專利名稱：一種永磁動力轉換機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種利用磁鐵同極相斥，異極相吸原理形成的動力轉化機構
背景技術：
磁能的開發利用，怎樣采用永磁體進行磁能和動能的轉換，一直是人們研究的課題，現有技術中也存在各種研究磁能轉化為機械能的技術。例如，中國專利 CN200610031420. 1 一種永磁動力機，包括有機座、定子和轉子，所述定子包括永磁環、隔離層和滑架，所述轉子包括永磁塊和主軸；永磁塊是柱狀結構，可以是整塊或2塊、多塊裝于主軸上，永磁環是套筒狀結構，采用高導磁材料制成，可以是整塊或2塊、多塊層疊或拼接而成。永磁環可以沿滑架移動，還有一個啟停控制裝置，該控制裝置可以是電動或手動離合器結構；本發明由于采用上述結構，以永久磁鐵同性相斥產生推力，推動偏心轉輪進而帶動轉動主軸以輸出動力。又如，中國專利CN200410065768. 3公開了一種永磁動力機，有裝與機架上的活動式圓柱體，活動式圓柱體中環狀設置縱向條狀永磁體，活動式圓柱體下方設置可旋轉塊，可旋轉塊中設置一個縱向設置的條狀永磁體，可旋轉塊中的條狀永磁體與活動式圓柱體中的條狀永磁體呈同性相對設置，連接軸的一端與活動式圓柱體的中心固定連接，連接軸的另一端與可旋轉塊偏心連接，且采用可旋轉式連接方式，可旋轉塊與傳動機構連接。其運轉依靠永磁體的磁力，采用永磁同性相斥、滑行慣性產生的動力推動運轉。再如， 中國專利CN 200410012635. X公開的永磁動力機，包括磁組件和轉動、啟停控制機構。轉動機構包括主軸、轉架和驅動機構，轉架設有若干個磁鼓(4)和分布其間的套筒，它們交替排列且依次連接；還設有轉筒(11)，其由連接桿(6)連接所述的套筒。驅動機構包括驅動軸、 傳動軸(7)和轉筒(11)內的大傘形齒輪(17)；驅動軸包括磁鼓的轉軸(5)和位于套筒(26) 內的十字萬向軸(29)，它們串接而成“C”形環軸；主軸與轉筒(11)固連。磁組件包括磁極圈和上述的磁鼓，磁極圈由若干對朝向相反、均勻分布且與機殼相連的S、N磁極扭片(25)、 (13)圍成，它是“C”形環軸的螺旋運行通道。本發明具有節能、使用場地不受限制、結構簡單等優點。但是，上述現有技術均存在可持續性差的缺陷，難以保證機構正常地連續運轉。同時現有技術對于靜磁場能與動能之間相互轉化和相互作用關系的力學研究中，沒有能夠用于直觀演示的模型。
發明內容
針對上述不足，本發明所要解決的技術問題是，怎樣提供一種能夠連續運轉，可持續性好的永磁動力轉換機構，同時能夠用于靜磁場能與動能之間相互轉化和相互作用關系的直觀演示。為了解決上述技術問題，本發明中采用了如下的技術方案。
一種永磁動力轉換機構，其特征在于，包括底座、主動輪和被動輪，所述主動輪是在由抗磁材料構成的實心輪體周邊上均勻地固定安裝η個永磁體，所述η > 2，每個永磁體的N極、S極按同一方向順實心輪體同向排列，且相鄰兩個永磁體之間留有間隙，所述間隙形成η個磁場作用區；所述主動輪有χ個且均勻地圍繞設置在被動輪的四周同一水平面上， 每個主動輪中部均水平設置有主動輪轉軸，主動輪轉軸的兩端靠軸承支撐在豎向固定于底座的支撐柱上，每根主動輪轉軸的兩端端頭處靠錐齒輪與相鄰的主動輪轉軸端頭的錐齒輪嚙合；所述被動輪為回轉體，被動輪中部通過豎直設置的被動輪轉軸可轉動地支撐在底座上，被動輪周向上的回轉面的母線為向回轉體內部凹進的弧線，所述被動輪周向上的回轉面對主動輪形成局部包圍狀態，所述被動輪上沿周向均勻分布安裝有η組驅動磁體，每組驅動磁體包括由上到下且沿斜面均勻間隔地分布的b (b > a)個驅動磁體，所述a > 