一种电力活塞式电动机制造技术

本发明专利技术涉及一种电力活塞式电动机，其包括：设于缸体内的永磁体活塞、曲轴和连杆；缸体的上端设有电磁铁，电磁铁设于转轴上，该转轴的一端经一变速箱与一步进电机传动相连；所述线圈驱动电路和步进电机与一CPU单元相连；邻近缸体的上、下止点处分别设有与CPU单元相连的上、下行程开关；所述缸体的底部中央设有一与所述CPU单元相连的霍尔传感器。工作时，电磁铁的线圈电流方向始终保持不变；在活塞即将到达上、下止点时，控制电磁铁旋转180°，以快速切换电磁铁上下端的磁极性，从而使电磁铁反复对活塞产生作用力，进而驱动曲轴，使本发明专利技术的电动机的输出功率或扭矩具有较好的连续性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动机的
，具体是一种电力活塞式电动机。
技术介绍
中国专利文献CN101860168A公开了一种电力发动机，其把传统发动机供气、供油、排气、点火系统去掉，用电磁铁组件替代，活塞内部嵌入永久磁铁，然后通过控制电磁铁线圈的电流方向来控制活塞在缸内上下位移，活塞经连杆曲轴机构对外输出动力。该电力发动机适用于汽车、摩托车等交通工具。类似上述技术方案的专利文献，还有CN1996724A、CN1255767A、CN200990555Y等。上述现有技术中的电力活塞式电动机的不足之处在于通过频繁切换流经电磁铁线圈的电流方向来改变电磁铁的磁极性，从而控制电磁铁与活塞的作用力的方向，进而控制活塞的往复位移；但在实际实施过程中，由于电磁铁线圈的电流方向不能瞬时改变，导致无法确保电动机的输出功率或扭矩的连续性和稳定性。因此，采用切换流经电磁铁线圈的电流方向来改变电磁铁的磁极性，从而控制活塞的位移方向的技术方案，不具有实用性。为解决上述技术问题，中国专利文献CN101697445A公开了一种电动机，其采用一对上下设置的励磁线圈交替导电，以使活塞往复位移。但在实际实施过程中，由于励磁线圈的电流不能瞬时改变，且上下励磁线圈存在互相串扰和磁性中和等原因，该方案也无法确保电动机的输出功率或扭矩的连续性和稳定性。如何提高电力活塞式电动机的输出功率或扭矩的连续性和稳定性，是本领域要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单、输出功率或扭矩的连续性和稳定性较好的电力活塞式电动机。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电力活塞式电动机，其包括多个缸体、设于缸体内的由永磁体制成的活塞、设于各缸体下方的曲轴和用于将各活塞与所述曲轴传动连接的连杆；所述缸体的上端设有与缸体同轴心线的电磁铁，电磁铁的线圈与一线圈驱动电路相连；电磁铁设于一由CPU单兀控制的翻转机构上，曲轴的一端设有飞轮；所述线圈驱动电路与一 CPU单元相连；邻近缸体的上、下止点处分别设有与CPU单元相连的上、 下行程开关；所述缸体的底部设有一与所述CPU单元相连的霍尔传感器。电动车启动时,采用启动系统驱动所述飞轮并使所述曲轴转动,所述CPU单元通过各缸体底部的霍尔传感器检测各活塞的位移方向；若测得一缸体内的活塞正向下位移， 则所述CPU单元通过所述线圈驱动电路向该缸体上方的电磁铁的线圈提供相应方向的电流，以使该电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相同，活塞因来自电磁铁的下斥力而在该缸体内加速下移；若测得一缸体内的活塞正向上位移，则所述CPU单元通过所述线圈驱动电路向该缸体上方的电磁铁的线圈提供相应方向的电流，以使该电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相反，活塞因来自电磁铁的上吸力而在该缸体内加速上移；待各电磁铁的线圈得电后，断开所述启动系统并保持各线圈中的电流方向不变；当所述CPU单元通过所述下行程开关测得一缸体内的活塞即将到达该缸体的下止点时，CPU单元通过所述翻转机构控制该缸体上方的电磁铁绕该电磁铁的高度中心线旋转180°，且此时的活塞已到达下止点，由于此时的电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相反，活塞因来自电磁铁的上吸力而开始在该缸体内向上位移；当所述CPU单元通过所述上行程开关测得该活塞即将到达该缸体的上止点时，CPU单元通过所述翻转机构控制该缸体上方的电磁铁绕该电磁铁的高度中心线反向旋转180°，且此时的活塞已到达上止点，由于此时的电磁铁底部的磁极性与活塞顶部的磁极性相同，且活塞因来自电磁铁的下斥力而开始向下位移；如此反复， 从而使各活塞经相应的连杆驱动所述曲轴运转，并使所述飞轮对外输出正扭矩。