重力裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及扭矩驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，公開了一種重力裝置，其技術(shù)要點(diǎn)是：包括重力盤、旋轉(zhuǎn)輪、傳動(dòng)軸和單向齒輪，其中重力輪下表面垂直連接有第一磁鐵組、第一超導(dǎo)隔板、固定座和連接桿，旋轉(zhuǎn)輪位于重力輪下方且其中心線與重力輪中心線重合，旋轉(zhuǎn)輪上表面垂直連接有中心主軸、第二超導(dǎo)隔板、第二磁鐵組和端面凸輪，重力盤、旋轉(zhuǎn)輪及與之連接的部件表層均設(shè)有超導(dǎo)涂層。本發(fā)明利用旋轉(zhuǎn)輪上表面設(shè)有均勻間距的端面凸輪將降低重力輪在上升過程中垂直方向的作用力，實(shí)現(xiàn)用更小的力推動(dòng)較大物體的目的，降低了機(jī)械負(fù)荷和生產(chǎn)成本。使用磁鐵和超導(dǎo)材料相互配合，為推動(dòng)重力輪提供力可以有效降低旋轉(zhuǎn)輪的硬件要求，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。
【專利說明】
重力裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及扭矩驅(qū)動(dòng)領(lǐng)域，具體的講是重力裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中將重物直接垂直移動(dòng)到高處需要克服重物本身的重力，當(dāng)重物質(zhì)量較高時(shí)在垂直方向需要更多的作用力，很多時(shí)候增加了機(jī)械的負(fù)荷和超過人體的極限。在物理學(xué)中通常使用坡來降低重力在垂直方向上的分解力，坡度越小重力在垂直方向上的分解力越小推動(dòng)越省力，從而實(shí)現(xiàn)使用較小的力使重物上升到指定位置。
[0003]超導(dǎo)永磁鐵可以進(jìn)行磁場(chǎng)的屏蔽，超導(dǎo)材料做成封口空間絕大部分磁場(chǎng)集中在超導(dǎo)回路中，因?yàn)槌瑢?dǎo)材料的磁導(dǎo)率比空氣的磁導(dǎo)率要打上萬倍，所以組成封口空間的空腔中磁阻要比超導(dǎo)材料大很多，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線絕大部分將沿著超導(dǎo)材料內(nèi)壁通過，幾乎沒有磁感應(yīng)線穿過空腔，即空腔中的磁通量接近零。因此被超導(dǎo)材料屏蔽的封口空間中幾乎沒有外磁場(chǎng)，從而達(dá)到靜磁屏蔽的效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有物體垂直升降使用高功率的機(jī)械，當(dāng)物體重量上升，機(jī)械負(fù)荷增大，生產(chǎn)成本增加，機(jī)械磨損增大的問題，提供一種結(jié)合坡度省力與磁場(chǎng)應(yīng)用的重力裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題，采用的技術(shù)方案是，重力裝置包括重力盤、旋轉(zhuǎn)輪、傳動(dòng)軸和2個(gè)以上的單向齒輪，所述重力盤下面安置有垂直連接的第一磁鐵組、第一超導(dǎo)隔板、固定座和連接桿，第一磁鐵組包含2個(gè)以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組中每個(gè)磁鐵外圍設(shè)有I個(gè)第一超導(dǎo)隔板，固定座上連接有滑輪，固定座外圍設(shè)有2根連接桿，連接桿下端連接有齒條，連接桿通過齒條與單向齒輪嚙合。其中旋轉(zhuǎn)輪位于重力盤下方且其中心線與重力盤中心線重合，旋轉(zhuǎn)輪上面安置有垂直連接的中心主軸、第二超導(dǎo)隔板、第二磁鐵組和端面凸輪，第二磁鐵組包含2個(gè)以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以旋轉(zhuǎn)輪中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組與第一磁鐵組磁性相斥，第二磁鐵組中磁鐵被2個(gè)相交組成“U”結(jié)構(gòu)第二超導(dǎo)隔板包圍，端面凸輪朝向一致均勻排列以旋轉(zhuǎn)輪中心為圓心呈圓周分布，端面凸輪上表面與滑輪接觸。其中傳動(dòng)軸設(shè)于旋轉(zhuǎn)輪下方且穿過單向齒輪。
