专利名称：使用重叠式永久磁铁的磁力机构和驱动装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及利用磁力的磁力机构和驱动装置，更具体的说，涉及使用重叠式永久磁铁构成的磁力机构，以及具有这种磁力机构的，能向工作机构传递动力的驱动装置。
背景技术：
现代社会中，各种各样的机械设备和电器设备，大至飞机、轮船，小到冰箱、空调器等等，都需要各种机构和驱动装置把发动机或电动机的动力传递给工作机械。
在现有技术中使用了各种各样的机构和驱动装置，其中有机械机构和驱动装置，例如使用齿轮、皮带轮、杠杆、曲柄连杆机构、凸轮等组成的驱动装置；有利用液体或气体的液压驱动装置或气动驱动装置；还有利用永久磁铁和/或电磁铁的磁力机构的驱动装置，以及综合使用上述各种机构的驱动装置等等。
近年来，利用永久磁铁和/或电磁铁作为传递动力的元件的机构和驱动装置正日益广泛地应用在电动汽车、电动自行车，以及家用电器，例如空调器和冰箱的压缩机上。例如，在下列专利文献中，就公开了许多种利用永久磁铁和/或电磁铁的驱动装置韩国的公开号为2001-037629，名称为“电气自动车的驱动装置”的专利文献；韩国的公开号为1999-036221，名称为“利用电磁铁的电动机的活塞驱动装置”的专利文献；韩国的公开号为1996-021347，名称为“电动汽车的电动机装置”的专利文献；中国的专利号为ZL 00242064.1，名称为“直流电磁柱塞泵”的公告专利文献；中国的申请号为951133461.1，名称为“一种泵用磁力驱动装置”的公开专利文献；中国的专利号为ZL 95224863.8，名称为“磁性压缩机”的专利文献。
但是，在这些文献中所公开的利用永久磁铁和/或电磁铁的磁力机构和驱动装置中，有的是用电磁铁与永久磁铁配合工作，而电磁铁在工作过程中需要通过强大的电流，这些电流会产生许多热量，不但浪费了能量，也不利于机械设备的运转，常常会使机械设备因过热而发生故障。
最近出现了一些完全采用永久磁铁的磁力机构和驱动装置。在这种驱动装置的磁力机构中使用了永久磁铁来代替电磁铁，因此，不会出现使用电磁铁时经常发生的浪费能量和机械设备过热的问题。然而，尽管加入了稀土元素的永久磁铁比以往的普通永久磁铁的磁力大大增强了，但是由于常用的永久磁铁的磁力线在各方向的分布是对称的，在正、反两个方向都有同样磁力的作用，当需要利用永久磁铁之间的某一个方向的磁力使运动的部件向某个方向运动时，需要克服作用方向与此相反的磁力，这就需要耗费能量，也不能充分发挥磁性元件的性能。
发明内容
因此，本实用新型总的目的是克服现有技术中使用普通永久磁铁和/或电磁铁的磁力机构和驱动装置所存在的缺点，提供一种使用新颖的重叠式永久磁铁的磁力机构和驱动装置，这种磁力机构和驱动装置在将电动机或其他原动机的动力传递给工作机构的同时，不会产生电磁铁在工作时所产生的热量，因而基本上消除了机械设备因过热而可能发生的故障。并且，由于采用了新颖的重叠式永久磁铁，能显著降低磁力机构和驱动装置中所消耗的能量。
上述新颖的重叠式永久磁铁的基本原理和结构是，通过把许多经过加工成形后的永久磁铁重叠在一起，使得永久磁铁的磁力线在各方向的分布不对称，当将两块重叠式永久磁铁，或一块重叠式永久磁铁一块普通的永久磁铁相对放置，并使两者相同的磁极相对时，就能增大永久磁铁之间互相作用的排斥力，增大推动永久磁铁互相作相对运动的力量和距离。这种重叠式永久磁铁所构成的磁力机构和传动装置，既可以用来传递直线往复运动，也可以用来传递旋转运动。重叠式永久磁铁的详细结构和工作原理公开在本申请人所提出的，申请号为PCM/CN 02/00134的国际专利申请文件中。该申请文件中的全部内容，都作为本申请的基本参考文献。
因此，本实用新型的一个目的是提供一种作往复运动的磁力机构(下称第一磁力机构)，这种第一磁力机构使用新颖的六面体重叠式永久磁铁，可用于输出直线往复运动。
本实用新型的另一个目的是提供一种作旋转运动的磁力机构(下称第二磁力机构)，这种第二磁力机构使用新颖的圆盘形重叠式永久磁铁，可用于将往复运动转变为旋转运动。
本实用新型的另一个目的是提供一种组合式第二磁力机构，这种组合式第二磁力机构把若干个第二磁力机构组合在一起，可用于将往复运动转变为旋转运动，并增大扭矩。
本实用新型的又一个目的是提供一种驱动装置，这种驱动装置通过常用的机械传动机构和上述输出直线往复运动的第一磁力机构，可将电动机的旋转运动转变为传递给工作机构的直线往复运动。
本实用新型的又一个目的是提供一种驱动装置，这种驱动装置通过常用的机械传动机构和上述输出直线往复运动的第一磁力机构，将电动机的旋转运动转变为直线往复运动，然后，再通过将往复运动转变为旋转运动的第二磁力机构或组合式第二磁力机构，又将直线往复运动转变为传递给工作机构的旋转运动。
本实用新型的又一个目的是提供一种驱动装置，这种驱动装置通过常用的机械传动机构和多个上述输出直线往复运动的第一磁力机构，将电动机的旋转运动转变为直线往复运动，然后，再通过多个将往复运动转变为旋转运动的组合式第二磁力机构，将直线往复运动转变为传递给多个工作机构的旋转运动。
