内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的制作方法

专利名称：内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一般机器或发动机，特别是指一种内圈磁钢两侧换向的磁性动力 机构。
背景技术：
现有机械装置的动力机构主要分为电动动力机构和燃油动力机构，使用这两种动 力机构虽然能够为机械装置提供动力达到驱动装置完成相应功能操作的目的，但这两种动 力机构都是以大量消耗能源和污染环境缺乏对环境友好为代价，因而限制了现有动力机构 的进一步扩大使用。虽然也有对磁性动力进行研究的报道，但因对磁性材料加工以及相应 材料组合后的磁性有较大的认知难度，因而研究至今未有突破性进展，仅能作为模型或原 理展示尚不具备实用价值。
发明内容本实用新型所要解决的技术问题就在于针对现有使用的动力机构存在的缺陷，提 供一种由内外圈磁钢组成采用自行进行内圈磁钢两侧换向结构的具备超低能耗、零排放无 污染的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构。本实用新型的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构由侧盖板、机架、外圈磁钢、定位 轮、定位板、中心轴、侧盖轴承、换向器、内圈保持架、内圈磁钢组成，其中外圈磁钢在内圈磁 钢之外由呈圆周状均布设置的外圈单元磁钢构成，内圈磁钢由呈圆周状均布设置的内圈单 元磁钢构成，侧盖板固定在圆筒状机架的左右端，内圈保持架位于机架内动力机构的中心 部位，中心轴安装在内圈保持架的中心孔内，外圈单元磁钢呈圆周状安装在内圈保持架外 侧的机架内圆周边，换向器位于机架左右侧的侧盖板内并固定在机架的左右侧面，定位板 与设置在内圈单元磁钢中的导向轴相连接并交替位于机架左右侧的换向器内侧，定位轮安 装在定位板上，内圈单元磁钢安装在内圈保持架的圆周周边，侧盖轴承位于侧盖板的中心 孔内安装在中心轴的端部。定位轮由第1定位轮和第2定位轮组成；定位轮可以是两个，也可以是一个或三 个、四个、五个、六个；第1定位轮和第2定位轮还通过铆钉铆接安装在定位板上，定位板的 形状为三角形，也可以为矩形、菱形、椭圆形；第1定位轮和第2定位轮相对安装在三角形定 位板两个底角位置。导向轴一端与定位板相连贯穿内圈单元磁钢将内圈单元磁钢安装在内 圈保持架内，通过转动定位板带动导向轴转动确定内圈单元磁钢的方向。导向轴两端的露 出部位分别装有导向轴轴承，导向轴轴承通过导向轴螺母压紧。导向轴与内圈单元磁钢为 分体式，也可以直接将导向轴设置在内圈单元磁钢上成为一体。内圈单元磁钢的截面形状 为近椭圆形，长X高X宽的尺寸规格为L1 XHl XW = 58mmX MmmX 17mm，磁力线强度为 3800( ,也可以根据实际使用的需要确定内圈单元磁钢相应的形状、规格等参数；内圈单元 磁钢按同一极性在内圈保持架内圆周排列。定位板交替安装于内圈保持架的左侧和右侧， 也可以安装于内圈保持架的同一侧，中心轴与内圈保持架通过键连为一体。外圈单元磁钢的截面形状为三角形，长X高X底边长的尺寸规格为L2XH2XL3 = 58mmX35mmX 15mm, 磁力线强度为3800 ；也可以根据实际使用的需要确定外圈单元磁钢相应的形状、规格等 参数；外圈单元磁钢在机架周边通过粘贴进行安装，也可通过螺钉、定位销或者钻孔等将外 圈单元磁钢安装在机架的内圆周边；全部外圈单元磁钢分为数量相同极性相反的两部分对 称排列于机架内圆周边的同一圆周平面上；数量相同极性相反的每相邻两部分外圈磁钢构 成一组对称排列；全部外圈单元磁钢至少分为两等份，也可分为四等份、六等份或者更多偶 数等份，外圈磁钢至少为一组对称排列，也可以是二组、三组或更多组对称排列。两片换向 器对称安装于机架左右侧的侧盖板内，每片换向器内侧设置有一段逆时针换向组和一段顺 时针换向组，也可以设置二段、三段或更多段的逆时针换向组和顺时针换向组，每片换向器 内侧的逆时针换向组和顺时针换向组的数量应相等并间隔分布，一段逆时针换向组和相邻 的一段顺时针换向组构成一对换向组；每片换向器内侧至少设置一对换向组，也可设置二 对、三对或更多对换向组，每片换向器内侧设置的换向组对数应和内圈磁钢的对称排列组 数相等。逆时针换向组由外导向凸块和内定位凸块组成，也可不设内定位凸块直接由外导 向凸块构成，外导向凸块的顺时针起始部位为外导向始端，外导向凸块和内定位凸块之间 为外导向槽；顺时针换向组由内导向凸块和外定位凸块组成，也可不设外定位凸块直接由 内导向凸块构成，内导向凸块的顺时针起始部位为内导向始端，内导向凸块和外定位凸块 之间为内导向槽；当每片换向器上相邻逆时针换向组的外导向始端和顺时针换向组的内导 向始端到磁性动力机构中心的夹角不小于外圈单元磁钢的平均排列角度时，换向组对数越 多，磁性动力机构工作扭矩越大。