改進型鐵磁發動機的制作方法

專利名稱：改進型鐵磁發動機的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發動機，尤其是鐵等軟磁性物質和永磁體的發動機。
背景技術：
鐵磁發動機是一種永久磁體和鐵等軟磁性物質相互有機組合的動能輸出裝 置。目前有關磁能的發動機還處于研發階段，實質性的關鍵技術尚未突破，輸 出動力不夠高效。
目前技術當中有突破點的就是個別磁能發動機都采用了磁屏蔽裝置，和 各自多個發動機的連鎖技術。但在磁屏蔽的結構方面和尤其是磁屏蔽運動方式 及磁屏蔽在運動中免受磁阻力和磁力干擾的問題上還尚未突破，好多還采用電 力控制裝置。這決定著鐵磁發動機的動力輸出性能。
本實用新型是一種自行設計結構，研制的一種具有高效磁動力輸出的鐵磁 發動機。在突破上述缺點的基礎上，并且具有特殊起停和轉速控制的功能，還 有一系列先進性的技術改造。
檢索結果表明目前尚沒有(磁屏蔽運動系統)真正自由運動的方式、以及
抗千擾的合理屏蔽方式的高效磁發動機的報道。 發明內容
本實用新型的目的旨在設計一種將永久磁體和鐵等軟磁性物質相互有機 組合、具有適用于在多種姿勢、運動狀態、和復雜負載中的高效動力輸出的鐵 磁發動機，可解決目前各種磁能發動機功率低，不能投入生產應用的問題。
技術方案是為解決上述問題，本實用新型所述的種鐵磁發動機，由殼 體和內置于殼體的發動機組成，所述發動機由動力輸出系統、運轉控制系統、 反力調節系統和減振系統組成，其特征在于所述殼體上設有起停旋鈕；所述 動力輸出系統包括飛輪和活塞，所述飛輪上設有連接軸，并在主軸上安裝有傳
動輪in;所述飛輪主軸通過連桿經連接軸與活塞相連；且其傳動輪m的左上方 和右下方分別設有固定在機體上的小磁體ni和小磁體w;所述運轉控制系統包
括諧振彈簧、質量塊、U型屏蔽塊、帶擋板I且帶活動擋板I的控制架I 、帶開 口的控制架II及相互平行的活塞滑道I和活塞滑道II;驅使系統I或驅使系統
n或驅使系統ni;所述活塞置于活塞滑道i、活塞滑道n之間；所述控制架i 上設有兩個擋板I，擋板I之間安裝有活塞滑道II,其兩側均分別設置有一個
起驅動作用的固定永磁體i和一個抗磁力干擾的固定永磁體n，其兩側端部設
6有固定在機體上的控制架復位彈簧I ;所述固定永磁體I被u型屏蔽塊所包裹， 其中一個u型屏蔽塊的一側設有u型屏蔽塊附體，該附體與起停旋鈕相對應； 所述固定永磁體II的一側設有蓄能平衡彈簧；所述每個u型屏蔽塊的下方連有 一個t型連接板，該連接板之間通過平衡桿固定轉軸將平衡桿與連接板的軸連 接在 -起，且其橫向板的上下兩側均連有固定在機體上的諧振彈簧，且其橫向 板的上下側通過細繩經定滑輪與質量塊相連；所述帶開口的控制架II上設有兩 個活動擋板II，該活動擋板II下方設有一個固定在機體上的小磁體V并與活動 擋板I相對應，其開口部分與固定在反作用力運動永磁鐵上的小長條相對應；
所述帶開口的控制架ii其兩側端部連有固定在機體上的復位彈簧n，并且該控
制架置于一組滑道里；所述反作用力運動永磁鐵與所述連接板相連；所述驅使 系統I包括傳動輪I、傳動輪n、齒輪嚙合機構；所述傳動輪I、傳動輪n依
次通過傳動帶與所述傳動輪m相連；所述傳動輪I、傳動輪n上均設有連著能
量控制彈簧的轉動桿，并通過細繩I與u型屏蔽塊相連；所述齒輪嚙合機構包
括與控制架I相對的控制架III，該控制架III下方設有一對齒條I ，其兩側端部 分別設有小鐵頭，并且與小鐵頭相對應的位置設有固定在機體上的小磁體I;
所述齒條I上設有通過軸連接的齒輪I和傳動輪IV;所述傳動輪IV的軸上設有 小齒輪，并通過皮帶與小傳動輪相連；所述小傳動輪通過互相垂直的傳動桿I
與傳動桿i另一端的轉輪相連;所述驅使系統n包括與控制架I相對的控制架V 和位于控制架v下方的控制架v i;所述控制架v的下部帶有齒條in，上部設 有兩個擋板in，并將活塞夾持在兩個擋板m之間；所述齒條m的下方設有齒輪 ni和齒輪iv，且齒輪in中心設有小齒輪，其小齒輪與齒輪iv相嚙合；所述齒輪 iv中心設有小傳動輪，其小傳動輪通過傳動帶與其下方的轉輪相連；所述轉輪
上繞有小繩，且小繩與置于滑道間的滑動小磁體I相連；所述控制架VI上部
設有兩個分別與固定永磁體ii靠近的擋板n，下部中間位置設有兩個平行的長 擋板，且長擋板的端頭通過細繩n與滑動小磁體i相連；滑道的下方有置于連 接板附體上的小磁體n，與滑動小磁體i相對應；所述驅使系統m包括置于滑 道里的控制架vn、滑動小磁體i;所述控制架vn位于活塞滑道n的下方， 其兩側端部分別設有小鐵頭，并且與小鐵頭相對應的位置設有固定在機體上的
小磁體vi，上部設有兩個與固定永磁體II靠近的擋板IV，下部中間位置設有
兩個平行的l型擋板，且l型擋板的端頭與置于滑道間的滑動小磁體i相連；
所述反力調節系統包括固定隔板、反作用力固定永磁鐵和反作用力運動永磁鐵；所述固定隔板兩側分別設有兩個固定小塊，在每兩個固定小塊之間設有反作用 力調節彈簧；所述反作用力固定永磁鐵位于固定隔板的下方，并與位于固定隔
板的上方的所述反作用力運動永磁鐵相對應；所述減振系統由T型連接板的橫 向板通過三段以上軸桿鏈與固定體相連構成。 所述轉動桿通過輕細桿與U型屏蔽塊相連。
