專利名稱：氣缸－－臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用磁力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，具體的說(shuō)，涉及這樣一種磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它采用互相配合的氣缸狀永久磁鐵和在其中作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵，利用這兩個(gè)永久磁鐵之間的磁力來(lái)傳遞直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，利用永久磁鐵和/或電磁鐵之間的磁力作為傳遞動(dòng)力的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)正在日益廣泛地被采用。例如，在電動(dòng)汽車，電動(dòng)自行車，電冰箱和空調(diào)器的壓縮機(jī)等等機(jī)械設(shè)備中，已經(jīng)采用了各種永久磁鐵和/或電磁鐵所組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。韓國(guó)的公開號(hào)為2001-037629，名稱為“電氣自動(dòng)車的驅(qū)動(dòng)裝置”的專利文獻(xiàn)；韓國(guó)的公開號(hào)為1999-036221，名稱為“利用電磁鐵的電動(dòng)機(jī)的活塞驅(qū)動(dòng)裝置”的專利文獻(xiàn)；韓國(guó)的公開號(hào)為1996-021347，名稱為“電動(dòng)汽車的電動(dòng)機(jī)裝置”的專利文獻(xiàn)；中國(guó)的專利號(hào)為ZL00242064.1，名稱為“直流電磁柱塞泵”的公告專利文獻(xiàn)；中國(guó)的申請(qǐng)?zhí)枮?51133461.1，名稱為“一種泵用磁力驅(qū)動(dòng)裝置”的公開專利文獻(xiàn)；中國(guó)的專利號(hào)為ZL95224863.8，名稱為“磁性壓縮機(jī)”的公告專利文獻(xiàn)，都公開了采用永久磁鐵和/或電磁鐵所組成的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
但是，在這些文獻(xiàn)中所公開的利用永久磁鐵和/或電磁鐵的傳動(dòng)裝置中，都要使用電磁鐵與可磁化體或永久磁鐵配合工作，而電磁鐵在工作過(guò)程中需要通過(guò)強(qiáng)大的電流，這些電流會(huì)產(chǎn)生許多熱量，不但浪費(fèi)了能量，也不利于機(jī)械設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)，常常會(huì)使機(jī)械設(shè)備因過(guò)熱而發(fā)生故障。
此外，我們知道，在使用電磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)磁力機(jī)構(gòu)中，是利用通過(guò)電磁鐵的電流方向的變化，來(lái)改變電磁鐵的磁力方向，從而改變作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的磁鐵的運(yùn)動(dòng)方向。如果使用兩塊永久磁鐵互相配合工作的磁力機(jī)構(gòu)，則在某一個(gè)確定的相對(duì)位置上，磁力的作用方向是不會(huì)改變的，因此，到達(dá)極端位置之后，先要用外力推動(dòng)一塊永久磁鐵通過(guò)一段磁力的作用方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反的距離，對(duì)于普通的永久磁鐵來(lái)說(shuō)，這一段行程是整個(gè)往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程的一半。然后，才能利用兩塊永久磁鐵之間的磁力作用，推動(dòng)運(yùn)動(dòng)的永久磁鐵繼續(xù)運(yùn)動(dòng)。這樣，實(shí)際上就是需要一種作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)來(lái)推動(dòng)這種使用永久磁鐵的磁力機(jī)構(gòu)，而且起推動(dòng)作用的機(jī)構(gòu)所消耗的能量和運(yùn)動(dòng)的行程與不使用磁力機(jī)構(gòu)時(shí)相同。顯然，這樣做是沒(méi)有意義的。
