專利名稱：一種發(fā)電電動一體化裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于發(fā)電及電動一體化設備。
背景技術：
傳統(tǒng)的發(fā)電機及電動機均是各自獨立的設備，要同時使用發(fā)電機和電動機時，需要兩臺設備，即浪費能源，又占據(jù)空間，在實際使用過程中具有較大的局限性。
隨著技術的不斷發(fā)展，出現(xiàn)了一體化的電動發(fā)電機，但大部分都是靠定子、轉子來實現(xiàn)電機的運轉，如中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?3145184.5的發(fā)明專利申請公開了一種“一體化電動發(fā)電機”，其包括機罩殼、端蓋、定子、轉子、電機軸、換向器、彈性滑動銅片、電環(huán)，其發(fā)明點在于定子采用和電機軸同心的雙層電樞，兩層電樞間留有間隙，轉子為鑲嵌有永磁體磁極的筒形磁極環(huán)，轉子設在雙層電樞的間隙中，且電樞與磁極間留有氣隙，在端蓋與電機軸間設有軸承，該發(fā)明專利申請的優(yōu)點是利用了磁極兩個面的異生磁場，從而使一個電動機同時輸出機械能和電能，達到了電動發(fā)電一體化的目的。
但由于該設備采用定子、轉子相配合的結構，所以輸出的動力有限，通常僅適合于各種小型機器及其它設備使用，無法滿足高轉速大動力的輸出要求，如果要實現(xiàn)高轉速大動力，勢必要增加設備的體積，也具有一定的局限性。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種既實現(xiàn)高轉速大動力輸出，又同時能實現(xiàn)發(fā)電功能的發(fā)電電動一體化裝置。
為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，采用的技術方案如下一種發(fā)電電動一體化裝置，包括有U型電磁鐵，強永磁體活塞，曲軸，以及發(fā)電裝置和電動裝置；所述U型電磁鐵其兩端的磁極在電磁鐵磁極轉換裝置的作用下不斷變換，且同一時刻，U型電磁鐵兩端的磁極相反；所述強永磁體活塞在U型電磁鐵的不斷變化的磁極的磁場作用下，做相向和背向U型電磁鐵的往復運動；所述發(fā)電裝置為繞置于強永磁體活塞外部的線圈；所述曲軸與強永磁體活塞通過連桿連接；所述電動裝置為與曲軸連接的傳動裝置。
本發(fā)明通過強永磁體活塞在可轉換磁極的U型電磁鐵的磁場作用下，在線圈內做來回運動，而切割磁力線發(fā)電，另一方面又通過連桿帶動曲軸的轉動，從而也帶動電動裝置的運作，實現(xiàn)了發(fā)電、電動一體化，又在強磁力作用下，活塞的往復運動實現(xiàn)了高轉速大動力的輸出，此時，轉速決定于單位時間內活塞的沖程，所以通過加大活塞的沖程或增強U型電磁鐵與活塞的磁作用力，均可提高本發(fā)明的轉速及動力輸出。
更進一步的，本發(fā)明包括兩個強永磁體活塞，所述每個強永磁體活塞外殼由耐磨合金制成，殼內為強永磁體，且活塞上端設置有用于連接連桿的連接耳，活塞設置于開敝式活塞導向缸套之中，并設置有與活塞導向缸套內表面的滑軌相對應的滑輪；兩個活塞導向缸套垂直固定于U型電磁鐵兩端磁極的正上方；所述作為發(fā)電裝置的線圈繞置于活塞導向缸套的外表面。