所述反作用力固定永磁鐵和反作用力運動永磁體中的任意一個為軟磁體。 所述活塞滑道I上方設有永磁體I ，該永磁體I與所述活塞相連，其兩側 與所述固定軟磁體相對應的位置分別設有一個固定于機體上的永磁體II 。 所述U型屏蔽塊的一端設有連接有鐵塊的連接件。
所述U型屏蔽塊由固定帶插口的固定屏蔽塊和活動屏蔽塊組成，所述活動 屏蔽塊插入固定屏蔽塊的插口內。
所述固定永磁體II采用固定軟磁體。
所述發動機還包括速度控制系統，該系統包括新平衡位置建立系統和位于 控制架I和控制架III之間的控制架IV及限定桿前進系統；所述控制架IV的兩端 設有控制架復位彈簧，中部依次設有碰撞桿I和L型細桿，且兩者之間設有帶 小鐵球的T型傳動桿II，該傳動桿II橫桿與設在機體上的位置控制齒相吻合； 所述小鐵球位于T型結構的交匯處，其兩側分別設有一個小弱磁鐵，且其中一 個小弱磁鐵與設在機體上的小滑道I處于位置控制齒和傳動桿II之間；所述與L 型細桿相對的傳動桿II的一側依次設有碰撞桿II和L型碰撞桿；所述L型碰撞 桿與一端設有固定在機體上的傳動棒復位彈簧的傳動棒I相連，該傳動棒I中 與復位彈簧相反的另一端設有帶活動頭的小傳動棒，并處于設在機體上的小滑 道II之間；所述碰撞桿II與一端設有固定在機體上的傳動棒復位彈簧的傳動棒
ii相連，該傳動棒ii處于設在機體上的小滑道ni之間，且其中一側的小滑道m
下方設有限定桿附體；所述限定桿前進系統包括一端設有彈簧活動頭的距離限 定桿、套有軸套的小齒輪和套有軸套的大齒輪；所述距離限定桿的一側與限定 桿附體相連，同時在該側與限定桿附體相對的距離限定桿的一端設有齒條II;
所述齒條n設有與其相嚙合的齒輪n，該齒輪n與套有軸套、其上設有小齒輪
的絲桿相連；所述大齒輪上設有手柄，并處在與小齒輪嚙合的位置；所述新平
衡位置建立系統包括定滑輪i 、定滑輪ii、定滑輪in、定滑輪iv、定滑輪v、 定滑輪vi、定滑輪vn、定滑輪vm、滑動小磁體n、小鐵頭；所述滑動小 磁體n的上部通過細繩in依次經過定滑輪vn、定滑輪v、定滑輪m、定滑輪 iv與距離限定桿的橫向桿上側相連；所述滑動小磁體n的下部通過細繩依次經 過定滑輪vm、定滑輪v i 、定滑輪n、定滑輪i與距離限定桿的橫向桿下側
8相連；所述滑動小磁體II置于U型屏蔽塊附體上方的小滑道III內，并與U型屏 蔽塊附體上的小鐵頭相對應。
運轉思想第一，要有一個變化的力場。任何一個發動機的正常工作都要 滿足這一點，如蒸汽機、內燃機、電動機、汽輪機。這是發動機工作的必要條 件。在鐵磁發動機中的做法，具體表現為采用磁屏蔽材料對永磁體進行半包圍， 由磁屏蔽材料相對永磁體的運動來控制永磁體的磁路使永磁體周圍的磁場發生 變化，進而產生一個變化的力場對其他物體做功。它所依據的就是磁路最低原 理，也就是在特定物質下磁場盡可能走最低的路程而形成閉合曲線。不論采用 任何方式，只要破壞原有最短的磁路都要付出能量的代價。磁屏蔽材料包括運 動部分和不運動的部分，或直接是全部運動的整體構成。本發明典型的做法是 采用U形屏蔽塊16對固定永磁體13的磁場進行合理有效的屏蔽，盡可能在最 大程度上節約固定永磁體13的磁場空間。另加它在運動時的運動距離較短等優 點在鐵磁發動機中發揮磁屏蔽的作用，使固定永磁體13的磁場在其四周發生變 化，從而對軟磁體活塞、永磁體活塞、永磁合成體活塞、旋轉永磁體起引力、 斥力、旋轉力的作用和失去引力、斥力、旋轉力的作用。U形屏蔽塊16可以分 割為運動部分和不運動部分來優化鐵磁發動機的性能，幾種結構如圖6。 (a)是 為了降低U型屏蔽塊16運動完所留氣隙磁阻的結構，(b)是相同屏蔽能力下為 了減小U型屏蔽塊16運動距離的一種結構；第二，解決產生變化力場所需要 的能量。由于磁屏蔽材料以相對永磁體的運動來產生變化的力場需要克服包括 對物體做功的固定永磁體13與磁屏蔽材料之間的作用力，這個作用力最終的總 體表現往往是阻礙它們之間的相對運動，并且這個作用力和發動機輸出的動力 大小相當，理論和實際上都要大于發動機輸出的動力。這就決定著鐵磁發動機 不靠外力是不能運轉的。因此，需要采用一個合理的技術手段解決這個問題。 這個技術手段的描述為 一個物體系統(整體運動系統)受與其相互作用的多 個力，這多個力在各自的作用范圍中有規律的變化，在整個系統運動的位移上 共同(協調)起作用，組成一個幾乎絕對自由的運動系統。也就是宏觀力學協 調性原理。數學表達式為Fl(o—s)+F2(o—s)+F3(o—s)+…+Fn(o—s)"0。 S代表物體 系統運動的距離。做這樣的自由系統首先要弄清楚多個力在空間上的相互作用 規律。它們表現為宏觀可協調性。這多個力為磁力、彈力、等各種性質的力。 在鐵磁發動機中主要是磁力、彈力、可以是液壓力。利用其每一種力在各自的 空間上的分布來使物體系統在運動范圍內達到基本自由。絕對自由的運動系統 顯然是自然界中找不到的，但是人們可以通過利用這種規律的手段來達到心目 中的"自由系統"，如木塊在光滑的桌面上滑動。