重力裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及扭矩驅動領域，公開了一種重力裝置，其技術要點是：包括重力盤、旋轉輪、傳動軸和單向齒輪，其中重力輪下表面垂直連接有第一磁鐵組、第一超導隔板、固定座和連接桿，旋轉輪位于重力輪下方且其中心線與重力輪中心線重合，旋轉輪上表面垂直連接有中心主軸、第二超導隔板、第二磁鐵組和端面凸輪，重力盤、旋轉輪及與之連接的部件表層均設有超導涂層。本發(fā)明利用旋轉輪上表面設有均勻間距的端面凸輪將降低重力輪在上升過程中垂直方向的作用力，實現用更小的力推動較大物體的目的，降低了機械負荷和生產成本。使用磁鐵和超導材料相互配合，為推動重力輪提供力可以有效降低旋轉輪的硬件要求，進一步降低生產成本。
【專利說明】
重力裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及扭矩驅動領域，具體的講是重力裝置。
【背景技術】
[0002]在工業(yè)生產和日常生活中將重物直接垂直移動到高處需要克服重物本身的重力，當重物質量較高時在垂直方向需要更多的作用力，很多時候增加了機械的負荷和超過人體的極限。在物理學中通常使用坡來降低重力在垂直方向上的分解力，坡度越小重力在垂直方向上的分解力越小推動越省力，從而實現使用較小的力使重物上升到指定位置。
[0003]超導永磁鐵可以進行磁場的屏蔽，超導材料做成封口空間絕大部分磁場集中在超導回路中，因為超導材料的磁導率比空氣的磁導率要打上萬倍，所以組成封口空間的空腔中磁阻要比超導材料大很多，外磁場的磁感應線絕大部分將沿著超導材料內壁通過，幾乎沒有磁感應線穿過空腔，即空腔中的磁通量接近零。因此被超導材料屏蔽的封口空間中幾乎沒有外磁場，從而達到靜磁屏蔽的效果。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對現有物體垂直升降使用高功率的機械，當物體重量上升，機械負荷增大，生產成本增加，機械磨損增大的問題，提供一種結合坡度省力與磁場應用的重力裝置。
[0005]本發(fā)明解決上述技術問題，采用的技術方案是，重力裝置包括重力盤、旋轉輪、傳動軸和2個以上的單向齒輪，所述重力盤下面安置有垂直連接的第一磁鐵組、第一超導隔板、固定座和連接桿，第一磁鐵組包含2個以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組中每個磁鐵外圍設有I個第一超導隔板，固定座上連接有滑輪，固定座外圍設有2根連接桿，連接桿下端連接有齒條，連接桿通過齒條與單向齒輪嚙合。其中旋轉輪位于重力盤下方且其中心線與重力盤中心線重合，旋轉輪上面安置有垂直連接的中心主軸、第二超導隔板、第二磁鐵組和端面凸輪，第二磁鐵組包含2個以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以旋轉輪中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組與第一磁鐵組磁性相斥，第二磁鐵組中磁鐵被2個相交組成“U”結構第二超導隔板包圍，端面凸輪朝向一致均勻排列以旋轉輪中心為圓心呈圓周分布，端面凸輪上表面與滑輪接觸。其中傳動軸設于旋轉輪下方且穿過單向齒輪。
[0006]這樣設計的目的在于，將重力盤垂直移動改為沿端面凸輪上表面斜面斜向上移動，降低了重力盤的重力在垂直方向上的分解力，從而旋轉盤僅需要較小的作用力即可將重力盤推上運行指定位置，當重力盤升到最高的位置后隨即進行垂直下落，將重力勢能轉換為機械能提供給單向齒輪從而帶動傳動軸轉動。
[0007]另一個目的在于除了在水平方向上圓周運動的旋轉輪端面凸輪為重力盤提供一個斜向上的作用力外，分別位于重力盤下表面和旋轉輪上表面的第一磁鐵組與第二磁鐵組磁性相斥，也為重力盤向上移動提供一個力量。
[0008]進一步的，滑輪與端面凸輪頂部接觸時，第一超導隔板與第二超導隔板在水平面投影為封口結構將第一磁鐵組與第二磁鐵組完全隔離，使第一磁鐵組與第二磁鐵組失去相斥作用。
[0009]進一步的，滑輪與端面凸輪底部接觸時，第一磁鐵組與第二磁鐵組在水平面投影完全重合，使第一磁鐵組與第二磁鐵組產生相斥作用。