因此，需要一種完全采用永久磁鐵的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)代替使用電磁鐵的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種磁力機(jī)構(gòu)，不但不會(huì)出現(xiàn)使用電磁鐵時(shí)的浪費(fèi)能量和機(jī)械設(shè)備過(guò)熱的問(wèn)題，能夠充分利用能量，連續(xù)工作的時(shí)間沒(méi)有限制，而且，在運(yùn)動(dòng)的永久磁鐵到達(dá)端點(diǎn)位置之后，需要用外力推動(dòng)它通過(guò)的磁力作用方向與其運(yùn)動(dòng)方向相反的行程很短，這樣，推動(dòng)磁力機(jī)構(gòu)中的永久磁鐵開始運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)，只需要很短的行程和較小的力量，就能使到達(dá)端點(diǎn)位置的永久磁鐵通過(guò)磁力作用與其運(yùn)動(dòng)方向相反的區(qū)段，隨后就能利用永久磁鐵之間的磁力作用，推動(dòng)這塊永久磁鐵繼續(xù)運(yùn)動(dòng)了。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是為了滿足這種需要，提供一種氣缸——臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它可以用于向工作機(jī)構(gòu)傳遞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，不使用電磁鐵，只使用永久磁鐵，因此，不論工作時(shí)間多長(zhǎng)，機(jī)器都不會(huì)過(guò)熱。而且，由于使用了臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵，由于磁力線在尖端處集中，所以可以利用臺(tái)階尖端處集中的磁力線，增大永久磁鐵之間互相作用的磁力。此外，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的永久磁鐵到達(dá)終點(diǎn)后，所需要的向相反方向運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)力較小，所要通過(guò)的磁力作用與其運(yùn)動(dòng)方向相反的距離也很短，但，可以利用磁力來(lái)推動(dòng)永久磁鐵運(yùn)動(dòng)的距離卻很長(zhǎng)。
本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是提供一種作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的氣缸——臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，這種機(jī)構(gòu)的作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的永久磁鐵的行程，可以通過(guò)改變臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵的臺(tái)階數(shù)量和臺(tái)階高度，也就是改變整個(gè)柱塞式永久磁鐵的長(zhǎng)度來(lái)調(diào)節(jié)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)機(jī)座；一個(gè)固定在上述機(jī)座上，在中央有通孔的氣缸式永久磁鐵；一個(gè)柱塞式永久磁鐵，它最大的徑向外輪廓與上述氣缸式永久磁鐵上的通孔相配合，能穿過(guò)上述中央通孔，并在該中央通孔中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及為柱塞式永久磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)軌，其特征在于，上述柱塞式永久磁鐵由若干塊形狀相似而外輪廓的尺寸逐漸變化的盤狀永久磁鐵順序組合而成，組合后的永久磁鐵在兩端呈臺(tái)階形狀，各臺(tái)階的外輪廓從柱塞式永久磁鐵長(zhǎng)度方向的中點(diǎn)向兩端逐漸增大，直到與上述中央通孔的尺寸相配合。
上述位置在柱塞式永久磁鐵長(zhǎng)度方向兩端的臺(tái)階可以是對(duì)稱的，也可以是不對(duì)稱的。
上述柱塞式永久磁鐵的外輪廓的形狀可以是圓形、矩形、六角形、八角形、等各種常見的形狀。
上述氣缸式永久磁鐵上中央通孔的輪廓尺寸與柱塞式永久磁鐵的最大外輪廓尺寸之間的配合間隙不大于1毫米。
上述臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵沿軸向的各臺(tái)階的高度(即，各盤狀永久磁鐵的厚度)，以及臺(tái)階的數(shù)量，隨著臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵所需要的行程的全長(zhǎng)而變化，一般在3～50毫米之間，上述各相鄰的臺(tái)階沿徑向的尺寸差為2B，B＝0.5～15毫米。
