专利名称：齿轮联动的励磁式磁力机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种能源、动力系统，特别是一种齿轮联动的励磁式磁力机。
背景技术：
1821年法拉第发现通电导线能绕永久磁铁旋转，发明了永磁电机。1857年英国的 惠斯通用电磁铁代替永久磁铁，发明了电励磁方式，开创了电励磁电机的新纪元。但以上电 机都只是能量转换的工具。现有技术本人申请的“一种磁力能量放大器”、“齿轮联动式流体传动磁力机”、 “联动式棘轮机构磁力机”等。以上都是基于永久磁铁的永磁能机器。本发明电磁铁代替永久磁铁，是一种励磁(电磁)式磁力机。
发明内容
本发明是这样实现的一种齿轮联动的励磁式磁力机，主要包括联动齿轮(1)、转 子铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕组(6)、摇轴(7)、输入 轴⑶、电动机(9)、接线盒(14)、摆角放大齿轮组(17)和输出轴(19)，其特征是由转子铁 芯与转子励磁绕组组成的S磁极与N磁极相间排列的八极或八极以上的转子电磁环设在输 入轴上；摇轴有4条或4条以上，摇轴上设有摇柄；4个或4个以上由摆子铁芯与摆子励磁绕 组组成的摆子电磁铁分别设在不同的摇柄上、对称或平均分布在转子电磁环的周围，其中， 有一半摆子电磁铁设定为S极向轴排列，另一半摆子电磁铁设定为N极向轴排列；设在摇柄 上的摆子电磁铁与转子电磁环相对而设且绕轴对称或平均分布；电磁环的磁极数量是摆子 电磁铁数量的2倍，两者都是偶数；转子励磁绕组和摆子励磁绕组通过导线与接线盒连接， 接入转子励磁绕组和摆子励磁绕组的电流是直流电，转子励磁绕组和摆子励磁绕组产生的 磁场是恒定磁场；电动机与输入轴联接，用机械转动的方法使转子电磁环相对于摆子磁铁 成为一个交变的磁场；摇轴上设有联动齿轮，联动齿轮与输出轴之间设有摆角放大齿轮组， 利用摆角放大齿轮组放大摇轴输出的往复回转运动动力的运动角度，利用联动齿轮将多条 摇轴往复回转运动的动力集中于一条摇轴或一个联动齿轮输出。输出轴的输出端与缓冲式三通摆动压缸联接，缓冲式三通摆动压缸通过管(23、 23. 1)道与流体马达(22)联接，磁力机产生的往复回转运动动力由缓冲式三通摆动压缸 转换成流体直流循环运动动力，再通过流体马达转换成机械旋转运动动力；或者，输出轴与 联动齿轮之间设有缓冲装置，输出轴与缓冲装置之间设有棘轮机构(25、26)和超越离合器 (27)，利用缓冲装置限制摆子电磁铁的摆动范围，磁力机产生的往复回转运动动力通过棘 轮机构转换成间歇旋转运动动力，再通过超越离合器转换成机械旋转运动动力。工作原理电动机由蓄电池(10)提供电能，电动机带动转子转动时，转子电磁环 相对于设在摇柄上的摆子电磁铁是一个交变磁场，设在转子上的电磁环与设在摇柄上的摆 子电磁铁交替产生吸力和斥力，一方面，摆子电磁铁作用于转子电磁环的全部或大部分吸 力和斥力绕轴对称抵消，另一方面，转子电磁环作用于摆子电磁铁的交变的相吸相斥的磁
4力部分被转换成摇柄往复摆动的动力，摇柄带动摇轴做往复回转运动，利用联动齿轮将多 条摇轴往复回转运动的动力集中于一条摇轴或一个联动齿轮输出，利用摆角放大齿轮组放 大并设定摇轴输出的往复回转运动动力的运动角度，利用缓冲装置限制永久磁铁的摆动范 围，通过摆动压缸将摇轴输出的往复回转运动的动力转换成流体直流循环运动的动力，再 通过流体马达转换成机械旋转运动的动力，或者，通过棘轮机构将摇轴输出的往复回转运 动动力转换成间歇旋转运动动力，再通过超越离合器转换成机械旋转运动动力。从而实现 将永磁能转换成机械能。理论上摆子电磁铁作用于转子电磁环的吸力和斥力可以全部绕轴对称抵消，电动 机只需克服磨擦力就可以带动转子转动，所以电动机需要消耗的能量是很少的。