2，其中aXn=X，所述驅動磁體為長條形且至少一端為驅動磁極，驅動磁體中部可轉動地安裝在被動輪上的安裝槽內，還包括一個用于控制驅動磁體轉動的啟停裝置，所述啟停裝置能夠使驅動磁體轉動至驅動磁極正對外側的主動輪并與對應位置的主動輪相互作用迫使主動輪轉動，還設置有豎向傳動軸和水平傳動軸，所述豎向傳動軸的下端通過錐齒輪與所述主動輪轉軸端頭處錐齒輪嚙合，豎向傳動軸的上端通過錐齒輪與水平傳動軸的外端嚙合，所述水平傳動軸的內端通過錐齒輪與被動輪轉軸上端端頭設置的錐齒輪嚙合；所述豎向傳動軸和水平傳動軸用于將主動輪轉軸的轉動傳遞到被動輪轉軸，所述主動輪與被動輪轉動的角速度相同，同時，所述磁場作用區的弧度要大于驅動磁極從磁場作用區內經過的過程中驅動磁極所轉過的弧度，所述驅動磁體設置的位置使得被動輪上任一驅動磁極從與任一主動輪正對的位置轉動至與下一主動輪正對的位置時，均是對應于主動輪上磁場作用區的范圍內。本發明的永磁動力轉換機構，未運轉時，所有的驅動磁體是轉動至順被動輪周向的方向，此時驅動磁體上的驅動磁極不與主動輪產生作用。當工作時，先通過啟停裝置使得驅動磁體旋轉并使得驅動磁極轉至正對被動輪外側的主動輪，同時驅動磁極與主動輪上的磁場作用區相對，使得驅動磁極與對應的磁場作用區兩端的磁極均產生相同方向的轉矩， 該轉矩驅使主動輪往相同方向轉動，主動輪的轉動通過豎向傳動軸和水平傳動軸傳遞到被動輪，帶動被動輪以相同的角速度轉動，由于被動輪上的驅動磁極位置巧妙設置，使得同一組驅動磁極經過同一個主動輪的位置時，該同一組中的驅動磁極均是與該主動輪中的同一個磁場作用區相對，當每個主動輪轉動至其上的永磁體正對被動輪時，永磁體恰好是正對驅動磁極組與組之間的空白位置，或者已經進入下一個主動輪對應位置的磁場作用區內， 這樣，就可以使得被動輪上任一驅動磁極從與任一主動輪正對的位置轉動至與下一主動輪正對的位置時，均是對應于主動輪上磁場作用區的范圍內，保證驅動磁極永遠對主動輪產生相同方向的轉矩，主動輪旋轉又帶動被動輪旋轉，周而復始。進而就保證了在磁體磁力未消耗完時運轉的連續性。具有可持續性好的優點。綜上所述，本發明的永磁動力轉換機構，能夠通過永磁體的相互作用產生運動，并通過巧妙的轉換使該運動具有更好的可持續性。故具有結構巧妙，運轉持續性好，結構簡單，成本便宜，利于實施等優點。具體應用時，可以應用于兒童玩具，力學研究模型等方面。 同時更進一步地，基于本發明的結構，可以研究怎樣有效地將靜磁場能轉化為動能，以廣泛應用在電力、交通、機械動力、航天航空等領域，以緩解能源危機和環境污染問題。
附圖說 明
圖1為具體實施例的立體結構示意簡圖。圖2是具體實施例中永磁體的結構示意簡圖。圖3是表示具體實施例中三組驅動磁極對應的磁場作用區位置展開示意簡圖。圖4是具體實施例中一組驅動磁極在被動輪上的安裝位置示意簡圖。圖5是具體實施例中顯示主動輪和被動輪的位置關系示意簡圖。圖6是具體實施例中被動輪沿中部水平剖開后的俯視圖。圖7為具體實施例中本發明俯視方向示意簡圖。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
，對本發明做進一步詳細的說明。本具體實施例中，如圖1至圖7所示，一種永磁動力轉換機構，包括底座1、主動輪 2和被動輪3，所述主動輪2是在由抗磁材料(如銅、鋁等材料)構成的實心輪體周邊上均勻地固定安裝η個永磁體4，本具體實施方式
中所述ri=3，每個永磁體4的N極、S極按同一方向順實心輪體周向排列，且相鄰兩個永磁體4之間留有間隙，所述間隙形成η個磁場作用區；所述主動輪2有χ個(本具體實施方式