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点(I)本专利技术的电力活塞式电动机在工作过程中，电磁铁的线圈电流方向始终保持不变；在活塞即将到达上、下止点时， 控制电磁铁绕其高度中心线快速旋转180°，以快速切换电磁铁上下端的磁极性，从而使电磁铁反复对活塞产生作用力，进而驱动曲轴。本专利技术采用的上述方案，避免了现有技术的因线圈电流无法实现瞬时换向而带来的延时，进而使本专利技术的电动机的输出功率或扭矩具有较好的连续性和稳定性。(2)本专利技术的电动机在启动时，采用启动系统使所述曲轴转动， CPU单元通过各缸体内的霍尔传感器检测各活塞的位移方向，然后根据各活塞的位移方向通过线圈驱动电路向各线圈提供相应方向的电流并保持电流方向不变，然后根据各活塞的位置，通过电磁铁绕其高度中心线快速旋转180°的方式快速切换电磁铁上下端的磁极性， 从而使电磁铁反复对各活塞产生阻尼力，进而制动曲轴并使所述飞轮对外输出负扭矩。(4) 本专利技术中的霍尔传感器设于缸体的底部中央，由于活塞的两个磁极与电磁铁的两个磁极上下同直线分布，因此霍尔传感器获取的电磁信号基本来自活塞底部，即霍尔传感器基本不受电磁铁的干扰，确保了活塞位置检测的可靠性。(5)本专利技术中，各活塞在相应的缸体中对称分布于缸体的高度中心线两侧，以确保各活塞作用与曲轴上的作用力具有较好的均匀性和稳定性。(6)本专利技术的电动车为电动汽车、电动摩托车、电动三轮车、电动农用机械车等。附图说明为了使本专利技术的内容更容易被清楚的理解，下面根据的具体实施例并结合附图， 对本专利技术作进一步详细的说明，其中图I为实施例中的电力活塞式电动机的结构示意图2为实施例中的电力活塞式电动机采用的一种用于控制电磁铁绕其高度中心线旋转180°的翻转机构及缸体的结构示意图3为所述电力活塞式电动机的控制电路的电路框图4为实施例中的电力活塞驱动式电动车的传动系构造图5为实施例中的电力活塞式电动机采用的另一种所述翻转机构及缸体的结构示意图。具体实施例方式见图1-3，本实施例的电力活塞式电动机20，其包括多个高电阻非导磁材料(如 招合金、铜合金等)制成的缸体I、设于缸体I内的由永磁体制成的活塞5、设于各缸体I下方的曲轴2和用于将各活塞5与所述曲轴2传动连接的连杆3 ;所述缸体I的上端设有与缸体I同轴心线的电磁铁7，电磁铁7的线圈8与一线圈驱动电路相连；电磁铁7的中央固定于一横向的转轴9上，该转轴9通过一对轴承座4设于缸体I上方；转轴9的一端经一变速箱11与一步进电机12传动相连，曲轴2的一端设有飞轮；所述线圈驱动电路和步进电机 12与一 CPU单元相连；邻近缸体I的上、下止点处分别设有与CPU单元相连的上、下行程开关13和14 ;所述缸体I的底部中央设有一与所述CPU单元相连的霍尔传感器15，该所述霍尔传感器15与所述活塞5的底面中央相对。所述霍尔传感器15设于一非导磁材料的金属管中，该金属管与所述活塞5同轴心线。所述上、下行程开关13和14采用接触式或红外线式行程开关。活塞5上设有耐磨圈。各活塞5在所述缸体I中处于不同的行程位置，以确保连杆3适于连续传动曲轴2,并使曲轴2输出的扭矩稳定。电动车启动时，采用启动系统驱动曲轴2上的飞轮，以使所述曲轴2转动，所述CPU 单元通过各缸体I底部的霍尔传感器15检测各活塞5的位移方向；此时，若测得一缸体I 内的活塞5正向下位移，则所述CPU单元通过所述线圈驱动电路向该缸体I上方的电磁铁7 的线圈8提供相应方向的电流，以使该电磁铁7底部的磁极性与活塞5顶部的磁极性相同， 活塞5因来自电磁铁7的下斥力而在该缸体I内加速下移；或，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：贝绍轶，赵景波，
申请(专利权)人：江苏技术师范学院，
类型：发明
国别省市：