專利名稱：一種陣列式永磁能發(fā)生裝置及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能源、動力系統(tǒng)，特別是將永磁能轉(zhuǎn)化為機械能的一種Halbach 陣列式永磁能發(fā)生裝置及能量轉(zhuǎn)換和輸出的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
人類現(xiàn)在利用的能源主要有石油、水力、風電、太陽能等，成本高、環(huán)境污染嚴重?，F(xiàn)有技術(shù)本人申請的“磁力能量放大器”、“永磁能原動機”、“流體傳動的磁力機” 等。目前，現(xiàn)代永磁電機正向著高速、高效、高功率密度方向發(fā)展。但是當常規(guī)永磁電機處于高速或超高速運轉(zhuǎn)時，鐵心損耗非常大，這就導致了電機的效率大大降低；另外常規(guī)永磁電機的脈動轉(zhuǎn)矩也相對較大；同時受氣隙磁場的影響，功率密度小，使得其在大功率密度的微型電機中的應(yīng)用受到了限制。鑒于常規(guī)永磁電機的這些缺點，早在1979年，美國伯克利實驗室的物理學家K. Halbach針對永磁體的構(gòu)造，他提出了一種新奇的設(shè)計方法，即利用永久磁鐵的分布來形成正弦磁場，以后他又不斷的完善這一理論，從而形成了一種高效的永磁電機-Halbach電機。本發(fā)明將徑向與切向陣列結(jié)合的Halbach陣列磁環(huán)應(yīng)用于永磁能發(fā)生裝置，可以有效降低效能成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，主要由轉(zhuǎn)子(3)、搖柄0)、 Halbach陣列磁環(huán)(1)和磁鐵(2)組成，其特征是轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與切向和/ 或斜向永磁體組成的四對極或四對極以上的永磁體分布形式的Halbach陣列磁環(huán)，磁環(huán)的 S極和N極相間排列；4個或4個以上設(shè)在搖柄上的磁鐵對稱或平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，磁鐵的數(shù)量是2的公倍數(shù)，其中，有一半磁鐵的S極向外、N極向軸排列，另有一半的磁鐵的N 極向外、S極向軸排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸對稱或平均分布。四對極的磁環(huán)相當于磁環(huán)有4個S極向外、4個N極向外和4個S極向內(nèi)、4個N 極向內(nèi)。根據(jù)Halbach陣列，4對極的磁環(huán)至少由16塊磁鋼組成，通常4對極的磁環(huán)由16 塊或M塊或48塊磁鋼組成。這種Halbach陣列磁環(huán)，磁場增強的一邊對著氣隙，磁場減弱的一邊對著轉(zhuǎn)子軛，這樣氣隙磁通得到增加，轉(zhuǎn)子軛中的磁通減少，使永磁能發(fā)生裝置的功率密度相對得到了提高。正是由于Halbach陣列磁環(huán)存在以上優(yōu)點，使轉(zhuǎn)子軛采用鐵磁性以外的材料制造成為可能。所述徑向永磁體、切向永磁體和斜向永磁體指的是磁力線方向在圓環(huán)中為徑向或切向或傾斜一定角度排列的永磁體。根據(jù)相關(guān)Halbach陣列的資料顯示，Halbach陣列磁環(huán)是一個圓形的環(huán)。除了采用Halbach陣列的圓形磁環(huán)外，本永磁能發(fā)生裝置還創(chuàng)造性地采用一種徑向永磁體與切向和/或斜向永磁體組成的四對極或四對極以上的永磁體分布形式的多邊形陣列磁環(huán)。多邊形陣列磁環(huán)比圓形陣列磁環(huán)更容易裝配，因此可以降低成本。
一種多邊形陣列式永磁能發(fā)生裝置，主要由轉(zhuǎn)子(3)、搖柄⑷、HalbaCh陣列多邊形磁環(huán)(1.1)和磁鐵( 組成轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與切向和/或斜向永磁體組成的四對極或四對極以上的永磁體分布形式的Halbach陣列多邊形磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列；4個或4個以上設(shè)在搖柄上的磁鐵對稱或平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，磁鐵的數(shù)量是 2的公倍數(shù)，其中，有一半磁鐵的S極向外、N極向軸排列，另有一半的磁鐵的N極向外、S極向軸排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸對稱或平均分布。所述搖柄上的磁鐵為弧形永磁鐵，搖柄磁鐵的數(shù)量是2的公倍數(shù)，如4、6、8、10等等?；⌒未盆F可以是一個整體，也可由若干個直條形或弧形磁鐵組成。轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)是由16個或16個以上弧形永磁鐵組成的圓形磁環(huán)，或者，轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)是由16個或16個以上直線形永磁鐵組成的多邊形磁環(huán)，如16邊形、M邊形等。磁鐵的數(shù)量是8的公倍數(shù)，如M塊、48塊等。