一种电磁活塞式电动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种电磁活塞式电动机，其包括：由多个缸体圆周阵列的缸体组、设于缸体内的永磁体活塞、曲轴和连杆；缸体的外端设有与控制单元链接的电磁铁；邻近缸体的外、内止点处分别设有与控制单元相连的外、内行程开关；所述缸体的底部中央设有一与所述控制单元相连的传感器。工作时，电磁铁的线圈电流方向始终保持不变；在活塞即将到达内、外止点时，控制单元通断电流，从而使电磁铁反复对活塞产生作用力，周向阵列的活塞轮流驱动曲轴，使本发明的电动机的输出功率和扭矩具有极好的稳定性。
【专利说明】一种电磁活塞式电动机
【技术领域】
[0001]本发明涉及电动机的【技术领域】，具体涉及一种电磁活塞式电动机。
【背景技术】
[0002]中国专利文献CN101860168A公开了一种电力发动机，其把传统发动机供气、供油、排气、点火系统去掉，用电磁铁组件替代，活塞内部嵌入永久磁铁，然后通过控制电磁铁线圈的电流方向来控制活塞在缸内上下位移，活塞经连杆曲轴机构对外输出动力。该电力发动机适用于汽车、摩托车等交通工具。类似上述技术方案的专利文献，还有CN1996724A、CN1255767A、CN200990555Y 等。
[0003]上述现有技术中的电磁活塞式电动机的不足之处在于:通过频繁切换流经电磁铁线圈的电流方向来改变电磁铁的磁极性，从而控制电磁铁与活塞的作用力的方向，进而控制活塞的往复位移；但在实际实施过程中，由于电磁铁线圈的电流方向不能瞬时改变，导致无法确保电动机的输出功率或扭矩的连续性和稳定性。因此，采用切换流经电磁铁线圈的电流方向来改变电磁铁的磁极性，从而控制活塞的位移方向的技术方案，不具有实用性。
[0004]为解决上述技术问题，中国专利文献CN102075059A公开了一种电动机:采用了一种电磁铁设于由CPU单元控制的翻转机构上，通过电磁铁快速旋转180°的方式快速切换电磁铁上下端的磁极性，实现电动机的输出功率或扭矩具有较好的连续性和稳定性。
[0005]但是该方案由于电磁铁本身惯性和机械旋转结构的约束，电动机的输出功率和扭矩的稳定性不太理想。
[0006]另外由于电磁铁本身磁场衰减特性，传统活塞行程大，当两块磁铁距离加大时,磁力急剧减小，也是导致电动机的输出功率和扭矩波动的根本原因之一。
【发明内容】
[0007]本发明要解决的技术问题是提供一种输出功率或扭矩的连续性和稳定性较好的电磁
活塞式电动机。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种电磁活塞式电动机，包括:整个电机由多个并联的缸体组组成，每个缸体组由至少3个沿缸体组中心圆周等距阵列的缸体组成，设于各缸体内的装有磁性体的活塞，设于缸体组中心的曲轴，曲轴外面是滑动轴承再外面是轴盘，活塞通过连杆连接在轴盘上；所述每个缸体的外端安装缸体盖，缸体盖内固定于缸体同轴心线的电磁铁，电磁铁与控制单元相连；邻近缸体的外、内止点处分别设有与控制单元相连的外、内行程开关；所述缸体的底部中央设有一与所述控制单元相连的传感器，该所述传感器与所述活塞的底面中央相对。
[0009]所述装有磁性体的活塞，磁性体可以采用永磁铁或者电磁铁。
[0010]所述活塞上的磁性体面积大于活塞面积。
[0011]所述活塞上设有油槽。[0012]所述滑动轴承与轴盘连接采用花键连接。
[0013]电动机启动时,采用启动系统驱动所述曲轴转动,所述控制单元通过各缸体底部的传感器检测各活塞的位移方向；若测得某一缸体内的活塞正向远离电磁铁方向位移，则所述控制单元通过所述线圈驱动电路向该缸体的电磁铁的线圈提供相应方向的电流，以使该电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相同，活塞因来自电磁铁的下斥力而在该缸体内加速下移；若测得某一缸体内的活塞正向靠近电磁铁方向位移，则所述控制单元停止给线圈供电；待各电磁铁的线圈得电后，断开所述启动系统并保持各线圈中的电流方向不变；当所述控制单元通过所述内行程开关测得某一缸体内的活塞即将到达该缸体的内止点时，控制单元将电磁铁断电，且此时的活塞已到达内止点，此时与该缸体沿轴心对称的另一个缸体推动曲轴朝相反方向移动，带动该活塞向外移动；当所述控制单元通过所述上行程开关测得该活塞即将到达该缸体的外止点时，控制单元向电磁铁通电，且此时的活塞已到达外止点，由于此时的电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相同，且活塞因来自电磁铁的斥力而开始向内位移；每个活塞如此反复运作。
