专利名称：永磁铁发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种永磁铁发动机，尤其涉及一种使用永磁铁的永磁能，无需其他能 量输入，通过机械方式持续不断的输出动能的发动机。
二
背景技术：
在今天这个现代化社会中，各行各业都需要使用动力设备，如运输业，制造业，目 前在现有的动力设备中，气动机或电动机或发动机都是一种广泛被使用的动力转化设备， 另外在全球节能化的今天，新一代能源的发动机也会逐渐的被广泛应用，如氢能源发动机、 核能源发动机、等离子发动机。在以上各种动力设备中，气动机要使用压缩空气的压力能或 使用蒸汽压力能，但高压空气要使用电力来转化，蒸汽要使用热能来转化；电动机是使用电 能转化为动能，当应用于交通工具时，电能存储设备较重，使用时间短，且电池的制造费用 高；发动机又称内燃机，其是使用化学能转化为动能，但内燃机排放的尾气对环境的污染很 高；氢能源发动机是使用化学能转化为动能，但氢气的生产需要使用大量电能；核能源发 动机是使用核聚变或核裂变来产生动能，其制造困难，造价高昂，且核燃料的辐射对人体有 着严重的伤害；等离子发动机其是使用电能，但因其功率较小，只能在太空运行，不能在地 面使用。
三
发明内容
本发明是一种全新的能源利用形式，其是采用永磁铁的永磁能来产生机械动能， 并且在工作中无需任何能源输入，对环境无污染，对人体无害。其产生运动的原理为，当两个磁铁同级接近时，其产生排斥力；当两个磁铁异级接 近时，其产生吸引力。另外当两个磁极吸引在一起时，如将两个磁极分开时，直接分开磁铁 较难，将两个磁极侧向移动并分开较容易，即通过增加两个磁铁间距离所需要的力较大，通 过减少磁通量数量所需要的力较小。所以两个磁铁排斥时距离由大变到小或两磁铁相吸时 距离由小变到大，可使用两种不同的方法，两种方法的能耗也不同，从而形成一种不平衡原 理。根据以上原理通过下列结构即可实现使用永磁铁构成的机械装置连续运转。其结 构为在壳体构件内设置两个圆盘构件或两个可旋转的支架构件，且两个圆盘构件的半径为 一大一小；在两个圆盘构件上设置轴颈，轴颈处放置轴承使两个圆盘可以固定在上下壳体 上并可进行无偏心转动；将两个圆盘设置成非同轴转动，且小圆盘在大圆盘的一侧；在每 个圆盘的径向一周固定有对应数量相等永磁铁支架，之后在支架上固有永磁铁，在大圆盘 的每个永磁铁支架上固定有2个永磁铁，且永磁铁是反向摆放的，在小圆盘的每个永磁铁 支架上固定有1个永磁铁。转动时，两个圆盘上的磁铁会在一个平面内转动；将两个圆盘使 用某种方式连接，如皮带或齿轮，使其可同向并同角速度的转动。跟据以上原理，两个圆盘 上的永磁铁排斥时直接推开距离或吸引时直接吸进距离所产生的机械动能要大于永磁铁 相吸时侧向移动开一定距离所需要的能量，其耗能与产能不平衡，从而用机械方法实现磁铁间的接近与远离产生机械动能。本发明显著的有益效果是。1.整机采用转子与定子的结构，其结构紧凑、构件较少使本发明生产容易，结构坚 固，体积较小，使用寿命长。2.本发明只要永磁铁不退磁，那么本发明将可无限制的输出动能，其在工作过程 中无需能量输入。3.本发明启动只需将两个圆盘上的永磁铁置于一个平面上即可实现发动机的启 动，无需其他能量辅助，其启动容易。4.本发明在工作时，相对于电动机无需电能输入，无需使用电能储存设备。5.本发明在工作时，相对于内燃机无尾气排放，无噪音，对环境无污染。6.本发明在工作时，相对于核能源发动机，虽然其功率较小，但其生产制造容易， 成本极低，且对人体无任何伤害。7.本发明在工作时，相对于气动机，其也有过载保护功能，但其无需使用高温高压 的蒸汽也无需携带危险的高压气瓶。8.本发明在工作时，相对其它永磁发动机，其在工作过程中排斥力与吸引力同时 做功，使其永磁能的能量利用率高，扭矩较大。
四
