专利名称：一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达的制作方法
一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达 技术领域
本发明属于气动系统节能领域，涉及一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达。
技术背景
压缩气体作为一种能源存在的形态或能量的载体，在工业应用中极为普遍，其中 气动马达因工作灵巧，结构简单，功率密度较高，易维修，稳定性好等优点而应用广泛。目 前，市面上的气动马达基本为不间断供气，故不论功率大小，均存在输出效率低，耗气量大 等缺陷，能源浪费十分突出。所以，在能源问题日益突出的今天，提高气动马达的工作效率， 并降低耗气量，对整个气动行业的节能将产生十分显著的作用。
本发明主要利用磁动装置的储能作用，辅助压缩空气做功，改变以往气动马达持 续供气方式为间歇式供气方式，提高效率，使其在同样压力，相同输出旋转功率的情况下， 其压缩空气的耗气量大幅度减少。发明内容
本发明的目的是提供一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达。
本发明的技术方案是将磁动装置(参见图2)与活塞式马达结合，利用磁动装置 的储能作用，辅助压缩空气做功，使其以间歇式供气推动转子旋转。嵌在定子(17)中的圆 柱磁体(I)和转轴(18)上的弯磁体(2)构成磁动装置。
气缸(8)内的活塞(7)通过摇杆(6)与转子(5)相连；转子(5)与锥齿轮I (3) 以及弯磁体(2)同心且固定在转轴(18)上；锥齿轮I (3)与锥齿轮II (4)啮合转动时，通 过连杆(15)带动圆柱齿轮I (14)转动；而圆柱齿轮I (14)旋转通过与圆柱齿轮II (13) 啮合，带动与其齿轮数相同的圆柱齿轮III (12)与其同步旋转；由半圆盘构成的配气阀(10) 与圆柱齿轮III (12)同体，转动时控制进气口(11)和排气口(9)的开关，以配合转子做持续 旋转运动。为消除被压，在定子(17)上靠近气缸(8)上顶处开设了泄压孔(16)。
磁动装置的蓄能过程对应配气阀(10)使进气口(7)处于开通状态，磁动装置做功 过程对应配气阀(10)使排气口(8)处于开通状态，使该马达只在转轴(18)的前180°旋转 运动供气。
该气动马达的工作过程如下
a)活塞(7)处于行程下限时，磁动装置的圆柱磁体(I)距弯磁体(2)的大头部最 近，其正处于引力势能的最低点，即死区位置，此时配气阀(10)使排气口(9)闭合，进气口(11)打开，压缩空气进入气缸(8)膨胀做功，推动活塞(7)向上运动，通过摇杆(6)带动转 子(5)及转轴(18)旋转，同时使圆柱磁体⑴远离弯磁体(2)的大头部，越过死区位置，使 磁动装置引力势能增加。
b)当活塞(7)达到行程上限时，正好使圆柱磁体靠近弯磁体尖尾部，此时磁动装 置的引力势能达到最大，同时锥齿轮I (3)经锥齿轮II (4)，连杆(15)，圆柱齿轮I (14)， 圆柱齿轮II (13)，圆柱齿轮III (12)带动配气阀(10)旋转，使进气口(11)闭合，排气口(9)打开。此后磁动装置开始做功，带动转子(5)及转轴(18)继续同向旋转，带动活塞(7)向 下运动，气缸(8)内气体从排气口(9)排出，同时磁动装置的引力势能逐渐减少。
本发明的优点是新型气、磁结合的节能高效活塞式马达可改变以往气动马达持 续供气方式为间歇式供气方式，提高效率，使其在同样压力，输出相同旋转功率的情况下， 所消耗压缩空气的流量更少。
图1是本发明的结构简图。
1-圆柱磁体；2_弯磁体；3_维齿轮I ; 4_维齿轮II ； 5_转子；
6-摇杆；7-活塞；8-气缸；9-排气口； 10-配气阀；
11-进气口； 12-圆柱齿轮III; 13-圆柱齿轮II; 14-圆柱齿轮I ;
15-连杆；16-泄压孔；17-转子；18-转轴。
图2是磁动装置构成简图(A-A截面图)。