全部内圈单元磁钢两侧的定位板分为数量相同的两部分， 两部分定位板分别位于两片换向器内侧的逆时针换向组部位和顺时针换向组部位，其中逆 时针换向组部位的定位板由逆时针换向组的内定位凸块前部起顺时针依次排列，定位板上 第1定位轮依次位于外导向槽内，第2定位轮依次位于内定位凸块内侧直至与顺时针换向 组的内导向始端相靠；顺时针换向组部位的定位板由顺时针换向组的外定位凸块前部起顺 时针依次排列，定位板上第2定位轮依次位于内导向槽内，第1定位轮依次位于外定位凸块 外侧直至与逆时针换向组的外导向始端相靠。全部定位板在换向器内侧排列完成后，在逆 时针换向组一侧，除外导向始端前部的顺时针换向组的末只定位板所控制的内圈单元磁钢 因定位板上第1定位轮未受外导向始端推动而呈顺时针倾倒外，其余定位板所控制的内圈 单元磁钢皆呈逆时针倾倒；与此同时在顺时针换向组一侧，除内导向始端前部的逆时针换 向组的末只定位板所控制的内圈单元磁钢因定位板上第2定位轮未受内导向始端推动而 呈逆时针倾倒外，其余定位板所控制的内圈单元磁钢皆呈顺时针倾倒。全部内圈单元磁钢 由定位板上的定位轮在换向器内侧的位置排列而被分为数量相同倾倒方向相反的两等份， 数量相同倾倒方向相反的相邻两等份内圈磁钢构成一组对称排列。全部内圈单元磁钢至少 分为两等份，也可分为四等份、六等份或者更多偶数等份，内圈磁钢对应外圈磁钢的对称排 列组数和换向器内侧的换向组对数至少为一组对称排列，也可以是二组、三组或更多组对 称排列。因磁力作用，顺时针倾倒的内圈磁钢对应贴近外圈磁钢的N极部分，而逆时针倾倒 的内圈磁钢则对应贴近外圈磁钢的S极部分。每组对称排列的外圈磁钢对应一组对称排列 的内圈磁钢和换向器内侧一对换向组。侧盖轴承内侧还装有套管并以输出轴螺母将压紧。 侧盖板与机架的连接可以用侧盖螺丝紧固，也可直接通过螺纹连接。机架既可以是一体式 也可以是组合式。在机架右端的侧盖板上安装制动盘，制动器对应于制动盘的位置安装在中心轴上。当装配内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构时，按以下步骤进行装配操作第一步连接导向轴和定位板。先将导向轴一端固定在定位板上，再将第1定位轮 和第2定位轮安装在定位板上。第二步安装导向轴轴承。在内圈保持架两侧内圈单元磁钢导向轴安装孔内分别 嵌入导向轴轴承。第三步安装内圈单元磁钢。将内圈单元磁钢以相同极性置于内圈保持架内的内 圈单元磁钢安装位置后，将已固定有定位板的导向轴一端由内圈保持架上安装内圈单元磁 钢位置的左侧和右侧导向轴轴承孔交替垂直插入，贯穿内圈单元磁钢至另一侧导向轴轴承 孔穿出，以导向轴螺母压紧将内圈单元磁钢安装于内圈保持架内，内圈单元磁钢安装完毕 后定位板交替位于内圈保持架内的内圈单元磁钢安装位置的左侧和右侧。第四步安装外圈单元磁钢。将全部外圈单元磁钢分为数量相同极性相反的两部 分安装在机架内圆周边。第五步安装中心轴。将中心轴穿过内圈保持架中心孔至两端露出并通过键连接 固定，然后将安装了内圈单元磁钢和中心轴的内圈保持架放入机架中央。第六步安装换向器。将两片换向器分别置于机架内外圈磁钢安装位置的左右侧 与外圈磁钢安装位置的机架部位相贴并保持两片换向器相对称，使两侧换向器内侧的外导 向始端或内导向始端处于同一起始角度。将换向器逆时针换向组部位的定位板由逆时针换 向组内定位凸块的前部起顺时针依次排列，定位板上第1定位轮依次排列于外导向槽内， 而第2定位轮则依次排列于内定位凸块内侧直至与顺时针换向组的内导向始端相靠；将换 向器顺时针换向组部位的定位板由顺时针换向组外定位凸块的前部起顺时针依次排列，定 位板上第2定位轮依次排列于内导向槽内，而第1定位轮则依次排列于外定位凸块外侧直 至与逆时针换向组的外导向始端相靠。换向器内侧每对换向组对应一组对称排列的外圈磁 钢和一组对称排列的内圈磁钢。第七步固定换向器，安装侧盖板。稳定住换向器并轴向固定内圈保持架，将机架 顺时针扭转，使原本磁极相对应的外圈单元磁钢与内圈单元磁钢强行错开，用装配工装将 机架暂时稳定，再以螺丝将换向器固定在机架两侧。在中心轴两端分别套上套管，将安装了 侧盖轴承的侧盖板分别套上中心轴两端，通过侧盖螺丝与机架连接。再用中心轴螺母压紧。第八步安装制动器。为了有效控制磁性动力机构的运行，需要安装制动器。将制 动盘安装在侧盖板上，然后将制动器对应制动盘的位置安装在中心轴上。锁紧制动器，松开 暂时稳定中心轴的装配工装，完成制动器安装，整个动力机构装配工作完毕。安装制动器也可以使用以下方法，将制动盘安装在中心轴一端，同时将制动器对 应制动盘的位置安装在侧盖板上。锁紧制动器，松开装配工装完成制动器安装。当内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构进行工作时，松开制动器后，被强行顺时针 错开的外圈磁钢因磁力作用即作逆时针回转并带动机架回转，机架左右侧的换向器也随同 机架回转，换向器上逆时针换向组的外导向始端依次将前部的顺时针换向组的末只定位板 上的第1定位轮推压，带动受推第1定位轮所在的定位板作逆时针转动，当第1定位轮因外 导向始端的推压由外导向始端滚动至外导向槽的槽口时，由定位板所控制的内圈单元磁钢 即由原来的顺时针倾倒变成了逆时针倾倒；与此同时换向器上顺时针换向组的内导向始端依次将前部的逆时针换向组的末只定位板上的第2定位轮推托，带动被推第2定位轮所在 的定位板作顺时针转动，当第2定位轮因内导向始端的推托由内导向始端滚动至内导向槽 的槽口时，由定位板所控制的内圈单元磁钢即由原来的逆时针倾倒变成了顺时针倾倒，内 圈磁钢的对称倾倒位置因此而呈逆时针方向移动，外圈磁钢也随着所对应贴近的外圈磁钢 的对称倾倒位置的移动而移动，外圈磁钢的移动带动机架左右侧的换向器一同转动。