转子电磁 环与摆子电磁铁都预先设定了磁极的方向，接入的电源都是直流电，转子电磁环与摆子电 磁铁产生的都是恒定磁场，用机械转动的方法使转子电磁环相对于摆子电磁铁成为交变磁 场。正如普通发电机的励磁绕组并不需要消耗太多的电能一样，转子电磁环与摆子电磁铁 需要消耗的电能也并不多。转子电磁环作用于摆子电磁铁的交变的相吸相斥的磁力存在部分不能转换成摇 柄往复摆动的动力的情况当设在摇柄上的摆子电磁铁正对着磁环的磁极的时候，永久磁 铁两侧受到相同的吸力或斥力，永久磁铁两侧受到的力相互抵消。转子电磁环作用于摆子 电磁铁的交变的相吸相斥的磁力被转换成摇柄往复摆动的动力的比例与转子转动的速度 也有关系，若转子转得较慢，设在摇柄上的摆子电磁铁换向需较长的时间，则被转换成摇柄 摆动动力的磁力较少，若转子转得较快，设在摇柄上的摆子电磁铁换向时间较短，则被转换 成摇柄摆动动力的磁力相对较多，因此，通过调节电动机的转速，可以控制磁力机输出机械 往复回转运动动力的大小。所以电动机设有转速调节器，电动机的调速方法有变极调速、变 频调速、电阻调速、降压调速等多种调速方式，可以根据磁力机的不同用途选择合适的转速 调节器。电动机通过导线与蓄电池(10)和/或外部电源连接。转子电磁环是由1个转子铁芯和8个或8个以上转子励磁绕组组成的磁极设定为 S极与N极相间排列的八极或八极以上的电磁环。转子铁芯一般由硅钢片叠压而成，转子 励磁绕组为绕线型绕组或鼠笼型绕组。电磁环的各个励磁绕组可以用串联或并联的方法接 线。转子电磁环的磁极数量是4的公倍数，如8极、12极、16极、20极等，用磁对极来表 述则是4对极、6对极、8对极、10对极等等。8极(或4对极)的转子电磁环相当于磁环有 4个S极向外、4个N极向外和4个S极向内、4个N极向内。12极(或6对极)的转子电 磁环相当于磁环有6个S极向外、6个N极向外和6个S极向内、6个N极向内。摆子电磁铁由摆子铁芯和摆子励磁绕组组成，摆子电磁铁的数量是2的公倍数， 如4个、6个、8个、10个等等。转子电磁环的磁极数量是摆子电磁铁数量的2倍，4个摆子 电磁铁与8极(或4对极)转子电磁环匹配，6个摆子电磁铁与12极(或6对极)转子电 磁环匹配，8个摆子电磁铁与16极(或8对极)转子电磁环匹配，余此类推。摆子铁芯也是 由硅钢片叠压而成，摆子励磁绕组为绕线型绕组。摆子电磁铁既可以S极与N极相间平均分布在转子周围，也可以参照步进电机的 磁铁排列组合方式，按一定的规则排列组合。摆子电磁铁的S极与N极的排列组合方式有 S-N-S-N 或 S-S-N-N 或 S-S-S-N-N-N 或 S-S-N-S-N-N 或 S-S-N-S-N-N-S-N 等多种方式。以
5上排列组合方式的摆子电磁铁作用于转子电磁环的吸力和斥力，理论上都可以完全相互抵 消。转子电磁环包括普通阵列电磁环和基于Halbach阵列的电磁环。普通阵列电磁环 包括径向阵列电磁环、切向阵列电磁环和轴向阵列电磁环，磁极方向分别为径向、切向和轴 向。Halbach阵列电磁环是由16个或16个以上径向电磁铁与切向电磁铁和/或三角形电 磁铁组成的磁极设定为S极与N极相间排列的4对极或4对极以上的电磁环。转子电磁环与摆子电磁铁的磁极方向一般为径向。若转子电磁环的磁极方向为轴 向，则摆子电磁铁设在转子电磁环的一侧或两侧，普通阵列的轴向转子电磁环的两侧都可 以有摆子电磁铁，而Halbach阵列转子电磁环则在磁场增强的一侧设摆子电磁铁。当摆子 电磁铁只设在磁环的一侧时，摆子电磁铁的数量是转子电磁环磁极数量的一半，当转子电 磁环的两侧都设有摆子电磁铁时，转子电磁环的磁极数量与摆子电磁铁的数量相同。同样， 若转子电磁环的磁极方向为径向或切向，摆子电磁铁可以设在转子电磁环的外侧，也可以 设在转子电磁环的内侧，或转子电磁环的内侧和外侧都设有摆子电磁铁，摆子电磁铁的数 量是转子电磁环的磁极数量的一半或相同。