为达到上述目的，本实用新型的传递往复运动的第一磁力机构具有一个安装各种零件用的带有导轨的框架，其特征在于，它还包括两块长条形六面体重叠式永久磁铁Mw1、Mw2，这两块重叠式永久磁铁Mw1、Mw2安装在预定的相对位置上，能借助于互相排斥的磁力作用，在外力的推动下，分别在上述框架的导轨上作相向的往复运动，并向外部输出直线往复运动。
为了增大磁力作用，上述作相向运动的重叠式永久磁铁Mw1、Mw2中的一种磁铁Mw2是两块，分别布置在永久磁铁Mw1的两侧。
上述作相向运动的重叠式永久磁铁Mw1也可以是长条形六角柱体或八角柱体，相应地，永久磁铁Mw2是六块或八块布置在与六角或八角柱体外周的六个或八个柱体面相对的长条形六面体永久磁铁。
上述第一磁力机构中作相向往复运动的重叠式永久磁铁在运动方向上的长度，可根据所要求的直线运动行程和驱动力大小来确定，既可以相同，也可以不相同。
在上述第一磁力机构中，其中的永久磁铁Mw2，也可以采用普通的永久磁铁来代替。
为达到上述目的，本实用新型的第二磁力机构包括一个安装各种零件用的带有导轨的框架，其特征在于，它还包括固定在上述框架上的圆盘形重叠式永久磁铁Mg；通过轴承安装在上述框架上和固定永久磁铁Mg的孔内，能够旋转的旋转轴；和固定在上述旋转轴上，能借助于与固定永久磁铁Mg之间磁力互相排斥的作用，围绕着上述旋转轴的轴线作旋转运动的圆盘形重叠式永久磁铁Mx；以及能借助于外力在上述带导轨的框架上作定时往复运动的活动框架，和固定在上述活动框架上的圆形铁片；当上述旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg的相对位置到达互相的磁力的作用为吸引力的位置(由于采用了重叠式永久磁铁，所以磁力为吸引力，即异性磁极相对时所占据的范围很小，一般只占一周360度中的2～3度)，产生阻止旋转永久磁铁Mx转动的磁力时，上述圆形铁片正好运动到上述固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx相对的间隙中，由于固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx对圆形铁片的磁化作用，不但消除了固定永久磁铁Mg阻止旋转磁铁Mx转动的阻力，还能借助于圆形铁片对旋转磁铁Mx的吸引力，带动永久磁铁Mx继续转动；上述旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
上述安装旋转永久磁铁Mx的旋转轴，可以与圆盘形固定永久磁铁Mg同轴线，也可以偏离固定永久磁铁Mg的轴线。
上述旋转永久磁铁Mx的直径可以小于固定永久磁铁Mg。
上述固定在旋转轴上的永久磁铁Mx，既可以在固定永久磁铁Mg的两侧旋转，也可以绕着固定永久磁铁Mg的外圆周或内圆周旋转。
为达到上述目的，本实用新型的组合式第二磁力机构包括一个安装各种零件用的带有导轨的框架，其特征在于，它还包括固定在上述框架上的两个圆盘形重叠式永久磁铁Mg；两根通过轴承安装在上述框架上和固定永久磁铁Mg的孔内，能够旋转的旋转轴；分别固定在上述两根旋转轴上，在上述两个固定磁铁Mg的两侧，能借助于与固定磁铁Mg之间相互排斥的磁力作用，围绕着上述旋转轴的轴线作旋转运动的四块圆盘形重叠式永久磁铁Mx；固定在上述框架上，位置在上述旋转磁铁Mx外侧的四块圆盘形重叠式辅助永久磁铁Mf；以上这三种重叠式永久磁铁(Mg、Mx、Mf)共组成两组组合式第二磁力机构；以及能借助于外力在上述带导轨的框架上作定时往复运动的活动框架，和固定在上述活动框架上的四块圆形铁片；当上述一组组合式第二磁力机构的旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg和辅助磁铁Mf的相对位置到达互相作用的磁力为吸引力的位置，产生阻止转动永久磁铁Mx转动的磁力时，上述四块圆形铁片正好分别运动到这一组磁力机构的固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx相对的间隙中，以及旋转永久磁铁Mx与辅助永久磁铁Mf相对的间隙中，由于固定永久磁铁Mg，旋转永久磁铁Mx和辅助永久磁铁Mf对圆形铁片的磁化作用，不但消除了阻止旋转磁铁Mx转动的阻力，还能借助于磁化后的圆形铁片与旋转磁铁Mx之间的吸引力，由圆形铁片带动旋转永久磁铁Mx继续转动；上述旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
上述旋转永久磁铁Mx和辅助永久磁铁Mf的直径可以小于固定永久磁铁Mg。
上述旋转轴在固定永久磁铁Mg上的位置，可以与永久磁铁Mg同轴线，也可以与其偏偏离。
上述活动框架上的圆形铁片，也可以是两块，即，只在旋转永久磁铁Mx与辅助磁铁Mf之间设置圆形铁片，而省略旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg之间的圆形铁片，同样能带动旋转永久磁铁Mx继续转动。
很明显，上述组合式第二磁力机构也可以只包含一组第二磁力机构，用一根旋转轴输出旋转运动。
