一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達的製作方法

2023-11-11 21:53:12 1

專利名稱：一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達的製作方法
一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達 技術領域
本發明屬於氣動系統節能領域，涉及一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達。
技術背景
壓縮氣體作為一種能源存在的形態或能量的載體，在工業應用中極為普遍，其中 氣動馬達因工作靈巧，結構簡單，功率密度較高，易維修，穩定性好等優點而應用廣泛。目 前，市面上的氣動馬達基本為不間斷供氣，故不論功率大小，均存在輸出效率低，耗氣量大 等缺陷，能源浪費十分突出。所以，在能源問題日益突出的今天，提高氣動馬達的工作效率， 並降低耗氣量，對整個氣動行業的節能將產生十分顯著的作用。
本發明主要利用磁動裝置的儲能作用，輔助壓縮空氣做功，改變以往氣動馬達持 續供氣方式為間歇式供氣方式，提高效率，使其在同樣壓力，相同輸出旋轉功率的情況下， 其壓縮空氣的耗氣量大幅度減少。發明內容
本發明的目的是提供一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達。
本發明的技術方案是將磁動裝置(參見圖2)與活塞式馬達結合，利用磁動裝置 的儲能作用，輔助壓縮空氣做功，使其以間歇式供氣推動轉子旋轉。嵌在定子(17)中的圓 柱磁體(I)和轉軸(18)上的彎磁體(2)構成磁動裝置。
氣缸(8)內的活塞(7)通過搖杆(6)與轉子(5)相連；轉子(5)與錐齒輪I (3) 以及彎磁體(2)同心且固定在轉軸(18)上；錐齒輪I (3)與錐齒輪II (4)嚙合轉動時，通 過連杆(15)帶動圓柱齒輪I (14)轉動；而圓柱齒輪I (14)旋轉通過與圓柱齒輪II (13) 嚙合，帶動與其齒輪數相同的圓柱齒輪III (12)與其同步旋轉；由半圓盤構成的配氣閥(10) 與圓柱齒輪III (12)同體，轉動時控制進氣口(11)和排氣口(9)的開關，以配合轉子做持續 旋轉運動。為消除被壓，在定子(17)上靠近氣缸(8)上頂處開設了洩壓孔(16)。
磁動裝置的蓄能過程對應配氣閥(10)使進氣口(7)處於開通狀態，磁動裝置做功 過程對應配氣閥(10)使排氣口(8)處於開通狀態，使該馬達只在轉軸(18)的前180°旋轉 運動供氣。
該氣動馬達的工作過程如下
a)活塞(7)處於行程下限時，磁動裝置的圓柱磁體(I)距彎磁體(2)的大頭部最 近，其正處於引力勢能的最低點，即死區位置，此時配氣閥(10)使排氣口(9)閉合，進氣口(11)打開，壓縮空氣進入氣缸(8)膨脹做功，推動活塞(7)向上運動，通過搖杆(6)帶動轉 子(5)及轉軸(18)旋轉，同時使圓柱磁體⑴遠離彎磁體(2)的大頭部，越過死區位置，使 磁動裝置引力勢能增加。
b)當活塞(7)達到行程上限時，正好使圓柱磁體靠近彎磁體尖尾部，此時磁動裝 置的引力勢能達到最大，同時錐齒輪I (3)經錐齒輪II (4)，連杆(15)，圓柱齒輪I (14)， 圓柱齒輪II (13)，圓柱齒輪III (12)帶動配氣閥(10)旋轉，使進氣口(11)閉合，排氣口(9)打開。此後磁動裝置開始做功，帶動轉子(5)及轉軸(18)繼續同向旋轉，帶動活塞(7)向 下運動，氣缸(8)內氣體從排氣口(9)排出，同時磁動裝置的引力勢能逐漸減少。
本發明的優點是新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達可改變以往氣動馬達持 續供氣方式為間歇式供氣方式，提高效率，使其在同樣壓力，輸出相同旋轉功率的情況下， 所消耗壓縮空氣的流量更少。


