高能电子复动机制造技术

一种开发磁能，替代和节约电能的高效直线往复式动力机械，适用于直线往复式做工机械的直接驱动。其实质是应用高效永磁材料的内存“物理能源”作为动子，仅用少量变频脉冲电流给定子励磁，以获得比输入电能大得多的直线往复式动力。在能源日趋紧张，污染严重之际，开发既无污染又能重复使用的新能源机械。不但实现一劳永逸，长期高效节能，而且能利用其直线往复式动力，直接推动油田采油泵活塞之类直线往复式做功机械，实现机电一体化，省略减速机、曲柄、连杆、游梁、井架和抽油杆，大幅度削减成本，缩小体积，减轻重量，消除中间装置的磨损与功耗。该机采用脉冲供电，提高了功率因数和轴功率，使两相三相均可运行，没有缺相故障，方便可靠。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及动力机械制造领域，尤其是开发应用新能源的直线往复式动力机械。
技术介绍
本专利技术现有
的已有技术是将电能转换成旋转动力的各种交、直流电动机和电磁式压缩机。其中电磁式压缩机，早因频率响应与功耗的致命矛盾而淘汰。最常用的交流电动机本身没有任何能源，不但全靠电能驱动，而且因感性负载的功率因数低而大打折扣。加上交流电动机的转子不通电，全靠定子通电后给转子铝条上感应电流，因而起动力矩小，轴功率差，工作效率低，能耗较高。直流电动机虽有永磁能量参与，却因电刷的致命弱点而用量很少。另外，电动机只能输出高速旋转动力，这对油田抽油机活塞等需要直线往复式动力的机械(如压缩机活塞、活塞泵等)来说，必须通过减速机来减速增矩，并通过曲柄、连杆、游梁、井架等转换装置，将圆周动力转变成直线往复式动力后，才能驱动做工机械进行作业。由于减速机、井架等装置体积庞大，因而，原材料成本高，各级传动摩擦功耗也高。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了开辟既无污染，又能反复多次使用的物理能源，来替代部分电能，实现对物理能源的开发利用的目的，专利技术一种能直接输出直线往复式动力的“高能电子复动机”，来开发应用高效磁性材料的内存‘物理能源’，取代动子励磁电能。同时应用变频脉冲电流对定子励磁，以提高轴功率和功率因数，达到高效率的动力输出。另外，在需要直线往复式动力的机械上，应用其直线往复式动力取代电动机直接驱动，可实现高效节能和机电一体化，尤其是作成油田采油泵，不但取代电动机节能，而且省略传动轮、减速机、曲轴、连杆等中间转换装置，缩小体积，大量节约原材料，降低成本80％以上，减少工艺难度，延长寿命。本专利技术的设计方案是利用高效永磁材料作动子，定子部分是可以控制的电磁场，只要让定子电流按照动子运动的需要而有序的交替变化，定子磁极性必然跟着交替变化，结果必然使定子与动子的受力关系也同样交替变化。从而使动子与定子处于吸引与推斥的交替受力中。由于定子被固定，动子必然在吸引与推斥交替进行过程中，得到与定子的反作用力而进行往复运动。附图1所示的高能电子复动机，分为定子和动子以及变频脉冲电源三大部分。其中定子部分由附图1中的后绕组6、前绕组10和后铁心4、中铁心8、前铁心13和外铁心12按图1所示结构组合而成，并由后端盖20和前端盖16将定子固定在机壳7的内部。动子部分由高能永磁材料加工而成的后磁体5、前磁体11按附图1所示的结构装在动子铁心9的前、后两个外圆槽中，动子在心轴1和铜套17的扶正支撑中，与定子铁心保持悬浮状态，并可前后滑动。电源部分是根据电子复动机的工作需要而设计配套的。具有变频，合成脉冲和自控换向三项功能。根据本人提出的“往复式高能电子动力学”理论(未发表)，动子功率与动子重量成正比，并与惯性和惰性也成正比，而与频率响应成反比。即功率越大动子越重，其惯性和惰性的功耗也越大，因而要求工作频率越低越好。所以要用专用变频电源来为定子绕组提供比电源的50HZ频率低得多的交变脉冲电源。同时，动子在往复运动每到达上、下止点时，需要转换定子电流方向。因而，采用H器件作为动子位置传感器来及时提供动子位置信号，并通过集成电路IC1和IC2来给定子绕组转换电流方向。附图2是电子复动机的专用变频脉冲电源部分的电路原理图。工作时，A、B、C三个输入端不分相位，可任意接入三相或二相交流电。