上述固定在旋转轴上，在固定永久磁铁Mg两侧的旋转永久磁铁Mx，可以只在固定永久磁铁Mg的一侧设置，而固定在上述框架上，位置在上述旋转磁铁Mx外侧的圆盘形重叠式辅助永久磁铁Mf，也可以只在同一侧设置。即，在组合式第二磁力机构上只设置同在固定永久磁铁Mg一侧的两块旋转永久磁铁Mx和两块辅助永久磁铁Mf。
为达到上述目的，本实用新型的一种驱动装置的特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；以及作往复运动的采用重叠式永久磁铁的第一磁力机构；上述第一磁力机构将作往复运动的动力传递给工作机构。
上述常用的将电动机的旋转运动转变为往复运动的机构，可以是齿轮一齿条机构，曲柄连杆机构，或凸轮机构等等。
上述第一磁力机构中的作相对往复运动的永久磁铁可以是两块，其中一块是Mw1，另一块是Mw2；也可以是三块，其中一块是Mw1，两块是Mw2。
上述第一磁力机构中作相向往复运动的重叠式六面体永久磁铁在运动方向上的长度，可根据所要求的直线运动行程和驱动力大小来确定，既可以相同，也可以不相同。
在上述第一磁力机构中，其中的永久磁铁Mw2，也可以采用普通的永久磁铁来代替。
为达到上述目的，本实用新型的一种驱动装置的特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给工作机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构。
在上述驱动装置中，将第一磁力机构的往复运动传递给工作机构的弹性杠杆机构由弹性好的金属杆制成，其支点固定在上述框架上，其一端由第一磁力机构的作往复运动的重叠式永久磁铁驱动，其另一端驱动上述气缸柱塞式磁力机构。
在上述驱动装置中，将第一磁力机构的往复运动传递给工作机构的气缸柱塞式磁力机构，由固定在框架上的圆筒形永久磁铁，和能在该圆筒形永久磁铁的孔内作往复运动的台阶状柱塞式永久磁铁所组成。这两种永久磁铁可以是普通的永久磁铁。
为达到上述目的，本实用新型的一种驱动装置的特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；能将往复运动转变为旋转运动的第二磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给上述第二磁力机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构；上述第二磁力机构中的旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
为达到上述目的，本实用新型的一种驱动装置的特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；能将往复运动转变为旋转运动的组合式第二磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给上述组合式第二磁力机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构；上述组合式第二磁力机构中的旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
为达到上述目的，本实用新型的一种驱动装置的特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；多个能将往复运动转变为旋转运动的组合第二磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给上述多个组合第二磁力机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构，上述组合第二磁力机构中的旋转轴将旋转运动传递给各工作机构。
图1是本实用新型的磁力机构的实施例的示意图，表示使用两块长条形六面体重叠式永久磁铁传递直线往复运动的第一磁力机构；图2是本实用新型的磁力机构的另一个实施例的示意图，表示使用三块长条形六面体重叠式永久磁铁传递直线往复运动的第一磁力机构；图3是本实用新型的另一种磁力机构的实施例的示意图，表示使用圆盘形重叠式永久磁铁将往复运动转变为旋转运动的第二磁力机构；图4是本实用新型的又一种磁力机构的实施例的示意图，表示使用组合后的第二磁力机构传递旋转运动的组合式第二磁力机构；图5是本实用新型的驱动装置的一种实施例的示意图，表示使用六面体重叠式永久磁铁的磁力机构传递往复运动的驱动装置；图6是本实用新型的驱动装置的另一种实施例的示意图，表示另一种使用六面体重叠式永久磁铁的磁力机构传递往复运动的驱动装置；图7是本实用新型的驱动装置的另一种实施例的示意图，表示使用重叠式永久磁铁的第一和第二磁力机构传递直线往复运动和旋转运动的驱动装置；图8是本实用新型的驱动装置的又一个实施例的示意图，表示使用重叠式永久磁铁的第一磁力机构和组合式第二磁力机构传递直线往复转运动的驱动装置；图9是本实用新型的驱动装置的又一个实施例的示意图，表示使用重叠永久磁铁的多个第一磁力机构和多个组合式第二磁力机构传递直线往复运动和旋转运动的驱动装置。