中χ=9)且均勻地圍繞設置在被動輪3的四周同一水平面上，每個主動輪2中部均水平設置有主動輪轉軸5，主動輪轉軸5的兩端靠軸承支撐在豎向固定于底座的支撐柱6上，每根主動輪轉軸5的兩端端頭處靠錐齒輪(附圖中涉及錐齒輪的地方未示出或簡略示出)與相鄰的主動輪轉軸端頭的錐齒輪嚙合；所述被動輪 3為回轉體，被動輪3中部通過豎直設置的被動輪轉軸7可轉動地支撐在底座1上，被動輪 3周向上的回轉面的母線為向回轉體內部凹進的弧線，所述被動輪3周向上的回轉面對主動輪形成局部包圍狀態，所述被動輪上沿周向均勻分布安裝有η組驅動磁體8，每組驅動磁體8包括由上到下且沿斜向均勻間隔地分布的b(b > a)個驅動磁體，本具體實施方式
中b =a=3，其中aXn=X = 9，所述驅動磁體8為長條形且至少一端為驅動磁極9，驅動磁體8 中部可轉動地安裝在被動輪上的安裝槽內，還包括一個用于控制驅動磁體8轉動的啟停裝置，所述啟停裝置能夠使驅動磁體8轉動至驅動磁極9正對外側的主動輪2并與對應位置的主動輪相互作用迫使主動輪2轉動(具體實施時，所述啟停裝置可以是采用杠杠機構和齒輪機構實現手動控制驅動磁體的轉動，也可以是直接采用伺服電機電動控制驅動磁極的轉動，本具體實施方式
中優選采用伺服電機控制，可以方便統一控制且使得控制精確)，還設置有豎向傳動軸10和水平傳動軸11 (具體實施時，豎向傳動軸與水平傳動軸均通過軸承和支撐件可轉動地支撐在底座上，但為方便顯示，所述軸承和支撐件未在附圖中示出)， 所述豎向傳動軸10的下端通過錐齒輪與所述主動輪轉軸5端頭處錐齒輪嚙合，豎向傳動軸 10的上端通過錐齒輪與水平傳動軸11的外端嚙合，所述水平傳動軸11的內端通過錐齒輪與被動輪轉軸7上端端頭設置的錐齒輪嚙合；所述豎向傳動軸10和水平傳動軸11用于將主動輪轉軸5的轉動傳遞到被動輪轉軸7，所述主動輪2與被動輪3轉動的角速度相同，同時，所述磁場作用區的弧度要大于驅動磁極從磁場作用區內經過的過程中驅動磁極所轉過的弧度，所述驅動磁體設置的位置使得被動輪上任一驅動磁極從與任一主動輪正對的位置轉動至與下一主動輪正對的位置時，均是對應于主動輪上磁場作用區的范圍內。另外，具體實施時，如圖2所示，作為優化，在主動輪上每個永磁體4的兩側，各設置有一塊薄型的磁極與永磁體4方向相反的附永磁體13，可以減少驅動磁體在磁場作用區中運動時的阻力。圖3是表示具體實施例中三組驅動磁極對應的磁場作用區位置展開示意簡圖。表示驅動磁極和對應的主動輪上的磁場作用區展開后投影在同一個平面的位置關系示意。圖中標號9表示驅動磁極，標號12表示主動輪上與驅動磁極對應位置的磁場作用區，標號4 為永磁體，標號13為附永磁體，如該圖所示，只需將每個主動輪的初始角度錯位設置，每個主動輪錯位角度為360° Λ，本具體實施例中，每個主動輪初始錯位角度為40°。這樣，環繞被動輪的一圈主動輪剛好累計錯位360°，由于主動輪和被動輪都是以相同角速度轉動， 故只要驅動磁體設置位置恰當，每個驅動磁體初始位置均與對應主動輪的磁場作用區相對，那么當主動輪與被動輪以相同角速度轉動時，即可使得驅動磁極隨被動輪轉動至與任一主動輪相對時，均是剛好位于該主動輪的磁場作用區內。故能夠保證本發明裝置的連續運轉。
圖4是表示一組驅動磁體在被動輪上的安裝位置。如圖所示，每組驅動磁體8均為均勻地上下錯位分布。圖中，標號1-1表示該組驅動磁體中第一個驅動磁體，1-2表示第二個驅動磁體，1-3表示第三個驅動磁體。圖5是顯示主動輪和被動輪的位置關系示意簡圖，該圖可顯示出被動輪3對主動輪2形成半包圍的結構形式。圖6是具體實施例中被動輪沿中部水平剖開后的俯視圖。該圖可以展示出被動輪 3中驅動磁體8為可轉動設置的結構。但用于控制驅動磁體轉動的啟停裝置的結構該圖中省略。圖7是本發明俯視方向示意簡圖。用于顯示出主動輪環繞被動輪設置的情況。