由于联动齿轮往复回转的角度较小(约20度左右)，因此联动齿轮与输出轴之间 通过摆角放大齿轮组传递动力，以放大并设定摇轴输出的往复回转运动动力的运动角度。 摆角放大齿轮组由一个或一个以上的齿轮组成，摆角放大齿轮组力传递的过程是一个增速 减矩的过程。由于联动齿轮和摆角放大齿轮组齿轮只做有限角度的往复回转运动，因此联 动齿轮、摆角放大齿轮组齿轮或部分摆角放大齿轮组齿轮可以用不完全齿轮替代。市场上 通用的摆动压缸的摆角行程一般都大于或等于90度，因此需要通过摆角放大齿轮组放大 且设定摇轴输出的往复回转运动的角度。虽然棘轮机构无需较大的摆动角度就可以运转， 但通过摆角放大齿轮组设定摇轴输出的往复回转运动的角度以配合棘轮机构的运动角度 仍是非常必要的。当各个设在摇柄上的摆子电磁铁按S极和N极相间的方式排列在转子周围时，则 相邻的摆子电磁铁的摆动(旋转)方向相反、相邻的联动齿轮的旋转(摆动)的方向相反。 由于摇轴和联动齿轮的数量是偶数，因此多个摇轴往复回转的动力可以集中于联动齿轮中 的一个齿轮或集中于其中一条摇轴输出。当摆子电磁铁的S极与N极的排列组合方式中有 S-S或N-N时，则部分相邻的联动齿轮的回转方向相同、部分相邻的联动齿轮的回转方向相 反，在回转方向相同的两个联动齿轮之间加入一个椭轮、在回转方向相反的两个联动齿轮 之间加入两个椭轮(28)，也可以实现将所有联动齿轮往复回转运动的动力集中于其中一个 联动齿轮或集中于其中一条摇轴输出。当磁力机的尺寸较大时，为了减小联动齿轮的尺寸， 可以在相邻的联动齿轮之间加入椭轮，若两个相邻的联动齿轮的旋转方向相反，则两齿轮 之间椭轮的数量为偶数，若两个相邻的联动齿轮的旋转方向相同，则两齿轮之间椭轮的数 量为奇数。磁力机产生的往复回转运动动力通过其中一条摇轴输送给下一级传动机构。例 如摆角放大齿轮组中的第一个轮设在其中一条摇轴上。或者，磁力机产生的往复回转运动动力通过其中一个联动齿轮输送给下一级传动 机构。例如摆角放大齿轮组中的第一个齿轮与联动齿轮中的一个齿轮啮合。由于摆子电磁铁只做往复摆动运动，而且摆子电磁铁与转子电磁环的距离不能过大，必须对摆子电磁铁的摆动范围予以设定和限制，防止摆子电磁铁与转子电磁环相互碰 撞。利用缓冲装置和摆角放大齿轮组可以实现对摆子电磁铁的摆动范围予以设定和限制。当磁力机的下一级传动机构为摆动压缸和流体马达时，在摆动压缸内设缓冲装 置，可以防止摆动件与缸体相互碰撞，同时亦间接限制了摆子电磁铁的摆动范围。摆动压缸 的缓冲装置是利用摆动件移动到接近终点时，将摆动件和缸体之间的一部分流体封住，迫 使流体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免摆动件和缸体的 相互碰撞。当磁力机的下一级传动机构为棘轮机构和超越离合器时，可以在输出轴与联动齿 轮之间设置缓冲装置，以限制摆子电磁铁的摆动范围。缓冲限位的方法有很多，其中最简单 的有在机架上设缓冲挡块、在传动轴上设挡板，缓冲挡块用弹璜和/或橡胶制成，在挡板 上也可以加设弹璜和/或橡胶，以限制传动轴的往复回转角度，或者，在传动轴上设凸块机 构，利用凸块机构限制传动轴的往复回转角度，或者，利用不完全齿轮机构限制齿轮的往复 回转角度。用挡块、挡板或凸块机构或不完全齿轮机构缓冲限位的方法简单、成本低，缺点 是机件磨损较大，噪音大。在输出轴与联动齿轮之间设置成本适中、低噪音、机件磨损小的 齿轮式磁力缓冲限位器(24)也是可行的办法。在输出轴与联动齿轮之间设置液压缓冲装 置也可行，但成本较高，一般不予采用。所述流体为液体或气体，所述缓冲式三通摆动压缸为液压缸或气压缸，所述流体 马达为液压马达或气压马达。