CN108377663B - 一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法 - Google Patents

一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108377663B
CN108377663B CN201680061215.1A CN201680061215A CN108377663B CN 108377663 B CN108377663 B CN 108377663B CN 201680061215 A CN201680061215 A CN 201680061215A CN 108377663 B CN108377663 B CN 108377663B
Authority
CN
China
Prior art keywords
pole
rotor
magnetic
permanent magnet
axial
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680061215.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108377663A (zh
Inventor
F·E·汉斯特布尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Lionel Laboratories
Original Assignee
Lionel Laboratories
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Lionel Laboratories filed Critical Lionel Laboratories
Publication of CN108377663A publication Critical patent/CN108377663A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108377663B publication Critical patent/CN108377663B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K16/00—Machines with more than one rotor or stator
    • H02K16/02—Machines with one stator and two or more rotors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2786—Outer rotors
    • H02K1/2787—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/2789—Outer rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2791—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/02—Details
    • H02K21/021—Means for mechanical adjustment of the excitation flux
    • H02K21/028—Means for mechanical adjustment of the excitation flux by modifying the magnetic circuit within the field or the armature, e.g. by using shunts, by adjusting the magnets position, by vectorial combination of field or armature sections
    • H02K21/029—Vectorial combination of the fluxes generated by a plurality of field sections or of the voltages induced in a plurality of armature sections
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K31/00—Acyclic motors or generators, i.e. DC machines having drum or disc armatures with continuous current collectors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/276—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM]
    • H02K1/2766—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect
    • H02K1/2773—Magnets embedded in the magnetic core, e.g. interior permanent magnets [IPM] having a flux concentration effect consisting of tangentially magnetized radial magnets
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets
    • H02K21/24—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets with magnets axially facing the armatures, e.g. hub-type cycle dynamos
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/72—Electric energy management in electromobility

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
  • Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