相應的，本發(fā)明還設置有兩個曲軸機體殼，兩個曲軸機體殼固定在兩個活塞導向缸套的上方，每個曲軸機體殼內均安裝有曲軸，曲軸分別通過銷軸與連桿活動連接，且銷軸的位置相對錯開。故而，本發(fā)明可采用兩套通過連桿連接的活塞與曲軸，兩個活塞分別正處于U型電磁鐵的兩磁極正上方，由于U型電磁鐵的兩個磁極相反，而兩個活塞的磁極一致，所以在U型電磁鐵的作用下，兩個活塞的沖程相反，而由于曲軸與連桿連接的銷軸位置剛好錯開，所以，活塞的沖程相反正好帶動曲軸轉動的互補，實現(xiàn)了高轉速大動力的性能。
所述兩個曲軸中心軸相近的一端通過連軸套或連軸齒輪連接在一起，構成為同心軸，實現(xiàn)轉動的互補；同樣的，本發(fā)明也可采用多套設備互連，通過曲軸的連接，實現(xiàn)多沖程動力輸出。
所述U型電磁鐵由U型硅鐵芯片及繞在其上的線圈組成，U型電磁鐵兩極向上固定于墊板上安裝在封閉式機體殼內，封閉式機體殼兩端設置有單向冷卻介質注入口和排放口。
所述的電磁鐵磁極轉換裝置由凸輪、磁極轉換開關、電路板組成，四個凸輪分兩組分別固定安裝在兩個傳動曲軸的各兩側，同一組凸輪的凸位一致，而兩組凸輪的凸位錯開，四個磁極轉換開關分為兩組分別固定在兩個曲軸機體殼上部分，在每個曲軸的各兩側分別與兩組凸輪對應接觸；電路板安裝在U型電磁鐵的機體殼一側，電路板將外輸入電源線路分為兩組，分別與兩組磁極轉換開關連接，從兩組磁極轉換開關引出兩組接通電源線路接回到電路板，電路板將兩組接通電源線路正負極錯開并聯(lián)，并聯(lián)后引出兩條線路與U型電磁鐵線圈兩端相接。上述結構，由于兩組凸輪的凸位錯開，隨著凸輪的轉動，與兩組凸輪接觸的兩組磁極轉換開關輪流接通電源。可轉換磁極U型電磁鐵線圈不間斷地輪流接通從兩組磁極轉換開關輸送來的正負極不同的電源，使U型電磁鐵的兩端磁極始終相反，且磁場磁極又不斷地發(fā)生轉換，實現(xiàn)了U型電磁鐵的可轉換磁極功能。
本發(fā)明具有如下特點1、節(jié)能、高效。
本發(fā)明的U型電磁鐵兩極磁場同時產(chǎn)生磁能作用，兩個強永磁體活塞共同作用于同心軸，充分利用電磁效力，大幅度提高磁能效應。
2、強磁力、附加值。
本發(fā)明通過封閉式的可轉換磁極U型電磁鐵機體殼兩端設置注入口和排放口，通過壓力泵循環(huán)注入和排放冷卻介質，冷卻電磁鐵，從而能夠最大限度地增大U型電磁鐵線圈的電流量，大幅度提高電磁鐵磁場的磁力。根據(jù)冷卻介質在冷卻電磁鐵的同時遇熱澎脹的原理，利用冷卻介質從排放口噴射出的動力，推動附設發(fā)電機發(fā)電。
3、動力強勁，轉速快。
本發(fā)明通過U型式電磁鐵和雙活塞式強永磁體作電磁驅動，磁場中磁力最強的磁極相對同時起吸、斥作用，作用力強勁；活塞式運行，完成一次往復運行的行程短，因此雙活塞同時完成一次往復行程，能夠快速強勁地帶動連動裝置作運轉，輸出快速強勁的動力。
4、動力輸出平穩(wěn)、均衡。
強永磁體活塞完成每次往復行程都是由電磁鐵磁場與強永磁體活塞磁場最強的磁極垂直相對作連續(xù)的吸、斥驅動。兩個永磁體活塞是連動的，在同時完成一次往復行程中所受到磁場的吸、斥驅動是同時作用的。所以兩個永磁活塞在運行過程中所受到磁場磁力的作用力是十分均勻的，輸出的動力也就十分平穩(wěn)、均衡。動力輸出的平穩(wěn)、均衡減小了振動，同時也保證了輸出動力的強勁。
5、采取開敝式永磁體活塞導向缸套和強永磁體活塞配置滑輪，能減少強永磁體活塞摩擦力及阻力，提高能動力，減少材料發(fā)熱，提高材料壽命。開敝式活塞導向缸套減少強永磁體活塞磁場對發(fā)電線圈的阻隔。
6、兼具發(fā)電、電動功能。發(fā)電功能只需增加發(fā)電線圈而不需增加更多配置，并且發(fā)電不額外消耗動力。所產(chǎn)生電源可作循環(huán)補充蓄電或作為驅動多機連機電源或對外輸出電源。
