WO2019091272A1 - 梯度差量式永磁驱动器 - Google Patents
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- H02K53/00—Alleged dynamo-electric perpetua mobilia
Definitions
- the technical solution 2 adopted by the present invention is: a gradient difference type permanent magnet driver, comprising a casing, the frame and the cover plate are fixedly mounted on the axis of the casing, and the central shaft and the bushing are fixedly mounted and then installed through the first bearing a frame axis, a magnet group and a different pole magnet are mounted on the circumference of the sleeve, and the plurality of planet shafts are respectively mounted on the frame by the second bearing, and the second fixed length magnet is mounted on each of the planet shafts, and the planetary shaft and the planetary shaft A magnetic shield is fixedly mounted between each of the planet shafts, and a first lock is fixedly mounted on one end of each of the planet shafts on the outer side of the frame, and the first locker end is mounted on the outer side of the frame by a set screw a second locker and a return spring are mounted on the outer side of the frame corresponding to each second locker position, and a retainer is fixedly mounted on the outer side of the first locker on each of the planet shafts,
- the flipper is provided with a groove, the groove is installed in the same number as the magnet group, and the circumference is evenly distributed, and the center of the groove is relatively largest.
- the center of the magnet unit width maintains a fixed deflection angle;
- the retainer has a concave arc corresponding to the outer arc of the flipper, the concave arc and the first fixed length magnet or the second on the single planet shaft
- the fixed length magnets are installed in equal numbers and are circumferentially uniform, and the protrusion between the adjacent two concave arcs on the retainer is mounted with a cylinder; the outer arc surface of the cylinder and the outer circle of the flipper
- the arc surface corresponds to the radial direction;
- the protrusion between the adjacent two concave arcs on the retainer may be replaced by a tangent transition arc instead of the outer cylindrical surface of the cylinder;
- the protrusion between the two concave arcs may be replaced by a miniature
- the flywheel and the starter are meshed with a gear, and the gradient differential permanent magnet driver is started by driving of the starter, and the flywheel is also used as a brake disc and The turntable of the speed sensor; the starter contains an overrunning clutch.
- FIG. 7 is a schematic diagram of the rear end face of the gradient difference type permanent magnet driver technical solution 2, which is clockwise from the upper part: (1). Partial profile first balancer and second balancer schematic; (2). Partial profile flip Schematic diagram of the device and the retainer; (3). Partial profile of the first lock, the second lock, the set screw and the limit block diagram.
- FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the gradient difference type permanent magnet driver technical solution 2, A-A.
- first fixed length magnets 6 are mounted thereon, and the first fixed length magnets 6 are equal in length to the magnet group maximum magnet unit 8; the width and thickness of the first fixed length magnets 6 are greater than the width and thickness of the largest magnet unit 8;
- the first fixed length magnet 6 is uniformly distributed on the circumference of each of the planet shafts 5; the first fixed length magnet 6 is mounted opposite to the same pole of the magnet group, and the interaction between the magnets is inversely proportional to the square of the distance between the magnetic poles. The smaller the distance, the larger the interaction force.
- the minimum distance between the first fixed length magnet 6 and the magnet group pole is equal to 0.5 mm;
- the static position of each planetary shaft 5 is: the width center of the first fixed length magnet 6 on the planetary shaft 5.
- the axial connection with respect to the sleeve 4 and the planetary shaft 5 is deflected by a certain angle, and the deflection direction is the opposite clockwise direction of the movement direction of the magnet group.
- the flywheel 21 is mounted on the outer side of the upper casing 1 of the central shaft 3, and the flywheel 21 is equipped with a starter 24 corresponding to the outer side of the casing 1; the flywheel 21 and the starter 24 are geared and driven; and the flywheel 21 is driven by the starter 24 to start the gradient differential permanent magnet.
- the driver inputs the kinetic gradient differential permanent magnet drive for the flywheel 21 to operate stably; the flywheel 21 can also serve as a turntable for the brake disc and the speed sensor of the brake.
- a flipper 18 is fixedly mounted on one end of the outer central shaft 3 of the frame 2 corresponding to the first locker 11.
- the flipper 18 has two grooves of the same number as the magnet group and is circumferentially uniform; the width of the two grooves is Depth requirement: the assembly formed by the retainer 15 and the cylinder 16 rotates relative to the flipper 18, and the maximum outer radius of the outer circumference of the cylinder 16 is rotated relative to the axis of the planet shaft 5, and the relative flipper 18 is screwed into the spin.
- the flipper 18 is installed at a position where the center of the groove is deflected by a certain angle from the center of the width of the largest magnet unit 8 and the axis of the sleeve 4, and the deflection direction is the smallest magnet unit 7 in the same magnet group.
- Unit 8 position motion direction
- the gradient difference permanent magnet driver releases the braking state
- the starter 24 drives the flywheel 21 to start the gradient difference permanent magnet driver
- the central shaft 3 rotates under the influence of the difference between the magnet group and the second fixed length magnet 26, when the magnet is max.
