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CN103647429B - 一种间歇运动式强磁电动机 - Google Patents

一种间歇运动式强磁电动机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种间歇运动式强磁电动机，本发明的原理在于工作方式与传统直流永磁电动机的工作方式不同。通过控制装置(PLC)先控制制动装置卡住电磁线圈,然后控制供电装置开始供电,在供电一定时间后,电流上升至最高点或上升至所需要的高度时,制动装置快速松开电磁线圈,脱离制动装置的电磁线圈立即开始运动做功。这种工作方式能最大限度地避开反电动势（即反作用力）的制约，充分利用了永磁场与电磁线圈之间产生的巨大作用力(因为作用力与磁场强度成正比)，巧妙地将恒定强大的永磁能转化为机械能，从而提高了电动机的能效比。

Description

一种间歇运动式强磁电动机
技术领域
本发明涉及一种间歇运动式强磁电动机。
背景技术
传统的永磁直流电动机，利用磁场同极相斥、异极相吸的原理，通过设置在两个永磁铁之间的电磁线圈不断地进行往复运动或旋转运动，将电能转换为机械能.但是这种转换方式在运动过程中受到了反电动势（即反作用力）的制约，其能效比较低，在世界能源供应紧张的今天，提供一种更高能效比的间歇运动式强磁电动机无疑是目前需要解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于克服上述现有技术之不足，提供一种能最大限度地避开反电动势（即反作用力）的制约、具有更高能效比的间歇运动式强磁电动机。
按照本发明提供的一种间歇运动式强磁电动机，包括两个永磁体和设置在两个永磁体之间的电磁线圈，与电磁线圈相连的供电装置和动力输出装置,设有可自动卡住/松开所述电磁线圈的制动装置，所述制动装置包括卡住机构和带动该卡住机构运动的传动装置，设有可控制供电装置通/断电及电流换向和传动装置动作的控制装置，所述电磁线圈在两个永磁体之间进行间歇式直线往复运动或间歇式旋转运动，所述制动装置在电磁线圈每个运动行程的起始时必须卡住电磁线圈，在每个卡住电磁线圈动作之前，所述控制装置先控制供电装置断电.在制动装置卡住电磁线圈之后，所述控制装置控制供电装置开始供电，所述供电装置在供电一定时间后，所述制动装置快速松开电磁线圈，脱离制动装置的电磁线圈开始运动做功。
本发明还有以下附加技术特征：
所述制动机构包括两个制动片，所述传动装置包括两个气缸，每一气缸的输出轴上相应安装有一个制动片。
所述一种电磁线圈呈圆柱形，两个永磁体相对的两端磁极相同。
所述另一种电磁线圈缠绕在铁芯上，整体呈球形，所述铁芯包括一柱体和设置在柱体两端的大端，所述大端形成球形的一部分，所述线圈缠绕在柱体上并且缠绕成球形的另一部分，两个永磁体相对的两端磁极相反。
所述供电一定时间为0.1秒至0.2秒(具体供电时间按需要而设定)。
按照本发明与现有技术相比具有如下优点：本发明的原理在于工作方式与传统永磁直流电动机工作方式不同，通过自动卡住/松开的制动装置和自动换向通/断电的供电装置配合,使强磁电动机进行间歇式运动,从而最大限度地避开了反电动势（即反作用力）的制约，充分利用了永磁场与电磁线圈之间产生的巨大作用力(因为作用力与磁场强度成正比)，巧妙地将恒定强大的永磁能转化为机械能，因此提高了电动机的能效比。
附图说明
图1是本发明一种优选实施例的结构示意图。
图2为图1中的圆柱型电磁线圈与制动装置配合结构的横截面示意图。
图3为本发明另一种优选实施例的结构示意图。
具体实施方式
参见图1和图2，示出本发明的一种间歇运动式强磁电动机的一种优选方式，包括：两个永磁体1和设置在两个永磁体之间的电磁线圈2，与电磁线圈相连的供电装置3和动力输出装置，所述电磁线圈呈圆柱形，两个永磁体相对的两端磁极相同，所述电磁线圈在两个永磁体之间进行间歇式直线往复运动，在本实施例中，所述供电装置为直流电源30与换向器31的组合，所述制动装置包括卡住机构61和带动该卡住机构运动的传动装置62，设有可控制供电装置3通/断电及电流换向和传动装置62动作的控制装置63，所述电磁线圈在两个永磁体之间进行间歇式直线往复运动，所述制动装置在电磁线圈每个运动行程的起始时必须卡住电磁线圈，在每个卡住电磁线圈动作之前，所述控制装置先控制供电装置断电，在制动装置卡住电磁线圈之后，所述控制装置控制供电装置开始供电，所述供电装置在供电一定时间后，所述制动装置快速松开电磁线圈，脱离制动装置的电磁线圈开始运动做功。所述卡住机构包括两个制动片，所述传动装置包括两个气缸，每一气缸的输出轴上相应安装有一个制动片。当然传动装置也可以采用其它形式，比如液压缸。在本实施例中，两个制动片的截面分别呈圆弧形。
其中，动力输出装置5（在图中未示出）可以根据现有技术采用多种不同的形式，两个永磁体的固定以及电磁线圈与动力输出装置之间的连接和固定，均为现有技术，(可参见发明申请号200910036535.7中的结构形式)，这里不再详述。控制装置也可以根据现有技术采用不同的形式，其目的主要是控制传动装置的动作和供电装置的通/断电和电流换向动作，本发明采用PLC控制。
所述供电一定时间即供电时间在实际使用中根据电动机的负载、输入功率等因素的不同而具体设置,设定供电时间的原因在于电磁线圈中电流上升到某个高度需要一定的时间，而在本发明中需要电磁线圈在未运动之前其输入电流必须达到一定的高度，优选的供电时间为电流上升至最高点所需要的时间，一般为0.1秒至0.2秒。
所述制动装置在电磁线圈每个运动行程的起始时必须卡住所述电磁线圈，这里的运动行程是指电磁线圈中的电流在换向之前是一个运动行程，在换向之后是另一个运动行程,如此循环往复地工作。
初始工作时，供电装置在控制装置的控制下处于断电状态，接着自动控制装置63驱动传动装置62，使制动片卡住电磁线圈，之后又控制供电装置供电，所述供电装置在供电0.1秒至0.2秒后（具体供电时间按需要而设定），所述制动装置快速松开电磁线圈，脱离制动器的电磁线圈立即开始运动做功.当电磁线圈运行到一个行程终点（即另一个运动行程的起点）时，控制装置先控制供电装置断电，再由控制装置63再次驱动传动装置62使制动片卡住电磁线圈，之后控制供电装置通过换向器换向供电0.1秒至0.2秒后（具体供电时间按需要而设定），所述制动装置快速松开电磁线圈，脱离制动器的电磁线圈立即开始运动做功。
本发明的重要发明点在于,通过自动卡住/松开的制动装置6和自动换向通/断电的供电装置配合，使强磁电动机进行间歇式运动,从而最大限度地避开了反电动势（即反作用力）的制约，充分利用了永磁场与电磁线圈之间产生的巨大作用力(因为作用力与磁场强度成正比)，巧妙地将恒定强大的永磁能转化为机械能，因此提高了电动机的能效比。
参见图3，示出本发明的另一种优选实施例，不同之处在于所述电磁线圈缠绕在铁芯上，整体呈球形，所述铁芯包括一柱体200和设置在柱体两端的大端201，所述大端形成球形的一部分，所述线圈缠绕在柱体上并且缠绕成球形的另一部分，两个永磁体相对的两端磁极相反。所述电磁线圈进行间歇式旋转运动，本实施例的动力输出装置（在图中未示出）可以根据现有技术采用多种不同的形式，比如采用发明申请号200910038014.1中的动力输出装置,这里不再详述。