缓冲式三通摆动压缸通过管道与流体马达连接。所述缓冲式摆动压缸为叶片式摆动压缸或齿轮齿条活塞式摆动压缸(21)或双 齿轮双齿条活塞式摆动压缸或柱塞式摆动压缸或双螺旋式摆动压缸或回转式摆动压缸 (21. 1)，摆动压缸内设有缓冲装置。在缓冲式摆动压缸的出入口端加装三通阀(20)，即可实 现将机械往复回转运动的动力转换成流体直流循环运动的动力；或者，缓冲式摆动压缸的 出口和入口分开，在缓冲式摆动压缸的出口和入口内分别设置单向阀，使之成为具有将机 械往复回转运动动力转换成流体直流循环运动动力功能的摆动压缸。流体传动马达的种类很多，基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和柱塞式等，包括 径向柱塞马达、轴向柱塞马达、斜轴式柱塞马达、双斜盘式柱塞马达、连杆式马达、摆缸式马 达、滚柱式马达、轴向球塞式马达、螺杆式马达、叶片马达、摆线马达等等。在实际应用中，液压系统或气压系统往往还有很多相关的部件及技术需要用上， 如压力表、过滤器等等，由于流体转动的技术比较成熟，所以不再赘述。棘轮机构为啮合式棘轮机构或摩擦式棘轮机构；啮合式棘轮机构为外棘齿或内棘 齿棘轮机构，齿形为三角形齿或矩形齿；啮合式棘轮机构为单动式或双动式棘轮机构。摩擦 式棘轮机构又分为偏心楔块式棘轮机构和滚子楔紧式棘轮机构。由于棘轮机构是一种将往复回转运动的动力转换成间歇旋转运动动力的机构，因 此还需要利用超越离合器将间歇旋转运动的动力转换成持续旋转的动力。所以棘轮要通过 超越离合器与输出轴联接。棘轮机构传动的磁力机较流体传动的磁力机成本更低，适宜作为发电机(29)的 原动机，但噪音较大、不适宜高强度和高速运动的场合。而流体传动的磁力机噪音小、适宜 高强度和高速运动的场合，作为交通工具的发动机是比较理想的选择。与普通的电机一样，电励磁需要有一个接线盒(14)，励磁绕组通过导线与接线盒
7连接。而且每个励磁绕组都设定了固定磁极的方向。在接线盒内或在接线盒与励磁绕组之 间设有整流二极管或单向可控硅，目的是将外部接入的交流电转换成直流电，再输入励磁 绕组，以使电磁铁产生恒定磁场。由于励磁绕组在工作的过程中会产生热能，所以要在输入轴上设置风扇(11)散 热，防止机器过热。也可以考虑在机壳上设散热片散热，在特殊场合下还可以考虑用液冷式 散热器散热。
图1、图2、图3为本发明第一实施例结构示意图。图4、图5、图6为本发明第二实施例结构示意图。图7、图8、图9、图10为本发明第三实施例结构示意图。图11、图12、图13、图14为本发明第四实施例结构示意图。图15为本发明第五实施例结构示意图。
具体实施例方式下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。第一实施例参见图1、图2、图3，一种齿轮联动的励磁式磁力机，主要包括联动齿轮(1)、转子 铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕组(6)、摇轴(7)、输入轴 (8)、电动机(9)、蓄电池(10)、风扇(11)、轴承(12)、前端盖(13)、接线盒(14)、机壳(15)、 中间板(16)、摆角放大齿轮组(17)、后端盖(18)和输出轴(19)，其特征是转子铁芯有8 个开槽，在转子铁芯的8个开槽中嵌入8个转子铁芯绕组，由转子铁芯与转子励磁绕组组成 的八极转子电磁环设定为S磁极与N磁极相间排列；4个摆子铁芯与4个摆子励磁绕组组 成4个摆子电磁铁；摇轴有4条，摇轴上设有摇柄；4个摆子电磁铁分别设在4个摇柄上；设 在摇柄上的摆子电磁铁平均分布在转子电磁环的周围，其中，上、下两个摆子电磁铁设定为 S极向轴排列，左、右两个摆子电磁铁设定为N极向轴排列；设在摇柄上的摆子电磁铁与转 