專利名稱：電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于產(chǎn)生電流的電機(jī)(electric motor)。
背景技術(shù)：
隨著能源成本持續(xù)上升和供應(yīng)逐漸減少，存在對(duì)更加有效地使用能源的實(shí)質(zhì)需要，特別是電機(jī)。電機(jī)為很多設(shè)備提供能量，因此對(duì)于給定輸入的能量，改進(jìn)從電機(jī)輸出的功率將意味著能源成本的顯著節(jié)約。特別能從改進(jìn)的電機(jī)受益的一個(gè)應(yīng)用是風(fēng)力渦輪發(fā)電機(jī)。電機(jī)輸出功率的提高將有助于風(fēng)力渦輪機(jī)在市場(chǎng)上更實(shí)用和被接受。以前使用過(guò)具有電磁線圈而無(wú)鐵芯的電機(jī)，例如一般在低功率應(yīng)用中的扁平型 (‘pancake’type)電動(dòng)機(jī)。然而，非可磁化芯(non-magnetizable core)材料例如塑料還沒(méi)有用于高功率電機(jī)。本領(lǐng)域需要制造和控制電機(jī)的新思想，以生產(chǎn)更高效的電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明是多相電機(jī)，包括定子，包括環(huán)繞的非可磁化芯的多個(gè)線圈；轉(zhuǎn)子，其中內(nèi)嵌永磁體，轉(zhuǎn)子和定子鄰近地布置，轉(zhuǎn)子安裝在可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上；電源；位置傳感器，可操作地連接到轉(zhuǎn)子；以及控制電路，可操作地連接到電源、位置傳感器、以及線圈，用于控制電能在線圈中的分布；其中，控制機(jī)構(gòu)(mechanism)將電量從第一線圈轉(zhuǎn)送到第二線圈。為了最優(yōu)性能，在磁體和線圈之間提供了一定的設(shè)計(jì)和間隔常規(guī) (conventions)。而且，控制電路利用了脈沖調(diào)制，以便加強(qiáng)控制和最大化效率。本申請(qǐng)進(jìn)一步的適用范圍將由下面的詳細(xì)描述而更清楚。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)的描述和特定的例子，雖然指示本申請(qǐng)的優(yōu)選實(shí)施例，但是僅僅是為說(shuō)明的目的而非對(duì)本申請(qǐng)的限制。


從詳細(xì)描述和附圖可以更充分理解本發(fā)明，在附圖中圖1示出了電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的示意圖；圖2示出了單個(gè)線圈的一個(gè)實(shí)施例；圖3A-3D示出了永磁體和電磁線圈的組合如何產(chǎn)生變化水平的力(varying level of force)；圖4A示出了用于支持定子線圈的類型的縱向條(longitudinal strip)的一個(gè)實(shí)施例；圖4B示出了定子的橫截面，其中定子的線圈安裝在如圖4A所示的縱向條上；圖5A示出了縱向條的一個(gè)實(shí)施例，縱向條具有形成在側(cè)面用于容納線圈引線 (running wires leading from the coils)的槽(slot)；圖5B示出了縱向條的另一個(gè)實(shí)施例，縱向條具有用于容納安裝在其上的導(dǎo)線的導(dǎo)線通道；圖6示出了固定(holds)線圈的安裝支架如何附接到(attached to)縱向條的一個(gè)實(shí)施例；圖7示出了轉(zhuǎn)子的一個(gè)實(shí)施例，其中采用可選鋼制分流環(huán)(shunt ring)；圖8A、8B和8C示出了圍繞不同類型的芯纏繞的導(dǎo)線線圈的幾個(gè)實(shí)施例；圖9A和9B分別示出了模塊化轉(zhuǎn)子組件的一個(gè)實(shí)施例的正視圖和側(cè)視圖；圖9C示出了在轉(zhuǎn)子中使用的復(fù)合磁體的一個(gè)實(shí)施例；圖10示出了本發(fā)明的電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的截面中在永磁體和電磁線圈之間的磁通線(flux line)的示圖；圖11示出了用于激勵(lì)(energizing)本發(fā)明的電機(jī)的線圈的電路的一個(gè)實(shí)施例；圖12示出了用于激勵(lì)本發(fā)明的電機(jī)的線圈的電路的另一個(gè)實(shí)施例；圖13示出了位置傳感器的一個(gè)實(shí)施例；圖14A和14B示出了使用鐵屑通過(guò)直接評(píng)估而確定的、本發(fā)明的電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的磁力線(magnetic field line)；圖15A、15B和15C示出了逐漸變大的永磁體的磁力線；圖15D示出了包括夾在兩條永磁體之間鋼制嵌條(slug)的復(fù)合磁體的磁力線；圖16示出了用于在電機(jī)中從放電線圈向已充電或正在充電的線圈分流瓦解場(chǎng) (collapsing field)電流的電路的一個(gè)實(shí)施例；圖17示出了用于在電機(jī)中從放電線圈向已充電或正在充電的線圈分流瓦解場(chǎng)電流的電路的另一個(gè)實(shí)施例；圖18示出了用于在電機(jī)中從放電線圈向已充電或正在充電的線圈分流瓦解場(chǎng)電流的電路的再一個(gè)實(shí)施例；圖19示出了用于在電機(jī)中從放電線圈向已充電或正在充電的線圈分流瓦解場(chǎng)電流的電路的又一個(gè)實(shí)施例；圖20示出了本發(fā)明的轉(zhuǎn)子的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖，其中電磁線圈的相對(duì)位置用虛線表示；圖21示出了通過(guò)描繪了在本發(fā)明的電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例中永磁體和線圈的相對(duì)位置的圖20的線21-21的截面；
圖22A-22C示出了通過(guò)描繪了在本發(fā)明的電機(jī)的另一個(gè)實(shí)施例中永磁體和線圈的相對(duì)位置的圖20的線21-21的截面；圖23示出了 3相電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的時(shí)序圖；圖M示出了 4相、18永磁體電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的時(shí)序圖；圖25示出了具有8繞組和18永磁體的4相電機(jī)的一個(gè)實(shí)施例的永磁體和線圈的側(cè)視圖；圖沈示出了優(yōu)化以允許本發(fā)明的電機(jī)產(chǎn)生電流的線圈和磁體的配置；圖27示出了本發(fā)明的模塊化電機(jī)控制；并且圖28是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的電氣示意圖。
具體實(shí)施例方式下面描述的優(yōu)選實(shí)施例在本質(zhì)上僅僅是示例性的，而不是為了限制本發(fā)明，及其應(yīng)用或使用。這里描述的電機(jī)被稱為“磁控”(magnetronic)電機(jī)，和傳統(tǒng)電機(jī)有幾個(gè)方面不同， 結(jié)果是描述電機(jī)行為的典型公式不能總是應(yīng)用于磁控電機(jī)。這是因?yàn)橛袔讉€(gè)因素1.傳統(tǒng)電機(jī)輸出需要鋼來(lái)聚集磁通(magnetic flux)；并且2.傳統(tǒng)電機(jī)在金屬組件中將電力轉(zhuǎn)變?yōu)榇磐?，由此通過(guò)定子和轉(zhuǎn)子完成磁路，產(chǎn)生施加到轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩(torque)。由于這些因素，典型電機(jī)的最大輸出功率受到在磁場(chǎng)和轉(zhuǎn)子中的用鋼量(amount of steel)以及在繞組中的用銅量(amount of copper)的限制。這里所描述的電機(jī)在這些組件中不同1.磁控電機(jī)無(wú)需鋼來(lái)聚集磁通，并且實(shí)際上在大多實(shí)施例中，鋼對(duì)于電機(jī)的運(yùn)行是有害的。2.在磁控電機(jī)中，磁路由轉(zhuǎn)子中的永磁體和兩個(gè)外側(cè)或端部轉(zhuǎn)子上的鋼制端板 (end plates)的配置來(lái)完成。聚集磁通由當(dāng)線圈被激勵(lì)時(shí)導(dǎo)致功率增加的配置來(lái)達(dá)成(圖 3A-3D、14A、14B)。圖3A-3C示出了安裝在一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子上的永磁體和定子中充電的電磁線圈的組合如何產(chǎn)生變化水平的力，得出結(jié)論，更多與給定線圈相關(guān)聯(lián)的永磁體會(huì)產(chǎn)生增大量的力。另外，如圖3D所示，通過(guò)組合更多的線圈以及更多的永磁體，能夠產(chǎn)生更大的力。例如，一個(gè)線圈34和16個(gè)永磁體52產(chǎn)生5尺磅(foot-pounds)的力。加上另一個(gè)線圈和8個(gè)永磁體，總數(shù)為2個(gè)線圈34和M個(gè)永磁體52則產(chǎn)生10尺磅的力。