多邊形磁環(huán)以正多邊形為基礎(chǔ)，充許在磁極對稱或平均分布于磁環(huán)的前提下，做成非正多邊形，即組成磁環(huán)的部份磁鐵做大一點，部份磁鐵做小一占。由于高性能磁鐵，如汝鐵硼等永磁體材料的尺寸較小(受充磁機械及技術(shù)的限制，目前希土磁性材料廠家普遍不能生產(chǎn)尺寸過大的希土高性能磁性材料)，如果要做功能強大的磁動機，往往需要把搖柄磁鐵及磁環(huán)做成多段再接合起來。多段搖柄磁鐵及磁環(huán)可采用同極對接或異極對接的方式接合起來。由于同極對接的斥力較大，需要專門的夾具才能對接，也可以通過加大兩段磁鐵或磁環(huán)之間的距離的方式安裝，使安裝不受斥力的影響， 但會使機器的尺寸加大。Halllach陣列磁環(huán)的制造方法(1)、根據(jù)陣列的拓撲結(jié)構(gòu)，使用磁體膠將預先已充磁的磁體段粘連在一起。因各磁體段之間的互斥力很強，所以在粘連的時候要使用模具進行夾緊。該方法制造效率較低，但較容易實現(xiàn)，比較適合實驗室研究階段使用。O)、首先利用充?；驂耗５姆椒ㄖ圃煲粋€完整的磁環(huán)，然后在一個特制的夾具中進行充磁，采用該方法加工出的陣列結(jié)構(gòu)。這種方法加工效率高，比較容易實現(xiàn)批量化生產(chǎn)，但需要專門設(shè)計充磁夾具和制定充磁工藝。永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的機械往復擺動的動力通過流體傳動系統(tǒng)或棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動或機械往復運動的動力輸出。流體傳動系統(tǒng)主要由管道(14、14. 1)、能將機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力的擺動壓缸和能將流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動或機械往復運動動力的流體馬達或活塞壓缸組成。擺動壓缸包括能將一個機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力的葉片式或齒輪齒條活塞式或雙齒輪雙齒條活塞式或柱塞式或雙螺旋式擺動壓缸和能將4個或4個以上機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力的葉片式或齒輪齒條活塞式或雙齒輪雙齒條活塞式或柱塞式或雙螺旋式擺動壓缸。在普通的擺動壓缸的出入口加裝三通閥，即可實現(xiàn)將機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動的動力。擺動壓缸內(nèi)設(shè)有緩沖裝置，以防擺動件與缸體相互碰撞。緩沖裝置是利用擺動件移動到接近終點時，將擺動件和缸體之間的一部分流體封住，迫使流體從小孔或縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件制動，避免擺動件和缸體的相互碰撞。棘輪機構(gòu)包括能將一個或多個機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動動力的嚙合式棘輪機構(gòu)或摩擦式棘輪機構(gòu)；嚙合式棘輪機構(gòu)為外棘齒或內(nèi)棘齒棘輪機構(gòu)，齒形為三角形齒或矩形齒；嚙合式棘輪機構(gòu)為單動式或雙動式棘輪機構(gòu)；摩擦式棘輪機構(gòu)為偏心楔塊式棘輪機構(gòu)或滾子楔緊式棘輪機構(gòu)。由一個棘輪和多個棘爪機構(gòu)組成的棘輪機構(gòu)可以實現(xiàn)將多個機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動的動力。由于搖柄磁鐵只做擺動運動，而且搖柄磁鐵與磁環(huán)的距離不能過大，必須對搖柄磁鐵的擺動范圍作限制，以防止搖柄磁鐵與磁環(huán)相互碰撞。當永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的機械往復擺動的動力通過流體傳動系統(tǒng)向外輸出時，可以通過擺動壓缸或活塞缸內(nèi)的緩沖裝置實現(xiàn)對搖柄磁鐵的擺動范圍的限制。當永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的機械往復擺動的動力通過棘輪機構(gòu)向外輸出時，可以利用擋塊限制棘爪的擺動范圍，進而限制搖柄磁鐵的擺動范圍。由于利用擋塊限制擺動會產(chǎn)生較大的噪音和振動，因此要對擋塊做緩沖設(shè)計。永磁能發(fā)生裝置有一條輸出軸或多條輸出軸。當輸出軸為多條時，由永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的多個往復擺動的動力通過可以將多個機械往復運動動力轉(zhuǎn)換成流體傳動動力的擺動壓缸或可以將多個機械往復運動動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動動力的棘輪機構(gòu)輸出。由永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的多個往復擺動的動力可以通過聯(lián)動齒輪(9)集中于一條輸出軸，再通過能將一個機械往復運動動力換成流體傳動動力的擺動壓缸或能將一個機械往復運動動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動動力的棘輪機構(gòu)輸出。