永磁体偏置系统和方法技术方案

磁通量偏置系统选择性地改变磁通量元件的有效极处的磁力。使用控制线圈可增强和/或有效抵消来自每个有效极的磁通量。控制线圈引导来自磁通量供体的磁通量以抵消来自一个有效极处的磁通量供体的磁通量。来自控制线圈的磁通量也可能会加入来自另一个有效极处的磁通量供体的磁通量。反转流向控制线圈的电流可以切换待抵消磁通量的有效极和待提高磁通量的有效极。

Permanent magnet bias system and method

The flux bias system selectively changes the magnetic force at the effective pole of the flux element. The control coil can be used to enhance and / or effectively cancel the magnetic flux from each effective pole. The control coil guides the flux from the flux donor to counteract the flux from the flux donor at an effective pole. The flux from the control coil may also be added to the flux from the flux donor at another significant pole. Reversing the current flow to the control coil can switch the effective pole of the flux to be cancelled and the effective pole of the flux to be increased.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】永磁体偏置系统和方法
本专利技术的领域为永磁体偏置系统和方法。
技术介绍
背景说明包括可用于理解本专利技术的信息，但是不表示本文提供的该信息是现有技术或与当前要求保护的专利技术有关，也不表示明确引用或隐含引用的任何出版物为现有技术。具有包括永久磁化极的转子和通电励磁极的定子的电机存在许多缺点。此类电机的电流通常由交流电源或与转子一起旋转的通讯器提供。但是，这种电机的最大速度受到交流频率或迅速使励磁线圈中的电流反向流动的能力的限制。为了解决这些问题，Baermann的美国专利2,968,755号公开了一种电机，该电机包括定子极与用于磁化每个定子极的永磁体装置。Baermann的定子极还具有远程驱动的磁性装置，其磁性强度大于永磁体的磁性强度，可用于反转其相应定子极的磁极性，而无需提供反向交流电。但是，Baermann的定子仅利用了每个永磁体的一个极的磁通，因此需要反转Baerman的定子的磁极性。在Lipo等人的美国专利5,825,113号中公开了采用励磁绕组的永磁体电机，该励磁绕组可用于减弱或增强现有磁场。Lipo的电机包括嵌入定子磁轭中的一对弓形永磁体、励磁绕组和电枢绕组。Lipo的定子极的一半是北磁极，而另一半是与北磁极相对的南磁极。Zimmerman的美国专利2,816,240号也采用了与Lipo相似的原理。但是，Lipo和Zimmerman都仅使用励磁绕组来减弱或增强可变磁场。本文所述的所有出版物均以引用方式并入本文，每个单独的出版物或专利申请均被具体地和单独地以引用方式并入。当术语在并入的参考文献中的定义与本文提供的术语的定义不一致或相反时，适用本文提供的该术语的定义，而参考文献中该术语的定义不适用。因此，仍然需要一种以更节能的方式改变磁场的强度和质量的永磁体偏置系统。专利技术概要本专利技术的主题提供了系统和电机，其中抵消磁通量供体有效地抵消了磁通量元件的有效极处的有效磁通量。磁通量元件具有至少两个有效极，每个有效极具有至少一个有效磁通量供体，例如永磁体或电磁体，其磁耦合至各自的有效极。通常在有效极之间或至少在有效磁通量供体之间将一个或多个抵消磁通量供体磁耦合至磁通量元件。有效磁通量供体表现出与抵消磁通量供体相反的极性。控制线圈用于将来自抵消磁通量供体的磁通量引向磁通量元件的任何有效极。控制线圈还提供磁通量与来自抵消磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在第二有效极处的第二磁通量供体的磁通量。控制线圈可以在多个位置的每个磁极处缠绕在磁通量元件周围，以帮助引导和聚集来自抵消磁通量供体的磁通量。例如，控制线圈可以放置在抵消磁通量供体和第一有效磁通量供体之间，以及相同的抵消磁通量供体和第二有效磁通量供体之间。当电流沿一个方向流过控制线圈时，它具有第一有源磁性状态。来自控制线圈的磁通量引导并与来自抵消磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在第一有效极处的第一有效磁通量供体的磁通量。在该第一有源磁性状态下，第二有效极将表现出第二有效磁通量供体的极性。当电流的方向反转时，控制线圈具有第二有源磁性状态。在第二有源磁性状态下，来自控制线圈的磁通量引导并与来自抵消磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在第二有效极处的第二有效磁通量供体的磁通量。在该第二有源磁性状态下，第一有效极将表现出第一有效磁通量供体的极性。有利地，可使用开关，通过引导来自抵消磁通量供体的磁通量来选择以高能效地方式抵消哪个有效磁通量供体。在本专利技术主题的其他方面，磁轭可以形成抵消磁通量供体和有效磁通量供体之间的磁路。该磁轭提供了一磁路，以使来自磁通量供体相对极的磁通量彼此流动并增强。该磁轭的磁路还可降低每个磁通量供体的相反磁通的干扰。