類似地，3個(gè)線圈；34加上32個(gè)永磁體52產(chǎn)生15尺磅的力，而4個(gè)線圈34加上40個(gè)永磁體52產(chǎn)生20 尺磅的力。線圈34可以加到環(huán)繞電機(jī)30圓周的任意位置，并且每個(gè)線圈將增加5尺磅的力。另一個(gè)不同是磁通線方向。典型電機(jī)中，所有磁通線都垂直于繞組而導(dǎo)致在轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)對(duì)轉(zhuǎn)子的拖曳(drag)(因?yàn)楫a(chǎn)生的反EMF(電動(dòng)勢(shì)))。典型電機(jī)中，這種反EMF是必須的，否則電流將大到使繞組燒毀。在磁控電機(jī)中，部分磁通(flux)平行于繞組，減少了拖曳或產(chǎn)生的反EMF。這種磁通方向可以通過(guò)轉(zhuǎn)子中的PM(永磁體)的間隔(spacing)關(guān)于轉(zhuǎn)子之間的空間(space)來(lái)改變。另外，沒(méi)有由于缺少反EMF而導(dǎo)致的電涌(inrush)或大電流。因此，磁控電機(jī)的設(shè)計(jì)自動(dòng)地控制電流。磁控電機(jī)在構(gòu)造(construction)上具有幾處顯著的不同，而導(dǎo)致了功能上的不同。在典型電機(jī)中，繞組以相互交疊的方式放置在鋼槽中。因此，如果一個(gè)繞組發(fā)熱， 它會(huì)加熱交疊的繞組，并且整個(gè)電機(jī)會(huì)過(guò)熱而燒毀。即使只有一個(gè)繞組燒毀，所有繞組必須被移除以替換所有繞組。在磁控電機(jī)中，繞組是簡(jiǎn)單的線軸線圈(bobbin coils)，每個(gè)繞組相互獨(dú)立，并且能夠每次從電機(jī)中移除一個(gè)繞組或向電機(jī)中放入一個(gè)繞組。通過(guò)這種設(shè)計(jì)，電機(jī)完全是模塊化的(modular)。轉(zhuǎn)子模塊可以增加，由此加長(zhǎng)電機(jī)，其增加用于線圈模塊的槽，從而增加電機(jī)輸出。這種模塊化概念使得工程化(engineering)新電機(jī)大為簡(jiǎn)化。沒(méi)有應(yīng)用到傳統(tǒng)電機(jī)而應(yīng)用到本嘗試的最后一點(diǎn)在于，使用反EMF來(lái)再生或補(bǔ)充輸入功率以使這些電機(jī)更加高效。磁控電機(jī)利用了在運(yùn)行中工作得很好的新方法，且通過(guò)兩個(gè)獨(dú)立(s印arate)的方法來(lái)達(dá)成。1.通過(guò)本申請(qǐng)其它地方提及的改變磁通方向來(lái)減少轉(zhuǎn)子拖曳或反EMF。2.當(dāng)線圈被去激勵(lì)來(lái)補(bǔ)充輸入能量到不同的線圈、優(yōu)選的剛被導(dǎo)通的線圈時(shí)，利用瓦解場(chǎng)能量。應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)反向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，磁控電機(jī)操作以產(chǎn)生電流。因此，多相電機(jī)30包括定子32，包括多個(gè)線圈34 ；轉(zhuǎn)子36，安裝在驅(qū)動(dòng)軸38上； 電源40，為線圈34充電；以及控制機(jī)構(gòu)42，用于控制線圈34通過(guò)電源40的充電(圖1、2)。在一個(gè)實(shí)施例中，定子32包括多個(gè)線圈34，其中線圈34圍繞非可磁化芯44纏繞。 非可磁化芯44可以由多種材料中的任意一種制成，包括但不限于塑料，無(wú)論是實(shí)心棒或空心管。線圈芯44優(yōu)選地橫截面為環(huán)形(circular)，因此線圈34本身也為環(huán)形。雖然如此， 芯44和線圈34也可能是其它形狀的。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)一系列穿過(guò)芯44的中心且圍繞外側(cè)的發(fā)射狀繩索(radial ties)來(lái)將盤(pán)繞的線(coiled wire)固定在適當(dāng)位置。另外， 在一個(gè)實(shí)施例中，線圈34以諸如玻璃纖維的樹(shù)脂來(lái)制模(molded)。模子(mold)給予樹(shù)脂與線圈34附接到的安裝支架46 (參見(jiàn)下面)的形狀互補(bǔ)的(complement)形狀。然后將線圈和相關(guān)樹(shù)脂使用粘接或其它附接手段(attachment means)附接到安裝支架46。在典型配置中，線圈芯44橫截面直徑為1英寸。另外，在一個(gè)實(shí)施例中的線圈導(dǎo)線是11規(guī)格(gauge)銅線，并且在芯44周圍纏繞大約300圈。本實(shí)施例中的線圈34的外徑為3英寸。然而，也可能有其它配置且被包含在本發(fā)明中。線圈34的繞組具有統(tǒng)一的方向，其中，當(dāng)線圈34安裝到定子32中時(shí)，繞組在與轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)的平面平行的平面中。當(dāng)線圈34被布置在定子32中且被電激勵(lì)時(shí)，創(chuàng)建的磁場(chǎng)由定子32向鄰近的轉(zhuǎn)子36橫向(laterally)延伸。方向?yàn)榫€圈34的一邊為磁北(N)且另一邊為磁南(S)；這種方向可以通過(guò)反轉(zhuǎn)輸入電流的極性來(lái)改變。如下面進(jìn)一步解釋的， 每個(gè)線圈34通過(guò)將線圈34的端部連接到合適的電源40來(lái)電激勵(lì)。線圈34通過(guò)框架結(jié)構(gòu)47固定在定子32中合適的位置，在一個(gè)實(shí)施例中，框架結(jié)構(gòu)47為鋁制?？蚣馨ǘ鄠€(gè)平行于驅(qū)動(dòng)軸38的長(zhǎng)軸的材料的縱向條48，即平行于旋轉(zhuǎn)軸。 在一個(gè)實(shí)施例中，縱向條48的材料具有一系列形成于其中的缺口 50用于將線圈34定位在正確方向上的正確位置。線圈34固定在安裝支架46上，該支架46然后附接到框架結(jié)構(gòu)47的縱向條48上 (圖4A、4B)。在一個(gè)實(shí)施例中，支架46邊緣稍微彎曲，以便與縱向條48緊密配合。優(yōu)選地支架46使用可卸的緊固件(reversible fastener)附接到縱向條48，這使得更容易進(jìn)行修理或替代有缺陷的或損壞的線圈34。在一個(gè)實(shí)施例中，縱向條48具有一系列螺紋孔，用于裝入螺釘和螺栓，以便附接線圈安裝支架46。線圈34沿縱向條48分開(kāi)(spaced apart) 以便在其間留出轉(zhuǎn)子36的空間。每個(gè)線圈34具有非常鄰近的、其中嵌入許多永磁體52的轉(zhuǎn)子36。與許多其它電機(jī)相反，除了用于將線圈34固定的合適位置的框架結(jié)構(gòu)47，該結(jié)構(gòu) 47在電機(jī)的外圍(periphery)，則在一個(gè)實(shí)施例中，定子32是空曠的空間(empty space) 0 這種結(jié)構(gòu)使制造和裝配更加容易。支持結(jié)構(gòu)47的縱向條48的端部附接到電機(jī)30任一端部到端板M。這些端板M 也支持驅(qū)動(dòng)軸38，驅(qū)動(dòng)軸38依次支持轉(zhuǎn)子36，由此得到電機(jī)30的整體結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)軸38突出穿過(guò)或超過(guò)一個(gè)或兩個(gè)端板M，然后耦接到要驅(qū)動(dòng)的設(shè)備。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，端板M厚度為0. 625英寸，直徑為11. 75英寸。另外，端板M可以在其上安裝有用于固定驅(qū)動(dòng)軸38的軸承的軸承支承板56 (圖1)，該軸承支承板 56包括具有2. 5英寸內(nèi)徑和4英寸外徑的環(huán)(ring)。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)線圈34的引出線58穿過(guò)安裝支架46(圖2)。在另一個(gè)實(shí)施例中，縱向條48具有形成于其中的通道60以使導(dǎo)線穿過(guò)(圖5A、5B、6)。在這個(gè)情況下， 導(dǎo)線由側(cè)邊并穿過(guò)形成在所述條的長(zhǎng)邊上的槽62離開(kāi)線圈34(圖5A)。在一個(gè)實(shí)施例中， 線圈安裝支架46的側(cè)邊部分被做得足夠?qū)?，以覆蓋與主通道60鄰近的槽62 (圖6)。在另一個(gè)實(shí)施例中，升高的導(dǎo)線通道64形成在或附接到縱向條48的一邊，其中通道64的側(cè)邊具有與每個(gè)線圈；34對(duì)齊的孔用于穿過(guò)導(dǎo)線(圖5B)。在后面這些實(shí)施例的任一個(gè)中，導(dǎo)線穿過(guò)縱向條48到電機(jī)的一個(gè)或兩個(gè)端部，在端部它們和電源40以及控制機(jī)構(gòu)42連接?？傮w而言，以環(huán)形安裝的一系列線圈34在這里被稱為定子32。在一個(gè)實(shí)施例中， 電機(jī)30具有4個(gè)定子32和5個(gè)轉(zhuǎn)子36，從而每個(gè)定子32在其任一邊具有轉(zhuǎn)子36，但是在電機(jī)任一端的轉(zhuǎn)子36只在一邊具有定子32而另一邊則沒(méi)有。另外，在一些實(shí)施例中，在電機(jī)30任一端的轉(zhuǎn)子36具有含鐵金屬(例如鋼)分流環(huán)66，該分流環(huán)在永磁體52的頂部、 沿轉(zhuǎn)子36的外圍布置(圖7A、7B)。