聯(lián)動齒輪設(shè)在搖柄的延長桿上，聯(lián)動齒輪數(shù)與搖柄的數(shù)量相同，也是偶數(shù)，相鄰的聯(lián)動齒輪相互嚙合，相鄰的聯(lián)動齒輪擺動(旋轉(zhuǎn))的方向必須相反。因此如果采用聯(lián)動齒輪，相鄰的搖柄磁鐵必須S極與N極相間排列，以使相鄰的搖柄擺動的方向相反。當永磁能發(fā)生裝置的尺寸較大時，為了減小聯(lián)動齒輪的尺寸，可以在相鄰的聯(lián)動齒輪之間加入橢輪， 若兩個相鄰的聯(lián)動齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，側(cè)兩齒輪之間橢輪的數(shù)量為偶數(shù)，若兩個相鄰的聯(lián)動齒輪的旋轉(zhuǎn)方向相同，側(cè)兩齒輪之間橢輪的數(shù)量為奇數(shù)。由于聯(lián)動齒輪擺動的角度較小(約10至15度左右)，因此聯(lián)動齒輪與擺動壓缸或棘輪機構(gòu)之間通過一個或一個以上的中間齒輪(10)傳遞動力，以放大擺動件的擺動角度。所述流體為液體或氣體，所述擺動壓缸為液壓缸或氣壓缸，所述流體馬達為液壓馬達或氣壓馬達。在實際應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)或氣壓系統(tǒng)往往還有很多相關(guān)的部件及技術(shù)需要用上， 如壓力表、過濾器等等，由于流體轉(zhuǎn)動的技術(shù)比較成熟，所以不再贅述。擺動壓缸與流體馬達之間的管道上設(shè)有流量控制閥(17)，通過控制管道的過流截面，可以實現(xiàn)對機器的運轉(zhuǎn)速度進行彈性控制，這對于交通工具的發(fā)動機來說，是一種理想的控制方式。啟動機器需要先將流量控制閥打開，而關(guān)閉流量控制閥則可使機器停止運轉(zhuǎn)。


圖1為本發(fā)明第一實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為第一實施例的磁環(huán)中各磁鐵的磁力線方向示意圖。圖3為本發(fā)明第二實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為第二實施例的磁環(huán)中各磁鐵的磁力線方向示意圖。圖5為本發(fā)明第三實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖6為本發(fā)明第四實施例結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為聯(lián)動齒輪示意圖。圖8為本發(fā)明第五實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明第六實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖10為本發(fā)明第七實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖11為一種柱塞式擺動壓缸示意圖。圖12為本發(fā)明第八實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖13為本發(fā)明第九實施例結(jié)構(gòu)示意圖。圖14為一種柱塞式擺動壓缸示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明作進一步描述。第一實施例參見圖1，一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，主要由轉(zhuǎn)子(3)、搖柄G)、HalbaCh陣列磁環(huán)(1)和磁鐵( 組成。轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與切向和斜向永磁體組成的四對極永磁體分布形式的Halbach陣列磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列；磁環(huán)由48塊磁鐵組成，其中徑向排列的磁鐵有8塊，切向排列的磁鐵有8塊，斜向排列的磁鐵有32塊。4個設(shè)在搖柄上的磁鐵平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，其中，有兩個磁鐵的S極向外、N極向軸排列，另兩個磁鐵的N極向外、S極向軸排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸平均分布。磁環(huán)有4個S極向外、4個N極向外和4個S極向內(nèi)、4個N極向內(nèi)。圖2表示磁環(huán)中各磁鐵的磁力線方向。第二實施例參見圖3，磁環(huán)由M塊磁鐵組成，其中徑向排列的磁鐵有8塊，斜向排列的磁鐵有 16塊。該磁環(huán)也是一種4對極磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列，磁環(huán)有4個S極向外、4 個N極向外和4個S極向內(nèi)、4個N極向內(nèi)。圖4表示磁環(huán)中各磁鐵的磁力線方向。其余未述部份同第一實施例，不再重復。