专利名称：永磁发动机的制作方法
技术领域：
本发明属于发动机装置领域，特别是涉及一种永磁发动机。
现有的普遍使用的发动机是以汽油、柴油和电能源输入，将其转换为机械能而带动其它工作机械运转。中国专利局87年5月20日公告的《永磁力发电机》(公告号CN85108517)发明专利申请，它由可旋转的转轴及紧固其上的转盘(转盘相同嵌有永磁块)。可作往返直线运动的动轴以及固定在支撑板上的环磁组件等组成，机壳内壁固定有永磁定子及电刷，转轴上固定有电枢及换向器。该发电机的电刷长时间工作易磨损，转轴机内的电枢及换向器结构很难克服运转中的损耗，功率达不到设计要求。
本发明的目的是提供一种将永久磁体所储存的磁能，通过一整套机械转换机构转换成机械能来带动其它工作机械运转的新型永磁发动机，该机工作时不再输入其它能源，且无电刷，换向效果好。
本发明的技术方案是这样的。该发动机包括机壳、风扇叶轮、齿轮箱、输出轴、转子组合、定子组合、调位器和换向加速器。位于齿轮箱内的输出轴上装有大锥齿轮，与转子主轴上的小锥齿轮相啮合，带动转子组合转动。输出轴上的皮带轮通过传动皮带与风扇叶轮相联接，带动风扇叶轮转动。调位器包括嵌合在定子上的齿条和小齿轮。大齿轮，定子上装有导柱、机壳盖板上有导柱相配合的孔及弹簧，拉绳固定在大齿轮的弧形槽中，与壳体外的把手相连接。拉动调位器把手，可使定子组合通过燕尾槽沿轴向移动。转子组合中装有8个转子体，各转子体之间均有间隔板，每个转子体上镶有9块磁体。定子组合的基本结构与上述转子组合基本相同。定子组合的内表层和转子组合的外表层之间设置有换向加速器。换向加速器包括定子换向层、转子换向层、齿轮传动机构、内盘、外盘、飞球和拉簧，定子换向层固定在内盘和齿轮传动机构的内齿轮架上，转子换向层固定在外盘和内齿轮架上。主轴通过齿轮传动机构与转子、定子换向层相连接，当主轴(连同转子组合)正向运转时，换向加速器即可反向以相同转速运转。飞球位于内盘和外盘之间，外盘和内盘通过拉簧连接。当转子高速运转时，飞球在离心力的作用下向外甩出，内盘和外盘相对转动，使得定子换向层和转子换向层相对转动，换向加速器开始工作，实现换向功能。
当发动机处于停止状态时，定子组合上的磁体与转子组合上的隔板相对应(从径向看)，此时磁能不作功。当拉动调位器手把时，通过齿轮条使定子组合沿轴向运动。起动马达带动输出轴转动，通过大小锥齿轮带动转子转动，转动的转子与径向移动的定子配合，切割磁力线，永久磁体开始作功。当定子磁体与转子磁体完全相吻合时，磁能作功状态最佳。发动机进入正常运转。此时，马达通过继电器变换为发电机向起动电瓶充电，以备后用。需减速和停机时，松开调位器手把，定子组合沿轴向复位，又与转子隔板相对应，便可实现停机。
本发明具有如下优点1、由于该机设置了换向加速器结构和可使定子组合轴向移动的调位器，在运转工作状态中不需用电、石油等其它能源输入，可一次储能，具有无污染、无噪音、低消耗和高效能的特点。
2、本发明使用范围广，可与自行车、摩托车、小轿车及小型农业机械等不同功率、转速要求的小型工作机械、装置相匹配，如采用国外最新超强磁性材料，就可使同种规格型号的发动机输出功率得到极大的提高，可广泛用于各种大型动力机械。
本发明的实施例有二种一种为组合式永磁发动机，另一种为单体永磁发动机。现结合附图加以说明。
图1为本发明组合式永磁发动机轴向(输出轴)视图;
图2为组合式永磁发动机转子组合和换向加速器示意图;
图3为图2的B向视图;
图4为组合式永磁发动机的转子组合与定子组合轴向半剖图;
图5为组合式永磁发动机定子组合径向剖视图(拆去永久磁体);
图6为本发明换向加速器的转子换向层和定子换向层内部结构图(图2的A部放大);
图7为本发明单体永磁发动机示意图;
