重力装置的制造方法
【专利摘要】本发明涉及扭矩驱动领域，公开了一种重力装置，其技术要点是：包括重力盘、旋转轮、传动轴和单向齿轮，其中重力轮下表面垂直连接有第一磁铁组、第一超导隔板、固定座和连接杆，旋转轮位于重力轮下方且其中心线与重力轮中心线重合，旋转轮上表面垂直连接有中心主轴、第二超导隔板、第二磁铁组和端面凸轮，重力盘、旋转轮及与之连接的部件表层均设有超导涂层。本发明利用旋转轮上表面设有均匀间距的端面凸轮将降低重力轮在上升过程中垂直方向的作用力，实现用更小的力推动较大物体的目的，降低了机械负荷和生产成本。使用磁铁和超导材料相互配合，为推动重力轮提供力可以有效降低旋转轮的硬件要求，进一步降低生产成本。
【专利说明】
重力装置
技术领域
[0001]本发明涉及扭矩驱动领域，具体的讲是重力装置。
【背景技术】
[0002]在工业生产和日常生活中将重物直接垂直移动到高处需要克服重物本身的重力，当重物质量较高时在垂直方向需要更多的作用力，很多时候增加了机械的负荷和超过人体的极限。在物理学中通常使用坡来降低重力在垂直方向上的分解力，坡度越小重力在垂直方向上的分解力越小推动越省力，从而实现使用较小的力使重物上升到指定位置。
[0003]超导永磁铁可以进行磁场的屏蔽，超导材料做成封口空间绝大部分磁场集中在超导回路中，因为超导材料的磁导率比空气的磁导率要打上万倍，所以组成封口空间的空腔中磁阻要比超导材料大很多，外磁场的磁感应线绝大部分将沿着超导材料内壁通过，几乎没有磁感应线穿过空腔，即空腔中的磁通量接近零。因此被超导材料屏蔽的封口空间中几乎没有外磁场，从而达到静磁屏蔽的效果。
【发明内容】
[0004]本发明针对现有物体垂直升降使用高功率的机械，当物体重量上升，机械负荷增大，生产成本增加，机械磨损增大的问题，提供一种结合坡度省力与磁场应用的重力装置。
[0005]本发明解决上述技术问题，采用的技术方案是，重力装置包括重力盘、旋转轮、传动轴和2个以上的单向齿轮，所述重力盘下面安置有垂直连接的第一磁铁组、第一超导隔板、固定座和连接杆，第一磁铁组包含2个以上的磁铁，磁铁磁极朝向一致均匀排列以重力盘中心为圆心呈圆周分布，第一磁铁组中每个磁铁外围设有I个第一超导隔板，固定座上连接有滑轮，固定座外围设有2根连接杆，连接杆下端连接有齿条，连接杆通过齿条与单向齿轮啮合。其中旋转轮位于重力盘下方且其中心线与重力盘中心线重合，旋转轮上面安置有垂直连接的中心主轴、第二超导隔板、第二磁铁组和端面凸轮，第二磁铁组包含2个以上的磁铁，磁铁磁极朝向一致均匀排列以旋转轮中心为圆心呈圆周分布，第二磁铁组与第一磁铁组磁性相斥，第二磁铁组中磁铁被2个相交组成“U”结构第二超导隔板包围，端面凸轮朝向一致均匀排列以旋转轮中心为圆心呈圆周分布，端面凸轮上表面与滑轮接触。其中传动轴设于旋转轮下方且穿过单向齿轮。
[0006]这样设计的目的在于，将重力盘垂直移动改为沿端面凸轮上表面斜面斜向上移动，降低了重力盘的重力在垂直方向上的分解力，从而旋转盘仅需要较小的作用力即可将重力盘推上运行指定位置，当重力盘升到最高的位置后随即进行垂直下落，将重力势能转换为机械能提供给单向齿轮从而带动传动轴转动。
[0007]另一个目的在于除了在水平方向上圆周运动的旋转轮端面凸轮为重力盘提供一个斜向上的作用力外，分别位于重力盘下表面和旋转轮上表面的第一磁铁组与第二磁铁组磁性相斥，也为重力盘向上移动提供一个力量。
[0008]进一步的，滑轮与端面凸轮顶部接触时，第一超导隔板与第二超导隔板在水平面投影为封口结构将第一磁铁组与第二磁铁组完全隔离，使第一磁铁组与第二磁铁组失去相斥作用。
[0009]进一步的，滑轮与端面凸轮底部接触时，第一磁铁组与第二磁铁组在水平面投影完全重合，使第一磁铁组与第二磁铁组产生相斥作用。