[0014]同一缸体组的各个活塞运转相位间隔均匀，依次轮流推动相应的连杆驱动轴盘，轴盘带动曲轴运转，并使所述曲轴对外输出正扭矩。
[0015]本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点:(I)本发明的电磁活塞式电动机在工作过程中，电磁铁的线圈电流方向始终保持不变；在活塞即将到达内、外止点时，控制单元通断电流，从而使电磁铁反复对活塞产生作用力，进而驱动曲轴。本发明采用的上述方案，避免了现有技术的因线圈电流无法实现瞬时换向和电磁铁翻转机械带来的延迟，进而使本发明的电动机的输出功率或扭矩具有较好的连续性和稳定性。(2)本发明的活塞行程非常小，从而减少了电磁铁的磁力因间隙而产生的衰减带来的扭矩衰减。(3)本发明中曲柄同时受缸体组中多个缸体的作用力，受力更均匀扭矩更平稳。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明:
图1为实施例中的电磁活塞式电动机的结构示意图；
图2为实施例中的电磁活塞式电动机第一个缸体组平面不意图；
图3为实施例中的电磁活塞式电动机第二个缸体组平面示意图；
图4为实施例中的电磁活塞式电动机第三个缸体组平面示意图；
图5为实施例中的电磁活塞式电动机18个活塞依次做功相位图；
图6为所述电磁活塞式电动机的控制电路的电路框图。
[0017]附图标记:1_缸体组，2-电磁铁，3-外行程开关，4-活塞，5-内行程开关，6_连杆，7-传感器，8-轴盘，9-滑动轴承，10-曲轴，11-控制单元。
【具体实施方式】
[0018]见图1-2，本发明的一种实施例，电磁活塞式电动机其包括:整个电机由3个并联的缸体组I组成，每个缸体组I由六个沿缸体组中心圆周等距阵列的缸体组成、设于各缸体内的装有永磁体的活塞4、设于缸体组中心的曲轴10、曲轴10外面是滑动轴承9在外面是轴盘8，六个活塞4通过连杆6连接在轴盘8上；所述每个缸体的外端设有与缸体同轴心线的电磁铁2，18块电磁铁2与控制单元11相连；邻近缸体的外、内止点处分别设有与控制单元相连的外、内行程开关3和5 ;所述缸体的底部中央设有一与所述控制单元11相连的传感器7，该所述传感器15与所述活塞4的底面中央相对。所述传感器15设于一非导磁材料的金属管中，该金属管与所述活塞4同轴心线。所述外、内行程开关3和5采用接触式或红外线式行程开关；活塞4上的永磁体面积大于活塞4面积；活塞4上设有油槽；所述滑动轴承9与轴盘8连接采用花键连接。
[0019]如图2-4所示，每个活塞给一个编号，每个缸体组内的6个活塞行程相位相差60°，第一个缸体组的活塞(I)和第二个缸体组活塞(7)相位相差20°，安装位置相差120°，第二个缸体组的活塞(7)和第三个缸体组活塞(13)相位相差20°，安装位置相差120。。
[0020]如图5所示，各活塞的相位图，例如活塞(I)在O ° -180°向内做功，在180° -360°不做功。18个活塞相位均间隔20°，使整个运转周期平稳。在同一时间有9个活塞在同时向曲轴10做功，整个曲轴10受力均匀，结构性好。
[0021]如图2所示曲轴10的曲柄圆心距离回转圆心距离6mm，活塞行程12mm，电磁铁在12mm范围内磁力衰减很小,每个活塞4的推力稳定，从而整个曲轴IO输出力矩和功率稳定。
[0022]电动机启动时,采用启动系统驱动曲轴10使其转动,所述控制单元11通过各缸体底部的传感器7检测各活塞4的位移方向；此时，若测得活塞4正向远离电磁铁方向位移，则所述控制单元11通过线圈驱动电路向该缸体上方的电磁铁2的线圈提供电流，以使该电磁铁2底部的磁极性与活塞4顶部的磁极性相同，活塞4因来自电磁铁2的下斥力而在该缸体内加速移洞；反之此时若测得一缸体内的活塞4正向靠近电磁铁2方向位移,贝U所述控制单元11停止给线圈供电；待各电磁铁2的线圈得电后，断开所述启动系统并保持各线圈中的电流方向不变；当所述控制单元11通过所述内行程开关5测得某一缸体内的活塞4即将到达该缸体的内止点时，控制单元11将电磁铁2断电,且此时的活塞4已到达内止点,此时与该缸体沿曲轴10轴心对称的另一个缸体推动轴盘8朝相反方向移动，带动该活塞4向外移动；当所述控制单元11通过所述外行程开关3测得该活塞4即将到达该缸体的外止点时，控制单元11给电磁铁通电，且此时的活塞4已到达外止点，由于此时的电磁铁2底部的磁极性与活塞4顶部的磁极性相同，活塞4因来自电磁铁2的斥力而开始向内位移；每个活塞如此反复运作。
