磁铁通电后电磁铁的极性与同一水平面上助推臂对应侧的永磁铁的极性相同，所述曲轴上装有当活塞在经过下止点和上止点后均改变电磁铁上电流方向的变流盘。本实用新型效率高，结构简单，性能可靠，成本低廉，节能环保，应用前景广。

Description

活塞式电动机

技术领域

本实用新型涉及旋转动力设备领域，尤其涉及一种以电磁作为动力的活塞式电动机。

背景技术

现有的旋转动力设备主要有以下几种：1、交流电动机，但其起动时电流大，时间长、效率低，且不便调速；2、汽油机和柴油机，但其在工作中产生的废气，污染环境，且噪声高，效率低；3、直流电动机，但其调速时，存在着低电压工作时效率低、起动转矩小、输出功率明显下降等缺陷。

由此，近年来开发出了由电磁驱动的电动机，虽然采取了不同的结构，但结构复杂，制造成本高，且工作性能不够稳定，不便推广，尤其是替代现有旋转动力设备，还有许多要解决的问题。

实用新型内容

为了克服现有磁活塞电动机结构较复杂，成本高，不便推广的不足，本实用新型旨在提供一种活塞式电动机，该电动机通过变流盘巧妙地解决了电磁铁磁极转换的问题，且结构简单，工作性能可靠，成本低廉。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：所述的活塞式电动机，包括机架，装在活塞固定架上由连杆、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构，与连杆顶端相连的活塞，其结构特点是，所述活塞由至少两块叠加的电磁铁组成，且相邻两块叠加的电磁铁的磁极交错排列，该活塞的外周设有助推臂，由至少三组磁极交错排列的永磁铁叠加而成的助推臂内有容纳该活塞相对助推臂上下滑动的空腔，且活塞处于下止点时将电磁铁通电后电磁铁的极性与同一水平面上助推臂对应侧的永磁铁的极性相同，所述曲轴上装有当活塞在经过下止点和上止点后均改变电磁铁上电流方向的变流盘。

所述磁极交错排列，即相邻两块叠加的磁铁的磁极相反，例如三块磁铁叠加，且最下层的磁铁为左S极右N极，则中层磁铁为左N极右S极，最上层的磁铁为左S极右N极。

进一步地，所述曲轴上设有使电源持续对变流盘供电的电源盘，该电源盘可装在曲轴上随曲轴转动，而通过将电源一端与一碳筛相连，另一端与电源盘相连。所述碳筛由绝缘的碳盒和置于碳盒内的碳块组成，该碳盒内装入可与碳块弹性接触的导电弹片。该电源盘周向导电，电源盘与碳块接触，导电弹片通过导线与电流盘相连，即碳筛始终保持与电源盘接触，从而实现电源持续对变流盘供电。

所述变流盘由绝缘内圈和固定在该内圈圆周的两个互不接触的金属弧板组成，与变流盘外沿周保持滚动接触的碳筛固定在连杆上。电源盘输出的电源一端与分别通过导线连接到变流盘上，该变流盘上端设有碳筛，电流通过电流盘后通往电磁铁。

更进一步地，所述永磁铁的组数优选较活塞电磁铁的块数数量上多一，如活塞电磁铁的块数为两块，则永磁铁的组数为三组。

通电后，活塞内的电磁铁与助推臂的作用下，活塞上下运动，变流盘随着曲轴旋转，当活塞在经过下止点时，事实上，由于变流盘的设计，此瞬间电路是断开的，即活塞中电磁铁没有磁性，但由于飞轮的惯性作用，变流盘继续旋转经过下止点后，碳筛与金属弧板接触，电路接通，电流方向改变，电磁铁通电产生磁场，此时电磁铁的极性与同一水平面上助推臂对应侧的永磁铁的极性相同，藉由电磁铁与助推臂的作用下，活塞向上运动，开始做功，直到变流盘旋转180°时，活塞到达上止点，由于变流盘的设计，此瞬间电路断开，即活塞中电磁铁没有磁性，但由于飞轮的惯性作用，变流盘继续旋转经过上止点后，碳筛与金属弧板接触，电路接通，电流方向改变，电磁铁通电产生磁场且极性改变，此时电磁铁的极性与同一水平面上助推臂对应侧的永磁铁的极性相同，藉由电磁铁与助推臂的作用下，活塞向下运动，开始做功，直到变流盘旋转180°时，由此实现连续循环做功，活塞每做一次功，即变流盘每旋转180°，变流盘改变一次电流。

