[发明专利]双极轴向挤压磁性电动机

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请是申请号为12/975652、申请日为2010年12月22日的美国专利申请的部分继续申请。

背景技术

已经进行了诸多尝试来提高电动机的效率。这些尝试中的许多尝试阐述于专利和专利申请中，诸如：

美国专利No.6,392,370，Bedini，Device and Method of a back EMF permanent electromagnetic motor。

美国专利No.7,230,358，Smith，DC Resonance Motor。

美国专利申请2009/0045690，Kerlin，DC Homopolar Motor/Generator。

发明内容

本发明包括双极磁挤压电动机(dipolar magnetic compression motor)，该电动机包括产生电流的初级线圈，该电流被引导通过定时谐振的LC电路以用于提高电动机的效率。该电流通过次级线圈组被接通和断开，而无需被存储。在另一实施例中，由经过紧邻初级线圈的区域的磁体引起的感生电流被引导至电源并被引入次级线圈组。作为这些磁体被按双极轴向方式布置的初级和次级线圈两者排斥的直接结果，电动机产生旋转转矩。在又一个实施例中，使用了铁芯，所述铁芯被以双极轴向方式布置的初级线圈和次级线圈排斥。

一般地，本发明的电动机包括支承可旋转轴和安装到该轴用于随之旋转的至少一个非铁的转子盘的壳体。至少两个间隔开的永磁体、铁芯或电磁体穿过转子安装，相似磁极平行于该轴排列。圆筒形支承构件绕该转子同心地定位以支承铁芯线圈。至少两个铁芯线圈彼此间隔开并以在轴旋转期间与转子上的永磁体并置的关系安装到该圆筒形支承构件。定时轮位于轴上，与该支承构件相邻。此外，霍尔效应器件固定在适当位置以便受该定时轮影响。

提供用于在被霍尔效应器件激活时控制到各线圈的电流的控制电路。还提供用于在转子旋转期间当至少一个线圈不引导电流到该线圈时接收来自至少一个线圈的电流的电路。所接收的电流被引导至控制电路以用于施加到其他线圈中的至少一个。通过把从未激活线圈产生的电流引导至激活线圈，产生相当高的效率，这导致在本发明的电动机中产生更少的热。

在本发明的优选实施方式中，双极磁挤压电动机包括相反极性的一对永磁极，它们分隔开预定距离，在分隔开预定距离的以相反极性排列的一对间歇激活的电磁极的紧邻区域中移动。这些永磁双极、临时磁性双极和间隙激活的电磁双极以相同极性排列，所以当电磁双极被激活时，它们的场相互排斥。

当转子上的磁或电磁双极接近定子上的未激活的电磁双极时，阻抗与磁双极和电磁双极之间的距离的平方成正比地下降。电流由所述磁双极和所述未激活电磁双极之间的相互作用感生，该电流在电磁双极内保持一时段，该时段由包括电磁双极的电感和固定电容的电抗性LC电路形成的时间常数确定。

当阻抗达到极小值时，未激活电磁双极利用由霍尔效应器件触发的控制电路在一时刻激活并持续预定时段。一旦被激活，则初级电流与保持在电抗性LC电路内的电流组合，从而排斥磁双极。随着磁双极离开，阻抗与磁双极和电磁双极之间的距离的平方成正比地上升且返回到未激活值。

在本发明一实施例中，例如，来自未激活线圈的电流通过将其引导和滤波到谐振的具体计算点而用于增加电动机的效率。在该实施例中，电路引导和切换进入次级电路中和离开次级电路的电流。当与初级线圈的电感组合时，针对具体的时间常数选择该电路中的电容以便提供引入到次级电路中的最大电流。次级电路包括：a)隔离的地和b)脉冲开关驱动器级。在另一实施例中，数字脉冲调节由附加的c)脉冲位置控制和d)脉冲宽度控制实现。这些级中的每级被优化以实现调谐的LC电路的期望谐振。

作为把所产生的电流导向和引入次级电路的结果，在采用本发明的电动机中产生更少量的热。最佳性能受实现具有期望转矩的预定rpm下电容器和线圈之间的谐振状态的部件值的选择支配。

通过定位相同极性的磁体、铁芯或电磁体面对相应的定子(线圈)，本发明实现双极操作。脉冲电磁场被布置以同时挤压磁体的北极和南极磁场，导致连续旋转，而不是普通的“推/拉”或常规双极电动机的交变场布置。

因此，用相同或更小的输入功率，本发明利用双极轴向挤压与反电动势电流(这里称为“CEMF”)一起来提供更大的转矩和效率。在本发明的一个优选实施例中，线圈“芯”由叠层或实心电工钢制成，以增大磁场的通量密度。诸如晶粒取向钢和铁复合物的其他“芯”类型预期用于进一步提高总体效率。