技术领域
[0001] 本
发明涉及一种利用
永磁体同极相斥、异极相吸的磁
力作为动力驱动发
电机的设备，尤其是一种永磁驱动器。
背景技术
[0002] 随着社会的发展
电能需求越来越大，化石
能源的消耗也逐渐增大，环境污染已经成为全球共同关注的问题，各国都在积极寻求新能源以减少化石能源的使用，并逐渐使用电能驱动替代
燃料驱动，同时越来越多的设备、仪器需要可移动的电源。目前广泛采用的是
蓄电池作为电能驱动的主要能源。但电池的电能容量有限，并且电池需要充电时间也较长，因此使用设备无法长期连续的工作。
[0003] 另外有的设备使用
太阳能发电作为主要能源，但目前太阳能发电的转换效率不高，在夜晚和阴天时无法使用；并且太阳能发电设备较大，无法在小型设备上安装使用。
发明内容
[0004] 为了解决电池续航能力不足和太阳能效率不高使用受限的问题，本发明提供了一种采用梯度排布的磁体组与定长永磁体相互吸引或排斥的磁力作为驱动发电机的驱动器。
[0005] 本发明所采用的技术方案1是：一种梯度差量式永磁驱动器，包括壳体，壳体轴心安装
框架，中
心轴与轴套固定安装后通过第一
轴承安装在框架中心，轴套圆周上安装有磁体组，多个行星轴分别通过第二轴承安装在框架上，行星轴上安装有第一定长磁体，在壳体与行星轴之间、框架内固定安装有磁屏蔽，盖板外侧行星轴一端固定安装有第一
锁止器，在盖板外侧行星轴之间通过
定位螺钉安装有第二锁止器和复位
弹簧，盖板外侧对应第二锁止器
位置安装有限位
块，行星轴上第一锁止器外侧固定安装有保持器，保持器上通过销钉安装有圆柱体，中心轴对应安装有第一锁止器一端固定安装有翻转器，中心轴上翻转器外侧安装
飞轮，飞轮对应壳体外侧安装有启动器。
[0006] 上述技术方案1的梯度差量式永磁驱动器，所述的磁体组是由同磁极朝向的磁体，按由最小磁体单元逐渐增大到最大磁体单元并圆周等间距的梯度排布；所述的磁体组以中心轴轴心为基准，圆周均布安装有一个或多个；所述的第一定长磁体是与最大磁体单元等长的磁体，第一定长磁体与磁体组同极相对安装，第一定长磁体的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元的宽度和厚度,第一定长磁体与磁体组磁极间隙大于等于0.5毫米; 所述的第一定长磁体以行星轴轴心为基准，圆周均布有多个；所述的第一定长磁体的宽度中心相对行星轴轴心与中心轴和行星轴的轴心连线偏转一定
角度；磁体组的各单元和第一定长磁体分别可以是整体的一个单元，也可以是分别由多个独立小单元组合而成，但分别组成磁体组单元体和第一定长磁体的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致。
[0007] 本发明所采用的技术方案2是：一种梯度差量式永磁驱动器，包括壳体，壳体轴心安装框架，中心轴与轴套固定安装后通过第一轴承安装在框架中心，轴套圆周上安装有磁体组和异极磁体，多个行星轴分别通过第二轴承安装在框架上，行星轴上安装有第二定长磁体，在壳体与行星轴之间、框架内固定安装有磁屏蔽，盖板外侧行星轴一端固定安装有第一锁止器，在盖板外侧行星轴之间通过定位螺钉安装有第二锁止器和
复位弹簧，盖板外侧对应第二锁止器位置安装有限位块，行星轴上第一锁止器外侧固定安装有保持器，保持器上通过销钉安装有圆柱体，中心轴对应安装有第一锁止器一端固定安装有翻转器，行星轴上保持器外侧固定安装有第一平衡器，中心轴上翻转器外侧固定安装有第二平衡器，中心轴上第二平衡器外侧固定安装有飞轮，飞轮对应壳体外侧有安装启动器。
