專利名稱：電磁驅動的液壓發動機裝置及其方法
技術領域：
本發明涉及一種發動機裝置以及使該裝置的輸出端輸出功率的方法。具體地說，本發明涉及一種電驅動的發動機裝置以及使該裝置輸出功率的方法。更具體地說，本發明涉及一種電磁驅動的裝置，該裝置利用一個與其連在一起的電磁裝置及液壓裝置輸出功率以推動機動車以及其它需要功率輸入的裝置。
功的概念是相當為人熟知的。這個概念與一個物體的直線運動或轉動相關，即它涉及的是由于施力給一個物體使物體運動而出現的能量轉換，而且功是由這個所施加的力與該物體的位移的乘積來度量的。內燃機是一種現有設備，該設備利用曲軸的轉動而作功，其給人們帶來的效益毫無疑問地比人們用于處理日常生活中的任務的其它工具包含有轉子相當于曲軸的電動機要多得多。內燃機已經由科學研究部門進行了充分的研究與完善，其在工作功率，扭矩及轉速方面是令人滿意的。盡管上述優點都是事實，但對其污染環境這一缺陷的忽略，給社會＝造成了損害。電動機已經作為替代進入了許多以前依賴內燃機的場合，盡管它有許多技術上的優越之處，但還沒有被完善到能取代最大的污染源-汽車發動機的程度(參見1990年4月19日的華爾街日報第81頁上的名為“GM說它設計了一臺電動汽車但細節上還有問題”的文章)。
內燃機需要適時地在剛完成一個壓氣沖程的氣缸的腔體內點燃一個火花，以產生一個作功沖程以使活塞/桿以往復運動的方式驅動一個帶有功率輸出裝置的曲軸。使用其功率輸出端輸出的功率的裝置可以是包括汽車在內的各種各樣的裝置。汽車可以是具有各種發動機及汽缸的結構，利用發動機曲軸作功推動汽車前進。傳統上的電動機需要較大的電池組以確保其連續輸出轉動驅動動力，但是如上述華爾街日報的那篇文章所提到的那樣，電動機仍然已經作為一種替代發動機而顯示出了其商業上的吸引力。
因此，現在很明顯需要這樣一種發動機裝置，該裝置應該既具有內燃機體積小，性能參數例如額定功率、轉速及扭矩高的優點，又具有電動機不污染環境的優點，同時又不需要大的電池組。
因此，本發明的主要目的是提出一種具有高的性能參數例如額定功率、轉速及扭矩，又沒有內燃機因使用石油產品而產生污染這一缺點的發動機裝置。
本發明的另一目的在于提供一種運行時象電動機那樣無污染，以非燃燒方式使用石油產品，而且能高效地將電能轉化成機械能的裝置。
本發明的相關目的在于提供一種使用能實現上述目的發動機裝置的機動車裝置。
在本發明的基礎實施例中，為實現上述目的，本發明提出一種發動機裝置，該發動機裝置利用電能使相對設置的電磁體受控產生電磁場，該電磁場作用于一具有永磁體的活塞上，使之重復產生壓力行程，以使該活塞在一個筒形件內作用在液體上以驅動一個液壓動力機。電磁體上具有一個雙繞線圈，雙繞線圈中的兩個線圈分別交替脈沖式通/斷電使電磁體的極性交替改變以在筒形件中使帶有永磁體的活塞受到重復推斥，以將受壓液體輸送到液壓動力機中去。作用在活塞一端的推斥力因作用在活塞另一端的吸引力而得到協助，而且每次電磁體的極性改變，永磁體每端受到的吸引力和推斥力都反向。
在電控、閉環預設液壓條件下，在任何給出的包含有活塞的壓力行程和返回行程的工作循環中，對應于位于返回行程中的活塞，液流由一側的輸入口被輸入，同時，對應于位于壓力行程中的活塞，液流由輸出口被送出。被送出的液流由壓力穩定器保持著一個較高的壓力以驅動液壓動力機或對應于活塞的非作功行程被送入旁通閥中。液壓動力機與旁通閥在其另一側通過容液池與輸入口相連接。在將本發明的裝置用于機動車時，液壓動力機的驅動軸與機動車的傳動系統相連接以產生驅動。
電磁驅動的液壓發動機的基本原理對于其它類型發動機的設置是有幫助的，這些發動機在其相應的筒形件中具有至少一套雙永磁活塞裝置，而且每套雙永磁活塞裝置之間由一個公共軸連接并且對相對設置的電磁體的極性交替改變作出反應，以同步運動將受壓液體送入液壓動力機中去。另外，通過用一個位于給定筒形件中部的第三電磁體來代替公共連接軸，以輔助端部電磁體控制的返回行程和壓力行程，就可使公共連接軸區得到改善，而使發動機裝置的工作壓力得到提高。
本發明這樣提出一種液壓發動機裝置，該裝置包含一個給所述裝置供電的電源裝置;
一個液壓動力機，該液壓動力機具有一個動力輸出軸，用于把所述電源裝置中來的電能轉化成功;
至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體中包含一個線圈件和一個磁性芯件，該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;
至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體，所述輸出口與所述液壓動力機之間液體可通過地連接著;
而且，所述的電源裝置中包含一個控制電源通/斷的電路;當所述電源處于接通狀態時，所產生的電磁場使所述磁性芯件的第一端被極化出的極性與所述至少一個永磁活塞裝置中的永磁體的一個極性相同以產生推斥力;
當所述受控電源處于斷開狀態時，所述磁性芯件的第一端為磁中性，以有助于所述永磁活塞裝置被吸向所述磁性芯件的所述第一端;