在一些实施方式中，附加的磁通量供体经由其各自表现第一极性的极而与有效极附近的磁通量元件磁耦合。当控制线圈处于第一有源磁性状态时，来自控制线圈的磁通量进一步引导并与来自抵消磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在第二有效极处的所有有效磁通量供体的磁通量。当控制线圈处于第一有源磁性状态时，来自控制线圈的磁通量进一步引导并与来自抵消磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在第二有效极处的所有有效磁通量供体的磁通量。在其他实施方式中，磁通量元件包括间隙，该间隙至少部分地朝向每个有效极延伸到控制线圈中。另一个磁通量供体可以被定位在间隙中，使得其将第二极性的磁通量提供给间隙一侧上的有效磁通量元件，并且将第一极性的磁通量提供给间隙另一侧上的有效磁通量元件。专利技术人还设想本专利技术的磁偏置系统可以用作电机的定子，该电机的转子含铁质元件(例如，永磁体)，当控制线圈处于第一有源磁性状态时，其穿过一有效极的有效磁场；当控制线圈处于第二有源磁性状态时，其穿过另一有效极的有效磁场。第一铁质元件分布在转子周长周围。在一些实施方式中，转子包括奇数个铁质元件对。在本专利技术的主题的进一步实施方式中，要求保护的电机可以采用第二磁通量偏置系统作为第二定子。以下关于优选实施方式的详细描述以及附图将使本专利技术主题的各种目的、特征、方面和优点更加清晰直观，在附图中，相同的附图标记表示相同的组件。附图说明图1A是电机的一个实施方式的侧视图。图1B是电机的一个实施方式的平面图。图2是电机的第二实施方式的侧视图。图3是电机的第三实施方式的侧视图。图4是电机的第四实施方式的侧视图。详细描述图1A示出了包括磁通量偏置系统100和转子160的电机。磁通量偏置系统100包括与永磁体130、131和132磁耦合的磁通量元件101。尽管已示出了永磁体130、131和132，但还可以考虑使用临时磁体(例如，电磁体)。控制线圈180的极性是可反转的。如本文所用，术语“控制线圈”是指单根导线、具有相同输入源的多根独立的导线、或者其独立的输入源彼此同步以在相同方向上提供电流的多根独立的导线。换句话说，控制线圈可以采用任何合适的电气配置来提供和引导可以反转的磁通量。术语“有源(active)磁性状态”在本文中被定义为一种状态，在该状态下电流沿着控制线圈在一个方向上流动以向磁通量元件提供磁通量并引导磁通量元件内的现有磁通量的流动。当电流的方向反转时，处于第一有源磁状态的控制线圈的极性改变，从而将控制线圈改变为第二有源磁状态。当没有电流施加到控制线圈时，与无源(passive)磁性状态形成对比。在图1A所示的有源磁性状态下，控制线圈180中最靠近有效极111的那部分产生指向磁通量元件101顶部的北磁通量，其与永磁体130的南磁通量形成磁路。控制线圈180的该部分还产生指向磁通量元件101底部的南磁通量，其与来自永磁体130的南磁通量聚集并与来自永磁体131的北磁通量形成磁路。优选地，来自控制线圈180和永磁体130的聚集南磁通量基本上等于由永磁体131提供的北磁通量，以减少北磁通量或南磁通量对转子160的任何影响。在该第一有源磁性状态下，指向转子160的有效极111处的磁通量基本上被抵消。在相同的第一有源磁性状态下，控制线本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁通量偏置系统，包括：/n具有第一有效极和第二有效极的磁通量元件；/n第一磁通量供体、第二磁通量供体和第三磁通量供体，其中：/n所述第一磁通量供体和所述第二磁通量供体分别在邻近所述第一有效极和所述第二有效极处磁耦合至所述磁通量元件，/n所述第三磁通量供体在所述第一磁通量供体和所述第二磁通量供体之间磁耦合至所述磁通量元件，/n所述第一磁通量供体和第二磁通量供体对所述磁通量元件表现出第一极性，并且/n所述第三磁通量供体对所述磁通量元件表现出与所述第一极性相反的第二极性；和缠绕在所述磁通量元件周围的控制线圈，其中：/n所述控制线圈具有第一有源磁性状态，引导并与来自所述第三磁通量供体的磁通量聚集以基本上抵消在所述第二有效极处来自所述第二磁通量供体的磁通量，并且/n所述控制线圈具有第二有源磁性状态，引导并与来自所述第三磁通量供体的磁通量聚集以基本上抵消在所述第一有效极处来自所述第一磁通量供体的磁通量，/n当所述控制线圈处于所述第一有源磁性状态时，所述第一有效极表现出第一极性，/n当所述控制线圈处于所述第二有源磁性状态时，所述第二有效极表现出第一极性。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170224 US 15/441,6181.一种磁通量偏置系统，包括：
具有第一有效极和第二有效极的磁通量元件；
第一磁通量供体、第二磁通量供体和第三磁通量供体，其中：
所述第一磁通量供体和所述第二磁通量供体分别在邻近所述第一有效极和所述第二有效极处磁耦合至所述磁通量元件，
所述第三磁通量供体在所述第一磁通量供体和所述第二磁通量供体之间磁耦合至所述磁通量元件，
所述第一磁通量供体和第二磁通量供体对所述磁通量元件表现出第一极性，并且
所述第三磁通量供体对所述磁通量元件表现出与所述第一极性相反的第二极性；和缠绕在所述磁通量元件周围的控制线圈，其中：
所述控制线圈具有第一有源磁性状态，引导并与来自所述第三磁通量供体的磁通量聚集以基本上抵消在所述第二有效极处来自所述第二磁通量供体的磁通量，并且
所述控制线圈具有第二有源磁性状态，引导并与来自所述第三磁通量供体的磁通量聚集以基本上抵消在所述第一有效极处来自所述第一磁通量供体的磁通量，
当所述控制线圈处于所述第一有源磁性状态时，所述第一有效极表现出第一极性，
当所述控制线圈处于所述第二有源磁性状态时，所述第二有效极表现出第一极性。