[0008] 上述技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的磁体组是由同磁极朝向的磁体，按由最小磁体单元逐渐增大到最大磁体单元并圆周等间距的梯度排布；所述的异极磁体是与最大磁体单元磁极相反等间距安装的磁体；所述的磁体组和异极磁体以中心轴轴心为基准，圆周均布安装有数量相同的一个或多个；所述的第二定长磁体是与最大磁体单元等长的磁体，第二定长磁体与磁体组异极相对安装，第二定长磁体的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元的宽度和厚度；所述的第二定长磁体与磁体组和异极磁体磁极间隙大于等于0.5毫米; 所述的第二定长磁体的宽度中心相对行星轴轴心与中心轴和行星轴的轴心连线偏转一定角度；磁体组的各单元、异极磁体和第二定长磁体分别可以是整体的一个单元，也可以是分别由多个独立小单元组合而成，但分别组成磁体组单元体、异极磁体和第二定长磁体的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致。
[0009] 上述技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的第二平衡器与第一平衡器不完全
啮合传动，第二平衡器不完全啮合段数量与磁体组数量相同并圆周均布，第二平衡器与第一平衡器开始啮合点的位置与磁体组最大磁体单元宽度中心相对中心轴轴心保持固定角度安装;所述的第二平衡器不限于单侧安装，当第二平衡器双侧安装时，所述的第一平衡器可以在行星轴上一隔一的单侧安装。
[0010] 上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的框架采用非
铁磁性材料；所述的轴套需采用非
铁磁性材料；所述的行星轴采用非铁磁性材料，多个行星轴轴心相对中心轴轴心固定不变并且以中心轴轴心为基准圆周均布。
[0011] 上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的磁屏蔽需采用铁磁性材料，磁屏蔽采用与行星轴同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽与第一定长磁体或第二定长磁体等长；磁屏蔽圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴外圆弧面各点距离相同。
[0012] 上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的第一锁止器开有锁止槽，所述的锁止槽数量与单个行星轴上的第一定长磁体或第二定长磁体数量相同并圆周均布；第二琐止器在复位弹簧弹力作用下靠紧限位块；第一锁止器上锁止槽与第二琐止器相啮合。
[0013] 上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的翻转器上开有凹槽，所述的凹槽与磁体组安装数量相等并且圆周均布，并且相对最大磁体单元宽度中心保持固定偏转角度；所述的保持器上有与翻转器外圆弧相对应的内凹圆弧，所述的内凹圆弧与单个行星轴上第一定长磁体或第二定长磁体安装数量相等并且圆周均布，所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部安装有圆柱体；所述的圆柱体的外圆弧面与翻转器外圆弧面在径向上相对应；所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部可以采用相切的过渡圆弧替代圆柱体外圆弧面；所述的保持器上相邻两个内凹圆弧间的凸出部可以采用微型轴承替代圆柱体。
[0014] 上述技术方案1和技术方案2的梯度差量式永磁驱动器，所述的飞轮与启动器为
