一种磁马达,完全利用磁能做动力,实现了机械旋转能的连续输出。 目前,社会产业和日常生活中使用的永磁电机,它们都在利用磁能的同时,也利用了电能,才实现了机械能的连续回转输出。利用磁能仅仅收到了节约电能的效果,而没有从根本上摆脱对电能的依赖。
本发明的目的就是完全利用磁能实现机械能的连续回转输出。以充分利用磁能资源,缓解能源的紧张局面。
本发明的任务是通过下述技术方案实现的:它的基本构型如附图1,弹簧(5)使插条(1)始终压紧在凸轮(4)上,插条(1)由软磁材料(9)和弱磁性物质(10)组成。当在凸轮(4)的控制下,插条(1)处于附图3状态时,由插条(1)软磁材料(2)和永磁材料(3)组成的磁能块对外输出磁能,与轭铁(6)构成磁回路,并通过轭铁(6)向转子(7)做功。当在凸轮(4)的控制下,插条(1)处于附图4状态时,磁能块(1、2、3)对外无磁能输出,故不对转子(7)做功。凸轮曲线保证了在每一时刻都有若干磁能块(1、2、3)对外输出磁能并与轭铁(6)构成磁回路,对转子(7)做功,其余的磁能块(1、2、3)对外无磁能输出,不对转子(7)做功。而对转子(7)做的功足以克服插条(1)在磁能块(1、2、3)中滑动的摩擦力,在凸轮(4)上滑动的摩擦力及轴承(12)等部件的摩擦力而对外输出。
本发明地磁马达中,轭铁(6)和转子(7)固接在一起,磁能块(1、2、3)和定子(8)固接在一起,也可以将轭铁(31)和定子(30)固接在一起,磁能块(22、23、27)和转子(32)固接在一起。它们在本质上无根本区别,仅是两种不同的实施方案而亦。
本发明的磁马达中,磁能块(1、2、3)由永久材料(3)、软磁材料(2)及插条(1)组成,且永磁材料的N极与N极,S极与S极面面相对排列,因为只有这样才能保证磁力线穿过软磁材料(2)向外输出。
本发明的磁马达中,插条(1)由软磁材料(9)胶弱磁性物质(10)组成,并通过螺杆(13)将它们连接在一起,使其成为一整体。
本发明的磁马达中,插条(1)的错动控制了磁能块(1、2、3)的对外磁能输出与否,当处于附图3的状态时,两面面相对的永久磁铁(3)发出的磁力线通过软磁材料(2、9)向外发射,而对外显磁性。当处于附图4的状态时,两面面相对的永久磁铁(3)发出的磁力线通过软磁材料(2、9)闭合,对外不显磁性。
本发明的磁马达中,轭铁(6)由软磁材料制成;当磁能块(1、2、3)对外显磁性时,磁力线通过轭铁(6)闭合,因此,轭铁(6)受到吸引力。由于轭铁(6)和转子(7)固接在一起,所以,转子(7)也受到作用力而转动。
本发明的磁马达中,转子(7)和定子(8)的基体由弱磁性物质制成,以阻止磁力线的互相串通。
本发明的磁马达中,利用凸轮(4)控制了插条(1)的错动,从而控制了磁铁块(1、2、3)磁能的输出与否,当插条(1)处于凸轮曲线的锋位时,磁能块(1、2、3)处于附图3的状态,对外显磁性,当插条(1)处于凸轮曲线的谷位时,磁能块(1、2、3)处于附图4的状态,对外不显磁性。
本发明的磁马达中,凸轮(4)和轭铁(6)所固接的部件通过键连接在一起,保证其同步回转,因为只有这样,才能使磁能块(1、2、3)根据轭铁(6)所处的位置决定其磁能输出与否。当轭铁(6)接近磁能块(1、2、3)时,它对外显磁性,对转子(7)做功,使其转动。当轭铁(6)远离磁能块(1、2、3)时,它对外不显磁性,以使转子(7)自由离开,而不产生阻力矩。
本发明的磁马达中,利用凸轮(4)的轴向移动控制了转子(7)的回转与否,因为插条(1)是通过弹簧(5)压紧在凸轮(4)上的,当凸轮(4)沿轴向远离插条(1)后,插条(1)在弹簧弹簧(5)的作用下处于同一位置。即或使磁能块(1、2、3)处于对外显磁状态,或对外无磁状态。由于状态相同,而使转子(7)处于平衡状态。
本发明的磁马达中,磁能块(1、2、3)的数量与轭铁(6)的数量应满足na/b,其中n为自然数,a、b互为素数。因为只有这样,才能保证磁能块(1、2、3)与轭铁(6)不是同时对正,同时离开,使转子(7)回转连续、平稳。