提出了本申请中公开的各种实施例，包括布置永磁体以从为第一转矩输出设计的第一配置切换到为第二转矩输出设计的第二配置的方法和***。

Description

一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法
相关申请
本申请要求申请日为2015年10月20日、申请号为62/244,155、名称为“ASwitchable Toroidal Electric Motor/Generator”的美国临时专利申请的权益。出于所有目的将其公开内容通过引用并入。
本申请也是以下美国专利申请所共有的：申请日为2015年6月28日、申请号为62/185,637、名称为“A Improved Multi-Tunnel Electric Motor/Generator”的美国临时专利申请；申请日为2015年4月4日、申请号为62/144,654、名称为“A Multi-Tunnel ElectricMotor/Generator”的美国临时专利申请；申请日为2014年9月25日、申请号为62/055,615、名称为“An Improved DC Electric Motor/Generator with Enhanced PermanentMagnetic Flux Densities”的美国临时专利申请；申请日为2014年9月26日、申请号为62/056,389、名称为“An Improved DC Electric Motor/Generator with EnhancedPermanent Magnetic Flux Densities”的美国临时专利申请；申请日为2013年3月20日、申请号为13/848,048、名称为“An Improved DC Electric Motor/Generator with EnhancedPermanent Magnetic Flux Densities”的美国申请；其要求申请日为2012年3月20日、申请号为61/613,022的美国临时申请的权益，出于所有目的，其中所有公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及一种新的改进的电动机/发电机，并且具体地涉及用于从电磁电动机产生旋转运动或者从旋转运动输入产生电力的改进的***和方法。
背景技术
在许多发动机中，需要在相对较低的速度或功率下获得高转矩输出，然后随着速度的增加，转矩可以降低。在电动车应用中，低速运行通常需要以低于基本速度的恒定转矩运行来移动重物，或穿越崎岖的地形或斜坡(如山丘)。例如，当卡车在房屋之间缓慢移动时，可能需要高转矩才能进行本地垃圾回收，但当卡车以较高速度在高速公路上行驶时，对高转矩的需求较少。同样，施工和拖拉机在土方移动和翻耕过程中可能需要高转矩，但在机器处于运输模式或沿着街道移动时需要低转矩。输送机电机首次启动时可能需要较高的转矩，并且在达到其运行速度后可能需要较低的转矩。
在许多情况下，高速运行需要在平坦道路或发达工业场地巡航时的基础速度的两倍或三倍。在这种高速模式下，转矩要求较低，并且需要恒定功率运行。在恒定功率运行中，可用转矩与速度成反比。配备有控制反电动势的机构的电动机中的恒定功率模式提供了类似于传动装置中的换档传动比的操作，即更高的速度被交换用于较低的可用转矩。
因此，还需要电动机在一种模式下产生高转矩，并且在达到更高速度时在另一种模式下产生相对较低的转矩。能够以超过基本速度的速度从恒定转矩模式转换到恒定功率模式的电动机可以用作磁性可变传动装置。通常，这可以通过传动设备来完成。然而，传动设备导致低效率和额外成本。所需要的是可以在高转矩低速配置和低转矩高速配置之间切换的电动机。
发明内容
为了响应这些和其他问题，提出了本申请中公开的各种实施例，包括布置永磁体以从为第一转矩输出设计的第一配置切换到为第二转矩输出设计的第二配置的方法和***。
从以下结合附图的详细描述中将更清楚地理解这些和其他特征以及优点。重要的是要注意，附图并不是要表示本发明的唯一方面。
附图说明
图1是根据本公开的某些方面的电动机/发电机部件的一个实施例的分解图。
图2A是图1所示的电动机/发电机部件的磁盘组件的详细等距视图。
图2B是图2A中所示的磁盘组件的详细等距视图，为清楚起见去除了某些部件。
图3A至3E是线圈组件和线圈组件的部件的各种详细图示。
图4A是磁性环形圆柱体或转子组件的等距视图。
图4B是图4A的磁性环形圆柱体和背铁***的各种部件的分解图。
图5A是示出磁性圆柱段的一个实施例的详细透视图。
图5B是示出了磁性圆柱段的替代实施例的详细透视图。
图5C是示出磁极的一种布置的磁性圆柱段的截面图。
图5D是示出图5C的磁极布置的环形磁性圆柱体的分解图。
图5E是示出图5F的磁极布置的环形磁性圆柱体的分解图。
图5F是示出磁极的替代布置的磁性圆柱段的截面图。
图5G是示出图5H的磁极布置的磁性圆柱体的分解图。
图5H是示出磁极的替代布置的磁性圆柱段的截面图。
图6是施加在段上的电磁力的磁性圆柱段的详细等距视图。
图7A、7B和7D示出图5C至5H的各种磁极布置的相对转矩或反电动势电压的曲线图。
图7C是示出两个磁性配置之间的相对转矩的曲线图。
图8A至8E是可与本发明的各种实施例一起使用的旋转驱动器的等距视图细节。
图9是联接到控制器的线圈组件的示意图。
具体实施方式
下面描述部件、信号、消息、协议和布置的具体示例以简化本公开。当然，这些仅仅是示例，并不意图将本发明限制在权利要求中描述的发明。众所周知的元件在没有详细描述的情况下呈现，以免不必要的细节混淆本发明。在大部分情况下，由于这些细节在相关领域的普通技术人员的技能范围内，所以省略了对获得完全理解本发明不必要的细节。由于这些细节在相关领域的普通技术人员的技能范围内，所以省略了关于常规控制电路、电源或用于给本文描述的某些部件或元件供电的电路的细节。
当在本公开中讨论诸如上、下、顶、底、顺时针或逆时针等方向时，这些方向意味着仅为所示图形提供参考方向，并且用于图中部件的取向。这些方向不应理解为暗示在任何得到的发明或实际使用中使用的实际方向。在任何情况下，都不应该理解这些方向以限制或赋予权利要求中的任何含义。
图1是示出磁盘组件400、转子毂300和第一驱动机构600的电动机/发电机部件100的分解透视图，第一驱动机构600在某些实施例中可以适于联接到磁盘组件400的一侧。在某些实施例中，还可以存在适于联接到磁盘组件400的相对外侧的第二驱动机构650。
磁盘组件400包括围绕并定位环形磁性圆柱体430(未示出)的背铁电路200。环形磁性圆柱体430围绕线圈组件500(未示出)。如下面将要解释的，在某些实施例中，转子毂300支撑背铁电路200的各种部件并且联接到转子轴302。
图2A是磁盘组件400的详细等距视图。如图2A所示，背铁电路200包括磁盘组件400的外部。在某些实施例中，背铁电路可以包括两个部分。相对于该页面，背铁电路可包括第一部分或顶部202以及第二部分或底部204。在某些实施例中，背铁电路200的第一部分202包括由背铁材料制成的第一圆柱形壁206。为了本申请的目的，术语“背铁”可以指铁或软磁材料，例如任何铁类化合物或合金，任何铁、镍或钴合金，或者包括这种材料的层压片材的任何层压金属。
在某些实施例中，第一圆柱形壁206可联接到也由背铁材料制成的环或平坦侧壁208。如将在下面解释的那样，在其他实施例中，第一圆柱形壁206可相对于平坦壁208旋转预定角度。在任一情况下，侧壁208与第一圆柱形壁206相邻。
背铁电路204的第二部分包括第二圆柱形壁210，在某些实施例中该第二圆柱形壁210可以联接到第二环或平坦侧壁212。如下面将要解释的，在其他实施例中，外部圆柱形壁210可以相对于平坦壁212旋转预定角度。
在某些实施例中，槽214可限定在圆柱形壁206和平坦侧壁208之间以允许控制线和/或电导体的通过或增加机械固定和支撑。在其他实施例中，可以存在类似的限定在圆柱形壁206和圆柱形壁210(图2A中未示出)之间的槽或间隙。
图2B是磁盘组件400的一个实施例的详细等距视图，为清楚起见去除了背铁电路。如图所示并且如下所述，背铁电路定位并支撑围绕线圈组件500的环形磁性圆柱体430。
图3A是线圈组件500的一个实施例的详细等距视图，为清楚起见去除了环形磁性圆柱体430。在某些实施例中，线圈组件500可以是定子，因为线圈组件可以是静止的。而在其他实施例中，线圈组件500可以用作转子，因为线圈组件可以旋转。此外，所示的实施例仅为配置和支撑线圈组件500的一种方式。在其他实施例中，线圈组件500可由支撑环支撑，该支撑环从线圈组件延伸穿过外部圆柱形壁206和210之间的中心槽(图2A)到外部壳体或外壳。而在其他实施例中，当线圈组件500用作转子时，线圈组件可由支撑环支撑，该支撑环从线圈组件延伸穿过内部圆柱形壁207和211之间的中心槽到轴。确切的配置取决于线圈组件是定子还是转子的设计选择。
通常，如在工业中通常使用的那样，“转子”可以是包含永磁体的一个或多个部分(不管转子是静止的还是移动的)。在所示的实施例中，线圈组件500是与由环形磁性圆柱体430形成的转子(或多个转子)结合使用的定子的一部分(参见图2B)。
图3B示出了线圈组件支撑件502，该线圈组件支撑件502包括圆柱形或环形芯504，该圆柱形或环形芯504联接到相对于纵向或轴向轴线401在环形芯周围径向间隔开的多个齿506。为了清楚起见，图3B示出了一部分齿506被去除，使得环形芯504是可见的。
在某些实施例中，环形芯504可以由铁、软磁材料或背铁材料制成，以便它可以用作磁通量力集中器。然而，当考虑到诸如机械强度、涡流减少、冷却通道等的设计考虑时，可以使用其他芯材料。如上所讨论，背铁材料可以是铁、铁合金、层压钢铁或软磁材料。在一些实施例中，环形芯504可以是中空的或具有限定在其中的通道以允许液体或空气冷却。
在图3C中示出了单个齿506a和环形芯504的小部分的一个实施例。齿506a可以由与形成芯504的材料相似的材料制成，例如铁、层压钢或软磁材料。在所示实施例中，每个齿506a以径向(例如水平)和纵向(例如垂直)方向从环形芯504延伸。因此，每个齿506a包括远离纵向轴线401径向延伸的外部510(图3B)，朝向纵向轴线401径向延伸的内部512，沿一个纵向或轴向方向延伸的顶部514和沿相反的垂直或纵向方向延伸的底部516。环形芯504的所示部分联接并支撑单个齿506a。
在某些实施例中，外部翅片520联接到外部竖直部分510的外部边缘并且相对于纵向轴线401沿相反的圆周(或切向)方向从竖直部分510向外延伸。类似地，内部翅片522联接到内部部分512的内部边缘并且沿相反的圆周(或切向)方向从部分512向外延伸。如在本公开中所使用的，术语“圆周方向”是指绕轴线(例如轴线401)的切向或旋转方向(参见图3B)。
