專利名稱：能量轉(zhuǎn)換方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明總的來說涉及能量轉(zhuǎn)換設備領域，具體地說涉及利用了軌道運動物質(zhì)結(jié)合該物質(zhì)的軸向轉(zhuǎn)動的能量轉(zhuǎn)換設備領域。
因此，需要開發(fā)出效率提高的轉(zhuǎn)動能、產(chǎn)生出大量的能量并且節(jié)約成本。本發(fā)明滿足這個需求并且實現(xiàn)了這些目的。
在操作中，將電能輸入給電動機，該電動機使得電動機軸轉(zhuǎn)動。因為皮帶的另一端部連接在固定圓柱體上，所以電動機軸的轉(zhuǎn)動使得與電動機相連的可轉(zhuǎn)動板轉(zhuǎn)動?？赊D(zhuǎn)動板的轉(zhuǎn)速直接取決于固定圓柱體的直徑與連接在電動機軸上的滑輪之間的比值。只要可轉(zhuǎn)動板的相同轉(zhuǎn)速與電動機中心和固定圓柱體的中心之間的距離無關(guān)地出現(xiàn)，則產(chǎn)生出更大的離心力。在本發(fā)明中利用該幾何優(yōu)點來增加扭矩和/或由本發(fā)明設備的中心軸所產(chǎn)生出的能量。
優(yōu)選實施方案的詳細說明按照規(guī)定，現(xiàn)在對本發(fā)明的實施方案進行詳細說明；但是，要理解的是，所披露的實施方案僅僅是可以以各種形式實施的本發(fā)明的示例。因此，在這里所披露的具體結(jié)構(gòu)和功能上的細節(jié)不應被解釋為進行限制，而僅僅作為權(quán)利要求的基礎并且作為用于教導本領域普通技術(shù)人員以不同方式在實際上任意合適的詳細結(jié)構(gòu)中采用本發(fā)明的代表性基礎。同樣，這里所用的技術(shù)術(shù)語只是用于說明性而不是進行限制。
現(xiàn)在參照附圖，其中在各個圖中所示的本發(fā)明的相同特征和部件由相同的附圖標記表示。
在

圖1A和1B中示意性地顯示出本發(fā)明設備的操作原理。固定部件11其直徑例如為2X，可轉(zhuǎn)動滑輪12與固定部件11相距例如Y并且直徑為X。滑輪12自由地繞著其自身軸線轉(zhuǎn)動并且圍繞著固定部件11沿軌道運行。皮帶13連接在滑輪12和固定部件11上。假定皮帶13不會滑動，從而由于固定部件直徑和滑輪直徑之間的所述幾何形狀，滑輪繞著其自身軸線的轉(zhuǎn)動導致滑輪在圍繞固定部件11芯部運行一周期間繞著其自身軸線轉(zhuǎn)動兩周。因為滑輪的轉(zhuǎn)動使得皮帶繞著滑輪轉(zhuǎn)動所以出現(xiàn)軌道運行轉(zhuǎn)動，這是因為皮帶不會滑動從而使得滑輪繞著固定芯部運轉(zhuǎn)。
在圖1B中，固定部件11和滑輪12的直徑與在圖1A中相同，但是滑輪12中心和固定部件11之間的距離是圖1A的兩倍。還有，假設皮帶13不會滑動，則滑輪12繞著其自身軸線的轉(zhuǎn)動導致滑輪12繞著固定部件11沿軌道運行，在該實施例中滑輪12在繞著固定芯部11進行一周軌道運轉(zhuǎn)期間也繞著其自身軸線轉(zhuǎn)動兩周。
在圖1A和1B中，要注意的是滑輪12沿著所示方向的轉(zhuǎn)動使得皮帶214沿著逆時針方向轉(zhuǎn)動，這導致所述滑輪部件沿著順時針方向沿軌道運轉(zhuǎn)。但是，不考慮滑輪部件的瞬時軌道位置，皮帶相對于固定部件11和滑輪12的中心之間的直線的角度保持恒定。該角度產(chǎn)生偏置力，該偏置力連續(xù)地產(chǎn)生軌道運動(除了1∶1的比率)。