所述受控電源被控制成交替通/斷狀態，以使所述的永磁活塞裝置往復運動，以有助于液體的輸入和排出;
而且，所述至少一個電磁體中包含有第一電磁體和第二電磁體，而且所述電磁體位于一條直線上地設置在所述筒形件的兩相對端;
所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件構成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述永磁活塞裝置的往復運動;
而且，所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;
所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;
所述至少一個電磁體為第一電磁體和第二電磁體，而且電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端;
所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動;
而且，所述裝置還包含有一個壓力穩定裝置，用于維持液體的壓力，以實現液壓動力機的平穩工作;
所述的輸入口和輸出口內裝有用于控制液流的單向閥;
而且，所述裝置還包含有一個與所述壓力穩定裝置相配合的液壓閥，該液壓閥用于控制所述液流流向液壓動力機;
一個也與所述壓力穩定裝置相配合的旁通液壓閥，以實現所述液壓發動機裝置的非作功運轉狀態;
一個容液池，該池與每個所述輸入口及所述旁通閥、所述液壓動力機之間液流能通過地連接著;
而且，所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;
所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;
所述至少一個電磁體為第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體，而且所述第一及第二電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端，所述第三電磁體設置在所述物理連接件中;
所述第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
本發明還提出一種具有用于實現驅動的傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，所述裝置包含一個給所述裝置供電的電源裝置;
一個液壓動力機，該液壓動力機具有一個動力輸出軸，該動力輸出軸與所述傳動系統配合以產生驅動;
至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體包含一個線圈件和一個磁性芯件;該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;
至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸或者排出液體，所述輸出口與所述液壓動力機之間液體可通過地連接著;
而且，所述裝置還包含有一個壓力穩定裝置，用于維持液體的壓力，以實現液壓動力機的平穩工作;
所述的輸入口和輸出口內裝有用于控制液流的單向閥;
而且，所述裝置還包含有
一個與所述壓力穩定裝置相配合的液壓閥，該液壓閥用于控制所述液流流向液壓動力機;
一個也與所述壓力穩定裝置相配合的旁通液壓閥，以實現所述液壓發動機裝置的非作功運轉狀態;
一個容液池，該池與每個所述輸入口及所述旁通閥、所述液壓動力機之間液流能通過地連接著;
而且，所述至少一個電磁體中包含有第一電磁體和第二電磁體，而且所述電磁體位于一條直線上地設置在所述筒形體的兩相對端;
所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述永磁活塞裝置的往復運動;
而且，所述裝置還包含有一個壓力穩定裝置，用于維持液體的壓力，以實現液壓動力機的平穩工作;
一個與所述壓力穩定裝置相配合的液壓閥，該液壓閥用于控制所述液流流向液壓動力機;
一個也與所述壓力穩定裝置相配合的旁通液壓閥，以實現所述液壓發動機裝置的非作功運轉狀態;
一個容液池，該池與每個所述輸入口及所述旁通液壓閥，所述液壓動力機之間液流能通過池連接著;
所述的輸入口和輸出口內裝有用于控制液流的單向閥;
而且，所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;
所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;
所述至少一個電磁體為第一電磁體和第二電磁體，而且電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端;
所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈;所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動;