由于 机架两侧的换向器内侧的外导向始端或内导向始端处于同一起始角度，因此，当换向器逆 时针换向组的外导向始端前部的定位板上的第1定位轮被外导向始端推压至外导向槽口 时，位于机架另一侧的下一只定位板上的第1定位轮则刚开始被机架另一侧换向器的逆时 针换向组的外导向始端推压；与此同时当换向器顺时针换向组的内导向始端前部的定位板 上的第2定位轮被内导向始端推托至内导向槽口时，位于机架另一侧的下一只定位板上的 第2定位轮则刚开始被机架另一侧换向器的顺时针换向组的内导向始端推托。当位于逆 时针换向组外导向始端前部的顺时针换向组的末只定位板所控制的内圈单元磁钢因换向 器的逆时针转动由顺时针倾倒变成逆时针倾倒后，这只定位板便不再转动，定位板上的第1 定位轮便在外导向槽内依次滚动；当定位板上第1定位轮因换向器的逆时针转动而脱离外 导向槽后，这只定位板上处于换向组内定位凸块内侧的第2定位轮即开始被同对换向组中 的顺时针换向组的内导向始端推托，所在定位板即作顺时针回转并带动所控制的内圈单元 磁钢由逆时针倾倒再回到顺时针倾倒。与此同时，当位于顺时针换向组内导向始端前部的 逆时针换向组的末只定位板所控制的内圈单元磁钢因换向器的逆时针转动由逆时针倾倒 变成顺时针倾倒后，这只定位板便不再转动，定位板上的第2定位轮便在内导向槽内依次 滚动；当定位板上第2定位轮因换向器的逆时针转动而脱离内导向槽后，这只定位板上处 于换向组外定位凸块外侧的第1定位轮即开始被同对换向组中的逆时针换向组的外导向 始端推压，所在定位板即作逆时针回转并带动所控制的内圈单元磁钢由顺时针倾倒再回到 逆时针倾倒。如此周而复始往复不断，磁性动力机构进入工作状态，由机架向外输出动力， 旋转方向为逆时针方向。锁紧制动器时，机架即停止转动。本实用新型的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，中心轴和机架始终处于相对运 转状态，当逆时针旋转的机架被固定不旋转时，中心轴就会相对机架作顺时针方向转动，根 据不同用途的需要也可由中心轴输出动力进行工作。在保持磁性动力机构的体积和磁钢磁力线强度、形状相同的前提下，换向组数越 多，磁性动力机构的工作扭矩就越大；在保持磁性动力机构的结构和磁钢磁力线强度、形状 相同的前提下，单元磁钢的长度和厚度越长越大，磁性动力机构的工作扭矩就越大；在保持 磁性动力机构的结构和磁钢磁力线强度、形状、规格相同的前提下，内圈磁钢和外圈磁钢排 列所形成的圆的直径越大，磁性动力机构的工作扭矩就越大。磁性动力机构的工作扭矩大 小除了由构造结构所决定外，还受到磁钢的磁力线强度影响，磁钢磁力线强度会随着时间 的延长而逐渐衰减。当内外圈磁钢的磁作用力等于或小于外圈单元磁钢的换向阻力与定位 轮在换向器上的摩擦力之和时，磁性动力机构即停止运转。自内圈磁钢两侧换向的磁性动 力机构装配完成起至因磁性衰减而停止运转止为磁性动力机构的工作周期，磁性动力机构 的工作周期一般可达数年。本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的单机额定功率为0. 15 llOkw， 在转速为300 400r/min时，最大输出扭矩为4 3500N · m ；通过多台磁性动力机构并轴使用的合并功率可达到2200kw。本实用新型的优点就在于由于采用了由内外圈磁钢组成内圈磁钢两侧自行往复 换向的结构，使磁性动力机构具备了能够实际驱动机械完成相应功能操作的足够输出功 率，根本改变了目前磁性动力机构仅靠漏磁或剩磁工作而导致的无功率或微功率状况，实 用价值突出，从而使磁性动力机构的工业化生产和使用成为可能。与电动动力机构和燃油 动力机构相比，第一，本实用新型的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构使用能耗超低，磁性 动力机构的磁钢仅在磁钢制造时用充磁设备短时间进行一次性充磁即可使磁性动力机构 工作一个周期，避免了电动动力机构和燃油动力机构在工作过程中持续消耗能源的现象。 第二，本实用新型的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构进行能量补充或更换的周期长，一 般磁性动力机构的工作周期不少于3-5年；当磁性动力机构工作满一个工作周期后，只要 对其内部磁钢再次充磁或进行更换，即可让磁性动力机构继续工作；避免了电动动力机构 和燃油动力机构需经常不断进行能源供给的麻烦。