图8为本发明定子磁体与转子磁体临界作功状态原理示意图(径向剖视放大);
图9为本发明定子磁体与转子磁体点瞬作功状态原理示意图;
图10为本发明定子磁体与转子磁体缓冲作功状态原理示意图。
如图1所示，组合式永磁发动机包括机壳(2)、风扇叶轮(4)、齿轮箱(5)、输出轴(8)、转子组合(12)、定子组合(13)。位于齿轮箱(5)内的输出轴(8)上装有大锥齿轮(9)，与转子主轴上的小锥齿轮(10)相啮合。输出轴(8)上的皮带轮(7)通过传动皮带(6)与风扇叶轮(4)相联接，风扇罩(3)固定在机壳(2)上。接收电瓶送电的起动马达安装在输出轴(8)上。在定子组合(13)的内表层和转子组合(12)的外表层以及转子主轴设置有换向加速器(11);在机壳(2)和定子组合(13)上设置了可使定子组合作轴向移动的调位器械机构，它包括嵌合在定子上的齿条(14)、小齿轮(15)、大齿轮(16)，定子上装有导柱(17)，机壳盖板上有与导柱(17)相配合的孔及弹簧(21)，齿条(14)、齿轮(15)和(16)相啮合，大齿轮(16)上有弧形槽，固定在弧形槽中的拉绳(22)与调位器壳体外的把手相联接。(1)为供辅助装置(如照明)用电的微型发电机，它包括转子(18)、定子(19)和接线柱(20)。组合式永磁发动机由2个机组和一个齿轮箱组成一组，呈V形状，整机可由六组构成。每1组的输出轴之间均通过联轴器联接，最后一组(如图1)输出轴的输出端可与工作机械的转轴联接。起动时，电瓶向起动马达供电，马达带动输出轴运转，通过大、小锥齿轮(9)、(10)带动转子组合(12)转动。与此同时，由液压控制机构操纵把手同时拉动12根拉绳(22)，定子组合作轴向移动，发动机通过换向加速过程进入工作状态。
如图2、图3、图4、图5所示，本发明的转子组合包括主轴(29)、压盖(31)、转子体(32)、磁体(33)、隔板(34)、磁体(35)、转子组磁室(48)、瞬间极调器(49)和连接铆钉(28)、换向加速器包括定子换向层(24)、转子换向层(23)、齿轮传动机构(39)、内盘(36)、外盘(38)、飞球(25)和拉簧(37)，转子换向层固定在外盘(38)和内齿轮架(30)上，定子换向层固定在内盘(36)和内齿轮架(30)上，飞球(25)安装在内盘(36)和外盘(38)之间，拉簧(37)用于连接内盘(36)和外盘(38)。定子组合包括定子磁体(41)、(42)，定子连接铆钉(43)、定子组磁室(46)、极调器(47)。图中(26)为垫圈、(27)为档圈，(40)为内外盘间隙。(44)为转子连接孔，(45)为定子连接孔。
如图6所示，本发明的换向加速器中的转子换向层包括外壳(50)、磁粉与非磁粉合成(51)、线圈(52)、铜片(53)、硅钢片(54)、坡莫合金(55)、内套(56)、铜套(57)和固定架(58);与转子换向层相对应的定子换向层结构为内套(59)、磁粉与非磁粉合成(60)、线圈(61)、铜片(62)、硅钢片(63)、坡莫合金(64)、外套(65)、铜套(66)和固定架(67)。
如图7所示，本发明的单体永磁发动机包括机壳、转子组合，定子组合和主轴(29)。上述结构和组合式发动机的一个机组的相应结构完全相同。主轴(29)的一端装有惯性飞轮(68)，惯性飞轮上带有风扇。定子组合的内表层和转子组合的外表层以及转子主轴上设置有换向加速器(11)，换向加速器(11)包括定子换向层和转子换向层以及齿轮传动机构(39)，齿轮传动机构由三个外直齿轮及1个内直齿轮组成。在定子组合和机壳上设置了调位器(69)，调位器(69)的结构与组合式发动机组的调位器结构大体相同，不同的是去掉了拉绳和把手，改为将手柄(70)直接固定在大齿轮上。
图8、图9和图10为定子磁体与转子磁体从发动机起动到正常运转作功过程状态示意图。