具体实施方式
下面，参照附图详细说明本实用新型的使用重叠式永久磁铁的磁力机构和驱动装置的实施例。
请参阅图1，图1是本实用新型作往复运动的第一磁力机构的一个实施例的示意图。图1中的标号K1表示安装各种零件用的框架，标号Mw1和Mw2分别表示能在上述框架K1的导轨上作往复运动的重叠式永久磁铁，标号11和12是设置在永久磁铁Mw1和Mw2两端的端柱，用于接受和输出直线往复运动。由于重叠式永久磁铁的磁力线分布是不对称的，所以当通过端柱11或12对永久磁铁Mw1或Mw2施加推动力，使它移动一个很小的距离之后，由于磁力之间的排斥作用，就能借助于磁力，驱动永久磁铁Mw1和磁铁Mw2向着互相相反的方向以很高的速度移动较大的距离。这样，利用这种机构，只要通过常用的机械机构(例如，凸轮机构，气动或液压机构)推动一侧的端柱11或12，另一端的端柱11或12就能推动工作机构以较大的力，作较长距离的快速直线往复运动。
为了减缓磁铁快速运动的冲击作用，可以在框架K1中，在永久磁铁Mw1和Mw2的两端设置弹簧13、14。一方面，弹簧13、14可以减缓磁铁运动的冲击作用，另一方面，还可以利用经压缩后的弹簧的反弹力，驱动永久磁铁Mw1和Mw2作回程运动。
图1中的重叠式永久磁铁Mw1和Mw2在运动方向上的长度是相等的。但是，这两块永久磁铁的长度也可以做成不相等的。例如，根据需要，可以把Mw2的长度做成Mw1的1/2或更短，同样也能也能完成以上的工作过程。
图2是本实用新型第一磁力机构的另一个实施例的示意图。图2中，K1’是框架，重叠式永久磁铁Mw1仍是一块，而重叠式永久磁铁Mw2’是两块，而且长度比永久磁铁Mw1短，分别布置在永久磁铁Mw1的两侧，作同步的往复运动。其它的结构和工作过程都与图1中的实施例相同。这样，就能更加充分地利用重叠式永久磁铁的磁力作用。同样，也可以在永久磁铁Mw1和Mw2’的两端设置弹簧(图中未表示)。
图3是本实用新型的第二磁力机构的一个实施例的示意图，可用于将往复运动转变为旋转运动。如图3所示，标号K3表示一个安装各种零件用的框架，标号Mg表示固定在上述框架K3上的固定的圆盘形重叠式永久磁铁，标号31表示通过轴承32、32’安装在框架K3上和永久磁铁Mg的偏心孔内的一根能够旋转的旋转轴。在永久磁铁Mg的一侧，有一块固定在旋转轴31上的圆盘形重叠式旋转永久磁铁Mx。由图3可见，旋转的永久磁铁Mx的直径小于固定的永久磁铁Mg的直径。
按照申请号为PCT/CN 02/00134的国际专利申请文件中有关圆盘形重叠式永久磁铁工作原理的说明，这种永久磁铁的磁力线在各方向上的分布是不对称的，因此，当它与另一个圆盘形重叠式永久磁铁相对，在相对的部分变化时，互相之间的作用力方向是不同的，在很大部分上的作用力向着同一个旋转方向，而在很小一部分上的作用力向着与此旋转的方向相反。因此，可以利用重叠式永久磁铁的这种特点，利用圆盘形重叠式永久磁铁相互之间的磁力作用，产生旋转运动，构成本实用新型的第二磁力机构。
根据以上所述的原理，按照图3所示方式布置的旋转永久磁铁Mx能借助于两块重叠式永久磁铁之间的磁力作用，在固定永久磁铁Mg的一侧，绕着旋转轴31的轴线转动，同时也绕着固定永久磁铁Mg公转，因为在绝大部分位置上，磁铁Mx受到向同一方向旋转的作用力。
图3中，标号33是一根活动杆，它能在作往复运动的机构(图中未表示)的驱动下作定时的往复运动。在活动杆33上固定着一块可磁化的圆形铁片34。这块圆形铁片34的作用是，当旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg的相对位置到达互相作用的磁力为吸引力的位置，产生阻止转动永久磁铁Mx转动的磁力时，或者需要克服重力的作用使旋转永久磁铁Mx向上运动时，上述圆形铁片正好运动到上述固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx相对的间隙中，由于旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg对圆形铁片的磁化作用，不但消除了阻止旋转磁铁Mx转动的阻力，还能借助于磁化后的圆形铁片34对旋转磁铁Mx的吸引力，由圆形铁片34带动旋转永久磁铁Mx继续转动。这样，就构成了本实用新型的第二磁力机构。通过旋转轴31可将旋转运动传递给作旋转运动的工作机构。
图4是本实用新型的一种将往复运动转变为旋转运动的组合式第二磁力机构的示意图。组合式第二磁力机构是把若干个如图3所示的传递旋转运动的第二磁力机构组合在一起而构成的。如图4所示，在框架K4上固定安装着上、下两个圆盘形重叠式固定永久磁铁Mg，在框架K4上和永久磁铁Mg的偏心孔内，分别通过轴承42和42’安装了两根旋转轴41。在每个固定永久磁铁Mg的两侧，分别安装了一个固定在旋转轴41上的圆盘形重叠式旋转永久磁铁Mx。由图4可见，旋转永久磁铁Mx共有四个，其直径小于固定永久磁铁Mg的直径。这样，一共组成了两组第二磁力机构。