在本發明實施例中典型的做法 就是采用了反作用力運動永磁體29和反作用力固定永磁體42及反作用力調節彈簧44共同產生一個合力來抵消固定永磁體13對U形屏蔽塊16的吸引力加(固 定軟磁體14或固定永磁體14)對二者的作用力，這個合力盡可能與固定永磁體 13對U形屏蔽塊16的吸引力加(固定軟磁體14或固定永磁體14)對二者的作 用力大小相等方向相反，從而使對固定永磁體13的磁場起屏蔽作用而形成的(整 體運動系統)在整個運動距離中所受的合外力基本為0。數學表達式為Fl(o— S2)+F2(o—S2)+F3(si—S2) "0。 Fl(o—S2)為固定永磁體13對U形屏蔽塊16的吸引 力加(固定軟磁體14或固定永磁體14)對二者的作用力，F2(0—S2)為反作用力 運動永磁體29和反作用力同定永磁體42間的作用力，F3(si—S2)為壓縮反作用力 調節彈簧44的作用力。函數曲線如圖7。因此(整體運動系統)的運動不需要 外力來提供能量。這樣的自由系統可以通過選取反作用力運動永磁體29和反作 用力固定永磁體42的數量、磁場強度大小與尺寸大小及反作用力調節彈簧44 的數量、長度和彈性系數及相互作用的空間距離和排列狀況來實現。反作用力 運動永磁體29和反作用力固定永磁體42其中之一可以由軟磁材料代替。反作 用力調節彈簧44可以是拉伸性的，其一頭與一定長度不可拉伸的軟性材料相連 接，軟性材料的另一端固定，另一頭與反作用力運動永磁體29相連接。(整體 運動系統)由連接板25、 U形屏蔽塊16、反作用力運動永磁體29連接構成。(整 體運動系統)的定義是為解決產生變化力場所需要的能而形成的物體系統。(整 體運動系統)的組合形式比較靈活，因為組成它的形式越靈活就越可以實現合 外力為O，在圖中的基礎上再通過距離、排列方式、尺寸等加以微調和修正，還 是大體上依照圖7的規律修正；第三，在正常工作時不能對產生變化力場的因 素有影響。這一技術要點概括為為使產生變化力場的因素不受任何磁相互作 用如活塞對其產生阻力干擾的裝置是固定軟磁體或固定永磁體14。這是鐵磁發 動機工作的必要條件。就是采用固定軟磁體或固定永磁體14來消除軟磁體活塞 3、永磁體活塞3、永磁合成體活塞、旋轉永磁體對(整體運動系統)的干擾。 也就是消除它們對產生變化力場的因素也就是對(屏蔽材料或運動著的永磁體) 起強烈的干擾作用。固定軟磁體14或固定永磁體14的磁極與固定永磁體13的 磁極相對，固定排列。這樣的做法為什么能夠完全消除各種活塞及旋轉永磁體 對磁屏蔽材料運動(如對U形屏蔽塊16的運動)的干擾作用，在理論上不做細 微的推導和證明，因為這樣的結論直接由試驗得山。在鐵磁發動機中它和場的 疊加定理一道為了使固定永磁塊13對各種活塞做功。也就是它只有在場的疊加 定理的范疇下它的作用才有意義；第四，在不作調整下，每次產生變化力場的 強度耍恒定，這由磁性材料本身的特性決定。
自然規律及作用機理磁路最低原理、宏觀力學協調性原理、狀態不變定
理、場的疊加定理、功能力線理論。這是鐵磁發動機運轉的核心和理論基礎。(1) 磁路最低原理在總能量狀態下并且不受外力迫使時，磁場走最短的 路徑形成閉合曲線，任何破壞原有最低磁路的方式都要付出能量的代價。
(2) 宏觀力學協調性原理 一個物體系統受與其相互作用的多個力，這多 個力在各自作用范圍內有規律地變化，在整個系統運動的位移上共同協調起作 用，從而組成一個幾乎絕對自由的運動系統，其數學表達式為Fl(。i+F2(。i+F3(。 —s)+…+Fn((—s)"0。 S代表物體系統運動的距離(參見圖7)。
(3) 狀態不變定理控制磁場變化的控制體與所控區域內的一系列磁場分
布有一定的力學函數關系，這個力學函數關系無論在何種磁相互作用的情況下 都不發生變化。
在鐵磁發動機中控制體從位移O—S或從S—O運動的過程中(參見圖7)， 每一個位置狀態Si相應的磁場分布Oi是一定的，或在作用方向上的強度不變， 其中i=l、 2、 3……n。
狀態不變定理可以分為兩類，即控制區狀態不變和運動區狀態不變，其中 控制區是指固定永磁體與固定軟磁體的磁極面之間的區域，運動區是指固定永 磁體的磁極面以外的區域。
當控制區狀態不變時，由于控制體(如U型屏蔽塊)在從0—S2的運動過 程中，相當丁由勻強磁場向非勻強磁場邁進，從而導致F1逐漸增大；同時由于 作用于控制體的磁場強度又在逐漸減小，因此在快到S2的附近Fl又有所下降， 最后在S2的位置上固定永磁體用一小束磁力線來維持F1，其余磁力線用來做功。 通常從0—S2或從S2—0對應的一系列磁場分布是不發生變化的，但是當活塞 或其余物體與固定永磁體I發生相互作用時，這種對應的力學函數關系就會發 生嚴重變化，破壞了原有的對應關系，致使宏觀力學協調性的做法失去了意義， 因此在其磁極對面需要設置固定軟磁體或固定永磁體來保護控制區狀態不變， 這樣當活塞與固定永磁體I發生相互作用時，使固定永磁體I的磁場在其磁極 面發生的偏折延伸到固定軟磁體或固定永磁體II的橫截面以外，從而保證了控 制區的磁場分布在作用方向上的強度不發生變化。
當運動區狀態不變時，由于磁體相互作用時，磁極正面磁感線發生了極大 的變化，如發生極大的偏折，而側面磁感線的曲率幾乎不變或發生微小的變化 △S，這正如兩個同性電荷排斥時，正面電場線發生了巨大的偏折，而背面電場