图8所示为临界状态图，此时转子磁体与定子磁体a相斥;定子磁体b通过极调器、瞬间极调器和换向加速器的作用变为与转子磁体相吸。以上两种作用场使转子产生正向力矩。图中小箭头表示磁力线方向，轴向大箭头表示运转方向。
图9为点瞬作功状态图，定子磁体a与转子换向层相吸，迫使换向加速器反向;定子磁体b通过极调器、瞬间极调器、换向加速器的作用变为与转子磁体相吸。以上两种作用场产生正向力矩。
图10所示为缓冲工作状态，此时转子磁体与定子磁体b正对，由于磁体呈梯形状，大端磁力线密度大，小端磁力线密度小，相斥的结果迫使转子磁体与定子磁体错位，从而产生正向力矩。
转子起动后，便不断重复上述三种状态，按顺序循环往复，进入加速状态，直至进入工作状态。
本发明二种实施例的功率范围为0.2KW-40KW;转速范围为150转/分-1400转/分;使用寿命为6-10年。
权利要求
1.一种永磁发动机，包括机壳(2)、风扇叶轮(4)、齿轮箱(5)、输出轴(8)、转子组合(12)、定子组合(13)，位于齿轮箱(5)内的输出轴(8)上装有大锥齿轮(9)，与转子主轴上的小锥齿轮(10)相啮合，输出轴(8)上的皮带轮(7)通过传动皮带(6)与风扇叶轮(4)相联接，其特征在于a.在机壳(2)和定子组合(13)上设置了可使定子组合(13)作轴向移动的调位器机构；b.在定子组合(13)的内表层和转子组合(12)的外表层之间设置有换向加速器。
2.根据权利要求1所述的永磁发动机，其特征在于调位器机构包括嵌合在定子上的齿条(14)、小齿轮(15)、大齿轮(16)，定子上装有导柱(17)，机壳盖板上有与导柱(17)相配合的孔及弹簧(21)，齿条(14)、齿轮(15)(16)相啮合，大齿轮(16)上有弧形槽，固定在弧形槽中的拉绳(22)与调位器壳体外的把手相联接。
3.根据权利要求1所述的永磁发动机，其特征在于所说的换向加速器包括定子换向层(24)、转子换向层(23)、齿轮传动机构(39)、内盘(36)、外盘(38)、飞球(25)和拉簧(37)，转子换向层(23)固定在外盘(38)和内齿轮架(30)上，定子换向层(24)固定在内盘(36)和内齿轮架(30)上，飞球(25)安装内盘(36)和外盘(38)之间，拉簧(37)用于连接内盘(36)和外盘(38)。
4.根据权利要求1所述的永磁发动机，其特征在于所说的换向加速器的转子换向层(23)包括的外套(50)磁粉与非磁粉合成(51)、线圈(52)、铜片(53)、硅钢片(54)、坡莫合金(55)、内套(56)、铜套(57)和固定架(58);定子换向层内部结构与转子换向层相同。
5.一种永磁发动机，包括机壳、转子组合、定子组合、主轴，其特征在于主轴(29)的一端装有惯性飞轮(68)，惯性飞轮上带有风扇;定子组合的内表层和转子组合的外表层以及转子主轴上设置有换向加速器;在机壳和定子组合上设置了可使定子组合做轴向移动的调位器(69)。
6.根据权利要求5所述的永磁发动机，其特征在于调位器(69)包括齿条和两个相啮合的齿轮，手柄(70)直接固定在大齿轮上。
全文摘要
本发明涉及一种永磁发动机。该发动机包括机壳、风扇叶轮、齿轮箱、输出轴、转子组合、定子组合、调位器和换向加速器。当转子高速运转时，飞球在离心力作用下向外甩出，内盘和外盘相对转动带动定子和转子换向层相对转动，实现换向功能。拉动调位器手把，定子组合沿轴向运动，与转动的转子配合切割磁力线，永久磁体进入做功状态。本发明可一次储能，具有无污染，低消耗和高效能之特点。
文档编号H02N11/00GK1094547SQ9310529
公开日1994年11月2日 申请日期1993年4月30日 优先权日1993年4月30日
发明者张玉德 申请人:张玉德