第三，本实用新型的内圈磁钢两侧换向 的磁性动力机构具有安全、低噪声和环保的特点，与电动动力机构和燃油动力机构相比，本 实用新型磁性动力机构更安全、噪音更低、并且能够达到零排放无污染的使用效果。本实用 新型的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构可广泛应用于磁动交通工具、磁动风扇和磁动洗 衣机等日用动力产品以及磁能发电站等领域；通过磁性动力机构的单体使用或并轴运用以 及通过磁电或磁油混合动力的方式都可满足使用的需要。与风能和太阳能的利用相比，磁 性动力的利用不受地势、天气和环境等条件制约，对缓解日趋严重的能源和环境危机具有 重大意义。因此本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构具有广阔的推广应用前景。
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明；

图1是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的结构主视示意图；图2是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构主视示意的A-A剖面示意 图；图3是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构内圈单元磁钢和定位板的 位置关系示意图；图4是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构主视示意的B-B剖面示意 图；图5是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的换向器结构示意图；图6是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的外圈单元磁钢外形示意 图；图7是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的内圈单元磁钢外形示意 图；图8是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构为两对换向组时的换向器 和定位板位置关系示意图；图9是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构为两对换向的定位板和两 组对称排列的内圈磁钢的位置关系示意图；图10是本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构外圈磁钢和内圈磁钢的两组对称排列示意图。参照附图图1、图2、图3和图4 如图，1、侧盖板，2、机架，3、外圈磁钢，4-1 2、 铆钉，5-1、第1定位轮，5-2、第2定位轮，6-1 2、导向轴轴承，7、定位板，8、键，9、中心轴， 10、中心轴螺母，11、套管，12、侧盖轴承，13、螺丝，14-1 2、换向器，15、内圈保持架，16、内 圈磁钢，17、导向轴，18、导向轴螺母，19、侧盖螺丝，20、制动盘，21、制动器。图中字母N表示 磁性N极，S表示磁性S极，Q表示逆时针转动的起始定位板，K表示顺时针转动的起始定位 板。参照附图图5 如图，字母W表示外导向凸块，Wc表示外导向槽，W表示内定位凸 块，Ws表示外导向始端，V表示内导向凸块，Vc表示内导向槽，Vd表示外定位凸块，Vs表示 内导向始端。参照附图图6和图7 如图，字母Li、L2、L3分别表示长度，W表示宽度，HI、H2分
别表示高度。参照附图图8和图9 如图，字母Q表示换向器第一对换向组中逆时针转动的起始 定位板，K表示换向器第一对换向组中顺时针转动的起始定位板；字母Qa表示换向器第二 对换向组中逆时针转动的起始定位板，Ka表示第二对换向组中顺时针转动的起始定位板。参照附图图10 如图，字母G1^4和H1^4为对称排列的相邻两等份外圈单元磁钢， 全部外圈单元磁钢分为四等份；字母1\ 4和仏 4为对称排列的相邻两等份内圈单元磁钢， 全部内圈单元磁钢分为四等份。
具体实施方式
以下是本实用新型的实施例，本实用新型的实际使用并不局限于实施例。实施例1，内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构采用本实用新型结构的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构。参阅附图，如图1、图 2、图3和图4，内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构由侧盖板1、机架2、外圈磁钢3、第1定位 轮5-1和第2定位轮5-2、定位板7、中心轴9、侧盖轴承12、换向器14_1 2、内圈保持架 15、内圈磁钢16组成，其中外圈磁钢3在内圈磁钢16之外由呈圆周状均布设置的外圈单元 磁钢构成，内圈磁钢16由呈圆周状均布设置的内圈单元磁钢构成，侧盖板1固定在圆筒状 机架2的左右端，内圈保持架15位于机架2内动力机构的中心部位，中心轴9安装在内圈 保持架15的中心孔内，外圈单元磁钢呈圆周状安装在内圈保持架15外侧的机架2内圆周 边，换向器14-1 2固定在机架15的左右侧的侧盖板内，定位板7与设置在内圈单元磁钢 中的导向轴17相连接并交替位于机架2左右侧的换向器14-1 2内侧，第1定位轮5-1 和第2定位轮5-2安装在定位板7上，内圈单元磁钢安装在内圈保持架15的圆周周边，侧 盖轴承12位于侧盖板1的中心孔内安装在中心轴9的端部。