線的變化很小一樣，因此在固定軟磁體或固定永磁體n存在的狀況下，當永磁 體活塞跟固定永磁體發生相互作用時，固定永磁體I磁極正對面以外區域的磁場幾何曲線的曲率發生微小的變化，即曲率或增大或減小。通常我們定義為磁 感線的方向為小磁針的受力方向，即磁場曲線的切線方向。當控制體在運動區 受力時，控制體為軟磁材料，控制體內的每一個原子磁矩，也就是里面每一個 磁疇相當于一個小磁針，它在運動區磁場的受力方向就是磁場的切線方向。顯 然這樣的受力與磁場曲線的導數有關，由于磁場幾何曲線的曲率發生微小的變 化，而幾何曲線的導數也是發生更微小的變化，因此控制體在運動區運動的受 力規律無論在固定永磁體與其它物體發生相互作用還是不發生相互作用時都不 發生變化。但是，這一規律僅適用于鐵等軟磁材料。當控制體為永磁體時，這 樣微小的變化就會對永磁體的運動產生一定的干擾。
(4) 場的疊加定理空間某點的場強等于各個場源在該點處場強的矢量和
B，即B,fBi+B2+B3+…B。。疊加定理是狀態不變的做法有意義的保證。
(5) 功能力線理論通過一維變化場控制另一維場的變化， 一維場容易控
制，另一維場卻很難改變，改變了卻又不影響控制它的那一維場。
(6) 等距同效原理兩塊相同的永磁體同時作用于位于它們中間的永磁體，
如果它們各自與中間相互作用的永磁體的距離相同，則此時的作用效果與它們
各自單獨與中間的永磁體作用的效果相同；反之，則受力效果不相同。這是鐵
磁發動機能夠連鎖的原因。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點
1、 由于本實用新型中的U型屏蔽塊可以對固定永磁體所產生的磁場進行合 理有效地屏蔽，同時由于其運動距離較短，運動方式簡單，因此降低了控制要 求并節約了磁場空間。
2、 由于本實用新型中的反力調節系統可以節約鐵磁發動機控制自身運轉所
需耍的動力，因此可以完成高效動力輸出。
3、 由于本實用新型中在U型屏蔽塊附近設置了一個固定永磁體或固定軟磁
體，因此使得鐵磁發動機具有了抗磁力干擾延伸磁場的功能。
4、 由于本實用新型屮采用了諧振彈簧，因此可以進一步降低鐵磁發動機控 制自身運轉所需要的動力。(整體運動系統)運動所需要的力近似為F=，
需要的能量為E-^欲使鐵磁發動機機平穩的運轉，(整體運動系統)運動的
時間要非常短，因此控制它的運動需要較大的能量。為了避免這個障礙，可以 把(整體運動系統)做成一個簡諧振子，讓它來做簡諧振動。但這個簡諧振動
12是不連續的，每次做1/2全振動。時間為T/2。周期T=27l、/^~T 。也
就是彈簧質量系統，由驅使系統1或驅使系統2或驅使系統3作為激勵力來起 阻尼補償的作用。優點是l.緩沖了 (整體運動系統)做往返運動的碰撞；2.減 小了鐵磁發動機控制(整體運動系統)運動的作用力；3.縮短了 (整體運動系統) 的運動時間。
5、 由于本實用新型中采用了小長條和控制架相配合的快速鎖定功能，因此 可以保證U型屏蔽塊運動到位，并將其快速鎖定。
6、 由于本實用新型采用了驅使系統II使得鐵磁發動機的控制不受其轉速和 所帶負載及轉向的影響，適用于小型鐵磁發動機。
7、 由于本實用新型采用了滑輪質量塊模型，使鐵磁發動機不受重力場及其 運動狀態的影響。
8、 由于本實用新型采用了軸桿鏈減震系統，利用力的合成原理和軸桿鏈間 運動的無撞擊及其相互的軸面承受較大力的現象來消除共振。且比其他約束物 體運動距離的方式具有易操作性并不受摩擦的影響。
9、 由于本實用新型采用的速度控制系統適用于大型鐵磁發動機的加減速。
10、 由于本實用新型中設置了齒輪嚙合機構，是保證U型屏蔽塊快速運動 到位的硬措施。
11、 本實用新型用途廣泛，既可用來發電，也可代替地面各種交通工具的 發動機。
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步詳細的說明。


圖1為本實用新型的結構示意圖。
圖2為本實用新型帶齒輪嚙合機構的結構示意圖。
圖3為本實用新型驅使系統II的結構示意圖。
圖4為本實用新型驅使系統in的結構示意圖。
圖5為本實用新型帶速度控制系統的結構示意圖。 圖6為本實用新型的U型屏蔽塊的結構示意圖。 圖7為本實用新型的反力調節系統曲線圖。
圖中l一起停旋鈕；2—飛輪；3—活塞；4—連桿；5—傳動輪I ; 6—傳 動輪II; 7—活動擋板I; 8—控制架I; 9一控制架II; 10—活塞滑道I ; ll一 活塞滑道II; 12—擋板I; 13—固定永磁體I; 14一固定永磁體II; 15—控制架復位彈簧I; 16—U型屏蔽塊；17—U型屏蔽塊附體；18—蓄能平衡彈簧；19 —傳動帶；20—能量控制彈簧；21—連接軸；22—傳動輪III; 23—轉動桿；24 一細繩I; 25—T型連接板；26—平衡桿固定轉軸；27—平衡桿；28—小長條；
29—反作用力運動永磁鐵；30—諧振彈簧；31—滑道；32—活動擋板II; 33—
復位彈簧II; 34—控制架III; 35—齒條I; 36—小磁體I ; 37_齒輪I ; 38— 傳動輪IV; 39—小傳動輪；40—傳動桿I; 41 —固定隔板；42—反作用力固定
永磁鐵；43—固定小塊；44—反作用力調節彈簧；45—控制架IV; 46—碰撞桿
I; 47—L型細桿；48—小鐵球；49—T型傳動桿II ; 50—位置控制齒；51—小