在這些情況下，永磁體52是磁體與其它材料的薄片組成的層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子36附接環(huán)66的側(cè)邊上不包括磁體。環(huán)66改善了電機(jī)30中的磁通，創(chuàng)建了馬蹄效應(yīng)(horseshoe effect)，也消除了由于在電機(jī)端部存在任何導(dǎo)體材料而引起的拖曳。在這些實(shí)施例中，省略了鋼制環(huán)66，優(yōu)選地用非導(dǎo)電材料制造端板M，例如酚醛樹(shù)脂或一些其它類型的樹(shù)脂。所采用的導(dǎo)線規(guī)格、線圈繞組長(zhǎng)度、圈數(shù)、芯材料類型中的每一個(gè)都會(huì)改變電機(jī)30 的特性。另外，芯44材料的形狀以及永磁體52的形狀也可以改變電機(jī)30制動(dòng)(detent) 的方式。下面列出幾種可能類型的芯44結(jié)構(gòu)以及芯44結(jié)構(gòu)對(duì)線圈34性質(zhì)的影響(圖8A、 8B、8C)。在一個(gè)結(jié)構(gòu)中，線圈34具有實(shí)心層疊芯44 (圖8A)。這種配置具有高感應(yīng)系數(shù)和顯著的磁滯損失，并且磁通聚集在所述芯中。在另一個(gè)配置中，提供有具有中空芯44的線圈34(圖8B)。這種配置具有中等的感應(yīng)系數(shù)和中等的磁滯損失，并且磁通聚集在芯44中。這種配置的一個(gè)例子是導(dǎo)線圍繞具有中空鐵芯的線圈纏繞。在另一個(gè)配置中，提供有具有空氣芯44的線圈34(圖8C)。這種配置具有較低的感應(yīng)系數(shù)而沒(méi)有磁滯損失，并且磁通更加平均地分布在整個(gè)磁極面(pole face) 0而且，導(dǎo)線被用作層疊結(jié)構(gòu)(laminations)而不是典型的平的層疊(flat laminations) 0此外，導(dǎo)線可以為任意形狀，包括圓形、餅形或中空的層疊管。對(duì)于高轉(zhuǎn)速 (RPM每分鐘轉(zhuǎn)速)，高效的空氣芯將是最佳的，而當(dāng)不考慮高RPM和效率時(shí)，對(duì)于更高的轉(zhuǎn)矩，層疊芯將是更佳的。在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子36由酚醛樹(shù)脂制成，盡管其它類型的樹(shù)脂也能工作得很好。在另一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子36由鋁制成。在任一情況下，轉(zhuǎn)子36在一個(gè)實(shí)施例中固定地附接到驅(qū)動(dòng)軸38，以便將電機(jī)30的功率轉(zhuǎn)送給驅(qū)動(dòng)組件。轉(zhuǎn)子36基本上是扁平的環(huán)狀盤(pán)， 其中做出一系列孔用來(lái)容納永磁體52或固定磁體(fixed magnet) 520電機(jī)30可以用模塊化方式制造，從而任意變化數(shù)量的轉(zhuǎn)子36和定子32 ( —般轉(zhuǎn)子數(shù)比定子數(shù)多1)可以裝配成單個(gè)電機(jī)30，所以任意大小和功率的電機(jī)30可以由有限數(shù)量的基本組件來(lái)制造。為了在制造電機(jī)30同時(shí)仍然保持正確的轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)子間隔，在一個(gè)實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子36具有從靠近中心的一側(cè)突出的中空的隔離物68(圖9B)。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離物68是鋼。在一個(gè)實(shí)施例中是鋁的轉(zhuǎn)子36和附接的隔離物68兩者都具有在其中心的孔，以容納驅(qū)動(dòng)軸38，并且在孔中還有槽70來(lái)容納從驅(qū)動(dòng)軸38突出的隆起72，其中隆起72和槽70相互補(bǔ)充。隆起72和槽70的組合幫助轉(zhuǎn)子36在沒(méi)有任何相對(duì)驅(qū)動(dòng)軸38的打滑的情況下，將功率由轉(zhuǎn)子36傳送到驅(qū)動(dòng)軸38。替代地，隆起72可以在轉(zhuǎn)子36的開(kāi)孔 (opening)的里面，而槽70被做在驅(qū)動(dòng)軸38中(圖20)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子36厚度為1.5英寸而直徑為9英寸。鋼制隔離物68 直徑為3英寸并且從轉(zhuǎn)子36的表面(face)向外突出2. 7英寸。驅(qū)動(dòng)軸38的直徑為大約 1. 5英寸，同樣轉(zhuǎn)子和隔離物68中用來(lái)容納軸的孔也是1. 5英寸。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離物 8使用4個(gè)0. 25英寸的螺栓附加到轉(zhuǎn)子36，盡管結(jié)合兩部分的其他手段也涵蓋在本發(fā)明中 (圖 9A)。在一個(gè)實(shí)施例中，永磁體52包括兩個(gè)稀土永磁體52A和夾在其間的鋼棒52B的復(fù)合物。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合結(jié)構(gòu)總體上是柱狀的，并且直徑為1英寸，長(zhǎng)度為1. 5英寸(圖 9C)。在這個(gè)實(shí)施例中，永磁體52A每個(gè)有0.25英寸厚，鋼棒52B有1英寸厚。在一個(gè)實(shí)施例中，永磁體52A和鋼棒52B使用粘合劑(adhesives)相互附接并附接到轉(zhuǎn)子36。在這個(gè)實(shí)施例中，有8個(gè)復(fù)合永磁體52，其中永磁體52在轉(zhuǎn)子36邊緣附近均勻地 (equally)分隔。在轉(zhuǎn)子36中，在離轉(zhuǎn)子36的邊緣大約0. 125英寸的地方，形成8個(gè)1英寸直徑的孔。在這個(gè)實(shí)施例中并且一般地，永磁體52被這樣排列，以使得在指向轉(zhuǎn)子一邊或另一邊的磁北和磁南之間交替的極性。為達(dá)到這種圍繞轉(zhuǎn)子的連續(xù)的交替配置，優(yōu)選地總是有偶數(shù)個(gè)永磁體52或復(fù)合體。在一個(gè)實(shí)施例中，在轉(zhuǎn)子36上，鄰近的永磁體52之間的距離大約等于鄰近的轉(zhuǎn)子36之間的距離(圖10)，盡管鄰近的永磁體52之間的距離有時(shí)可以大于轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)子 (rotor-to-rotor)的間隔。在一個(gè)實(shí)施例中，這些距離都大約為2. 5英寸。一般地，反EMF 隨著在給定轉(zhuǎn)子36上鄰近的永磁體52之間的距離的減小而減小。而且在一般情況下，反EMF、RPM和轉(zhuǎn)矩也隨著在轉(zhuǎn)子36內(nèi)的轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)子的間隔以及永磁體52之間的空間的函數(shù)而變化。在一個(gè)實(shí)施例中，控制機(jī)構(gòu)42包括連接到位置傳感器80的電路74，其中電路74 連接到線圈34和電源40。在另一個(gè)實(shí)施例中，如下面進(jìn)一步描述的，控制機(jī)構(gòu)42還包括微處理器43。用于控制電機(jī)30的這個(gè)實(shí)施例的電路74的一個(gè)例子被示出在圖11中。用于具有8個(gè)永磁體52的6線圈、3相電機(jī)的這個(gè)電路74使用單個(gè)電源40。開(kāi)關(guān)78作為雙極雙擲(double pole, double throw)開(kāi)關(guān)運(yùn)行。如下面進(jìn)一步描述的，這些開(kāi)關(guān)78受到與轉(zhuǎn)子36或驅(qū)動(dòng)軸38相關(guān)聯(lián)的位置傳感器80的控制。線圈1和4、2和5、以及3和6位于定子32直徑上的對(duì)邊(opposite sides)，且總是相互處于相對(duì)的狀態(tài)(opposite state), 即當(dāng)線圈1導(dǎo)通時(shí)線圈4關(guān)斷(off)，而當(dāng)線圈4導(dǎo)通時(shí)線圈1關(guān)斷。在這個(gè)特定的實(shí)施例中，二極管82控制電路74中電流的流向，從而來(lái)自特定線圈的瓦解場(chǎng)能量幫助對(duì)直徑上的相對(duì)的伙伴線圈(partner coil)充電。圖12示出了用于控制本發(fā)明的電機(jī)30的電路74的另一個(gè)實(shí)施例，使用前述電路一半數(shù)量的開(kāi)關(guān)78。在這個(gè)替代配置中，有兩個(gè)電源40，這簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的構(gòu)造。這個(gè)電路 74優(yōu)選地用于“只推”(push-only)電機(jī)，因?yàn)樗蝗菀滋峁┯糜谇袚Q供應(yīng)特定線圈34的電源的極性，并且因此不能提供用于在循環(huán)中切換線圈34的磁極性。再次，二極管82被放置在成對(duì)的(paired)線圈43之間，以指引(direct)線圈34之間的瓦解場(chǎng)能量。