[0006]這樣設(shè)計(jì)的目的在于，將重力盤垂直移動(dòng)改為沿端面凸輪上表面斜面斜向上移動(dòng)，降低了重力盤的重力在垂直方向上的分解力，從而旋轉(zhuǎn)盤僅需要較小的作用力即可將重力盤推上運(yùn)行指定位置，當(dāng)重力盤升到最高的位置后隨即進(jìn)行垂直下落，將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能提供給單向齒輪從而帶動(dòng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0007]另一個(gè)目的在于除了在水平方向上圓周運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)輪端面凸輪為重力盤提供一個(gè)斜向上的作用力外，分別位于重力盤下表面和旋轉(zhuǎn)輪上表面的第一磁鐵組與第二磁鐵組磁性相斥，也為重力盤向上移動(dòng)提供一個(gè)力量。
[0008]進(jìn)一步的，滑輪與端面凸輪頂部接觸時(shí)，第一超導(dǎo)隔板與第二超導(dǎo)隔板在水平面投影為封口結(jié)構(gòu)將第一磁鐵組與第二磁鐵組完全隔離，使第一磁鐵組與第二磁鐵組失去相斥作用。
[0009]進(jìn)一步的，滑輪與端面凸輪底部接觸時(shí)，第一磁鐵組與第二磁鐵組在水平面投影完全重合，使第一磁鐵組與第二磁鐵組產(chǎn)生相斥作用。
[0010]這樣設(shè)計(jì)的目的在于，超導(dǎo)永磁鐵可以進(jìn)行磁場(chǎng)的屏蔽，超導(dǎo)材料做成封口空間絕大部分磁場(chǎng)集中在超導(dǎo)回路中，因此組成封口空間的空腔中磁阻要比超導(dǎo)材料大很多，外磁場(chǎng)的磁感應(yīng)線絕大部分將沿著超導(dǎo)材料內(nèi)壁通過，幾乎沒有磁感應(yīng)線穿過空腔，即空腔中的磁通量接近零。因此被超導(dǎo)材料屏蔽的封口空間中幾乎沒有外磁場(chǎng)，從而達(dá)到靜磁屏蔽的效果。當(dāng)滑輪運(yùn)行至與端面凸輪頂部接觸時(shí)，隨即需要進(jìn)入垂直下落運(yùn)動(dòng)，通過超導(dǎo)隔板在水平面投影的封口結(jié)構(gòu)完全隔離第一磁鐵組與第二磁鐵組，使之失去磁性相斥作用。當(dāng)滑輪運(yùn)行至與端面凸輪底部接觸時(shí)，隨即旋轉(zhuǎn)輪斜向上的推重力輪，同時(shí)第一磁鐵組、第二磁鐵組間產(chǎn)生向上排斥作用將重力盤再次提升到指定位置。
[0011]進(jìn)一步的，重力盤下面還安置有垂直連接I根以上的行程桿，行程桿位于固定座外圍，行程桿下端連接有齒條，當(dāng)重力盤體積較大時(shí)，行程桿可以保證重力盤內(nèi)部結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。
[0012]進(jìn)一步的，行程桿通過下端連接的齒條與連接輪嚙合，連接輪與單向齒輪嚙合。
[0013]可選的，重力盤下表面還連接有緩沖裝置，緩沖裝置包括2根以上的滑動(dòng)桿和每根滑動(dòng)桿下端連接的緩沖彈簧。
[0014]可選的，滑動(dòng)桿左右兩端還設(shè)有滾輪。這樣設(shè)計(jì)的目的在于重力盤質(zhì)量較大，垂直向下時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械能較高，易對(duì)端面凸輪與橢圓滑輪造成損傷，添加對(duì)稱分布的滑動(dòng)桿，并在滑動(dòng)桿的下端設(shè)置緩沖彈簧可以緩釋重力盤垂直方向上的沖擊力，同時(shí)一部分沖擊力使緩沖彈簧發(fā)生彈性形變?cè)谥亓ΡP上升期間可以輔助旋轉(zhuǎn)輪為重力盤提供向上作用力。
[0015]進(jìn)一步的，第一磁鐵組通過隔磁層與重力盤連接，第二磁鐵組通過隔磁層與旋轉(zhuǎn)輪連接。
[0016]進(jìn)一步的，重力盤和旋轉(zhuǎn)輪外表面覆蓋有超導(dǎo)涂層。
[0017]本發(fā)明的有益效果至少包括以下之一；
1、電動(dòng)機(jī)通過減速機(jī)減速增大扭矩推動(dòng)旋轉(zhuǎn)輪做圓周運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)輪上的端面凸輪上表面凸起將降低重力盤在上升過程中垂直方向的作用力，實(shí)現(xiàn)用更小的力推動(dòng)較大物體的目的，降低了機(jī)械負(fù)荷和生產(chǎn)成本。
[0018]2、使用磁鐵和超導(dǎo)材料相互配合，為推動(dòng)重力盤向上移動(dòng)增加了一個(gè)垂直方向上的力量。