[0010]這樣設計的目的在于，超導永磁鐵可以進行磁場的屏蔽，超導材料做成封口空間絕大部分磁場集中在超導回路中，因此組成封口空間的空腔中磁阻要比超導材料大很多，外磁場的磁感應線絕大部分將沿著超導材料內壁通過，幾乎沒有磁感應線穿過空腔，即空腔中的磁通量接近零。因此被超導材料屏蔽的封口空間中幾乎沒有外磁場，從而達到靜磁屏蔽的效果。當滑輪運行至與端面凸輪頂部接觸時，隨即需要進入垂直下落運動，通過超導隔板在水平面投影的封口結構完全隔離第一磁鐵組與第二磁鐵組，使之失去磁性相斥作用。當滑輪運行至與端面凸輪底部接觸時，隨即旋轉輪斜向上的推重力輪，同時第一磁鐵組、第二磁鐵組間產生向上排斥作用將重力盤再次提升到指定位置。
[0011]進一步的，重力盤下面還安置有垂直連接I根以上的行程桿，行程桿位于固定座外圍，行程桿下端連接有齒條，當重力盤體積較大時，行程桿可以保證重力盤內部結構穩(wěn)定。
[0012]進一步的，行程桿通過下端連接的齒條與連接輪嚙合，連接輪與單向齒輪嚙合。
[0013]可選的，重力盤下表面還連接有緩沖裝置，緩沖裝置包括2根以上的滑動桿和每根滑動桿下端連接的緩沖彈簧。
[0014]可選的，滑動桿左右兩端還設有滾輪。這樣設計的目的在于重力盤質量較大，垂直向下時產生的機械能較高，易對端面凸輪與橢圓滑輪造成損傷，添加對稱分布的滑動桿，并在滑動桿的下端設置緩沖彈簧可以緩釋重力盤垂直方向上的沖擊力，同時一部分沖擊力使緩沖彈簧發(fā)生彈性形變在重力盤上升期間可以輔助旋轉輪為重力盤提供向上作用力。
[0015]進一步的，第一磁鐵組通過隔磁層與重力盤連接，第二磁鐵組通過隔磁層與旋轉輪連接。
[0016]進一步的，重力盤和旋轉輪外表面覆蓋有超導涂層。
[0017]本發(fā)明的有益效果至少包括以下之一；
1、電動機通過減速機減速增大扭矩推動旋轉輪做圓周運動，旋轉輪上的端面凸輪上表面凸起將降低重力盤在上升過程中垂直方向的作用力，實現用更小的力推動較大物體的目的，降低了機械負荷和生產成本。
[0018]2、使用磁鐵和超導材料相互配合，為推動重力盤向上移動增加了一個垂直方向上的力量。
[0019]3、在重力盤上設置滑動桿及在滑動桿上添加緩沖彈簧，可以緩解重力盤垂直下落時造成的機械損傷，同時滑動桿可以提高重力裝置的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0020]圖1為重力裝置結構示意圖；
圖2為重力盤仰視結構示意圖；
圖3為旋轉輪結構示意圖；
圖4為行程桿、單向齒輪、連接齒輪和連接桿連接結構示意圖；
圖中標記為:101為重力盤、102為滑輪、103為固定座、104為第一磁鐵組、105為第一超導隔板、106為行程桿、107為滑動桿、108為齒條、109為連接桿、201為旋轉輪、202為端面凸輪、203為第二磁鐵組、204為第二超導隔板、205為中心主軸、301為傳動軸、302為單向齒輪、401為緩沖彈簧、402為滾輪、403為連接齒輪。
【具體實施方式】
[0021]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點能夠更加清晰明白，以下結合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明保護內容。
[0022]實施例1
如圖1所示，重力裝置示意圖，包括重力盤101、旋轉輪201、傳動軸301和2個以上的單向齒輪302，其中重力盤101下面安置有垂直連接的第一磁鐵組104、第一超導隔板105、固定座103和連接桿109，第一磁鐵組104包含2個以上磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤101中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組104中每個磁鐵外圍設有I個第一超導隔板105，固定座103上連接有滑輪102，固定座103外圍設有2根連接桿109，連接桿109下端連接有齒條108，連接桿109通過齒條108與單向齒輪302嚙合。其中旋轉輪201位于重力盤101下方且其中心線與重力盤101中心線重合，旋轉輪201上面安置有垂直連接的中心主軸205、第二超導隔板204、第二磁鐵組203和端面凸輪202，第二磁鐵組203包含2個以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勾排列以旋轉輪201中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組203與第一磁鐵組104磁性相斥，端面凸輪202朝向一致均勻排列以旋轉輪201中心為圓心呈圓周分布，端面凸輪202上表面與滑輪102接觸。傳動軸301設于旋轉輪201下方且穿過單向齒輪302。
