專利名稱：直線增量電機與離合器結(jié)合拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動力系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機電一體化的設(shè)計與制造，更明確的說是一種結(jié)構(gòu)簡單，利用直線電機驅(qū)動機械裝置旋轉(zhuǎn)的一種新型的動力系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
該發(fā)明是在發(fā)明人已獲發(fā)明專利“永磁式直流增量電動機(專利號ZL011079541)”的基礎(chǔ)上，進一步研發(fā)配套的新技術(shù)，它對原發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行了逐漸完善，并擴大了直線電機的應(yīng)用范圍和使用方法。

發(fā)明內(nèi)容
原發(fā)明專利永磁式直流增量電動機，是直線運動形式的動力系統(tǒng)，所以，原發(fā)明實際上說它是一種“永磁式直流直線增量電動機”更確切，本文將它簡稱為直線增量電機。同時，將原文示意圖中電磁鐵與永磁體的結(jié)構(gòu)作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使永磁體在線圈繞組內(nèi)最有效的電磁場范圍內(nèi)往復(fù)移動，以充分發(fā)揮電磁與永磁的磁場能量，提高其增量效果。原文中的電磁鐵在本文中通稱為線圈或線圈繞組。以下首先對原發(fā)明的結(jié)構(gòu)進行修改和完善。


直線增量電機修改方案參照示意圖1、2，直線增量電機是由1線圈架、2線圈、3永磁體、4輸出軸、5直線軸承、6曲軸連桿機構(gòu)、7電機外殼、8電子控制系統(tǒng)等組成。線圈固定在線圈架上，線圈架的兩端各固定一個直線軸承，永磁體兩端各固定一段輸出軸，輸出軸在直線軸承內(nèi)自由往復(fù)移動，輸出軸的一端連接曲軸連桿機構(gòu)，輸出軸的另一端輸出直線動力，曲軸的旋轉(zhuǎn)軸上一側(cè)可以安裝電子控制系統(tǒng)的信號檢測元件。這樣，直線增量電機的輸出軸在電子控制系統(tǒng)的控制下，即可連續(xù)可調(diào)的輸出往復(fù)直線動力。圖1永磁體中部直徑一段大于兩邊永磁體的直徑，是為了利用電磁線圈內(nèi)側(cè)端部的磁場能量。
直線增量電機輸入電流的方式可有以下三種一、將兩線圈并聯(lián)，通入正向電流使兩個線圈的內(nèi)側(cè)同時產(chǎn)生相同的磁極，都是N極或都是S極，這樣一側(cè)線圈與永磁體相吸，另一側(cè)線圈與永磁體相斥，輸出軸在磁動力的作用下向一方移動，當(dāng)通入反相電流時輸出軸又向另一方移動。這樣控制系統(tǒng)不斷的輸入正負電流，輸出軸就不斷的作往復(fù)直線移動。二、當(dāng)控制系統(tǒng)給左邊線圈通電右側(cè)線圈斷電時，永磁體與通電線圈產(chǎn)生相吸或相斥的磁動力，推動輸出軸向一方移動，而此時永磁體在右側(cè)線圈內(nèi)移動必然產(chǎn)生感性電流發(fā)電，可以經(jīng)電子控制系統(tǒng)將該電能獲取并利用。當(dāng)給右邊線圈通電左側(cè)線圈斷電時，輸出軸又向另一方移動，左邊的線圈又產(chǎn)生感性電流，仍可經(jīng)電子控制系統(tǒng)獲取電能。這樣就實現(xiàn)了一組線圈耗電作功，另一組線圈發(fā)電，兩組線圈交替變換的功能。三、當(dāng)控制系統(tǒng)只給一側(cè)線圈通入可控的交變電流，使輸出軸往復(fù)移動時，另一側(cè)線圈內(nèi)永磁體的往復(fù)移動，產(chǎn)生感生電流經(jīng)電子控制系統(tǒng)獲取電能并利用，這樣就實現(xiàn)了一組線圈耗電作功，另一組線圈發(fā)電的功能。