[0019]3、在重力盤上設(shè)置滑動(dòng)桿及在滑動(dòng)桿上添加緩沖彈簧，可以緩解重力盤垂直下落時(shí)造成的機(jī)械損傷，同時(shí)滑動(dòng)桿可以提高重力裝置的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020]圖1為重力裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為重力盤仰視結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為旋轉(zhuǎn)輪結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為行程桿、單向齒輪、連接齒輪和連接桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；
圖中標(biāo)記為:101為重力盤、102為滑輪、103為固定座、104為第一磁鐵組、105為第一超導(dǎo)隔板、106為行程桿、107為滑動(dòng)桿、108為齒條、109為連接桿、201為旋轉(zhuǎn)輪、202為端面凸輪、203為第二磁鐵組、204為第二超導(dǎo)隔板、205為中心主軸、301為傳動(dòng)軸、302為單向齒輪、401為緩沖彈簧、402為滾輪、403為連接齒輪。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)能夠更加清晰明白，以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明保護(hù)內(nèi)容。
[0022]實(shí)施例1
如圖1所示，重力裝置示意圖，包括重力盤101、旋轉(zhuǎn)輪201、傳動(dòng)軸301和2個(gè)以上的單向齒輪302，其中重力盤101下面安置有垂直連接的第一磁鐵組104、第一超導(dǎo)隔板105、固定座103和連接桿109，第一磁鐵組104包含2個(gè)以上磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤101中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組104中每個(gè)磁鐵外圍設(shè)有I個(gè)第一超導(dǎo)隔板105，固定座103上連接有滑輪102，固定座103外圍設(shè)有2根連接桿109，連接桿109下端連接有齒條108，連接桿109通過齒條108與單向齒輪302嚙合。其中旋轉(zhuǎn)輪201位于重力盤101下方且其中心線與重力盤101中心線重合，旋轉(zhuǎn)輪201上面安置有垂直連接的中心主軸205、第二超導(dǎo)隔板204、第二磁鐵組203和端面凸輪202，第二磁鐵組203包含2個(gè)以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勾排列以旋轉(zhuǎn)輪201中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組203與第一磁鐵組104磁性相斥，端面凸輪202朝向一致均勻排列以旋轉(zhuǎn)輪201中心為圓心呈圓周分布，端面凸輪202上表面與滑輪102接觸。傳動(dòng)軸301設(shè)于旋轉(zhuǎn)輪201下方且穿過單向齒輪302。
[0023]如圖2所示，重力盤仰視結(jié)構(gòu)示意圖，重力盤101下面安置有垂直連接的第一磁鐵組104、第一超導(dǎo)隔板105、固定座103和連接桿109，第一磁鐵組104包含4個(gè)的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤101中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組104中每個(gè)磁鐵外圍設(shè)有I個(gè)第一超導(dǎo)隔板105，固定座103上連接有滑輪102，固定座103外圍設(shè)有2根連接桿109，連接桿109下端連接有齒條108，連接桿109通過齒條108與單向齒輪302嚙合，重力盤101下面還安置有垂直連接2根行程桿106，行程桿106位于固定座103外圍，行程桿106下端連接有齒條108。
[0024]如圖3所示，旋轉(zhuǎn)輪俯視結(jié)構(gòu)示意圖，旋轉(zhuǎn)輪201上面安置有垂直連接的中心主軸205、第二超導(dǎo)隔板204、第二磁鐵組203和端面凸輪202，第二磁鐵組203包含4個(gè)磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勾排列以旋轉(zhuǎn)輪201中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組203與第一磁鐵組104磁性相斥，第二磁鐵組203中磁鐵被2個(gè)相交組成“U”結(jié)構(gòu)的第二超導(dǎo)隔板204包圍，端面凸輪202朝向一致均勻排列以旋轉(zhuǎn)輪201中心為圓心呈圓周分布。