[0023]如圖2所示，重力盤仰視結構示意圖，重力盤101下面安置有垂直連接的第一磁鐵組104、第一超導隔板105、固定座103和連接桿109，第一磁鐵組104包含4個的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤101中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組104中每個磁鐵外圍設有I個第一超導隔板105，固定座103上連接有滑輪102，固定座103外圍設有2根連接桿109，連接桿109下端連接有齒條108，連接桿109通過齒條108與單向齒輪302嚙合，重力盤101下面還安置有垂直連接2根行程桿106，行程桿106位于固定座103外圍，行程桿106下端連接有齒條108。
[0024]如圖3所示，旋轉輪俯視結構示意圖，旋轉輪201上面安置有垂直連接的中心主軸205、第二超導隔板204、第二磁鐵組203和端面凸輪202，第二磁鐵組203包含4個磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勾排列以旋轉輪201中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組203與第一磁鐵組104磁性相斥，第二磁鐵組203中磁鐵被2個相交組成“U”結構的第二超導隔板204包圍，端面凸輪202朝向一致均勻排列以旋轉輪201中心為圓心呈圓周分布。
[0025]如圖4所示，行程桿、單向齒輪、連接齒輪和連接桿連接結構示意圖，傳動軸301穿過單向齒輪302，行程桿106通過下端連接的齒條108與連接輪403嚙合，連接輪403與單向齒輪302嚙合，連接桿109下端連接有齒條108，連接桿109通過齒條108與單向齒輪302嚙合，滑動桿107下端設有緩沖彈簧401，滑動桿107垂直穿過傳動軸9所在水平平面。
[0026]實施例2
重力裝置作用原理，電機控制旋轉輪201順時針轉動，開始時第一磁鐵組104與第二磁鐵組203水平面投影完全重合，由于兩組磁鐵磁性相斥，重力盤101受到一個向上的排斥力，滑輪102與端面凸輪202底部接觸，隨著旋轉輪201轉動，滑輪102受到一個沿著端面凸輪202斜向上的力，在排斥力與力的作用下，重力盤101向上移動，當滑輪102與端面凸輪202頂部接觸時，觸發(fā)與第一超導隔板105和第二超導隔板204相連的行程開關，此時第一超導隔板105與第二超導隔板204在水平面投影為封口結構將第一磁鐵組104與第二磁鐵組203也完全隔離。向上的排斥力完全消失，沿端面凸輪202斜向上的力也消失，隨即重力盤101離開端面凸輪202上表面的頂部，做垂直下落運動，最終重力盤101上的滑輪102與端面凸輪202底部接觸，在重力盤101做垂直下落運動時，帶動與之連接的行程桿106、連接桿109和滑動桿107快速向下運動。行程桿106和連接桿109通過與之嚙合的單向齒輪302或者連接齒輪403帶動傳動軸301快速轉動，實現將重力盤101的重力勢能轉換為傳動軸301的機械能，滑動桿107通過與之相連的緩沖彈簧401緩解此次重力盤101垂直下落運動帶來的機械損傷?；?02與端面凸輪202底部接觸后隨著旋轉輪201水平移動立刻再次沿端面凸輪202斜向上移動，滑輪102再次受到一個沿著端面凸輪202斜向上的力，再次觸發(fā)與第一超導隔板105和第二超導隔板204相連的行程開關，超導隔板暫時關閉，第一磁鐵組104與第二磁鐵組203水平面投影再次完全重合，由于兩組磁鐵磁性相斥，重力盤101再次受到一個向上的排斥力，重力盤1I再次向上移動，帶動與之連接的行程桿106、外連接桿109和滑動桿107快速向上運動，重力盤一直重復上移-垂直向下-上移-垂直向下-上移的運動。
[0027]實施例3
假設該重力裝置端面凸輪202上坡角度為α=30°，沿端面凸輪202斜向上的力為F=1600kgf，上升高度為h，斜面移動距離為S，通過公式F.S=M.g.h，又有sina=h/S，可計算得M為3200kg，故通過此上坡角度的重力裝置可以使用1600kgf的作用力推動3200kg的物體向上移動，實現了用更小的力推動較大物體的目的，降低了機械負荷和生產成本。
[0028]實施例4
第一磁鐵組104與第二磁鐵組203均使用N48型號的釹鐵硼磁鐵，其剩磁感應強度為1385Br mT，矯頑力在835bHc KA/m以上，內稟矯頑力在876iHc KA/m以上，最大磁能積為380(BH)max KJ/m30