子电磁环相对而设且绕轴平均分布；电动机配有蓄电池，电动机与输入轴联接，用机械转动 的方法使转子电磁环相对于摆子磁铁成为一个交变的磁场；摇轴上设有联动齿轮，4个联 动齿轮中，相邻的联动齿轮相互啮合；摆角放大齿轮组由一个大齿轮和一个小齿轮组成，大 齿轮设在一条摇轴上，小齿轮设在输出轴上，其力传递的过程是增速减矩的过程；转子铁芯 固定在输入轴上，输入轴和摇轴通过轴承定位于前端盖和中间板，输出轴通过轴承定位于 后端盖；风扇设在输入轴上，接线盒设在机壳上；接线盒与励磁绕组之间设有单向可控硅， 利用单向可控硅将输入的交流电转换成直流电再接入励磁绕组，励磁绕组产生的是恒定磁 场。电动机由蓄电池提供电能，电动机带动转子转动时，转子电磁环相对于设在摇柄上的摆 子电磁铁是一个交变磁场，设在转子上的电磁环与设在摇柄上的摆子电磁铁交替产生吸力 和斥力，一方面，摆子电磁铁作用于转子电磁环的全部或大部分吸力和斥力绕轴对称抵消， 另一方面，转子电磁环作用于摆子电磁铁的交变的相吸相斥的磁力部分被转换成摇柄往复 摆动的动力，摇柄带动摇轴做往复回转运动，利用联动齿轮将4条摇轴往复回转运动的动 力集中于一条摇轴输出，利用摆角放大齿轮组放大摇轴输出的往复回转运动动力的运动角度。第二实施例参见图4、图5、图6，一种液压传动的齿轮联动励磁式磁力机，主要包括联动齿 轮(1)、转子铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕组(6)、摇轴 (7)、输入轴(8)、电动机(9)、蓄电池(10)、风扇(11)、轴承(12)、前端盖(13)、接线盒(14)、 机壳(15)、中间板(16)、摆角放大齿轮组(17)、后端盖(18)、输出轴(19)、三通阀(20)、缓 冲式齿轮齿条活塞摆动压缸(21)、液压马达(22)和管道(23和23. 1)。联动齿轮有4个， 相邻的联动齿轮相互啮合，利用联动齿轮将4条摇轴往复回转运动的动集力集中于一个联 动齿轮输出。摆角放大齿轮组由三个齿轮组成，第一个齿轮与一个联动齿轮啮合，第一个齿 轮比联动齿轮小，第二个齿轮与第一个齿轮设在同一齿轮轴上，第二个齿轮比第一个齿轮 大，第三个齿轮设在输出轴上，第三个齿轮比第二个齿轮小，其力传递的过程是增速减矩的 过程。缓冲式齿轮齿条活塞摆动压缸的齿轮设在输出轴的一端，摆动压缸内设有缓冲装置， 摆动压缸两侧的两个出入口分别设有一个三通阀，是一种能将机械往复回转运动动力转换 成液压直流循环运动动力的三通摆动压缸。三通阀的入口通过管道(23)与液压马达的出 口联通，三通阀的出口通过管道(23. 1)与液压马达的入口联通。利用摆角放大齿轮组放大 摇轴输出的往复回转运动的角度，利用摆动压缸的缓冲装置和摆角放大齿轮组设定摆子电 磁铁的摆动范围，利用摆动压缸和三通阀将往复回转运动动力转换成液压直流循环运动动 力，再通过液压马达转换成机械旋转运动动力输送至输出终端。缓冲式齿轮齿条活塞摆动 压缸主要包括端盖(21a)、出入口(21b)、缓冲柱(21c)、0型密封圈(21d)、活塞(21e)、缸座 (21f)、齿轮套(21g)、轴套(21h)、齿轮(21i)、齿条(21j)、缸套(21k)。其余未述部份同第 一实施例，不再重复。第三实施例参见图7、图8、图9、图10，一种液压传动的齿轮联动励磁式磁力机，主要包括联 动齿轮(1)、转子铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕组(6)、 摇轴⑵、输入轴(8)、电动机(9)、蓄电池(10)、风扇(11)、轴承(12)、前端盖(13)、接线 盒(14)、机壳(15)、中间板(16)、摆角放大齿轮组(17)、后端盖(18)、输出轴(19)、三通阀 (20)、回转缓冲式三通摆动压缸(21. 