而且，如下面進(jìn)一步描述的，開(kāi)關(guān)78也受到位置傳感器80的控制。圖13示出了對(duì)用于本實(shí)施例的6線圈、3相、8永磁體52電機(jī)的位置傳感器80的一般要求，特別是磁控(magnetically-controlled)位置傳感器80。在一個(gè)實(shí)施例中，位置傳感器80包括附接到驅(qū)動(dòng)軸38的控制輪84，從而控制輪84跟蹤驅(qū)動(dòng)軸38的運(yùn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)軸38依次跟蹤轉(zhuǎn)子36的位置。可以使用各種手段來(lái)跟蹤控制輪84的位置，包括磁條 (magnetic strips) 86，具有安裝在輪84的外圍周圍的磁傳感器88或檢測(cè)器(pick-ups)， 來(lái)檢測(cè)磁條86的存在或不存在。如圖13所示，通過(guò)將磁傳感器88以鄰近控制輪84的15 度間隔分開(kāi)，并且通過(guò)將磁條86延伸輪86的1/8圈(l/8th of a turn)，這具有以正確的次序激活每個(gè)磁傳感器88以及激勵(lì)線圈34的適當(dāng)持續(xù)時(shí)間的效果，如下面進(jìn)一步討論的。對(duì)于具有8個(gè)磁體52的電機(jī)30，對(duì)于給定線圈34，優(yōu)選的導(dǎo)通時(shí)間大約等于轉(zhuǎn)子 36的1/8圈或45度。因此，在位置傳感器80上激活線圈34的磁條86延伸控制輪84的 1/8圈?？刂戚?4固定地附接到轉(zhuǎn)子36或驅(qū)動(dòng)軸38，使得轉(zhuǎn)子36或驅(qū)動(dòng)軸38的旋轉(zhuǎn)能夠轉(zhuǎn)動(dòng)控制輪84(見(jiàn)圖1)。為保持適當(dāng)?shù)南辔?，磁傳感?8沿控制輪邊緣以15度間隔分開(kāi)，以便連續(xù)導(dǎo)通線圈，并導(dǎo)通一對(duì)線圈中的一個(gè)時(shí)關(guān)斷同一對(duì)線圈中的另一個(gè)。在這個(gè)實(shí)施例中，線圈1-3以與線圈4-6相反的極性激勵(lì)。相似地，線圈1、2和3分別與線圈4、5和 6在相反的時(shí)間被激勵(lì)和去激勵(lì)(de-energized)。上述實(shí)施例的一般原理，具有6個(gè)線圈、3相、8個(gè)永磁體，可以擴(kuò)展到任意大于2 的相數(shù)，任意偶數(shù)個(gè)永磁體和任意數(shù)量的線圈。盡管為了更容易協(xié)調(diào)從一個(gè)線圈向另一個(gè)線圈傳送瓦解場(chǎng)能量，優(yōu)選地具有偶數(shù)個(gè)線圈，但也可能用這里所討論的原理設(shè)計(jì)具有奇數(shù)個(gè)線圈的電機(jī)。增加電機(jī)30中的線圈34的數(shù)量和相數(shù)也增加了制造電機(jī)30的復(fù)雜度和成本，特別是驅(qū)動(dòng)線圈30所需的電子裝置。另一方面，具有更多數(shù)量的線圈34和相數(shù)增加了電機(jī)30的效率，因?yàn)閷?duì)于每個(gè)線圈更容易在充電周期的正確的時(shí)間點(diǎn)執(zhí)行從一個(gè)線圈向另一個(gè)線圈的瓦解場(chǎng)能量的分流。在一個(gè)實(shí)施例中，具有8個(gè)線圈和18個(gè)永磁體的4相電機(jī)代表了在制造成本和電機(jī)性能之間的一個(gè)很好的折衷。對(duì)電機(jī)性能有很深影響的另一個(gè)因素是‘反EMF’( ‘backEMF’)。由于轉(zhuǎn)子上的磁體與定子上繞組之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在電動(dòng)機(jī)中會(huì)產(chǎn)生反EMF。在電機(jī)線圈之間的區(qū)域中不斷變化的磁通感應(yīng)出對(duì)抗轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的EMFjI* ‘反EMF’。在電機(jī)中的任意導(dǎo)電材料中也可能感生出電壓，因此優(yōu)選地以非導(dǎo)電材料制造轉(zhuǎn)子。然而，在一個(gè)實(shí)施例中，使用鋁制造具有有限負(fù)面影響的轉(zhuǎn)子。在傳統(tǒng)電機(jī)中，總的轉(zhuǎn)矩由電機(jī)中定子和轉(zhuǎn)子的用鋼量和用銅量來(lái)決定。為達(dá)到最高效率必須平衡用鋼和用銅量。然而，在本發(fā)明的電機(jī)中，對(duì)于定子和轉(zhuǎn)子中的鋼制組件沒(méi)有嚴(yán)格要求?？偟霓D(zhuǎn)矩由永磁體52的總磁通和由線圈34中的電流產(chǎn)生的場(chǎng)來(lái)確定。線圈34中的磁通，依次，是流過(guò)線圈34的電流的安培乘以圍繞線圈34的導(dǎo)線的圈數(shù)的函數(shù)。轉(zhuǎn)子36中永磁體52之間的平均磁通密度和轉(zhuǎn)子36之間的平均磁通的附加效果也會(huì)影響現(xiàn)在描述的電機(jī)30的轉(zhuǎn)矩。只有當(dāng)磁通穿過(guò)與磁通垂直的導(dǎo)線時(shí)，才會(huì)產(chǎn)生反 EMF。然而，在現(xiàn)在描述的電機(jī)30的轉(zhuǎn)子36中，永磁體52之間的磁通平行于繞組；因此，轉(zhuǎn)子36沿這些磁通線的運(yùn)動(dòng)不會(huì)產(chǎn)生反EMF。在鄰近轉(zhuǎn)子36的永磁體52之間延伸的磁通線垂直于繞組(圖10)，因此，當(dāng)轉(zhuǎn)子36轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)致反EMF。由于可用的總的功率是永磁體 52的磁通和線圈34磁通的組合，根據(jù)畢奧-薩伐爾定律(Biot-Savart Law)，線圈34和永磁體52之間的間隔也會(huì)產(chǎn)生影響。注意線圈34和永磁體52兩者的各自大小增加了可用的總磁通，就像線圈34和永磁體52的數(shù)量增加總磁通一樣。在固定直徑以及固定線圈和永磁體大小的電機(jī)中，平均磁通密度也是固定的。然而，在轉(zhuǎn)子中增加更多的永磁體不僅增加轉(zhuǎn)子中的總磁通，還增加了轉(zhuǎn)子中永磁體之間的平均磁通密度。轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)子的總磁通也增加，但空間保持不變，因此平均磁通密度完全保持恒定。隨著轉(zhuǎn)子中的永磁體之間的平均磁通密度更強(qiáng)，因?yàn)榇磐ň€平行于繞組，反EMF降低。由于這種極低的反EMF，與在低轉(zhuǎn)速(RPM)時(shí)電流較高的情況不同，由于在轉(zhuǎn)子內(nèi)以及轉(zhuǎn)子對(duì)轉(zhuǎn)子的復(fù)雜的磁通線，電流在這些條件下實(shí)際上非常低。電流受限制的方式類似場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制流過(guò)它的電流，其中電流受到線圈的電阻(resistance)的控制。本發(fā)明的電機(jī)和場(chǎng)效應(yīng)晶體管相似的地方在于，轉(zhuǎn)子中的磁通由定子繞組中相對(duì)較小的電流控制。 最終結(jié)果是電機(jī)沒(méi)有浪涌電流和峰值電流，并且因?yàn)闆](méi)有磁性金屬，它可以工作在非常高的旋轉(zhuǎn)速度(RPM)。另外，由于較高的可用總磁通，電機(jī)具有非常高的轉(zhuǎn)矩。這里描述的典型電機(jī)30的磁通線90示意地示出在圖10中。而圖14A和14B示出了這里描述的電機(jī)30中的磁通線90的直接評(píng)估(direct assessment)的結(jié)果，根據(jù)鐵屑相對(duì)于電機(jī)組件的分布來(lái)確定。由此可見(jiàn)，主(primary)磁通線90在轉(zhuǎn)子36的永磁體 52之間的空間中，在全部分離的轉(zhuǎn)子36的永磁體52之間以及同一轉(zhuǎn)子36的永磁體52之間。在一個(gè)實(shí)施例中，永磁體52是稀土磁體。如上所述，在另一個(gè)實(shí)施例中，永磁體 52是復(fù)合結(jié)構(gòu)，包括兩片(slices)永磁體52A，優(yōu)選為稀土磁體，以及另一個(gè)材料52B夾在其中。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，兩片磁體52A厚度大致相同。磁體52的片被這樣朝向 (oriented)，從而南磁極面對(duì)夾心(sandwich)的一面，北磁極面對(duì)夾心的另一面。在一個(gè)實(shí)施例中，永磁體52A之間的中間材料52B是非磁性材料，例如鐵或鋼，并且通常材料52B 優(yōu)選地具有較高的磁導(dǎo)率(permeability)能夠滿足永磁體52A中的磁通密度。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，永磁體52，不論是單片的還是復(fù)合的，都是環(huán)形截面且整體上是圓柱形的， 盡管其它截面形狀也是可能的。電機(jī)的永磁體52、或者有時(shí)也被稱為固定磁體，與電磁相互作用，它們自己具有交替的極性，以便在轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)時(shí)，交替地將轉(zhuǎn)子36推向永磁體52或?qū)⑥D(zhuǎn)子36拉離永磁體 52。希望在永磁體52中具有較高的磁通密度，例如12，000高斯。如前所述，對(duì)于這個(gè)目的稀土磁體可以很好地工作。