在图3D中示出了单个齿506'a和环形芯504的小部分的替代实施例。除了齿506'a还具有从顶部514和下部516延伸的水平或径向翅片之外，齿506'a类似于上面参考图3C描述的齿506a。具体地，第一或顶部水平翅片518从顶部水平部分514的边缘沿相反的水平圆周方向延伸。类似地，第二或底部水平翅片519从底部水平部分516的边缘沿相反的水平圆周方向延伸。换句话说，顶部水平翅片518将外部翅片520的顶部连接到内部翅片522的顶部。类似地，底部水平翅片519将外部翅片520的下部连接到内部翅片522的下部。从结构的角度来看，翅片518和519的厚度可以更厚更接近具有各自的水平构件514和516的接头并随着翅片远离接头延伸而逐渐变细。
如图3A所示，由芯环504支撑的相邻齿506或506'在线圈组件支撑结构502内形成径向槽524。图3E(为了清楚起见省略了齿506的一部分)示出了多个单独的线圈或线圈绕组526，其围绕环芯504径向地定位并且位于在相邻的齿506或506'之间形成的槽524内。相反，图3A示出了完整的线圈组件500，示出了位于单独的槽524内的所有单独的齿506和单独的线圈绕组526。
线圈组件500中的每个单个线圈526可以由诸如铜(或类似合金)线的导电材料制成，并且可以使用本领域中已知的常规绕线技术来构造。在某些实施例中，可以使用集中绕组。在某些实施例中，形状上单个线圈526可以是大致圆柱形或矩形，缠绕在具有中心开口的环形芯504周围，中心开口的大小允许单个线圈526固定到芯504。
通过将单个线圈526定位在由齿506或506'限定的槽524内，线圈被齿的更大的散热能力包围，其在某些实施例中可以将冷却通道直接结合到形成齿的材料中。这使得电流密度比传统的电动机几何结构高得多。另外，将多个线圈526定位在槽524内和齿506之间减少了线圈之间的气隙。通过减小气隙，线圈组件500可以有助于由电动机或发电机产生的总转矩。在某些实施例中，当线圈通电并且线圈组件500开始相对于磁性隧道移动时，线圈组件的齿506a或506'a的侧向翘片518和519(图3D)、圆周翘片520和522(图3C或3D)减小线圈结构之间的气隙以允许通量力从一个翅片流到相邻翅片。
单个线圈526的数量可以是物理上适于期望体积内的任何数量，并且导体长度和尺寸可以产生如本领域已知的期望的电气或机械输出。而在其他实施例中，线圈526可以基本上是一个连续线圈，类似于本领域已知的格拉姆环。
图4A示出了磁性环形圆柱体430的一个实施例。围绕纵向轴线401定位有磁体402的顶部或第一侧或径向壁(“第一侧壁402)。类似地，远离磁体402的第一侧壁纵向定位有磁体404的底部或第二侧或径向壁(第二侧壁404)。磁体406的外部圆柱形壁或纵向环纵向地定位在磁体404的第一侧壁402和第二径向壁之间。磁体408的内部圆柱形壁或纵向环也纵向地定位在磁体404的第一侧壁402和第二径向壁之间，并且横向地或径向地定位在磁体406的外纵向环内。当组装时，形成径向壁402-404和纵向壁408-406的磁体形成环形磁性圆柱体430，如图4A所示。每个壁或环可以由多个磁体制成。用工业术语来说，永磁体的每个磁性壁称为“转子”。因此，“四壁”磁性环形圆柱体可以称为四转子永磁体***。
在某些实施例中，形成本文讨论的径向或侧壁402-404和纵向圆柱形壁408-406的磁体可以由诸如钕、铝镍钴合金、陶瓷永磁体或电磁体的任何合适的磁性材料制成。磁铁或电磁铁的确切数量取决于所需的磁场强度或机械配置。所示实施例仅为基于某些商业上可获得的磁体来布置磁体的一种方式。其他布置也是可能的，特别是如果磁体是为这个特定目的而制造。
在图4A所示的实施例中，壁之间可以存在槽，例如外纵向壁406与顶部横向或第一侧壁402之间的槽456。如上所讨论，在某些实施例中，在壁内也可以有槽，例如限定在外部圆柱形壁406(未示出)内的槽。槽设计为容纳支撑结构和/或线和导体。如在本公开中使用的术语“封闭式磁性隧道”是指使用形成部分环形磁性圆柱体430的磁体的布置，部分环形磁性圆柱体430把通量力从隧道的一侧“压迫”或“弯曲”到另一侧(或沿圆周方向)而不让磁力首先通过一个大的槽漏出。因此，可以限制槽宽度以防止磁力从槽中流出。在其他实施例中，附加的磁体可以***到槽中以保持通量力被引导到预定的或圆周方向。
如上所讨论的，形成环形磁性圆柱体430的磁体由背铁电路200定位和支撑。图4B是背铁电路200和形成环形磁性圆柱体430的磁体的分解等距视图。在该实施例中，背铁电路200包括第一部分202和第二部分204。背铁电路200的第一部分包括侧壁或顶壁208、第一圆周外壁或环206以及第一内壁或环207。背铁电路200的第二部分204包括侧壁或底壁212、第二圆周外壁或环210以及第二内壁或环211。
在该实施例中，每个外壁或环406a和406b包括多个弯曲的磁体。多个内部纵向凹槽240a限定并围绕背铁电路200的第一外部圆柱形壁206的内表面242a径向间隔开。形成外部磁壁406的第一部分406a的多个外部磁体的尺寸设计成适于在多个内部纵向凹槽240a内。类似地，多个内部纵向凹槽240b限定并围绕第二外部圆柱形壁210的内表面242b径向间隔开。形成外部磁壁406的第二部分406b的多个外部磁体的尺寸设计成适于在多个内部纵向凹槽240b内。
每个内部磁环或壁部分408a和408b还包括多个弯曲的磁体。多个外部纵向凹槽244a限定并围绕背铁电路200的第一内部圆柱形壁207的外表面246a径向间隔开。形成内部磁壁408的第一部分408a的多个内部磁体的尺寸设计成适于在多个外部纵向凹槽244a内。类似地，多个外部纵向凹槽244b限定并围绕第二内部圆柱形壁211的外表面246b径向间隔开。形成内部磁壁408的第二部分408b的多个内部磁体的尺寸设计成适于在多个外部纵向凹槽244b内。
因此，多个凹槽240a、240b、244a和244b设计成定位和结构性地支撑形成外部圆柱形磁壁406和内部圆柱形磁壁408的多个磁体。类似地，径向凹槽248可限定在背铁电路200的平坦侧壁208和212的面向内部的表面中。径向凹槽248的尺寸也设计成容纳并支撑径向磁体404(和径向磁体402)的环。在某些实施例中，本领域已知的粘合材料可用于将形成环形磁性圆柱体430的磁体固定地联接到背铁电路200的各种元件。
图4B所示的实施例使用两个外部圆柱形壁206和210。在其他实施例中，两个外部圆柱形壁206和210可以由单个圆柱形壁(未示出)代替。类似地，图4b中示出了两个内部圆柱形壁207和211。然而，在某些实施例中，内部圆柱形壁207和211可以由单个圆柱形内壁(未示出)代替。
在某些实施例中，环形磁性圆柱体430可以被分成多个径向段或如本领域中已知的“极”。为了说明的目的，环形磁性圆柱体430被分成八(8)个径向段，其中相邻段具有交替的磁极性取向。然而，取决于电动机或发电机的具体设计要求，可以使用任何数量的径向段。
图5A中示出了一个这样的径向段440。每个径向段具有内壁408、外壁406、顶部或第一侧壁402以及下部或第二侧壁404。如图5A所示和以上参考图4B所讨论的，壁406和408可以进一步分成两个或多个轴向或纵向部分。例如，图5A中的外壁406包括第一部分或壁406a和第二部分或壁406b。类似地，内壁408包括第一部分或壁408a和第二部分或壁408b。
相反，图5B的径向段440'示出了具有单个磁性外壁406和单个磁性外壁408的实施例。从电磁角度来看，无论径向段440的轴向壁406和408是由如图5B所示的单个弯曲磁体还是由如图5A所示的两个或多个弯曲磁体形成的，都几乎没有区别。然而，在某些实施例中，从机械的角度来看使用如图5A所示的径向段440或如图5B所示的径向段440'可能更加方便。
NNNN磁极配置：
形成径向段440的磁壁的单个磁体使其磁极朝向影响磁性圆柱体400的整体性能的预定方向。为了说明，图5C是径向段440'的磁壁的概念截面图，示出了形成径向段的各个壁的磁体的磁极取向。例如，在图5C中，形成外部圆柱形壁406和内部圆柱形壁408的磁体的磁极使其磁极相对于纵轴401(图4A)径向取向。在图5C的图示中，圆柱形壁406和408的北磁极的指向朝向径向段440的内部442。因此，圆柱形壁406和408的南极的指向远离径向段440的内部442。类似地，形成侧壁402和404的磁体使其磁极沿纵向或轴向取向，使得它们的北极还面向径向段440的内部442。为了本公开的目的，图5C所示的磁性配置可以认为是NNNN配置，因为指向朝向径向段的内部442的所有极都具有北磁极性。
在某些实施例中，相邻的径向段使其磁极定位在与径向段440相反的方向或取向上。换句话说，在相邻段中，形成外部圆柱形壁406和内部圆柱形壁408的磁体的磁极使其磁极沿着指向朝向纵向轴线401(图4A)的径向取向，使得它们的南磁极的指向朝向径向段440的内部442。类似地，形成侧壁402和404的磁极使其磁极沿轴向或纵向取向，使得它们的南极也面向径向段440的内部。因此，相邻的径向段可以具有SSSS磁极配置，因为所有面向内部的磁极都具有南极磁极性。
NNNN或SSSS的命名是为了表明所有面向内部的磁体具有相同的极性。该命名不应该认为是将要求保护的发明限制于形成磁性段的四个壁。虽然示例性实施例示出了横截面具有四个壁的四面环形圆柱体430，但是使用三个、五个、六个或甚至更多壁段来形成环形磁性圆柱体或类似形状也在本发明的范围内。
如图5D所示，形成环形磁性圆柱体430的径向段与围绕圆柱体的每个相邻段交替其磁极取向。图5D是环形磁性圆柱体430的分解等距视图，示出了顶环或侧壁402以及外部圆柱形壁406从下侧壁404以及内部圆柱形壁408拉开，使得读者可以看到形成环形磁性圆柱体430的该实施例的八个径向段440的磁极定向。
例如，如图5C所示的单个径向段440'可以由图5D中的顶壁段462、下壁段464、外壁466和下壁468形成，其径向和轴向对齐以形成一个段(如图6所示)。为了本公开的目的，在磁体的面上指示“N”或“S”以示出径向段的任何特定壁的磁极的取向。如图5D所示，内部圆柱形壁468的“内部”侧具有限定在其上的“N”，以指示形成该壁的一个或多个磁体的北极面向隧道的内部(并朝向观察者)。下壁部分464还具有限定在其上的“N”，以指示北极向上朝向环形磁性圆柱体430的内部。相反，上侧壁部分462具有限定在其上的“S”，以指示磁环的南极面向观察者——这也表明其北极背向观察者并且向下朝向环形圆柱体的内部，如图5C所示。类似地，外壁部分466具有限定在其上的“S”，以指示磁壁的南极面向观察者-这也表明它的北极朝着隧道内部远离观看者。
因此，如果段通过径向段440'被切割，如图5C所示，该特定径向段的磁极取向将所有北极朝向段的内部(即，NNNN磁极配置)。相反，紧邻径向段440'的径向段将其所有南极都朝向段的内部(即，SSSS磁极配置)。
