[发明专利]一冲程磁动机

说明书

技术领域

本发明属于电磁学和动力机械技术领域，涉及一种磁场正向受力的动力机械，具体涉及一种电磁铁(动磁铁)两端磁极同时正向往复受力且间歇供电的一冲程磁动机。

背景技术

众所周知，永磁铁具有一次充磁而永久带有磁性的特性，并且同极互相排斥，异极互相吸引，随着科学的发展，永磁铁的性能不断提高，如今的稀土钕铁硼永磁铁的磁性超强，能够提供持续的强磁场。

目前，公知的电动机靠电枢绕组通电后产生旋转磁场作用做功，其缺点是需要持续供电才能正常工作。发明名称为《二冲程永磁发动机》、申请(专利)号为2010105520625、授权公告号为102468786B的发明专利，其原理是利用动磁铁(永磁铁)与定磁铁(通电电磁铁)的正向排斥完成一个行程，利用动磁铁(永磁铁)与断电电磁铁铁芯的正向吸引完成另一个行程，并将往复的直线运动通过连杆使曲轴旋转输出动力，其缺点是动磁铁只有一端磁极受力。

发明内容

为了克服上述现有电动机和二冲程永磁发动机的缺陷和不足，本发明提供一种动磁铁(电磁铁)两端磁极同时正向往复受力且间歇供电的一冲程磁动机。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：包括机架和安装在机架上的曲轴、飞轮、至少一组连杆和曲拐，还包括至少一组磁驱动单元和相应的至少一组控制单元，每组磁驱动单元各对应着一组连杆和曲拐，每组磁驱动单元各包括伸缩轴、两个滑座、N⁺个电磁铁和N⁺+1个永磁铁(N⁺为正整数)，所述伸缩轴一端与连杆前端定位铰接，伸缩轴由所述两个滑座支撑，并能沿轴向灵活伸缩运动，两个滑座固定在所述机架上；所述永磁铁为稀土钕铁硼永磁铁，永磁铁两极方向中间位置设有一通孔，伸缩轴穿过所述通孔不与其接触；电磁铁铁芯轴向中间位置设有一通孔并绝缘固定套设在伸缩轴上；所述N⁺+1个永磁铁依顺序同极相对设置，并与所述N⁺个电磁铁交叉排列；电磁铁行程上下止点与永磁铁留有工作间隙，所述永磁铁固定在机架上。所述N⁺+1个永磁铁和N⁺个电磁铁均设置在两个滑座之间。所述每组控制单元各包括电流旋转连接器和电流换向器，所述电流旋转连接器与所述电流换向器均设置在所述曲轴上，所述电流旋转连接器包括固定套设在曲轴上的环形绝缘体、绕所述绝缘体并固设在所述绝缘体上的相互绝缘的两个集电环和对应的一对电刷。所述电流换向器包括固定套设在曲轴上绝缘体、两个换向片和一对电刷，所述两个换向片绕轴心对称嵌镶固定在所述绝缘体上，并与所述绝缘体共同构成一个光滑的圆弧面，所述一对电刷呈水平对立状与所述圆弧面径向摩擦接触；所述两个换向片与相应的两个集电环电路连接，所述N⁺个电磁铁与电流换向器或电流旋转连接器的任意一对电刷由可运动电路电连接，另一对电刷与相应极性的直流电源连接，所述电刷均设置在刷握内，刷握绝缘固定在相应位置的机架空间上。

为减小伸缩轴与两个滑座的摩擦力，于是设置两个滑座为直线轴承。

为达到正时，设置电磁铁在上下止点位置时换向片始端与电刷接触。

断电后的电磁铁在其行程中间位置为受力平衡点，其铁芯成为铁磁性材料受到两端永磁铁大小相等、方向相反的两个吸引力，但当电磁铁从上(下)止点通电受力运行到行程中间位置时再断电，运动产生的惯性作用力会使电磁铁越过平衡点继续向下(上)止点方向移动，于是下(上)止点端的吸引力越来越大而上(下)止点端的吸引力越来越小，电磁铁便会到达下(上)止点，于是电磁铁断电点可以确定在其行程中间位置到下(上)止点之间，为降低电流瞬间换向时电磁铁产生的涡流和磁滞损耗，于是尽可能延长电磁铁两次通电的间隔时间，便设置电磁铁断电点在其行程中间位置，于是设置电磁铁在其行程中间位置时换向片与电刷接触的末端脱离接触，电磁铁一个行程曲轴旋转180°，于是电磁铁的1/2个行程曲轴旋转90°，便设置换向片与电刷的通断行程对应的圆心角为90°，即换向片与电刷的通断行程占圆周长的1/4。

导磁材料能被磁场磁化吸引，由于伸缩轴在永磁铁通孔中往复伸缩运动，为防止磁场对伸缩轴吸引而使其伸缩运动受到阻力，故伸缩轴采用不导磁材料。

由于N⁺+1个永磁铁依顺序同极相对，故相邻两个电磁铁对应的永磁铁磁极不同，为使相邻两个电磁铁受力的方向相同，便设置相邻两个电磁铁相同位置的磁极不同，于是设置相邻的两个电磁铁电枢绕组的电流方向相反，即相邻两个电磁铁的绕组接线方向不同。