1)、液压马达(22)和管道(23和23. 1)。转子铁芯有 12个开槽，在转子铁芯的12个开槽中嵌入12个转子铁芯绕组，由转子铁芯与转子励磁绕 组组成的十二极转子电磁环设定为S磁极与N磁极相间排列；摇轴有6条，摇轴上设有摇 柄，摇柄上设有由摆子铁芯和摆子励磁绕组组成的摆子电磁铁；设在摇柄上的6个摆子电 磁铁平均分布在转子电磁环的周围，其中有三个摇柄上的摆子电磁铁的S极向轴排列，另 三个摇柄上的摆子电磁铁的N极向轴排列；设在摇柄上的摆子电磁铁与转子电磁环相对而 设且绕轴平均分布；转子电磁环与摆子电磁铁的磁极方向为径向；每条摇轴上都设有一个 联动齿轮，相邻的联动齿轮相互啮合，利用6个联动齿轮将6条摇轴往复回转运动的动力 集中于其中一条摇轴输出。回转缓冲式三通摆动压缸有一个出口和一个入口，压缸出口通 过管道(23. 1)与液压马达的入口联通，压缸入口通过管道(23)与液压马达的出口联通。 回转缓冲式三通摆动压缸是一种能将一个机械回转运动动力转换成液压直流循环运动动 力的摆动压缸，主要包括弧形活塞(21. la)、0型密封圈(21. lb)、缓冲柱(21. lc)、弧形套 筒(21. Id)、缓冲装置(21. Ie)、单向阀(21. If)、缸体(21. Ig)、压缸出口(21. Ih)、压缸入口(21. li)、销轴(21. Ij)、摇柄锥齿轮(21. Ik)、摇轴锥齿轮(21. 11)、摇轴(21. Im)和摇 柄(21. In)。弧形活塞有两个，分别固定在摇柄的两头，活塞上设有0型密封圈；摇柄通过 轴承与销轴连接，摇柄上固定有锥齿轮；摇轴上设有锥齿轮，摇轴上的锥齿轮与摇柄上的锥 齿轮交啮合；弧形套筒有两个，分别固定在缸体的两侧；缓冲装置有两个，分别设在两个弧 形套筒内、固定在缸体的两侧；两个缓冲柱分别设在两个弧形活塞上，两个缓冲柱分别与两 个缓冲装置的入口相对；两个弧形套筒分别套着两个弧形活塞；压缸出口一端设有两个单 向阀，两个单向阀分别与缸体两侧的套筒联通；压缸入口 一端设有两个单向阀，两个单向阀 分别与缸体两侧的套筒联通。两个弧形活塞和两个弧形套筒位于以销轴为圆心的圆环上， 弧形活塞可绕轴在弧形套筒内做往复回转运动。其余未述部份同第一、第二实施例，不再重
Μ. ο第四实施例参见图11、图12、图13、图14，一种棘轮机构传动的齿轮联动励磁式磁力机，主要 包括联动齿轮(1)、转子铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕 组(6)、摇轴(7)、输入轴(8)、电动机(9)、蓄电池(10)、风扇(11)、轴承(12)、前端盖(13)、 接线盒(14)、机壳(15)、中间板(16)、摆角放大齿轮组(17)、后端盖(18)、输出轴(19)、齿 轮式磁力缓冲限位器(24)、棘爪机构(25)、棘轮(26)、超越离合器(27)和椭轮(28)。联动 齿轮有4个，相邻的两个联动齿轮之间设有2个椭轮，共有8个椭轮，椭轮的作用是使联动 齿轮的尺寸变小。摆角放大齿轮与一个联动齿轮啮合。联动齿轮与棘轮机构之间设有齿 轮式磁力缓冲限位器，利用缓冲限位装置限制和设定摇柄和摆子电磁铁的摆动范围。棘爪 主要由摆杆和两条棘爪组成，是一种双动式棘爪机构，双动式棘爪机构和棘轮组成双动式 棘轮机构。棘爪机构的摆杆设在齿轮式磁力缓冲限位器的输出轴上，棘轮通过超越离合器 设在输出轴上。利用双动式棘轮机构将往复回转运动动力转换成机械间歇旋转运动动力， 现通过超越离合器转换成机械旋转运动动力输出。