此外，分别在四个旋转永久磁铁Mx的外侧，在框架4上固定着四个重叠式圆盘形辅助永久磁铁Mf，这四个辅助永久磁铁Mf的尺寸与旋转永久磁铁Mx相同，其作用是增大推动旋转永久磁铁Mx的力量。
一个活动框架K4’能在作往复运动的机构(图中未表示)的驱动下，在框架K4内作定时的往复运动。在活动框架K4’的适当部位固定着四块能被磁化的圆形铁片44，使得这四块圆形铁片44能在适当时间分别介入两组第二磁力机构的固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx之间，和旋转永久磁铁Mx与辅助永久磁铁Mf之间的空档内，以便借助于圆形铁片44在磁化后对旋转磁铁Mx的吸引力，带动旋转永久磁铁Mx继续转动。这样就构成了组合式第二磁力机构。通过两根旋转轴41可将旋转运动传递给作旋转运动的工作机构。
图4中，旋转轴41与固定永久磁铁Mg的相对位置是偏心的，当固定永久磁铁Mg的直径足够大时，可以把旋转轴41安装成与永久磁铁Mg同轴线。
上述组合第二磁力机构共有两根旋转轴41，可向两个工作机构输出旋转运动。显然，当只有一个需要作旋转运动的工作机构时，可以省略一根旋转轴，以及与其配合工作的相应的固定永久磁铁Mg，旋转永久磁铁Mx等等。或者，当所需要的旋转驱动力小时，也可以省略两个固定永久磁铁Mg同一侧(左侧或右侧)的旋转永久磁铁Mx。
上述实施例中的活动框架K4’上的圆形铁片44，也可以是两块，即，只在旋转永久磁铁Mx与辅助磁铁Mf之间设置圆形铁片44，而省略旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg之间的圆形铁片44，同样能带动旋转永久磁铁Mx继续转动。
参阅图5，图5是本实用新型使用重叠式永久磁铁的驱动装置第一实施例的示意图。图5中，标号51是固定在框架K5上的直流电动机，它由控制电路控制，可连续地定时向正、反两方向转动。安装在电动机51的输出轴上的齿轮52与能在框架K5的导轨(图中未表示)上滑动的齿条53啮合，组成将旋转运动转变为往复运动的机械式传动机构，驱动齿条53作往复运动。标号Mw1是能在框架K5的导轨G1上滑动的长条形重叠式永久磁铁，标号Mw2是安装在永久磁铁Mw1两侧的，能在框架K5的另两根导轨G2上滑动的两块重叠式(或普通)永久磁铁，这三块永久磁铁安装成隔开预定的距离互相相对，能在两者的磁力作用下作相对运动。在齿条53的两端各安装一个能在销轴上旋转的齿轮54，这两个齿轮54的右侧能与固定在永久磁铁Mw1上的齿条56啮合，而左侧能与固定在框架K5上的齿条55啮合。齿条55和56的位置和长度设计成当永久磁铁Mw1在上、下死点时，电动机51能通过齿条53和其上的齿轮54驱动永久磁铁Mw1向相反的方向运动一段很短的距离。当电动机51启动后，齿轮52旋转，驱动与其啮合的齿条53作上、下往复运动。于是，安装在齿条53上能够转动的齿轮54便在不同的时间里分别与固定在框架K5上的齿条55，和固定在重叠式永久磁铁Mw1上的齿条56啮合(图5中，齿轮54与下方的齿条55和56啮合)，并驱动齿条56，从而也驱动重叠式永久磁铁Mw1运动。由于Mw1是重叠式永久磁铁，它的磁力线在两个不同的方向是不对称的，在它移动一段很短的距离之后，就能借助于不对称磁力的作用，驱动重叠式永久磁铁Mw1和普通永久磁铁Mw2以较大的速度和力量向着互相相反的方向运动。上述永久磁铁Mw1、Mw2和相应的导轨组成第一磁力机构。由于电动机51是定时向正、反两个方向转动的，所以当齿条53向相反的方向移动时，安装在齿条53另一端上的齿轮54就又驱动安装在永久磁铁Mw1另一端上的齿条56向相反的方向移动。如此重复以上的过程。这样，永久磁铁Mw2就能通过安装在它上面的端柱57，在两个方向以很快的速度把较大的推动力和较长的移动距离传递给工作机构。
图6表示本实用新型的驱动装置的第二实施例。驱动装置的第二实施例是在上述第一实施例的基础上改进而成的，它具有第一实施例中的全部机构，图6中凡是与图5中相同的构件，都采用同样的标号。在第二实施例中，齿条65不是固定在框架K6上，而是固定在另一个能上下运动的移动框架K6’上。因此，对第一实施例中的同样的部件和机构所作的运动，不再重复描述。
第二实施例的改进之处在于增加了中间传动机构。中间传动机构由弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构所组成。并且，往复运动是由气缸柱塞式磁力机构传递给工作机构的。
下面，详细描述弹性杠杆机构。如图6所示，标号62、62’是两根弹性杠杆，它们的支点S1、S1’用销轴安装在框架K6上。标号K6’表示一个移动框架，它能沿着上、下方向在轨道(图中未表示)上移动。在移动框架K6’的右侧固定着两根齿条65。在杠杆62、62’的右端有用弹性材料制成的接触块W1、W1，其位置在永久磁铁Mw1和Mw2的上方和下方，当其中有一块(或两块)永久磁铁运动到与接触块W1或W1’接触时，就能推动杠杆62、62’转动。在杠杆62、62’的左端也有用弹性材料制成的接触块W1’、W1’，其位置在移动框架K6’的上方和下方，这两个接触块W1’和W1’在弹性杠杆62、62’转动时，能对移动框架K5’施加向上和向下的推动力，推动它向上、下移动。由于两根弹性杠杆62、62’具有很好的弹性，因而能缓冲作往复运动的永久磁铁Mw1和Mw2的冲击力，并且，由于两端的接触块W1，W1’离开支点S1和S1’的距离不同，因而增大了对移动框架K6’的推动力。