如圖15A、15B和15C所示，隨著北磁極和南磁極之間的距離增加，磁場(chǎng)強(qiáng)度從極面(pole face)進(jìn)一步地延伸。增強(qiáng)的磁場(chǎng)強(qiáng)度，依次加強(qiáng)了電機(jī)30的功率。然而，由于稀土磁體的成本，使得用這種較大的永磁體制造的電機(jī)的價(jià)格驚人的昂貴。因此，在圖15D示出了產(chǎn)生可比較的磁場(chǎng)強(qiáng)度的替代機(jī)構(gòu)。如上所述，在圖15D中，一片非磁性材料52B夾在兩個(gè)稀土磁體52A之間，僅以部分稀土磁體產(chǎn)生具有類似磁通長(zhǎng)度(flux length)的單元，因而具有部分的價(jià)格。在一個(gè)實(shí)施例中，非磁性材料52B是諸如鐵或含鐵合金的金屬，例如鋼制嵌條。在另一個(gè)實(shí)施例中，材料52B是鎳鈷合金。一般地，中間的填充材料52B應(yīng)具有能夠滿足永磁體52A中的磁通密度的高磁導(dǎo)率。值得注意的是，盡管上述夾心磁體單元的磁通密度和相同尺寸的完整磁體一樣，和完整磁體比較，夾心磁體單元的矯頑場(chǎng)強(qiáng)(coercive strength)稍微減弱。最后， 由于提供復(fù)合永磁體而不是整個(gè)磁體的主要?jiǎng)訖C(jī)是節(jié)省資金，在實(shí)踐中，整個(gè)磁體的成本應(yīng)當(dāng)考慮裝配復(fù)合磁體組件的價(jià)格而平衡。轉(zhuǎn)子36和定子32的大小可以彼此相對(duì)地變化。在一個(gè)實(shí)施例中，定子32具有比轉(zhuǎn)子36更大的直徑，允許轉(zhuǎn)子36適合置入電機(jī)30中，同時(shí)用于固定定子32的線圈34的結(jié)構(gòu)支持位于電機(jī)30的外圍。相似地，永磁體52和電磁線圈34可以彼此具有不同的直徑，或具有相同的直徑。 然而，不論直徑如何，在優(yōu)選的實(shí)施例中，永磁體52和電磁線圈34的中心以從驅(qū)動(dòng)軸38中心的相同徑向距離彼此對(duì)齊(aligned)，使得各個(gè)組件的磁場(chǎng)處于最佳對(duì)齊狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，永磁體(或上述復(fù)合體)和轉(zhuǎn)子厚度相同，因此相同磁體面向轉(zhuǎn)子的相對(duì)側(cè)，南磁極面向一側(cè)而北磁極面向另一側(cè)。電源40優(yōu)選任意類型的傳統(tǒng)直流(DC)電源，能夠以48伏特為每個(gè)線圈提供30 安培。然而，電壓和安培(amperage)可以依據(jù)速度(RPM)和轉(zhuǎn)矩而不同。速度(RPM)是由電壓決定的(voltage-d印endent)，而轉(zhuǎn)矩是由安培決定的(amperage-d印endent)。一般地，電源40應(yīng)當(dāng)與用于纏繞線圈34的導(dǎo)線的規(guī)格相匹配。例如，如果線圈34以10規(guī)格 (ten-gauge)的導(dǎo)線纏繞，則其額定電流為30安培，則電源40必須能夠?yàn)樵诮o定時(shí)間位被激勵(lì)的每個(gè)線圈34提供30安培的電流。因此，如果電機(jī)有6個(gè)線圈34，所有線圈可能同時(shí)被激勵(lì)，則需要電源40能夠提供180安培的電流。在一個(gè)實(shí)施例中，電源40是12伏特的汽車(automotive)電池，盡管其它類型的能夠在給定直流(DC)電壓提供足夠安培的電源 40也能使用。一般地，電源40應(yīng)當(dāng)和電機(jī)30的大小和功率相匹配，更小的電機(jī)30需要更小的電源40，而更大的電機(jī)30需要更大的電源40?？刂茩C(jī)構(gòu)42可以是任意類型，能夠在轉(zhuǎn)子36旋轉(zhuǎn)時(shí)，以適當(dāng)?shù)捻樞蛟诰€圈 34之間快速地切換電源。控制機(jī)構(gòu)42包括位置傳感器80，它采用多種位置感測(cè)機(jī)構(gòu)(position-sensing mechanisms)來(lái)追蹤轉(zhuǎn)子36的位置，如同美國(guó)專利4，358, 693所示，包括電刷和耦合到驅(qū)動(dòng)軸的物理或光學(xué)開(kāi)關(guān)，為了所有目的將該專利通過(guò)參考結(jié)合于此。另外，如上所述，也可使用磁傳感器88和磁條86。不管所使用的位置感測(cè)機(jī)構(gòu)的類型，優(yōu)選地位置感測(cè)機(jī)構(gòu)耦合到轉(zhuǎn)子36的運(yùn)動(dòng)，以便追蹤它們的位置，使得線圈34的充電可以和轉(zhuǎn)子 36的運(yùn)動(dòng)適當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)。如上所述，在一個(gè)實(shí)施例中，控制輪84固定地附接到驅(qū)動(dòng)軸38，同時(shí)位置感測(cè)機(jī)構(gòu)和控制輪84相關(guān)聯(lián)?？偠灾?，任意能夠追蹤轉(zhuǎn)子的位置并將該信息反饋給控制電路的機(jī)構(gòu)，相應(yīng)地其電路將依次激勵(lì)線圈，能夠與本發(fā)明的電機(jī)一起使用電刷/換向器；光傳感器；磁拾取器；凸輪驅(qū)動(dòng)(cam-driven)開(kāi)關(guān)；感應(yīng)傳感器；以及激光傳感器。因此，可以使用相等間隔的開(kāi)關(guān)、電刷、光電池(light cells)或其它合適的開(kāi)關(guān)裝置，并且它們的操作由合適的瓣葉(lobes)或光通道(light passages),或其它順序裝置(sequencing means)的元件來(lái)控制?？刂茩C(jī)構(gòu)40的一個(gè)優(yōu)選特征在于它應(yīng)當(dāng)在電機(jī)30中將來(lái)自正在放電的線圈34 的功率轉(zhuǎn)移到正在被充電的另一個(gè)線圈34。當(dāng)多相電機(jī)30經(jīng)歷其循環(huán)時(shí)，各個(gè)線圈34根據(jù)電機(jī)循環(huán)的相位以及線圈與永磁體52的相對(duì)位置來(lái)充電和放電。例如，當(dāng)電磁線圈34的南極向永磁體52的北極移動(dòng)時(shí)，電磁線圈34和永磁體52 之間有吸引力，所生成的力依次產(chǎn)生電機(jī)30中的轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩。然而，當(dāng)兩個(gè)磁體單元34、52 變得對(duì)齊后，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的力停止，并且磁體之間的吸引力變?yōu)閷?duì)電機(jī)30的拖曳。為避免這種情況，在電磁線圈；34變?yōu)榕c永磁體52對(duì)齊的時(shí)候或在此之前，釋放對(duì)線圈34的電磁充 H1^ ο通過(guò)切斷(cutting off)線圈34的功率來(lái)釋放對(duì)線圈34的充電。切斷對(duì)線圈34 的功率導(dǎo)致電磁場(chǎng)瓦解。磁場(chǎng)瓦解時(shí)釋放的大部分能量可以被捕獲，并用來(lái)幫助對(duì)電機(jī)30 中的另一線圈34充電，另一線圈34優(yōu)選為恰好在其周期中正被充電的時(shí)間點(diǎn)。在一些電機(jī)中，由于不能捕獲和利用瓦解場(chǎng)能量，大量的能量被浪費(fèi)并因此作為熱量消散。另外，和瓦解場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的能量的釋放產(chǎn)生熱量，其必須消散以免電機(jī)過(guò)熱，除了別的以外所述熱量會(huì)損壞控制器。因此，為了提高效率和減少熱積累，在一個(gè)實(shí)施例中，瓦解場(chǎng)能量被轉(zhuǎn)移到第二線圈，以提供能量為第二線圈充電(圖16)。在一個(gè)實(shí)施例中，來(lái)自一個(gè)線圈34的瓦解場(chǎng)能量使用如圖16中所示的電路74被饋送給另一個(gè)線圈34。在電機(jī)系統(tǒng)中，圖16中所示的電路74使用由第一線圈中的瓦解磁場(chǎng)生成的電壓，提供電壓在第二線圈中建立電流。這種再分配系統(tǒng)提高了效率并且減少了電機(jī)中轉(zhuǎn)化為與瓦解場(chǎng)相關(guān)聯(lián)的熱量的功率。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)開(kāi)關(guān)78(其可以是晶體管或其它合適的開(kāi)關(guān)裝置)閉合(closed)時(shí)，電源40(例如電池)對(duì)線圈Al充電。當(dāng)開(kāi)關(guān)78斷開(kāi)(opened)時(shí)，來(lái)自線圈Al的瓦解場(chǎng)激勵(lì)線圈A2。然而，由于功率損耗，線圈A2 可能不像Al那樣完全充電；因此關(guān)于線圈Al幾個(gè)線圈可以并行充電，則來(lái)自這兩個(gè)或更多 Al線圈的總的瓦解場(chǎng)充電能夠饋送到線圈A2，從而給線圈A2與單個(gè)線圈Al從電源40接收的相等的完全充電(complete charge)。圖17中所示的電路74的另一個(gè)實(shí)施例和圖16中所示的類似，除了在這種情況下，與直接附接到線圈Al的第一電源相分離，線圈A2也具有附接到其的附加電源40。