专利名称：永磁体磁缸动力机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种利用永磁体同性相斥、异性相吸的原理，在所设计制造的控磁 器内，通过对永磁体不同位置的组合、磁极变换角度，能够输出变化的磁力大小和磁力方 向，使一向不能改变输出特性的永磁体，成为可以根据需要任意控制输出特性的器件。使 用控磁器和永磁体活塞、永磁体和非磁饱和电磁铁活塞及其它辅助器件组装成的永磁体磁 缸动力机，是一种电力驱动的机械能输出装置，特别是一种永磁体磁缸动力机。
背景技术：
永磁体磁力的利用，目前广泛的应用于永磁式电机、永磁式发电机，自动化仪表、电 子仪器、音响、通讯设备，磁疗、磁化和吸引重物等。国内外对于控磁器，控磁器与永磁 体活塞、非磁饱和电磁铁活塞与永磁体及其它辅助器件所组装成的永磁体磁缸动力机的研 究还是一个空白点。发明内容本实用新型的目的是提供一种永磁体磁缸动力机，通过对内部安装的单块或双块永磁 体的不同组合及不同位置、角度的变换，能够控制输出磁力大小和磁场极性的多种控磁器； 在由控磁器、永磁体活塞、非饱和电磁铁活塞和其它辅助器件所构成的磁缸内，通过外加 电能使控磁器与永磁体活塞以及非磁饱和电磁铁活塞与永磁体之间的磁极产生相对变化， 利用磁体间的相互吸引力和排斥力带动活塞进行往返直线运动,将永磁体所具有的磁能和 外加电能一起，经过储能元件的中间承接，高效率地转化为机械能输出。本实用新型的技术方案叙述如下一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由控磁 器(8)和控磁器(9)中间放置一块永磁体(10)构成，控磁器(8)和控磁器(9)极性 相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，与电动机相连;永磁体(IO) 的一端固定有输出杠杆(11)。一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由控磁器(8)和控磁器(9)中间放置一块永磁体(10)构成，控磁器(8)和控磁器(9)极性
相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，永磁体与电机相连；永磁 体(10)通过输出杠杆(11)和滑架(18)与滑杆(17)滑动连接；控磁器(8)和控磁 器(9)设置在支架(16)上，在两侧支架(16)之间设有滑杆(17)，在支架(16)与滑 杆(17)的连接处嵌装有弹簧(19)。一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由控磁 器(21)和控磁器(22)间放置一块非饱和电磁铁活塞(15)构成，控磁器(21)和控磁 器(22)极性相反放置；非饱和电磁铁活塞(15)是在铁芯(12)上绕制线圈(13)，由 线圈引出两个输入端子(14)构成，非饱和电磁铁活塞(15)通过输出杠杆(11)和滑架 (18)与滑杆(n)滑动连接；控磁器(21)和控磁器(22)设置在支架(16)上，在两 侧支架(16)之间设有滑杆(17),在支架(16)与滑杆(17)的连接处嵌装有弹簧(19); 控磁器(21)和控磁器(22)、非饱和电磁铁活塞(15)为立式放置。一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由控磁 器(21)和控磁器(22)间放置一块非饱和电磁铁活塞(23)构成，控磁器(21)和控磁 器(22)极性相反放置，非饱和电磁铁活塞(23)是在铁芯(12)上绕制线圈(13)，由 线圈引出两个输入端子(14)构成，非饱和电磁铁活塞(23)通过输出杠杆(11)和滑架 (18)与滑杆(17)滑动连接；控磁器(21)和控磁器(22)设置在支架(16)上，在两 侧支架(16)之间设有滑杆(17)，在支架(16)与滑杆(17)的连接处嵌装有弹簧(19); 控磁器(21)和控磁器(22)、非饱和电磁铁活塞(15)为卧立式放置。