弱磁鐵；52—小滑道I; 53—碰撞桿n; 54—L型碰撞桿；55—傳動棒I ; 56 一小滑道II; 57—傳動棒II; 58—小滑道III; 59—限定桿附體；60_距離限 定桿；61—小齒輪；62—大齒輪；63—齒條II ; 64—齒輪II ; 65—絲桿；66—
手柄；67—永磁體I; 68—永磁休II; 69—鐵塊；70—連接件；71—固定屏蔽
塊；72—活動屏蔽塊；73—定滑輪I; 74—質量塊；75—細繩；76—控制架V; 77—控制架VI; 78—擋板II; 79—齒輪m; 80—齒輪IV; 81—轉輪；82—長 擋板；83—滑動小磁體I; 84—小磁體II; 85—連接板附體；86—小繩；87— 細繩II; 88—滑道;89—控制架VII; 90—L型擋板;91—擋板III; 92—擋板IV; 93—定滑輪I; 94—定滑輪II; 95—定滑輪III; 96—定滑輪IV; 97—定滑輪V; 98—定滑輪VI; 99—定滑輪vn; IOO—定滑輪VIII; ioi—滑動小磁體n;
102—小滑道III; 103—細繩m; 104—細繩IV; 105—小鐵頭;106—固定體;107 —軸桿；108—小磁體III; 109—小磁體IV; 110—小磁體V; lll小磁體VI;
112—齒條ni。
具體實施方式
一種鐵磁發動機(參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6、圖7)，由殼體
和內置于殼體的發動機組成。
殼體上設有起停旋鈕l，該發動機由動力輸出系統、運轉控制系統、反力調 節系統組成。
通過以限制(整體運動系統)的運動的方式來使鐵磁發動機停止轉動。鎖定時 應將起停旋鈕的頭部插入鎖定孔，鎖定孔可以在在u型屏蔽塊上，或在其附體
上。鎖定孔的結構是在其運動的直線上，在鎖定孔的兩側各設置一個可壓縮的
彈簧。這樣即可快速停止，又可避免撞擊和振動。如圖中U型屏蔽塊附體17所
示，鎖定孔應當設定在整體運動系統偏離平衡位置的地方。起停旋鈕的頭部設 置一轉輪。動力輸出系統包括飛輪2和鐵塊或永磁鐵活塞3。飛輪2上設有連接軸21， 并在主軸上安裝有傳動輪III22;飛輪2主軸通過連桿4經連接軸21與活塞3相 連，且其傳動輪I1122的左上方和右下方分別設有固定在機體上的小磁體III和小 磁體IV。連接軸21帶軟磁材料，小磁體III和小磁體IV的作用是避免鐵磁發動機 發生倒轉。
運轉控制系統包括諧振彈簧30、質量塊74、 U型屏蔽塊16、帶活動擋板I 7的控制架I 8、帶開口的控制架I19及相互平行的活塞滑道I 10和活塞滑道II
ii;驅使系統i、驅使系統n或驅使系統in;所述活塞3置于活塞滑道IIO、
活塞滑道II11之間；所述控制架I8上設有兩個擋板I 12，擋板I12之間安裝
有活塞滑道nii，其兩側均分別設置有固定永磁體i 13和固定永磁體ni4，其
兩側端部設有固定在機體上的控制架復位彈簧I 15;所述固定永磁體I 13被U 型屏蔽塊16所包裹，其中一個U型屏蔽塊16的一側設有U型屏蔽塊附體17， 該附體17與起停旋鈕1相對應；所述固定永磁體II 14的一側設有蓄能平衡彈簧 18;所述每個U型屏蔽塊16的下方連有一個T型連接板25，該連接板25之間 通過平衡桿固定轉軸26將平衡桿27與連接板25的軸連接在一起，且其橫向板 的上下兩側均連有固定在機體上的諧振彈簧30;且其橫向板的上下側通過細繩 75經定滑輪73與質量塊74相連；所述帶開口的控制架I19上設有活動擋板II 32，該擋板1132下方設有一個固定在機體上的小磁體V110并與活動擋板I 7相 對應，其開口部分與固定在反作用力運動永磁鐵29上的小長條28相對應；所 述帶開口的控制架I19其兩側端部連有固定在機體上的復位彈簧I133并置于一 組滑道31里；所述反作用力運動永磁鐵29與所述連接板25相連；所述驅使系 統I包括傳動輪I5、傳動輪I16、齒輪嚙合機構；所述傳動輪I5、傳動輪I16 依次通過傳動帶19與所述傳動輪I1122相連；所述傳動輪I5、傳動輪II6上均 設有連著能量控制彈簧20的轉動桿23，并通過細繩I 24與U型屏蔽塊16相連； 其中轉動桿23可以由在其傳動輪I 5或傳動輪I16上豎起一小柱代替。控制架 119上其開口部分的邊沿設置與開口部分高度一樣直徑極小的轉輥。小磁體 V110與活動擋板I7是模擬懸掛物體在重力場中下垂的效應來使活動擋板I7 復位，活動擋板I7采用軟磁材料。
齒輪嚙合機構包括與控制架I 8相對的控制架I1134，該控制架ni34下方設 有一對齒條I35，其兩側端部分別設有小鐵頭，并且與小鐵頭相對應的位置設 有固定在機體上的小磁體36。齒條I 35上設有通過軸連接的齒輪I 37和傳動輪IV38;傳動輪IV38的軸上設有小齒輪，并通過皮帶與小傳動輪39相連；小傳動 輪39通過互相垂直的傳動桿I 40與傳動桿I 40另一端的轉輪相連。皮帶傳動 可以由齒輪組代替。
驅使系統II包括與控制架I 8相對的控制架V76和位于控制架V76下方的 控制架V I 77;所述控制架V76的下部帶有齒條I11112，上部設有兩個擋板I1191，
并將活塞3夾持在兩個擋板ni91之間；所述齒條ini12的下方設有齒輪ni79和