如果開(kāi)關(guān)al和a2交替地?cái)嚅_(kāi)和閉合(總是相互處于相反的配置，即當(dāng)a2閉合時(shí)al斷開(kāi)，并且反之亦然)，則來(lái)自剛從各自的電源斷開(kāi)連接的線圈的瓦解場(chǎng)將幫助充電其它線圈。對(duì)于先前的電路，二極管82或其它類似設(shè)備被插入線路中，以便僅以前向方向?qū)б娏?。在一些?shí)施例中，例如對(duì)于“推拉(push-pull) ”型電機(jī)配置，需要全部開(kāi)關(guān)al和a2在過(guò)渡時(shí)段期間同時(shí)閉合一段短暫的時(shí)間，以避免由于強(qiáng)大的瓦解場(chǎng)充電而在開(kāi)關(guān)兩端產(chǎn)生火花。在圖 16和17中，線圈每次被導(dǎo)通時(shí)，以相同的電極性進(jìn)行充電，即它是所謂的“只推”配置。最后，圖18示出了電路74的另一種配置，和圖17的電路類似，其中全部線圈Al 和A2可以利用同一電源40，同時(shí)也允許來(lái)自一個(gè)線圈中的瓦解場(chǎng)饋送到另一個(gè)線圈，以幫助激勵(lì)另一個(gè)線圈。在本發(fā)明的電機(jī)30中，這種原理可擴(kuò)充到出現(xiàn)在電路中的任意數(shù)量的線圈，從而允許電機(jī)30由單一電源40供電。另外，晶體管或其它開(kāi)關(guān)78被耦合到位置傳感器80，位置傳感器轉(zhuǎn)依次與轉(zhuǎn)子36的運(yùn)動(dòng)耦合，因此線圈34的導(dǎo)通和關(guān)斷與轉(zhuǎn)子36的運(yùn)動(dòng)相協(xié)調(diào)。在一個(gè)特定的實(shí)施例中，有4個(gè)線圈A-D產(chǎn)生級(jí)聯(lián)電路74(圖19)。電源40激勵(lì)線圈A ；當(dāng)線圈A去激勵(lì)時(shí)，來(lái)自線圈A的瓦解場(chǎng)激勵(lì)線圈B ；然后來(lái)自線圈B的瓦解場(chǎng)激勵(lì)線圈C ；最后來(lái)自線圈C的瓦解場(chǎng)激勵(lì)線圈D。來(lái)自線圈D的瓦解場(chǎng)然后反饋回線圈A中以完成循環(huán)。由于每一步的電阻損耗，每個(gè)后續(xù)的脈沖可能更弱。然而，可建立來(lái)自電源40 的輸入電路來(lái)替換這些損耗，使得對(duì)于每個(gè)線圈的充電脈沖足夠強(qiáng)，以完全充電線圈。為確保電流在線圈間以正確的方向流動(dòng)，二極管82與線路串聯(lián)以防止逆流(圖 19)。作為所述二極管82的替代，可以使用開(kāi)關(guān)或任意適當(dāng)?shù)貙?dǎo)引到另一線圈的瓦解場(chǎng)的設(shè)備。這保證了瓦解場(chǎng)總是以‘前向(forward)’方式流向循環(huán)中的下一個(gè)二極管，并且不會(huì)‘反向(backward)’流動(dòng)到先前的線圈。對(duì)于3相電機(jī)，示出了將瓦解場(chǎng)能量反饋到電機(jī)的其它線圈的原理的一個(gè)實(shí)施例，如圖20的側(cè)視圖中所描述的。在這個(gè)實(shí)施例中，永磁體52安裝在轉(zhuǎn)子36上，而電磁線圈34安裝在定子32上(圖20)。在圖20中，轉(zhuǎn)子36和定子32是相互重疊顯示，以便示出兩個(gè)組件之間的關(guān)系。6個(gè)線圈用虛線表示并標(biāo)注為A-C，同時(shí)每相有2個(gè)相對(duì)放置的線圈，即兩個(gè)A相線圈，兩個(gè)B相線圈、以及兩個(gè)C相線圈。轉(zhuǎn)子36的永磁體52被定向?yàn)槠浯艠O(標(biāo)為N或 面對(duì)定子32，其中，鄰近的永磁體52彼此處于相對(duì)的朝向，使得它們圍繞轉(zhuǎn)子36具有交替的極性(圖20)。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，顯示了單個(gè)定子32和兩個(gè)鄰近的轉(zhuǎn)子 36，盡管在原理上多個(gè)鄰近的轉(zhuǎn)子36和定子可以裝配來(lái)產(chǎn)生更大的功率。圖21A-2IE —步一步地示出了對(duì)于3相電機(jī)如何激勵(lì)線圈，并且指示在第二線圈被激勵(lì)時(shí)，來(lái)自第一線圈的瓦解場(chǎng)如何饋送到第二線圈。在圖21A中，A相線圈處于切換 (switching)過(guò)程中，而B(niǎo)相和C相線圈被激勵(lì)。這時(shí)，來(lái)自A相線圈的瓦解場(chǎng)可饋送到B 相和C相線圈中的任一個(gè)或兩者。在圖21B中，所有3相線圈A-C被激勵(lì)。在圖21C中，當(dāng) C相線圈處于切換過(guò)程中時(shí)，A相和B相線圈被激勵(lì)。這時(shí)，來(lái)自C相線圈的瓦解場(chǎng)可饋送到A相和B相線圈中的任一個(gè)或兩者。在圖21D中，所有3相線圈A-C再一次被激勵(lì)。最后，在圖21E中，當(dāng)B相線圈處于開(kāi)關(guān)過(guò)程中時(shí)，A相和C相線圈被激勵(lì)。這時(shí)，來(lái)自B相線圈的瓦解場(chǎng)可饋送到A相和C相線圈中的任一個(gè)或兩者。盡管上述例子示出位3相電機(jī)，這些原理實(shí)際上可應(yīng)用到兩相或更多相的任意相電機(jī)。這里描述的電機(jī)30優(yōu)選作為多相電機(jī)被控制。為產(chǎn)生多相電機(jī)30，使線圈34位于圍繞定子32的各個(gè)點(diǎn)。這些線圈34以特定的順序模式導(dǎo)通，在某些情況下，包括在每一階段通過(guò)反向(reversing)充電極性來(lái)反向磁極性。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，處于定子32相對(duì)側(cè)的配對(duì)線圈34在電機(jī)周期中在同一時(shí)間點(diǎn)被一起激勵(lì)，即它們彼此同相(in phase) 0 例如在3相電機(jī)中優(yōu)選有6個(gè)線圈，其中在定子徑向相對(duì)側(cè)(相隔180度)的線圈對(duì)可被同時(shí)激勵(lì)。然而，每相可以包括更多線圈，例如3個(gè)線圈可以組合到每一相中，則3相電機(jī)將需要總共9個(gè)線圈。在這種情況下，屬于給定相的線圈將圍繞定子均勻地間隔開(kāi)，分開(kāi)120 度。盡管這里公開(kāi)的概念可以用來(lái)構(gòu)造具有兩相或更多相的電機(jī)，在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中， 電機(jī)具有3相或更多相，以更容易地適應(yīng)將來(lái)自放電線圈的功率傳遞到充電線圈。在一個(gè)實(shí)施例中，被稱作“只推”的電機(jī)中，每次被激勵(lì)時(shí)，線圈34的電極性相同，意味著每次被激勵(lì)時(shí)，線圈34的磁極性也相同。在另一個(gè)實(shí)施例中，每次線圈每激勵(lì)時(shí)，電極性被反向，因而磁極性被反向。在這后一個(gè)實(shí)施例中，其有時(shí)被稱作“推拉”實(shí)施例，由于每個(gè)線圈通常被激勵(lì)兩次，電機(jī)能產(chǎn)生更多能量，或者將附近的磁體拉向線圈或?qū)⒏浇拇朋w推離線圈。然而，不論線圈具有相同極性(uniform polarity)還是相反極性 (reversing polarity),電機(jī)仍可以運(yùn)行。轉(zhuǎn)子上的永磁體的數(shù)量決定了每相持續(xù)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)的部分(fraction)。例如，如果有圍繞轉(zhuǎn)子分布的8個(gè)永磁體，每相持續(xù)1/8圈(rotation)，對(duì)應(yīng)45度的旋轉(zhuǎn)。相似地， 當(dāng)有10個(gè)永磁體時(shí)，每相持續(xù)1/10圈，或旋轉(zhuǎn)36度，而當(dāng)有12個(gè)永磁體時(shí)，則每相旋轉(zhuǎn)30度。圖22A、22B和22C示出在具有6個(gè)線圈34和8個(gè)永磁體52的電機(jī)30中、永磁體 52和電磁線圈34之間關(guān)系的線性表示。該圖是沿穿過(guò)每個(gè)線圈34和永磁體52中心的環(huán)形線的一部分。永磁體52安裝到轉(zhuǎn)子36上而線圈34在定子32上。該圖示出了兩個(gè)轉(zhuǎn)子 36鄰接一個(gè)定子32，盡管基本原理可以擴(kuò)展到任意數(shù)量的轉(zhuǎn)子和定子。然而，優(yōu)選轉(zhuǎn)子36 是一堆(a stack of)定子和轉(zhuǎn)子任一端的最后元件(last element)。如圖22A、22B和22C所示，永磁體52被安排以交替的極性。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，電機(jī)30有偶數(shù)個(gè)永磁體52，使得永磁體52的極性圍繞轉(zhuǎn)子36連續(xù)交替變化。在所述的實(shí)施例中，線圈34僅以單極性激勵(lì)，因此線圈34或者被這一個(gè)極性激勵(lì)，或者不被激勵(lì)。 在所示的實(shí)施例中，位于相同相位但在轉(zhuǎn)子的相對(duì)側(cè)的成對(duì)的線圈34，被以彼此相反的極性激勵(lì)，因此磁極性彼此相反。圖23示出了如圖22A，22B和22C中的線性表示中示出的電機(jī)30的時(shí)序圖。在圖頂部有一條數(shù)字線，以對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)子36的旋轉(zhuǎn)周期的15度增量進(jìn)行標(biāo)記。