而且，所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;
所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;
所述至少一個電磁體為第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體，而且所述第一及第二電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端，所述第三電磁體設置在所述物理連接件中;
所述第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
本發明還提出一種液壓泵裝置，所述裝置包含有一個給所述裝置供電的電源裝置;
至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體包含一個線圈件和一個磁性芯件，該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;
至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體;
而且，所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;
所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;
所述至少一個電磁體為第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體，而且所述第一及第二電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置的相對端，所述第三電磁體設置在所述物理連接件中;
所述第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動;
而且，所述軸連接永磁活塞裝置還包含有端接軸，該端接軸與所述第一及第二電磁體中的對應芯件共同產生磁作用;所述對應芯件中具有中心腔室。
本發明還提出一種利用液壓裝置產生推動的方法，所述方法包含有下列步驟(a)提供一個發動機裝置，所述發動機裝置包含一個給所述裝置供電的電源裝置;
一個具有動力輸出軸的液壓動力機;
至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體包含一個線圈件和一個磁性芯件，該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;
至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體，所述輸出口與所述液壓動力機之間液體可通過地連接著;
(b)提供一個液體源，所述液體源與所述筒形件的液體輸入口能流通地連接著;
(c)將所述動力輸出軸與一個機動車的傳動系統相連接;
(d)由電源給所述線圈件進行同步通電或斷電，并通過其通電狀態產生一個極性交替變化的磁場;
(e)在一個第一極性狀態下推斥所述的永磁活塞裝置;
(f)在所述的推斥步驟階段，通過其中一個所述輸入口將液體從所述液體源輸入到所述筒形件的空內腔中，同時，通過其中一個所述輸出口將以前充滿在內腔中的液體泵出;
(g)在第二極性狀態下，吸引所述的永磁活塞裝置到所述的芯件;
(h)在所述的吸引步驟階段，通過所述輸入口中的另個將液體從所述的液體源輸入到在步驟(f)中被排空的內腔中，而且通過所述輸出口中的另一個將液體從在步驟(f)中被充滿的內腔中泵出;
(i)重復所述步驟(e)、(f)、(g)及(h)，使所述永磁活塞裝置往復運動，同時相對應地重復泵出、泵入所述液體;
(j)液壓驅動所述液壓動力機，使所述與所述傳動系統相連接的動力輸出軸轉動，以產生對所述機動車裝置的推動;
而且，所述提供發動機裝置的步驟(a)中還包含有提供一個旁通液壓閥，以實現所述發動機裝置的非作功工作狀態;
所述步驟(j)可由替代步驟(k)替代，步驟(k)為通過所述的旁通閥連續抽送液體以實現所述裝置的非作功工作狀態。
本發明還提出一種液壓發動機裝置，所述裝置包含有一個給所述裝置供電的電源裝置;
第一、第二及第三電磁體，這些電磁體與所述電源相連接并且通電后作出反應以產生受控電磁場;
至少一個軸連接永磁活塞裝置與所述第一、第二及第三電磁體配合作用以產生同步往復運動并抽送液體，所述至少一個軸連接永磁活塞裝置位于一個帶腔的封箱中;
一個液壓動力機與所述封箱相連通，所述液壓動力機具有一個動力輸出軸以將來自電源的電能轉化成功。
為實現上述目的的本發明的上述特征均在以后的權利要求書中得到詳細描述及特別指出。下面附圖及用附圖示出的情況僅為本發明進行實施的三種實施例。
圖1是本發明的一個立體示意圖，示出了本發明的一個基礎實施例。該實施例中包含一個塊形組件，第一電磁體和第二電磁體位于塊形組件的相對端上，在該塊形組件上還具有裝有液流輸入控制單向閥及輸出控制單向閥的輸入口及輸出口。