通电后交变电流经IC1(相桥模块BM850)进行整流，并产生交变脉冲后，直接供给复动机(FDJ)定子绕组，对定子进行交变励磁。其控制部分由H1、H2和IC2以及外围电路组成。工作时，由IC1输出低压电流，经保护电阻R1降压后，由D1稳压，C1滤波，输出24V电压，供给H1、H2。并经R5再次降压，C3滤波，D8稳压，向IC2供电。再由IC2对相桥模块IC1进行换向控制。设在定子两端的H传感器负责提供动子位置信号。当定子每次接近止点时，该磁极正好与该点的H器件的工作面重合，H器件立即输出信号，经IC2进行处理延时后，先输出关断信号，经适当延时后，控制相桥模块BM850对定子绕组进行换向供电。由于电流方向的改变，定子磁极性也同样跟着改变。由于动子磁场悬在定子中，当定子的中铁心8被后绕组6和前绕组10励磁为S极时，后铁心4和前铁心13必然为N极。这时，动子后磁体5的外圆N极与定子后铁心4相推斥，而与定子中铁心8的S极相吸引，动子受力向前运动；同时，动子前磁体11的外圆是S极，与定子中铁心8的S极相推斥，而与前铁心13的N极相吸引，动子也是向前运动。这与后部的N极磁体受力方向完全一致。于是动子通过轴杆15输出“向前推力”。当动子向前运动到接近止点时，动子前磁体11与前端的H器件14重合，前H器件输出换向信号。经IC1放大、延时处理后，控制IC2对定子绕组的电流方向进行转换。结果，使定子电流方向变为反方向，定子所有铁心被反向励磁，动子向前推动力也变成向后拉动力。当动子向后运动到接近止点时，动子后磁体5与后端的H器件3重合，后H器件也输出换向信号，同样经IC2心片处理后控制IC1再次换向，动子开始重复前一次运动过程。如此反复运动下去；通过轴杆输出直线往复式动力。关键是设在定子上的两个H器件必须在动子运动每接近前、后止点时，能及时发出换向信号，使IC1准确控制IC2及时切断电流，并延时转换电流方向，确保动子往复运动的程序，从而达到让动子有序的进行往复运动，并通过轴杆输出直线往复式动力。在起动时，定子处在中间位置，H无信号输出时，则由R4向IC2提供50HZ任意方向的起动电流，使动子起动，以后靠H控制。但在H无信号时，IC1也会自动换向，但频率只有正常运行的1/3，作为自动保护性输出。当然，在空载运行时，动子往复动作频率将会增高，但IC1会控制电流，使动子保持适当动作频率。本专利技术的有益效果是1、高效节能高能电子复动机只给定子通电励磁，动子利用高效磁体的内存物理能源，非但不用电能励磁，却比电励磁的强度大的多。这不但节省了动子励磁电能，还使轴功率大幅度提高。作为物理能源开发机械，实现了一劳永逸，长期高效节能的目的。另外，定子和动子磁力属性明确，磁场相互作用更加强烈。因而起动力矩大、效率高。在功率因数方面，高能电子复动机采用超低频交变脉冲电流供电，电流波形滞后因素极小，功率因数接近1。与普通交流电动机相比，总节能效率高达70％以上。2、降低整机成本高能电子复动机输出直线往复式动力，若用来直接驱动抽油机活塞，组成机电一体化的新型采油泵，不但取代电动机，还可省略传动部分和减速机、曲柄、连杆以及游梁、井架等较大的中间转换和传动装置。整机成本只有15％，并大量节约原材料，缩小体积，减少工艺难度。3、方便、可靠高能电子复动机不但应用了高能永磁材料的永久性能源，同时实现了减速增矩和直线往复式直接驱动。与感应电动机比，高效节能。与直流电机比，不但省略了转子绕组和碳刷，而且没有电火花和杂波干扰。由于定子电流方向的转换是在交流电的波形过0时进行，安全可靠，没有电源谐波干扰。而且，不分相位，两相、三相均可运行，没有缺相故障。4、开发磁能、保护环境由于煤碳、石油天然气等“化学能源”的储量毕竟有限，这些化学能源又都是一次性的，而且在使用时，都有环境污染。随着开采量的进一步大量增加，必然引发能源危机。近年来电力供应不足，本文档来自技高网...

【技术保护点】
高能电子复动机是一种开发“物理能源”的新型动力机械。其特征是：利用高效永磁材料的内存“物理能源”作为动子磁场，而使用较少的电能去激励设在动子磁场外围的定子，从而取得比输入电能大得多的直线往复式动力输出。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓建辉，
申请(专利权)人：邓建辉，
类型：发明
国别省市：61[中国|陕西]