所述活塞相对助推臂上下滑动，优选在所述助推臂上开有多条双巢轨，活塞上设有与所述双巢轨相对应的单巢轨，且所述每条双巢轨与对应的单巢轨之间设有滚珠。

所述变流盘和电源盘之间的导线被布置在一个可保护该导线随曲轴转动而免遭损坏的槽杆内。

所述单块电磁铁与单组永磁铁的厚度相等，且活塞位于下止点时，活塞最下层电磁铁的底端面高度较助推臂最下层永磁铁底端面高度高；活塞位于上止点时，活塞最上层电磁铁的顶端面高度较助推臂最下层永磁铁顶端面高度低，便于助推臂驱动活塞做上下运动。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型工作效率高，巧妙地解决了电磁铁磁极转换的问题，且结构简单，工作性能可靠，成本低廉，节能环保，可替代现有的直流发动机作为旋转动力设备，应用前景广。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。

图1是本实用新型一种实施例的立体结构示意图；

图2是图1中活塞的结构示意图；

图3是图1中曲柄连杆机构结构示意图；

图4是本实用新型工作状态示意图活塞位于下止点；

图5是本实用新型工作状态示意图活塞位于上止点；

图6是本实用新型所述助推臂的结构示意图；

图7是本实用新型所述活塞电磁铁的结构原理图；

图8是电磁快原理图；

图9是本实用新型所述变流盘的实际电路布线图(金属弧板被分离)；

图10是本实用新型所述变流器的解剖图。

图11是本实用新型一种实施例的电路示意图；

图12是图11中变流盘旋转180°时的电路示意图。

在图中

1-助推臂；            2-永磁铁；        3-双巢轨；

4-活塞；              5-电磁铁；        6-金属管；

7-活塞固定架；        8-滚珠；          9-曲柄连杆机构；

10-连杆；             11-曲轴；         12-变流盘；

13-电源盘；           14-碳筛；         15-飞轮；

16-导线；        17-机架；        18-单巢轨；

19-金属弧板；    20-绝缘内圈；    21-漆包线。

具体实施方式

一种活塞式电动机，如图1～3所示，包括机架17，装在活塞固定架7上由连杆10、曲轴11和飞轮15组成的曲柄连杆机构9，与连杆10顶端相连的活塞4，所述活塞4由两块上下叠加的电磁铁5组成，且相邻两块叠加的电磁铁的磁极交错排列，即初始状态时，下层的电磁铁左边为N极，赋名N4，右边为S极，赋名S5，上层的电磁铁左边为S极，赋名S4，右边为N极，赋名N5。该活塞4的外周设有助推臂1，由三组磁极交错排列的永磁铁2叠加而成的助推臂1内有容纳该活塞4相对助推臂1上下滑动的空腔，即与活塞想对应，下层的永磁铁左边为N极，赋名N2，右边为S极，赋名S3，中层的永磁铁左边为S极，赋名S1，右边为N极，赋名N3，上层的永磁铁左边为N极，赋名N1，右边为S极，赋名S2。活塞4处于下止点时将电磁铁5通电后电磁铁5的极性与同一水平面上助推臂1对应侧的永磁铁2的极性相同，即电磁铁和永磁铁的下层左边均为N极，右边均为S极。所述曲轴11上装有当活塞4在经过下止点和上止点后均改变电磁铁5上电流方向的变流盘12。

如图8所示，所述每块电磁铁由金属管6，优选为铁管，和绕在该管上的螺旋状的可通电的漆包线21构成。

所述曲轴11上设有使电源持续对变流盘12供电的电源盘13，该电源盘12可装在曲轴11上随曲轴11转动，而通过将电源一端与一碳筛14相连，另一端与电源盘13相连。该电源盘13周向导电，通过是碳筛14保持电源盘接触，从而实现电源持续对变流盘12供电。

如图2和6所示，所述助推臂1上开有四条双巢轨3，活塞4上设有与所述双巢轨3相对应的单巢轨18，且所述每条双巢轨3与对应的单巢轨18之间设有滚珠8，优选为钢珠。

如图9和10所示，所述变流盘12由绝缘内圈20和固定在该内圈圆周的两个互不接触的金属弧板19组成，该金属弧板19优选为铜圆弧板，与变流盘12外沿周保持滚动接触的碳筛14固定在连杆10上。

所述变流盘12和电源盘13之间的导线16被布置在一个可保护该导线16随曲轴11转动而免遭损坏的槽杆内，该槽杆布置在曲轴11上。

所述单块电磁铁5与单组永磁铁2的厚度相等，且活塞4位于下止点时，活塞4最下层电磁铁5的底端面高度较助推臂1最下层永磁铁2底端面高度高；活塞4位于上止点时，活塞4最上层电磁铁5的顶端面高度较助推臂1最下层永磁铁2顶端面高度低，藉由该布置，助推臂1能最大效率地驱动活塞4。