齿轮啮合，通过启动器的驱动来启动梯度差量式永磁驱动器，飞轮也作为
制动盘和转速
传感器的转盘；启动器包含超越式
离合器。
[0015] 本发明的效果是，采用差量式的永磁体相排斥或吸引，有效的提高了磁体间做功的效率，克服了同等大小磁体间引力或斥力总体做功为零的问题。梯度差量式永磁驱动器，结构简单紧凑，适于在小型和移动设备上使用。中心轴在差量磁力作用下，梯度差量式永磁驱动器的飞轮的转速越高输出功率越大，使用较小的功率输入，可以得到较大的功率输出。
附图说明
[0016] 下面结合附图和
实施例对本发明进一步说明。
[0017] 图1为异极磁体相互作用的原理图，箭头为磁体运动方向。
[0018] 图2为同极磁体相互作用的原理图，箭头为磁体运动方向。
[0019] 图3为梯度差量式永磁驱动器技术方案1径向剖面示意图，磁体组与第一定长磁体同极相对，箭头分别为中心轴和行星轴运动方向。
[0020] 图4为梯度差量式永磁驱动器技术方案1后端面示意图，由上部按顺
时针方向分别为：（1）. 局部剖面翻转器与保持器示意图；（2）. 局部剖面翻转器与保持器示意图；（3）. 局部剖面第一锁止器、第二锁止器、定位螺钉和限位块示意图。
[0021] 图5为梯度差量式永磁驱动器技术方案1，A-A剖面示意图。
[0022] 图6为梯度差量式永磁驱动器技术方案2径向剖面示意图，磁体组与第二定长磁体异极相对，异极磁体与第二定长磁体同极相对，箭头分别为中心轴和行星轴运动方向。
[0023] 图7为梯度差量式永磁驱动器技术方案2后端面示意图，由上部按顺时针方向分别为：（1）. 局部剖面第一平衡器和第二平衡器示意图；（2）. 局部剖面翻转器与保持器示意图；（3）. 局部剖面第一锁止器、第二锁止器、定位螺钉和限位块示意图。
[0024] 图8为梯度差量式永磁驱动器技术方案2，A-A剖面示意图。
[0025] 图中1.壳体，2.框架，3.中心轴，4.轴套，5.行星轴，6.第一定长磁体，7.最小磁体单元，8.最大磁体单元，9.磁屏蔽，10.盖板，11. 第一锁止器，12. 第二锁止器，13.定位螺钉，14.复位弹簧，15.保持器，16.圆柱体，17.销钉，18.翻转器，19.第一平衡器，20.第二平衡器，21. 飞轮，22.第一轴承，23.第二轴承，24. 启动器，25.异极磁体，26. 第二定长磁体，27. 限位块，28.一号位磁体，29. 二号位磁体，30. 一号位圆柱体，31. 二号位圆柱体，32. 三号位圆柱体。
具体实施方式
[0026] 下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。
[0027] 上述技术方案1：如图3，壳体1轴心安装框架2，中心轴3与轴套4固定后通过第一轴承22安装在框架2中心；框架2和轴套4需采用非铁磁性材料；轴套4圆周上安装有一个或多个磁体组，磁体组由最小磁体单元7到最大磁体单元8等间距排布，多个磁体组以中心轴3轴心为基准圆周均布；磁体组的运动方向为同一磁体组内由最小磁体单元7位置向最大磁体单元8位置运动；磁体组的各单元可以是整体的一个单元，也可以是由多个独立小单元组合而成，但组成磁体组单元体的各独立小单元需保持磁极朝向一致。
[0028] 多个行星轴5分别通过第二轴承23安装在框架2上，多个行星轴5轴心相对中心轴3轴心固定不变并且以中心轴3轴心为基准圆周均布；多个行星轴5需采用非铁磁性材料；各行星轴5上安装有多个第一定长磁体6，多个第一定长磁体6以行星轴5轴心为基准圆周均布；第一定长磁体6的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元8的宽度和厚度；第一定长磁体6与磁体组同极相对安装，第一定长磁体6与磁体组磁极间隙大于等于0.5毫米；各行星轴5的静态位置为：行星轴5上第一定长磁体6的宽度中心相对中心轴3和行星轴5的轴心连线偏转一定角度，偏转方向为磁体组运动方向的相反时针方向；第一定长磁体6可以是整体的一个单元，也可以是由多个独立小单元组合而成，但组成第一定长磁体6的各独立小单元需保持磁极朝向一致。