第三實施例參見圖5，一種多邊形陣列式永磁能發(fā)生裝置，主要由轉(zhuǎn)子(3)、搖柄(4) ,Halbach 陣列多邊形磁環(huán)(1. 1)和磁鐵⑵組成，其特征是轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與斜向永磁體組成的四對極永磁體分布形式的Halbach陣列多邊形磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列；4個或4個以上設(shè)在搖柄上的磁鐵對稱或平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，磁鐵的數(shù)量是2的公倍數(shù)，其中，有一半磁鐵的S極向夕卜、N極向軸排列，另有一半的磁鐵的N極向夕卜、S極向軸排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸對稱或平均分布。磁環(huán)有4個S極向外、4個N極向外和4個S極向內(nèi)、4個N極向內(nèi)。第四實施例參見圖6，一種齒輪聯(lián)動式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置，主要由Halbach陣列磁環(huán)(1)、磁鐵(2)、轉(zhuǎn)子(3)、搖柄(4)、輸入軸(5)、輸出軸(6)、機架(7)、軸承(8)、聯(lián)動齒輪 (9)和中間齒輪(10)組成。轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與切向和斜向永磁體組成的四對極永磁體分布形式的Halbach陣列磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列；搖柄及搖柄上的磁鐵平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，搖柄磁鐵S極和N極相間排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸平均分布。輸入軸與轉(zhuǎn)子固定連接。4個搖柄的延長桿上各設(shè)有一個聯(lián)動齒輪，相鄰的聯(lián)動齒輪相互嚙合。中間齒輪由兩級大小齒輪副組成，第一級大齒輪設(shè)在4個搖柄中的一個搖柄的延長桿上，第一級小齒輪與第二級大齒輪同軸，第二級小齒輪設(shè)在輸出輸上。 搖柄延長桿、輸入軸、齒輪軸和輸出軸通過軸承定位于機架。相鄰的搖柄磁鐵的擺動方向相反，利用聯(lián)動齒輪將4個搖柄磁鐵擺動的動力集中于同一軸輸出。利用中間齒輪將擺動的角度放大后輸出。圖7為4個聯(lián)動齒輪，相鄰的聯(lián)動齒輪相互嚙合的示意圖。第五實施例參見圖8，一種三段式多點輸出的Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置，主要由上段 Halbach陣列磁環(huán)(1)、上段磁鐵(2)、中段Halbach陣列磁環(huán)(1. 1)、中段磁鐵(2. 1)、下段 Halbach陣列磁環(huán)(1. 2)、下段磁鐵(2. 2)、轉(zhuǎn)子(3)、搖柄(4)、輸入軸(5)、輸出軸(6)、機架 (7)和軸承(8)組成。三段磁環(huán)按S極與N極相間排列的方式連接，三段搖柄磁鐵按S極與N極相間排列的方式連接。輸出軸有4條，分別與4個搖柄設(shè)在一起。其余未述部份同第四實施例，不再重復。第六實施例參見圖9，一種齒輪聯(lián)動式流體傳動的Halbach陣列磁力機，主要包括電動機 (15)、蓄電池(16)、異極對接的三段式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置、輸入軸(5)、輸出軸 (6)、機架(7)、軸承(8)、聯(lián)動齒輪(9)、中間齒輪(10)、齒輪齒條活塞式擺動壓缸(11)、流體馬達(1 。擺動壓缸的兩端設(shè)有三通閥(12)，是一種能將一個機械往復擺動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動動力的齒輪齒條活塞式擺動壓缸，三通閥出口通過管道(14)與流體馬達的入口連接，三通閥入口通過管道(14.1)與流體馬達的出口連接。原始動力由帶有蓄電池的電動機從輸入軸輸入異極對接的多段式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)交替產(chǎn)生吸力和斥力，對搖柄產(chǎn)生往復擺動的角動力，通過聯(lián)動齒輪、中間齒輪和擺動壓缸轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動的動力，并帶動流體馬達向終端輸出機械旋轉(zhuǎn)運動的動力。機器輸出的部份能量被轉(zhuǎn)化為電能輸送回蓄電池或直接輸送給電動機，以維持機器的持續(xù)運轉(zhuǎn)。其余未述部份同第四實施例，不再重復。第七實施例參見圖10，一種有4個柱塞式擺動壓缸的流體傳動的Halbach陣列磁力機，主要包括電動機(15)、蓄電池(16)、異極對接的三段式永磁能發(fā)生裝置、管道(14、14. 1)輸入軸 (5)、輸出軸(6)、機架(7)、柱塞式擺動壓缸(18)、超越離合器(19)和流體馬達(13) 0柱塞式擺動壓缸是一種能將一個機械往復擺動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動動力的擺動壓缸。