因此，與該數(shù)字線下的每一相相關(guān)聯(lián)的線顯示了相位與轉(zhuǎn)子36的位置的關(guān)系。在每一相，匹配的相對(duì)線圈34 被作為一對(duì)導(dǎo)通和關(guān)斷，其中成對(duì)的線圈34具有相反的電極性和磁極性。例如，當(dāng)線圈1 導(dǎo)通時(shí)，其磁北極面向第一方向，則與其相對(duì)放置的線圈4關(guān)斷。然后當(dāng)線圈4導(dǎo)通時(shí)，其磁南極是第一方向，線圈1關(guān)斷。如前所述，這種電機(jī)有時(shí)被稱為“只推”電機(jī)，因?yàn)樵谠搶?shí)施例中線圈被激勵(lì)時(shí)，總是具有相同極性。在圖23頂部相位圖的下面，示出了轉(zhuǎn)子36和定子32相互重疊的側(cè)視圖，例如在相位圖中描述的那種。電機(jī)30的側(cè)視圖顯示了永磁體52 的位置和線圈34的位置的關(guān)系。圖M和25示出了在轉(zhuǎn)子中具有18個(gè)永磁體52和在定子中具有8個(gè)線圈的電機(jī)30的類似的相位圖和側(cè)視圖。再一次，當(dāng)被激勵(lì)時(shí)，線圈34總是具有相同是極性，因此電機(jī)30是“只推”類型(variety)。而且，像另一個(gè)相位圖一樣，當(dāng)代表特定相位的線為高時(shí)，成對(duì)的線圈中的第一線圈被導(dǎo)通而第二線圈被關(guān)斷，當(dāng)線為低時(shí)，第一線圈關(guān)斷而第二線圈導(dǎo)通，其電極性和磁極性與第一線圈相反。在上述的兩種情況下，當(dāng)一對(duì)特定線圈在激勵(lì)與不激勵(lì)之間轉(zhuǎn)換時(shí)，來(lái)自被關(guān)斷的線圈的能量被饋送到被導(dǎo)通的線圈，因此來(lái)自一個(gè)線圈的瓦解場(chǎng)能量可以被捕捉，而不是僅僅消散掉。可以將上述的電機(jī)中的任一個(gè)轉(zhuǎn)化為“推拉”模式，通過(guò)交替在相位圖中表示的轉(zhuǎn)變時(shí)用來(lái)激勵(lì)線圈的電源的極性，而不僅僅是導(dǎo)通一個(gè)線圈和關(guān)斷另一個(gè)線圈。在推拉配置的情況下，來(lái)自每對(duì)線圈的瓦解場(chǎng)能量被傳輸?shù)蕉ㄗ又械牧硪唤M線圈，即處于不同相位的一組線圈。然而，在這個(gè)后一種的推拉情況下，當(dāng)瓦解場(chǎng)的能量饋送到處于其它相位的線圈時(shí)，它們可能已經(jīng)被充電，因此，瓦解場(chǎng)的能量不是幫助為其它線圈充電而是幫助保持充電。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)30的控制機(jī)構(gòu)42包括可以編程微處理器43，其用于控制線圈34的充電和放電(圖1)。微處理器43從位置傳感器80接收輸入，并控制電路74中的開(kāi)關(guān)78。微處理器43提供了程度加強(qiáng)的控制，很多附加特征可以加到電機(jī)30上。在一個(gè)實(shí)施例中，電機(jī)30可以以在比被運(yùn)行的所有線圈34更少的線圈運(yùn)行。例如，在具有多個(gè)定子32的電機(jī)中，各個(gè)定子32可以被導(dǎo)通和關(guān)斷，因此允許電機(jī)產(chǎn)生所需要的各種等級(jí)的能量(power)。例如，如果每個(gè)定子32產(chǎn)生100馬力(hp)，而這里有5個(gè)定子32，則該電機(jī)依據(jù)有多少定子被激活而能產(chǎn)生100，200，300，400或500hp。另外，在給定時(shí)間可以激勵(lì)任意定子32的組合，不需要定子32相互鄰接。在另一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)激勵(lì)來(lái)自不同定子32的線圈34組，同時(shí)不激勵(lì)其它線圈 34，可以達(dá)到進(jìn)一步程度的控制。例如，在具有3個(gè)定子32的3相電機(jī)30中，在第一定子 32上的一對(duì)線圈34可以被激勵(lì)，另一對(duì)在第二定子32上，并且再一對(duì)在第三定子32上。 然而，為達(dá)此目的，需要激活在同一定子32上的相對(duì)的對(duì)(opposing pairs)中的線圈34， 并且每對(duì)線圈34來(lái)自電機(jī)周期的不同相位，者意味著它們圍繞電機(jī)圓周均勻地分布。當(dāng)特定的定子32、甚至是定子3上的個(gè)別線圈34沒(méi)有被激勵(lì)時(shí)，即使在電機(jī)30持續(xù)運(yùn)行時(shí)，也可以去除沒(méi)有被激勵(lì)的線圈34進(jìn)行修理或替換。在圖2A-3D以及圖7A-7D中示出的線圈相對(duì)于永磁體52的位置，為了最大化性能，可以如圖沈那樣被優(yōu)化。在圖沈中，單個(gè)永磁體52的寬度W必須小于或等于鄰近的磁體對(duì)之間的距離A，優(yōu)選為等于。單個(gè)永磁體52的長(zhǎng)度L必須大于或等于鄰近的磁體對(duì)之間的距離A，優(yōu)選為大于。一對(duì)水磁體52之間的距離B優(yōu)選為小于或等于鄰近的磁體對(duì)之間的距離A。線圈開(kāi)孔(coil opening) C的距離必須大于或等于單個(gè)永磁體的寬度W，優(yōu)選為等于。單個(gè)永磁體52的高度HM必須大于或等于芯44的高度HC。應(yīng)注意如果不遵守這些優(yōu)化規(guī)則，將會(huì)有效率的損失，但不是本發(fā)明電機(jī)必須的功能。然而，如果遵守這些設(shè)計(jì)規(guī)則，產(chǎn)生電流時(shí)，電機(jī)可以達(dá)到令人吃驚的高效。另外，根據(jù)圖27，示出了用于控制本發(fā)明電機(jī)的模塊化電機(jī)控制。為使電機(jī)效率， 大于100%，會(huì)考慮到永磁體52可能會(huì)消磁。為避免永磁體52的消磁，優(yōu)選模塊化電機(jī)控制。通過(guò)使用適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)控制，包括時(shí)序，由永磁體52提供的能量被優(yōu)化。在圖27中，位置傳感器100將信息提供給定位邏輯102。定位邏輯102提供轉(zhuǎn)子方向(前向/反向)。應(yīng)注意本發(fā)明的電機(jī)轉(zhuǎn)子沿一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電力，而沿另一方向運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生能量。位置傳感器100和定位邏輯102僅僅被定位電機(jī)需要，即被那些精確位置測(cè)量是關(guān)鍵性的電機(jī)需要。另外，線圈相對(duì)磁體定時(shí)傳感器或旋轉(zhuǎn)位置傳感器104向極性定時(shí)邏輯106提供信息。通過(guò)多個(gè)輸入，極性定時(shí)邏輯106、轉(zhuǎn)子方向邏輯108、節(jié)流控制110(僅僅變速控制需要)、脈寬調(diào)制112 (可由全速控制代替，但會(huì)有相應(yīng)的效率損失)、保護(hù)邏輯132 (例如過(guò)熱、過(guò)流、過(guò)壓、超速等)、邏輯和控制系統(tǒng)模塊114控制電機(jī)的運(yùn)行。圖27還示出了線圈驅(qū)動(dòng)電源塊120、122、128和130以及線圈126，還有捕捉來(lái)自瓦解場(chǎng)的能量的捕捉和存儲(chǔ)電路124。關(guān)鍵是在同一時(shí)間激勵(lì)兩個(gè)線圈驅(qū)動(dòng)電源塊，或者是120和130，或者是122和128。線圈驅(qū)動(dòng)電源塊122和1 具有同一極性，線圈驅(qū)動(dòng)電源塊120和130具有相反的極性。如果這些組線圈驅(qū)動(dòng)電源塊同時(shí)激勵(lì)，則災(zāi)難性的故障或線圈驅(qū)動(dòng)電源塊短路將發(fā)生。應(yīng)注意，線圈可以是獨(dú)立式，用線串聯(lián)或并聯(lián)的組。如果用組，則應(yīng)在電機(jī)的同一相中。低線圈驅(qū)動(dòng)電源塊A、122和低線圈驅(qū)動(dòng)電源塊B、130每個(gè)都有高能量連接到地。更高的線圈驅(qū)動(dòng)電源塊B、120和更高的線圈驅(qū)動(dòng)電源塊A、128每個(gè)都有高能量連接到正電壓。而且，節(jié)流控制110和脈寬調(diào)制112可以聯(lián)合或整合。利用傳統(tǒng)的PWM(脈寬調(diào)制)，傳統(tǒng)的PM改變“導(dǎo)通”時(shí)間。如圖27，本發(fā)明的磁控PWM基于多個(gè)數(shù)字地“邏輯與(anded)”在一起的脈沖和信號(hào)。邏輯與在一起的信號(hào)包括如下信號(hào)信號(hào)I-PWM信號(hào)。數(shù)字PWM信號(hào)，包括時(shí)鐘頻率和工作周期(duty cycle)，被設(shè)置為1)任意地為一種性能限定(Iimiter)的形式，或者2)在一些最優(yōu)頻率例如基于電機(jī)線 Bl的自然Π向應(yīng)i皆振步頁(yè)率(natural response resonant frequency) ±D注意時(shí) 中步頁(yè)率在不同負(fù)載、不同的RPM、線圈相對(duì)于磁體的位置、或給予其它任意希望的位置或性能參數(shù)而改變。