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。图1本发明外观示意2本发明转子总成示意3本发明转子总成顶视4转子构件示意5壳体构件示意6转子与壳体安装示意7本发明永磁铁摆放原理8本发明永磁铁工作原理中1.输出轴2.壳体2a.上壳体2b.下壳体3.转子3a.上转子3b.下转子4.永 磁铁5.上转子永磁铁支架6.下转子永磁铁支架7.支架螺栓孔8.支架螺栓9.上转子内 齿轮10.下转子内齿轮11.输出轴齿轮12.壳体轴承座13.壳体支架14.输出轴孔15.轴 承槽16.轴承17.壳体螺栓孔18.壳体螺栓19.转子轴颈20.转子圆盘
五
具体实施例方式如图1所示为发动机外观示意图，从图中可以了解到本发明由转子与定子组成。 其结构为将输出轴(1)插入在壳体(2)内，使其可以在壳体内进行无偏心转动，在壳体内还 设置有本发明的转子(3)，转子被固定在定子内，同时也进行无偏心转动。如图2所示为本发明的转子总成示意图，本发明的 子总成是将输出轴(1)插入 在上转子(3a)与下转子(3b)内构成的。上下转子(3a) (3b)的结构基本相同，但大小不同。 其都是由转子轴颈(19)与转子圆盘(20)组成。在转子轴颈(19)上套有轴承，使其可将转子圆盘(20)的一侧固定在壳体上，并在壳体内实现无偏心转动。如图3所示为本发明的转子总成的顶视图，图中很明显的标示出了上转子(3a)与 下转子(3b)的位置，以及永磁铁是如何安放在转子上的。本发明的上转子(3a)与下转子 (3b)非同轴转动，上转子(3a)的半径要小于下转子(3b)的半径，在安装时将上转子圆盘 置于下转子圆盘的一侧。在每个转子圆盘的内侧设置有永磁铁支架，且上下转子的支架大 小不同。位于上转子(3a)上的是上转子永磁铁支架(5)，在其上方安装一个永磁铁(4)，位 于下转子(3b)上的是下转子永磁铁支架(6)，在其上方安装两个永磁铁(4)，且两个永磁铁 的方向是反向摆放的。安装好后，位于上转子(3a)下方的永磁铁(4)的位置刚好在下转子 (3b)下方的两个永磁铁之间。另外在每个转子中心位置还设置有转子内齿轮，其分别为上 转子内齿轮(9)，下转子内齿轮(10)，上下转子内齿轮的内径与齿数相等。在两个内齿轮交 集的位置插入本发明的输出轴，输出轴上的输出轴齿轮(11)刚好与上下转子两侧的内齿 轮(9) (10)相啮合，使本发明输出轴在转动时，由上下转子内齿轮(9) (10)带动，使上下转 子(3a) (3b)会同向并同角速度旋转。如图4所示为本发明转子构件示意图，图中展示了上转子(3a)与下转子(3b)的 内侧结构。在上转子(3a)的中心处设置有内齿轮(9)，在下转子(3b)的中心处设置有内齿 轮(10)，在输出轴上设置有太阳齿轮(11)，安装时将输出轴(1)插入在上下转子(3a) (3b) 中，使输出轴齿轮(11)刚好与内齿轮(9) (10)两侧的齿牙相啮合。本发明在每个转子圆盘 (20)上都设置有支架螺栓孔(7)，其作用是可以使支架螺栓(8)穿过，将永磁铁支架(5)或 (6)固定在上下转子内侧。本发明永磁铁的固定方式可以使用螺栓，销，塞等任何形式将永 磁铁(4)固定在永磁铁支架上方。且数量为，在永磁铁支架(5)上设置1个磁铁，在永磁 铁支架(6)上设置2个反向的磁铁。另外需要注意的是，在安装永磁铁支架(5) (6)时，上 下转子安装永磁铁支架的数量是对应相同的，安装好转子总成后，上下转子上的永磁铁(4) 会处于一个平面，旋转时会在一个平面内转动。另外在生产制造时，永磁铁支架(5) (6)以 及上下转子(3a) (3b)可选择铝、铜或非金属材料来制作，防止其对运转产生影响。如图5所示为本发明的壳体构件示意图，本发明整机壳体由上壳体(2a)与下壳体 (2b)对置组合而成。上下壳体的外形基本相同，其都是由壳体轴承座(12)与壳体支架(13) 构成。