如下面将要解释的，图5C和图5D所示的环形磁性圆柱体430的配置是当环形磁性圆柱体430用作电动机或发电机的部件时产生相对高的转矩的第一配置(或NNNN磁极配置)。
NSNS磁极配置：
如上所讨论的，形成环形磁性圆柱体430的磁体由背铁电路200的各种部件定位和支撑。返回参照图4B，背铁电路200的上侧壁208定位形成磁壁402的磁体。下侧壁212定位形成磁壁404的磁体。外部圆柱形壁206和210定位形成外部磁壁406的磁体。内部圆柱形壁207和211定位形成内部磁壁408的磁体。因此，当第一旋转驱动器600(图1)旋转上侧壁208并且第二旋转驱动器650(图1)相对于外部圆柱形壁206和210以及内部圆柱形壁207和211围绕轴线401一致地旋转下侧壁212时，形成上磁性侧壁402和下磁性侧壁404的多个磁体也将旋转。(最有可能的是，在这样的实施例中，外部圆柱形壁将代替图4B的外部圆柱形壁206和210，或者外部圆柱形壁206和210将接合以形成一个壁。类似地，内部圆柱形壁将会替换图4B的内部圆柱形壁207和211)。
如前所述，在附图所示的示例性实施例中，存在形成环形磁性圆柱体430的八个径向磁性段440——这意味着磁性段的中心之间的角距离是45度。因此，在说明性实施例中，如果上侧壁208和下侧壁212相对于外部圆柱形壁206和210以及内部圆柱形壁207和211旋转45度，则磁性侧壁402和404将跟随并且还相对于形成内部和外部磁壁408和406的磁体旋转45度。
图5E是环形磁性圆柱体430的分解详细等距视图，其中形成上侧壁402和下侧壁404的磁体相对于形成内部和外部圆柱形壁406和408的磁体围绕纵向轴线401旋转了45度成为第二磁性配置。图5F是旋转之后的径向段440的截面图，其示出处于第二配置或“NSNS”磁极配置的径向段。
在图5F中，形成外部圆柱形壁406和内部圆柱形壁408的磁体的磁极现在使它们的磁极取向成使得它们的南磁极的指向朝向径向段440的内部442。相反，形成第一侧壁402和下侧壁404的磁体的磁极使它们的磁极取向成使得它们的北极磁极的指向朝向径向段440的内部442。因此，第二配置是NSNS磁极配置，因为相邻的磁内表面在它们的南极指向内部以及它们的北极指向内部之间交替。如图5E所示，相邻的径向段将具有与图5F所示的取向相反的磁极取向。
如下所讨论的，一旦旋转驱动器600和650将磁性环形圆柱体430旋转成为NSNS磁极取向(如图5E和图5F所示)，磁性环形圆柱体430产生比上述参照图5D和图5C讨论的第一或NNNN磁极配置更低的转矩。
NNSS磁性配置：
再次参照图4B，如果上侧壁208和圆柱形壁206和210将相对于下侧壁212和内部圆柱形壁207和211一致地旋转，则它们必须相对于下侧磁壁404和内部磁性圆柱形壁408旋转上侧磁壁402和外部磁圆柱形壁406。
在这种实施例中，旋转驱动器600可以联接到上侧壁208并且上侧壁可以联接到外部圆柱形壁206。(在这样的实施例中，最可能的是，外部圆柱形壁将代替图4B的外部圆柱形壁206和210，或者外部圆柱形壁206和210将接合以形成一个壁。类似地，内部圆柱形壁将代替图4B的内部圆柱形壁207和211。)当旋转驱动器600旋转时，然后旋转驱动器将移动上侧壁208，这又反过来使外部圆柱形壁206/210相对于内部圆柱形壁207/211和下侧壁212移动。或者，旋转驱动器600可以联接到下侧壁212，以在下侧壁和内部圆柱形壁207/211之间以及在上侧壁208和外部圆柱形壁206/210之间产生相对旋转。无论旋转驱动器的位置如何，其效果与相对旋转产生的磁极配置变化相同。图5G示出了所得到的取向。
图5G是示出了来自图5D所示的磁极配置的附加磁极配置的环形磁性圆柱体430的分解详细等距视图。图5H是穿过圆柱体段440'的截面，示出了该第二磁极配置，其中形成外部圆柱形壁406和顶部轴向壁环402的磁体的磁极现在使它们的磁极取向成使得它们的南磁极指向朝向径向段440的内部442。相反，形成内部圆柱形壁408和下侧壁404的磁体的磁极使其磁极取向为使得它们的北磁极指向朝向径向段440的内部442。因此，该第三磁性配置是SSNN磁极配置，因为两个相邻磁表面的南极指向内部，而两个相邻磁表面的北极指向内部。
如下面将要解释的，由5G和图5H所指示的环形磁性圆柱体430的第三配置或SSNN产生比NNNN磁性配置更低的转矩。
磁性配置类型之间的比较：
现在回到图6，在那里示出了具有NNNN磁性配置的磁性圆柱段440。换句话说，形成磁性圆柱段440(上侧壁402、外部圆柱形壁406、下侧壁404和内部圆柱形壁408)的壁的所有磁体使其北极向内面向磁性圆柱段的内部。众所周知，北磁极会产生磁通量。磁体内表面处的磁通量的方向由箭头490a、490b、490c和490d表示，其全部指向段440的内部。
线圈组件500的一部分也位于磁性圆柱段的内部(为清楚起见，线圈组件500的其余部分已被移除)。如上所述，线圈组件500支撑单独的线圈绕组526。在电动机模式中，电流被引入到线圈绕组526中。电流在绕线圈526旋转时循环并且将沿着轴向方向和径向方向。电流的方向由箭头530a-530d表示。众所周知，当电流在存在磁场的情况下流动时，可能会产生拉普拉斯或洛伦兹力。根据左手规则，力垂直于由电流和磁场形成的表面。由于由永磁体产生的磁场也沿径向和轴向方向，因此预计合力会在切线方向上(切向轴线垂直于由径向矢量和轴向矢量形成的面)。
对于NNNN磁性配置，洛伦兹力可以由箭头540a、540b、540c和540d表示。换句话说，当电流围绕线圈526的每个“腿”在磁场中流动时，对该腿产生拉普拉斯或洛伦兹力。
饱和度和线圈组件的槽的影响可以改变力的精确计算结果，但是力(以及所产生的转矩)的相对大小是可以确定的。
例如，在NNNN磁性配置中，作用在线圈上的总洛伦兹力(“F”)可以通过以下公式估算：
(1)
F＝J×B
Figure BDA0001633902520000101
Figure BDA0001633902520000102
其中：
I-是流过线圈526的电流
B-是作用于电流的磁场强度
a-表示杂交因子并且与拉普拉斯力和反电动势有关
az-是轴向或纵向的杂交因子
ar–是径向杂交因子
aΦ–是径向杂交因子
l1是线圈相对于旋转轴线的宽度(例如，图6的线圈526的垂直长度)
l2是线圈相对于旋转轴线的深度(例如，图6的线圈526的水平长度)。
在上面的等式中，线圈526的每一侧或腿部负向地或正向地贡献，并且每一腿部的转矩贡献作为半径的函数和几何形状的函数而变化。因此，，每个线圈腿取决于磁体的几何形状和取向而具有增加或减小效应。
与NNNN磁性配置形成对比，NSNS磁性配置的总平均力可以表示如下：
(2)
F＝J×B
Figure BDA0001633902520000111
Figure BDA0001633902520000112
可以观察到，来自上面等式(1)的力大于来自等式(2)的力，这表明由NNNN磁性取向产生的总力大于由NSNS配置产生的总力——所有其他都相等。因为磁性圆柱段440绕纵向轴线401旋转，所以由NNNN磁性配置产生的电磁转矩也大于由NSNS磁性配置产生的电磁转矩。
可以在径向段上执行有限元建模以验证上述分析。众所周知，逆电动势即反电动势与电磁转矩有关。通过有限元建模，可以产生具有NNNN磁性配置并且以3000rpm运行的径向段440随时间的反电动势的曲线图。结果如图7A所示，图7A示出了来自具有用于线圈的软磁复合定子芯(例如芯504)和单匝(例如单个导体)的直流电流的反电动势电压。对于具有NSNS配置的径向段440可以执行类似的分析。这些结果如图7B所示，图7B示出了来自具有用于线圈的软磁复合定子芯和单匝的直流电流的反电动势电压。
如图所示，在NNNN磁性配置中产生的电磁转矩比在NSNS配置中产生的转矩相对更大。在不存在磁饱和的情况下，(在相同的定子激励下)由两种磁性配置产生的转矩的比率可以近似为下面给出的线圈尺寸的函数，如图7C所示：
(3)
Figure BDA0001633902520000121
其中：
TA是来自具有NNNN磁极配置的径向段的转矩；
TC是来自具有NSNS磁极配置的径向段的转矩。
明显地，在这些拓扑结构中感应的反电动势遵循相同的趋势，而通过对线圈尺寸的明智选择，可以引起NNNN配置的感应电压的显著下降，其对应于相同规模的电磁转矩的下降。
可以在具有NNSS磁性配置的磁性段440上执行类似的分析。同样，由每个线圈腿中的洛伦兹力产生的总力可近似如下：
(4)
F＝J×B
Figure BDA0001633902520000122
Figure BDA0001633902520000123
可以观察到，由上述方程(1)计算的力大于由方程(4)计算的力，其表明由NNNN磁性取向产生的总力大于由NNSS配置产生的总力——所有其他都相等。因为磁性圆柱段440绕纵向轴线401旋转，所以由NNNN磁性配置产生的电磁转矩也大于由NSNS磁性配置产生的电磁转矩。
同样，可以在具有NNSS磁极配置的径向段上执行有限元建模以验证上述分析。通过有限元建模，可以生成具有NNSS磁性配置并以3000rpm运行的径向段440随时间的反电动势的曲线图。结果如图7D所示，图7D示出了使用软磁复合芯和单匝(例如，单个导体)的线圈的感应反电动势电压。如图所示，在NNNN磁性配置中产生的电磁转矩比在NNSS配置中产生的转矩相对更大。
磁场减弱：
如上所示，NNNN磁性配置比NNSS或NSNS磁性配置产生更大的转矩。因此，在相同条件下，由NNSS或NSNS磁性配置产生的磁场小于由NNNN磁性配置产生的磁场。因此，通过从NNNN磁性配置逐渐转换到NNSS或NSNS磁性配置，发生磁场减弱。随着磁场减弱，转矩降低。随着转矩降低，电机的转速增加。
在某些实施例中，高转矩的电机可以处于导致基本速度的恒定转矩模式。在基本速度以上，并达到电机最高速度时，电机以恒定功率模式运行。在恒定功率模式下，随着转矩降低，电流增加——导致速度增加。
例如，对于NNNN到NSNS的转换，如果外部和内部磁性圆柱体406和408相对于侧磁壁402和404旋转，该旋转角度可以用作受控变量，并且可以使用以下表达式来表示磁场减弱：
T∝BIl1(1+(1-2α)(l2/l1))
E＝Bl1(1+(1-2α)(l2/l1))
Figure BDA0001633902520000131
因此，从NNNN磁性配置到NSNS磁性配置的转换可以有效地减弱磁场，而不像现有技术中通常使用的那样注入负的d轴电流，并因此在恒定功率区域中保持高效率。同样值得注意的是，转矩和速度可以具有相同的减小和增加的趋势，这可能导致恒定功率。