如图1至图3，定位轮由第1定位轮5-1和第2定位轮5_2组成；第1定位轮5_1 和第2定位轮5-2通过铆钉4-1 2铆接安装在定位板7上。定位板的形状为三角形。在 机架2左侧换向器14-1内侧的定位板7上，第1定位轮5-1安装在三角形定位板7的底边 右侧顶端，第2定位轮5-2安装在三角形定位板7的底边左侧顶端；在机架2右侧换向器 14-2内侧的定位板7上，第1定位轮5-1安装在三角形定位板7的底边左侧顶端，第2定位 轮5-2安装在三角形定位板7的底边右侧顶端。导向轴17 —端与定位板7相连贯穿内圈单
8元磁钢将内圈单元磁钢安装在内圈保持架2内，通过转动定位板7带动导向轴17转动确定 内圈单元磁钢的方向。导向轴17两端的露出部位分别装有导向轴轴承6-1 2，导向轴轴 承通过导向轴螺母18压紧。导向轴17与内圈单元磁钢为分体式。如图7，内圈单元磁钢的 截面形状为近椭圆形，长X高X宽的尺寸规格为L1XH1 XW = 58mmXMmmX 17mm，磁力 线强度为3800 ；内圈单元磁钢按同一极性在内圈保持架15内圆周排列。如图1，定位板 7交替安装于内圈保持架15的左侧和右侧，中心轴9与内圈保持架15通过键8连为一体。 如图6，外圈单元磁钢的截面形状为三角形，长X高X底边长的尺寸规格为L2XH2XL3 =58mmX35mmX 15mm，磁力线强度为3800 ；外圈单元磁钢在机架2周边通过粘贴安装在 机架的内圆周边；机架2周边的全部外圈单元磁钢对称排列于机架内圆周边的同一圆周平 面上，对称排列的外圈单元磁钢数量相同极性相反。如图1，两片换向器14-1 2对称安 装于机架左右侧的侧盖板内；如图2，每片换向器14内侧设置有逆时针换向组和顺时针换 向组，每段逆时针换向组和相邻的顺时针换向组构成一对换向组。如图5，逆时针换向组由 外导向凸块W和内定位凸块Wd构成，外导向凸块W的顺时针起始部位为外导向始端Ws，外 导向凸块W和内定位凸块W之间为外导向槽Wc ；顺时针换向组由内导向凸块V和外定位 凸块Vd组成，内导向凸块V的顺时针起始部位为内导向始端Vs，内导向凸块V和外定位凸 块Vd之间为内导向槽Vc。如图2和图3，，全部内圈单元磁钢两侧的定位板7分别位于换 向器14-1 2上逆时针换向组部位和顺时针换向组部位，逆时针换向组部位和顺时针换向 组部位的定位板7数量相同，其中逆时针换向组部位的定位板7由逆时针换向组的内定位 凸块Wd前部起顺时针依次排列，定位板上第1定位轮5-1依次位于外导向槽内，第2定位 轮5-2依次位于内定位凸块内侧直至与顺时针换向组的内导向始端相靠，定位板Q为逆时 针转动的起始定位板；顺时针换向组部位的定位板7由顺时针换向组的外定位凸块前部起 顺时针依次排列，定位板上第2定位轮5-2依次位于内导向槽内，第1定位轮5-1依次位于 外定位凸块外侧直至与逆时针换向组的外导向始端相靠，定位板K为顺时针转动的起始定 位板。全部定位板在换向器14-1 2内侧排列完成后，在逆时针换向组一侧，除外导向始 端前部的顺时针换向组的末只定位板7所控制的内圈单元磁钢因定位板上第1定位轮5-1 未受外导向始端Ws推动而呈顺时针倾倒外，其余定位板7所控制的内圈单元磁钢皆呈逆时 针倾倒；与此同时在顺时针换向组一侧，除内导向始端前部的逆时针换向组的末只定位板 7所控制的内圈单元磁钢因定位板上第2定位轮未受内导向始端推动而呈逆时针倾倒外， 其余定位板7所控制的内圈单元磁钢皆呈顺时针倾倒。全部内圈单元磁钢由定位板7上的 第1定位轮和第2定位轮在换向器14-1 2内侧的位置排列而构成对称排列。因磁力作 用，顺时针倾倒的内圈磁钢16对应贴近外圈磁钢3的N极部分，而逆时针倾倒的内圈磁钢 16则对应贴近外圈磁钢3的S极部分。每组对称排列的外圈磁钢3对应一组对称排列的内 圈磁钢16和换向器14-1 2内侧的一对换向组。侧盖轴承12内侧还装有套管11并以中 心轴螺母10压紧。侧盖板1与机架2的连接用侧盖螺丝19紧固。机架2为一体式。在机 架2右侧的侧盖板上安装制动盘20，制动器21对应于制动盘的位置安装在中心轴9上。按照本实用新型内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构装配操作方法完成整个动力 机构的装配工作。