一種電磁活塞式電動的製造方法
2023-07-05 09:26:31 4
一種電磁活塞式電動的製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種電磁活塞式電動機，其包括：由多個缸體圓周陣列的缸體組、設於缸體內的永磁體活塞、曲軸和連杆；缸體的外端設有與控制單元連結的電磁鐵；鄰近缸體的外、內止點處分別設有與控制單元相連的外、內行程開關；所述缸體的底部中央設有一與所述控制單元相連的傳感器。工作時，電磁鐵的線圈電流方向始終保持不變；在活塞即將到達內、外止點時，控制單元通斷電流，從而使電磁鐵反覆對活塞產生作用力，周向陣列的活塞輪流驅動曲軸，使本發明的電動機的輸出功率和扭矩具有極好的穩定性。
【專利說明】一種電磁活塞式電動機
【技術領域】
[0001]本發明涉及電動機的【技術領域】，具體涉及一種電磁活塞式電動機。
【背景技術】
[0002]中國專利文獻CN101860168A公開了一種電力發動機，其把傳統發動機供氣、供油、排氣、點火系統去掉，用電磁鐵組件替代，活塞內部嵌入永久磁鐵，然後通過控制電磁鐵線圈的電流方向來控制活塞在缸內上下位移，活塞經連杆曲軸機構對外輸出動力。該電力發動機適用於汽車、摩託車等交通工具。類似上述技術方案的專利文獻，還有CN1996724A、CN1255767A、CN200990555Y 等。
[0003]上述現有技術中的電磁活塞式電動機的不足之處在於:通過頻繁切換流經電磁鐵線圈的電流方向來改變電磁鐵的磁極性，從而控制電磁鐵與活塞的作用力的方向，進而控制活塞的往復位移；但在實際實施過程中，由於電磁鐵線圈的電流方向不能瞬時改變，導致無法確保電動機的輸出功率或扭矩的連續性和穩定性。因此，採用切換流經電磁鐵線圈的電流方向來改變電磁鐵的磁極性，從而控制活塞的位移方向的技術方案，不具有實用性。
[0004]為解決上述技術問題，中國專利文獻CN102075059A公開了一種電動機:採用了一種電磁鐵設於由CPU單元控制的翻轉機構上，通過電磁鐵快速旋轉180°的方式快速切換電磁鐵上下端的磁極性，實現電動機的輸出功率或扭矩具有較好的連續性和穩定性。
[0005]但是該方案由於電磁鐵本身慣性和機械旋轉結構的約束，電動機的輸出功率和扭矩的穩定性不太理想。
[0006]另外由於電磁鐵本身磁場衰減特性，傳統活塞行程大，當兩塊磁鐵距離加大時,磁力急劇減小，也是導致電動機的輸出功率和扭矩波動的根本原因之一。
【發明內容】
[0007]本發明要解決的技術問題是提供一種輸出功率或扭矩的連續性和穩定性較好的電磁
活塞式電動機。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種電磁活塞式電動機，包括:整個電機由多個並聯的缸體組組成，每個缸體組由至少3個沿缸體組中心圓周等距陣列的缸體組成，設於各缸體內的裝有磁性體的活塞，設於缸體組中心的曲軸，曲軸外面是滑動軸承再外面是軸盤，活塞通過連杆連接在軸盤上；所述每個缸體的外端安裝缸體蓋，缸體蓋內固定於缸體同軸心線的電磁鐵，電磁鐵與控制單元相連；鄰近缸體的外、內止點處分別設有與控制單元相連的外、內行程開關；所述缸體的底部中央設有一與所述控制單元相連的傳感器，該所述傳感器與所述活塞的底面中央相對。
[0009]所述裝有磁性體的活塞，磁性體可以採用永磁鐵或者電磁鐵。
[0010]所述活塞上的磁性體面積大於活塞面積。
[0011]所述活塞上設有油槽。[0012]所述滑動軸承與軸盤連接採用花鍵連接。
[0013]電動機啟動時,採用啟動系統驅動所述曲軸轉動,所述控制單元通過各缸體底部的傳感器檢測各活塞的位移方向；若測得某一缸體內的活塞正向遠離電磁鐵方向位移，則所述控制單元通過所述線圈驅動電路向該缸體的電磁鐵的線圈提供相應方向的電流，以使該電磁鐵底部的磁極性與活塞頂部的磁極性相同，活塞因來自電磁鐵的下斥力而在該缸體內加速下移；若測得某一缸體內的活塞正向靠近電磁鐵方向位移，則所述控制單元停止給線圈供電；待各電磁鐵的線圈得電後，斷開所述啟動系統並保持各線圈中的電流方向不變；當所述控制單元通過所述內行程開關測得某一缸體內的活塞即將到達該缸體的內止點時，控制單元將電磁鐵斷電，且此時的活塞已到達內止點，此時與該缸體沿軸心對稱的另一個缸體推動曲軸朝相反方向移動，帶動該活塞向外移動；當所述控制單元通過所述上行程開關測得該活塞即將到達該缸體的外止點時，控制單元向電磁鐵通電，且此時的活塞已到達外止點，由於此時的電磁鐵底部的磁極性與活塞頂部的磁極性相同，且活塞因來自電磁鐵的斥力而開始向內位移；每個活塞如此反覆運作。
