[实用新型]弹簧系磁振子往复共振电机

说明书

本实用新型涉及一种有可动磁体和静止线圈系统的电机。

常用电机一般均包含有定子和转子，此类电机或通过转子旋转而切割磁力线将机械能转换为电能；或通过变化磁场对转子作功而使转子旋转，将电能转换为机械能。因此转子的旋转是这类电机实现能量转换所必不可少的一个条件。但在某些应用场合需要将物体往复直线运动的动能转换成电能或将电能转换成往复直线运动形式的动能，上述常用电机的使用就具有一定的局限性。中国专利CN2112226U公布了一种螺线管式电机，它包括有电磁线圈、空心管和载磁体，并将电磁线圈以螺线管的形式套在空心管管壳上。在空心管内放置一个或者一个以上可移动的载磁体。该电机虽然克服了旋转电机在某些应用场合的局限性，且具有结构简单、紧凑的优点，但有一个很大的缺点，那就是能量转换效率低。这是由于这种电机的载磁体在作往复运动时，其运动方向的转换只能靠外力对载磁体做功实现，因此造成载磁体能量的损失。另外CN2112226U专利中，螺线管体内的磁通太小，好大一部分线圈没有磁通，使这部分线圈不产生感应电动势，从而造成了材料的浪费。

本实用新型的目的就在于克服现有往复式电机的不足，提供一种能量转换效率高、结构简单、工作平稳、容易实现的往复式电机。

根据法拉第电磁感应定律，闭合线圈的感应电动势与穿过这个线圈的磁通的变化率成正比。因此，只要穿过闭合线圈的磁通量发生变化，就会在线圈中产生电流。为了将往复运动的能量转变成电能，并且具有较高的能量转换率，可以采取这样一种结构：将磁振子放在空心管内，空心管外套上线圈。并在磁振子的两侧面上分别固定上弹簧，两弹簧的另一端分别固定在空心管的端面上。这样由弹簧、磁振子构成一谐振系统。当往复振动外力的干扰频率与本谐振系统固有频率相接近时，磁振子处于共振状态，从而不断将机械能转换成线圈内的电能。当给线圈加上一频率与谐振系统固有频率相接近的交变电压时，本谐振系统也将产生谐振，磁振子处于一种不断的往复运动状态，从而将电能转换成机械能。

在本实用新型的结构中由于引入了弹簧系统，也即提供了一种能量贮存和释放系统，从而基本避免了磁振子能量的损失，因此能量转换效率相当高。同时，本实用新型还具有结构简单、工作平稳、容易实现的优点。

图1为本实用新型有一个线圈时的示意图。

图2为本实用新型有两个线圈时的示意图。

图3为本实用新型用作往复式发电机时的结构示意图。

图4为本实用新型用作往复式电动机时的结构示意图。

如图1所示，磁振子（2）通过在一两端封闭的筒体内等距离排列数个载磁体（1）构成。载磁体的极性两两相对，既相邻载磁体的相对磁极总是S极对S极或N极对N极。为了保证载磁体（1）在磁振子筒体内的位置相对固定，可以在载磁体间加定位圈（4），当然也可以在两载磁体间加上非导磁的填充物，来固定载磁体的位置。磁振子内的载磁体可以是一个，也可以是多个。在磁振子外壳上固定有线圈（3）。当磁振子在线圈中间往复运动时，就会在线圈中产生电流从而实现能量的转换。若磁振子内有多个载磁体时，线圈的宽度最好等于相邻载磁体相邻端面间的距离。正象图1所示的那样，在这样的条件下，载磁体№1、№2、№3在线圈（3）上所产生的电动势合成波是激励叠加的。定义相邻载磁体相邻端面间的距离加上载磁体宽度为节距，那么，线圈的宽度应小于或等于节距，以保证载磁体对线圈所贡献的电动势是激励叠加的。

又如图2所示，为了增加输出的感应电动势，可以在磁振子（2）的外壳上再增加一个线圈，两个线圈（3）的宽度最好相等。并且一个节距内设置一个线圈，线圈的宽度小于或等于节距。对两个以上线圈的设置可以采取这样的方案：在磁振子中心节距内设置一个线圈（3），在中心节距两边各节距内布置其余的线圈。这样，可以达到增加输出感应电动势的目的，并避免各线圈中感应电动势相互抵消或部分相互抵消。这时，磁振子内的载磁体（1）最好有多个。

如图3所示，磁振子（2）位于空心管（8）内，其两端固定有弹簧（7）。在空心管两端头内还装有限位架（6），以限定磁振子的振幅。磁振子内等距离地排有载磁体（1），相邻载磁体彼此靠近的磁极极性相同，并且载磁体间由定位圈（4）定位。空心管的两端螺接有端盖（5）。线圈（3）位于空心管（8）上，而且由限位环（9）固定。

往复振动式电动机的结构参见图4。该电动机的磁振子由一块载磁体（1）构成。用多个载磁体和多个线圈也是可以的，不过电动机的振幅不会超过一个节距。在磁振子的两端固定有弹簧（7），两弹簧的另一端分别固定在空心管的两个端头上。空心管的两端还固定有限位架（6），以限制磁振子的振幅。为了使固定在磁振子上的传动臂（10）可以自空心管（8）内引出，空心管壳体上周向对称地开有三个以上开口。空心管壳体上还固定有线圈（3），该线圈由限位环固定。当线圈中通以频率与系统固有频率接近的交流电时，就会引起磁振子的共振，从而在传动臂引出端产生往复振动。