[0023]同一缸体组的各个活塞运转相位间隔均为60°，不同缸体组同一位置的活塞运转相位间隔为140°，依次轮流推动相应的连杆驱动轴盘，轴盘带动曲轴运转，并使所述曲轴对外输出正扭矩。
[0024]当所述曲轴10处于运转状态，而需要通过所述曲轴10对外输出负扭矩时，则所述控制单元11控制所述线圈驱动电路停止向各电磁铁2供电；然后，若所述控制单元11通过所述传感器7测得同一缸体内的所述活塞4正在向靠近电磁铁2的方向移动，则控制单元单元11通过所述线圈驱动电路向该缸体外侧的电磁特提供电流，以使电磁铁底部产生与活塞4顶部相同磁性，以降低活塞4的外移速率，从而制动所述曲轴10。
[0025]若所述曲轴10仍未停止运转，且控制单元11通过所述外行程开关3测得该活塞4即将到达该缸体的外止点时，控制单元11停止给电磁铁2供电；当控制单元11通过所述内行程开关4测得该活塞4即将到达该缸体的内止点时，控制单元11开始给电磁铁2供电，使电磁铁2底部产生与活塞4顶部相同磁性，以降低活塞4的外移速率；如此反复，以使所述曲轴10对外输出负扭矩，直至测得所述曲轴10即将停止运转时，停止向各电磁铁2供电。
[0026]显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之中。
【权利要求】
1.一种电磁活塞式电动机，其特征在于包括:整个电机由多个并联的缸体组组成，每个缸体组由至少3个沿缸体组中心圆周等距阵列的缸体组成，设于各缸体内的装有磁性体的活塞，设于缸体组中心的曲轴，曲轴外面是滑动轴承在外面是轴盘，活塞通过连杆连接在轴盘上；所述每个缸体的外端安装缸体盖，缸体盖内固定于缸体同轴心线的电磁铁，电磁铁与控制单元相连；邻近缸体的外、内止点处分别设有与控制单元相连的外、内行程开关；所述缸体的底部中央设有一与所述控制单元相连的传感器，该所述传感器与所述活塞的底面中央相对。
2.权利要求1所述的一种电磁活塞式电动机其特征在于:所述装有磁性体的活塞，磁性体可以采用永磁铁或者电磁铁。
3.权利要求1所述的一种电磁活塞式电动机其特征在于:所述活塞上的磁性体面积大于活塞面积。
4.权利要求1所述的一种电磁活塞式电动机其特征在于:所述活塞上设有油槽。
5.权利要求1所述的一种电磁活塞式电动机其特征在于:所述滑动轴承与轴盘连接采用花键连接。
6.权利要求1所述的一种电磁活塞式电动机其特征在于:电动机启动时，米用启动系统驱动所述曲轴转动，所述控制单元通过各缸体底部的传感器检测各活塞的位移方向；若测得某一缸体内的活塞正向远离电磁铁方向位移，则所述控制单元通过所述线圈驱动电路向该缸体的电磁铁的线圈提供相应方向的电流，以使该电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相同，活塞因来自电磁铁的下斥力而在该缸体内加速下移；若测得某一缸体内的活塞正向靠近电磁铁方向位移，则所述控制单元停止给线圈供电；待各电磁铁的线圈得电后，断开所述启动系统并保持各线圈中的电流方向不变；当所述控制单元通过所述内行程开关测得某一缸体内的活塞即将到达该缸体的内止点时，控制单元将电磁铁断电，且此时的活塞已到达内止点，此时与该缸体沿轴心对称的另一个缸体推动曲轴朝相反方向移动，带动该活塞向外移动；当所述控制单元通过所述上行程开关测得该活塞即将到达该缸体的外止点时，控制单元飞电磁铁通电，且此时的活塞已到达外止点，由于此时的电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相同，且活塞因来自电磁铁的斥力而开始向内位移；每个活塞如此反复运作；同一缸体组的各个活塞运转相位间隔均匀，依次轮流推动相应的连杆驱动轴盘，轴盘带动曲轴运转，并使所述曲轴对外输出扭矩。
【文档编号】H02N11/00GK103546063SQ201310356449
【公开日】2014年1月29日 申请日期:2013年8月10日 优先权日:2013年8月10日
【发明者】李玉生 申请人:李玉生