以下參照示意圖3、4對該發(fā)明的重要部分，離合器與擺臂的組成形式給予說明參照示意圖3(a)，它是由1擺臂上齒輪、2擺臂、3擺臂固定銷、4擺臂下齒輪、5離合器齒輪、6離合器組成。
參照示意圖3(b)，它是由1擺臂上軸孔、2擺臂、3擺臂固定銷、4擺臂下齒輪、5離合器齒輪、6離合器組成。
本文將圖3稱之為反向離合裝置。
參照示意圖4(a)，它是由1擺臂上齒輪、2擺臂、3離合器組成。
參照示意圖4(b)，它是由1擺臂上軸孔、2擺臂、3離合器組成。
本文將圖4稱之為正向離合裝置。
具體實施方案有以下五種方案一、參照示意圖5，將直線增量電機固定在機架上，輸出軸上安裝齒條，齒條與圖3(a)擺臂上齒輪咬合，擺臂固定銷將擺臂固定在機架上，擺臂下齒輪與離合器上的齒輪咬合，離合器固定在機架上。當(dāng)直線增量電機在電子控制系統(tǒng)控制下輸出軸向左移動時，離合器上的齒輪順時針方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)直線增量電機輸出軸向右移動時，離合器上的齒輪逆時針方向轉(zhuǎn)動，直線增量電機輸出軸往復(fù)移動一個循環(huán)，離合器就離合一次，拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個角度。
方案二、參照示意圖6，將直線增量電機固定在機架上，輸出軸通過連桿與圖3(b)擺臂上軸孔連接，擺臂固定銷將擺臂固定在機架上，擺臂下齒輪與離合器上的齒輪咬合，離合器固定在機架上。當(dāng)直線增量電機在電子控制系統(tǒng)控制下輸出軸向左移動時，離合器上的齒輪按順時針方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)直線增量電機輸出軸向右移動時，離合器上的齒輪按逆時針方向轉(zhuǎn)動，直線增量電機輸出軸往復(fù)移動一個循環(huán)，離合器就離合一次，拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個角度。
方按三、參照示意圖7，將直線增量電機固定在機架上，輸出軸上安裝齒條，齒條與圖4(a)擺臂上齒輪咬合，離合器固定在機架上。當(dāng)直線增量電機在電子控制系統(tǒng)控制下輸出軸向左移動時，離合器按逆針方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)直線增量電機輸出軸向右移動時，離合器按針順時針方向轉(zhuǎn)動，直線增量電機輸出軸往復(fù)移動一個循環(huán)，離合器就離合一次，拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個角度。
方按四、參照示意圖8，將直線增量電機固定在機架上，輸出軸通過連桿與圖4(b)擺臂上軸孔連接，離合器固定在機架上。當(dāng)直線增量電機在電子控制系統(tǒng)控制下輸出軸向左移動時，離合器按逆針方向轉(zhuǎn)動，當(dāng)直線增量電機輸出軸向右移動時，離合器按針順時針方向轉(zhuǎn)動，直線增量電機輸出軸往復(fù)移動一個循環(huán)，離合器就離合一次，拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個角度。
方按五、將一反向離合裝置和一正向離合裝置，安裝在同一轉(zhuǎn)動軸上，直線電機的連桿同時推拉兩個離合器的擺臂，這樣無論直線電機往那個方向移動，轉(zhuǎn)動軸都會受到來自離合器的扭矩力，轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)起來就會更加平穩(wěn)，當(dāng)直線增量電機在電子控制系統(tǒng)下作高速振蕩時，轉(zhuǎn)動軸就在離合器的作用下作相應(yīng)的低轉(zhuǎn)速大扭矩旋轉(zhuǎn)。