圖2是沿圖1中2-2線的剖視示意圖。在該圖中，一個單永磁活塞位于一個筒形件的內腔中，其永磁南極靠近第一電磁體的鐵芯，該鐵芯可以被交替極化出不同極性以吸引或推斥活塞，第二電磁體用于輔助第一電磁體對活塞的吸引或推斥作用。圖中還示出了依據活塞所處的是壓力行程狀態還是返回行程狀態而輸入或輸出的液流。
圖3是本發明應用于機動車裝置的方框圖，圖中示出電磁泵作為一個液壓發動機的一部分而用機械方式連接于機動車的傳動系統上。
圖4是本發明的第二個實施例的立體示意圖。圖中示出一個塊形組件，該組件包含有位于兩個相對端的電磁體及用于與圖3中示出的發動機的其它組成部分相連通的閥控輸入/輸出口。
圖5A是沿圖4中5-5線的剖視示意圖。圖中示了一個雙永磁活塞，該雙永磁活塞分別位于相應的筒形件中并由一根非磁性公共軸連接以確保活塞能同步工作以增加液體的吸入量。
圖5B示出一與極性控制盒相連通的電源裝置，其中，極性控制盒用于改變電磁體的極性。
圖6是本發明的第三實施例的立體示意圖。示出了一個筒形件，該筒形件的兩相對端上具有電磁體，中部還具有一個用于輔助由端部電磁體產生的壓力沖程及返回沖程的第三電磁體。
圖7是沿圖6中7-7線的剖視示意圖，示出了一個雙永磁活塞，該活塞分別位于各自的內腔中并由一個非磁性公共軸連接，而且雙活塞的兩相對端上還分別連接有磁性軸，第三電磁體與雙活塞磁配合以加強在壓力和返回行程中雙活塞的同步往復運動以吸入或排出的液體。
圖1和圖2示出了本發明的基礎實施例10，該實施例10包含一個塊狀組件11，位于塊狀組件11的兩相對端的第一電磁體EM1和第二電磁體EM2，用于控制輸入液流F1、F3的液流輸入控制單向閥CV1、CV3，和用于控制輸出液流F2、F4的液流輸出控制單向閥CV2、CV4。電磁體EM1、EM2分別包含有中心固定鐵芯CR1和CR2，雙繞線圈W1和W2、及物理連接端B1和B2。如圖2所示，基礎實施例10中還包含有一個單永磁活塞50。該活塞50位于組件11的筒形件內腔51中。組件11上還具有開口52、53、54和55用于固定單向閥CV1-CV4。這些單向閥如上所述是用于控制液流Fn的。液流首先在返回行程中以液流F1、F3的方向被吸入到內腔51中，而在壓力行程中以液流F2、F4的流出方向而被排出。永磁活塞50上有用以維持壓力的環R1、R2及一個植入的永磁體56。永磁體56如圖所示具有一個南(S)極和北(N)極，永磁體的極性設置可以是隨意的。只要滿足在一端的電磁體與永磁體構成相斥狀態，而同時在另一端的電磁體與永磁體構成相吸狀態這一條件，永磁體的設置就是合適的。
如圖2所示，假設永磁活塞50以箭頭A1的方向運動，則電磁體EM1被通電后對應于以A1方向進行運動的時間使鐵芯CR1上極化出一個北(N)化，同時電磁體EM2被通電使其鐵芯CR2上極化出一個北(N)極。另外，假設活塞50抵達A1運動方向的行程終點后，開始一個返回行程，方向如箭頭A2所示，則對應于以A2方向進行運動的時間電磁體EM1被通電后在鐵芯CR1上極化出南(S)極，同時電磁體EM2被通電使其鐵芯CR2產生一個南(S)極。圖2中示出永磁體56具有一個伸出端56a及56b，該伸出端56a及56b可分別被容納在凹腔CRa及CRb中，以加強電磁體給出的磁吸力，從而能產生較高的液體壓力。通過這種設計，通過輸入口/單向閥52/CV1或54/CV3使內腔51中在返回行程中充滿液體。這是依靠內腔中的返回行程中產生真空將液體從容液池620(見圖3)中抽出實現的，而且液體從哪一端的輸入口進入取決于從哪一端開始處于返回行程的狀態。同樣的，內腔51通過輸出口/單向閥53/CV2或55/CV4可被排空，通過哪一個輸出口/單向閥排空液體一樣是取決于從內腔的哪一端開始壓力行程。液體Fn可以是任意的石油液態產品，例如用于自動傳輸中的那些通用液態產品。
圖4和圖5A示出了本發明的第二個實施例100，該實施例100中包含一個塊形組件111，位于組件111相對端的第一和第二電磁體200、300，用于控制流入液體F1、F3、F5及F7的單向控制閥CV1、CV3、CV5及CV7，及用于控制流出液體F2、F4、F6及F8的單向控制閥CV2、CV4、CV6及CV8。電磁體200、300分別包含有中心固定鐵芯CR11、CR12、雙繞線圈W11、W12、及物理連接端B1、B2。電磁體200、300與EM1、EM2的區別在于與其使如圖5A所示的雙向活塞來回運動的吸引/排斥能力相應的磁特性。如圖5A所示，實施例100中還包含有一個分別位于筒形件內腔101a、101b中的雙永磁活塞103、104。活塞103、104由一個非磁性公共軸102連接，該軸102用于使雙永磁活塞同時工作以增加液體的流量。組件111上帶有開口111a-111h用于固定控制液流的單向閥CV1-CV8。液流Fn在返回行程中以F1、F3、F5及F7的方向被送入內腔101a及101b中，而在壓力行程中以液流F2、F4、F6或F8的方向排出。永磁活塞103、104及其非磁性公共軸102上分別具有用于保持壓力的環103a、104a及102a。每一個活塞103、104中都有一個植入的永磁體PM1、PM2，如圖所示，永磁體PM1、PM2分別在靠鐵芯CR11、CR12一側為南(S)極和北(N)極，可以認為這種極性設置是隨意的。只要滿足電磁體200、300的內部端的極性在排斥一個永磁體的同時吸引另一個永磁體這一條件，永磁體PM1、PM2的設置就算是合適的。非磁性軸102起機械連接的作用使活塞103、104同時往復運動。