下面，详细描述气缸柱塞式磁力机构。图6中，标号M3是固定在框架K6上的圆筒形永久磁铁，M4则是固定在移动框架K6’上的对称的台阶状圆柱形永久磁铁，这两者组成了气缸柱塞式磁力机构。在图6所示的位置上，当弹性杠杆62由于上述第一磁力机构中磁铁Mw1或Mw2的推动，使得它的接触块W1’推动移动框架K6’，也就是推动台阶状圆柱形永久磁铁M4向下移动时，破坏了这两块永久磁铁M3、M4之间的吸引力和排斥力的平衡，在这两块永久磁铁之间产生了排斥力。于是，移动框架K6’除了受到弹性杠杆62的接触块W1’的推动力之外，还受到了两个永久磁铁M3、M4之间所产生的排斥力，因而增大了使移动框架K6’向下运动的力量，使得推动工作机构运动的动力显著增大了。反之，在弹性杠杆62’上的接触块W1’推动移动框架K6’，即推动对称的台阶状圆柱形永久磁铁M4向上移动时，也会产生同样的效果。连接在移动框架K6’和台阶状圆柱形永久磁铁M4上的端柱64、64’能在两个方向把较大的推动力传递给工作机构。
下面，参照图7描述本实用新型驱动装置的第三实施例。实际上，第三实施例是由图5中的本实用新型的驱动装置第一实施例与图3中的本实用新型第二磁力机构组合而成的。
如图7所示，在图7的下方是本实用新型驱动装置的第一实施例的全部机构，为简便起见，用标号C1来表示，这一部分机构与图5完全相同。在图7的上方则是与图3中的第二磁力机构完全相同的机构，为简便起见，用标号C2来表示。驱动装置C1中的端柱57作上、下运动时，推动第二磁力机构C2中的活动框架33和圆形铁片34作定时的上下往复运动，从而使得旋转轴31能向工作机构输出旋转运动。
当然，在图7中，可以把C1和C2中的两个框架K3和K5合并，重新设计成一个框架。
下面，参照图8描述本实用新型驱动装置的第四实施例。实际上，第四实施例是由图6中的本实用新型驱动装置的第二实施例，与图4中的本实用新型的组合第二磁力机构组合而成的。
如图8所示，在图8的下方是本实用新型驱动装置的第二实施例的全部机构，为简便起见，用标号C3来表示，这一部分机构与图6完全相同。在图8的上方则是与图4中的组合第二磁力机构完全相同的机构，为简便起见，用标号C4来表示。驱动装置C3中的杆部64作上、下运动时，推动组合第二磁力机构C4中的活动框架K4’和圆形铁片44作定时的上下往复运动，从而使得两根旋转轴41能向工作机构输出旋转运动。
当然，在图8中，可以把C3和C4中的两个框架K4和K6合并，重新设计成一个框架。
下面，参照图9描述本实用新型驱动装置的第五实施例。如图9所示，第五实施例是由六个部分一个C3，一个C3’，两个C4和两个C4’组合而成的。其中的C3是图6中的本实用新型往复运动驱动装置的第二实施例。C3’也是一个往复运动驱动装置，它基本上与图6中的驱动装置的第二实施例相同，只是减掉了气缸柱塞式磁力机构中的圆筒形永久磁铁M3和台阶状圆柱形永久磁铁M4，而且是与C1共同使用一台电动机和一套作往复运动的永久磁铁来驱动的。C4是图4中的本实用新型的组合第二磁力机构。C4’也是一种组合第二磁力机构，与C4之间的区别是，C4’只有一组第二磁力机构和一根输出旋转运动的旋转轴。在图9中，所有各种磁力机构和驱动装置的框架都合并成了一个框架。
由于在C4’中只有一根旋转轴，驱动它的活动框架作往复运动的部分C3’所消耗的力量要比C3小，所以可以在其中省略气缸柱塞式磁力机构。
从本实用新型的驱动装置的第五实施例可以了解，本技术领域的技术人员可以将本实用新型中的各种基本形式的磁力机构和驱动装置，以及弹簧杠杆机构，气缸柱塞式磁力机构等等，根据需要，用各种方式和数量任意组合在一起，构成各种各样的驱动装置，以驱动许多作直线往复运动和/或旋转运动的工作机构。
本实用新型的各种使用重叠式永久磁铁的磁力机构和驱动装置，与现有的采用电磁铁的或普通永久磁铁的驱动装置相比，具有机械设备不会因过热而发生故障，所消耗的能量少，能传递的动力大，被驱动的运动部件的运动速度快，能充分发挥永久磁铁的磁性性能，并且能根据需要很方便地任意组合各种传动装置等许多优点，可应用于各种技术领域的机械设备。
权利要求1.一种使用重叠式永久磁铁的第一磁力机构，它具有一个安装各种零件用的带有导轨的框架，其特征在于，它还包括两块长条形六面体重叠式永久磁铁Mw1、Mw2，这两块重叠式永久磁铁Mw1、Mw2安装在预定的相对位置上，能借助于互相排斥的磁力作用，分别在上述框架的导轨上作相向的往复运动。
2.如权利要求1所述的第一磁力机构，其特征在于，上述作相向往复运动的重叠式永久磁铁Mw1、Mw2中的一种磁铁Mw2是两块，分别布置在一块永久磁铁Mw1的两侧。