图8A示出了旋转驱动器的一个实施例。在说明性实施例中，球和转向节组件602设计成将纵向力转换成旋转力，该旋转力因此可以旋转背铁组件200的换挡板或多个部分。如上所解释的，一旦背铁组件200旋转，磁性环形圆柱体430的磁壁或转子也相对于彼此旋转，从而导致磁极配置的改变。
轴环(shaft collar)604的尺寸可以设计成滑动地联接到转子毂300(图1)的轴302上，使得当轴***轴环604中时轴可以自由旋转。在某些实施例中，轴环604联接到将纵向力施加到轴环上的控制杆(未示出)。在某些实施例中，轴环604可联接到纵向偏置机构(未示出)以纵向地保持轴机构。一旦施加的纵向力足够大以克服偏置机构，轴环沿纵向朝向磁盘组件400(图1)移动。随着轴环604纵向移动，轴环在固定斜盘环606上施加纵向力。固定斜盘环606联接到从斜盘环的主体侧向向外延伸的四个球形接头608a-608d。
在说明性实施例中，四个连杆610a-610d的端部联接到球形接头608a-608d。四个连杆610a-610d的相对端联接到第二组球形接头612a-612d。球形接头612a-612d经由可旋转的销连接件614a-614d联接到旋转斜盘614。
当纵向力(例如相对于页面的向下的力)施加到固定斜盘环606时，斜盘环606在连杆610a-610d上施加力。连杆上的纵向力导致连杆的相对端旋转，这反过来又会导致球形接头612a-612d和可旋转销614a-614b旋转。如图8B所示，球形接头612a-612d和可旋转销连接件614a-614d的旋转导致斜盘616旋转。
图8B示出处于第二或旋转位置的球和转向节组件。联接到斜盘614的销618联接到附加的切换板或联接到背铁回路的部件。
图8C示出联接到背铁部件，特别是平坦的侧壁212(参见图4B)并且滑动地联接到转子轴302的球和转向节组件602。在图8C所示的实施例中，侧壁212可以刚性地联接到内部圆柱形壁211。在此实施例中，内部圆柱形壁211可以刚性联接到内部圆柱形壁207从而以一个壁起作用。在其他实施例中，内部圆柱形壁207和211可以由单个壁代替。无论哪种情况，当侧壁212旋转时，内部圆柱形壁211和207(或单个壁)与侧壁212的旋转一致地旋转。
图8C所示的实施例示出NNNN配置到NNSS配置旋转。现在返回到参考图5C和图5D用于讨论NNNN配置，参考图5G和图5H用于讨论NNSS配置。如上所讨论，当背铁部件旋转时，磁壁(例如侧壁404和内部磁性圆柱形壁408)也旋转，因为如上所讨论，磁体固定地安装到背铁部件上。因此，当球和转向节组件602旋转一个径向磁极或磁性圆柱段长度(例如，对于八极或八个圆柱段电动机旋转45度)时，侧板212也将旋转，这反过来又会导致内部圆柱形壁211和207相对于其他背铁部件(例如侧壁208和外部圆柱形壁206和210)旋转。
磁体的旋转将跟随，导致从图5D中所示的第一或NNNN配置旋转到如图5G中所示的第二或NNSS配置。在某些实施例中，球和转向节组件602的接头之间的摩擦可以保持从第一配置到第二配置的受控旋转。而在其他实施例中，如图8D和8E所示，齿轮***622可以与旋转斜盘616结合使用以控制旋转速率。图8D示出球和转向节组件602的一个实施例的等距视图，其中旋转斜盘616联接到齿轮***622以机械地控制旋转斜盘的旋转速率。图8E是从另一角度看齿轮***的等距视图。
为了限制整体相对旋转，可以在斜盘或侧壁208和212中限定弯曲槽，如图1的弯曲槽620所示。弯曲槽620限制了销618的整体旋转，并且因此限制了球和转向节组件602的整体旋转。
图9是分解视图，其示出了使用两个分别联接到背铁组件(特别是平坦侧壁208和212)(参见图4B)并且滑动地联接到转子轴302的球和转向节组件602和603的实施例。图9所示的实施例与上述实施例相似。因此，为清楚起见，相同或相似的元件在此不再重复。在图9所示的实施例中，侧壁208和212可独立于外部圆柱形壁206和210以及内部圆柱形壁207和211(图9中不可见)而旋转。
在该实施例中，球和转向节组件602和603设计为一致地旋转。因此，侧壁208和212将相对于内侧壁207和211以及外侧壁206和210一致地旋转。(如前所述，内侧壁207和211或者连接在一起或者用单个壁代替。类似地，外侧壁206和210连接在一起或者用单个外壁代替)。图9所示的实施例示出NNNN配置到NSNS配置旋转。现在返回到参考图5C和图5D用于讨论NNNN配置，参考图5D和图5F用于讨论NSNS配置。如上所讨论，当背铁部件旋转时，磁壁(例如侧壁404和402)也旋转，因为如上所讨论，磁体固定地安装到背铁部件。因此，当球和转向节组件602旋转通过一个径向磁极或磁性圆柱段长度(例如，对于八极或八个圆柱段电机为45度)时，侧板212也将旋转(导致磁性侧壁404或转子旋转通过相同的角度)。一致地，球和转向节组件603旋转一个径向段长度，侧板208也将旋转(导致磁性侧壁402或转子旋转通过相同的角度)。在某些实施例中，可以使用联接装置来将转子毂300联接到外部圆柱形壁206和210，使得它们将通过磁极配置转换而一致地且独立于侧板208和212地旋转。磁壁402和404(或转子)的旋转将跟随背铁壁208和212的旋转而导致从如图5C和5D所示的第一或NNNN配置到如图5E和5F所示的第二或NSNS配置的旋转。
上述球和转向节组件仅是可用于所公开的实施例中的旋转驱动器的一个实施例。可以使用各种其他选项来换挡或旋转磁性配置。例如，也可以使用利用离心力引起加重***而迫使转子板进入新位置的机构。随着旋转速度变得足够快，加重***将从内部位置抛出，如图示的外部位置。加重***的向外移动，又转而导致背铁部件旋转预定量。一旦速度减慢，偏置构件(如弹簧)允许加重***返回其原始位置。
在其他实施例中，可以使用外部功率或能量施加到压力板以相对于彼此移动背铁部件。其他实施例可以使用施加机械制动力以使背铁部件相对于彼此旋转的机构。
另一个旋转驱动器可以使用螺线管，液压或气动压头以通过电或机械连接将力施加到背铁部件。在所有情况下，适当的背铁部件可以相对于其他背铁部件旋转到新的位置以创建新的磁性配置。旋转的程度可能取决于在特定电机中选择的磁极或磁隧道的数量。例如，“双极”或“两个圆柱段”环形磁性圆柱体将需要180度的旋转以从第一配置换挡到第二配置。另一方面，四极需要九十(90)度旋转。六极可能需要60度旋转，依此类推。
在诸如功率板的各种切换机构中，当施加功率时，将相等的力传递到转子的两个板并施加旋转。在选定的速度下，压力板被施加到转子板的一侧。这对板施加了阻力，从而降低其速度。然而，另一个板的速度保持不变，这迫使板的对齐换挡。换挡动作继续发生，直到到达停止位置，并且转子板停留在第二种配置。由于转换持续时间是相对分类的时间间隔，因此在转换发生时可以简单地关闭电源。
在减速时发生相反的动作。再次以预选速度施加压力板，其将背铁壁移回到第一配置。这种换挡发生的原因是电动机作为发电机起作用而对板施加了阻力。复位弹簧也可以用于帮助转换回第一配置。在整个切换过程中，线圈只允许在预先设定的时间“开火”，以确保适当的线圈在适当的时间产生功率。在各种实施例中，线圈也可以用作切换过程中的辅助。
而在其他实施例中，可以使用离合器和涡流制动***。在某些实施例中，所有侧壁和圆柱形壁可以连接到公共轴。离合器或分离机构可以分离选定的一对转子或壁。一旦两对转子(例如经由磁壁208和212的磁壁402和404)分离，涡流制动器可临时将制动转矩施加到选定的一对转子(或磁壁)，以使转子相对于联接的转子对偏或旋转。一旦达到期望的旋转角度，那么涡流制动器可以被断电。在某些实施例中，可以根据运转速度来决定对偏角度。
通过对涡流制动器断电，转子(或磁壁)可以通过离合器***串联放置，并且将重新建立在修改的磁性配置内的同步。涡流制动器可以通过非接触式布置形成，其中具有表面线圈的扇形盘式转子将与转子的永磁体接合以产生制动转矩。可以通过在涡流制动中反转电流方向或者通过从第二磁极配置(例如NSNS磁极配置)到第一磁极配置(例如NNNN磁极配置)的逐渐制动来实现反转转换。
图10是联接到多个霍尔效应传感器592的线圈组件500的概念图，该多个霍尔效应传感器592与三相功率输入和控制器590电通信。如在本领域中已知的，任何常规的切换布置可以与控制器590一起使用。
在说明性实施例中，定子或线圈组件500可包括八个(8)单极扇区，每个磁扇区包含六(6)个线圈。线圈可以设计成在整个45度扇区移动过程中保持持续通电。
两个相邻的线圈可以按照设计要求串联或并联分组，并且连接到每个单极性扇区中的等效线圈。为了清楚起见，仅示出了“A”阶段。在这个实施例中线圈是隔离的，但也可以使用三角形和星形连接布置。
每个相在进入单极性扇区时都以正确的极性通电。然后，在这种改变极性的情况下，启动合适的霍尔效应传感器，向控制器590发送信号，控制器590激励输入到A相的适正确的功率极性，并且在整个线圈移动过程中在电路上施加连续的电源电压。
当霍尔效应传感器检测到线圈正在进入下一个连续的单极性扇区时，状态改变开始，此时再次对线圈施以正确极性的连续电压脉冲。
该实施例在功率输入处使用可变电压以适当地控制速度和转矩，并且可以用作控制减弱磁场的另一种方法。其他相序可以用这种布置。例如，一个6相电源可以连接到6个电路组，从而实现多极高转矩电机，而无需对电动机电源导体进行物理重新布置。软件可以重新组合线圈脉冲顺序，以重叠特定组的相邻线圈，从而实现3相电源。
提供本公开的摘要是出于遵守需要摘要的规则的唯一理由，这将允许搜索者快速确定从本公开发布的任何专利的技术公开的主题。提交时的理解是，它不会用来解释或限制权利要求的范围或含义。
所描述的任何优点和益处可能不适用于本发明的所有实施例。当在权利要求元素中引用单词“装置(means)”时，申请人希望权利要求元素落入35USC 112第6段。通常，一个或多个单词的标签在单词“装置”之前。单词“装置”前面的单词或多个单词是旨在便于参考权利要求元素的标签，并不意图表达结构限制。这种装置加功能的权利要求旨在不仅覆盖本文描述的用于执行该功能及其结构等同物的结构，而且覆盖等同的结构。例如，虽然钉子和螺钉具有不同的结构，但它们都具有等同的结构，因为它们都具有紧固功能。不使用单词“装置”的权利要求意味着没有落入35USC 112第6段。
已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的实施例的前述描述。这并不意味着穷举或将本发明限制到所公开的确切形式。鉴于上述教导，许多组合、修改和变化是可能的。例如，在某些实施例中，上述部件和特征中的每一个可以单独地或顺序地与其它部件或特征组合，并且仍然在本发明的范围内。未被描述的具有互换部件的实施例仍然在本发明的范围内。意图是本发明的范围不由该详细描述而是由权利要求限制。