[0029] 在壳体1与行星轴5之间、框架2内固定安装有磁屏蔽9，磁屏蔽9采用与行星轴5同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽9与第一定长磁体6等长；磁屏蔽9采用铁磁性材料，用于屏蔽行星轴5之间各第一定长磁体6同极磁性的干扰；用于屏蔽外界磁体或铁磁体材料对第一定长磁体6的影响；用于屏蔽一号位磁体28与磁体组各单元的同极磁性斥力；要求磁屏蔽9圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴5外圆弧面各点距离相同。
[0030] 如图4、图5，盖板10外侧中心轴3一端固定安装有翻转器18，翻转器18安装位置为凹槽中心相对最大磁体单元8宽度中心和中心轴3轴心连线偏转一定角度，偏转方向为同一磁体组内最大磁体单元8向最小磁体单元7位置运动方向。
[0031] 行星轴5对应中心轴3安装翻转器18一端固定安装有第一锁止器11，在盖板10外侧行星轴5之间通过定位螺钉13安装有第二锁止器12和复位弹簧14，盖板10对应第二锁止器12位置安装有限位块27，第二锁止器12在复位弹簧14作用下抵在限位块27上为锁止位置，第一锁止器11与第二锁止器12相啮合为第一锁止器11的锁止位置；第一锁止器11与第二锁止器12的结构特征为
棘轮棘爪机构。
[0032] 行星轴5上第一锁止器11外侧固定安装有保持器15，保持器15上通过销钉17安装有圆柱体16，圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面在径向上相对应；保持器15的静态位置为：保持器15的内凹圆弧与翻转器18的外圆弧相对应并且一号位圆柱体30与二号位圆柱体31相对中心轴3和行星轴5的轴心连线对称；保持器15相邻内凹圆弧间的凸出部可以采用相切过渡圆弧面结构，过渡圆弧面与翻转器18外圆弧面
接触时为滑动摩擦；圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面接触时为
滚动摩擦，圆柱体16的内圆弧面与销钉17为滑动摩擦；圆柱体16可以用微型轴承替代，微型轴承外表面与翻转器18外圆弧面接触时为纯滚动摩擦。
[0033] 中心轴3上翻转器18外侧安装飞轮21，飞轮21对应壳体1外侧安装有启动器24；飞轮21与启动器24采用齿轮相啮合传动；由启动器24驱动飞轮21突破梯度差量式永磁驱动器的静态平衡，为飞轮21输入
动能直到梯度差量式永磁驱动器稳定的运行；飞轮也可以作为制动器的制动盘和速度传感器的转盘。
[0034] 启动器24驱动飞轮21突破梯度差量式永磁驱动器静态平衡，中心轴3在磁体组与第一定长磁体6斥力差的作用下旋转，当磁体最大单元8接近第一定长磁体6时，保持器15上的二号位圆柱体31处于翻转器18的圆弧槽对应位置，在最大磁体单元8与第一定长磁体6斥力的作用下，行星轴5开始转动同时第一锁止器11与第二锁止器12脱离啮合，行星轴5运动方向为与中心轴3相反时针，行星轴5在斥力作用下做角