通初始电流后，如图4所示，初始位置的活塞4内的电磁铁5的下层电磁铁极性为左边N极右边S极，在磁铁同名相斥，异名相吸的作用下，N4与N2，S5与S3，S1与S4，N5与N3四股排斥力，以及N1与S4，S1与N4，S2与N5，N3与S5四股吸引力共同驱使活塞4向上运动，直到活塞4到达上止点，变流盘12旋转180°，活塞4完成第一次做功冲程。

如图5所示，活塞4到达上止点时，由于变流盘12的设计，此瞬间电路断开，即活塞4中电磁铁5没有磁性，但由于飞轮15的惯性作用，变流盘12继续旋转，当活塞4经过上止点后，碳筛14与金属弧板19接触，电路接通，电流方向改变，电磁铁5通电产生磁场，但此时的磁极与电路断开前的磁极相反，即下层的电磁铁左边为S极，赋名S4，右边为N极，赋名N5，上层的电磁铁左边为N极，赋名N4，右边为S极，赋名S5。在磁铁同名相斥，异名相吸的作用下，N4与N1，S5与S2，S1与S4，N5与N3四股排斥力，以及N4与S1，S4与N2，S3与N5，N3与S5四股吸引力共同驱使活塞4向下运动，直到活塞4到达上止点，变流盘12旋转180°，活塞4完成第二次做功冲程。

活塞4到达下止点时，由于变流盘12的设计，此瞬间电路断开，即活塞4中电磁铁5没有磁性，但由于飞轮15的惯性作用，变流盘12继续旋转，当活塞4经过下止点后，碳筛14与金属弧板19接触，电路接通，电流方向再次改变，电磁铁5通电产生磁场，活塞4运动过程与第一次做功冲程一样，直到变流盘12旋转180°后再次改变电流方向，活塞4运动过程与第二次做功冲程一样，由此实现连续活塞循环做功，通过曲轴输出动力。

活塞4每做一次功，即变流盘12每旋转180°，如图11和12所示，变流盘12改变一次电流，电磁铁5的磁极改变一次。

Claims (7)

1.一种活塞式电动机，包括机架(17)，装在活塞固定架(7)上由连杆(10)、曲轴(11)和飞轮(15)组成的曲柄连杆机构(9)，与连杆(10)顶端相连的活塞(4)，其特征是，所述活塞(4)由至少两块叠加的电磁铁(5)组成，且相邻两块叠加的电磁铁的磁极交错排列，该活塞(4)的外周设有助推臂(1)，由至少三组磁极交错排列的永磁铁(2)叠加而成的助推臂(1)内有容纳该活塞(4)相对助推臂(1)上下滑动的空腔，且活塞(4)处于下止点时将电磁铁(5)通电后电磁铁(5)的极性与同一水平面上助推臂(1)对应侧的永磁铁(2)的极性相同，所述曲轴(11)上装有当活塞(4)在经过下止点和上止点后均改变电磁铁(5)上电流方向的变流盘(12)。

2.根据权利要求1所述活塞式电动机，其特征在于，所述曲轴(11)上设有使电源持续对变流盘(12)供电的电源盘(13)。

3.根据权利要求1所述活塞式电动机，其特征在于，所述助推臂(1)上开有多条双巢轨(3)，活塞(4)上设有与所述双巢轨(3)相对应的单巢轨(18)，且所述每条双巢轨(3)与对应的单巢轨(18)之间设有滚珠(8)。

4.根据权利要求1或2所述活塞式电动机，其特征在于，所述变流盘(12)由绝缘内圈(20)和固定在该内圈圆周的两个互不接触的金属弧板(19)组成，与变流盘(12)外沿周保持滚动接触的碳筛(14)固定在连杆(10)上。

5.根据权利要求1或2所述活塞式电动机，其特征在于，所述变流盘(12)和电源盘(13)之间的导线(16)被布置在一个可保护该导线(16)随曲轴(11)转动而免遭损坏的槽杆内。

6.根据权利要求1或2所述活塞式电动机，其特征在于，所述单块电磁铁(5)与单组永磁铁(2)的厚度相等，且活塞(4)位于下止点时，活塞(4)最下层电磁铁(5)的底端面高度较助推臂(1)最下层永磁铁(2)底端面高度高；活塞(4)位于上止点时，活塞(4)最上层电磁铁(5)的顶端面高度较助推臂(1)最下层永磁铁(2)顶端面高度低。

7.根据权利要求1或2所述活塞式电动机，其特征在于，所述永磁铁(2)的组数较活塞(4)电磁铁(5)的块数数量上多一。

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