[0010]这样设计的目的在于，超导永磁铁可以进行磁场的屏蔽，超导材料做成封口空间绝大部分磁场集中在超导回路中，因此组成封口空间的空腔中磁阻要比超导材料大很多，外磁场的磁感应线绝大部分将沿着超导材料内壁通过，几乎没有磁感应线穿过空腔，即空腔中的磁通量接近零。因此被超导材料屏蔽的封口空间中几乎没有外磁场，从而达到静磁屏蔽的效果。当滑轮运行至与端面凸轮顶部接触时，随即需要进入垂直下落运动，通过超导隔板在水平面投影的封口结构完全隔离第一磁铁组与第二磁铁组，使之失去磁性相斥作用。当滑轮运行至与端面凸轮底部接触时，随即旋转轮斜向上的推重力轮，同时第一磁铁组、第二磁铁组间产生向上排斥作用将重力盘再次提升到指定位置。
[0011]进一步的，重力盘下面还安置有垂直连接I根以上的行程杆，行程杆位于固定座外围，行程杆下端连接有齿条，当重力盘体积较大时，行程杆可以保证重力盘内部结构稳定。
[0012]进一步的，行程杆通过下端连接的齿条与连接轮啮合，连接轮与单向齿轮啮合。
[0013]可选的，重力盘下表面还连接有缓冲装置，缓冲装置包括2根以上的滑动杆和每根滑动杆下端连接的缓冲弹簧。
[0014]可选的，滑动杆左右两端还设有滚轮。这样设计的目的在于重力盘质量较大，垂直向下时产生的机械能较高，易对端面凸轮与椭圆滑轮造成损伤，添加对称分布的滑动杆，并在滑动杆的下端设置缓冲弹簧可以缓释重力盘垂直方向上的冲击力，同时一部分冲击力使缓冲弹簧发生弹性形变在重力盘上升期间可以辅助旋转轮为重力盘提供向上作用力。
[0015]进一步的，第一磁铁组通过隔磁层与重力盘连接，第二磁铁组通过隔磁层与旋转轮连接。
[0016]进一步的，重力盘和旋转轮外表面覆盖有超导涂层。
[0017]本发明的有益效果至少包括以下之一；
1、电动机通过减速机减速增大扭矩推动旋转轮做圆周运动，旋转轮上的端面凸轮上表面凸起将降低重力盘在上升过程中垂直方向的作用力，实现用更小的力推动较大物体的目的，降低了机械负荷和生产成本。
[0018]2、使用磁铁和超导材料相互配合，为推动重力盘向上移动增加了一个垂直方向上的力量。
[0019]3、在重力盘上设置滑动杆及在滑动杆上添加缓冲弹簧，可以缓解重力盘垂直下落时造成的机械损伤，同时滑动杆可以提高重力装置的稳定性。
【附图说明】
[0020]图1为重力装置结构示意图；
图2为重力盘仰视结构示意图；
图3为旋转轮结构示意图；
图4为行程杆、单向齿轮、连接齿轮和连接杆连接结构示意图；
图中标记为:101为重力盘、102为滑轮、103为固定座、104为第一磁铁组、105为第一超导隔板、106为行程杆、107为滑动杆、108为齿条、109为连接杆、201为旋转轮、202为端面凸轮、203为第二磁铁组、204为第二超导隔板、205为中心主轴、301为传动轴、302为单向齿轮、401为缓冲弹簧、402为滚轮、403为连接齿轮。
【具体实施方式】
[0021]为了使本发明的目的、技术方案及优点能够更加清晰明白，以下结合附图和实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明保护内容。
[0022]实施例1
如图1所示，重力装置示意图，包括重力盘101、旋转轮201、传动轴301和2个以上的单向齿轮302，其中重力盘101下面安置有垂直连接的第一磁铁组104、第一超导隔板105、固定座103和连接杆109，第一磁铁组104包含2个以上磁铁，磁铁磁极朝向一致均匀排列以重力盘101中心为圆心呈圆周分布，第一磁铁组104中每个磁铁外围设有I个第一超导隔板105，固定座103上连接有滑轮102，固定座103外围设有2根连接杆109，连接杆109下端连接有齿条108，连接杆109通过齿条108与单向齿轮302啮合。其中旋转轮201位于重力盘101下方且其中心线与重力盘101中心线重合，旋转轮201上面安置有垂直连接的中心主轴205、第二超导隔板204、第二磁铁组203和端面凸轮202，第二磁铁组203包含2个以上的磁铁，磁铁磁极朝向一致均勾排列以旋转轮201中心为圆心呈圆周分布，第二磁铁组203与第一磁铁组104磁性相斥，端面凸轮202朝向一致均匀排列以旋转轮201中心为圆心呈圆周分布，端面凸轮202上表面与滑轮102接触。传动轴301设于旋转轮201下方且穿过单向齿轮302。