Claims (13)

1.一种电机，包括：
轴向轴线；
围绕所述轴向轴线定位的环形隧道，所述环形隧道由以下部分限定：
第一纵向转子，所述第一纵向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第一多个永磁极，其中所述第一多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并具有与其相邻磁极相反的磁极性；
第二纵向转子，所述第二纵向转子定位成与所述第一纵向转子相对，所述第二纵向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第二多个永磁极，其中所述第二多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并具有与其相邻磁极相反的磁极性；
第一轴向转子，所述第一轴向转子围绕所述轴向轴线定位并且定位成与所述第一纵向转子和所述第二纵向转子轴向相邻，其中所述第一轴向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第三多个永磁极，其中所述第三多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并且具有与其相邻磁极相反的磁极性，其中第一轴向转子联接到第一纵向转子；以及
第二轴向转子，所述第二轴向转子围绕所述轴向轴线定位并且定位成与所述第一纵向转子和第二纵向转子轴向相邻，并且所述第二轴向转子轴向地从所述第一轴向转子定位，其中所述第二轴向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第四多个永磁极，其中所述第四多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并且具有与其相邻磁极相反的磁极性；
所述环形隧道适于从第一磁极配置旋转到第二磁极配置，第一磁极配置中所述磁极成角度地对齐以产生第一水平的电磁转矩，第二磁极配置中所述磁极成角度地旋转以产生第二水平的电磁转矩，
第一旋转驱动器，所述第一旋转驱动器联接到所述第一纵向转子和第一轴向转子中的至少一个，用于将所述环形隧道的一部分从所述第一磁极配置机械地旋转到所述第二磁极配置，以及
定位在所述环形隧道内的线圈组件。
2.根据权利要求1所述的电机，其中所述第一纵向转子包括围绕所述轴向轴线定位的外侧圆柱形壁，并且所述第二纵向转子包括围绕所述轴向轴线定位且定位成与所述外侧圆柱形壁相对的内侧圆柱形壁。
3.根据权利要求2所述的电机，其中所述第一轴向转子包括邻近所述外侧圆柱形壁和内侧圆柱形壁定位的第一侧壁，并且所述第二轴向转子包括定位成邻近所述外侧圆柱形壁和内侧圆柱形壁并且轴向远离所述第一侧壁定位的相对侧壁。
4.根据权利要求3所述的电机，其中在所述第一磁极配置中，所述第一多个永磁极、所述第二多个永磁极、所述第三多个永磁极和所述第四多个永磁极的北磁极极性全部轴向和径向对齐以形成NNNN磁极配置。
5.根据权利要求3所述的电机，其中在所述第二磁极配置中，所述第一多个永磁极的北磁极极性与所述第二多个永磁极的北磁极极性彼此相对，并且与所述第三多个永磁极和所述第四多个永磁极的南磁极极性径向对齐，以形成NSNS磁极配置。
6.根据权利要求5所述的电机，进一步包括第二旋转驱动器，所述第二旋转驱动器联接到所述第二轴向转子，使得所述第二轴向转子能够独立于所述第一纵向转子和所述第一轴向转子从所述第一磁极配置通过预定旋转角度旋转到所述第二磁极配置。
7.根据权利要求3所述的电机，其中在所述第二磁极配置中，所述第一多个永磁极的北磁极极性与所述第三多个永磁极的北磁极极性彼此轴向相邻，并且与所述第二多个永磁极和所述第四多个永磁极的南磁极极性相对，以形成NNSS磁极配置。
8.根据权利要求7所述的电机，其中所述第一旋转驱动器机械地联接到所述第一纵向转子和所述第一轴向转子两者，使得所述第一纵向转子和第一轴向转子能够独立于所述第二纵向转子和所述第二轴向转子从所述第一磁极配置通过预定旋转角度旋转到所述第二磁极配置。
9.一种产生电动旋转的方法，包括：
围绕轴向轴线定位环形隧道，所述环形隧道由以下限定：
第一纵向转子，所述第一纵向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第一多个永磁极，其中所述第一多个永磁极中的每个磁极朝向所述环形隧道的内部并具有与其相邻磁极相反的磁极；
第二纵向转子，所述第二纵向转子定位成与所述第一纵向转子相对，所述第二纵向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第二多个永磁极，其中所述第二多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并具有与其相邻磁极相反的磁极性；
第一轴向转子，所述第一轴向转子围绕所述轴向轴线定位并且定位成与所述第一纵向转子和所述第二纵向转子轴向相邻，其中所述第一轴向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第三多个永磁极，其中所述第三多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并且具有与其相邻磁极相反的磁极性，其中第一轴向转子联接到第一纵向转子；以及
第二轴向转子，所述第二轴向转子围绕所述轴向轴线定位并且定位成所述第一纵向转子和第二纵向转子轴向相邻，并且所述第二轴向转子轴向地从所述第一轴向转子定位，其中所述第二轴向转子包括围绕所述轴向轴线圆周间隔开的第四多个永磁极，其中所述第四多个永磁极中的每个磁极面向所述环形隧道的内部并且具有与其相邻磁极相反的磁极性；
向位于所述环形隧道内的线圈组件施加电流以向所述转子施加电磁力，以及
随着旋转驱动器的旋转将限定所述环形隧道从第一磁极配置旋转到第二磁极配置，所述旋转驱动器联接到第一纵向转子和第一轴向转子中的至少一个，在第一磁极配置中，所述磁极成角度地对齐以产生第一水平电磁转矩，在第二磁极配置中，所述磁极成角度地旋转以产生第二水平电磁转矩。
10.根据权利要求9所述的方法，其中在所述第一磁极配置中，所述第一多个永磁极、所述第二多个永磁极、所述第三多个永磁极和所述第四多个永磁极的北磁极极性全部轴向和径向对齐以形成NNNN磁极配置。
11.根据权利要求9所述的方法，其中在所述第二磁极配置中，所述第一多个永磁极的北磁极极性与所述第二多个永磁极的北磁极极性彼此相对，并且与所述第三多个永磁极和所述第四多个永磁极的南磁极极性径向对齐，以形成NSNS磁极配置。
12.根据权利要求9所述的方法，其中在所述第二磁极配置中，所述第一多个永磁极的北磁极极性与所述第三多个永磁极的北磁极极性彼此相邻，并且与所述第二多个永磁极和所述第四多个永磁极的南磁极极性相对，以形成NNSS磁极配置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中限定所述环形隧道的至少一个转子的旋转进一步包括使所述第一轴向转子和第一纵向转子独立于所述第二轴向转子和所述第二纵向转子从所述第一磁极配置通过预定旋转角度旋转到所述第二磁极配置。
CN201680061215.1A 2015-10-20 2016-10-20 一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法 Active CN108377663B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201562244155P 2015-10-20 2015-10-20
US62/244,155 2015-10-20
PCT/US2016/057999 WO2017070403A1 (en) 2015-10-20 2016-10-20 A circumferential flux electric machine with field weakening mechanisms and methods of use