[0014]同一缸體組的各個活塞運轉相位間隔均勻，依次輪流推動相應的連杆驅動軸盤，軸盤帶動曲軸運轉，並使所述曲軸對外輸出正扭矩。
[0015]本發明的上述技術方案相比現有技術具有以下優點:(I)本發明的電磁活塞式電動機在工作過程中，電磁鐵的線圈電流方向始終保持不變；在活塞即將到達內、外止點時，控制單元通斷電流，從而使電磁鐵反覆對活塞產生作用力，進而驅動曲軸。本發明採用的上述方案，避免了現有技術的因線圈電流無法實現瞬時換向和電磁鐵翻轉機械帶來的延遲，進而使本發明的電動機的輸出功率或扭矩具有較好的連續性和穩定性。(2)本發明的活塞行程非常小，從而減少了電磁鐵的磁力因間隙而產生的衰減帶來的扭矩衰減。(3)本發明中曲柄同時受缸體組中多個缸體的作用力，受力更均勻扭矩更平穩。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]為了使本發明的內容更容易被清楚的理解，下面根據的具體實施例並結合附圖，對本發明作進一步詳細的說明:
圖1為實施例中的電磁活塞式電動機的結構示意圖；
圖2為實施例中的電磁活塞式電動機第一個缸體組平面不意圖；
圖3為實施例中的電磁活塞式電動機第二個缸體組平面示意圖；
圖4為實施例中的電磁活塞式電動機第三個缸體組平面示意圖；
圖5為實施例中的電磁活塞式電動機18個活塞依次做功相位圖；
圖6為所述電磁活塞式電動機的控制電路的電路框圖。
[0017]附圖標記:1_缸體組，2-電磁鐵，3-外行程開關，4-活塞，5-內行程開關，6_連杆，7-傳感器，8-軸盤，9-滑動軸承，10-曲軸，11-控制單元。
【具體實施方式】
[0018]見圖1-2，本發明的一種實施例，電磁活塞式電動機其包括:整個電機由3個並聯的缸體組I組成，每個缸體組I由六個沿缸體組中心圓周等距陣列的缸體組成、設於各缸體內的裝有永磁體的活塞4、設於缸體組中心的曲軸10、曲軸10外面是滑動軸承9在外面是軸盤8，六個活塞4通過連杆6連接在軸盤8上；所述每個缸體的外端設有與缸體同軸心線的電磁鐵2，18塊電磁鐵2與控制單元11相連；鄰近缸體的外、內止點處分別設有與控制單元相連的外、內行程開關3和5 ;所述缸體的底部中央設有一與所述控制單元11相連的傳感器7，該所述傳感器15與所述活塞4的底面中央相對。所述傳感器15設於一非導磁材料的金屬管中，該金屬管與所述活塞4同軸心線。所述外、內行程開關3和5採用接觸式或紅外線式行程開關；活塞4上的永磁體面積大於活塞4面積；活塞4上設有油槽；所述滑動軸承9與軸盤8連接採用花鍵連接。
[0019]如圖2-4所示，每個活塞給一個編號，每個缸體組內的6個活塞行程相位相差60°，第一個缸體組的活塞(I)和第二個缸體組活塞(7)相位相差20°，安裝位置相差120°，第二個缸體組的活塞(7)和第三個缸體組活塞(13)相位相差20°，安裝位置相差120。。
[0020]如圖5所示，各活塞的相位圖，例如活塞(I)在O ° -180°向內做功，在180° -360°不做功。18個活塞相位均間隔20°，使整個運轉周期平穩。在同一時間有9個活塞在同時向曲軸10做功，整個曲軸10受力均勻，結構性好。
[0021]如圖2所示曲軸10的曲柄圓心距離迴轉圓心距離6mm，活塞行程12mm，電磁鐵在12mm範圍內磁力衰減很小,每個活塞4的推力穩定，從而整個曲軸IO輸出力矩和功率穩定。
[0022]電動機啟動時,採用啟動系統驅動曲軸10使其轉動,所述控制單元11通過各缸體底部的傳感器7檢測各活塞4的位移方向；此時，若測得活塞4正向遠離電磁鐵方向位移，則所述控制單元11通過線圈驅動電路向該缸體上方的電磁鐵2的線圈提供電流，以使該電磁鐵2底部的磁極性與活塞4頂部的磁極性相同，活塞4因來自電磁鐵2的下斥力而在該缸體內加速移洞；反之此時若測得一缸體內的活塞4正向靠近電磁鐵2方向位移,貝U所述控制單元11停止給線圈供電；待各電磁鐵2的線圈得電後，斷開所述啟動系統並保持各線圈中的電流方向不變；當所述控制單元11通過所述內行程開關5測得某一缸體內的活塞4即將到達該缸體的內止點時，控制單元11將電磁鐵2斷電,且此時的活塞4已到達內止點,此時與該缸體沿曲軸10軸心對稱的另一個缸體推動軸盤8朝相反方向移動，帶動該活塞4向外移動；當所述控制單元11通過所述外行程開關3測得該活塞4即將到達該缸體的外止點時，控制單元11給電磁鐵通電，且此時的活塞4已到達外止點，由於此時的電磁鐵2底部的磁極性與活塞4頂部的磁極性相同，活塞4因來自電磁鐵2的斥力而開始向內位移；每個活塞如此反覆運作。