加速运动；中心轴3与行星轴5继续旋转，当一号位磁体28接近磁体组时，在斥力作用下行星轴5做减速运动，由于此时一号位磁体28最近对应的磁体组磁体单元小于最大磁体单元8，同时行星轴5具有一定的旋转速度，行星轴5与中心轴3将继续旋转，第二锁止器12在第一锁止器11圆弧边作用下逐渐抬离限位块27，当一号位磁体28朝向磁体组时，保持器15上的三号位圆柱体32已旋转到原二号位圆柱体31位置，翻转器18的圆弧槽已旋转过二号位圆柱体31原对应位置，三号位圆柱体32圆弧面与翻转器18外圆弧面相接触，同时第二锁止器12在复位弹簧14作用下复位处于锁止状态，此时行星轴5的位置由保持器15上三号位圆柱体32与第一锁止器11共同限制，当磁体组继续旋转时，行星轴5受到与磁体组运动方向相反的斥力的作用，三号位圆柱体32圆弧面脱离翻转器18外圆弧面，行星轴5的位置由斥力与第一锁止器11共同限制，中心轴3旋转摩擦阻力减小进入下一个循环。中心轴3在磁体组与第一定长磁体6差量斥力的作用下，飞轮21的转速越高，中心轴3的输出功率越高。
[0035] 上述技术方案2：如图6，壳体1轴心安装框架2，中心轴3与轴套4固定后通过第一轴承22安装在框架2中心；框架2和轴套4需采用非铁磁性材料；轴套4圆周上安装有一个或多个磁体组和异极磁体25，磁体组由最小磁体单元7到最大磁体单元8等间距排布，多个磁体组以中心轴3轴心为基准圆周均布；磁体组的运动方向为同一磁体组内由最大磁体单元8位置向最小磁体单元7位置运动；异极磁体25与最大磁体单元8的间距与磁体组中各磁体单元的间距相等极性相反；异极磁体25和磁体组的各单元分别可以是整体的一个单元，也可以是由多个独立小单元组合而成，但分别组成异极磁体25和磁体组单元体的各独立小单元需分别保持磁极朝向一致。
[0036] 多个行星轴5分别通过第二轴承23安装在框架2上，多个行星轴5轴心相对中心轴3轴心固定不变并且以中心轴3轴心为基准圆周均布；多个行星轴5需采用非铁磁性材料；各行星轴5上安装有多个第二定长磁体26，多个第二定长磁体26以行星轴5轴心为基准圆周均布；第二定长磁体26的宽度和厚度可以大于等于最大磁体单元8的宽度和厚度；第二定长磁体26与磁体组异极相对安装，第二定长磁体26与磁体组和异极磁体磁极间隙大于等于0.5毫米；各行星轴5的静态位置为：第二定长磁体26的宽度中心相对中心轴3和行星轴5的轴心连线偏转一定角度，偏转方向为磁体组运动方向的相同时针方向；第二定长磁体26可以是整体的一个单元，也可以是由多个独立小单元组合而成，但组成第二定长磁体26的各独立小单元需保持磁极朝向一致。
[0037] 在壳体1与行星轴5之间、框架2内固定安装有磁屏蔽9，磁屏蔽9采用与行星轴5同轴的不完全圆环结构，磁屏蔽9与第二定长磁体26等长；磁屏蔽9采用铁磁性材料，用于屏蔽行星轴5之间各第二定长磁体26同极磁性的干扰；用于屏蔽外界磁体或铁磁体材料对第二定长磁体26的影响；用于屏蔽二号位磁体29与磁体组各单元的异极磁性吸力；要求磁屏蔽9圆环壁厚均匀并且内圆弧面的各点到行星轴5外圆弧面各点距离相同。
[0038] 如图7、图8，盖板10外侧中心轴3一端固定安装有翻转器18，翻转器18安装位置为凹槽中心相对最大磁体单元8宽度中心和中心轴3轴心连线偏转一定角度，偏转方向为同一磁体组内最小磁体单元7向最大磁体单元8位置运动方向。
[0039] 行星轴5对应中心轴3安装翻转器18一端固定安装有第一锁止器11，在盖板10外侧行星轴5之间通过定位螺钉13安装有第二锁止器12和复位弹簧14，盖板10对应第二锁止器12位置安装有限位块27，第二锁止器12在复位弹簧14作用下抵在限位块27上为锁止位置，第一锁止器11与第二锁止器12相啮合为第一锁止器11的锁止位置；第一锁止器11与第二锁止器12的结构特征为棘轮棘爪机构。