柱塞式擺動壓缸有4個，分別與永磁能發(fā)生裝置的4條輸出軸連接。4個柱塞式擺動壓缸的出口通過并聯(lián)的管道與流體馬達的入口連接，4個柱塞式擺動壓缸的入口通過并聯(lián)的管道與流體馬達的出口連接。原始動力由帶有蓄電池的電動機從輸入軸輸入異極對接的多段式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)交替產(chǎn)生吸力和斥力，對搖柄產(chǎn)生往復擺動的角動力，通過4個柱塞式擺動壓缸轉(zhuǎn)換成流體脈沖式直流循環(huán)運動的動力，通過流體馬達和超越離合器向終端輸出機械旋轉(zhuǎn)運動的動力。圖 11為一種能將一個機械往復擺動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動動力的柱塞式擺動壓缸結(jié)構(gòu)示意圖。其余未述部份同第四和第五實施例，不再重復。第八實施例
參見圖12，一種齒輪聯(lián)動式棘輪機構(gòu)Halbach陣列磁力機，主要包括起動機、2 )、 異極對接的三段式永磁能發(fā)生裝置、聯(lián)動齒輪(9)、中間齒輪(10)、輸入軸(5)、輸出軸(6)、 機架(7)、雙動式棘爪機構(gòu)(20)、棘輪(21)、超越離合器和聯(lián)動機構(gòu)。聯(lián)動機構(gòu)主要由中間傳動軸(23)、輸出軸齒輪(30)、中間傳動軸齒輪(22)、傳動帶(25)、中間傳動軸主動帶輪 (24)和輸入軸從動帶輪06)組成。中間傳動軸齒輪與輸出軸齒輪嚙合；中間傳動軸主動帶輪與輸入軸從動帶輪之間設(shè)有一條傳動帶，傳動帶用張緊輪張緊。起動機齒輪08)與輸入軸齒輪09)嚙合。原始動力由起動機從輸入軸輸入異極對接的三段式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)交替產(chǎn)生吸力和斥力，對搖柄產(chǎn)生往復擺動的角動力，通過聯(lián)動齒輪、中間齒輪、棘輪機構(gòu)和超越離合器將搖柄往復擺動的動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動的動力，一方面向終端輸出工作動力，另一方面，通過聯(lián)動機構(gòu)將部分動力輸送回輸入軸和轉(zhuǎn)子，以維持機器的持續(xù)運轉(zhuǎn)。其余未述部份同第四和第五實施例，不再重復。第九實施例參見圖13，一種有1個柱塞式擺動壓缸的流體傳動的Halbach陣列磁力機，主要包括電動機(15)、蓄電池(16)、異極對接的三段式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置、管道(14、 14. 1)輸入軸( 、輸出軸(6)、機架(7)、柱塞式擺動壓缸(31)和流體馬達(1 。柱塞式擺動壓缸是一種能將4個機械往復擺動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動動力的擺動壓缸。擺動壓缸的入口設(shè)在壓缸的中間，通過管道(14. 1)與流體馬達的出口連接，擺動壓缸的四周的4個并聯(lián)的出口通過管道(14)與流體馬達的入口連接。管道(14. 1)設(shè)有一個流量控制閥(17)。原始動力由帶有蓄電池的電動機從輸入軸輸入異極對接的多段式Halbach陣列永磁能發(fā)生裝置，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動時，搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)交替產(chǎn)生吸力和斥力，對搖柄產(chǎn)生往復擺動的角動力，通過柱塞式擺動壓缸轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動的動力，通過流體馬達向終端輸出機械旋轉(zhuǎn)運動的動力。圖14為一種能將4個機械往復擺動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動動力的柱塞式擺動壓缸結(jié)構(gòu)示意圖。其余未述部份同第四和第五實施例， 不再重復。
權(quán)利要求
1.一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，主要由轉(zhuǎn)子(3)、搖柄(4)、Halbach陣列磁環(huán)(1)和磁鐵( 組成，其特征是轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與切向和/或斜向永磁體組成的四對極或四對極以上的永磁體分布形式的Halbach陣列磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列；4個或4個以上設(shè)在搖柄上的磁鐵對稱或平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，磁鐵的數(shù)量是2的公倍數(shù)，其中，有一半磁鐵的S極向外、N極向軸排列，另有一半的磁鐵的N極向外、S極向軸排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸對稱或平均分布。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是搖柄上的磁鐵為弧形永磁鐵，Halbach陣列磁環(huán)為圓形磁環(huán)或多邊形磁環(huán)(1. 