專利名稱：往復式磁力發電—電動機的制作方法
技術領域：
本發明涉及磁力、電力、機械力作功并相互變換的裝置。
在機、電、磁的三者中，人們早就探知了存在著下列關系電能(輸入或輸出)←→電參量(電壓、電流的變化)←→耦合媒介(磁通密度參量的變化)←→機械參量(速度、位移的變化)←→機械能(輸入或輸出)、因此電能和機械能可以相互轉化，輸入和輸出可以倒轉，即一臺機器既可以是電動機也可以是發電機。現有技術的發電機和電動機均為勻速旋轉式，做慢速往復運動時，需要再增加減速機和曲柄連桿機構，設備復雜，易出故障，且不能做非勻速運動。現有發電機和動力機械的能量，多由熱能轉化而來，利用磁力對鐵的吸引力做功的機械，尚未問世。
本發明的目的是提供一種結構簡單，節約能原，使用安全，充分利用資源，采用往復運動方式，利用磁力做功的磁力發電—電動機。
本發明的目的是通過如下措施實現的即在電力裝置、磁力裝置和機械裝置等組件上再增加彈性換能裝置，該彈性換能裝置的作用是將磁力對鐵(或磁與磁)之間的吸引力轉換成排斥力，使磁力做功。彈性換能裝置由氣缸，活塞，活塞桿，進出氣調節閥組成，氣缸固定在機座上(或移動裝置上)，氣缸內的活塞與活塞桿相連，活塞桿固定在移動裝置上(或機座上)，在氣缸或活塞上設有進出氣閥。彈性換能裝置也可以采用彈簧。永磁體與磁感應裝置二者中有一組是安裝在移動裝置上，另一組固定在機座上，鐵芯的兩端分別與相隔一定距離似永磁體的磁極相對應。磁感應裝置由繞組套在鐵芯上組成，永磁體由釹鐵硼或超導電磁體制成，其形狀為“U”形或“E”形或柱狀。往復式動力裝置由曲軸或轉輪和連桿組成，連桿與移動裝置相連。移動裝置是由機架，滾輪，磁屏蔽罩和軌道組成，在機架上安裝磁屏蔽罩和軌道，在軌道上安裝滾輪。移動裝置與往復式動力裝置和彈性換能裝置相連。
本發明具有下列特點1、由于采用了彈性換能裝置的輔助作用，使磁力做功故節約其它能源的輸入，如作為電動機，可節省電能，如作為發電機可節省機械能。2、實現了一機兩用，可作發電機又可作電動機，節約了資源；3、本裝置輸出機械能時可以多種方式輸出，如與往復運動的機械相連，輸出往復動力，或單向動力如與曲軸連桿相連輸出旋轉動力。用作電動機時，調整輸入的脈沖電流的頻率可作勻速運動也可作非勻速運動，更適合作間隙往復運動。4、結構簡單、加工制造容易、維修方便、造價低。
本發明的附圖如下
圖1為本發明的永磁體運動式結構示意圖；圖2為本發明永磁體固定式結構示意圖；圖3為本發明簡易電動機結構示意圖；圖4為彈簧換能式電動機示意圖；圖中10-往復式動力裝置，11-曲軸或轉輪，12-連桿，13-外接機械，20-移動裝置，21-機架，22-滾輪或滑塊，23-磁屏蔽罩，24-軌道，30-永磁體，40-磁感應裝置，41-繞組，42-鐵芯，50-彈性換能裝置，51-氣缸，52-活塞，53-活塞桿，54-進出氣閥，55-彈簧。
本發明的實施例結合
如下實施例1、如圖1所示往復式動力裝置10是由轉輪或曲軸11連桿12組成，作為發電機時，機械能通過轉輪11輸入，動力可以是風力、水力、熱力、畜力或人力手搖，連桿12的另一端與移動裝置20為活動連接，移動裝置20由鋁合金或塑料制成，可沿滑道24作往復運動、一對永磁體30安裝在該移動裝置20上，該永磁體30是由釹鐵硼作成的U形體，分別安裝在移動裝置20的兩端，兩個永磁體30同名磁極相對應，中間相隔一定距離，其間安裝磁感應裝置40，磁感應裝置由鐵芯42和套在其上的繞組41組成，并固定在機座上。與移動裝置20相連接的彈性換能裝置50是由氣缸51，氣缸內的活塞52，與活塞52相連的活塞桿51和氣缸51上的進出氣調節閥54構成，活塞桿53與移動裝置20相連，氣缸51固定在機座上，進出氣閥54用于調節氣缸51內的氣體含量，該閥裝在氣缸51的一端，通常為二個，一個是進氣閥，另一個是排氣閥，進出氣閥51采用定壓單向自動調節閥。軌道24固定在機座上，兩邊各一條，移動裝置沿著軌道24往復移動。
機器在運行前先調整氣缸內的壓力，使其處于最佳狀態，即活塞52往復運動至氣缸51的中間位置，活塞52兩邊的壓力相等時，封閉進出氣調節閥54。