1-圆柱磁体；2-弯磁体。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
1.磁动装置(参见图2)
转子是一个弯磁体，定子是一个圆柱磁体。圆柱磁体(I)的N极朝上，弯磁体(2) 端面充磁，其S极朝上，故二者受引力作用。圆柱磁体(I)受到的引力系可以汇总为指向左 侧的Fl,指向右侧的F2,指向圆心的Fn。Fn与转子运动方向相垂直,在这里对运动趋势不 作影响，又由于弯磁体(2)的形状特殊，F2>F1，故依靠引力差，弯磁体(2)相对圆柱磁体(I) 有顺时针运动趋势，可自发从引力势能最高处(弯磁体(2)的尖尾部靠圆柱磁体(I)最近 处)运动到引力势能最低处(弯磁体(2)的大头部靠圆柱磁体(I)最近处)。若给弯磁体(2)一个适当的冲量，则很容易使其越过小角度的死区位置。
2.节能原理
活塞(7)处于行程下限时，磁动装置正处于引力势能的最低点，即死区位置，此时 配气阀(10)使进气口(11)打开，压缩空气进入气缸(8)膨胀做功，推动活塞(7)向上运动， 通过摇杆(6)带动转子(5)及转轴(18)旋转，同时使圆柱磁体(I)远离弯磁体(2)的大头 部，越过死区位置，使磁动装置引力势能增加。
当活塞(7)达到行程上限时，正好使圆柱磁体靠近弯磁体尖尾部，此时磁动装置 的引力势能达到最大，同时锥齿轮I (3)经锥齿轮II (4)，连杆(15)，圆柱齿轮I (14)，圆柱 齿轮II (13)，圆柱齿轮III (12)带动配气阀(10)旋转，使进气口(11)闭合，排气口(9)打 开。此后磁动装置开始做功，带动转子(5)及转轴(18)继续同向旋转，带动活塞(7)向下 运动，气缸(8)内气体从排气口(9)排出，同时磁动装置的引力势能逐渐减少。
当活塞(7)再次达到行程下限时，圆柱磁体(I)距弯磁体(2)的大头部最近，磁动 装置达到引力势能最低处；此时配气阀(10)带动配气阀(10)旋转，使排气口(9)闭合，进 气口(11)打开，转轴(18)的一个回转周期完成。
权利要求
1.一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达，其特征在于嵌在定子(17)中的圆柱磁体(I)和转轴(18)上的弯磁体(2)构成磁动装置；气缸(8)内的活塞(7)通过摇杆(6) 与转子(5)相连；转子(5)与锥齿轮I (3)以及弯磁体(2)同心且固定在转轴(18)上；锥齿轮I (3)与锥齿轮II (4)啮合转动时，通过连杆(15)带动圆柱齿轮I (14)转动；而圆柱齿轮I (14)旋转通过与圆柱齿轮II (13)啮合，带动与其齿轮数相同的圆柱齿轮III (12) 与其同步旋转；由半圆盘构成的配气阀(10)与圆柱齿轮III (12)同体，转动时控制进气口(11)和排气口(9)的开关，以配合转子做持续旋转运动；为消除背压，在定子(17)上靠近气缸(8)上顶处开设了泄压孔(16)。
2.根据权利要求1所述的一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达，其特征在于-M 动装置的蓄能过程对应配气阀(10)使进气口(7)处于开通状态，磁动装置做功过程对应配气阀(10)使排气口(8)处于开通状态，使该马达只在转轴(18)的前180°旋转运动供气。
全文摘要
本发明属于气动系统节能领域，实现了一种新型气、磁结合的节能高效活塞式马达。发明主要涉及在同样压力，相同输出旋转功率的情况下，其压缩空气的耗气量大幅度减少。本发明结合磁动装置和活塞式马达，以压缩空气为动力，利用磁动装置的储能作用，辅助压缩空气做功，使其以间歇式供气推动转子旋转，可明显提高效率，显著地降低耗气量。
文档编号F01B1/01GK103061814SQ20131001181
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月11日 优先权日2013年1月11日
发明者张健, 蔡茂林 申请人:北京航空航天大学