当内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构进行工作时，松开制动器后，被强行顺时 针错开的外圈磁钢因磁力作用即作逆时针回转并带动机架回转，机架左右侧的换向器14-1 2也随同机架回转，换向器14-1上逆时针换向组的外导向始端Ws依次将前部的顺 时针换向组的末只定位板上的第1定位轮5-1推压，带动受推第1定位轮5-1所在的定位 板7作逆时针转动，当第1定位轮5-1因外导向始端的推压由外导向始端滚动至外导向槽 Wc的槽口时，由定位板7所控制的内圈单元磁钢即由原来的顺时针倾倒变成了逆时针倾 倒；与此同时换向器14-2上顺时针换向组的内导向始端Vs依次将前部的逆时针换向组的 末只定位板上的第2定位轮5-2推托，带动被推第2定位轮5-2所在的定位板作顺时针转 动，当第2定位轮5-2因内导向始端Vs的推托由内导向始端滚动至内导向槽Vc的槽口时， 由定位板7所控制的内圈单元磁钢即由原来的逆时针倾倒变成了顺时针倾倒，内圈磁钢16 的对称倾倒位置因此而呈逆时针方向移动，外圈磁钢3也随着所对应贴近的内圈磁钢16的 对称倾倒位置的移动而移动，外圈磁钢3的移动带动机架2左右侧的换向器14-1 2 —同 转动。由于机架2两侧的换向器内侧的外导向始端或内导向始端处于同一起始角度，因此， 当换向器14-1的逆时针换向组的外导向始端前部的定位板7上的第1定位轮5-1被外导向 始端推压至外导向槽的槽口时，位于机架另一侧的下一只定位板7上的第1定位轮5-1则 刚开始被机架另一侧换向器14-2的逆时针换向组的外导向始端推压；与此同时当换向器 14-2的顺时针换向组的内导向始端前部的定位板7上的第2定位轮5-2被内导向始端推托 至内导向槽的槽口时，位于机架另一侧的下一只定位板7上的第2定位轮5-2则刚开始被 机架另一侧换向器14-1的顺时针换向组的内导向始端推托。当位于逆时针换向组外导向 始端前部的顺时针换向组的末只定位板7所控制的内圈单元磁钢因换向器的逆时针转动 由顺时针倾倒变成逆时针倾倒后，这只定位板便不再转动，定位板7上的第1定位轮5-1便 在外导向槽内依次滚动；当定位板上第1定位轮5-1因换向器14-1的逆时针转动而脱离外 导向槽后，这只定位板上处于换向组内定位凸块内侧的第2定位轮5-2即开始被同对换向 组中的顺时针换向组的内导向始端推托，所在定位板7即作顺时针回转并带动所控制的内 圈单元磁钢由逆时针倾倒再回到顺时针倾倒。与此同时，当位于顺时针换向组内导向始端 前部的逆时针换向组的末只定位板7所控制的内圈单元磁钢因换向器的逆时针转动由逆 时针倾倒变成顺时针倾倒后，这只定位板便不再转动，定位板上的第2定位轮5-2便在内导 向槽内依次滚动；当定位板上第2定位轮5-2因换向器14-2的逆时针转动而脱离内导向槽 后，这只定位板7上处于换向组外定位凸块外侧的第1定位轮5-1即开始被同对换向组中 的逆时针换向组的外导向始端推压，所在定位板即作逆时针回转并带动所控制的内圈单元 磁钢由顺时针倾倒再回到逆时针倾倒。如此左右两侧的换向器和定位板交替动作换向，周 而复始往复不断，磁性动力机构进入工作状态，由机架向外输出动力，旋转方向为逆时针方 向。锁紧制动器时，机架即停止转动。内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，中心轴和机架始终处于相对运转状态，当逆 时针旋转的机架被固定不旋转时，中心轴就会相对机架作顺时针方向转动，根据不同用途 的需要也可由中心轴输出动力进行工作。将内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构应用于发电机组用大型磁性动力机组，发电 机组用大型磁性动力机组单机内圈单元磁钢的数量为192块，每块内圈单元磁钢截面形 状为近椭圆形，内圈单元磁钢的规格为Ll = 240mm, Hl = 24mm, W = 17mm，磁力线强度为 4500( ,外圈单元磁钢数量为192块，每块外圈单元磁钢截面形状为三角形，外圈单元磁钢 的规格为L2 = 240mm, H2 = 35mm, L3 = 20mm，磁力线强度为4500 ；全部外圈单元磁钢分
10为48等份，构成M组对称排列；定位板为左侧与右侧交替设置，两片换向器对称安装于机 架左右侧的侧盖板内，每侧换向器内侧设置M对换向组。全部内圈单元磁钢由定位板上 的第1定位轮和第2定位轮在换向器内侧的位置排列而被分为数量相同倾倒方向相反的 48等份，构成M组对称排列，制成内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构单机，规格为直径 Φ 2060mm，厚度450mm，额定功率llOkw，最大扭矩!3500N · m，转速约300r/min。以20只磁 性动力机构单机为一个动力单元对应一台发电机组，每10只输出轴串联的磁性动力机构 单机为一组，分成两组，在发电机组转动轴轴向两侧各设一组，两组磁性动力机组输出轴旋 向相反，并分别将输出轴的前端和后端通过变速器与发电机组的转动轴两端相连接，以保 证发电机转子旋向一致。合并后磁性动力单元额定功率为2200kw。根据实际需要可采用多 个磁性动力单元对应多个发电机组进行并网以满足供电要求。