7、磁極轉換裝置設置準確、簡單、合理。磁極轉換凸輪是固定安裝在傳動曲軸上并同步運轉。而傳動曲軸的轉動是強永磁體活塞在磁場磁力的驅動下通過連桿傳動的。磁場產(chǎn)生磁力驅動是電磁鐵線圈通過輸入的電源發(fā)生電極不斷轉換而產(chǎn)生磁場磁極不斷轉換，使磁場不斷發(fā)生同性相斥、異性相吸作用，從而驅動強永磁體活塞作運動。電源發(fā)生電極轉換是由隨傳動曲軸轉動的磁極轉換凸輪觸動磁極轉換開關接、斷電源，并由電線路通過磁極轉換電路板線路分配輸送給電磁鐵線圈的。整套磁極轉換裝置連動，保證了U型電磁鐵磁極轉換的準確性和可靠性。支臂式磁極轉換開關采用接觸式接、斷電源，避免電擦式開關產(chǎn)生火花和發(fā)熱。磁極轉換電路板設置合理、緊湊。
8、動力輸出方式靈活多樣。傳動曲軸可相對于機體作90度方向固定輸出動力?？上虿煌较蚍州S同時輸出動力。
9、動力組合。沿傳動曲軸中心軸方向多機連軸平行排列組合為電動機組。并可增加一條中心傳動軸，多機圍繞中心傳動軸橫截面排列成電動機組。也可再沿中心傳動軸縱方向排列多組電動機組，形成強大的動力組合。
10、本機整合兼具現(xiàn)有電動機和活塞式內燃機的優(yōu)點，并具有無污染、零排放、無噪聲、動力輸出持續(xù)、振動小的優(yōu)點?？朔爽F(xiàn)有電動機動力不強、轉速不快的缺陷。


圖1為本發(fā)明的結構示意圖；圖2為本發(fā)明的側視圖；圖3為本發(fā)明的電磁鐵磁極轉換線路示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步的說明。
本發(fā)明的結構如附圖1、附圖2所示，由可轉換磁極U型電磁鐵部分、強永磁體活塞部分、發(fā)電部分、傳動部分、電磁鐵磁極轉換裝置等五大部分組成。
可轉換磁極U型電磁鐵部分由U型硅鐵芯片11、線圈12、封閉式機體殼13、固定墊片14、單向冷卻介質注入口和排放口15組成。硅鐵芯片11及繞在硅鐵芯片上的線圈12組成可轉換磁極U型電磁鐵，U型電磁鐵磁場磁極的轉換由其線圈12接通磁極轉換電路板16輸入的不間斷轉換正負極的電源而產(chǎn)生；封閉式電磁鐵機體殼13為矩形體。機體殼底蓋板131通過螺桿132固定在機體殼上形成封閉式的機體殼。底蓋板131上設置有中空的U型電磁鐵固定墊板14。U型電磁鐵兩極向上固定于墊板上安裝在封閉式機體殼內；封閉式機體殼兩端設置有單向冷卻介質注入口和排放口15。冷卻介質通過壓力泵注入機體殼內。冷卻介質在機體殼內遇熱(電磁鐵線圈通電后發(fā)熱)澎脹到具有一定壓力后從具有彈簧壓力裝置的排放口排出機體殼外，通過回收裝置冷卻再由管道將冷卻介質輸送回壓力泵，利用冷卻介質從排放口噴射出的動力還可加裝發(fā)電裝置實現(xiàn)附加發(fā)電。冷卻介質循環(huán)冷卻繞在U型電磁鐵的線圈，使線圈能夠通過最大電流量而使電磁鐵能夠獲得最大磁場磁能。
強永磁體活塞部分由兩個強永磁體活塞21及兩個開敝式永磁體活塞導向缸套22組成。強永磁體活塞21為四方柱形，外殼由抗磁性耐磨合金制成，殼內為強永磁體，活塞上端有連接耳211。每個強永磁體活塞21都設有四個滑輪212。兩個強永磁體活塞21磁極一致，分別安置于兩個強永磁體活塞導向缸套22內。強永磁體活塞連接耳211通過銷軸23與連桿24的下端活接。兩個四方柱形的開敝式強永磁體活塞導向缸套22分別垂直固定于可轉換磁極U型電磁鐵兩磁極的正上方。兩個強永磁體活塞21在兩個開敝式永磁體活塞導向缸套22內分別對正可轉換磁極U型電磁鐵兩端磁極。兩個強永磁體活塞導向缸套22上端與傳動曲軸機體殼31固定連接。兩個固定磁極的強永磁體活塞21在對正的可轉換磁極U型電磁鐵反復轉換磁場磁極，不斷產(chǎn)生同性相斥異性相吸的作用下，作縱向往復運動，通過連桿24帶動傳動曲軸32運轉，把磁能變?yōu)闄C械能輸出動力。所述活塞及活塞缸套也可采用圓柱形結構。