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108377663A CN108377663A (zh) 2018-08-07
CN108377663B true CN108377663B (zh) 2021-11-16

Family

ID=58557846

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680061215.1A Active CN108377663B (zh) 2015-10-20 2016-10-20 一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法

Country Status (9)

Country Link
US (3) US11159076B2 (zh)
EP (1) EP3365971B1 (zh)
JP (2) JP6893306B2 (zh)
KR (1) KR20180081499A (zh)
CN (1) CN108377663B (zh)
AU (2) AU2016342255B2 (zh)
BR (1) BR112018007810B1 (zh)
CA (1) CA3004702A1 (zh)
WO (1) WO2017070403A1 (zh)

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10263480B2 (en) 2012-03-20 2019-04-16 Linear Labs, LLC Brushless electric motor/generator
US9729016B1 (en) 2012-03-20 2017-08-08 Linear Labs, Inc. Multi-tunnel electric motor/generator
JP6223418B2 (ja) * 2012-03-20 2017-11-01 リニア ラボズ インコーポレイテッド 永久磁石の磁束密度が強化された改良型ｄｃ電気モータ／ジェネレータ
US10284029B2 (en) 2012-03-20 2019-05-07 Linear Labs, LLC Brushed electric motor/generator
US10447103B2 (en) 2015-06-28 2019-10-15 Linear Labs, LLC Multi-tunnel electric motor/generator
US10476362B2 (en) 2015-06-28 2019-11-12 Linear Labs, LLC Multi-tunnel electric motor/generator segment
AU2016342255B2 (en) 2015-10-20 2020-09-24 Linear Labs, Inc. A circumferential flux electric machine with field weakening mechanisms and methods of use
CN106936235A (zh) * 2015-12-31 2017-07-07 德昌电机(深圳)有限公司 电机及气流产生装置
EP3280038A1 (de) 2016-08-03 2018-02-07 Siemens Aktiengesellschaft Antriebsvorrichtung
JP2019527022A (ja) 2016-09-05 2019-09-19 リニア ラブズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 改良型マルチトンネル電気モータ／ジェネレータ
CN109256928B (zh) * 2017-07-14 2021-02-26 讯芯电子科技（中山）有限公司 线性振动器
CN113785478A (zh) * 2019-01-16 2021-12-10 利尼尔实验室公司 一种用于控制多通道电机的***和方法
US11674555B2 (en) * 2019-03-22 2023-06-13 Aeroflux Braking Systems Inc. Axially or radially actuated eddy current brake with integrated friction brake
US11277062B2 (en) 2019-08-19 2022-03-15 Linear Labs, Inc. System and method for an electric motor/generator with a multi-layer stator/rotor assembly
DE102020213180A1 (de) 2020-10-19 2022-04-21 Rolls-Royce Deutschland Ltd & Co Kg Windungsschlusssichere elektrische maschine
CN113392562B (zh) * 2021-06-29 2022-08-16 哈尔滨工业大学 一种轴向磁通次级导条式永磁涡流制动器建模方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002254268A (ja) * 2001-02-28 2002-09-10 Hitachi Ltd 工作機械
JP2008043127A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Honda Motor Co Ltd 電動機の制御装置
JP2015177646A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社豊田中央研究所 回転電機の制御装置及び回転電機制御システム