Claims (5)

1.一种间歇运动式强磁电动机，包括：两个永磁体(1)和设置在两个永磁体之间的电磁线圈(2)，与电磁线圈相连的供电装置(3)和动力输出装置，其特征在于设有可自动卡住/松开所述电磁线圈的制动装置(6)，所述制动装置包括卡住机构(61)和带动该卡住机构运动的传动装置(62)，设有可控制供电装置(3)通/断电及电流换向和传动装置(62)动作的控制装置(63)，所述电磁线圈在两个永磁体之间进行间歇式直线往复运动或间歇式旋转运动，所述制动装置在电磁线圈每个运动行程的起始时卡住电磁线圈，在每个卡住电磁线圈动作之前，所述控制装置先控制供电装置断电，在制动装置卡住电磁线圈之后，所述控制装置控制供电装置开始供电，所述供电装置在供电一定时间后，所述制动装置快速松开电磁线圈，脱离制动装置的电磁线圈开始运动做功。
2.如权利要求1所述的间歇运动式强磁电动机，其特征在于所述卡住机构包括两个制动片，所述传动装置包括两个气缸，每一气缸的输出轴上相应安装有一个制动片。
3.如权利要求1所述的间歇运动式强磁电动机，其特征在于所述电磁线圈呈圆柱形，两个永磁体相对的两端磁极相同。
4.如权利要求1所述的间歇运动式强磁电动机，其特征在于所述电磁线圈缠绕在铁芯上，整体呈球形，所述铁芯包括一柱体(200)和设置在柱体两端的大端(201)，所述大端形成球形的一部分，所述线圈缠绕在柱体上并且缠绕成球形的另一部分，两个永磁体相对的两端磁极相反。
5.如权利要求1所述的间歇运动式强磁电动机，其特征在于所述供电一定时间为0.1秒至0.2秒。
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