[發明專利]雙極軸向擠壓永磁體電動機

有效

• 申請號: 201080047640.8
• 申請日: 2010-12-22
• 公開（公告）號: CN102577031A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: T·A·萬德瑞利;R·A·卡特
• 申請（專利權）人: 克雷斯發動機有限責任公司
• 主分類號: H02K1/27
• 分類號: H02K1/27;H02K21/20
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 李毅

背景技術

已經進行了諸多嘗試來提高電動機的效率。這些嘗試中的許多嘗試闡述于專利和專利申請中，諸如：

美國專利No.6,392,370，Bedini，Device?and?Method?of?a?back?EMF?permanent?electromagnetic?motor。

美國專利No.7,230,358，Smith，DC?Resonance?Motor。

美國專利申請2009/0045690，Kerlin，DC?HomopolarMotor/Generator。

發明內容

本發明包括雙極磁擠壓電動機(dipolar?magnetic?compression?motor)，該電動機包括產生電流的初級線圈，該電流被引導通過定時諧振的LC電路以用于提高電動機的效率。該電流通過次級線圈組被接通和斷開，而無需被存儲。在另一實施例中，由經過緊鄰初級線圈的區域的磁體引起的感生電流被引導至電源并被引入次級線圈組。作為這些磁體被按雙極軸向方式布置的初級和次級線圈兩者排斥的直接結果，電動機產生旋轉轉矩。

一般地，本發明的電動機包括支承可旋轉軸和安裝到該軸用于隨之旋轉的至少一個非鐵的轉子盤的殼體。至少兩個間隔開的永磁體穿過轉子安裝，相似磁極平行于該軸排列。圓筒形支承構件繞該轉子同心地定位以支承鐵芯線圈。至少兩個鐵芯線圈彼此間隔開并以軸旋轉期間與轉子上的永磁體并置的關系安裝到該圓筒形支承構件。定時輪位于軸上，與該支承構件相鄰。此外，霍爾效應器件固定在適當位置以便受該定時輪影響。

提供用于在被霍爾效應器件激活時控制到各線圈的電流的控制電路。還提供用于在轉子旋轉期間當至少一個線圈不引導電流到該線圈時接收來自至少一個線圈的電流的電路。所接收的電流被引導至控制電路以用于施加到其他線圈中的至少一個。通過把從未激活線圈產生的電流引導至激活線圈，產生相當高的效率，這導致在本發明的電動機中產生更少的熱。

雙極磁擠壓包括相反極性的一對永磁極，它們分隔開預定距離，在分隔開預定距離的以相反極性排列的一對間歇激活的電磁極的緊鄰區域中移動。這些永磁雙極和間隙激活的電磁雙極以相同極性排列，所以當電磁雙極被激活時，它們的場相互排斥。

當磁雙極接近未激活的電磁雙極時，阻抗與磁雙極和電磁雙極之間的距離的平方成正比地下降。電流由所述磁雙極和所述未激活電磁雙極之間的相互作用感生，該電流在電磁雙極內保持一時段，該時段由包括電磁雙極的電感和固定電容的電抗性LC電路形成的時間常數確定。

當阻抗達到極小值時，未激活電磁雙極利用由霍爾效應器件觸發的控制電路在一時刻激活并持續預定時段。一旦被激活，則初級電流與保持在電抗性LC電路內的電流組合，從而排斥磁雙極。隨著磁雙極離開，阻抗與磁雙極和電磁雙極之間的距離的平方成正比地上升且返回到未激活值。

在本發明一實施例中，例如，來自未激活線圈的電流通過將其引導和濾波到諧振的具體計算點而用于增加電動機的效率。在該實施例中，電路引導和切換進入次級電路中和離開次級電路的電流。當與初級線圈的電感組合時，針對具體的時間常數選擇該電路中的電容以便提供引入到次級電路中的最大電流。次級電路包括：a)磁體位置傳感器和b)脈沖開關驅動器級。在另一實施例中，數字脈沖調節由附加的c)脈沖位置控制和d)脈沖寬度控制實現。這些級中的每級被優化以實現調諧的LC電路的期望諧振。

作為把所產生的電流導向和引入次級電路的結果，在采用本發明的電動機中產生更少量的熱。最佳性能受實現具有期望轉矩的預定rpm下電容器和線圈之間的諧振狀態的部件值的選擇支配。

通過定位相同極性的磁體面對相應的定子(線圈)，本發明實現雙極操作。脈沖電磁場被布置以同時擠壓磁體的北極和南極磁場，導致連續旋轉，而不是普通的“推/拉”或常規雙極電動機的交變場布置。

因此，用相同或更小的輸入功率，本發明利用雙極軸向擠壓與反電動勢電流(這里稱為“CEMF”)一起來提供更大的轉矩和效率。在本發明的一個優選實施例中，線圈“芯”由疊層電工鋼制成，以增大磁場的通量密度。諸如晶粒取向鋼和鐵復合物的其他“芯”類型預期用于進一步提高總體效率。

本發明的電動機的各種優點包括：

●次級電路利用感生電流尖峰來提供使用所產生的電流的時間，而不是產生熱。例如，12伏的直流輸入導致約200伏的感生電壓，該200伏的感生電壓在負載下減小到12伏。

●本發明的這些電動機能用非金屬組成部件制成，這能降低重量和電擊危險性。在本發明的一個優選實施例中，超高分子量(UHMW)塑料用于定子和轉子部件。