[0025]如圖4所示，行程桿、單向齒輪、連接齒輪和連接桿連接結(jié)構(gòu)示意圖，傳動(dòng)軸301穿過單向齒輪302，行程桿106通過下端連接的齒條108與連接輪403嚙合，連接輪403與單向齒輪302嚙合，連接桿109下端連接有齒條108，連接桿109通過齒條108與單向齒輪302嚙合，滑動(dòng)桿107下端設(shè)有緩沖彈簧401，滑動(dòng)桿107垂直穿過傳動(dòng)軸9所在水平平面。
[0026]實(shí)施例2
重力裝置作用原理，電機(jī)控制旋轉(zhuǎn)輪201順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，開始時(shí)第一磁鐵組104與第二磁鐵組203水平面投影完全重合，由于兩組磁鐵磁性相斥，重力盤101受到一個(gè)向上的排斥力，滑輪102與端面凸輪202底部接觸，隨著旋轉(zhuǎn)輪201轉(zhuǎn)動(dòng)，滑輪102受到一個(gè)沿著端面凸輪202斜向上的力，在排斥力與力的作用下，重力盤101向上移動(dòng)，當(dāng)滑輪102與端面凸輪202頂部接觸時(shí)，觸發(fā)與第一超導(dǎo)隔板105和第二超導(dǎo)隔板204相連的行程開關(guān)，此時(shí)第一超導(dǎo)隔板105與第二超導(dǎo)隔板204在水平面投影為封口結(jié)構(gòu)將第一磁鐵組104與第二磁鐵組203也完全隔離。向上的排斥力完全消失，沿端面凸輪202斜向上的力也消失，隨即重力盤101離開端面凸輪202上表面的頂部，做垂直下落運(yùn)動(dòng)，最終重力盤101上的滑輪102與端面凸輪202底部接觸，在重力盤101做垂直下落運(yùn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)與之連接的行程桿106、連接桿109和滑動(dòng)桿107快速向下運(yùn)動(dòng)。行程桿106和連接桿109通過與之嚙合的單向齒輪302或者連接齒輪403帶動(dòng)傳動(dòng)軸301快速轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將重力盤101的重力勢(shì)能轉(zhuǎn)換為傳動(dòng)軸301的機(jī)械能，滑動(dòng)桿107通過與之相連的緩沖彈簧401緩解此次重力盤101垂直下落運(yùn)動(dòng)帶來的機(jī)械損傷。滑輪102與端面凸輪202底部接觸后隨著旋轉(zhuǎn)輪201水平移動(dòng)立刻再次沿端面凸輪202斜向上移動(dòng)，滑輪102再次受到一個(gè)沿著端面凸輪202斜向上的力，再次觸發(fā)與第一超導(dǎo)隔板105和第二超導(dǎo)隔板204相連的行程開關(guān)，超導(dǎo)隔板暫時(shí)關(guān)閉，第一磁鐵組104與第二磁鐵組203水平面投影再次完全重合，由于兩組磁鐵磁性相斥，重力盤101再次受到一個(gè)向上的排斥力，重力盤1I再次向上移動(dòng)，帶動(dòng)與之連接的行程桿106、外連接桿109和滑動(dòng)桿107快速向上運(yùn)動(dòng)，重力盤一直重復(fù)上移-垂直向下-上移-垂直向下-上移的運(yùn)動(dòng)。
[0027]實(shí)施例3
假設(shè)該重力裝置端面凸輪202上坡角度為α=30°，沿端面凸輪202斜向上的力為F=1600kgf，上升高度為h，斜面移動(dòng)距離為S，通過公式F.S=M.g.h，又有sina=h/S，可計(jì)算得M為3200kg，故通過此上坡角度的重力裝置可以使用1600kgf的作用力推動(dòng)3200kg的物體向上移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了用更小的力推動(dòng)較大物體的目的，降低了機(jī)械負(fù)荷和生產(chǎn)成本。
[0028]實(shí)施例4
第一磁鐵組104與第二磁鐵組203均使用N48型號(hào)的釹鐵硼磁鐵，其剩磁感應(yīng)強(qiáng)度為1385Br mT，矯頑力在835bHc KA/m以上，內(nèi)稟矯頑力在876iHc KA/m以上，最大磁能積為380(BH)max KJ/m30
[0029]實(shí)施例5
基于實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)描述，第一磁鐵組104通過銅材料的隔磁層與重力盤101連接，第二磁鐵組203通過鋁材料的隔磁層與旋轉(zhuǎn)輪201連接。
[0030]實(shí)施例6