也應(yīng)注意，PWM信號(hào)的工作周期也可以基于在信號(hào)1中描述同樣的參數(shù)而改變，除了導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間變化的優(yōu)化基于磁場(chǎng)建立時(shí)間(導(dǎo)通時(shí)間)和磁場(chǎng)瓦解時(shí)間(關(guān)斷時(shí)間)。還要注意，基于線圈中磁場(chǎng)的完全建立或完全瓦解，PWM時(shí)鐘頻率和工作周期可能不是最優(yōu)。 對(duì)線圈中磁場(chǎng)完全飽和的一些最優(yōu)比率和一些最優(yōu)保持場(chǎng)，最優(yōu)性能可通過(guò)設(shè)置PWM頻率和工作周期的導(dǎo)通/關(guān)斷分配來(lái)達(dá)到，在磁場(chǎng)完全瓦解前，對(duì)于工作周期的關(guān)斷部分，設(shè)置在總體飽和磁場(chǎng)等級(jí)的剩余百分比的一些最優(yōu)的更低的閾值。信號(hào)2-定時(shí)和極性開(kāi)始/停止脈沖。定時(shí)和極性脈沖，在這里被稱為極性脈沖 (polarity pulses)，和PWM進(jìn)行邏輯與。這些信號(hào)控制開(kāi)始時(shí)間、停止時(shí)間、以及信號(hào)極性， 這些信號(hào)控制高功率FET、IGBT，或相似地，基于其他地方討論的定時(shí)問(wèn)題或需要，在能量周期中控制高功率輸出的極性、開(kāi)關(guān)導(dǎo)通點(diǎn)和開(kāi)關(guān)斷開(kāi)點(diǎn)。注意對(duì)于定時(shí)和極性脈沖的最優(yōu)停止時(shí)間可能與極性反向點(diǎn)(reversal point)不一致。最優(yōu)停止時(shí)間可能早于極性反向點(diǎn)。在實(shí)際測(cè)試中，最優(yōu)停止時(shí)間是極性開(kāi)關(guān)定時(shí)的2/3。信號(hào)3-節(jié)流信號(hào)。節(jié)流信號(hào)和其它信號(hào)進(jìn)行邏輯與?？赏ㄟ^(guò)多種方式處理節(jié)流 1)開(kāi)始時(shí)間可以和極性定時(shí)信號(hào)的開(kāi)始時(shí)間一致，并且在某個(gè)時(shí)間或前述的定時(shí)脈沖的長(zhǎng)度的某個(gè)比率的時(shí)間結(jié)束，幻節(jié)流信號(hào)可以是傳統(tǒng)的PWM信號(hào)，幻節(jié)流可以是任何其它數(shù)字信號(hào)，在和其它信號(hào)進(jìn)行邏輯與之后，導(dǎo)致并非所有PWM脈沖到達(dá)電路的高功率極性來(lái)開(kāi)關(guān)組件和部分，以及4)節(jié)流信號(hào)可以隨電壓或電流而變化。信號(hào)4-保護(hù)信號(hào)。保護(hù)信號(hào)和其它信號(hào)進(jìn)行邏輯與，并且被設(shè)計(jì)為只有在保護(hù)傳感器、軟件或其它合適的軟件或硬件安全算法被激勵(lì)時(shí)，才允許裝置通電(powered)。共同的保護(hù)信號(hào)可以包括在驅(qū)動(dòng)電路或線圈的一個(gè)或多個(gè)部分上的電流傳感器、在驅(qū)動(dòng)電路或線圈的一個(gè)或多個(gè)部分上的溫度傳感器、以及在電磁裝置內(nèi)，或電磁裝置安裝在其內(nèi)的裝備，或該裝備周圍的環(huán)境中實(shí)施的其它合適的安全測(cè)量。磁控PWM關(guān)斷和導(dǎo)通線圈移動(dòng)。當(dāng)關(guān)斷時(shí)，線圈處于停止(stall)位置，當(dāng)導(dǎo)通時(shí)， 線圈移動(dòng)。關(guān)斷以及磁體的間隔是高效操作以最大化來(lái)自瓦解場(chǎng)的能量的關(guān)鍵。當(dāng)線圈正好位于磁體對(duì)之間時(shí)，有最大的斥力、最大的轉(zhuǎn)矩，但沒(méi)有電流。在傳統(tǒng)的永磁電機(jī)中，磁體和轉(zhuǎn)子之間沒(méi)有完整的磁路，并且反EMF限制了轉(zhuǎn)矩。本發(fā)明在電機(jī)關(guān)斷時(shí)提供了完整的磁路，其目的不必是限制空載電流。本發(fā)明的電機(jī)被導(dǎo)通，會(huì)有中斷，并且反EMF被存儲(chǔ)并用于產(chǎn)生更多轉(zhuǎn)矩。當(dāng)線圈到達(dá)下一個(gè)磁體對(duì)，一旦線圈通過(guò)該磁體對(duì)的大約2/3，瓦解場(chǎng)急劇減少且沒(méi)有能量產(chǎn)生。在此時(shí)電機(jī)被關(guān)斷。圖觀示出了一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的示意圖，其中線圈功率驅(qū)動(dòng)模塊(一般示出在120) 和捕捉電路(一般示出在124)耦合。如圖觀所示，在最佳的模式下，F(xiàn)ET元件U21具有內(nèi)置并聯(lián)二極管。U13是在高線圈電源塊120、128(附加到如上所示的磁性的103)上面的阻隔(blocking) 二極管。在低線圈電源塊(122，130)中，阻隔二極管U12在附加到如上所示的磁極105中的電源塊的下面。Dl是保護(hù)二極管。應(yīng)注意，對(duì)于阻隔二極管和保護(hù)二極管，具體組件的選擇很關(guān)鍵。阻隔二極管U13必須能承受線圈電源塊120、122、128、130的最高的(full)電流和電壓。保護(hù)二極管Dl必須是高速的，且比FET的內(nèi)置保護(hù)二極管的正向電阻(forward resistance) 更低，并且必須能處理線圈電源塊120、122、128、130的最高電壓。捕捉二極管U5、U6、U7、 U9必須是高速的，且必須能處理線圈的瓦解場(chǎng)能量。捕捉電容C8和C4必須能處理電源塊的最高電壓以及來(lái)自COIL OUT IA和IB的最高瓦解能量，并且必須能工作于更低的周期時(shí)間，更低的RPM、或更低的赫茲數(shù)Hz。如上參考相應(yīng)的示例描述的，由于示例性的實(shí)施例可以進(jìn)行各種修改，在不偏離本發(fā)明范圍的情況下，希望前述內(nèi)容中包含以及相應(yīng)的附圖中示出的所有內(nèi)容被認(rèn)為是示例性的而非限制。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍和精神不應(yīng)由任何上面描述的示例性的實(shí)施例限制，而應(yīng)該僅由附加的權(quán)利要求及其等同物來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種多相電氣再生電機(jī)的線圈和磁體裝置，包括第一對(duì)以距離B分開(kāi)的磁體，每個(gè)磁體寬度為W、長(zhǎng)度為L(zhǎng)且高度為L(zhǎng) ； 第二對(duì)以距離B分開(kāi)的磁體，每個(gè)磁體寬度為W、長(zhǎng)度為L(zhǎng)且高度為L(zhǎng)，以距離A與所述第一對(duì)磁體分開(kāi)；線圈，具有高度為HC的芯， 其中W彡A，并且L彡A。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈和磁體裝置，其中B< A。
3.
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈和磁體裝置，其中C> W。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈和磁體裝置，其中HM^ HC。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線圈和磁體裝置，其中B彡A，C彡W，并且HM彡HC。
7.一種電機(jī)的模塊化控制的方法，包括產(chǎn)生數(shù)字PWM信號(hào)，該信號(hào)包含設(shè)定為性能限定之一或基于電機(jī)線圈的自然響應(yīng)諧振頻率設(shè)定的時(shí)鐘頻率和工作周期； 產(chǎn)生定時(shí)和極性開(kāi)始和停止脈沖， 產(chǎn)生節(jié)流信號(hào)； 產(chǎn)生保護(hù)信號(hào)；在對(duì)于工作周期的關(guān)閉部分的磁場(chǎng)完全瓦解之前，基于數(shù)字PWM信號(hào)、定時(shí)極性信號(hào)、 節(jié)流信號(hào)和保護(hù)信號(hào)，邏輯確定在何時(shí)開(kāi)啟和關(guān)閉電機(jī)，以達(dá)到線圈內(nèi)磁場(chǎng)的最大飽和。
全文摘要
一種多相電機(jī)，包括定子，包括多個(gè)圍繞非可磁化芯的線圈；轉(zhuǎn)子，其中嵌有永磁體，該轉(zhuǎn)子和所述定子鄰近地布置，該轉(zhuǎn)子安裝在可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸上；電源；位置傳感器，可操作地連接到所述轉(zhuǎn)子；以及控制電路，可操作地連接到所述電源、所述位置傳感器、以及所述線圈，用于控制電能在所述線圈中的分布。在這個(gè)電機(jī)中，控制機(jī)構(gòu)將電量從第一線圈轉(zhuǎn)送到第二線圈。
文檔編號(hào)H02K21/12GK102204069SQ200980141219
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2009年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者丹尼斯·帕爾默, 凱文·莫斯利, 愛(ài)德華·巴特勒 申請(qǐng)人:米倫尼爾研究公司