如圖5A所示，假設活塞103、104以A22的方向移動，那么相應于A22方向運動的運動時間給電磁體200通電以使鐵芯CR11在其內部端產生一個N極，同時給電磁體300通電以使鐵芯CR12的內部端產生一個北(N)極。另外，還假設活塞103、104如A22所示方向已運動到壓力行程的終點，則電磁體200反向通電使其鐵芯CR11對應于A11運動方向的運動時間而產生一個南(S)極，同時，電磁體300在鐵芯CR2上也產生出一個南(S)極。圖5A示出了具有突出端103b、104b的永磁體PM1、PM2，該永磁體PM1、PM2可被容納在凹腔CR11a及CR22a中，從增大電磁體的磁吸力，從而產生較高的液壓。通過這種設計，通過輸入口/單向閥111(a，e)/CV(1，5)或111(c，g)/CV(3，7)使內腔101a、101b在返回行程中產生真空將液體從容液池620(圖3)中抽出，而且液體從哪一個入口/單向閥進入取決于從內腔101a、101b中的哪一端開始返回行程。同樣的，內腔101a、101b通過輸出口/單向閥111(b，f)/CV(2，6)，或111(d，h)/CV(4，8)可被排空，通過哪一個輸出口/單向閥排空液體也是取決于從內腔101a、101b的哪一端開始壓力沖程。液體Fn可以是任意的石油液態產品，例如用于自動傳輸中的那些通用液態產品。
圖6和圖7示出了本發明的第三個實施例3000，該實施例3000中包含一個筒形組件301、302及303，筒形組件中包含位于組件相對端的電磁體700，800及一個第三電磁體900，電磁體900位于筒形組件的302部以輔助由端部電磁體700、800產生的壓力行程和返回行程。實施例3000中還包含有用于控制流入液體F1、F3的單向控制閥CV1、CV3、及用于控制流出液體的單向控制閥CV2、CV4。如圖7所示，實施例3000中還具有一個位于相應筒形組件內腔301c、303c內的雙永磁活塞304、305，以及用于內部機械連接的非磁性公共軸901和兩相對設置的磁性軸702、802。永磁活塞304在一端與電磁體700磁配合而在其另一端與第三電磁體900配合。同樣的，永磁活塞305在其一端與電磁體800配合而在其另一端與第三電磁體900配合。中部的非磁性軸901及相對設置的磁性軸702、802分別在腔701、902、801中往復運動以確保實施例3000中的同步往復運動，并進一步幫助增強電磁體的磁感應，從而產生較高的液體壓力。電磁體700、800中分別包含有中心固定鐵芯CRx、CRy(包括腔701，801)、雙繞線圈Wa、Wb，并且通過螺紋Ta、Tb用機械方法固定在筒形件端部301e，303e上。第三電磁體900包含一個中心固定鐵芯CRc(包括腔901)及雙繞線圈Wc。第三電磁體900和筒形件中部302利用螺紋Tc與筒端部301d、303d配合。電磁體700、800與(EM1、EM2)及(200、300)的區別在于其具有的、與其使如圖7所示的雙活塞來回運動的吸引/排斥能力相應的磁特性。筒形件部301、303上具有開口301(a，b)、303(a，b)，用于固定控制液流Fn的單向閥CV(1-4)。液液Fn在返回行程中以F1、F3的方向被送入內腔301c、303c中，而在壓力行程中以液流F2、F4的方向被排出。永磁活塞304、305及其連接軸702、901、802上分別具有用于保持壓力的環Rb、Re、Ra、Rc及Rd。每一個活塞304、305中都有一個植入的永磁體PMa、PMb，如圖所示，永磁體PM1、PM2分別在靠近鐵芯CRx、CRy的內部端一側為北(N)極，可以認為這種極性設置是隨意的。永磁體PMa、PMb的內部靠近鐵芯CRc的兩相對端的極性為南(S)極。只要滿足電磁體700，800，900的內部端的極性在排斥一個永磁體的同時吸引另一個永磁體這一條件，永磁體PMa、PMb的設置就算是合適的。
如圖7所示，假設活塞304、305以Aa的方向移動，那么，相應于Aa方向運動的運動時間給電磁體700通電以使鐵芯CR11產生一個南(S)極;同時電磁體900通電使鐵芯CRc的一端產生南(S)極，另一端產生北(N)極，而且給電磁體800通電以使鐵芯CRy產生一個北(N)極。另外，還假設活塞304、305如Aa所示方向已運動到一個行程的終點，則電磁體700、800和900反向通電以使活塞304、305產生如箭頭Ar所示方向的運動，其中電磁體700反向通電使其鐵芯CRy對應于Ar運動方向的運動時間而產生一個北(N)極;同時，電磁體900反向通電使鐵芯CRc的一端為北(N)極，另一端為南(S)極，而且電磁體800在鐵芯CRy上產生出一個南(S)極。重復控制改變電磁體700、800、900的極性，可以使活塞往復運動，使液體Fn內腔301c，303c中連續泵出。通過這種設計，通過輸入口/單向閥301a/CV1或303a/CV3使內腔301c、303c在返回行程中產生真空將液體從容液池620(圖3)中抽出，而且液體從哪一個輸入口/單向閥進入取決于從內腔301c、303c中的哪一端開始返回行程。同樣的，內腔301c、303c通過輸出口/單向閥301b/CV2或303b/CV4可被壓空，通過哪一個輸出口/單向閥排空液體也是取決于從內腔301c、303c的哪一端開始壓力沖程。液體Fn可以是任意的石油液態產品，例如用于自動傳輸中的那些通用液態產品。