2.根据权利要求1所述的磁通量偏置系统，还包括磁轭，所述磁轭形成所述第一磁通量供体、所述第二磁通量供体和所述第三磁通量供体之间的磁路。


3.根据权利要求2所述的磁通量偏置系统，还包括分别在邻近所述第一有效极和所述第二有效极处与所述磁通量元件磁耦合的第四磁通量供体和第五磁通量供体，所述第四磁通量供体和所述第五磁通量供体表现出所述第一极性。


4.根据权利要求3所述的磁通量偏置系统，其中：
所述第一有源磁性状态进一步引导并与来自所述第三磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在所述第二有效极处来自所述第五磁通量供体的磁通量，以及
所述第二有源磁性状态进一步引导并与来自所述第三磁通量供体的磁通量聚集，以基本上抵消在所述第一有效极处来自所述第四磁通量供体的磁通量。


5.根据权利要求1所述的磁通量偏置系统，其中所述第一磁通量供体、所述第二磁通量供体和所述第三磁通量供体是永磁体。


6.根据权利要求1所述的磁通量偏置系统，其中所述磁通量元件还包括间隙，所述间隙至少部分地朝向所述第一有效极延伸到所述控制线圈中，至少部分地朝向所述第二有效极延伸到所述控制线圈中。


7.根据权利要求5所述的磁通量偏置系统，还包括：
第四磁通量供体，其布置在所述间隙中并表现出第一极性，
第五磁通量供体，其布置在所述间隙中并表现出第二极性，其中：
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：查德·阿什利·范登堡，
申请(专利权)人：查德·阿什利·范登堡，
类型：发明
国别省市：美国;US