[0023]如图2所示，重力盘仰视结构示意图，重力盘101下面安置有垂直连接的第一磁铁组104、第一超导隔板105、固定座103和连接杆109，第一磁铁组104包含4个的磁铁，磁铁磁极朝向一致均匀排列以重力盘101中心为圆心呈圆周分布，第一磁铁组104中每个磁铁外围设有I个第一超导隔板105，固定座103上连接有滑轮102，固定座103外围设有2根连接杆109，连接杆109下端连接有齿条108，连接杆109通过齿条108与单向齿轮302啮合，重力盘101下面还安置有垂直连接2根行程杆106，行程杆106位于固定座103外围，行程杆106下端连接有齿条108。
[0024]如图3所示，旋转轮俯视结构示意图，旋转轮201上面安置有垂直连接的中心主轴205、第二超导隔板204、第二磁铁组203和端面凸轮202，第二磁铁组203包含4个磁铁，磁铁磁极朝向一致均勾排列以旋转轮201中心为圆心呈圆周分布，第二磁铁组203与第一磁铁组104磁性相斥，第二磁铁组203中磁铁被2个相交组成“U”结构的第二超导隔板204包围，端面凸轮202朝向一致均匀排列以旋转轮201中心为圆心呈圆周分布。
[0025]如图4所示，行程杆、单向齿轮、连接齿轮和连接杆连接结构示意图，传动轴301穿过单向齿轮302，行程杆106通过下端连接的齿条108与连接轮403啮合，连接轮403与单向齿轮302啮合，连接杆109下端连接有齿条108，连接杆109通过齿条108与单向齿轮302啮合，滑动杆107下端设有缓冲弹簧401，滑动杆107垂直穿过传动轴9所在水平平面。
[0026]实施例2
重力装置作用原理，电机控制旋转轮201顺时针转动，开始时第一磁铁组104与第二磁铁组203水平面投影完全重合，由于两组磁铁磁性相斥，重力盘101受到一个向上的排斥力，滑轮102与端面凸轮202底部接触，随着旋转轮201转动，滑轮102受到一个沿着端面凸轮202斜向上的力，在排斥力与力的作用下，重力盘101向上移动，当滑轮102与端面凸轮202顶部接触时，触发与第一超导隔板105和第二超导隔板204相连的行程开关，此时第一超导隔板105与第二超导隔板204在水平面投影为封口结构将第一磁铁组104与第二磁铁组203也完全隔离。向上的排斥力完全消失，沿端面凸轮202斜向上的力也消失，随即重力盘101离开端面凸轮202上表面的顶部，做垂直下落运动，最终重力盘101上的滑轮102与端面凸轮202底部接触，在重力盘101做垂直下落运动时，带动与之连接的行程杆106、连接杆109和滑动杆107快速向下运动。行程杆106和连接杆109通过与之啮合的单向齿轮302或者连接齿轮403带动传动轴301快速转动，实现将重力盘101的重力势能转换为传动轴301的机械能，滑动杆107通过与之相连的缓冲弹簧401缓解此次重力盘101垂直下落运动带来的机械损伤。滑轮102与端面凸轮202底部接触后随着旋转轮201水平移动立刻再次沿端面凸轮202斜向上移动，滑轮102再次受到一个沿着端面凸轮202斜向上的力，再次触发与第一超导隔板105和第二超导隔板204相连的行程开关，超导隔板暂时关闭，第一磁铁组104与第二磁铁组203水平面投影再次完全重合，由于两组磁铁磁性相斥，重力盘101再次受到一个向上的排斥力，重力盘1I再次向上移动，带动与之连接的行程杆106、外连接杆109和滑动杆107快速向上运动，重力盘一直重复上移-垂直向下-上移-垂直向下-上移的运动。
[0027]实施例3
假设该重力装置端面凸轮202上坡角度为α=30°，沿端面凸轮202斜向上的力为F=1600kgf，上升高度为h，斜面移动距离为S，通过公式F.S=M.g.h，又有sina=h/S，可计算得M为3200kg，故通过此上坡角度的重力装置可以使用1600kgf的作用力推动3200kg的物体向上移动，实现了用更小的力推动较大物体的目的，降低了机械负荷和生产成本。
[0028]实施例4