圖5B中示出了一個與一個用于改變電磁體的極性的極性控制盒401相連接的直流電源400。極性改變是利用開關402、403控制預定數量的電磁體來實現的。在該圖中，電磁體一般用EMx和EMn表示。極性控制盒401可以作成能應用于實施例10、100及3000中，這樣，合適的直流電源通入相應的電磁體EM1、EM2、200、300、700、800及900的雙繞線圈中的相應線圈中以使其產生所需要的極性，從而與植入的永磁體的極性相對應以吸引或排斥永磁體。
圖3中示出了一個應用于普通機動車上的裝置500，該裝置包含有受控電源400、401(見圖5B)及與該電源相連通的電磁泵(或稱為電磁驅動的液壓發動機裝置)10、(100)或(3000)，而且電磁泵為閉環液體驅動系統的中心部件。整個閉環系統包含有一個電磁泵10或100或3000，一個壓力穩定器600，一個控制閥630、一個旁通閥610、一個容液池620及一個液壓動力機640。液壓動力機640包含有返回線路642以將液體返回到容液池620中。液壓動力機640上有一個與機動車的傳動系統700相連接的動力輸出軸641，該傳動系統700中包含有推動部件，例如變速器或車輪(未示)。工作時，電源400、401交替供電以改變電磁體EM1、EM2或200、300或700、800、900的極性以產生往復運動A1、A2或A11、A22或Aa、Ar。假設閉環液壓系統已設置完畢，則這些運動將使液體受壓而在整個系統中流動。整個系統通過壓力穩定器600而能保持住一個較高的壓力，并且利用一個旁通閥610而可工作于一種非作功狀態，此時，利用旁通閥610，液體被送回到容液池620中去，再重新通過線路621進入電磁泵10或100或3000中。整個系統可通過與控制閥630的配合而處于機械能輸出狀態，使與機動車的傳動系統700相配合的軸641產生轉動運動。用于在軸641上產生轉動運動的液體返回到溶液池620中，此后再重新通過輸入口進入電磁泵中去。
因此，盡管上面已詳細敘述并描述了本發明的幾個最實用的實施例，但在本發明范圍內作出改進是可能的，例如僅使用一個電磁體，利用通電和斷電與永磁體配合而產生壓力行程。因此本發明并不局限于在此的具體描述，而力圖用權利要求去包括本發明的所有情況。
權利要求
1.一種液壓發動機裝置，其特征在于該裝置包含一個給所述裝置供電的電源裝置；一個液壓動力機，該液壓動力機具有一個動力輸出軸，用于把所述電源裝置中來的電能轉化成功；至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場；所述電磁體中包含一個線圈件和一個磁性芯件，該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央；至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系；所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體，所述輸出口與所述液壓動力機之間液體可通過地連接著。
2.如權利要求1所述的液壓發動機裝置，其特征在于所述的電源裝置中包含一個控制電源通/斷的電路;當所述電源處于接通狀態時，所產生的電磁場使所述磁性芯件的第一端被極化出的極性與所述至少一個永磁活塞裝置中的永磁體的一個極性相同以產生推斥力;當所述受控電源處于斷開狀態時，所述磁性芯件的第一端為磁中性，以有助于所述永磁活塞裝置被吸向所述磁性芯件的所述第一端;所述受控電源被控制成交替通/斷狀態，以使所述的永磁活塞裝置往復運動，以有助于液體的輸入和排出。
3.如權利要求1所述的液壓發動機裝置，其特征在于所述至少一個電磁體中包含有第一電磁體和第二電磁體，而且所述電磁體位于一條直線上地設置在所述筒形件的兩相對端;所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件構成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述永磁活塞裝置的往復運動。
4.如權利要求1所述的液壓發動機裝置，其特征在于所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;所述至少一個電磁體為第一電磁體和第二電磁體，而且電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端;所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