齒輪IV80，且齒輪I1179中心設有小齒輪，其小齒輪與齒輪IV80相嚙合；所述齒 輪IV80中心設有小傳動輪，其小傳動輪通過傳動帶與其下方的轉輪81相連；所 述轉輪81上繞有小繩86，且小繩86與置于滑道88間的滑動小磁體I 83相連； 所述控制架77V I上部設有兩個與固定永磁體I114靠近的擋板I178，下部中間 位置設有兩個平行的長擋板82，且長擋板82的端頭通過細繩I187與滑動小磁 體I 83相連；滑道88的下方有置于連接板附體85上的小磁體I184，與滑動小 磁體183相對應。驅使系統II利用了兩個小磁體磁極面正對時為吸引或排斥， 磁極面錯開時為排斥或吸引的規律。
驅使系統III包括置于滑道112里的控制架V1189、滑動小磁體I83;所述 控制架VII89位于活塞滑道I111的下方，其兩側端部分別設有小鐵頭，并且與 小鐵頭相對應的位置設有固定在機體上的小磁體V I 111，上部設有兩個與固定 永磁體II14靠近的擋板IV92，下部中間位置設有兩個平行的L型擋板90，且L 型擋板90的端頭與置于滑道88間的滑動小磁體I 83相連。
反力調節系統包括固定隔板41、反作用力固定永磁鐵42和反作用力運動永 磁鐵29。固定隔板41兩側分別設有兩個固定小塊43，在每兩個固定小塊43之 間設有反作用力調節彈簧44;反作用力固定永磁鐵42位于固定隔板41的下方， 并與位于固定隔板的上方的所述反作用力運動永磁鐵相對應。
減振系統由T型連接板25的橫向板通過三段以上軸桿107鏈與固定體106 相連構成。三段以上軸桿107鏈也可由軟繩代替。
其中反作用力固定永磁鐵42和反作用力運動永磁體29屮的任意一個可以 采用軟磁體。
在活塞滑道I 10上方還可以設有永磁體I 67，該永磁體I 67與活塞3相連， 其兩側與固定軟磁體14相對應的位置分別設有一個固定于機體上的永磁體II 68。
上述U型屏蔽塊16 (參見圖7)可以設計成一端設有連接有鐵塊69的連接 件70的屏蔽塊；也可以設計成由固定帶插口的固定屏蔽塊71和活動屏蔽塊72
16組成的屏蔽塊，該活動屏蔽塊72插入固定屏蔽塊71的插口內。
發動機還可以包括速度控制系統(參見圖5)，該系統包括位于控制架I8 和控制架III34之間的控制架IV45及限定桿前進系統、新平衡位置建立系統。該 速度控制系統適用于不宜用傳統方法控制轉速的大型鐵磁發動機當中。
控制架IV45的兩端設有控制架復位彈簧，中部依次設有碰撞桿I 46和L型 細桿47，且兩者之間設有帶小鐵球48的T型傳動桿IH9，該傳動桿IH9橫桿 與設在機體上的位置控制齒50相連；小鐵球48位于T型結構的交匯處，其兩 側分別設有一個小弱磁鐵51，且其中一個小弱磁鐵51與設在機體上的小滑道I 52處于位置控制齒50和傳動桿IH9之間；與L型細桿47相對的傳動桿I149的 一側依次設有碰撞桿II53和L型碰撞桿54; L型碰撞桿54與一端設有固定在機 體上的傳動棒復位彈簧的傳動棒I 55相連，該傳動棒I 55中與復位彈簧相反的 另一端設有帶活動頭的小傳動棒，并處于設在機體上的小滑道I156之間；碰撞 桿1153與一端設有固定在機體上的傳動棒復位彈簧的傳動棒I157相連，該傳動 棒1157處于設在機體上的小滑道I1158之間，且其中一側的小滑道I1158下方設有 限定桿附體59。
限定桿前進系統包括一端設有彈簧活動頭的距離限定桿60、套有軸套的小 齒輪61和套有軸套的大齒輪62。距離限定桿60的一側與限定桿附體59相連， 同時在該側與限定桿附體59相對的距離限定桿60的一端設有齒條II63;齒條 1163設有與其相嚙合的齒輪I164，該齒輪II64與套有軸套、其上設有小齒輪61 的絲桿65相連；大齒輪62上設有手柄66，并處在與小齒輪61嚙合的位置。
新平衡位置建立系統包括定滑輪I 93、定滑輪I194、定滑輪I1195、定滑輪 IV96、定滑輪V97、定滑輪VI98、定滑輪VI199、定滑輪VIIIlOO、滑動小磁
體nioi、小鐵頭105;所述滑動小磁體nioi的上部通過細繩mi03依次經過定
滑輪VI199、定滑輪V97、定滑輪I1195、定滑輪W96與距離限定桿60的橫向桿 上側相連；所述滑動小磁體II101的下部通過細繩104依次經過定滑輪vmioo、 定滑輪VI98、定滑輪I194、定滑輪I93與距離限定桿60的橫向桿下側相連；
其中定滑輪vn99、定滑輪vmioo位于滑動小磁體nioi的上下側，定滑輪
V97、定滑輪V I 98分別位于定滑輪VII99、定滑輪VIII100的左側，定滑輪W 96、定滑輪I93位于距離限定干60的橫向桿上下側，定滑輪I1195、定滑輪I194 分別位于定滑輪IV96、定滑輪I 93的左側；所述滑動小磁體IIIOI置于U型屏 蔽塊附體17上方的小滑道mi02內，并與U型屏蔽塊附體17上的小鐵頭105相
對應。小鐵頭io5可以為小磁體，它與滑動小磁體nioi之間的作用力與距離限
定桿60運動的距離近似為線性關系。使用時，可以將多個鐵磁發動機在垂直于U型屏蔽塊運動的方向上連鎖成 直線或圓環狀；還可以將多個鐵磁發動機在平行于U型屏蔽塊運動的方向上連
鎖成直線；同時將垂直于U型屏蔽塊運動的方向上連鎖起來，形成鐵磁發動機 矩陣或方陣的陣列。