因此，在圖1A和1B的實施例中滑輪12中心和固定部件11中心之間的距離對于滑輪12繞著固定部件作出的運轉(zhuǎn)次數(shù)和滑輪12繞著其自身軸線進行的轉(zhuǎn)動次數(shù)而言是不重要的。滑輪12繞著其自身軸線的兩周轉(zhuǎn)動導致滑輪12繞著固定部件11進行一周軌道運轉(zhuǎn)。即使滑輪12和固定部件11之間的距離為圖1A的10倍，滑輪12在繞著固定部件11中心進行一周軌道運轉(zhuǎn)期間將仍然進行兩周轉(zhuǎn)動。但是，因為圖1B的滑輪12離固定芯部11的距離是圖1A的距離的兩倍，所以圖1B的滑輪12的離心力在它繞著固定部件11運轉(zhuǎn)時是圖1A的兩倍。如上所述，本發(fā)明利用了該原理來將電動機扭矩轉(zhuǎn)換成軸扭矩或者將電動機能量轉(zhuǎn)換為軸能量。其優(yōu)點在于可以使用許多廉價的小電動機來產(chǎn)生出非常昂貴的大電動機的輸出。另一個優(yōu)點在于使用更小直徑的導線來負載許多小功率電能而不是用大導線來傳導大功率電能。令人滿意的是，更大更強力的電動機的制造和運行成本與尺寸不成比例地增加。
圖2顯示出本發(fā)明一個實施方案20的示意性布置。固定芯部21可以包括中空圓柱體、實心圓柱體或多個具有相對平面端部并具有中心縱向軸線的圓柱體?？赊D(zhuǎn)動板22設置成與芯部的縱向軸線同心，與之垂直并且與固定芯部21的平面端部距離大致相等?；蛘?，可轉(zhuǎn)動板22可以設置成在軸向上與兩個軸向?qū)实墓潭ㄐ静?1的相鄰端部相距一定距離。在該實施方案中，使用了8個電動機23。每個電動機23沿可轉(zhuǎn)動板22的同一直徑布置，并且電動機23之間的間距相等?；?4連接在每一根電動機軸25上。電動機軸25可以是雙端部的，從而滑輪24連接在每個端部上，或者電動機軸可以是單端部的并且滑輪連接在一個延伸端部上。如果使用單端部的軸，則如圖2中所示可選的電動機23可以倒過來，從而使在可轉(zhuǎn)動板22的每一側(cè)上平衡轉(zhuǎn)動力。不滑動的皮帶26繞每個滑輪24以及固定芯部21延伸。皮帶26沿著固定芯部21的縱向軸線布置在不同的軸向位置處，從而不會相互干涉。因此，在圖2的實施方案中，三根皮帶26在上固定芯部21處一個布置在另一個上方，并且三根皮帶26在下固定芯部21處一個布置在另一個下方。為了確保皮帶26不會相互交叉，滑輪24在電動機軸25上的位置設置在與繞固定芯部21的皮帶26的軸向位置一致的不同軸向水平面處。軸向中心軸27固定地連接在可轉(zhuǎn)動板22的中心，從而可轉(zhuǎn)動板22的轉(zhuǎn)動引起中心軸27轉(zhuǎn)動。
如圖3中所示，外殼28設在固定芯部21、可轉(zhuǎn)動板22以及電動機23外圍。在該布置中，固定芯部21可以通過普通的裝置與外殼28固定連接。在中心軸27和固定芯部21之間的適當軸承和臺肩用來使中心軸27和連接在中心軸27上的可轉(zhuǎn)動板的位置固定。每個電動機23可以通過普通的裝置與可轉(zhuǎn)動板22連接。在固定芯部21的直徑周圍可以設有軌道29以使每根皮帶26的位置固定。利用滑環(huán)來提供非轉(zhuǎn)動和轉(zhuǎn)動電導線之間的電連接提供給電動機23的電能可以利用延伸穿過中心軸的導線并且沿著可轉(zhuǎn)動板引導。容易想到其它傳統(tǒng)的方法是在固定導線和移動導線之間形成電連接。
驅(qū)動皮帶26可以包括一種通常被稱為定時皮帶的皮帶，它沿著其內(nèi)徑具有多個齒。在滑輪24和固定芯部21的外徑上可以設有相對應且相配的齒，或者這些皮帶26可以包括一種自行車鏈條。通過這些皮帶26的適當張力，滑輪24繞著它們自身軸線的轉(zhuǎn)動將使得皮帶26進行無滑動轉(zhuǎn)動，該轉(zhuǎn)動又將使得可轉(zhuǎn)動板22進行如上所述轉(zhuǎn)動。這樣給電動機23供能使得電動機軸25和與之相連的滑輪24轉(zhuǎn)動并且使可轉(zhuǎn)動板22轉(zhuǎn)動。由于這些電動機23連接在可轉(zhuǎn)動板22上，所以這些電動機23自身沿著繞固定芯部21的中心的軌道轉(zhuǎn)動。