1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的機械往復擺動的動力通過流體傳動系統(tǒng)或棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動或機械往復運動的動力輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述流體傳動系統(tǒng)，其特征是流體傳動系統(tǒng)主要由管道(14、14.1)、 能將機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力的緩沖式擺動壓缸和能將流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動或機械往復運動動力的流體馬達或活塞壓缸組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述流體傳動系統(tǒng)，其特征是擺動壓缸為能將一個機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力的葉片式或齒輪齒條活塞式或雙齒輪雙齒條活塞式或柱塞式或雙螺旋式擺動壓缸和能將4個或4個以上機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成流體直流循環(huán)運動或流體往復運動動力的葉片式或齒輪齒條活塞式或雙齒輪雙齒條活塞式或柱塞式或雙螺旋式擺動壓缸。
6.根據(jù)權(quán)利要求3、4和5所述流體傳動系統(tǒng)，其特征是所述流體為液體或氣體，所述擺動壓缸為液壓缸或氣壓缸，所述流體馬達為液壓馬達或氣壓馬達。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述棘輪機構(gòu)，其特征是棘輪機構(gòu)為能將一個或多個機械往復運動的動力轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動動力的嚙合式棘輪機構(gòu)或摩擦式棘輪機構(gòu)；嚙合式棘輪機構(gòu)為外棘齒或內(nèi)棘齒棘輪機構(gòu)，齒形為三角形齒或矩形齒；嚙合式棘輪機構(gòu)為單動式或雙動式棘輪機構(gòu)；摩擦式棘輪機構(gòu)為偏心楔塊式棘輪機構(gòu)或滾子楔緊式棘輪機構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是利用聯(lián)動齒輪和/ 或橢輪，將多個搖柄磁鐵的擺動動力集中于同一軸輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、3和8所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是聯(lián)動齒輪與流體傳動系統(tǒng)或棘輪機構(gòu)之間通過一個或一個以上的中間齒輪(10)傳遞動力，以放大擺動件的擺動角度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、2和3所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是利用緩沖裝置或擋塊限制搖柄磁鐵的擺動范圍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是磁環(huán)由16塊或16 塊以上的徑向永磁體與切向和/或斜向永磁體接合而成；或者，磁環(huán)用充?；驂耗５姆椒ㄖ圃斐梢粋€完整的磁體，在特制的夾具中進行充磁，加工出Halbach陣列結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1和2所述一種陣列式永磁能發(fā)生裝置，其特征是轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)有一段或一段以上，搖柄上的磁鐵有一段或一段以上；多段式磁環(huán)及多段式搖柄磁鐵同極對接或異極對接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陣列式永磁能發(fā)生裝置及其應(yīng)用，陣列式永磁能發(fā)生裝置主要由轉(zhuǎn)子、搖柄、Halbach陣列磁環(huán)和磁鐵組成，轉(zhuǎn)子四周設(shè)有由徑向永磁體與切向和/或斜向永磁體組成的四對極或四對極以上的永磁體分布形式的Halbach陣列磁環(huán)，磁環(huán)的S極和N極相間排列；4個或4個以上設(shè)在搖柄上的磁鐵對稱或平均分布在轉(zhuǎn)子的周圍，磁鐵的數(shù)量是2的公倍數(shù)，其中，有一半磁鐵的S極向外、N極向軸排列，另有一半的磁鐵的N極向外、S極向軸排列；搖柄上的磁鐵與轉(zhuǎn)子上的磁環(huán)相對而設(shè)且繞軸對稱或平均分布。永磁能發(fā)生裝置產(chǎn)生的機械往復擺動的動力通過流體傳動系統(tǒng)或棘輪機構(gòu)轉(zhuǎn)換成機械旋轉(zhuǎn)運動或機械往復運動的動力輸出。
文檔編號H02N11/00GK102299666SQ201010210288
公開日2011年12月28日 申請日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者李貴祥 申請人:李貴祥