5.如權利要求1所述的液壓發動機裝置，其特征在于所述裝置還包含有一個壓力穩定裝置，用于維持液體的壓力，以實現液壓動力機的平穩工作;所述的輸入口和輸出口內裝有用于控制液流的單向閥。
6.如權利要求5所述的液壓發動機裝置，其特征在于所述裝置還包含有一個與所述壓力穩定裝置相配合的液壓閥，該液壓閥用于控制所述液流流向液壓動力機;一個也與所述壓力穩定裝置相配合的旁通液壓閥，以實現所述液壓發動機裝置的非作功運轉狀態;一個容液池，該池與每個所述輸入口及所述旁通閥、所述液壓動力機之間液流能通過地連接著。
7.如權利要求1所述的液壓發動機裝置，其特征在于所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;所述至少一個電磁體為第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體，而且所述第一及第二電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端，所述第三電磁體設置在所述物理連接件中;所述第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
8.一種具有用于實現驅動的傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述裝置包含一個給所述裝置供電的電源裝置;一個液壓動力機，該液壓動力機具有一個動力輸出軸，該動力輸出軸與所述傳動系統配合以產生驅動;至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體包含一個線圈件和一個磁性芯件;該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體，所述輸出口與所述液壓動力機之間液體可通過地連接著。
9.如權利要求8所述的一種具有傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述裝置還包含有一個壓力穩定裝置，用于維持液體的壓力，以實現液壓動力機的平穩工作;所述的輸入口和輸出口內裝有用于控制液流的單向閥。
10.如權利要求9所述的一種具有傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述裝置還包含有一個與所述壓力穩定裝置相配合的液壓閥，該液壓閥用于控制所述液流流向液壓動力機;一個也與所述壓力穩定裝置相配合的旁通液壓閥，以實現所述液壓發動機裝置的非作功運轉狀態;一個容液池，該池與每個所述輸入口及所述旁通閥、所述液壓動力機之間液流能通過地連接著。
11.如權利要求8所述的一種具有傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述至少一個電磁體中包含有第一電磁體和第二電磁體，而且所述電磁體位于一條直線上地設置在所述筒形體的兩相對端;所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述永磁活塞裝置的往復運動。
12.如權利要求11所述的一種具有傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述裝置還包含有一個壓力穩定裝置，用于維持液體的壓力，以實現液壓動力機的平穩工作;一個與所述壓力穩定裝置相配合的液壓閥，該液壓閥用于控制所述液流流向液壓動力機;一個也與所述壓力穩定裝置相配合的旁通液壓閥，以實現所述液壓發動機裝置的非作功運轉狀態;一個容液池，該池與每個所述輸入口及所述旁通液壓閥，所述液壓動力機之間液流能通過池連接著;所述的輸入口和輸出口內裝有用于控制液流的單向閥。
13.如權利要求8所述的一種具有傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;所述至少一個電磁體為第一電磁體和第二電磁體，而且電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端;所述第一電磁體和第二電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈;所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
14.如權利要求8所述的一種具有傳動系統、車軸及車輪的機動車裝置，其特征在于所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;所述至少一個電磁體為第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體，而且所述第一及第二電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置組的相對端，所述第三電磁體設置在所述物理連接件中;所述第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
