CN1199273A - 往复式磁力发电—电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及磁力、电力、机械力作功并相互变换的发电—电动装置,该机的磁感应装置由绕组套在铁芯上组成,铁芯的两端与间隔一定距离的永磁体的磁极相对应,磁感应装置或永磁***于移动装置上,弹性换能装置由气缸、活塞、活塞杆、进出气调节阀(或弹簧机构)组成并和往复式动力装置及移动装置相连,在磁力与电力或机械力的作用下作往复运动,电能的输出或输入由磁感应装置来实现,机械能的输入或输出由往复式动力装置来实现。
Description
本发明涉及磁力、电力、机械力作功并相互变换的装置。
在机、电、磁的三者中,人们早就探知了存在着下列关系:电能(输入或输出)←→电参量(电压、电流的变化)←→耦合媒介(磁通密度参量的变化)←→机械参量(速度、位移的变化)←→机械能(输入或输出)、因此电能和机械能可以相互转化,输入和输出可以倒转,即一台机器既可以是电动机也可以是发电机。现有技术的发电机和电动机均为匀速旋转式,做慢速往复运动时,需要再增加减速机和曲柄连杆机构,设备复杂,易出故障,且不能做非匀速运动。现有发电机和动力机械的能量,多由热能转化而来,利用磁力对铁的吸引力做功的机械,尚未问世。
本发明的目的是提供一种结构简单,节约能原,使用安全,充分利用资源,采用往复运动方式,利用磁力做功的磁力发电—电动机。
本发明的目的是通过如下措施实现的:即在电力装置、磁力装置和机械装置等组件上再增加弹性换能装置,该弹性换能装置的作用是将磁力对铁(或磁与磁)之间的吸引力转换成排斥力,使磁力做功。弹性换能装置由气缸,活塞,活塞杆,进出气调节阀组成,气缸固定在机座上(或移动装置上),气缸内的活塞与活塞杆相连,活塞杆固定在移动装置上(或机座上),在气缸或活塞上设有进出气阀。弹性换能装置也可以采用弹簧。永磁体与磁感应装置二者中有一组是安装在移动装置上,另一组固定在机座上,铁芯的两端分别与相隔一定距离似永磁体的磁极相对应。磁感应装置由绕组套在铁芯上组成,永磁体由钕铁硼或超导电磁体制成,其形状为“U”形或“E”形或柱状。往复式动力装置由曲轴或转轮和连杆组成,连杆与移动装置相连。移动装置是由机架,滚轮,磁屏蔽罩和轨道组成,在机架上安装磁屏蔽罩和轨道,在轨道上安装滚轮。移动装置与往复式动力装置和弹性换能装置相连。
本发明具有下列特点:1、由于采用了弹性换能装置的辅助作用,使磁力做功故节约其它能源的输入,如作为电动机,可节省电能,如作为发电机可节省机械能。2、实现了一机两用,可作发电机又可作电动机,节约了资源;3、本装置输出机械能时可以多种方式输出,如与往复运动的机械相连,输出往复动力,或单向动力如与曲轴连杆相连输出旋转动力。用作电动机时,调整输入的脉冲电流的频率可作匀速运动也可作非匀速运动,更适合作间隙往复运动。4、结构简单、加工制造容易、维修方便、造价低。
本发明的附图如下:
图1为本发明的永磁体运动式结构示意图;
图2为本发明永磁体固定式结构示意图;
图3为本发明简易电动机结构示意图;
图4为弹簧换能式电动机示意图;
图中:10-往复式动力装置,11-曲轴或转轮,12-连杆,13-外接机械,20-移动装置,21-机架,22-滚轮或滑块,23-磁屏蔽罩,24-轨道,30-永磁体,40-磁感应装置,41-绕组,42-铁芯,50-弹性换能装置,51-气缸,52-活塞,53-活塞杆,54-进出气阀,55-弹簧。
本发明的实施例结合附图说明如下:
实施例1、如图1所示往复式动力装置10是由转轮或曲轴11连杆12组成,作为发电机时,机械能通过转轮11输入,动力可以是风力、水力、热力、畜力或人力手摇,连杆12的另一端与移动装置20为活动连接,移动装置20由铝合金或塑料制成,可沿滑道24作往复运动、一对永磁体30安装在该移动装置20上,该永磁体30是由钕铁硼作成的U形体,分别安装在移动装置20的两端,两个永磁体30同名磁极相对应,中间相隔一定距离,其间安装磁感应装置40,磁感应装置由铁芯42和套在其上的绕组41组成,并固定在机座上。与移动装置20相连接的弹性换能装置50是由气缸51,气缸内的活塞52,与活塞52相连的活塞杆51和气缸51上的进出气调节阀54构成,活塞杆53与移动装置20相连,气缸51固定在机座上,进出气阀54用于调节气缸51内的气体含量,该阀装在气缸51的一端,通常为二个,一个是进气阀,另一个是排气阀,进出气阀51采用定压单向自动调节阀。轨道24固定在机座上,两边各一条,移动装置沿着轨道24往复移动。