齿轮式磁力缓冲限位器主要包括箱体 (24a)、输入轴齿轮(24b)大小齿轮副(24c)、齿轮轴(24d)、末级小齿轮(24e)、摆动杆磁铁 (24f)、定子磁铁(24g)、接线盒(24h)和电刷(241)，输入轴齿轮、三级大小齿轮副、末级小 齿轮和设有摆动杆磁铁的摆动杆别通过齿轮轴和轴承依次定位于箱体，末级小齿轮和摆动 杆磁铁固定于同一齿轮轴；齿轮式磁力缓冲限位器的第二条轴为齿轮式磁力缓冲限位器的 输出轴；利用齿轮式缓冲限位器限制和设定摇柄和永久磁铁的摆动范围。联动齿轮比摆角 放大齿轮大，其力传递的过程是增速减矩的过程，齿轮式磁力缓冲限位器的输入轴大齿轮 与输出轴小齿轮啮合，其力传递的过程也是增速减矩的过程，两者共同作用，放大和设定摇 轴输出的机械往复回转运动动力的运动角度，因此也可将齿轮式磁力缓冲限位器的输入轴 大齿轮与输出轴小齿轮视为中间齿轮的一部分。其余未述部份同第一实施例，不再重复。第五实施例参见图15，一种棘轮机构传动的齿轮联动励磁式磁力发电系统，主要包括联动齿 轮(1)、转子铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕组(6)、摇轴 (7)、输入轴(8)、电动机(9)、蓄电池(10)、风扇(11)、轴承(12)、前端盖(13)、接线盒(14)、 机壳(15)、中间板(16)、摆角放大齿轮组(17)、后端盖(18)、输出轴(19)、齿轮式磁力缓冲 限位器(24)、棘爪机构(25)、棘轮(26)、超越离合器(27)和发电机(29)。发电机通过联轴 器与输出轴联接。发电机输出的部分电能输送回蓄电池或电动机，部分电能供给励磁绕组，
10以维持机器的持续运转。其余未述部份同第一、第四实施例，不再重复。
权利要求
一种齿轮联动的励磁式磁力机，主要包括联动齿轮(1)、转子铁芯(2)、转子励磁绕组(3)、摇柄(4)、摆子铁芯(5)、摆子励磁绕组(6)、摇轴(7)、输入轴(8)、电动机(9)、接线盒(14)、摆角放大齿轮组(17)和输出轴(19)，其特征是由转子铁芯与转子励磁绕组组成的S磁极与N磁极相间排列的八极或八极以上的转子电磁环设在输入轴上；摇轴有4条或4条以上，摇轴上设有摇柄；4个或4个以上由摆子铁芯与摆子励磁绕组组成的摆子电磁铁分别设在不同的摇柄上、对称或平均分布在转子电磁环的周围，其中，有一半摆子电磁铁设定为S极向轴排列，另一半摆子电磁铁设定为N极向轴排列；设在摇柄上的摆子电磁铁与转子电磁环相对而设且绕轴对称或平均分布；电磁环的磁极数量是摆子电磁铁数量的2倍，两者都是偶数；转子励磁绕组和摆子励磁绕组通过导线与接线盒连接，接入转子励磁绕组和摆子励磁绕组的电流是直流电，转子励磁绕组和摆子励磁绕组产生的磁场是恒定磁场；电动机与输入轴联接，用机械转动的方法使转子电磁环相对于摆子磁铁成为一个交变的磁场；摇轴上设有联动齿轮，联动齿轮与输出轴之间设有摆角放大齿轮组，利用摆角放大齿轮组放大摇轴输出的往复回转运动动力的运动角度，利用联动齿轮将多条摇轴往复回转运动的动力集中于一条摇轴或一个联动齿轮输出。
2.根据权利要求1所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是输出轴的输出端与缓 冲式三通摆动压缸联接，缓冲式三通摆动压缸通过管(23、23. 1)道与流体马达(22)联接， 磁力机产生的往复回转运动动力由缓冲式三通摆动压缸转换成流体直流循环运动动力，再 通过流体马达转换成机械旋转运动动力；或者，输出轴与联动齿轮之间设有缓冲装置，输出 轴与缓冲装置之间设有棘轮机构(25、26)和超越离合器(27)，利用缓冲装置限制摆子电磁 铁的摆动范围，磁力机产生的往复回转运动动力通过棘轮机构转换成间歇旋转运动动力， 再通过超越离合器转换成机械旋转运动动力。
3.根据权利要求2所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是所述流体为液体或气 体，所述缓冲式三通摆动压缸为液压缸或气压缸，所述流体马达为液压马达或气压马达。