15.一種液壓泵裝置，其特征在于所述裝置包含有一個給所述裝置供電的電源裝置;至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體包含一個線圈件和一個磁性芯件，該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體。
16.如權利要求15所述的液壓泵裝置，其特征在于所述筒形件及永磁活塞裝置為包含至少兩個相同的所述筒形件及永磁活塞裝置的組合的裝置組;所述至少兩組相同筒形件及永磁活塞裝置由一個物理連接件隔開，該物理連接件使一組筒形件及永磁活塞裝置與另一組筒形件及永磁活塞裝置相連接;所述物理連接件包含一個可動非磁性公共軸，該軸使一個永磁活塞裝置與另一個永磁活塞裝置相接以使它們構成一個軸連接永磁活塞裝置，以實現兩個永磁活塞裝置的同步往復運動;所述至少一個電磁體為第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體，而且所述第一及第二電磁體均位于一條直線上地設置在所述裝置的相對端，所述第三電磁體設置在所述物理連接件中;所述第一電磁體、第二電磁體及第三電磁體中的每一個上都帶有一個雙繞線圈，所述雙繞線圈包含一第一繞組和一第二繞組，所述二繞組由電源交替通電以分別使每一個芯件極化成預定的第一磁極和第二磁極，以有助于所述軸連接永磁活塞裝置的往復運動。
17.如權利要求16所述的液壓泵裝置，其特征在于所述軸連接永磁活塞裝置還包含有端接軸，該端接軸與所述第一及第二電磁體中的對應芯件共同產生磁作用;所述對應芯件中具有中心腔室。
18.一種利用液壓裝置產生推動的方法，其特征在于所述方法包含有下列步驟(a)提供一個發動機裝置，所述發動機裝置包含一個給所述裝置供電的電源裝置;一個具有動力輸出軸的液壓動力機;至少一個電磁體，該電磁體與所述電源相連并且通電后作出反應以產生受控電磁場;所述電磁體包含一個線圈件和一個磁性芯件，該磁性芯件固定地設置在線圈件的中央;至少一個永磁活塞裝置，該活塞裝置位于一個筒形件中，與所述的磁性芯件成磁性配合的關系;所述筒形件的每一側都設置有輸入口和輸出口以在一定壓力下交替輸入或者排出液體，所述輸出口與所述液壓動力機之間液體可通過地連接著;(b)提供一個液體源，所述液體源與所述筒形件的液體輸入口能流通地連接著;(c)將所述動力輸出軸與一個機動車的傳動系統相連接;(d)由電源給所述線圈件進行同步通電或斷電，并通過其通電狀態產生一個極性交替變化的磁場;(e)在一個第一極性狀態下推斥所述的永磁活塞裝置;(f)在所述的推斥步驟階段，通過其中一個所述輸入口將液體從所述液體源輸入到所述筒形件的空內腔中，同時，通過其中一個所述輸出口將以前充滿在內腔中的液體泵出;(g)在第二極性狀態下，吸引所述的永磁活塞裝置到所述的芯件;(h)在所述的吸引步驟階段，通過所述輸入口中的另外一個將液體從所述的液體源輸入到在步驟(f)中被排空的內腔中，而且通過所述輸出口中的另一個將液體從在步驟(f)中被充滿的內腔中泵出;(i)重復所述步驟(e)、(f)、(g)及(h)，使所述永磁活塞裝置往復運動，同時相對應地重復泵出、泵入所述液體;(j)液壓驅動所述液壓動力機，使所述與所述傳動系統相連接的動力輸出軸轉動，以產生對所述機動車裝置的推動。
19.如權利要求18中所述的一種產生驅動的方法，其特征在于所述提供發動機裝置的步驟(a)中還包含有提供一個旁通液壓閥，以實現所述發動機裝置的非作功工作狀態;所述步驟(j)可由替代步驟(k)替代，步驟(k)為通過所述的旁通閥連續抽送液體以實現所述裝置的非作功工作狀態。
20.一種液壓發動機裝置，其特征在于所述裝置包含有一個給所述裝置供電的電源裝置;第一、第二及第三電磁體，這些電磁體與所述電源相連接并且通電后作出反應以產生受控電磁場;至少一個軸連接永磁活塞裝置與所述第一、第二及第三電磁體配合作用以產生同步往復運動并抽送液體，所述至少一個軸連接永磁活塞裝置位于一個帶腔的封箱中;一個液壓動力機與所述封箱相連通，所述液壓動力機具有一個動力輸出軸以將來自電源的電能轉化成功。
全文摘要
一種將脈沖式電磁能轉化成機械能的液壓發動機裝置及其方法，所述裝置包含有電源裝置、液壓動力機、電磁體及永磁活塞裝置，電源給電磁體通電使之交替產生不同的極性，推動永磁活塞裝置重復往復運動，從而不斷泵送液體到液壓動力機中去，使液壓動力機輸出動力；所述方法即為一利用電磁能抽送液體使之能帶動液壓動力機輸出機械能的方法。本發明的裝置不需要大的電池組而且不污染環境。
文檔編號F15B11/042GK1075534SQ9310160
公開日1993年8月25日 申請日期1993年2月17日 優先權日1992年2月18日
發明者阿爾文·B·辛普森, 查利·W·比舍爾 申請人:阿爾文·B·辛普森, 查利·W·比舍爾