- the two-position cylinder 31 on the holder 15 is at the corresponding position of the groove of the flipper 18, and the planetary shaft 5 is in the second fixed length magnet 26 and the magnet group and the different pole magnet 25
- the composite magnetic force gradually starts to rotate
- the first balancer 19 gradually meshes with the second balancer 20
- the planetary shaft 5 starts to rotate at a certain transmission ratio
- the first locker 11 and the second lock 12 are disengaged from the planet.
- Each unit of the different-pole magnet 25 and the magnet group may be an integral unit, or may be a combination of a plurality of independent small units, but the independent small units constituting the different-pole magnet 25 and the magnet group unit respectively need to be respectively Keep the magnetic poles in line; the magnet group can also be an integral unit in a gradient.
- the protrusion between the adjacent concave arcs of the retainer 15 may adopt a tangent transition arc surface structure, and the cylinder 16 may be replaced by a miniature bearing; the retainer 15 may be mounted on the planetary shaft 5 one by one, flipping The device 18 should be mounted on both sides corresponding to the holder 15.
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Abstract
一种以定长磁体（6、26）与梯度差量排列磁体组之间引或斥力驱动的机构；包括壳体（1），框架（2），中心轴（3），轴套（4）和行星轴（5），轴套（4）均布有一个或数个磁体组与中心轴（3）固定在框架（2）轴心；行星轴（5）均布有定长磁体（6、26），数个行星轴（5）以轴套（4）轴心为基准均布在框架（2）上，由锁止器（11、12）、保持器（15）和定长磁体（6、26）与磁体组之间引或斥力差保持定长磁体（6、26）的位置不变；中心轴（3）由磁体组与多个行星轴（5）定长磁体（6、26）之间的引或斥力差驱动；当磁体组最大磁体单元（8）接近定长磁体（6、26）时，锁止器（11、12）解除锁定位置，保持器（15）与翻转器（18）相对旋转，行星轴（5）旋转一定角度，磁体组最大磁体单元（8）转过原定长磁体（6、26）的位置，行星轴（5）由下一位定长磁体（6、26）朝向磁体组，保证同时有多个行星轴（5）的定长磁体（6、26）与磁体组相对保持位置不变，使中心轴（3）有持续的动力输出。
Description
本发明涉及一种利用永磁体同极相斥、异极相吸的磁力作为动力驱动发电机的设备，尤其是一种永磁驱动器。
随着社会的发展电能需求越来越大，化石能源的消耗也逐渐增大，环境污染已经成为全球共同关注的问题，各国都在积极寻求新能源以减少化石能源的使用，并逐渐使用电能驱动替代燃料驱动，同时越来越多的设备、仪器需要可移动的电源。目前广泛采用的是蓄电池作为电能驱动的主要能源。
电池的电能容量有限，并且电池需要充电时间也较长，因此使用设备无法长期连续的工作；另外有的设备使用太阳能发电作为主要能源，但目前太阳能发电的转换效率不高，在夜晚和阴天时无法使用；并且太阳能发电设备较大，无法在小型设备上安装使用。
本发明所采用的技术方案1是：一种梯度差量式永磁驱动器，包括壳体，框架与盖板固定安装在壳体轴心，中心轴与轴套固定安装后通过第一轴承安装在框架轴心，轴套圆周上安装有磁体组，多个行星轴分别通过第二轴承安装在框架上，各行星轴上安装有第一定长磁体，在框架内与行星轴之间和各行星轴之间固定安装有磁屏蔽，框架外侧各行星轴一端固定安装有第一锁止器，对应安装有第一锁止器端在框架外侧各行星轴之间通过定位螺钉安装有第二锁止器和复位弹簧，框架外侧对应各第二锁止器位置安装有限位块，各行星轴上第一锁止器外侧固定安装有保持器，各保持器上通过销钉安装有圆柱体，中心轴对应安装有保持器一端固定安装有翻转器，中心轴上壳体外侧安装飞轮，飞轮对应壳体外侧安装有启动器。