在每个壳体轴承座的中心处都设置有输出轴孔(14)，其作用是将输出轴穿过，使输出 轴在壳体内进行无偏心转动。在每个壳体轴承座(12)的内侧端面还设置有轴承槽(15)，需 要注意的是上下两个轴承槽非同轴设置。在轴承槽(15)内可设置本发明的轴承(16)，其轴 承可选用多列滚珠轴承，其作用是将上下转子(3a)或(3b)单侧固定在壳体内，并实现无偏 心转动。在壳体支架上还设置有壳体螺栓孔(17)，安装时将壳体螺栓(18)穿过将整机进行 固定。如图6所示为本发明转子与壳体安装示意图，在安装转子时，先将上转子(3a)安 装在上壳体(2a)的轴承基座(12)上，再将下转子(3b)安装在下壳体(2b)的轴承基座(12) 上，因为两个转子(3a) (3b)的转子轴颈(19)上都套有轴承，所以转子可以在壳体内实现无 偏心转动，之后再将上下壳体(2a) (2b)对置组合，用螺栓进行固定。如图7所示为本发明永磁铁摆放原理图，本发明中上转子永磁铁(4c)的运动轨迹 是一个小圆(x)，下转子永磁铁(4a) (4b)的运动轨迹是一个大圆(y)，并且两个圆(x) (y) 非同轴设置，而是将小圆(x)放置在大圆(y)的一侧。形成小圆(x)的多个永磁铁(4c)是径向一周摆放的。形成大圆的多个永磁铁(4a) (4b)是成对反向摆放的，且(4a) (4b)相对 (4c)是平行的。当摆放好永磁铁(4)后，形成小圆的4个永磁铁(4c)位置分别为，上方的 永磁铁(4cl)刚好离(4a4) (4b4)最远，且位于它们之间，右方的永磁铁(4c2)刚好与(4bl) 相对应，并互相吸引；下方的的永磁铁(4c3)刚好离(4a2) (4b2)距离最近，且位于它们之 间；左方的永磁铁(4c4)刚好与(4a3)相对应，并互相排斥。当本发明工作时，上转子(3a) 上的永磁铁(4c)相对于下转子(3b)上的永磁铁(4a) (4b)运动轨迹刚好是一个正方形。如图8所示为本发明永磁铁工作原理图，假设转子都处于0度位置，且上下转子上 的永磁铁都处于一个平面内，此时磁铁间互相作用，以下过程描述磁极间的作用原理，深色 为永磁铁(4c)，浅色里侧的为永磁铁(4a)，浅色外侧的为永磁铁(4b)，因为转子转动90度 时，相当于一个循环，即转子转动90度时的位置与转子转动到0度时的位置一致，所以下面 所描述的是转子转动90度的运动过程。当转子处于0度位置时，上方的(4cl)处于距离(4a4) (4b4)最远位置，其无作用 力。下方的(4c3)处于(4a2)(4b2)之间的最近位置，其会产生逆向的作用力。位于左方 的(4c4)与(4a3)互相排斥，其产生正向顺时针作用力。右方的(4c2)与(4bl)互相吸引， 其产生正向顺时针作用力。因为逆向作用力是磁极间的侧向移开，而正向的作用力是对置 产生的力，所以正向的作用力大于逆向的作用力，所以在永磁铁的作用下，转子会顺时针转 动。当转子转动到18度时，上方(4cl)正在到达(4b4)的正向。下方的(4c3)也在接 近(4a2)，此时已经与(4a2)产生互相排斥的作用力。左方的(4c4)在排斥力的作用下远离 (4a3)。右方的(4c2)在吸引力的作用下更接近(4bl)，且作用力在增强。依次类推，转子转动到54度时，(4cl)已经到达(4b4)的正向位置，并开始产生互 相吸引的作用力。(4c3)与(4a2)产生的排斥的作用力最强。(4c4)与(4a3)的排斥力几 乎减到消失。(4c2)在吸引力的作用下距离(4bl)最近，且产生的作用力也最强。当转子转动到72度时，(4cl)几乎旋转到右方，其与(4b4)的吸引作用力也逐渐在 增加。(4c3)几乎旋转到左方，其与(4a2)的排斥力在减弱，但作用力依然很强。(4c4)几 乎旋转到上方，其与(4a3)的排斥力已经消失。(4c2)几乎旋转到下方，其开始侧向移动并 远离(4bl)。当转子转动到90度时，其状态又回到0度时的状态，并完成了一个循环。此时永 磁铁间的作用力与转子处于0度时永磁铁间的作用力相同，并开始下一个循环，从而实现 连续不断的动能输出。