基于實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)描述，重力盤101和旋轉(zhuǎn)輪201表面覆蓋有超導(dǎo)涂層。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.重力裝置，其特征在于:包括重力盤(101)、旋轉(zhuǎn)輪(201)、傳動(dòng)軸(301)和2個(gè)以上的單向齒輪(302)，所述重力盤(101)下面安置有垂直連接的第一磁鐵組(104)、第一超導(dǎo)隔板(105)、固定座(103)和連接桿(109)，第一磁鐵組(104)包含2個(gè)以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤(101)中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組(104)中每個(gè)磁鐵外圍設(shè)有I個(gè)第一超導(dǎo)隔板(105)，固定座(103)上連接有滑輪(102)，固定座(103)外圍設(shè)有2根連接桿(109)，連接桿(109)下端連接有齒條(108)，連接桿(109)通過齒條(108)與單向齒輪(302)嚙合;所述旋轉(zhuǎn)輪(201)位于重力盤(101)下方且其中心線與重力盤(101)中心線重合，旋轉(zhuǎn)輪(201)上面安置有垂直連接的中心主軸(205)、第二超導(dǎo)隔板(204)、第二磁鐵組(203)和端面凸輪(202)，第二磁鐵組(203)包含2個(gè)以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以旋轉(zhuǎn)輪(201)中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組(203)與第一磁鐵組(104)磁性相斥，第二磁鐵組(203)中磁鐵被2個(gè)相交組成“U”結(jié)構(gòu)的第二超導(dǎo)隔板(204)包圍，端面凸輪(202)朝向一致均勻排列以旋轉(zhuǎn)輪(201)中心為圓心呈圓周分布，端面凸輪(202)上表面與滑輪(102)接觸;所述傳動(dòng)軸(301)設(shè)于旋轉(zhuǎn)輪(201)下方且穿過單向齒輪(302)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述滑輪(102)與端面凸輪(202)頂部接觸時(shí)，第一超導(dǎo)隔板(105)與第二超導(dǎo)隔板(204)在水平面投影為封口結(jié)構(gòu)將第一磁鐵組(104)與第二磁鐵組(203)完全隔離。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述滑輪(102)與端面凸輪(202)底部接觸時(shí)，第一磁鐵組(104)與第二磁鐵組(203)在水平面投影完全重合。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述重力盤(101)下面還安置有垂直連接I根以上的行程桿(106)，行程桿(106)位于固定座(103)外圍，行程桿(106)下端連接有齒條(108)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的重力裝置，其特征在于:所述行程桿(106)通過下端連接的齒條(108)與連接輪(403)嚙合，連接輪(403)與單向齒輪(302)嚙合。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述重力盤(101)下表面還連接有緩沖裝置，所述緩沖裝置包括2根以上的滑動(dòng)桿(107)和每根滑動(dòng)桿(107)下端連接的緩沖彈簧(401)。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的重力裝置，其特征在于:所述滑動(dòng)桿(107)左右兩端還設(shè)有滾輪(402)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述第一磁鐵組(104)通過隔磁層與重力盤(101)連接，所述第二磁鐵組(203)通過隔磁層與旋轉(zhuǎn)輪(201)連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述重力盤(101)和旋轉(zhuǎn)輪(201)外表面覆蓋有超導(dǎo)涂層。
【文檔編號(hào)】F03G3/00GK106089608SQ201610603674
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月28日 公開號(hào)201610603674.X, CN 106089608 A, CN 106089608A, CN 201610603674, CN-A-106089608, CN106089608 A, CN106089608A, CN201610603674, CN201610603674.X
【發(fā)明人】韋福華
【申請(qǐng)人】韋福華