机器在运行前先调整气缸内的压力,使其处于最佳状态,即活塞52往复运动至气缸51的中间位置,活塞52两边的压力相等时,封闭进出气调节阀54。
如本发明作为发电机用,由外力带动转轮11转动,曲轴12推动移动装置20沿轨道24往复运动,若为顺时针方向旋转则移动装置20向右运动,位于移动装置20左端的永磁体30和固定在底座上的铁芯42逐渐靠近,由于永磁体30和铁芯42之间有相互吸引的作用,而且靠得越近吸力越大,此时二者互相吸引的力可以做功、由于移动装置20与活塞杆53相连,使活塞52向右移动,气缸51内的气体被压缩,磁力所做的功变成了气缸51内气体压缩所具有的势能,当曲轴11连杆12成直线时,安装在移动装置20左边的永磁体30与铁芯42左端靠得最近(接近吸合),此时活塞杆53带动活塞52在气缸51内向右运动至最大限度,活塞53右侧缸内气体被压缩,其压强达最大,远大于活塞52的左侧,产生了反向力。在左侧永磁体30与铁芯42互相靠近的过程中,铁芯42被磁化、且磁通量逐渐增加、铁芯42左端磁极的极性与左侧永磁体30的极性相反,当两者靠得最近时铁芯42的磁通量达到高峰。随着转轮11的继续旋转,由于连杆12的拉力和气缸51内压缩空气的反弹力的作用,驱使移动装置20沿轨道24向左运动,位于移动装置20左边的永磁体30和固定在底座上的铁芯42的左端逐渐远离,铁芯42的磁性逐渐减弱,磁通量减少,位于移动装置20右边的永磁体30和铁芯42的右端互相吸引逐渐靠近、铁芯42又被磁化,右端产生了与靠近它的永磁体30的磁极相反极性的磁极,至曲轴11与连杆12重合时,移动装置20右端的永磁体30与铁芯42的右端靠得最近(接近吸合),此时铁芯42的磁通量又达到了高峰,继而磁极极性发生倒转活塞52右侧气缸内的气体压强远小于左侧,形成负压。随着转轮11的继续转动,在连杆12的推力和气缸51内负压拉力的作用下,移动装置20又沿轨道24向右移动,重复上述动作,移动装置20带动永磁铁30作往复运动,使永磁体与铁芯时而靠近,时而远离,使铁芯42产生交变磁场,套在铁芯42上的绕组41产生感应电动势,发生交流电。在此过程中,永磁体与铁芯相向靠近时,所做的功大多由磁力与铁相互吸引的动能提供,同时还有一部分相向运动的动能传给弹性换能装置,使之产生相背运动的势能(如弹簧形变产生的势能或气缸内空气压力变化产生的势能)。永磁体与铁芯做相背运动时的能量,一部分由上述弹性势能转变成动能提供的,一部分由往复动力装置输入的机械能提供,由于弹性换能装置的介入,使磁能参与了做功,故节约了一定的机械能。
如本发明为电动机,外界输入的电流以一定的脉冲通入绕组41中,由于磁力与铁之间有相互吸引力,永磁体与铁芯靠近,使固定永磁体30的移动装置20向右移动,与移动装置20联接的活塞杆53活塞52,也被带动,在气缸51内向右移动,压缩气缸右边的空气,此时与移动装置相连的连杆12也向右移动,转轮11跟着作顺时针转动,一直到左边的永磁体30和铁芯42靠得最近(接近吸合),活塞52在气缸51内向右移动到最大限度,活塞52右侧缸内的气体被压缩到压强至顶峰,产生反向力,曲轴11和连杆12成一直线,此时外界电源以瞬间脉冲形式接通,使左边铁芯的磁极极性变成与靠近它的永磁体30的极性相同,原来左边的永磁体30和铁芯42由互相吸引而变成互相排斥,使固定永磁体30的移动装置20向左移动,因为气缸内活塞右侧的被压缩的空气产生反弹力,驱使活塞52及活塞杆53向左移动,结果移动装置20在这二种力的作用下向左移动,推动连杆12运动,转轮11则继续作顺时针方向的转动,左侧永磁体30逐渐远离铁芯42,右侧永磁体30又靠近铁芯42,磁力与铁之间又产生吸引力直到曲轴与连杆重合,由于磁力参与了做功,故节约了电能。此时外界电源再次接通,电磁方向与上次相反,使铁芯42右侧的磁极极性与位于右边的永磁体30靠近它的磁极极性相同,产生排斥力,移动装置又向左运动。然后又重复上述动作则实现了电动机的功能。