权利要求
一种永磁铁发动机，由上下两个大小不等的圆盘非同轴的对置摆放，在每个圆盘一侧设置轴承使圆盘固定在壳体内并进行无偏心转动；在两个圆盘中心设置内齿轮，使用带有太阳齿轮的输出轴插入两个圆盘内齿轮的交集处，将两个圆盘进行连接实现两个圆盘的同向同角速度转动；在两个圆盘内侧设置多个数量对应的永磁铁，当多个永磁铁都处于一个平面时，磁极间产生相互的作用力推动转子转动，构成连续旋转的永磁铁发动机。
2.根据权利要求1所述，其特征在于本发明能够实现连续运动的原理为，当两个磁铁 同级接近时，其产生排斥力；当两个磁铁异级接近时，其产生吸引力；通过增加两个相吸磁 铁间距离所需要的力较比将两个相吸磁铁侧向移开所需要的力要大，所以两个圆盘上的永 磁铁排斥时直接推开距离或吸引时直接吸进距离所产生的机械动能要大于永磁铁相吸时 侧向移开距离所需要的能量，从而用不同的方法实现磁铁间的接近与远离产生机械动能。
3.根据权利要求1所述，其特征在于本发明在壳体内设有互相对置的两个转子圆盘构 件或两个可旋转的支架构件，且两个圆盘构件或两个支架构件的半径为一大一小。
4.根据权利要求1所述，其特征在于在每个转子圆盘或每个支架构件的一侧设置有 轴颈，在轴颈上设置轴承，使转子圆盘或支架构件的一侧可固定在壳体内，并实现无偏心转 动。
5.根据权利要求1所述，其特征在于两个转子圆盘构件或两个可旋转的支架构件被固 定后是非同轴的，其固定后小半径的转子圆盘位于大半径转子圆盘的一侧。
6.根据权利要求1所述，其特征在于本发明在每个转子圆盘内侧使用永磁铁支架固定 了多个永磁铁，且两个圆盘上的永磁铁支架数量是对应相等的；在大圆盘上的每个永磁铁 支架上固定2个方向相反的永磁铁，在小圆盘上的每个永磁铁支架上固定1个永磁铁。
7.根据权利要求1所述，其特征在于本发明将壳体内两个对置的圆盘使用皮带或齿轮 进行连接，实现两个圆盘的运动为同向并同角速度的旋转。
8.根据权利要求1所述，其特征在于本发明的永磁铁在工作时，位于上下两个转子圆 盘内侧固定的永磁铁都在一个平面内，在转动时所有永磁铁在一个平面内转动。
9.根据权利要求1所述，其特征在于本发明在两个转子圆盘的中心位置都设置有内 齿轮，且两个内齿轮的直径与齿数相同，在输出轴上设置有太阳齿轮；安装时将输出轴插入 在两个圆盘内齿轮的交集位置，此时输出轴上的太阳齿轮刚好与两个圆盘上的内齿轮相啮 合，之后将输出轴两端插入在壳体上的输出轴孔内实现输出轴的无偏心转动。
10.根据权利要求1所述，其特征在于本发明将所有永磁铁摆放好后，其位置分别为； 小圆盘上方的永磁铁(4cl)刚好离(4a4) (4b4)最远，且位于它们之间，小圆盘右方的永磁 铁(4c2)刚好与(4bl)相对应，并互相吸引；小圆盘下方的的永磁铁(4c3)刚好离(4a2) (4b2)距离最近，且位于它们之间；小圆盘左方的永磁铁(4c4)刚好与(4a3)相对应，并互 相排斥。
全文摘要
一种永磁铁发动机，由上下两个大小不等的圆盘非同轴的对置摆放，在每个圆盘一侧设置轴承使圆盘固定在壳体内并进行无偏心转动；在两个圆盘中心设置内齿轮，使用带有太阳齿轮的输出轴插入两个圆盘内齿轮的交集处，将两个圆盘进行连接实现两个圆盘的同向同角速度转动；在两个圆盘内侧设置多个数量对应的永磁铁，当多个永磁铁都处于一个平面时，磁极间产生相互的作用力推动转子转动，构成连续旋转的永磁铁发动机。
文档编号H02K53/00GK101854111SQ200910191108
公开日2010年10月6日 申请日期2009年10月13日 优先权日2009年10月13日
发明者尚世群 申请人:尚世群