4.根据权利要求2或3所述缓冲式三通摆动压缸，其特征是摆动压缸为叶片式摆动压 缸或齿轮齿条活塞式摆动压缸(21)或双齿轮双齿条活塞式摆动压缸或柱塞式摆动压缸或 双螺旋式摆动压缸或回转式摆动压缸(21. 1)，摆动压缸内设有缓冲装置；摆动压缸的出入 口端设有三通阀(20)，或者，摆动压缸的出口和入口分开，在摆动压缸的出口和入口内分别 设置有单向阀。
5.根据权利要求2或3所述流体马达，其特征是流体马达为径向柱塞马达或轴向柱塞 马达或斜轴式柱塞马达或双斜盘式柱塞马达或连杆式马达或摆缸式马达或滚柱式马达或 轴向球塞式马达或螺杆式马达或叶片马达或摆线马达。
6.根据权利要求2所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是棘轮机构为啮合式棘 轮机构或摩擦式棘轮机构；啮合式棘轮机构为外棘齿或内棘齿棘轮机构，齿形为三角形齿 或矩形齿；啮合式棘轮机构为单动式或双动式棘轮机构；摩擦式棘轮机构为偏心楔块式棘 轮机构或滚子楔紧式棘轮机构。
7.根据权利要求2所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是所述缓冲装置为缓冲 挡块或齿轮式磁力缓冲限位器(24)或不完全齿轮机构或设在传动轴上的凸块机构或液压 缓冲装置。
8.根据权利要求1所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是相邻的联动齿轮相互啮合，或者，相邻的联动齿轮之间设有椭轮(28)。
9.根据权利要求1所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是转子电磁环是磁极方 向为径向或切向或轴向的普通阵列电磁环或基于Halbach阵列的电磁环。
10.根据权利要求9所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是普通阵列电磁环是 由1个转子铁芯和8个或8个以上转子励磁绕组组成的磁极设定为S极与N极相间排列的 八极或八极以上的电磁环，转子电磁环的磁极数量是4的公倍数；Halbach阵列电磁环是由 16个或16个以上径向电磁铁与切向电磁铁和/或三角形电磁铁组成的磁极设定为S极与 N极相间排列的4对极或4对极以上的电磁环，转子电磁环的磁对极数是2的公倍数。
11.根据权利要求1或10所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是转子铁芯和摆 子铁芯用硅钢片叠压而成，转子励磁绕组为绕线型绕组或鼠笼型绕组，摆子励磁绕组为绕 线型绕组。
12.根据权利要求1所述一种齿轮联动的励磁式磁力机，其特征是电动机设有转速调 节器，电动机通过导线与蓄电池(10)和/或外部电源连接。
全文摘要
本发明涉及一种齿轮联动的励磁式磁力机，主要包括联动齿轮、转子铁芯、转子励磁绕组、摇柄、摆子铁芯、摆子励磁绕组、摇轴、输入轴、电动机、摆角放大齿轮组和输出轴。转子铁芯与转子励磁绕组组成S磁极与N磁极相间排列的八极或八极以上的转子电磁环；摇轴有4条或4条以上，摇轴上设有摇柄；4个或4个以上由摆子铁芯与摆子励磁绕组组成的摆子电磁铁分别设在摇柄上；设在摇柄上的摆子电磁铁对称或平均分布在转子电磁环的周围；摇轴上设有联动齿轮，联动齿轮与输出轴之间设有摆角放大齿轮组；磁力机产生的往复回转运动动力通过摆动压缸、流体马达或棘轮机构、超越离合器转换成机械旋转运动动力。
文档编号H02K7/10GK101958637SQ20101029398
公开日2011年1月26日 申请日期2010年9月27日 优先权日2010年9月27日
发明者李贵祥 申请人:李贵祥