[0029]實施例5
基于實施例1的結構描述，第一磁鐵組104通過銅材料的隔磁層與重力盤101連接，第二磁鐵組203通過鋁材料的隔磁層與旋轉輪201連接。
[0030]實施例6
基于實施例1的結構描述，重力盤101和旋轉輪201表面覆蓋有超導涂層。
【主權項】
1.重力裝置，其特征在于:包括重力盤(101)、旋轉輪(201)、傳動軸(301)和2個以上的單向齒輪(302)，所述重力盤(101)下面安置有垂直連接的第一磁鐵組(104)、第一超導隔板(105)、固定座(103)和連接桿(109)，第一磁鐵組(104)包含2個以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以重力盤(101)中心為圓心呈圓周分布，第一磁鐵組(104)中每個磁鐵外圍設有I個第一超導隔板(105)，固定座(103)上連接有滑輪(102)，固定座(103)外圍設有2根連接桿(109)，連接桿(109)下端連接有齒條(108)，連接桿(109)通過齒條(108)與單向齒輪(302)嚙合;所述旋轉輪(201)位于重力盤(101)下方且其中心線與重力盤(101)中心線重合，旋轉輪(201)上面安置有垂直連接的中心主軸(205)、第二超導隔板(204)、第二磁鐵組(203)和端面凸輪(202)，第二磁鐵組(203)包含2個以上的磁鐵，磁鐵磁極朝向一致均勻排列以旋轉輪(201)中心為圓心呈圓周分布，第二磁鐵組(203)與第一磁鐵組(104)磁性相斥，第二磁鐵組(203)中磁鐵被2個相交組成“U”結構的第二超導隔板(204)包圍，端面凸輪(202)朝向一致均勻排列以旋轉輪(201)中心為圓心呈圓周分布，端面凸輪(202)上表面與滑輪(102)接觸;所述傳動軸(301)設于旋轉輪(201)下方且穿過單向齒輪(302)。2.根據權利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述滑輪(102)與端面凸輪(202)頂部接觸時，第一超導隔板(105)與第二超導隔板(204)在水平面投影為封口結構將第一磁鐵組(104)與第二磁鐵組(203)完全隔離。3.根據權利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述滑輪(102)與端面凸輪(202)底部接觸時，第一磁鐵組(104)與第二磁鐵組(203)在水平面投影完全重合。4.根據權利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述重力盤(101)下面還安置有垂直連接I根以上的行程桿(106)，行程桿(106)位于固定座(103)外圍，行程桿(106)下端連接有齒條(108)。5.根據權利要求4所述的重力裝置，其特征在于:所述行程桿(106)通過下端連接的齒條(108)與連接輪(403)嚙合，連接輪(403)與單向齒輪(302)嚙合。6.根據權利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述重力盤(101)下表面還連接有緩沖裝置，所述緩沖裝置包括2根以上的滑動桿(107)和每根滑動桿(107)下端連接的緩沖彈簧(401)。7.根據權利要求6所述的重力裝置，其特征在于:所述滑動桿(107)左右兩端還設有滾輪(402)。8.根據權利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述第一磁鐵組(104)通過隔磁層與重力盤(101)連接，所述第二磁鐵組(203)通過隔磁層與旋轉輪(201)連接。9.根據權利要求1所述的重力裝置，其特征在于:所述重力盤(101)和旋轉輪(201)外表面覆蓋有超導涂層。
【文檔編號】F03G3/00GK106089608SQ201610603674
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年7月28日 公開號201610603674.X, CN 106089608 A, CN 106089608A, CN 201610603674, CN-A-106089608, CN106089608 A, CN106089608A, CN201610603674, CN201610603674.X
【發(fā)明人】韋福華
【申請人】韋福華