鐵磁發動機的一個(整體運動系統)可以由兩個活塞公用，也就是利用等 距同效的性質將鐵磁發動機安直線連鎖起來。這樣，連起來兩個活塞用三個(整 體運動系統)，N個活塞用N+1個(整體運動系統)。這樣，避免了N個活塞用 2N個(整體運動系統)。這樣做的目的可以在同等能量下節省材料。如表格l
整體運 動系統 數234567N+l
活塞數12346N
二者之 比21.51.331.251.2U6極限1
當活塞數大于6時，相當于由原來的一個活塞控制2個(整體運動系統) 的運動變為一個活塞控制1個(整體運動系統)的運動，從而使鐵磁發動機自 身的能量消耗進一步減小。
控制架I 8與控制架I1134 —側的擋板I 12和擋板I132在平面上投影之間的 距離為兩倍小長條28的橫向長度。
18
權利要求1、一種鐵磁發動機，由殼體和內置于殼體的發動機組成，所述發動機由動力輸出系統、運轉控制系統、反力調節系統和減振系統組成，其特征在于所述殼體上設有起停旋鈕(1)；所述動力輸出系統包括飛輪(2)和活塞(3)，所述飛輪(2)上設有連接軸(21)，并在主軸上安裝有傳動輪III(22)；所述飛輪(2)主軸通過連桿(4)經連接軸(21)與活塞(3)相連；且其傳動輪III(22)的左上方和右下方分別設有固定在機體上的小磁體III(108)和小磁體IV(109)；所述運轉控制系統包括諧振彈簧(30)、質量塊(74)、U型屏蔽塊(16)、帶活動擋板I(7)的控制架I(8)、帶開口的控制架II(9)及相互平行的活塞滑道I(10)和活塞滑道II(11)；驅使系統I、驅使系統II或驅使系統III；所述活塞(3)置于活塞滑道I(10)、活塞滑道II(11)之間；所述控制架I(8)上設有兩個擋板I(12)，擋板I(12)之間安裝有活塞滑道II(11)，其兩側均分別設置有固定永磁體I(13)和固定永磁體II(14)，其兩側端部設有固定在機體上的控制架復位彈簧I(15)；所述固定永磁體I(13)被U型屏蔽塊(16)所包裹，其中一個U型屏蔽塊(16)的一側設有U型屏蔽塊附體(17)，該附體(17)與起停旋鈕(1)相對應；所述固定永磁體II(14)的一側設有蓄能平衡彈簧(18)；所述每個U型屏蔽塊(16)的下方連有一個T型連接板(25)，該連接板(25)之間通過平衡桿固定轉軸(26)將平衡桿(27)與連接板(25)的軸連接在一起，且其橫向板的上下兩側均連有固定在機體上的諧振彈簧(30)；且其橫向板的上下側通過細繩(75)經定滑輪(73)與質量塊(74)相連；所述帶開口的控制架II(9)上設有活動擋板II(32)，該擋板II(32)下方設有一個固定在機體上的小磁體V(110)并與活動擋板I(7)相對應，其開口部分與固定在反作用力運動永磁鐵(29)上的小長條(28)相對應；所述帶開口的控制架II(9)其兩側端部連有固定在機體上的復位彈簧II(33)且該控制架置于一組滑道(31)里；所述反作用力運動永磁鐵(29)與所述連接板(25)相連；所述驅使系統I包括傳動輪I(5)、傳動輪II(6)、齒輪嚙合機構；所述傳動輪I(5)、傳動輪II(6)依次通過傳動帶(19)與所述傳動輪III(22)相連；所述傳動輪I(5)、傳動輪II(6)上均設有連著能量控制彈簧(20)的轉動桿(23)，并通過細繩I(24)與U型屏蔽塊(16)相連；所述齒輪嚙合機構包括與控制架I(8)相對的控制架III(34)，該控制架III(34)下方設有一對齒條I(35)，其兩側端部分別設有小鐵頭，并且與小鐵頭相對應的位置設有固定在機體上的小磁體I(36)；所述齒條I(35)上設有通過軸連接的齒輪I(37)和傳動輪IV(38)；所述傳動輪IV(38)的軸上設有小齒輪，并通過傳動帶與小傳動輪(39)相連；所述小傳動輪(39)通過互相垂直的傳動桿I(40)與傳動桿I(40)另一端的轉輪相連；所述驅使系統II包括與控制架I(8)相對的控制架V(76)和位于控制架V(76)下方的控制架V I(77)；所述控制架V(76)的下部帶有齒條III(112)，上部設有兩個擋板III(91)，并將活塞(3)夾持在兩個擋板III(91)之間；所述齒條III(112)的下方設有齒輪III(79)和齒輪IV(80)，且齒輪III(79)中心設有小齒輪，其小齒輪與齒輪IV(80)相嚙合；所述齒輪IV(80)中心設有小傳動輪，其小傳動輪通過傳動帶與其下方的轉輪(81)相連；所述轉輪(81)上繞有小繩(86)，且小繩(86)與置于滑道(88)間的滑動小磁體I(83)相連；所述控制架(77)V I上部設有兩個與固定永磁體II(14)靠近的擋板II(78)，下部中間位置設有兩個平行的長擋板(82)，且長擋板(82)的端頭通過細繩II(87)與滑動小磁體I(83)相連；滑道(88)的下方有置于連接板附體(85)上的小磁體II(84)，與滑動小磁體I(83)相對應；所述驅使系統III包括置于滑道(112)里的控制架V II(89)、滑動小磁體I(83)；所述控制架V II(89)位于活塞滑道II(11)的下方，其兩側端部分別設有小鐵頭，并且與小鐵頭相對應的位置設有固定在機體上的小磁體V I(111)，上部設有兩個與固定永磁體II(14)靠近的擋板IV(92)，下部中間位置設有兩個平行的L型擋板(90)，且L型擋板(90)的端頭與置于滑道(88)間的滑動小磁體I(83)相連；所述反力調節系統包括固定隔板(41)、反作用力固定永磁鐵(42)和反作用力運動永磁鐵(29)；所述固定隔板(41)兩側分別設有兩個固定小塊(43)，在每兩個固定小塊(43)之間設有反作用力調節彈簧(44)；所述反作用力固定永磁鐵(42)位于固定隔板(41)的下方，并與位于固定隔板(41)的上方的所述反作用力運動永磁鐵(29)相對應；所述減振系統由T型連接板(25)的橫向板通過三段以上軸桿(107)鏈與固定體(106)相連構成。