实施例2,附图2为永磁体固定、磁感应装置运动结构示意图,永磁体30可采用超导磁体,固定在底座上,铁芯42和绕组41组成的磁感应装置40安置在移动装置20上,作发电机使用时靠磁场对铁芯42吸引力,及外界通过转轮11输入的机械能使磁感应装置40在移动装置20的轨道24上作往复运动,铁芯42产生交变磁场,使绕组产生感应电动势,向外输出交流电;若作为电动机使用时,可采用实施例1的方式向绕组41间断输入脉冲电流,使转轮11转动,向外输出机械能。
实施例3,附图3是简易电动机装置示意图,永磁体30安装在移动装置20上,汽缸51也安装在移动装置20上,磁感应装置40安装在机座上,活塞杆53固定在机座上,活塞杆53与活塞52相连。在使用时活塞52和活塞杆53是固定的,只有永磁体30和气缸51在滑动装置20上沿轨道24作往复运动,活塞泵、电锤、刨刀等都可作为机械能的输出对象。
实施例4,附图4为弹簧换能式电动机示意图,弹性换能装置50采用弹簧55,该弹簧55安装在移动装置20与底座之间,磁感应装置40固定在机座上,永磁体30安装在移动装置20上,移动装置20由移动机架21,滚轮或滑块22,铁制磁屏蔽罩23组成,磁屏蔽罩与机架21相连,组成箱盒式结构,将永磁体30和磁感应装置40罩在其中,以防止磁干扰及保护电磁器件。由曲轴连杆带动转动机械做动。在工作过程中如永磁体与铁芯靠近,侧弹簧55被压缩变形(磁力与铁互相吸引的动能传给了弹簧55),把向右运动的机械能变成了弹簧55向左顶排移动装置的势能,此时向绕组41输入瞬间脉冲电流,铁芯42磁化后的磁极与所对应的永磁体的磁极同名,即产生相互排斥的作用力,在磁性排斥力与弹簧顶排力的作用下,移动装置20带动做功机械13向左移动做功,在移动至中点时,弹簧55所具有的压缩变形势能释放完毕,弹簧恢复自然状态,再向左继续移动时,弹簧55产生伸长变形,使之产生了向右回缩的势能,这样弹簧换能装置的作用力,参与了磁力做功,故节省了电能。
如单一种弹性装置不能满足时,可同时使用多种弹性装置。本发明输出的机械能可以带动多种机械做功,如电锤、刨刀、活塞泵等,应用范围很广。
Claims (5)
1、往复式磁力发电一电动机,具有往复式动力装置,永磁体,磁感应装置,移动装置,其特征为还具有弹性换能装置(50)弹性换能装置由气缸(51),活塞(52),活塞杆(53),进出气调节阀(54)组成,气缸(51)固定在机座上(或移动装置(20)上),气缸51内的活塞(52),与活塞杆(53)相连,活塞杆(53)固定在移动装置(20)上(或机座上),在气缸(51)或活塞(52)上设有进出气阀54,弹性换能装置也可以由弹簧(55)制成。
2、根据权利要求1所述的往复式磁力发电—电动机,其特征为永磁体(30)与磁感应装置(40)二者中有一组是安装在移动装置(20)上,另一组固定在机座上,铁芯(42)的两端分别与相隔一定距离的永磁体(30)的磁极相对应。磁感应装置由绕组(41)套在铁芯(42)上组成。
3、根据权利要求1或2所述的往复式磁力发电—电动机,其特征为永磁体(30)是由钕铁硼或超导电磁体制成,其形状为“U”形或“E”形或柱状。
4、根据权利要求1或2所述的往复式磁力发电—电动机,其特征为往复式动力装置由曲轴或转轮(11)和连杆(12)组成,连杆(12)与移动装置(20)相连。
5、根据权利要求1所述的往复式磁力发电—电动机,其特征为移动装置电机架(21),滚轮或滑块(22),磁屏蔽罩(23),轨道(24)组成,磁屏蔽罩(23)和轨道(24)安装在机架(21)上,滚轮或滑块(22)安装在轨道(24)上,移动装置的机架(21)与往复式动力装置的连杆(12)和弹性换能装置(50)相连。
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