為了減少柱塞式永久磁鐵作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊力，充分利用永久磁鐵高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性，可以在柱塞式永久磁鐵的兩端設(shè)置壓縮彈簧，一方面可以減緩永久磁鐵運(yùn)動(dòng)時(shí)的沖擊力，另一方面，還可以利用彈簧受壓縮時(shí)積聚的勢(shì)能，幫助作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的永久磁鐵向回城方向運(yùn)動(dòng)。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明


圖1是本實(shí)用新型的氣缸—臺(tái)階狀柱塞式磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，對(duì)稱的臺(tái)階狀永久磁鐵的示意圖，以及其磁極分布和磁力作用的示意圖；圖2是本實(shí)用新型的氣缸—對(duì)稱的臺(tái)階狀柱塞式磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)施例的示意圖；圖3到圖5是表示對(duì)稱的柱塞式永久磁鐵各種外輪廓形狀的端視圖；圖6是本實(shí)用新型的氣缸—臺(tái)階狀柱塞式磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中不對(duì)稱的臺(tái)階狀永久磁鐵的示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱
圖1，
圖1中，標(biāo)號(hào)Mg表示固定在機(jī)座上的氣缸式永久磁鐵，其上端為S極，下端為N極。標(biāo)號(hào)Mw表示能在氣缸狀永久磁鐵Mg的通孔內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的對(duì)稱的臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵，它由兩組形狀相似而外輪廓逐漸變化的永久磁鐵順序連接而成。圖面上部的這一組永久磁鐵中，每一塊永久磁鐵上方的磁極為N極，下方的磁極為S極。圖面下部的這一組永久磁鐵中，每一塊永久磁鐵上方的磁極為S極，下方的磁極為N極，兩組永久磁鐵之間用短柱連接，在柱塞式永久磁鐵Mw的兩端，分別連接著驅(qū)動(dòng)桿G，以便由外部的動(dòng)力推動(dòng)其作直線運(yùn)動(dòng)。氣缸狀永久磁鐵Mg與柱塞式永久磁鐵Mw之間的吸引力和排斥力，在一定的相對(duì)位置上將互相平衡，使它處于靜止位置。
當(dāng)外力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿G向某一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，柱塞式永久磁鐵Mw相對(duì)于氣缸狀永久磁鐵Mg的位置發(fā)生變化，兩者之間的吸引力和排斥力失去平衡，于是柱塞式永久磁鐵Mw便能借助于磁力(通常是排斥力)的作用，向著外力所推動(dòng)的方向運(yùn)動(dòng)。在
圖1所示的情況下，柱塞式永久磁鐵Mw是向?qū)嵕€箭頭所指的下方運(yùn)動(dòng)。
請(qǐng)參閱圖2，圖2表示本實(shí)用新型的氣缸——臺(tái)階狀柱塞式磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例。圖2中，氣缸狀永久磁鐵Mg固定在機(jī)座K上，臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵Mw能在其通孔中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。連接在臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵Mw上的驅(qū)動(dòng)桿G由機(jī)座K的導(dǎo)軌導(dǎo)向。在平衡狀態(tài)下，當(dāng)外力推動(dòng)驅(qū)動(dòng)桿G的端頭，越過(guò)一段很短的距離時(shí)，柱塞式永久磁鐵Mw便能借助于磁力繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)。
此外，在柱塞式永久磁鐵Mw的兩端與機(jī)座K之間還可以設(shè)置壓縮彈簧C。彈簧C的作用是，一方面，緩沖柱塞式永久磁鐵Mw的沖擊，另一方面，它還能把高速運(yùn)動(dòng)的柱塞式永久磁鐵Mw的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，用以推動(dòng)柱塞式永久磁鐵Mw作回程運(yùn)動(dòng)。
上述柱塞式永久磁鐵Mw也可以是兩端不對(duì)稱的，此時(shí)，在往復(fù)運(yùn)動(dòng)中向著一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的推動(dòng)力就較大，而向另一個(gè)方向的推動(dòng)力就較小。