上述技术方案1的梯度差量式永磁驱动器，所述的磁体组是由同磁极朝向的磁体，按由最小磁体单元采用等量或非等量的体积逐渐增大到最大磁体单元体并圆周等间距的梯度排布；所述的磁体组以轴套轴心为基准，圆周均布安装有一个或多个；所述的第一定长磁体是与最大磁体单元等长的磁体，第一定长磁体与磁体组同极相对安装，第一定长磁体的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元的宽度和厚度,第一定长磁体与磁体组磁极间隙大于等于0.05毫米; 所述的第一定长磁体以行星轴轴心为基准，圆周均布有多个；所述的第一定长磁体的宽度中心相对行星轴轴心与轴套和行星轴的轴心连线偏转一定角度；磁体组的各单元和第一定长磁体分别可以是整体的一个单元，也可以是分别由多个独立小单元组合而成，但分别组成磁体组单元体和第一定长磁体的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致；磁体组也可以是呈梯度式的一个整体单元。
本发明所采用的技术方案2是：一种梯度差量式永磁驱动器，包括壳体，框架与盖板固定安装在壳体轴心，中心轴与轴套固定安装后通过第一轴承安装在框架轴心，轴套圆周上安装有磁体组和异极磁体，多个行星轴分别通过第二轴承安装在框架上，各行星轴上安装有第二定长磁体，在框架内与行星轴之间和各行星轴之间固定安装有磁屏蔽，框架外侧各行星轴一端固定安装有第一锁止器，对应安装有第一锁止器端在框架外侧各行星轴之间通过定位螺钉安装有第二锁止器和复位弹簧，框架外侧对应各第二锁止器位置安装有限位块，各行星轴上第一锁止器外侧固定安装有保持器，各保持器上通过销钉安装有圆柱体，中心轴对应安装有保持器一端固定安装有翻转器，各行星轴上保持器外侧固定安装有第一平衡器，中心轴对应第一平衡器一侧固定安装有第二平衡器，中心轴上壳体外侧固定安装有飞轮，飞轮对应壳体外侧有安装启动器。
上述技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的磁体组是由同磁极朝向的磁体，按由最小磁体单元采用等量或非等量的体积逐渐增大到最大磁体单元体并圆周等间距的梯度排布；所述的异极磁体是体积大于等于最大磁体单元并且磁极相反等间距安装的磁体；所述的磁体组和异极磁体以轴套轴心为基准，圆周均布安装有数量相同的一个或多个；所述的第二定长磁体是与最大磁体单元等长的磁体，第二定长磁体与磁体组异极相对安装，第二定长磁体的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元的宽度和厚度；所述的第二定长磁体与磁体组和异极磁体磁极间隙大于等于0.05毫米; 所述的第二定长磁体以行星轴轴心为基准，圆周均布有多个；所述的第二定长磁体的宽度中心相对行星轴轴心与轴套和行星轴的轴心连线偏转一定角度；磁体组的各单元、异极磁体和第二定长磁体分别可以是整体的一个单元，也可以是分别由多个独立小单元组合而成，但分别组成磁体组单元体、异极磁体和第二定长磁体的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致；磁体组也可以是呈梯度式的一个整体单元。
上述技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的第二平衡器与第一平衡器不完全啮合传动，第二平衡器不完全啮合段数量与磁体组数量相同并圆周均布，第二平衡器与第一平衡器开始啮合点的位置相对轴套轴心与磁体组最大磁体单元宽度中心和轴套轴心连线保持固定角度安装;所述的第二平衡器不限于单侧安装，当第二平衡器双侧安装时，所述的第一平衡器可以在行星轴上一隔一的单侧安装。
上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的框架采用非铁磁性材料；所述的轴套需采用非铁磁性材料；所述的行星轴采用非铁磁性材料，多个行星轴轴心相对轴套轴心固定不变并且以轴套轴心为基准圆周均布。
上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的磁屏蔽需采用铁磁性材料，磁屏蔽采用与行星轴同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽与第一定长磁体或第二定长磁体等长；磁屏蔽圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴外圆弧面各点距离相同。
上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的第一锁止器开有锁止槽，所述的锁止槽数量与单个行星轴上的第一定长磁体或第二定长磁体数量相同并圆周均布；所述的锁止槽之间有曲率半径逐渐增加相切的圆弧面；第二琐止器锁止位置为在复位弹簧弹力作用下靠紧限位块；第一锁止器锁止位置为锁止槽与第二琐止器相啮合。