本发明的有益效果是中国是世界最大的稀土资源国，永磁体材料的总产量已处于世 界领先地位，不但资源供给过剩，而且价格还相对低廉。永磁体磁缸动力机的发明，可以 应用在节能、磁力加速、磁悬浮、磁选、电动汽车等诸多方面，为科技界和产业界提供了 一个非常有用的动力设备，也为永磁体材料使用拓展了一个巨大的市场。
图1是控磁器中永磁体旋转动力示意图；图2是永磁体活塞磁缸工作原理图；图3是非饱和电磁铁活塞结构图和简化图；图4是永磁体控磁器永磁体活塞磁缸动力机的结构图；图5是电磁铁活塞永磁体磁缸(立磁式)动力机的结构图6是电磁铁活塞永磁体磁缸(卧磁式)动力机的结构图。
具体实施方式
实施例l见图2，该实施例由控磁器8和控磁器9中间放置一块永磁体10构成，控磁器8和 控磁器9极性相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，永磁体可为 矩形永磁体3或圆柱形永磁体4，永磁体与电机7相连(见图l);永磁体10的一端固定 有输出杠杆ll。用机械装置控制永磁体10只能在两个控磁器中间做往返直线运动。在控磁器8和控 磁器9之间的旋转永磁体10上加入同步旋转动力后，当控磁器的输出极性变为如图2所 示时，永磁体10会以很高的速度沿箭头所指的方向冲去；当控磁器的输出极性突变为如 图2插号内所示的极性时，永磁体10会以很高的速度沿箭头所指的反方向冲去，两个控 磁器中的永磁体不断的旋转下去，永磁体10就会不断的往返运动下去。在永磁体10的一 端固定上输出杠杆11,则可以将这个动能像内燃机气缸一样，将活塞的往复运动的动能 传递给曲轴输出。图2所示的是本动力机的基本工作原理，由于是采用磁力直接驱动，故 称为永磁体控磁器永磁体活塞磁缸动力机，永磁体10的工作状态与内燃机气缸活塞的工 作状态完全一样，所以也称为永磁体活塞。实施例2图4是永磁体控磁器永磁体活塞磁缸动力机的结构示意图，为容易表示，图中略去控 磁器旋转机构的外接动力装置，用虚线框8、 9代表图2中的虚线框里的具体内容。该实 施例装置由控磁器8和控磁器9中间放置一^永磁体10构成，控磁器8和控磁器9极性 相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，永磁体可为矩形或圆柱形， 永磁体与电机相连；永磁体10通过输出杠杆11和滑架18与滑杆17滑动连接，使永磁体 10 (活塞)只能在滑杆17上左右滑动。控磁器8和控磁器9设置在支架16上，在两侧支 架16之间设有滑杆17，在支架16与滑杆17的连接处嵌装有弹簧19。以上部件设置在壳 体20'内。当外接电机7带动控磁器8、 9中的旋转永磁体同步旋转，控磁器的磁极就有规律的 呈现出图中所示的极性变化。在结构设计上使永磁体IO (活塞)与控磁器8、 9的最大距 离都在磁力作用范围内，永磁体活塞在每一时刻只受到单向的吸引力和排斥力。由磁学的