圖1是本發明的結構簡圖。
1-圓柱磁體；2_彎磁體；3_維齒輪I ; 4_維齒輪II ； 5_轉子；
6-搖杆；7-活塞；8-氣缸；9-排氣口； 10-配氣閥；
11-進氣口； 12-圓柱齒輪III; 13-圓柱齒輪II; 14-圓柱齒輪I ;
15-連杆；16-洩壓孔；17-轉子；18-轉軸。
圖2是磁動裝置構成簡圖(A-A截面圖)。
1-圓柱磁體；2-彎磁體。
具體實施方式
下面對本發明做進一步詳細說明。
1.磁動裝置(參見圖2)
轉子是一個彎磁體，定子是一個圓柱磁體。圓柱磁體(I)的N極朝上，彎磁體(2) 端面充磁，其S極朝上，故二者受引力作用。圓柱磁體(I)受到的引力系可以匯總為指向左 側的Fl,指向右側的F2,指向圓心的Fn。Fn與轉子運動方向相垂直,在這裡對運動趨勢不 作影響，又由於彎磁體(2)的形狀特殊，F2>F1，故依靠引力差，彎磁體(2)相對圓柱磁體(I) 有順時針運動趨勢，可自發從引力勢能最高處(彎磁體(2)的尖尾部靠圓柱磁體(I)最近 處)運動到引力勢能最低處(彎磁體(2)的大頭部靠圓柱磁體(I)最近處)。若給彎磁體(2)一個適當的衝量，則很容易使其越過小角度的死區位置。
2.節能原理
活塞(7)處於行程下限時，磁動裝置正處於引力勢能的最低點，即死區位置，此時 配氣閥(10)使進氣口(11)打開，壓縮空氣進入氣缸(8)膨脹做功，推動活塞(7)向上運動， 通過搖杆(6)帶動轉子(5)及轉軸(18)旋轉，同時使圓柱磁體(I)遠離彎磁體(2)的大頭 部，越過死區位置，使磁動裝置引力勢能增加。
當活塞(7)達到行程上限時，正好使圓柱磁體靠近彎磁體尖尾部，此時磁動裝置 的引力勢能達到最大，同時錐齒輪I (3)經錐齒輪II (4)，連杆(15)，圓柱齒輪I (14)，圓柱 齒輪II (13)，圓柱齒輪III (12)帶動配氣閥(10)旋轉，使進氣口(11)閉合，排氣口(9)打 開。此後磁動裝置開始做功，帶動轉子(5)及轉軸(18)繼續同向旋轉，帶動活塞(7)向下 運動，氣缸(8)內氣體從排氣口(9)排出，同時磁動裝置的引力勢能逐漸減少。
當活塞(7)再次達到行程下限時，圓柱磁體(I)距彎磁體(2)的大頭部最近，磁動 裝置達到引力勢能最低處；此時配氣閥(10)帶動配氣閥(10)旋轉，使排氣口(9)閉合，進 氣口(11)打開，轉軸(18)的一個迴轉周期完成。
權利要求
1.一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達，其特徵在於嵌在定子(17)中的圓柱磁體(I)和轉軸(18)上的彎磁體(2)構成磁動裝置；氣缸(8)內的活塞(7)通過搖杆(6) 與轉子(5)相連；轉子(5)與錐齒輪I (3)以及彎磁體(2)同心且固定在轉軸(18)上；錐齒輪I (3)與錐齒輪II (4)嚙合轉動時，通過連杆(15)帶動圓柱齒輪I (14)轉動；而圓柱齒輪I (14)旋轉通過與圓柱齒輪II (13)嚙合，帶動與其齒輪數相同的圓柱齒輪III (12) 與其同步旋轉；由半圓盤構成的配氣閥(10)與圓柱齒輪III (12)同體，轉動時控制進氣口(11)和排氣口(9)的開關，以配合轉子做持續旋轉運動；為消除背壓，在定子(17)上靠近氣缸(8)上頂處開設了洩壓孔(16)。
2.根據權利要求1所述的一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達，其特徵在於-M 動裝置的蓄能過程對應配氣閥(10)使進氣口(7)處於開通狀態，磁動裝置做功過程對應配氣閥(10)使排氣口(8)處於開通狀態，使該馬達只在轉軸(18)的前180°旋轉運動供氣。
全文摘要
本發明屬於氣動系統節能領域，實現了一種新型氣、磁結合的節能高效活塞式馬達。發明主要涉及在同樣壓力，相同輸出旋轉功率的情況下，其壓縮空氣的耗氣量大幅度減少。本發明結合磁動裝置和活塞式馬達，以壓縮空氣為動力，利用磁動裝置的儲能作用，輔助壓縮空氣做功，使其以間歇式供氣推動轉子旋轉，可明顯提高效率，顯著地降低耗氣量。
文檔編號F01B1/01GK103061814SQ20131001181
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月11日 優先權日2013年1月11日
發明者張健, 蔡茂林 申請人:北京航空航天大學