采用與圖1A和1B中類似的滑輪24和固定芯部21的幾何結(jié)構(gòu)，從而由中心軸27產(chǎn)生出的扭矩和能量在它們繞著軸向軸27轉(zhuǎn)動時是可轉(zhuǎn)動板22的轉(zhuǎn)速和電動機23質(zhì)量的離心力的組合。由于由軸向軸27輸出的扭矩是轉(zhuǎn)速的平方乘以中心之間距離的平方再乘以這些電動機的總質(zhì)量的函數(shù)，所以可以看出，轉(zhuǎn)速和中心之間距離的增加按指數(shù)規(guī)律地增加輸出扭矩。另外，由于在中心軸處的能量輸出還是輸出扭矩乘以轉(zhuǎn)速的函數(shù)；所以轉(zhuǎn)速在輸出能量上具有整體立方效應。因此，本發(fā)明提供了非常大的功率輸出，所有這些都是從這些電動機23繞著它們的軸線的轉(zhuǎn)動能量中得到的。
在圖2中，在另一個實施方案中，所有電動機23可以用發(fā)電機來代替。該實施方案提供電能的輸出而不是只是輸出扭矩或機械能。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，在圖2中所示的一個或多個電動機23由一個或多個發(fā)電機代替，其中可轉(zhuǎn)動板22在電動機23的作用下的轉(zhuǎn)動使得與這些發(fā)電機連接的皮帶26轉(zhuǎn)動。這又引起這些發(fā)電機在它們繞著固定芯部21運轉(zhuǎn)時繞著它們的軸線轉(zhuǎn)動。因此，在該實施方案中，輸出是電能、扭矩和/或能量的組合。
圖4示意性地顯示出一個實施方案，由此皮帶26連接在多個電動機23中的三個上并且連接在固定芯部21上，而且三個電動機23處于三角排列。在該實施方案中，仍然使用總共八根皮帶。本領域普通技術(shù)人員容易想到皮帶和與固定芯部21相連的電動機或者發(fā)電機的許多其它組合，所有這些組合都將包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
在本發(fā)明中的皮帶系統(tǒng)當然不限于任何特定的類型或材料。關(guān)鍵在于所述皮帶26必須不會相對于滑輪24并且相對于固定芯部21滑動。
固定芯部21相對滑輪24的直徑比對于本發(fā)明并不重要。任意比值都可以。固定芯部21的中心和滑輪中心之間的任何距離也是可以的-包括與固定芯部21和滑輪24的距離總和相等。
可以使用將這些電動機23連接在中心軸27上的臂或連接件來代替可轉(zhuǎn)動板22。但是，可轉(zhuǎn)動板22是優(yōu)選的，因為具有更好的諧波平衡以及精確定位和連接電動機23的能力。
假如軸27通過軸承或襯墊連接在固定芯部11上而該固定芯部又連接在固定物體上的話，則移動部件周圍的外殼28就不必要了。
圖5-11示意性地顯示出本發(fā)明的一些其它實施方案。圖5顯示出使用位于電動機23的外殼下面的固定芯部21。圖6顯示出使用兩個固定芯部21，每一個分別位于電動機外殼上面和下面。圖7顯示出兩個固定芯部21，電動機23可選地兩端倒轉(zhuǎn)地布置。圖8顯示出發(fā)電機23的使用，其外殼連接在可轉(zhuǎn)動板22上并且發(fā)電機軸固定連接在固定芯部21上。圖9顯示出這樣的布置，其中中心軸27固定連接在固定芯部21上，并且在可轉(zhuǎn)動板22和中心軸27之間設有軸承。圖10顯示出這樣一種布置，其中電動機外殼轉(zhuǎn)動來代替靜止的電動機軸25。圖11顯示出這樣一種布置，其中外面的電動機或發(fā)電機23通過皮帶與里面的電動機或發(fā)電機23相連。顯然，本領域普通技術(shù)人員容易想到許多其它沒有說明的組合。