上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的翻转器上开有凹槽，所述的凹槽与磁体组安装数量相等并且圆周均布，并且凹槽中心相对最大磁体单元宽度中心保持固定偏转角度；所述的保持器上有与翻转器外圆弧相对应的内凹圆弧，所述的内凹圆弧与单个行星轴上第一定长磁体或第二定长磁体安装数量相等并且圆周均布，所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部安装有圆柱体；所述的圆柱体的外圆弧面与翻转器外圆弧面在径向上相对应；所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部可以采用相切的过渡圆弧替代圆柱体外圆弧面；所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部可以采用微型轴承替代圆柱体；保持器与翻转器需对应安装，保持器与翻转器不限于单侧安装。
上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的飞轮与启动器为齿轮啮合，通过启动器的驱动来启动梯度差量式永磁驱动器，飞轮也作为制动盘和转速传感器的转盘；启动器包含超越式离合器。
采用差量式的永磁体相排斥或吸引，有效的提高了磁体间做功的效率，克服了同等大小磁体间引力或斥力总体做功为零的问题。梯度差量式永磁驱动器，结构简单紧凑，适于在小型和移动设备上使用。中心轴在差量磁力作用下，梯度差量式永磁驱动器的飞轮的转速越高输出功率越大，使用较小的功率输入，可以得到较大的功率输出。
图1为异极磁体相互作用的原理图，箭头为磁体运动方向。
图2为同极磁体相互作用的原理图，箭头为磁体运动方向。
图3为梯度差量式永磁驱动器技术方案1径向剖面示意图，磁体组与第一定长磁体同极相对，箭头分别为中心轴和行星轴运动方向。
图4为梯度差量式永磁驱动器技术方案1后端面示意图，由上部按顺时针方向分别为：（1）. 局部剖面翻转器与保持器示意图；（2）. 局部剖面翻转器与保持器示意图；（3）. 局部剖面第一锁止器、第二锁止器、定位螺钉和限位块示意图。
图5为梯度差量式永磁驱动器技术方案1，A-A剖面示意图。
图6为梯度差量式永磁驱动器技术方案2径向剖面示意图，磁体组与第二定长磁体异极相对，异极磁体与第二定长磁体同极相对，箭头分别为中心轴和行星轴运动方向。
图7为梯度差量式永磁驱动器技术方案2后端面示意图，由上部按顺时针方向分别为：（1）. 局部剖面第一平衡器和第二平衡器示意图；（2）. 局部剖面翻转器与保持器示意图；（3）. 局部剖面第一锁止器、第二锁止器、定位螺钉和限位块示意图。
图8为梯度差量式永磁驱动器技术方案2，A-A剖面示意图。
图中1.壳体，2.框架，3.中心轴，4.轴套，5.行星轴，6.第一定长磁体，7.最小磁体单元，8.最大磁体单元，9.磁屏蔽，10.盖板，11. 第一锁止器，12. 第二锁止器，13.定位螺钉，14.复位弹簧，15.保持器，16.圆柱体，17.销钉，18.翻转器，19.第一平衡器，20.第二平衡器，21. 飞轮，22.第一轴承，23.第二轴承，24. 启动器，25.异极磁体，26. 第二定长磁体，27. 限位块，28.一号位磁体，29. 二号位磁体，30. 一号位圆柱体，31. 二号位圆柱体，32. 三号位圆柱体。
上述技术方案1：如图3、图4、图5，中心轴3与轴套4固定后通过第一轴承22安装在框架2轴心，轴套4圆周上安装有2个磁体组，2个磁体组以轴套4轴心为基准圆周均布；中心轴3与轴套4固定后的运动方向为同一磁体组内由最小磁体单元7位置向最大磁体单元8位置运动。
8个行星轴5分别通过第二轴承23安装在框架2上，8个行星轴5轴心相对轴套4轴心固定不变并且以轴套4轴心为基准圆周均布；各行星轴5上安装有4个第一定长磁体6，第一定长磁体6与磁体组最大磁体单元8等长；第一定长磁体6的宽度和厚度大于最大磁体单元8的宽度和厚度；4个第一定长磁体6以各行星轴5轴心为基准圆周均布；第一定长磁体6与磁体组同极相对安装，由于磁体间相互作用力与磁极间距离的平方成反比，磁体间距离越小相互作用力越大，本实例优选第一定长磁体6与磁体组磁极最小间隙等于0.5毫米；各行星轴5的静态位置为：行星轴5上第一定长磁体6的宽度中心相对轴套4和行星轴5的轴心连线偏转一定角度，偏转方向为磁体组运动方向的相反时针方向。
在框架2与行星轴5之间和各行星轴5之间固定安装有磁屏蔽9，磁屏蔽9采用与行星轴5同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽9与第一定长磁体6等长；要求磁屏蔽9圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴5外圆弧面各点距离相同。
框架2与盖板10固定安装在壳体1轴心，框架2外侧各行星轴5一端固定安装有第一锁止器11，第一锁止器11上开有与各行星轴5上第一定长磁体6数量相同的4个锁止槽并圆周均布。在框架2外侧各行星轴5之间通过定位螺钉13安装有第二锁止器12和复位弹簧14，框架2对应各第二锁止器12位置安装有限位块27，各第二锁止器12在复位弹簧14作用下抵在限位块27上为锁止位置，第一锁止器11与第二锁止器12相啮合为第一锁止器11的锁止位置；各第一锁止器11和第二锁止器12的4个啮合锁止位置与相应安装的各行星轴5上4个第一定长磁体6宽度中心，分别与轴套4和所在行星轴5轴心连线偏转角相同并保持不变。