如本發明作為發電機用，由外力帶動轉輪11轉動，曲軸12推動移動裝置20沿軌道24往復運動，若為順時針方向旋轉則移動裝置20向右運動，位于移動裝置20左端的永磁體30和固定在底座上的鐵芯42逐漸靠近，由于永磁體30和鐵芯42之間有相互吸引的作用，而且靠得越近吸力越大，此時二者互相吸引的力可以做功、由于移動裝置20與活塞桿53相連，使活塞52向右移動，氣缸51內的氣體被壓縮，磁力所做的功變成了氣缸51內氣體壓縮所具有的勢能，當曲軸11連桿12成直線時，安裝在移動裝置20左邊的永磁體30與鐵芯42左端靠得最近(接近吸合)，此時活塞桿53帶動活塞52在氣缸51內向右運動至最大限度，活塞53右側缸內氣體被壓縮，其壓強達最大，遠大于活塞52的左側，產生了反向力。在左側永磁體30與鐵芯42互相靠近的過程中，鐵芯42被磁化、且磁通量逐漸增加、鐵芯42左端磁極的極性與左側永磁體30的極性相反，當兩者靠得最近時鐵芯42的磁通量達到高峰。隨著轉輪11的繼續旋轉，由于連桿12的拉力和氣缸51內壓縮空氣的反彈力的作用，驅使移動裝置20沿軌道24向左運動，位于移動裝置20左邊的永磁體30和固定在底座上的鐵芯42的左端逐漸遠離，鐵芯42的磁性逐漸減弱，磁通量減少，位于移動裝置20右邊的永磁體30和鐵芯42的右端互相吸引逐漸靠近、鐵芯42又被磁化，右端產生了與靠近它的永磁體30的磁極相反極性的磁極，至曲軸11與連桿12重合時，移動裝置20右端的永磁體30與鐵芯42的右端靠得最近(接近吸合)，此時鐵芯42的磁通量又達到了高峰，繼而磁極極性發生倒轉活塞52右側氣缸內的氣體壓強遠小于左側，形成負壓。隨著轉輪11的繼續轉動，在連桿12的推力和氣缸51內負壓拉力的作用下，移動裝置20又沿軌道24向右移動，重復上述動作，移動裝置20帶動永磁鐵30作往復運動，使永磁體與鐵芯時而靠近，時而遠離，使鐵芯42產生交變磁場，套在鐵芯42上的繞組41產生感應電動勢，發生交流電。在此過程中，永磁體與鐵芯相向靠近時，所做的功大多由磁力與鐵相互吸引的動能提供，同時還有一部分相向運動的動能傳給彈性換能裝置，使之產生相背運動的勢能(如彈簧形變產生的勢能或氣缸內空氣壓力變化產生的勢能)。永磁體與鐵芯做相背運動時的能量，一部分由上述彈性勢能轉變成動能提供的，一部分由往復動力裝置輸入的機械能提供，由于彈性換能裝置的介入，使磁能參與了做功，故節約了一定的機械能。
如本發明為電動機，外界輸入的電流以一定的脈沖通入繞組41中，由于磁力與鐵之間有相互吸引力，永磁體與鐵芯靠近，使固定永磁體30的移動裝置20向右移動，與移動裝置20聯接的活塞桿53活塞52，也被帶動，在氣缸51內向右移動，壓縮氣缸右邊的空氣，此時與移動裝置相連的連桿12也向右移動，轉輪11跟著作順時針轉動，一直到左邊的永磁體30和鐵芯42靠得最近(接近吸合)，活塞52在氣缸51內向右移動到最大限度，活塞52右側缸內的氣體被壓縮到壓強至頂峰，產生反向力，曲軸11和連桿12成一直線，此時外界電源以瞬間脈沖形式接通，使左邊鐵芯的磁極極性變成與靠近它的永磁體30的極性相同，原來左邊的永磁體30和鐵芯42由互相吸引而變成互相排斥，使固定永磁體30的移動裝置20向左移動，因為氣缸內活塞右側的被壓縮的空氣產生反彈力，驅使活塞52及活塞桿53向左移動，結果移動裝置20在這二種力的作用下向左移動，推動連桿12運動，轉輪11則繼續作順時針方向的轉動，左側永磁體30逐漸遠離鐵芯42，右側永磁體30又靠近鐵芯42，磁力與鐵之間又產生吸引力直到曲軸與連桿重合，由于磁力參與了做功，故節約了電能。此時外界電源再次接通，電磁方向與上次相反，使鐵芯42右側的磁極極性與位于右邊的永磁體30靠近它的磁極極性相同，產生排斥力，移動裝置又向左運動。然后又重復上述動作則實現了電動機的功能。
實施例2，附圖2為永磁體固定、磁感應裝置運動結構示意圖，永磁體30可采用超導磁體，固定在底座上，鐵芯42和繞組41組成的磁感應裝置40安置在移動裝置20上，作發電機使用時靠磁場對鐵芯42吸引力，及外界通過轉輪11輸入的機械能使磁感應裝置40在移動裝置20的軌道24上作往復運動，鐵芯42產生交變磁場，使繞組產生感應電動勢，向外輸出交流電；若作為電動機使用時，可采用實施例1的方式向繞組41間斷輸入脈沖電流，使轉輪11轉動，向外輸出機械能。