3.如权利要求1所述的第一磁力机构，其特征在于，上述作相向运动的重叠式永久磁铁Mw1是长条形六角柱体或八角柱体，相应地，永久磁铁Mw2是六块或八块布置在与六角或八角柱体外周的六个或八个柱体面相对的长条形六面体永久磁铁。
4.如权利要求1或2所述的第一磁力机构，其特征在于，上述第一磁力机构中作相向往复运动的重叠式六面体永久磁铁在运动方向上的长度，可根据所要求的直线运动行程和驱动力大小来确定，既可以相同，也可以不相同。
5.如权利要求1或2或3所述的第一磁力机构，其特征在于，在上述第一磁力机构中，其中的永久磁铁Mw2，也可以采用普通的永久磁铁。
6.如权利要求1或2所述的第一磁力机构，其特征在于，它还包括设置在永久磁铁Mw1、Mw2两端，用于减缓冲击作用的弹簧。
7.一种采用重叠式永久磁铁的第二磁力机构，它包括一个安装各种零件用的带有导轨的框架，其特征在于，它还包括固定在上述框架上的圆盘形重叠式永久磁铁Mg；通过轴承安装在上述框架上和固定永久磁铁Mg的孔内，能够旋转的旋转轴；和固定在上述旋转轴上，能借助于与固定永久磁铁Mg之间相互排斥的磁力作用，围绕着上述旋转轴的轴线作旋转运动的圆盘形重叠式永久磁铁Mx；以及能借助于外力在上述带导轨的框架上作定时往复运动的活动框架，和固定在上述活动框架上的圆形铁片；当上述旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg的相对位置到达互相作用的磁力为吸引力的位置，产生阻止旋转永久磁铁Mx转动的磁力时，上述圆形铁片正好运动到上述固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx相对的间隙中，由于固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx对圆形铁片的磁化作用，不但消除了固定永久磁铁Mg阻止旋转磁铁Mx转动的阻力，还能借助于圆形铁片对旋转磁铁Mx的吸引力，带动永久磁铁Mx继续转动；上述旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
8.如权利要求7所述的第二磁力机构，其特征在于，上述安装旋转永久磁铁Mx的旋转轴，可以与圆盘形固定永久磁铁Mg同轴线，也可以偏离固定永久磁铁Mg的轴线。
9.如权利要求7或8所述的第二磁力机构，其特征在于，上述旋转永久磁铁Mx的直径小于固定永久磁铁Mg。
10.如权利要求7或8所述的第二磁力机构，其特征在于，上述固定在旋转轴上的永久磁铁Mx，既可以在固定永久磁铁Mg的两侧旋转，也可以绕着固定永久磁铁Mg的外圆周或内圆周旋转。
11.一种使用重叠式永久磁铁的组合式第二磁力机构，它包括一个安装各种零件用的带有导轨的框架，其特征在于，它还包括固定在上述框架上的两个圆盘形重叠式永久磁铁Mg；两根通过轴承安装在上述框架上和固定永久磁铁Mg的孔内，能够旋转的旋转轴；分别固定在上述两根旋转轴上，在上述两个固定磁铁Mg的两侧，能借助于与固定磁铁Mg之间相互排斥的磁力作用，围绕着上述旋转轴的轴线作旋转运动的四块圆盘形重叠式永久磁铁Mx；固定在上述框架上，位置在上述旋转磁铁Mx外侧的四块圆盘形重叠式辅助永久磁铁Mf；以上这三种重叠式永久磁铁(Mg、Mx、Mf)共组成两组组合式第二磁力机构；以及能在上述带导轨的框架上作定时往复运动的活动框架，和固定在上述活动框架上的四块圆形铁片；当上述一组组合式第二磁力机构中的旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg和辅助磁铁Mf的相对位置到达互相作用的磁力为吸引力的位置，产生阻止转动永久磁铁Mx转动的磁力时，上述四块圆形铁片正好分别运动到上述这一组固定永久磁铁Mg与旋转永久磁铁Mx相对的间隙中，以及旋转永久磁铁Mx与辅助永久磁铁Mf相对的间隙中，由于固定永久磁铁Mg，旋转永久磁铁Mx和辅助永久磁铁Mf对圆形铁片的磁化作用，不但消除了阻止旋转磁铁Mx转动的阻力，还能借助于磁化后的圆形铁片与旋转磁铁Mx之间的吸引力，由圆形铁片带动旋转永久磁铁Mx继续转动；上述旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
12.如权利要求11所述的组合式第二磁力机构，其特征在于，上述旋转永久磁铁Mx和辅助永久磁铁Mf的直径小于固定永久磁铁Mg。
13.如权利要求11或12所述的组合式第二磁力机构，其特征在于，上述旋转轴在固定永久磁铁Mg上的位置，可以与永久磁铁Mg同轴线，也可以与其偏偏离。
14.如权利要求11或12所述的组合式第二磁力机构，其特征在于，上述活动框架上的圆形铁片，也可以是两块，即，只在旋转永久磁铁Mx与辅助磁铁Mf之间设置圆形铁片，而省略旋转永久磁铁Mx与固定永久磁铁Mg之间的圆形铁片，同样能带动旋转永久磁铁Mx继续转动。
15.如权利要求11或12所述的组合式第二磁力机构，其特征在于，上述固定在旋转轴上的旋转永久磁铁Mx，只在固定永久磁铁Mg的一侧设置，而固定在上述框架上，位置在上述旋转磁铁Mx外侧的圆盘形重叠式辅助永久磁铁Mf，也只在同一侧设置。