舉例說明該技術(shù)在電動自行車上的的應(yīng)用一、參照圖9自行車后軸結(jié)構(gòu)示意圖，它是由1螺母、2左花盤、3軸輥、4右花盤、5正向離合器、6擺臂組成。當(dāng)直線增量電機輸出軸拖動擺臂向前擺動時，正向離合器處于合的狀態(tài)拖動花盤轉(zhuǎn)動，花盤上固定的車輪一起轉(zhuǎn)動。當(dāng)直線電機輸出軸拖動擺臂向后擺動時，離合器處于離的狀態(tài)花盤仍按慣性轉(zhuǎn)動，花盤上固定的車輪仍一起轉(zhuǎn)動。
二、參照圖10自行車后軸結(jié)構(gòu)示意圖，它是由1螺母、2左花盤、3軸輥、4右花盤、5正向離合器、6擺臂、7反向離合器、8固定銷組成。當(dāng)直線電機輸出軸拖動兩個擺臂一起擺動時，無論擺臂是前還是后擺動，兩個離合器總有一個處于合的狀態(tài)，因此車輪會平穩(wěn)的運行。
離合器可選用單向離合器又稱單向軸承，超越離合器，飛輪等離合器。
該技術(shù)可廣泛的應(yīng)用于機電產(chǎn)品的設(shè)計與制造中。
目前，直線電機的傳統(tǒng)用法是拖動或推動物體作直線運動，扭矩電機才用來作旋轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明是直線增量電機與離合器結(jié)合，利用直線增量電機的往復(fù)直線運動，相對離合器轉(zhuǎn)軸作弧線或切線運動而使轉(zhuǎn)動軸旋轉(zhuǎn)的機械裝置，該機械裝置不僅適應(yīng)于直線增量電機，也普遍的適應(yīng)于其它直線電機，同時其它直線電機尤其是震蕩電機也可與曲軸連桿結(jié)構(gòu)結(jié)合輸出旋轉(zhuǎn)運動。

；圖1表示該動力系統(tǒng)中直線增量電機的結(jié)構(gòu)示意圖，輸出軸上的永磁體中間部分體積直徑大于兩邊的直徑。
圖2表示該動力系統(tǒng)中直線增量電機的結(jié)構(gòu)示意圖，輸出軸上的永磁體直徑大小一樣。
圖3表示該動力系統(tǒng)中反向離合器擺臂(a)和(b)的兩種不同示意圖。
圖4表示該動力系統(tǒng)中正向離合器擺臂(a)和(b)的兩種不同示意圖。
圖5表示該動力系統(tǒng)中直線增量電機的輸出軸端安裝有齒條，齒條與圖3(a)反向離合器擺臂上端的齒輪咬合。
圖6表示該動力系統(tǒng)中直線增量電機的輸出軸端與連桿一端連接，連桿的另一端與圖3(b)反向離合器擺臂上端軸孔連接。
圖7表示該動力系統(tǒng)中直線增量電機的輸出軸端安裝有齒條，齒條與圖4(a)正向離合器擺臂上端的齒輪咬合。
圖8表示該動力系統(tǒng)中直線增量電機的輸出軸端與連桿一端連接，連桿的另一端與圖4(b)正向離合器擺臂上端軸孔連接。
圖9是該動力系統(tǒng)在自行車上的應(yīng)用舉例，表示正向離合器與自行車后軸結(jié)合的示意圖。
圖10是該動力系統(tǒng)在自行車上的應(yīng)用舉例，表示一個正向離合器和一個反向離合器與自行車后軸結(jié)合的示意圖。
權(quán)利要求
1.直線增量電機與離合器結(jié)合拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動力系統(tǒng)，其特征在于直線增量電機一端與曲軸連桿機構(gòu)結(jié)合作旋轉(zhuǎn)運動，另一端通過連桿與離合器擺臂結(jié)合，利用直線增量電機的往復(fù)直線運動，推拉擺臂往復(fù)擺動，相對旋轉(zhuǎn)體作弧線或切線運動，而使離合器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機械裝置。