框架2外侧中心轴3上对应第一锁止器11一端固定安装有翻转器18，翻转器18上开有与磁体组数量相同的2个凹槽并圆周均布；2个凹槽的宽度和深度要求：保持器15与圆柱体16形成的装配体与翻转器18相对旋转，圆柱体16最大外圆相对行星轴5轴心旋转形成的最大实体状态半径，相对翻转器18从旋入到旋出与凹槽没有实体干涉；翻转器18安装位置为凹槽中心相对最大磁体单元8宽度中心和轴套4轴心连线偏转一定角度，偏转方向为同一磁体组内最大磁体单元8向最小磁体单元7位置运动方向。
各行星轴5上对应中心轴3安装翻转器18一端第一锁止器11外侧固定安装有保持器15，保持器15上开有与翻转器18外圆弧相对应的4个内凹圆弧，并且数量与相应行星轴5上第一定长磁体6数量相同并圆周均布，各保持器15上的4个内凹圆弧分别与翻转器18外圆弧面间距相同。各保持器15上内凹圆弧之间通过销钉17分别安装有4个圆柱体16，各圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面在径向上相对应；各保持器15相对所在行星轴5的静态位置为：保持器15的内凹圆弧与翻转器18的外圆弧相对同轴并且一号位圆柱体30与二号位圆柱体31相对轴套4和行星轴5的轴心连线对称。
中心轴3上壳体1外侧安装飞轮21，飞轮21对应壳体1外侧安装有启动器24；飞轮21与启动器24采用齿轮啮合传动；由启动器24驱动飞轮21启动梯度差量式永磁驱动器，为飞轮21输入动能使梯度差量式永磁驱动器稳定的运行；飞轮21也可以作为制动器的制动盘和速度传感器的转盘。
梯度差量式永磁驱动器解除制动状态，启动器24驱动飞轮21启动梯度差量式永磁驱动器，中心轴3在磁体组与第一定长磁体6斥力差的作用下旋转，当磁体最大单元8接近第一定长磁体6时，保持器15上的二号位圆柱体31处于翻转器18的凹槽对应位置，在最大磁体单元8与第一定长磁体6斥力的作用下，行星轴5开始转动同时第一锁止器11与第二锁止器12脱离啮合，行星轴5运动方向为与中心轴3相反时针，行星轴5在斥力作用下做角加速运动；中心轴3与行星轴5继续旋转，当一号位磁体28逐渐接近磁体组时，在斥力作用下行星轴5做减速运动，由于此时一号位磁体28最近对应的磁体组磁体单元小于最大磁体单元8，同时行星轴5具有一定的旋转速度，行星轴5与中心轴3将继续旋转，第二锁止器12在第一锁止器11曲率半径逐渐增加的圆弧面作用下逐渐抬离限位块27，当一号位磁体28朝向磁体组时所在行星轴5旋转4分之1圆周，保持器15上的三号位圆柱体32已旋转到原二号位圆柱体31位置，翻转器18的凹槽已旋转过二号位圆柱体31原对应位置，同时第二锁止器12在复位弹簧14作用下复位与限位块27相啮合处于锁止状态，当行星轴5转速较高时三号位圆柱体32圆弧面与翻转器18外圆弧面相接触，当磁体组继续旋转时，行星轴5受到与磁体组运动方向相反的斥力的作用，三号位圆柱体32圆弧面脱离翻转器18外圆弧面，第二锁止器12与第一锁止器11相啮合，行星轴5的位置由斥力差与第一锁止器11和第二锁止器12啮合共同限制，中心轴3旋转摩擦阻力减小进入下一个循环。同时有多个行星轴5的第一定长磁体6与磁体组保持相对位置不变，使中心轴3有持续的动力输出；当系统需要制动停止时，启动器24的马达停止工作，飞轮21将继续旋转，此时超越式离合器分离马达与飞轮21的转动连接，由制动器进行制动。
上述技术方案2：如图6、图7、图8，中心轴3与轴套4固定后通过第一轴承22安装在框架2轴心，轴套4圆周上安装有相同数量的2个磁体组和异极磁体25，2个磁体组和异极磁体25以轴套4轴心为基准圆周均布；磁体组的运动方向为同一磁体组内由最大磁体单元8位置向最小磁体单元7位置运动；异极磁体25是与最大磁体单元8体积相等并且间距与磁体组中各磁体单元的间距相等磁极相反。
8个行星轴5分别通过第二轴承23安装在框架2上，8个行星轴5轴心相对轴套4轴心固定不变并且以轴套4轴心为基准圆周均布；各行星轴5上安装有4个第二定长磁体26，4个第二定长磁体26以行星轴5轴心为基准圆周均布；第二定长磁体26与磁体组最大磁体单元8等长；第二定长磁体26的宽度和厚度大于最大磁体单元8的宽度和厚度；第二定长磁体26与磁体组异极相对安装，由于磁体间相互作用力与磁极间距离的平方成反比，磁体间距离越小相互作用力越大，本实例优选第二定长磁体26与磁体组和异极磁体25磁极最小间隙等于0.5毫米；各行星轴5的静态位置为：第二定长磁体26的宽度中心相对轴套4和行星轴5的轴心连线偏转一定角度，偏转方向为磁体组运动方向的相同时针方向。
在框架2与行星轴5之间和各行星轴5之间固定安装有磁屏蔽9，磁屏蔽9采用与行星轴5同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽9与第二定长磁体26等长；要求磁屏蔽9圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴5外圆弧面各点距离相同。
框架2与盖板10固定安装在壳体1轴心，框架2外侧各行星轴5一端固定安装有第一锁止器11，第一锁止器11上开有与各行星轴5上第二定长磁体26数量相同的4个锁止槽并圆周均布。在框架2外侧各行星轴5之间通过定位螺钉13安装有第二锁止器12和复位弹簧14，框架2对应各第二锁止器12位置安装有限位块27，各第二锁止器12在复位弹簧14作用下抵在限位块27上为锁止位置，第一锁止器11与第二锁止器12相啮合为第一锁止器11的锁止位置；各第一锁止器11和第二锁止器12的4个啮合锁止位置与相应安装的各行星轴5上4个第二定长磁体26宽度中心，分别与轴套4和所在行星轴5轴心连线偏转角相同并保持不变。