圖3表示柱塞式永久磁鐵的橫斷面形狀為圓形，圖4表示柱塞式永久磁鐵的橫斷面形狀為六角形，圖3表示柱塞式永久磁鐵的橫斷面形狀為八角形。總之，柱塞式永久磁鐵的橫斷面形狀可以是能互相配合的任何形狀。
工業(yè)應(yīng)用性本實(shí)用新型的氣缸——對(duì)稱的臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可應(yīng)用于各種作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械，例如，各種壓縮機(jī)。它具有不會(huì)使機(jī)器發(fā)生過(guò)熱；永久磁鐵之間的起推動(dòng)作用的磁力大；所需要的向相反方向運(yùn)動(dòng)的起動(dòng)力較小，所要通過(guò)的磁力作用與其運(yùn)動(dòng)方向相反的距離短；而且可以通過(guò)改變臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵的臺(tái)階數(shù)量和臺(tái)階高度，來(lái)改變往復(fù)運(yùn)動(dòng)行程的長(zhǎng)度。
權(quán)利要求1.一種磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，它包括一個(gè)機(jī)座；一個(gè)固定在上述機(jī)座上，在中央有通孔的氣缸式永久磁鐵；一個(gè)柱塞式永久磁鐵，它最大的徑向外輪廓與上述氣缸式永久磁鐵上的通孔相配合，能穿過(guò)上述中央通孔，并在該中央通孔中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及為柱塞式永久磁鐵的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)軌，其特征在于，上述柱塞式永久磁鐵由若干塊盤狀永久磁鐵順序組合而成，組合后的永久磁鐵在兩端呈臺(tái)階形狀，各臺(tái)階的外輪廓從柱塞式永久磁鐵的中央向兩端逐漸增大，直到與上述中央通孔的尺寸相配合。
2.如權(quán)利要求1所述的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述位置在柱塞式永久磁鐵長(zhǎng)度方向兩端的臺(tái)階可以是對(duì)稱的，也可以是不對(duì)稱的。
3.如權(quán)利要求1所述的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述柱塞式永久磁鐵的外輪廓的形狀可以是圓形、矩形、六角形、八角形、等各種常見的形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵沿軸向的各臺(tái)階的高度(即，各盤狀永久磁鐵的厚度)，以及臺(tái)階的數(shù)量，隨著臺(tái)階狀柱塞式永久磁鐵所需要的行程的全長(zhǎng)而變化，一般在3～50毫米之間，上述各相鄰的臺(tái)階沿徑向的尺寸差為2B，B＝0.5～15毫米。
5.如權(quán)利要求1或2或3所述的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，上述氣缸式永久磁鐵上中央通孔的輪廓尺寸與柱塞式永久磁鐵的最大外輪廓尺寸之間的配合間隙不大于1毫米。
6.如權(quán)利要求1或2或3所述的磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，其特征在于，在柱塞式永久磁鐵的兩端設(shè)置了減緩作高速直線運(yùn)動(dòng)的永久磁鐵的沖擊力，并充分利用永久磁鐵高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的慣性的壓縮彈簧。
專利摘要一種磁力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，包括一個(gè)機(jī)座；一個(gè)固定在上述機(jī)座上，在中央有通孔的氣缸式永久磁鐵；一個(gè)柱塞式永久磁鐵，其最大的徑向外輪廓與所述的通孔相配合，其能穿過(guò)所述的中央通孔并在其中作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；以及為所述的往復(fù)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)向的導(dǎo)軌，其中，所述的柱塞式永久磁鐵由若干塊盤狀永久磁鐵順序組合而成，組合后呈臺(tái)階形狀，各臺(tái)階的外輪廓從柱塞式永久磁鐵的中央向兩端逐漸增大直到與所述的中央通孔的尺寸相配合。這種磁力機(jī)構(gòu)能借助于磁力線集中在尖端的效應(yīng)，增大推動(dòng)永久磁鐵運(yùn)動(dòng)的力量。
文檔編號(hào)F16H49/00GK2541677SQ0220503
公開日2003年3月26日 申請(qǐng)日期2002年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月14日
發(fā)明者具京五 申請(qǐng)人:具京五