[0023]同一缸體組的各個活塞運轉相位間隔均為60°，不同缸體組同一位置的活塞運轉相位間隔為140°，依次輪流推動相應的連杆驅動軸盤，軸盤帶動曲軸運轉，並使所述曲軸對外輸出正扭矩。
[0024]當所述曲軸10處於運轉狀態，而需要通過所述曲軸10對外輸出負扭矩時，則所述控制單元11控制所述線圈驅動電路停止向各電磁鐵2供電；然後，若所述控制單元11通過所述傳感器7測得同一缸體內的所述活塞4正在向靠近電磁鐵2的方向移動，則控制單元單元11通過所述線圈驅動電路向該缸體外側的電磁特提供電流，以使電磁鐵底部產生與活塞4頂部相同磁性，以降低活塞4的外移速率，從而制動所述曲軸10。
[0025]若所述曲軸10仍未停止運轉，且控制單元11通過所述外行程開關3測得該活塞4即將到達該缸體的外止點時，控制單元11停止給電磁鐵2供電；當控制單元11通過所述內行程開關4測得該活塞4即將到達該缸體的內止點時，控制單元11開始給電磁鐵2供電，使電磁鐵2底部產生與活塞4頂部相同磁性，以降低活塞4的外移速率；如此反覆，以使所述曲軸10對外輸出負扭矩，直至測得所述曲軸10即將停止運轉時，停止向各電磁鐵2供電。
[0026]顯然，上述實施例僅僅是為清楚地說明本發明所作的舉例，而並非是對本發明的實施方式的限定。對於所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這裡無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而這些屬於本發明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處於本發明的保護範圍之中。
【權利要求】
1.一種電磁活塞式電動機，其特徵在於包括:整個電機由多個並聯的缸體組組成，每個缸體組由至少3個沿缸體組中心圓周等距陣列的缸體組成，設於各缸體內的裝有磁性體的活塞，設於缸體組中心的曲軸，曲軸外面是滑動軸承在外面是軸盤，活塞通過連杆連接在軸盤上；所述每個缸體的外端安裝缸體蓋，缸體蓋內固定於缸體同軸心線的電磁鐵，電磁鐵與控制單元相連；鄰近缸體的外、內止點處分別設有與控制單元相連的外、內行程開關；所述缸體的底部中央設有一與所述控制單元相連的傳感器，該所述傳感器與所述活塞的底面中央相對。
2.權利要求1所述的一種電磁活塞式電動機其特徵在於:所述裝有磁性體的活塞，磁性體可以採用永磁鐵或者電磁鐵。
3.權利要求1所述的一種電磁活塞式電動機其特徵在於:所述活塞上的磁性體面積大於活塞面積。
4.權利要求1所述的一種電磁活塞式電動機其特徵在於:所述活塞上設有油槽。
5.權利要求1所述的一種電磁活塞式電動機其特徵在於:所述滑動軸承與軸盤連接採用花鍵連接。
6.權利要求1所述的一種電磁活塞式電動機其特徵在於:電動機啟動時，米用啟動系統驅動所述曲軸轉動，所述控制單元通過各缸體底部的傳感器檢測各活塞的位移方向；若測得某一缸體內的活塞正向遠離電磁鐵方向位移，則所述控制單元通過所述線圈驅動電路向該缸體的電磁鐵的線圈提供相應方向的電流，以使該電磁鐵底部的磁極性與活塞頂部的磁極性相同，活塞因來自電磁鐵的下斥力而在該缸體內加速下移；若測得某一缸體內的活塞正向靠近電磁鐵方向位移，則所述控制單元停止給線圈供電；待各電磁鐵的線圈得電後，斷開所述啟動系統並保持各線圈中的電流方向不變；當所述控制單元通過所述內行程開關測得某一缸體內的活塞即將到達該缸體的內止點時，控制單元將電磁鐵斷電，且此時的活塞已到達內止點，此時與該缸體沿軸心對稱的另一個缸體推動曲軸朝相反方向移動，帶動該活塞向外移動；當所述控制單元通過所述上行程開關測得該活塞即將到達該缸體的外止點時，控制單元飛電磁鐵通電，且此時的活塞已到達外止點，由於此時的電磁鐵底部的磁極性與活塞頂部的磁極性相同，且活塞因來自電磁鐵的斥力而開始向內位移；每個活塞如此反覆運作；同一缸體組的各個活塞運轉相位間隔均勻，依次輪流推動相應的連杆驅動軸盤，軸盤帶動曲軸運轉，並使所述曲軸對外輸出扭矩。
【文檔編號】H02N11/00GK103546063SQ201310356449
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2013年8月10日 優先權日:2013年8月10日
【發明者】李玉生 申請人:李玉生