框架2外侧中心轴3上对应第一锁止器11一端固定安装有翻转器18，翻转器18上开有与磁体组数量相同的2个凹槽并圆周均布；2个凹槽的宽度和深度要求：保持器15与圆柱体16形成的装配体与翻转器18相对旋转，圆柱体16最大外圆相对行星轴5轴心旋转形成的最大实体状态半径，相对翻转器18从旋入到旋出与凹槽没有实体干涉；翻转器18安装位置为凹槽中心相对最大磁体单元8宽度中心和轴套4轴心连线偏转一定角度，偏转方向为同一磁体组内最小磁体单元7向最大磁体单元8位置运动方向。
各行星轴5上对应中心轴3安装翻转器18一端第一锁止器11外侧固定安装有保持器15，保持器15上开有与翻转器18外圆弧相对应的4个内凹圆弧，并且数量与相应行星轴5上第二定长磁体26数量相同并圆周均布，各保持器15上的4个内凹圆弧分别与翻转器18外圆弧面间距相同。各保持器15上内凹圆弧之间通过销钉17分别安装有4个圆柱体16，各圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面在径向上相对应；各保持器15相对所在行星轴5的静态位置为：保持器15的内凹圆弧与翻转器18的外圆弧相对同轴并且一号位圆柱体30与二号位圆柱体31相对轴套4和行星轴5的轴心连线对称。
各行星轴5上保持器15外侧安装第一平衡器19，第一平衡器19是全齿轮，中心轴3上对应第一平衡器19一侧安装第二平衡器20，第二平衡器20采用不完全齿轮与第一平衡器19啮合传动，第二平衡器20上开有与磁体组数量相同的2段不完全齿轮啮合段并圆周均布，第二平衡器20不完全齿轮啮合段长度为:第一平衡器19与第二平衡器20逐渐啮合时，所在行星轴5开始旋转直到与磁体组相对的第二定长磁体26旋转到二号位磁体29原位置并且第一锁止器11与第二锁止器12处于锁止位置，第一平衡器19与第二平衡器20脱离啮合；第二平衡器20上不完全齿轮与第一平衡器19全齿轮开始啮合点和中心轴3轴心的连线，需与磁体组最大磁体单元8宽度中心和中心轴3轴心的连线保持固定角度安装；且各单个行星轴5的第一平衡器19与第二平衡器20开始啮合点位置分别与4个第二定长磁体26分别朝向磁体组时宽度中心的位置相对不变。
中心轴3上壳体1外侧安装飞轮21，飞轮21对应壳体1外侧安装有启动器24；飞轮21与启动器24采用齿轮啮合传动；由启动器24驱动飞轮21启动梯度差量式永磁驱动器，为飞轮21输入动能使梯度差量式永磁驱动器稳定的运行；飞轮21也可以作为制动器的制动盘和速度传感器的转盘。
梯度差量式永磁驱动器解除制动状态，启动器24驱动飞轮21启动梯度差量式永磁驱动器，中心轴3在磁体组与第二定长磁体26引力差的作用下旋转，当磁体最大单元8接近第二定长磁体26时，保持器15上的二号位圆柱体31处于翻转器18的凹槽对应位置，行星轴5在第二定长磁体26与磁体组和异极磁体25复合磁力作用下逐渐开始旋转，第一平衡器19与第二平衡器20逐渐啮合，行星轴5按一定的传动比开始转动同时第一锁止器11与第二锁止器12脱离啮合，行星轴5运动方向为与中心轴3相反时针，磁体组、异极磁体25与第二定长磁体26之间的复合磁力和第一平衡器19与第二平衡器20齿轮啮合压力相平衡，第二锁止器12在第一锁止器11曲率半径逐渐增加的圆弧面作用下逐渐抬离限位块27，当与磁体组相对的第二定长磁体26旋转到二号位磁体29原位置时所在行星轴5旋转4分之1圆周，保持器15上的三号位圆柱体32已旋转到原二号位圆柱体31位置，翻转器18的凹槽已旋转过二号位圆柱体31原对应位置，同时第二锁止器12在复位弹簧14作用下复位与限位块27相啮合处于锁止状态，此时第一平衡器19与第二平衡器20脱离啮合；当行星轴5转速较高时，三号位圆柱体32圆弧面与翻转器18外圆弧面相接触，由于异极磁体25与第二定长磁体26磁极相同，能有效消除第二定长磁体26对旋转过行星轴5的磁体组的引力影响；当磁体组继续旋转时，行星轴5受到与磁体组运动方向相反的引力的作用，三号位圆柱体32圆弧面脱离翻转器18外圆弧面，第二锁止器12与第一锁止器11相啮合，行星轴5的位置由引力差与第一锁止器11和第二锁止器12啮合共同限制，中心轴3旋转摩擦阻力减小进入下一个循环。同时有多个行星轴5的第二定长磁体26与磁体组保持相对位置不变，使中心轴3有持续的动力输出；当系统需要制动停止时，启动器24的马达停止工作，飞轮21将继续旋转，此时超越式离合器分离马达与飞轮21的转动连接，由制动器进行制动。
框架2和轴套4需采用非铁磁性材料，非铁磁性材料可以优选为铝合金或奥氏体不锈钢。轴套4上可以安装单个磁体组，也可以均布安装数个磁体组，磁体组由最小磁体单元7采用等量的体积逐渐增大到最大磁体单元8并等间距排布，也可以采用非等量的体积由最小磁体单元7逐渐增大到最大磁体单元8并等间距排布。异极磁体25和磁体组的各单元分别可以是整体的一个单元，也可以是由多个独立小单元组合而成，但分别组成异极磁体25和磁体组单元体的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致；磁体组也可以是呈梯度式的一个整体单元。