[0040] 行星轴5上第一锁止器11外侧固定安装有保持器15，保持器15上通过销钉17安装有圆柱体16，圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面在径向上相对应；保持器15的静态位置为：保持器15的内凹圆弧与翻转器18的外圆弧相对应并且一号位圆柱体30与二号位圆柱体31相对中心轴3和行星轴5的轴心连线对称；保持器15相邻内凹圆弧间的凸出部可以采用相切过渡圆弧面结构，过渡圆弧面与翻转器18外圆弧面接触时为滑动摩擦；圆柱体16的外圆弧面与翻转器18外圆弧面接触时为滚动摩擦，圆柱体16的内圆弧面与销钉17为滑动摩擦；圆柱体16可以用微型轴承替代，微型轴承外表面与翻转器18外圆弧面接触时为纯滚动摩擦。
[0041] 行星轴5上保持器15外侧安装第一平衡器19，第一平衡器19是全齿轮，中心轴3上翻转器18外侧安装第二平衡器20，第二平衡器20采用不完全齿轮与第一平衡器19啮合传动，第二平衡器20不完全齿轮啮合段数量与磁体组数量相同并圆周均布，第二平衡器20不完全齿轮啮合段长度为：第一平衡器19与第二平衡器20逐渐啮合时，所在行星轴5开始旋转直到与磁体组相对的第二定长磁体26旋转到二号位磁体29原位置并且第一锁止器11与第二锁止器12啮合锁止，第一平衡器19与第二平衡器20脱离啮合；第二平衡器20上不完全齿轮与第一平衡器19全齿轮开始啮合点和中心轴3轴心的连线，需与磁体组最大磁体单元8宽度中心和中心轴3轴心的连线保持固定角度安装；第二平衡器20在中心轴3上不限于单侧安装，当第二平衡器20双侧安装时，第一平衡器19可以在行星轴5上一隔一的单侧安装。
[0042] 中心轴3上第二平衡器20外侧安装飞轮21，飞轮21对应壳体1外侧安装有启动器24；飞轮21与启动器24采用齿轮相啮合传动；由启动器24驱动飞轮21突破梯度差量式永磁驱动器的静态平衡，为飞轮21输入动能直到梯度差量式永磁驱动器稳定的运行；飞轮也可以作为制动器的制动盘和速度传感器的转盘。
[0043] 启动器24驱动飞轮21突破梯度差量式永磁驱动器静态平衡，中心轴3在磁体组与第二定长磁体26引力差的作用下旋转，当磁体最大单元8接近第二定长磁体26时，保持器15上的二号位圆柱体31处于翻转器18的圆弧槽对应位置，第一平衡器19与第二平衡器20逐渐啮合，行星轴5按一定的
传动比开始转动同时第一锁止器11与第二锁止器12脱离啮合，行星轴5运动方向为与中心轴3相反时针，磁体组与第二定长磁体26之间的引力和第一平衡器19与第二平衡器20啮合压力相平衡，第二锁止器12在第一锁止器11圆弧边作用下逐渐抬离限位块，当与磁体组相对的第二定长磁体26旋转到二号位磁体29原位置时，保持器15上的三号位圆柱体32已旋转到原二号位圆柱体31位置，翻转器18的圆弧槽已旋转过二号位圆柱体31原对应位置，三号位圆柱体32圆弧面与翻转器18外圆弧面相接触，同时第二锁止器12在复位弹簧14作用下复位处于锁止状态，此时行星轴5的位置由保持器15上三号位圆柱体32与第一锁止器11共同限制；由于异极磁体25与第二定长磁体26磁极相同，能有效消除第二定长磁体26对旋转过行星轴5的磁体组的引力影响；当磁体组继续旋转时，行星轴5受到与磁体组运动方向相反的引力的作用，三号位圆柱体32圆弧面脱离翻转器18外圆弧面，行星轴5的位置由引力与第一锁止器11共同限制，中心轴3旋转摩擦阻力减小进入下一个循环。
中心轴3在磁体组与第二定长磁体26差量引力的作用下，飞轮21的转速越高，中心轴3的输出功率越高。
[0044] 当系统需要制动停止时，启动器24的
马达停止工作，飞轮21将继续旋转，此时超越式离合器分离马达与飞轮21的转动连接，由制动器进行制动；中心轴3可以通过连接器
直接驱动轻型负载，也可以通过与减速器相连接驱动负载。
[0045] 本领域技术人员将能够基于本发明所附权力要求所限定范围的所示和描述的实例进行
修改和变型。