雖然在實際上已經(jīng)采用的特定方面或特定實施方案或改進中對本發(fā)明進行了說明、披露、闡述和展示，但是并不打算由此來限定本發(fā)明，通過這里的教導所暗示的這些其它改進或?qū)嵤┓桨赣绕鋺摫徽J為落入在說明書和附圖的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于從電能中產(chǎn)生轉(zhuǎn)動能量的方法，它包括以下步驟將一個或多個電動機布置在圍繞可轉(zhuǎn)動中心軸的圓上，由此所述一個或多個電動機的軸自由地繞著其自身軸線轉(zhuǎn)動；將固定芯部設置成與所述可轉(zhuǎn)動中心軸同心；將所述一個或多個電動機布置成繞著所述固定芯部轉(zhuǎn)動；將所述中心軸布置成繞著所述固定芯部的軸心轉(zhuǎn)動；將皮帶繞所述固定芯部以及所述一個或多個電動機軸的每一個連接；并且通過向所述一個或多個電動機供能來使所述中心軸轉(zhuǎn)動。由此所述一個或多個電動機中的每一個的軸繞著其自身軸線轉(zhuǎn)動并且所述一個或多個電動機繞著所述固定芯部運轉(zhuǎn)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，包括用一個或多個發(fā)電機來代替所述一個或多個電動機的步驟。
3.一種用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動運動的設備，它包括中心可轉(zhuǎn)動軸；一個或多個電動機，每個具有電動機外殼和可轉(zhuǎn)動電動機軸，所述電動機布置在圍繞所述中心可轉(zhuǎn)動軸的圓上，所述一個或多個電動機的外殼固定連接在所述中心可轉(zhuǎn)動軸上；與所述可轉(zhuǎn)動中心軸同心布置的固定芯部；以及將所述一個或多個電動機連接在所述固定芯部上的驅(qū)動裝置，由此所述一個或多個軸的轉(zhuǎn)動導致所述一個或多個電動機繞著所述固定芯部的運轉(zhuǎn)以及所述可轉(zhuǎn)動中心軸的轉(zhuǎn)動。
4.如權(quán)利要求3所述的設備，其中滑輪與所述一個或多個電動機軸的每一個相連。
5.如權(quán)利要求4所述的設備，其中所述一個或多個電動機與所述固定芯部的外表面間隔離散的距離。
6.如權(quán)利要求4所述的設備，其中所述一個或多個滑輪每一個與所述固定芯部的外表面間隔離散的距離。
7.如權(quán)利要求6所述的設備，其中所述固定芯部具有與所述中心可轉(zhuǎn)動軸垂直的圓形橫斷面。
8.如權(quán)利要求3所述的設備，其中所述一個或多個電動機包括多個電動機。
9.如權(quán)利要求8所述的設備，其中用一個或多個發(fā)電機來代替所述一個或多個電動機。
10.如權(quán)利要求3所述的設備，包括一個或多個布置在圍繞所述中心可轉(zhuǎn)動軸的圓上的發(fā)電機，并且皮帶連接在每個所述一個或多個發(fā)電機的軸以及所述固定芯部上。
11.如權(quán)利要求3所述的設備，其中所述驅(qū)動裝置包括皮帶。
全文摘要
用于產(chǎn)生轉(zhuǎn)動運動的設備，包括一個或多個布置在圍繞中心軸(27)的圓中的電動機或發(fā)電機(23)。這些電動機或發(fā)電機連接在可轉(zhuǎn)動板(22)上，該可轉(zhuǎn)動板又連接在中心軸(27)上。這些電動機或發(fā)電機的軸(25)通過皮帶連接在固定芯部(21)上。電動機的操作導致板(21)和中心軸(27)的轉(zhuǎn)動，而該轉(zhuǎn)動進一步導致電動機或發(fā)電機繞著中心軸(27)運轉(zhuǎn)。
文檔編號H02K7/10GK1433587SQ00818845
公開日2003年7月30日 申請日期2000年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月14日
發(fā)明者馬丁·尼克·萊博維茨 申請人:馬丁·尼克·萊博維茨