實施例3，附圖3是簡易電動機裝置示意圖，永磁體30安裝在移動裝置20上，汽缸51也安裝在移動裝置20上，磁感應裝置40安裝在機座上，活塞桿53固定在機座上，活塞桿53與活塞52相連。在使用時活塞52和活塞桿53是固定的，只有永磁體30和氣缸51在滑動裝置20上沿軌道24作往復運動，活塞泵、電錘、刨刀等都可作為機械能的輸出對象。
實施例4，附圖4為彈簧換能式電動機示意圖，彈性換能裝置50采用彈簧55，該彈簧55安裝在移動裝置20與底座之間，磁感應裝置40固定在機座上，永磁體30安裝在移動裝置20上，移動裝置20由移動機架21，滾輪或滑塊22，鐵制磁屏蔽罩23組成，磁屏蔽罩與機架21相連，組成箱盒式結構，將永磁體30和磁感應裝置40罩在其中，以防止磁干擾及保護電磁器件。由曲軸連桿帶動轉動機械做動。在工作過程中如永磁體與鐵芯靠近，側彈簧55被壓縮變形(磁力與鐵互相吸引的動能傳給了彈簧55)，把向右運動的機械能變成了彈簧55向左頂排移動裝置的勢能，此時向繞組41輸入瞬間脈沖電流，鐵芯42磁化后的磁極與所對應的永磁體的磁極同名，即產生相互排斥的作用力，在磁性排斥力與彈簧頂排力的作用下，移動裝置20帶動做功機械13向左移動做功，在移動至中點時，彈簧55所具有的壓縮變形勢能釋放完畢，彈簧恢復自然狀態，再向左繼續移動時，彈簧55產生伸長變形，使之產生了向右回縮的勢能，這樣彈簧換能裝置的作用力，參與了磁力做功，故節省了電能。
如單一種彈性裝置不能滿足時，可同時使用多種彈性裝置。本發明輸出的機械能可以帶動多種機械做功，如電錘、刨刀、活塞泵等，應用范圍很廣。
權利要求
1.往復式磁力發電一電動機，具有往復式動力裝置，永磁體，磁感應裝置，移動裝置，其特征為還具有彈性換能裝置(50)彈性換能裝置由氣缸(51)，活塞(52)，活塞桿(53)，進出氣調節閥(54)組成，氣缸(51)固定在機座上(或移動裝置(20)上)，氣缸51內的活塞(52)，與活塞桿(53)相連，活塞桿(53)固定在移動裝置(20)上(或機座上)，在氣缸(51)或活塞(52)上設有進出氣閥54，彈性換能裝置也可以由彈簧(55)制成。
2.根據權利要求1所述的往復式磁力發電—電動機，其特征為永磁體(30)與磁感應裝置(40)二者中有一組是安裝在移動裝置(20)上，另一組固定在機座上，鐵芯(42)的兩端分別與相隔一定距離的永磁體(30)的磁極相對應。磁感應裝置由繞組(41)套在鐵芯(42)上組成。
3.根據權利要求1或2所述的往復式磁力發電—電動機，其特征為永磁體(30)是由釹鐵硼或超導電磁體制成，其形狀為“U”形或“E”形或柱狀。
4.根據權利要求1或2所述的往復式磁力發電—電動機，其特征為往復式動力裝置由曲軸或轉輪(11)和連桿(12)組成，連桿(12)與移動裝置(20)相連。
5.根據權利要求1所述的往復式磁力發電—電動機，其特征為移動裝置電機架(21)，滾輪或滑塊(22)，磁屏蔽罩(23)，軌道(24)組成，磁屏蔽罩(23)和軌道(24)安裝在機架(21)上，滾輪或滑塊(22)安裝在軌道(24)上，移動裝置的機架(21)與往復式動力裝置的連桿(12)和彈性換能裝置(50)相連。
全文摘要
本發明涉及磁力、電力、機械力作功并相互變換的發電—電動裝置,該機的磁感應裝置由繞組套在鐵芯上組成,鐵芯的兩端與間隔一定距離的永磁體的磁極相對應,磁感應裝置或永磁體位于移動裝置上,彈性換能裝置由氣缸、活塞、活塞桿、進出氣調節閥(或彈簧機構)組成并和往復式動力裝置及移動裝置相連,在磁力與電力或機械力的作用下作往復運動,電能的輸出或輸入由磁感應裝置來實現,機械能的輸入或輸出由往復式動力裝置來實現。
文檔編號H02K33/18GK1199273SQ97112010
公開日1998年11月18日 申請日期1997年5月13日 優先權日1997年5月13日
發明者張吉林, 張益 申請人:張吉林, 張益