第一磁铁组104与第二磁铁组203均使用N48型号的钕铁硼磁铁，其剩磁感应强度为1385Br mT，矫顽力在835bHc KA/m以上，内禀矫顽力在876iHc KA/m以上，最大磁能积为380(BH)max KJ/m30
[0029]实施例5
基于实施例1的结构描述，第一磁铁组104通过铜材料的隔磁层与重力盘101连接，第二磁铁组203通过铝材料的隔磁层与旋转轮201连接。
[0030]实施例6
基于实施例1的结构描述，重力盘101和旋转轮201表面覆盖有超导涂层。
【主权项】
1.重力装置，其特征在于:包括重力盘(101)、旋转轮(201)、传动轴(301)和2个以上的单向齿轮(302)，所述重力盘(101)下面安置有垂直连接的第一磁铁组(104)、第一超导隔板(105)、固定座(103)和连接杆(109)，第一磁铁组(104)包含2个以上的磁铁，磁铁磁极朝向一致均匀排列以重力盘(101)中心为圆心呈圆周分布，第一磁铁组(104)中每个磁铁外围设有I个第一超导隔板(105)，固定座(103)上连接有滑轮(102)，固定座(103)外围设有2根连接杆(109)，连接杆(109)下端连接有齿条(108)，连接杆(109)通过齿条(108)与单向齿轮(302)啮合;所述旋转轮(201)位于重力盘(101)下方且其中心线与重力盘(101)中心线重合，旋转轮(201)上面安置有垂直连接的中心主轴(205)、第二超导隔板(204)、第二磁铁组(203)和端面凸轮(202)，第二磁铁组(203)包含2个以上的磁铁，磁铁磁极朝向一致均匀排列以旋转轮(201)中心为圆心呈圆周分布，第二磁铁组(203)与第一磁铁组(104)磁性相斥，第二磁铁组(203)中磁铁被2个相交组成“U”结构的第二超导隔板(204)包围，端面凸轮(202)朝向一致均匀排列以旋转轮(201)中心为圆心呈圆周分布，端面凸轮(202)上表面与滑轮(102)接触;所述传动轴(301)设于旋转轮(201)下方且穿过单向齿轮(302)。2.根据权利要求1所述的重力装置，其特征在于:所述滑轮(102)与端面凸轮(202)顶部接触时，第一超导隔板(105)与第二超导隔板(204)在水平面投影为封口结构将第一磁铁组(104)与第二磁铁组(203)完全隔离。3.根据权利要求1所述的重力装置，其特征在于:所述滑轮(102)与端面凸轮(202)底部接触时，第一磁铁组(104)与第二磁铁组(203)在水平面投影完全重合。4.根据权利要求1所述的重力装置，其特征在于:所述重力盘(101)下面还安置有垂直连接I根以上的行程杆(106)，行程杆(106)位于固定座(103)外围，行程杆(106)下端连接有齿条(108)。5.根据权利要求4所述的重力装置，其特征在于:所述行程杆(106)通过下端连接的齿条(108)与连接轮(403)啮合，连接轮(403)与单向齿轮(302)啮合。6.根据权利要求1所述的重力装置，其特征在于:所述重力盘(101)下表面还连接有缓冲装置，所述缓冲装置包括2根以上的滑动杆(107)和每根滑动杆(107)下端连接的缓冲弹簧(401)。7.根据权利要求6所述的重力装置，其特征在于:所述滑动杆(107)左右两端还设有滚轮(402)。8.根据权利要求1所述的重力装置，其特征在于:所述第一磁铁组(104)通过隔磁层与重力盘(101)连接，所述第二磁铁组(203)通过隔磁层与旋转轮(201)连接。9.根据权利要求1所述的重力装置，其特征在于:所述重力盘(101)和旋转轮(201)外表面覆盖有超导涂层。
【文档编号】F03G3/00GK106089608SQ201610603674
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年7月28日 公开号201610603674.X, CN 106089608 A, CN 106089608A, CN 201610603674, CN-A-106089608, CN106089608 A, CN106089608A, CN201610603674, CN201610603674.X
【发明人】韦福华
【申请人】韦福华