2.按照權(quán)利要求1所述的直線增量電機與離合器結(jié)合拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動力系統(tǒng)，其特征在于其它直線電機與離合器結(jié)合，利用直線電機的往復(fù)直線運動，推拉離合器擺臂往復(fù)擺動，相對旋轉(zhuǎn)體作弧線或切線運動，而使離合器轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的機械裝置。
3.按照權(quán)利要求1所述的直線增量電機與曲軸連桿機構(gòu)結(jié)合作旋轉(zhuǎn)運動，其特征在于其它直線電機與曲軸連桿結(jié)構(gòu)機結(jié)合，輸出旋轉(zhuǎn)運動的方法。
4.按照權(quán)利要求1所述的直線增量電機，實現(xiàn)一組線圈耗電作功，另一組線圈發(fā)電，兩組線圈功能交替變換的方法，其特征在于直線增量電機是由線圈架、線圈、永磁體、輸出軸、直線軸承、曲軸連桿機構(gòu)、電機外殼、電子控制系統(tǒng)等組成，線圈固定在線圈架的左右兩側(cè)上，線圈架的兩端各固定一個直線軸承，永磁體兩段各固定一段輸出軸，輸出軸在直線軸承內(nèi)自由往復(fù)移動，一端輸出軸連接曲軸連桿機構(gòu)，另一端輸出軸輸出直線動力，曲軸的旋轉(zhuǎn)軸上一側(cè)可以安裝電子控制系統(tǒng)的信號檢測元件，直線增量電機的輸出軸在電子控制系統(tǒng)的控制下，即可連續(xù)可調(diào)的輸出往復(fù)直線動力，當(dāng)控制系統(tǒng)給左邊線圈通電右側(cè)線圈斷電時，永磁體與通電線圈產(chǎn)生相吸或相斥的磁動力，推動輸出軸向一方移動，而此時永磁體在右側(cè)線圈中移動產(chǎn)生感性電流發(fā)電，經(jīng)電子控制系統(tǒng)將該電能獲取并利用，當(dāng)給右邊線圈通電左側(cè)線圈斷電時，輸出軸又向另一方移動，左邊的線圈又產(chǎn)生感性電流，仍經(jīng)電子控制系統(tǒng)獲取電能，實現(xiàn)一組線圈耗電，另一組線圈發(fā)電，兩組線圈交替變換的功能。
5.按照權(quán)利要求1、4所述的直線增量電機，實現(xiàn)一組線圈耗電作功，另一組線圈發(fā)電的方法，控制系統(tǒng)只給一側(cè)線圈通入可控的交變電流，使輸出軸往復(fù)移動，另一側(cè)線圈產(chǎn)生感生電流經(jīng)電子控制系統(tǒng)獲取電能，實現(xiàn)一組線圈耗電作功，另一組線圈發(fā)電的功能。
全文摘要
直線增量電機與離含器結(jié)合拖動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的動力系統(tǒng)，屬于機電領(lǐng)域。它是由直線增量電機、離合器、擺臂、連桿等組成。直線增量電機的輸出軸每往復(fù)移動一次，就推拉擺臂帶動離合器離合一次，離合器就帶動轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)一個小角度，當(dāng)直線增量電機在電子控制系統(tǒng)下作高速振蕩時，轉(zhuǎn)動軸就在離合器的作用下作相應(yīng)的低轉(zhuǎn)速大扭矩旋轉(zhuǎn)。同時直線增量電機在往復(fù)移動時，其左右兩側(cè)的線圈在電子控制系統(tǒng)控制下，具有一組線圈耗電作功，另一組線圈發(fā)電的功能。該機械裝置不僅適應(yīng)于直線增量電機，也適應(yīng)于其它直線電機，可廣泛的應(yīng)用于機電產(chǎn)品的設(shè)計與制造中。
文檔編號H02K35/02GK1996723SQ20061004423
公開日2007年7月11日 申請日期2006年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月23日
發(fā)明者邱兆云 申請人:邱兆云