基本原理可知，两个永磁体间的作用力是随着距离的减少而急剧加大的。当永磁体活塞从 一端起动时，初速度为零，排斥力和吸引力主要用于加速度。当运动到另一端时，不但具 有最高的速度，同时又受到一个最大的吸引力，从而产生巨大的撞击力，既损伤了设备还 无效地消耗了动力。在支架16与滑杆17的连接处嵌装的弹簧19，可以有效地解决这个 问题。永磁体活塞行至中间时，碰不到弹簧，行至端头附近开始压縮弹簧，越靠近端头撞 击力越大时对弹簧的压縮力越大，动能几乎完全被弹簧吸收。永磁体活塞行至终点，控磁 器的极性转换，开始排斥永磁体活塞，同时另一端的控磁器开始吸引永磁体活塞。弹簧不 但能够减震还是一个蓄能元件，此时弹簧开始释放能量，将上一个行程巨大的撞击力变成 下一个行程的始动力，将永磁体活塞反方向弹出。由此，永磁体活塞在两个控磁器之间高 速地往返运行。外接电机转速越高，永磁体活塞的往返次数越多，输出动力的功率越大； 外接电机停止转动，永磁体控磁器永磁体活塞磁缸动力机无动力输出。实施例3图3A是非饱和电磁铁活塞的结构，在铁芯12上绕制线圈13, 14为线圈的两个输 入端子，当在两个输入端子加上直流电压，线圈中会产生直流电流，电流和线圈的匝数(安 匝数)决定产生磁通的数量。电磁铁活塞的供电由专用电源提供，它所输出的是一组可变 频率的直流方波电源(市场有售)，当电路接通，会使电磁铁活塞铁芯的磁化极性自动产 生周期性的变化。图3B是电磁铁活塞简化图。根据电磁学原理，若让电磁铁输出最大的 磁力，所提供的安匝数必需让电磁铁的铁芯磁饱和或接近磁饱和，这是所有的使用电磁铁 的电动设备，为了获得最大的效率和动力，所采用的基本方法。本发明通过大量的试验，得出以下结论两个永磁体间的吸引(排斥)力，取决于 磁能积最小的一块； 一块永磁体和一块非饱和电磁铁间的吸引力F，基本上为永磁体和电磁铁之间的吸引力F,，与永磁体对电磁铁铁芯吸引力F2之和，既F & F, + F2。参考图 5、 6，当电磁铁活塞行进到某一个端头后，电磁铁的电源反相，使电磁铁活塞和就近的永 磁体从吸引关系转化为排斥关系，其排斥力为F^但是这时该永磁体对电磁铁活塞的铁芯还有一个吸引力F,,为提高设备效率设计制造使Fp)Fy所以电磁铁活塞仍被吸住。从图4的设备讨论中已知，弹簧19在此时已经储存了反向推动力Fr从而要求电磁铁活塞所产生的排斥力F3为F3》F2-F4，由于FJ艮大，所以F3只需要一定的功率，既可顺利的推动电磁铁活塞向反方向运动。F3 = F"在图5、 6所示的设备中，是作为电磁铁 活塞反向运动控制开关，工作磁力F主要由F2决定。图3A中线圈13的安匝数由F3计算产生，结果必须远小于磁饱和所需要的安匝数，所以称其为非饱和电磁铁活塞。选取弹 簧的工作力为F,-F2-F;。当电磁铁活塞运动到另一端头，电源再次反相，电磁铁活塞则在滑杆17上不断地往返运行。改变方波的频率，决定电磁铁活塞单位时间内的往返次 数，既改变了电磁铁活塞永磁体磁缸动力机的输出功率；停止供电，电磁铁活塞永磁体磁 缸动力机停止工作。图5为电磁铁活塞永磁体磁缸(立磁式)动力机的结构图，该装置由控磁器21和控 磁器22间放置一块非饱和电磁铁活塞15构成，控磁器21和控磁器22极性相反放置，非 饱和电磁铁活塞15通过输出杠杆11和滑架18与滑杆17滑动连接；控磁器21和控磁器 22设置在支架16上，在两侧支架16之间设有滑杆17，在支架16与滑杆17的连接处嵌 装有弹簧19。该实施例控磁器21和控磁器22、非饱和电磁铁活塞15为立式放置。图6为电磁铁活塞永磁体磁缸(卧磁式)动力机的结构图。该装置由控磁器21和控 磁器22间放置一块非饱和电磁铁活塞23构成，该装置由控磁器21和控磁器22极性相反 放置，立磁式非饱和电磁铁活塞23通过输出杠杆11和滑架18与滑杆17滑动连接；控磁 器21'和控磁器22设置在支架16上，在两侧支架16之间设有滑杆17,在支架16与滑杆 17的连接处嵌装有弹簧19。该实施例控磁器21和控磁器22、非饱和电磁铁活塞15为卧 立式放置。这两种动力机，与永磁体控磁器永磁体活塞磁缸动力机比较，除电力驱动输入方式 不同外，在力学方面的工作原理是完全相同的，机械结构是完全雷同的。立磁式与卧磁式 的区别在于使用磁场方向的不同，适用于不同的特种需求。永磁体控磁器永磁体活塞磁缸动力机，电磁铁活塞永磁体磁缸(立磁式)动力机， 电磁铁活塞永磁体磁缸(卧磁式)动力机，三种动力机统称为永磁体磁缸动力机。通过实 验测得，三种动力机的输出能量与输入能量之比(效率)分别可达到80-85 %左右，而 目前世界最好的电动设备，效率都在卯％以下。