框架2上可以均布安装数个行星轴5，行星轴5需采用非铁磁性材料；非铁磁性材料可以优选为铝合金或奥氏体不锈钢。第一定长磁体6和第二定长磁体26可以是整体的一个单元，也可以是由多个独立小单元组合而成，但组成第一定长磁体6和第二定长磁体26的各独立小单元需保持磁极朝向一致。
磁屏蔽9采用铁磁性材料，铁磁性材料可以优选为碳钢或硅钢。磁屏蔽9用于屏蔽行星轴5之间各第一定长磁体6和第二定长磁体26同极磁性的干扰；用于屏蔽外界磁体或铁磁体材料对第一定长磁体6和第二定长磁体26的影响；用于屏蔽一号位磁体28与磁体组各单元的同极磁性斥力；用于屏蔽二号位磁体29与磁体组各单元的异极磁性引力。
保持器15相邻内凹圆弧间的凸出部可以采用相切过渡圆弧面结构，圆柱体16可以用微型轴承替代；保持器15在行星轴5上可以一隔一单侧安装，翻转器18应与保持器15对应双侧安装。
第一平衡器19可以采用不完全齿轮，各第一平衡器19不完全齿轮啮合段与各行星轴5上第二定长磁体26数量相同并圆周均布，第二平衡器20与第一平衡器19不完全齿轮开始啮合点相对第二定长磁体26宽度中心和行星轴5轴心的连线保持固定角度安装。第二平衡器20在中心轴3上不限于单侧安装，当第二平衡器20双侧安装时，第一平衡器19可以在行星轴5上一隔一的单侧安装。
梯度差量式永磁驱动器，结构简单紧凑，适于在小型和移动设备上使用。同时有多个行星轴的第一定长磁体或第二定长磁体与磁体组保持相对位置不变，使中心轴有持续的动力输出；中心轴在差量磁力作用下，梯度差量式永磁驱动器的飞轮的转速越高输出功率越大，使用较小的功率输入，可以得到较大的功率输出。中心轴可以通过连接器直接驱动轻型负载，也可以通过与减速器相连接驱动负载。
无。
Claims (10)
- 一种梯度差量式永磁驱动器1，包括壳体(1)，中心轴（3），行星轴（5），其特征在于：框架（2）与盖板（10）固定安装在壳体（1）轴心，中心轴（3）与轴套（4）固定安装后通过第一轴承（22）安装在框架（2）轴心，轴套（4）圆周上安装有磁体组，多个行星轴（5）分别通过第二轴承（23）安装在框架（2）上，各行星轴（5）上安装有第一定长磁体（6），在框架（2）内与行星轴（5）之间和各行星轴（5）之间固定安装有磁屏蔽（9），框架（2）外侧各行星轴（5）一端固定安装有第一锁止器（11），对应安装有第一锁止器（11）端在框架（2）外侧各行星轴（5）之间通过定位螺钉（13）安装有第二锁止器（12）和复位弹簧（14），框架(2)外侧对应各第二锁止器(12)位置安装有限位块(27)，各行星轴（5）上第一锁止器（11）外侧固定安装有保持器（15），各保持器（15）上通过销钉（17）安装有圆柱体（16），中心轴（3）对应安装有保持器（15）一端固定安装有翻转器（18），中心轴（3）上壳体（1）外侧安装飞轮（21），飞轮（21）对应壳体（1）外侧安装有启动器(24)。
- 根据权利要求1所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的磁体组是由同磁极朝向的磁体，按由最小磁体单元(7)采用等量或非等量的体积逐渐增大到最大磁体单元(8)并圆周等间距的梯度排布；所述的磁体组以轴套(4)轴心为基准，圆周均布安装有一个或多个；所述的第一定长磁体(6)是与最大磁体单元(8)等长的磁体，第一定长磁体(6)与磁体组同极相对安装，第一定长磁体(6)的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元(8)的宽度和厚度,第一定长磁体(6)与磁体组磁极间隙大于等于0.05毫米; 所述的第一定长磁体(6)以行星轴(5)轴心为基准，圆周均布有多个；所述的第一定长磁体(6)的宽度中心相对行星轴(5)轴心与轴套(4)和行星轴(5)的轴心连线偏转一定角度；磁体组的各单元和第一定长磁体(6)分别可以是整体的一个单元，也可以是分别由多个独立小单元组合而成，但分别组成磁体组单元体和第一定长磁体(6)的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致；磁体组也可以是呈梯度式的一个整体单元。
- 一种梯度差量式永磁驱动器2，包括壳体(1)，中心轴(3)，行星轴(5)，其特征在于：框架（2）与盖板（10）固定安装在壳体（1）轴心，中心轴(3)与轴套(4)固定安装后通过第一轴承(22)安装在框架(2)轴心，轴套(4)圆周上安装有磁体组和异极磁体(25)，多个行星轴(5)分别通过第二轴承(23)安装在框架(2)上，各行星轴(5)上安装有第二定长磁体(26)，在框架（2）内与行星轴（5）之间和各行星轴（5）之间固定安装有磁屏蔽（9），框架(2)外侧各行星轴(5)一端固定安装有第一锁止器(11)，对应安装有第一锁止器（11）端在框架(2)外侧各行星轴(5)之间通过定位螺钉(13)安装有第二锁止器(12)和复位弹簧(14)，框架(2)外侧对应各第二锁止器(12)位置安装有限位块(27)，各行星轴(5)上第一锁止器(11)外侧固定安装有保持器(15)，各保持器(15)上通过销钉(17)安装有圆柱体(16)，中心轴(3)对应安装有保持器(15)一端固定安装有翻转器(18)，各行星轴(5)上保持器(15)外侧固定安装有第一平衡器(19)，中心轴(3)对应第一平衡器(19)一侧固定安装有第二平衡器(20)，中心轴(3)上壳体(1)外侧固定安装有飞轮(21)，飞轮(21)对应壳体(1)外侧安装有启动器(24)。