具體實施時，所述驅動磁極(即驅動磁體)的設置位置，可以在保證設備連續運轉的基礎上微做調整，比如，當主動輪相互間距較大，驅動磁極剛好處于前后兩個主動輪之間的位置時(由于此時驅動磁極對主動輪的作用力最低)，出現摩擦阻力過大導致無法連續運轉時，可以稍微修改調整驅動磁體的位置，使得每一組驅動磁極中，前端的驅動磁極剛好進入一個主動輪的磁場作用區位置時，中間的驅動磁極剛好處于對應主動輪的磁場作用區中間，后端的驅動磁極剛好處于對應主動輪的磁場作用區出口處(指即將相互錯開)，這樣，可以避免所有驅動磁極同時處于對主動輪作用力最小的狀態，更好地保證設備的連續運轉。具體實施時，驅動磁體在被動輪上可以是突出式(指驅動磁體轉動至驅動磁極正對外側時，驅動磁極突出于被動輪表面)，也可以是嵌入式(指驅動磁體轉動至驅動磁極正對外側時，驅動磁極與被動輪表面齊平)。另外，因本永磁動力轉換機構的運動軌跡是可逆的，要想改變轉動方向，只要將驅動磁體的N極和S極對調，或者將主動輪上的強力永磁體的N極和S極對調即可。另外，實施時，可將相同的永磁動力轉換機構的被動輪轉軸的輸出連在一起，即可構成一個永磁動力機組，動力效果更加明顯。
權利要求
1. 一種永磁動力轉換機構，其特征在于，包括底座、主動輪和被動輪，所述主動輪是在由抗磁材料構成的實心輪體周邊上均勻地固定安裝η個永磁體，所述η > 2，每個永磁體的 N極、S極按同一方向順實心輪體同向排列，且相鄰兩個永磁體之間留有間隙，所述間隙形成η個磁場作用區；所述主動輪有χ個且均勻地圍繞設置在被動輪的四周同一水平面上， 每個主動輪中部均水平設置有主動輪轉軸，主動輪轉軸的兩端靠軸承支撐在豎向固定于底座的支撐柱上，每根主動輪轉軸的兩端端頭處靠錐齒輪與相鄰的主動輪轉軸端頭的錐齒輪嚙合；所述被動輪為回轉體，被動輪中部通過豎直設置的被動輪轉軸可轉動地支撐在底座上，被動輪周向上的回轉面的母線為向回轉體內部凹進的弧線，所述被動輪周向上的回轉面對主動輪形成局部包圍狀態，所述被動輪上沿周向均勻分布安裝有η組驅動磁體，每組驅動磁體包括由上到下且沿斜面均勻間隔地分布的b(b ^ a)個驅動磁體，所述a > 2，其中aXn=X，所述驅動磁體為長條形且至少一端為驅動磁極，驅動磁體中部可轉動地安裝在被動輪上的安裝槽內，還包括一個用于控制驅動磁體轉動的啟停裝置，所述啟停裝置能夠使驅動磁體轉動至驅動磁極正對外側的主動輪并與對應位置的主動輪相互作用迫使主動輪轉動，還設置有豎向傳動軸和水平傳動軸，所述豎向傳動軸的下端通過錐齒輪與所述主動輪轉軸端頭處錐齒輪嚙合，豎向傳動軸的上端通過錐齒輪與水平傳動軸的外端嚙合，所述水平傳動軸的內端通過錐齒輪與被動輪轉軸上端端頭設置的錐齒輪嚙合；所述豎向傳動軸和水平傳動軸用于將主動輪轉軸的轉動傳遞到被動輪轉軸，所述主動輪與被動輪轉動的角速度相同，同時，所述磁場作用區的弧度要大于驅動磁極從磁場作用區內經過的過程中驅動磁極所轉過的弧度，所述驅動磁體設置的位置使得被動輪上任一驅動磁極從與任一主動輪正對的位置轉動至與下一主動輪正對的位置時，均是對應于主動輪上磁場作用區的范圍內。
全文摘要
本發明公開了一種永磁動力轉換機構，包括主動輪、被動輪、驅動磁體和啟停控制裝置等機構。在主動輪上均分布n(n≥2)個由強力永磁體構成的磁場作用區，再由x(x=a×n)個相同的主動輪通過傳動軸和變向齒輪按照一定規律連接成環形。在被動輪上裝有n組，每組均由b(b≥a)個按照一定規律排列的驅動永磁體，其N極都指向主動輪上的磁場作用區。再經傳動軸和變向齒輪將主動輪和被動輪連接，使它們按同步且同周期轉動。本發明結構簡單、成本低、容易制造，可作為能量轉化研究演示模型，能有效的將靜磁場能轉換成動能，可廣泛應用在電力、交通、機械動力、航天航空等領域，以緩解能源危機和環境污染問題。
文檔編號H02N11/00GK102361421SQ20111028485
公開日2012年2月22日 申請日期2011年9月23日 優先權日2011年9月23日
發明者李松 申請人:李松