内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构还分别应用于磁动风扇、磁性动力自行车、小 型低速磁动景点观光汽车、小型磁动发电机组等。实施例2，换向器具有二对换向组的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构采用本实用新型结构的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构。内圈磁钢两侧换向的 磁性动力机构除换向器采用具有二对换向组的换向器以及外圈磁钢和内圈磁钢为两组对 称排列外，内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的结构、装配操作均与实施例1相同。内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构外圈磁钢和内圈磁钢为两组对称排列，如图 10，机架内圆周边的全部外圈单元磁钢分为数量相同极性相反的四部分对称排列于机架周 边的同一圆周平面上，构成二组对称排列。图中，字母Gb4和Hb4为对称排列的相邻两部 分外圈单元磁钢，全部外圈单元磁钢分为四等份；字母1\ 4和仏 4为对称排列的相邻两部 分内圈单元磁钢，全部内圈单元磁钢分为四等份。如图1，两片换向器14-1 2对称安装于 机架左右侧的侧盖板内如图8和图9，每片换向器14内侧间隔设置有二段逆时针换向组 和二段顺时针换向组，每段逆时针换向组和相邻一段顺时针换向组构成一对换向组，每片 换向器内侧共设二对换向组。全部内圈单元磁钢两侧的定位板分为数量相同的四部分，四 部分定位板分别位于换向器内侧二段逆时针换向组和二段顺时针换向组部位，定位板在换 向器内侧逆时针换向组和顺时针换向组的排列等结构与实施例1相同。将换向器具有二对换向组的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构应用于磁动风扇， 磁动风扇磁性动力机构的内圈单元磁钢数量为10块，每块单元磁钢截面形状为近椭圆形， 内圈单元磁钢的规格为L1 = 40mm、Hl = 24mm、W = 17mm，磁力线强度为3800高斯；夕卜圈 单元磁钢数量为10块，每块单元磁钢的截面形状为三角形，外圈单元磁钢的规格为L2 = 40mm、H2 = 33mm、L3 = 15mm，磁力线强度为3800高斯；全部外圈单元磁钢分为数量相同极 性相反的四部分，构成二组对称排列。两片换向器对称安装于机架左右侧的侧盖板内，每片 换向器内侧设有二对换向组。全部内圈单元磁钢由定位板上的第1定位轮和第2定位轮 在换向器内侧的位置排列而被分为数量相同倾倒方向相反的4等份，构成2组对称排列，整 机规格直径Φ 230mm，厚度95mm。风扇规格风叶旋转直径Φ 400mm，转速350r/min，功率 147ff0实施例3，换向器具有三对换向组的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构采用本实用新型结构的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构。内圈磁钢两侧换向的 磁性动力机构除换向器采用具有三对换向组的换向器以及外圈磁钢和内圈磁钢为三组对称排列外，内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构的结构、装配操作均与实施例1相同。内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构外圈磁钢和内圈磁钢为三组对称排列，机架内 圆周边的全部外圈单元磁钢分为数量相同极性相反的六等份对称排列于机架周边的同一 圆周平面上，构成三组对称排列。两片换向器对称安装于机架左右侧的侧盖板内，每片换向 器内侧间隔设置有三段逆时针换向组和三段顺时针换向组，每段逆时针换向组和相邻一段 顺时针换向组构成一对换向组，每片换向器内侧共设三对换向组。全部内圈单元磁钢两侧 的定位板分为数量相同的六部分，六部分定位板分别位于换向器上三段逆时针换向组和三 段顺时针换向组部位，全部内圈单元磁钢由定位板上的第1定位轮和第2定位轮在换向器 内侧的位置排列而被分为数量相同倾倒方向相反的6等份，构成3组对称排列，定位板在换 向器内侧逆时针换向组和顺时针换向组的排列等结构与实施例1相同。由于换向器内侧的逆时针换向组和顺时针换向组的数量及外圈单元磁钢和内圈 单元磁钢的对称排列组数多于实施例2，因此换向器具有三对换向组的内圈磁钢两侧换向 的磁性动力机构的功率大于实施例2将换向器具有三对换向组的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构应用于磁性动力 自行车，磁性动力自行车磁性动力机构的内圈单元磁钢数量为18块，内圈单元磁钢的规格 为L1 = 58mm、Hl = 24mm、W = 17mm，磁力线强度为3800高斯；外圈单元磁钢数量为18块， 每块单元磁钢的截面形状为三角形，外圈单元磁钢的规格为L2 = 58mm、H2 = 35mm、L3 = 15mm，磁力线强度为3800高斯；全部外圈单元磁钢分为数量相同极性相反的六部分，构成 三组对称排列。两片换向器对称安装于机架左右侧的侧盖板内，每片换向器内侧设有三对 换向组。全部内圈单元磁钢由定位板上的定位轮在换向器内侧的位置排列而被分为数量相 同倾倒方向相反的6等份，构成3组对称排列。整机规格直径(j^87mm，厚度125mm。在机 架外缘安装16时车圈及轮胎分别制成前后车轮，另外配备停车和行车两套手刹，分别用于 制动和中途减速。整车可负载75kg，时速约Mkm，最大驱动扭矩14N · M。