發(fā)電部分由分別繞在兩個開敝式強永磁體活塞導向缸套22外的兩個互相連接的線圈25組成。兩個線圈25通過導向缸套22內強永磁體活塞21上下往復運動磁場不斷發(fā)生變化而產(chǎn)生電流。其產(chǎn)生的電源由導線輸送回電瓶作電源補充或作多機連機電源或者作為電源輸出。
傳動部分由傳動曲軸機體殼31、傳動曲軸32、連桿24等組成。兩個傳動曲軸機體殼31為矩形體，平行分別固定在兩個開敝式強永磁體活塞導向缸套22上。機體殼31以傳動曲軸軸承孔中心水平分為上下兩部分，上半部分高出下半部分一定高度，以預留一定空間安裝轉換磁極開關33。上下兩部分通過固定螺桿34結合為一體；兩個傳動曲軸32安裝在兩個機體殼31內，分別通過銷軸35與兩條連桿24一端活接。兩條連桿24另一端又分別通過銷軸23與兩個強永磁體活塞21活接。兩個傳動曲軸32中心軸相近的一端通過連軸套36(連軸齒輪)連接在一起，成為同心軸。兩個傳動曲軸32的連桿銷軸35位置相對錯開，以使兩條連桿24另一端活接的兩個強永磁體活塞21在導向缸套22內的位置相對錯開。
電磁鐵磁極轉換裝置如附圖1、附圖2及附圖3所示，由凸輪41、磁極轉換開關33、電路板42組成。四個凸輪41分兩組分別固定安裝在兩個傳動曲軸32的各兩側，與傳動曲軸32同步運轉。同一組凸輪41的凸位一致，而兩組凸輪41的凸位錯開。兩組凸輪41的凸位是根據(jù)兩個傳動曲軸連桿銷軸35的位置相對設定。四個磁極轉換開關33分為兩組分別固定在兩個傳動曲軸機體殼31上部分，在每個曲軸的各兩側分別與兩組凸輪41對應接觸；電路板42安裝在可轉換磁極電磁鐵機體殼13一側。電路板42將外輸入電源線路分為兩組，分別與兩組磁極轉換開關33連接。從兩組磁極轉換開關33引出兩組接通電源線路接回到電路板42。電路板42將兩組接通電源線路正負極錯開并聯(lián)，并聯(lián)后引出兩條線路與可轉換磁極U型電磁鐵線圈兩端相接。由于兩組凸輪41凸位錯開，隨著凸輪的轉動，與兩組凸輪41接觸的兩組磁極轉換開關33輪流接通電源。可轉換磁極U型電磁鐵線圈12不間斷地輪流接通從兩組磁極轉換開關33輸送來的正負極不同的電源，使電磁鐵11的磁場磁極不斷地發(fā)生轉換，對兩個強永磁體活塞21不斷地作異性相吸、同性相斥的磁力作用，使兩個強永磁鐵活塞21不斷地作往復運動，通過傳動裝置將磁能轉變?yōu)闄C械能輸出動力。
本發(fā)明的特點為雙活塞式電動機，又兼具發(fā)電功能?；钊诫妱訖C是全程電動機。永磁體活塞在往復運行全過程都受到磁場磁力的驅動，優(yōu)于汽油機、柴油機在其活塞二沖程、四沖程的運行過程中有一半以上的運行是為缸體排汽、壓縮缸內空氣，這過程不作功而只耗能。相對于現(xiàn)有電動機來講，現(xiàn)有電動機磁力驅動是側面吸、斥作用，輸入相同的電力產(chǎn)生的磁場磁力分散。此外，現(xiàn)有電動機完成運轉一周時間較長，特別是大功率電動機的運轉時間則更長，輸出動力的轉速較慢。本發(fā)明將解決長期以來現(xiàn)有電動機轉速不快的問題。
本發(fā)明具有活塞式內燃機動力強、轉速快的優(yōu)點，但克服了內燃機動力輸出有間繚、較振動、噪聲大、廢氣排放的缺陷；制造工藝簡易，便于安裝檢修，相對體積小(特別是大功率機)、兼具發(fā)電功能、耗電少。便于組合，提升動力；可兼容多項高新技術成果；適用性廣、如作為汽車(機車)動力，改裝方便。
