本发明专利技术涉及一种系统和方法，用于通过从磁体产生导致初级功率增大的感生电流并且产生从电动机的初级线圈获得的反向电流，引导该反向电流并将反向电流引入到谐振LC电路中来改善电动机中的能量使用，反向电流作为瞬态次级过程被引入以增加电动机的整体效率。此外，该电动机产生转矩而不使用交替磁体极性，而是利用磁挤压，磁挤压使用绕轴平面以双极方式布置的永磁体。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】双极轴向挤压永磁体电动机
技术介绍
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 HomopolarMotor/Generator。
技术实现思路
本专利技术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。一般地，本专利技术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，这导致在本专利技术的电动机中产生更少的热。双极磁挤压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。当磁双极接近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。在本专利技术一实施例中，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)磁体位置传感器和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，在采用本专利技术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面对相应的定子(线圈)，本专利技术实现双极操作。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，本专利技术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。在本专利技术的一个优选实施例中，线圈“芯” 由叠层电工钢制成，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。本专利技术的电动机的各种优点包括 次级电路利用感生电流尖峰来提供使用所产生的电流的时间，而不是产生热。 例如，12伏的直流输入导致约200伏的感生电压，该200伏的感生电压在负载下减小到12伏。 本专利技术的这些电动机能用非金属组成部件制成，这能降低重量和电击危险性。 在本专利技术的一个优选实施例中，超高分子量(UHMW)塑料用于定子和转子部件。 通过引入CEMF作为次级过程实现更高的能量效率。 更低的操作温度，这延长了轴承和线圈寿命。附图说明图1是本专利技术的基本双极挤压电动机的定子和转子的线圈磁体界面的分解示意图；图2是图1所示电动机的基本双极挤压示意图；图加是线圈磁体界面的图，示出图1和2内相继的磁体位置；图3是使用Darlington控制电路的图1和2所示电动机的控制的示意图；图4是本专利技术的场效应晶体管(FET)驱动器电路直流电动机的示意图；图5是与图4所示的控制电路结合使用的调整和脉冲调节电路的示意图；图6是本专利技术的电动机的分解视图，该电动机使用具有多个永磁体的两个转子以及三个线圈；图7是图6所示的电动机中使用的优选控制器的方框图；图8是图6所示电动机的第一转子的等距视图；图9是图6所示电动机的第二转子的等距视图；图10是与本专利技术的转子磁体有关的U形芯部线圈的图；图11是图6所示的双转子电动机的功率计性能测试的曲线图12是商业可得的常规直流电动机的功率计性能测试的曲线图；图13是图6所示的电动机与图12所示的商业可得的电动机的效率的曲线比较；图1 和14b是使用反电动势的本专利技术电动机(曲线14a中)和不使用这样的反电动势的相同电动机(曲线14b中)的曲线比较；图15是由与图1相似的电动机，利用交流输入电流的本专利技术另一实施例的示意图；图1 和15b是图15所示实施例的磁/转子构造的结构图；图16至18是图15所示的双极挤压电动机的等距视图，其中图16是组件的分解视图；图19是图15至18所示的双极轴向挤压电动机的电路板的图；以及图20是图19所示的电动机的示意电路。具体实施例方式参考图1和2，示出了本专利技术的双极直流电动机的简化实施例。第一定子板22固定到壳体23的一端。壳体23优选由诸如PVC塑料的塑料制成。第二定子板M固定到壳体23的相反端，但面对第一定子板22。第一轴承25和第二轴承沈分别居中位于第一定子板22和第二定子板M上，从而为轴27提供支承和低摩擦表面。第一轴承25和第二轴承 26排列成与第一和第二定子板各自的内边缘齐平。在该实施例中，转子31安装在轴27上以便旋转且与第一定子板22和第二定子板M间隔开。转子31由非铁材料，优选UHMW塑料制成。转子31包含八个镀镍的钕圆柱磁体30，磁体30被压进绕转子31的外周边附近的等距间隔开的八个开口中。磁体30排列成它们的磁极平行于轴27。转子31通过转子固定环(未示出)固定到轴27。在该实施例中，使用四个线圈36。每个线圈优选由预定长度的#22冷拉丝铜漆包线制成，并围绕尼龙绕线管38紧密且均勻地分布，利用叠压铁心39增加磁导率，叠压铁心 39由三百根1.500〃长0.0015"直径的焊条构成。叠压铁心39居中地且本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：T·A·万德瑞利，R·A·卡特，
申请(专利权)人：克雷斯发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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