由于采取了上述措施,特别是采取了磁能块(1、2、3)和凸轮(4)结构,使磁能的输出得到了有效控制,从而完全利用磁能实现了机械能的连续回转输出。这样就可以在社会产业及日常生活中成为现有能源的又量替代能源,并且可以和发电机配套产生电能,使其具有更广泛的应用领域。
图1是磁马达的一种实施方案。
图2是图1的A-A剖视图。
图3是磁能块的对外显磁状态图。
图4是磁能块的对外无磁状态图。
图5是磁马达的另一实施方案图。
图6是半园周上转子某一时刻的相对位置及受力图。另半园周的位置和受力与此对称。
本发明的磁马达的一种实施方案是这样实现的:将由软磁材料制成的轭铁(6)均匀地固定在转子(7)的园周上,磁能块(1、2、3)被左端盖(14)和右端盖(15)压紧在定子(8)上,插条(1)通过固定在左端盖(14)上,与插条(1)数量相同的弹簧(5),压紧在凸轮(4)上,凸轮(4)通过挡销(16)轴向固定,当需要停止时,向外拉动把手(17),通过拨叉(18),拨动拨轮(19),从而拨动板(20),板(20)斜面向轴(11)内摆动,挡销(16)在弹簧(21)的作用下退回轴(11)内,则凸轮(4)在弹簧(5)的作用下,通过插条(1)轴向移动一段距离,使插条(1)轴向处于自由状态,磁能块(1、2、3)的磁能输出不受控制,转子(7)处于平衡状态,转动停止。当回推把手(17),凸轮(4)左移,板(20)在弹簧(22)作用下,克服弹簧(21)的弹力,把挡销(16)从轴(11)内顶出,使凸轮(4)轴向固定。磁能块(1、2、3)的磁能输出重新受到控制,转子(7)转动。凸轮(4)和转子(7)通过花键联接在一起,而轴(11)通过轴承(12)支承在左、右端盖(14、15)上。
如在定子(8)上固定30个磁能块(1、2、3),转子(7)上固定32个轭铁(6),磁能块(1、2、3)与轭铁(6)之间的位置关系及受力如附图6,轭铁一、二、三、四、五所对应的凸轮曲线为峰位,使磁能块Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ处于磁能输出状态,轭铁一、二、三、四、五受到磁力作用,使转子(7)顺时针方向转动。其余磁能处于无磁输出状态,所以相应的轭铁(6)也就无磁力作用。当转子(7)转动0.75度后,使磁能块Ⅰ与轭铁一之间的角度变为零,同时凸轮曲线也使磁能块Ⅰ成为无磁能输出状态,相应的轭铁一就无磁力作用了,以使其容易地远离磁能块Ⅰ。而凸轮曲线同时也使磁能块Ⅳ成为显磁状态,相应的轭铁六也就有磁力作用了。这样就实现了转子(7)的连续转动。
转子(7)之所以能够转动,是因为园周上均匀布置的轭铁(6)中,每一时刻都有10个受到的磁吸引力,且其吸引力的大小远远大于由于32个插条(1)在磁能块(1、2、3)中滑动,在凸轮曲线上滑动,及轴承(12)等部件产生的摩擦力。计算表明,如采用Pr0.5Sm0.5Co5永久磁铁,整个体积不超过φ270x400mm时,10个轭铁(6)所受到的吸引力F=22.38kg时,32个插条(1)与磁能块(1、2、3)及插条(1)与凸轮(4)所产生的摩擦力为F′=0.914kg。如果受力半径为75mm,则输出扭矩可达M=1.61kgm。
本发明的磁马达的另一实施方案为:将轭铁(31)与定子(30)固接在一起,将由软磁材料(22)和永久磁铁(23)组成的磁能块由左挡板(24),右挡板(25)通过螺钉(26)和转子(32)连接在一起,组成磁能块(22;23;27)的另一部件-插条(27),通过固定在转子(32)上与插条(27)数量相同的弹簧(28)压紧在凸轮(29)上,凸轮(29)与定子(30)通过花键联接在一起,并可以通过拉手(33)轴向移动,使插条(27)处于自由状态,使磁能块(22、23、27)或处于磁能输出状态,或处于无磁能输出状态。总之,使转子(32)受力平衡,停止转动。当放松拉手(33)凸轮(29)在弹簧(34)作用下回位,使插条的轴向位置得到控制,转子(32)的平衡状态被打破,开始转动。
磁能块(22、23、27)的两种状态,即对外显磁状态和无磁状态原理上和结构上都与实施方案1相同。
转子(32)上的磁能块(22、23、27)及定子(30)一轭铁(31)在某一时刻相对位置和受力原理仍与实施方案1相同。