权利要求1.一种内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于由侧盖板、机架、外圈磁钢、定 位轮、定位板、中心轴、侧盖轴承、换向器、内圈保持架、内圈磁钢组成，其中外圈磁钢在内圈 磁钢之外由呈圆周状均布设置的外圈单元磁钢构成，内圈磁钢由呈圆周状均布设置的内圈 单元磁钢构成，侧盖板固定在圆筒状机架的左右端，内圈保持架位于机架内动力机构的中 心部位，中心轴安装在内圈保持架的中心孔内，外圈单元磁钢呈圆周状安装在内圈保持架 外侧的机架内圆周边，换向器位于机架左右侧的侧盖板内并固定在机架的左右侧面，定位 板与设置在内圈单元磁钢中的导向轴相连接并交替位于机架左右侧的换向器内侧，定位轮 安装在定位板上，内圈单元磁钢安装在内圈保持架的圆周周边，侧盖轴承位于侧盖板的中 心孔内安装在中心轴的端部。
2.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于外圈磁钢为 二组对称排列，每片换向器内侧设置二对换向组，内圈磁钢对应外圈磁钢的对称排列组数 和换向器内侧的换向组对数为二组对称排列。
3.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于外圈磁钢为 三组对称排列，每片换向器内侧设置三对换向组，内圈磁钢对应外圈磁钢的对称排列组数 和换向器内侧的换向组对数为三组对称排列。
4.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于每片换向 器内侧设置有逆时针换向组和顺时针换向组，逆时针换向组由外导向凸块和内定位凸块组 成，外导向凸块的顺时针起始部位为外导向始端，外导向凸块和内定位凸块之间为外导向 槽；顺时针换向组由内导向凸块和外定位凸块组成，内导向凸块的顺时针起始部位为内导 向始端，内导向凸块和外定位凸块之间为内导向槽。
5.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于定位板的形 状为三角形，第1定位轮和第2定位轮相对安装在三角形定位板两个底角位置。
6.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于内圈单 元磁钢的截面形状为近椭圆形，长X高X宽的尺寸规格为58mmX24mmX17mm，磁力线 强度为3800 ；外圈单元磁钢的截面形状为三角形，长X高X底边长的尺寸规格为 58mmX;35mmX 15mm，磁力线强度为 3800Gs。
7.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于导向轴与内 圈单元磁钢为分体式。
8.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于导向轴与内 圈单元磁钢为一体式。
9.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于在机架右端 的侧盖板上安装制动盘，制动器对应于制动盘的位置安装在中心轴上。
10.根据权利要求1所述的内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，其特征在于将制动盘 安装在机架左端的中心轴上，将制动器对应制动盘的位置安装在侧盖板上。
专利摘要本实用新型提供了一种内圈磁钢两侧换向的磁性动力机构，由侧盖板、机架、外圈磁钢、定位轮、定位板、中心轴、侧盖轴承、换向器、内圈保持架、内圈磁钢组成，侧盖板固定在圆筒状机架的左右端，内圈保持架位于机架内动力机构的中心部位，中心轴安装在内圈保持架的中心孔内，外圈单元磁钢呈圆周状安装在内圈保持架外侧的机架内圆周边，换向器位于机架左右侧的侧盖板内并固定在机架的左右侧面，定位板与设置在内圈单元磁钢中的导向轴相连接并交替位于机架左右侧的换向器内侧，定位轮安装在定位板上，内圈单元磁钢安装在内圈保持架的圆周周边，侧盖轴承位于侧盖板的中心孔内安装在中心轴的端部。本实用新型的外圈磁钢往复换向的磁性动力机构具有安全、低噪声和环保的特点。
文档编号H02N11/00GK201860280SQ20102053629
公开日2011年6月8日 申请日期2010年9月20日 优先权日2010年9月20日
发明者赵士龙, 赵炆兼 申请人:赵士龙, 赵炆兼