- 根据权利要求3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的磁体组是由同磁极朝向的磁体，按由最小磁体单元(7)采用等量或非等量的体积逐渐增大到最大磁体单元(8)并圆周等间距的梯度排布；所述的异极磁体(25)是体积大于等于最大磁体单元(8)并且磁极相反等间距安装的磁体；所述的磁体组和异极磁体(25)以轴套(4)轴心为基准，圆周均布安装有数量相同的一个或多个；所述的第二定长磁体(26)是与最大磁体单元(8)等长的磁体，第二定长磁体(26)与磁体组异极相对安装，第二定长磁体(26)的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元(8)的宽度和厚度；所述的第二定长磁体(26)与磁体组和异极磁体(25)磁极间隙大于等于0.05毫米; 所述的第二定长磁体(26)以行星轴（5）轴心为基准，圆周均布有多个；所述的第二定长磁体(26)的宽度中心相对行星轴(5)轴心与轴套(4)和行星轴(5)的轴心连线偏转一定角度；磁体组的各单元、异极磁体(25)和第二定长磁体(26)分别可以是整体的一个单元，也可以是分别由多个独立小单元组合而成，但分别组成磁体组单元体、异极磁体(25)和第二定长磁体(26)的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致；磁体组也可以是呈梯度式的一个整体单元。
- 根据权利要求3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的第二平衡器(20)与第一平衡器(19)不完全啮合传动，第二平衡器(20)不完全啮合段数量与磁体组数量相同并圆周均布，第二平衡器(20)与第一平衡器(19)开始啮合点的位置相对轴套(4)轴心与磁体组最大磁体单元(8)宽度中心和轴套(4)轴心连线保持固定角度安装；所述的第二平衡器(20)不限于单侧安装，当第二平衡器(20)双侧安装时，所述的第一平衡器(19)可以在行星轴(5)上一隔一的单侧安装。
- 根据权利要求1或3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的框架(2)需采用非铁磁性材料；所述的轴套(4)需采用非铁磁性材料；所述的行星轴(5)采用非铁磁性材料，多个行星轴(5)轴心相对轴套(4)轴心固定不变并且以轴套(4)轴心为基准圆周均布。
- 根据权利要求1或3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的磁屏蔽(9)需采用铁磁性材料，磁屏蔽(9)采用与行星轴(5)同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽(9)与第一定长磁体(6)或第二定长磁体(26)等长；磁屏蔽(9)圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴(5)外圆弧面各点距离相同。
- 根据权利要求1或3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的第一锁止器(11)开有锁止槽，所述的锁止槽数量与单个行星轴(5)上的第一定长磁体(6)或第二定长磁体(26)数量相同并圆周均布；所述的锁止槽之间有曲率半径逐渐增加的相切圆弧面；第二琐止器(12)锁止位置为在复位弹簧(14)弹力作用下靠紧限位块(27)；第一锁止器(11)锁止位置为锁止槽与第二琐止器(12)相啮合。
- 根据权利要求1或3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的翻转器(18)上开有凹槽，所述的凹槽与磁体组安装数量相等并且圆周均布，并且凹槽中心相对最大磁体单元(8)宽度中心保持固定偏转角度；所述的保持器(15)上有与翻转器(18)外圆弧相对应的内凹圆弧，所述的内凹圆弧与单个行星轴(5)上第一定长磁体(6)或第二定长磁体(26)安装数量相等并且圆周均布，所述的保持器(15)上相邻两个内凹圆弧间的凸出部安装有圆柱体(16)；所述的圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面在径向上相对应；所述的保持器(15)上相邻两个内凹圆弧间的凸出部可以采用相切的过渡圆弧替代圆柱体(16)外圆弧面；所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部可以采用微型轴承替代圆柱体(16)；保持器(15)与翻转器(18)需对应安装，保持器(15)与翻转器(18)不限于单侧安装。
- 根据权利要求1或3所述的梯度差量式永磁驱动器，其特征在于，所述的飞轮(21)与启动器(24)为齿轮啮合，通过启动器(24)的驱动来启动梯度差量式永磁驱动器，飞轮(21)也作为制动盘和转速传感器的转盘；启动器(24)包含超越式离合器。
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