权利要求1、 一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由控磁器(8)和控磁器(9)中间放置一块永磁体(10)构成，控磁器(8)和控磁器(9) 极性相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，与电动机相连；永磁 体(10)的一端固定有输出杠杆(11)。
2、 一种永磁体磁缸动力机,由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由 控磁器(8)和控磁器(9)中间放置一块永磁体(10)构成，控磁器(8)和控磁器(9) 极性相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，永磁体与电机相连； 永磁体(10)通过输出杠杆(11)和滑架(18)与滑杆(17)滑动连接；控磁器(8)和 控磁器(9)设置在支架(16)上，在两侧支架(16)之间设有滑杆(17),在支架(16) 与滑杆(17)的连接处嵌装有弹黄(19)。
3、 一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由 控磁器(21)和控磁器(22)间放置一块非饱和电磁铁活塞(15)构成，控磁器(21)和 控磁器(22)极性相反放置；非饱和电磁铁活塞(15)是在铁芯(12)上绕制线圈(13)， 由线圈引出两个输入端子(14)构成，非饱和电磁铁活塞(15)通过输出杠杆(11)和滑 架(18)与滑杆(17)滑动连接；控磁器(21)和控磁器(22)设置在支架(16)上，在 两侧支架(16)之间设有滑杆(17)，在支架(16)与滑杆(17)的连接处嵌装有弹簧(19); 控磁器(21)和控磁器(22)、非饱和电磁铁活塞(15)为立式放置。
4、 一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，其特征在于该装置由 控磁器(21)和控磁器(22)间放置一块非饱和电磁铁活塞(23)构成，控磁器(21)和 控磁器(22)极性相反放置，非饱和电磁铁活塞(23)是在铁芯(12)上绕制线圈(13)， 由线圈引出两个输入端子(14)构成，非饱和电磁铁活塞(23)通过输出杠杆(11)和滑 架(18)与滑杆(17)滑动连接；控磁器(21)和控磁器(22)设置在支架(16)上，在 两側支架(16)之间设有滑杆(17)，在支架(16)与滑杆(17)的连接处嵌装有弹簧(19); 控磁器(21).和控磁器(22)、非饱和电磁铁活塞(15)为卧立式放置。
专利摘要本实用新型涉及一种永磁体磁缸动力机，一种永磁体磁缸动力机，由永磁体、磁极、电动机构成，该装置由控磁器(8)和控磁器(9)中间放置一块永磁体(10)构成，控磁器(8)和控磁器(9)极性相反放置，每个控磁器均由两个磁极中间设有一个永磁体构成，与电动机相连；永磁体(10)的一端固定有输出杠杆(11)。优点是将永磁体所具有的磁能和外加电能一起，经过储能元件的中间承接，高效率地转化为机械能输出。
文档编号H02K33/18GK201022183SQ200720153089
公开日2008年2月13日 申请日期2006年4月14日 优先权日2006年4月14日
发明者杨世维 申请人:杨世维