權利要求
1.一種發(fā)電電動一體化裝置，其特征在于包括有U型電磁鐵，強永磁體活塞，曲軸，以及發(fā)電裝置和電動裝置；所述U型電磁鐵其兩端的磁極在電磁鐵磁極轉換裝置的作用下不斷變換，且同一時刻，U型電磁鐵兩端的磁極相反；所述強永磁體活塞在U型電磁鐵的不斷變化磁極的磁場作用下，做相向和背向U型電磁鐵的往復運動；所述發(fā)電裝置為繞置于強永磁體活塞外部的線圈；所述曲軸與強永磁體活塞通過連桿連接；所述電動裝置為與曲軸連接的傳動裝置。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電電動一體化裝置，其特征在于包括兩個強永磁體活塞，所述每個強永磁體活塞外殼由耐磨合金制成，殼內為強永磁體，且活塞上端設置有用于連接連桿的連接耳，活塞設置于開敝式活塞導向缸套之中，并設置有與活塞導向缸套內表面的滑軌相對應的滑輪；兩個活塞導向缸套垂直固定于U型電磁鐵兩端磁極的正上方；所述作為發(fā)電裝置的線圈繞置于活塞導向缸套的外表面。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)電電動一體化裝置，其特征在于還設置有兩個曲軸機體殼，兩個曲軸機體殼固定在兩個活塞導向缸套的上方，曲軸機體殼內均安裝有曲軸，曲軸分別通過銷軸與連桿活動連接，且不同曲軸機體殼內的曲軸所設置的銷軸的位置相對錯開。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)電電動一體化裝置，其特征在于所述兩個曲軸機體殼內的曲軸在中心軸相近的一端通過連軸套或連軸齒輪連接在一起，構成為同心軸。
5.根據(jù)權利要求4所述的發(fā)電電動一體化裝置，其特征在于所述U型電磁鐵由U型硅鐵芯片及繞在其上的線圈組成，U型電磁鐵兩極向上固定于墊板上安裝在封閉式機體殼內，封閉式機體殼兩端設置有單向冷卻介質注入口和排放口。
6.根據(jù)權利要求5所述發(fā)電電動一體化裝置，其特征在于所述的電磁鐵磁極轉換裝置由凸輪、磁極轉換開關、電路板組成，四個凸輪分兩組分別固定安裝在兩個曲軸機體殼內的曲軸兩側，同一組凸輪的凸位一致，而兩組凸輪的凸位錯開，四個磁極轉換開關分為兩組分別固定在兩個曲軸機體殼上部分，分別與兩組凸輪對應接觸；電路板安裝在U型電磁鐵的機體殼一側，電路板將外輸入電源線路分為兩組，分別與兩組磁極轉換開關連接，從兩組磁極轉換開關引出兩組接通電源線路接回到電路板，電路板將兩組接通電源線路正負極錯開并聯(lián)，并聯(lián)后引出兩條線路與U型電磁鐵線圈兩端相接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)電電動一體化裝置，包括有U型電磁鐵，強永磁體活塞，曲軸，以及發(fā)電裝置和電動裝置；所述U型電磁鐵其兩端的磁極在電磁鐵磁極轉換裝置的作用下不斷變換，且同一時刻，U型電磁鐵兩端的磁極相反；所述強永磁體活塞在U型電磁鐵的不斷變化的磁極磁場作用下，做相向和背向U型電磁鐵的往復運動；所述發(fā)電裝置為繞置于強永磁體活塞外部的線圈；所述曲軸與強永磁體活塞通過連桿連接；所述電動裝置為與曲軸連接的傳動裝置。本發(fā)明可實現(xiàn)發(fā)電電動一體化功能，又可以實現(xiàn)高轉速大動力的輸出。
文檔編號H02K35/02GK1972090SQ200610122929
公開日2007年5月30日 申請日期2006年10月20日 優(yōu)先權日2006年10月20日
發(fā)明者黎春田 申請人:黎春田