16.一种使用重叠式永久磁铁的驱动装置，其特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；以及作往复运动的采用重叠式永久磁铁的第一磁力机构；上述第一磁力机构将作往复运动的动力传递给工作机构。
17.如权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，上述常用的将电动机的旋转运动转变为往复运动的机构，是齿轮—齿条机构，或者曲柄连杆机构，或者凸轮机构。
18.如权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，上述第一磁力机构中的作相对往复运动的永久磁铁是两块，其中一块是Mw1，另一块是Mw2。
19.如权利要求16所述的驱动装置，其特征在于，上述第一磁力机构中的作相对往复运动的永久磁铁是三块，其中一块是Mw1，两块是Mw2。
20.如权利要求16-19中任何一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，上述第一磁力机构中作相向往复运动的重叠式六面体永久磁铁在运动方向上的长度，可根据所要求的直线运动行程和驱动力大小来确定，既可以相同，也可以不相同。
21.如权利要求16-19中任何一项权利要求所述的驱动装置，其特征在于，在上述第一磁力机构中，其中的永久磁铁Mw2，可以采用普通的永久磁铁。
22.一种使用重叠式永久磁铁的驱动装置，其特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给工作机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构。
23.如权利要求22所述的驱动装置，其特征在于，上述驱动装置中，将第一磁力机构的往复运动传递给工作机构的弹性杠杆机构由弹性好的金属杆制成，其支点固定在上述框架上，其一端由第一磁力机构的作往复运动的重叠式永久磁铁驱动，其另一端驱动上述气缸柱塞式磁力机构。
24.如权利要求22所述的驱动装置，其特征在于，上述驱动装置中，将第一磁力机构的往复运动传递给工作机构的气缸柱塞式磁力机构，由固定在框架上的圆筒形永久磁铁，和能在该圆筒形永久磁铁的孔内作往复运动的对称的台阶状柱塞式永久磁铁所组成。
25.如权利要求22所述的驱动装置，其特征在于，上述气缸柱塞式磁力机构中的圆筒形永久磁铁和对称的台阶状柱塞式永久磁铁是普通的永久磁铁。
26.一种使用重叠式永久磁铁的驱动装置，其特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；能将往复运动转变为旋转运动的第二磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给上述第二磁力机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构；上述第二磁力机构中的旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
27.一种使用重叠式永久磁铁的驱动装置，其特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；能将往复运动转变为旋转运动的组合式第二磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给上述组合式第二磁力机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构；上述组合式第二磁力机构中的旋转轴将旋转运动传递给工作机构。
28.一种使用重叠式永久磁铁的驱动装置，其特征在于，它包括一个安装各种部件用的框架；受控作连续的正、反方向转动的直流电动机；常用的将上述直流电动机正、反方向的旋转运动转变为直线往复运动的机构；能作往复运动的第一磁力机构；多个能将往复运动转变为旋转运动的组合第二磁力机构；以及将上述第一磁力机构的往复运动传递给上述多个组合第二磁力机构的弹性杠杆机构和气缸柱塞式磁力机构，上述组合第二磁力机构中的旋转轴将旋转运动传递给各工作机构。
专利摘要本实用新型涉及使用重叠式永久磁铁的磁力机构和驱动装置。由于所使用的重叠式永久磁铁的磁力线在各方向上的分布是不对称的，从而能够利用这种重叠式永久磁铁的磁力性能，增大磁力机构和驱动装置中作相对运动的永久磁铁的运动距离和推动力。用这种重叠式永久磁铁所构成的磁力机构和传动装置，既可以用来传递直线往复运动，也可以用来传递旋转运动。本实用新型的磁力机构和传动装置的优点在于，机械设备不会因过热而发生故障，所消耗的能量少，能传递的动力大，能充分发挥永久磁铁的磁性性能，并可根据需要任意组合各种传动装置，应用于各种技术领域的机械设备。
文档编号H02N11/00GK2552246SQ0220532
公开日2003年5月21日 申请日期2002年3月15日 优先权日2002年3月15日
发明者具京五 申请人:具京五