2、 如權利要求1所述的鐵磁發動機，其特征在于所述轉動桿(23)通過 輕細桿與U型屏蔽塊(16)相連。
3、 如權利要求1所述的鐵磁發動機，其特征在于所述活塞滑道I (10) 上方設有永磁體I (67)，該永磁體I (67)與所述活塞(3)相連，其兩側與 所述固定軟磁體(14)相對應的位置分別設有一個固定于機體上的永磁體II(68)。
4、 如權利要求1所述的鐵磁發動機，其特征在于所述U型屏蔽塊(16)的一端設有連接有鐵塊(69)的連接件(70)。
5、 如權利要求1所述的鐵磁發動機，其特征在于所述U型屏蔽塊(16) 由固定帶插口的固定屏蔽塊(71)和活動屏蔽塊(72)組成，所述活動屏蔽塊(72)插入固定屏蔽塊(71)的插口內。
6、 如權利要求1所述的鐵磁發動機，其特征在于所述固定永磁體(14) 采用固定軟磁體。
7、 如權利要求1、 2、 3、 4、 5、 6或7所述的鐵磁發動機，其特征在于 所述發動機還包括速度控制系統，該系統包括新平衡位置建立系統和位于控制 架I (8)和控制架III (34)之間的控制架IV (45)及限定桿前進系統；所述控 制架IV (45)的兩端設有控制架復位彈簧，中部依次設有碰撞桿I (46)和L 型細桿(47)，且兩者之間設有帶小鐵球(48)的T型傳動桿II (49)，該傳動 桿II (49)橫桿與設在機體上的位置控制齒(50)相連；所述小鐵球(48)位 于T型結構的交匯處，其兩側分別設有一個小弱磁鐵(51)，且其中一個小弱磁 鐵(51)與設在機體上的小滑道I (52)處于位置控制齒(50)和傳動桿n (49) 之間；所述與L型細桿(47)相對的傳動桿II (49)的一側依次設有碰撞桿II(53)和L型碰撞桿(54);所述L型碰撞桿(54)與一端設有固定在機體上的 傳動棒復位彈簧的傳動棒I (55)相連，該傳動棒I (55)中與復位彈簧相反 的另一端設有帶活動頭的小傳動棒，并處于設在機體上的小滑道II (56)之間； 所述碰撞桿II (53)與一端設有固定在機體上的傳動棒復位彈簧的傳動棒n (57) 相連，該傳動棒II (57)處于設在機體上的小滑道m (58)之間，且其中一側 的小滑道m (58)下方設有限定桿附體(59);所述限定桿前進系統包括一端設 有彈簧活動頭的距離限定桿(60)、套有軸套的小齒輪(61)和套有軸套的大齒 輪(62);所述距離限定桿(60)的一側與限定桿附體(59)相連，同時在該側 與限定桿附體(59)相對的距離限定桿(60)的一端設有齒條II (63);所述齒 條II (63)設有與其相嚙合的齒輪II (64)，該齒輪II (64)與套有軸套、其上 設有小齒輪(61)的絲桿(65)相連；所述大齒輪(62)上設有手柄(66)，并 處在與小齒輪(61)嚙合的位置；所述新平衡位置建立系統包括定滑輪I (93)、 定滑輪II (94)、定滑輪III (95)、定滑輪IV (96)、定滑輪V (97)、定滑輪VI (98)、定滑輪VII (99)、定滑輪VIII (100)、滑動小磁體II (101)、小鐵頭ao5);所述滑動小磁體n (ioi)的上部通過細繩ni (103)依次經過定滑輪VII (99)、定滑輪V (97)、定滑輪III (95)、定滑輪IV (96)與距離限定桿 (60)的橫向桿上側相連；所述滑動小磁體II (101)的下部通過細繩(104)依次經過定滑輪VIII (100)、定滑輪V I (98)、定滑輪II (94)、定滑輪I (93) 與距離限定桿(60)的橫向桿下側相連；所述滑動小磁體II (101)置于U型屏 蔽塊附體(17)上方的小滑道III (102)內，并與U型屏蔽塊附體(17)上的小 鐵頭(105)相對應。
專利摘要本實用新型涉及一種鐵磁發動機，由殼體和內置于殼體的發動機組成。主要解決目前能源短缺和化石燃料污染環境的問題。該發動機由動力輸出系統、運轉控制系統、反力調節系統和減震系統組成，其中動力輸出系統包括飛輪和鐵塊或永磁體活塞；運轉控制系統包括諧振彈簧、質量塊、U型屏蔽塊、帶擋板I且帶活動擋板I的控制架I、帶開口的控制架II及相互平行的活塞滑道I和活塞滑道II；驅使系統I；反力調節系統包括固定隔板和反作用力固定永磁鐵。同時該發動機還包括速度控制系統，各系統相互連接，通過互相作用產生動能，使本實用新型實現高效的動力輸出。
文檔編號H02N11/00GK201393187SQ20092000568
公開日2010年1月27日 申請日期2009年4月5日 優先權日2009年4月5日
發明者元 吳 申請人:元 吳