Family Cites Families (132)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2703370A (en) 1952-07-02 1955-03-01 Steensen Sverre Johan Electric compressor or pump motor with rolling rotor
US3300663A (en) 1963-12-30 1967-01-24 Nils O Rosaen Power transfer circuits
US3469133A (en) 1965-10-13 1969-09-23 Georges Stcherbatcheff Electric motor with a bridge-type magnetic circuit
CA990772A (en) 1973-09-24 1976-06-08 Eric Whiteley Permanent magnet field structure for dynamoelectric machines
US3895245A (en) 1974-05-23 1975-07-15 George Fred Bode Electric motor utilizing permanent magnets
JPS51133709A (en) 1975-05-16 1976-11-19 Micro Technol Kenkyusho:Kk Single pol d-c machine
US3973137A (en) 1975-06-16 1976-08-03 Dezso Donald Drobina Multi-rotor electric motor
US4237396A (en) 1977-10-06 1980-12-02 P A Management Consultants Limited Electromagnetic machines with permanent magnet excitation
JPS603691B2 (ja) 1977-12-29 1985-01-30 ソニー株式会社 磁気テ−プのたるみ検出装置
US4371801A (en) * 1978-10-11 1983-02-01 General Electric Company Method and apparatus for output regulation of multiple disk permanent magnet machines
US4441043A (en) 1980-11-24 1984-04-03 Decesare Dominic Compound interaction/induction electric rotating machine
US4388547A (en) 1980-12-15 1983-06-14 Gruber John R Current generator
US4488075A (en) 1981-10-26 1984-12-11 Decesare Dominic Alternator with rotor axial flux excitation
JPS58116050A (ja) * 1982-06-16 1983-07-11 Toshiba Corp 電動機
US4629921A (en) 1982-09-14 1986-12-16 Gavaletz John S Dynamoelectric machine rotor
US4547713A (en) 1982-11-05 1985-10-15 Kollmorgen Technologies Corporation Toroidally wound brushless DC motor
GB8311997D0 (en) 1983-05-03 1983-06-08 Caterpillar Tractor Co Electromagnetic machine
JPS61144782A (ja) 1984-12-17 1986-07-02 Nec Corp アライメントデイスク
JPS61173658A (ja) 1985-01-25 1986-08-05 Matsushita Electric Works Ltd 直流回転電動機
MX161230A (es) 1985-12-23 1990-08-24 Unique Mobility Inc Mejoras en transductor electromagnetico de peso ligero
US4739201A (en) 1986-07-25 1988-04-19 The Superior Electric Company Means to reduce harmonic torque in electromagnetic machines
CA1269693A (en) 1987-05-13 1990-05-29 Robert Ross Hamilton Explosion-proof electrical generator system
US5099158A (en) 1989-03-07 1992-03-24 Aura Systems, Inc. Electromagnetic actuator
US5245238A (en) * 1991-04-30 1993-09-14 Sundstrand Corporation Axial gap dual permanent magnet generator
US5455473A (en) 1992-05-11 1995-10-03 Electric Power Research Institute, Inc. Field weakening for a doubly salient motor with stator permanent magnets
JP2968918B2 (ja) 1993-09-16 1999-11-02 弘平 湊 磁力回転装置
AUPM827094A0 (en) 1994-09-20 1994-10-13 Queensland Railways Open stator axial flux electric motor
CN2226352Y (zh) 1995-01-27 1996-05-01 郭德顺 一种改进的隧道式电动机
US5691589A (en) * 1995-06-30 1997-11-25 Kaman Electromagnetics Corporation Detachable magnet carrier for permanent magnet motor
US5825113A (en) 1995-07-05 1998-10-20 Electric Power Research Institute, Inc. Doubly salient permanent magnet machine with field weakening (or boosting) capability
US5821710A (en) 1996-09-30 1998-10-13 Hitachi Metals, Ltd. Brushless motor having permanent magnets
JP3460912B2 (ja) * 1996-10-18 2003-10-27 ミネベア株式会社 モータ構造
KR100242030B1 (ko) * 1997-11-24 2000-02-01 윤종용 스텝 모터의 제어장치 및 제어방법
US5886450A (en) 1998-01-13 1999-03-23 Kuehnle; Manfred R. Toroidal electrical motor/generator
JP3480301B2 (ja) 1998-03-25 2003-12-15 日産自動車株式会社 回転電機
US5977684A (en) 1998-06-12 1999-11-02 Lin; Ted T. Rotating machine configurable as true DC generator or motor
US6104108A (en) 1998-12-22 2000-08-15 Nikon Corporation Wedge magnet array for linear motor
JP4306851B2 (ja) * 1999-01-06 2009-08-05 本田技研工業株式会社 磁石式ブラシレス電動機の進角補正方法
US6093986A (en) 1999-03-08 2000-07-25 Emerson Electric Co. Method and apparatus for powering shaft-mounted sensors on motors and generators
JP3468726B2 (ja) 1999-09-01 2003-11-17 株式会社日立製作所 ハイブリッド車及び回転電機
US6531799B1 (en) 1999-12-20 2003-03-11 Ford Global Technologies, Inc. Hybrid electric machine with two rotors, permanent magnet poles and controllable field current
US6891299B2 (en) 2000-05-03 2005-05-10 Moteurs Leroy-Somer Rotary electric machine having a flux-concentrating rotor and a stator with windings on teeth
EP1191673A3 (en) * 2000-09-14 2002-08-21 Denso Corporation Compact and reliable structure of multi-rotor synchronous machine
JP4269544B2 (ja) 2000-09-14 2009-05-27 株式会社デンソー 複数ロータ型同期機
CN2452204Y (zh) 2000-09-22 2001-10-03 郭德顺 隧道式电动机
US6388352B1 (en) 2001-02-22 2002-05-14 Yung-Chi Huang Magnetically actuated rotary apparatus
JP3879413B2 (ja) 2001-02-28 2007-02-14 株式会社日立製作所 搬送システム及び回転電機
JP3873634B2 (ja) * 2001-02-28 2007-01-24 株式会社日立製作所 風力発電システム
JP2002369473A (ja) 2001-06-07 2002-12-20 Nippon Steel Corp 永久磁石を使用したシンクロナスモーター
US6664689B2 (en) 2001-08-06 2003-12-16 Mitchell Rose Ring-shaped motor core with toroidally-wound coils
JP3671884B2 (ja) 2001-08-30 2005-07-13 日産自動車株式会社 回転電機
US6664704B2 (en) 2001-11-23 2003-12-16 David Gregory Calley Electrical machine
GB0130152D0 (en) 2001-12-18 2002-02-06 Johnson Electric Sa Electric motor
DE60327743D1 (de) 2002-03-08 2009-07-09 Lawrence P Zepp Bürstenloser permanentmagnetmotor oder drehstromgenerator mit variabler rotor- / statorausrichtung z
US7765905B2 (en) 2002-05-29 2010-08-03 Massachusetts Institute Of Technology Magnetic micropositioner and method of providing the same
JP3937966B2 (ja) * 2002-07-31 2007-06-27 株式会社日立製作所 回転電機及びそれを搭載した自動車
US20040027022A1 (en) 2002-08-12 2004-02-12 Weir Stanley M. Weir dynamos and dynamo-motors
DE10242833B4 (de) 2002-09-14 2011-06-01 Mtu Aero Engines Gmbh Elektrische Antriebsvorrichtung
US7268454B2 (en) 2003-01-17 2007-09-11 Magnetic Torque International, Ltd. Power generating systems
US6930421B2 (en) 2003-01-17 2005-08-16 Magnetic Torque International, Ltd. Torque converter and system using the same
US7233088B2 (en) 2003-01-17 2007-06-19 Magnetic Torque International, Ltd. Torque converter and system using the same
DE60322016D1 (de) 2003-02-18 2008-08-21 Minebea Co Ltd Rotor und Stator einer elektrischen Maschine mit reduziertem pulsierenden Moment
US6924574B2 (en) 2003-05-30 2005-08-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Dual-rotor, radial-flux, toroidally-wound, permanent-magnet machine
US7262536B2 (en) 2003-08-11 2007-08-28 General Motors Corporation Gearless wheel motor drive system
US7187098B2 (en) 2004-03-03 2007-03-06 Kabushikikaisha Equos Research Axial gap rotating electrical machine
US7315103B2 (en) 2004-03-03 2008-01-01 General Electric Company Superconducting rotating machines with stationary field coils
US20060273686A1 (en) 2004-06-21 2006-12-07 Edelson Jonathan S Hub motors
US7348703B2 (en) 2004-08-20 2008-03-25 Dumitru Bojiuc Monopole field electric motor-generator with switchable coil configuration
US7791242B2 (en) 2004-08-20 2010-09-07 Clearwater Holdings, Ltd. DC induction electric motor-generator
US7834503B2 (en) 2004-08-20 2010-11-16 Clearwater Holdings, Ltd. Immersed windings, monopole field, electromagnetic rotating machine
JP4474547B2 (ja) 2005-02-07 2010-06-09 国立大学法人 大分大学 永久磁石可動電機
CN1734881A (zh) * 2005-06-29 2006-02-15 陆孝庭 无刷旋转电动机
US20090224628A1 (en) 2005-07-20 2009-09-10 Hideharu Hiwaki Twin rotor type motor
US8074922B2 (en) 2005-08-22 2011-12-13 Dumitru Bojiuc Discoidal flying craft
US8159104B1 (en) 2005-08-22 2012-04-17 Clearwater Holdings, Ltd DC induction electric motor-generator with magnetic gap self commutating laminated ferromagnetic rotating core
US7378749B2 (en) 2005-10-26 2008-05-27 Moore Donald O Electrical generator system
CN100483899C (zh) 2006-01-16 2009-04-29 联塑(杭州)机械有限公司 磁力旋转装置
US7554241B2 (en) * 2006-03-31 2009-06-30 Rao Dantam K Three-gapped motor with outer rotor and stationary shaft
GB0614057D0 (en) 2006-07-14 2006-08-23 Nexxtdrive Ltd Permanent magnet rotating electric machine
US7576465B2 (en) 2006-10-26 2009-08-18 Deere & Company Dual rotor electromagnetic machine
JP2008141853A (ja) 2006-12-01 2008-06-19 Japan Servo Co Ltd 二軸同心軸モータ
CN101212150B (zh) 2006-12-27 2011-05-18 财团法人工业技术研究院 双气隙电磁结构
WO2008096913A1 (en) 2007-02-06 2008-08-14 Dong-Ok Yu Single phase brushless and sensorless direct current dynamo-type motor assembly and method of driving using thereof
US7755244B2 (en) 2007-05-11 2010-07-13 Uqm Technologies, Inc. Stator for permanent magnet electric motor using soft magnetic composites
BRPI0813185B1 (pt) 2007-07-09 2023-12-19 Clearwater Holdings, Ltd Máquina eletromagnética giratória
US8288916B2 (en) 2007-09-13 2012-10-16 Eric Stephane Quere Composite electromechanical machines with uniform magnets
EP2226924B1 (en) * 2007-12-26 2017-11-08 Honda Motor Co., Ltd. Motor and rotor for dynamo-electric machine
JP4708448B2 (ja) * 2008-03-04 2011-06-22 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機および電気自動車
US20090261675A1 (en) 2008-04-19 2009-10-22 Hsien-Wei Hsiao High efficient magnetic energy shifting device
US7732973B2 (en) 2008-06-25 2010-06-08 Clearwater Holdings, Ltd Electromagnetic machine with magnetic gap channels
FR2934433B1 (fr) 2008-07-22 2014-11-14 Delachaux Sa Moteur a rotor excentrique
JP2010104160A (ja) 2008-10-24 2010-05-06 Panasonic Corp デュアルロータモータおよびその製造方法
US7923886B2 (en) 2008-11-03 2011-04-12 Motor Excellence, Llc Transverse and/or commutated flux system rotor concepts
JP2010154699A (ja) * 2008-12-26 2010-07-08 Hitachi Ltd 磁束可変型回転電機
JP5515297B2 (ja) 2009-01-17 2014-06-11 日産自動車株式会社 回転電機
EP2299566A1 (de) 2009-09-17 2011-03-23 PM-Generators GmbH Wind- oder Wasserenergieanlage
US8063528B2 (en) 2009-12-18 2011-11-22 General Electric Company Counter-rotatable generator
DE102009060959A1 (de) 2009-12-30 2011-07-07 Robert Bosch GmbH, 70469 Transversalflussmaschine
US7898134B1 (en) 2009-12-31 2011-03-01 Bill S. Shaw Brushless disk DC motor
JP5845429B2 (ja) 2010-03-08 2016-01-20 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 モータ
WO2011115632A1 (en) 2010-03-15 2011-09-22 Motor Excellence Llc Transverse and/or commutated flux systems configured to provide reduced flux leakage, hysteresis loss reduction, and phase matching
DE102010024344A1 (de) 2010-06-18 2011-12-22 Ulrich Clauss Gleichstrom-Maschine
US8400037B2 (en) 2010-11-30 2013-03-19 Chris Wojtowicz Device for providing rotational torque and method of use
JP2012130223A (ja) * 2010-12-17 2012-07-05 Samsung Electronics Co Ltd 同期モータ
EP2670028B1 (en) 2011-01-27 2020-10-14 Shibaura Institute of Technology Stator teeth, stator, rotating electric machine, and method for controlling rotating electric machine
BR112013026393A2 (pt) 2011-04-12 2016-12-27 Boulder Wind Power Inc sistemas e métodos de controle de vão de ar
CN102761179A (zh) 2011-04-28 2012-10-31 中国江南航天工业集团林泉电机厂 复式永磁开关磁链电机定子结构
TWI442675B (zh) * 2011-07-12 2014-06-21 磁性耦合器
US8912699B2 (en) 2011-09-26 2014-12-16 Dennis R. Kuntz DC field gradient motor
US20140332369A1 (en) * 2011-10-24 2014-11-13 Applied Materials, Inc. Multidirectional racetrack rotary cathode for pvd array applications
KR101276633B1 (ko) 2011-12-23 2013-06-18 한국생산기술연구원 스테이터 코어유닛
US20150048708A1 (en) 2012-03-12 2015-02-19 Höganäs B (Publ) Stator and rotor for an electric machine
US20150137647A1 (en) * 2012-03-20 2015-05-21 Linear Labs, Inc. Brushless electric motor/generator
US10284029B2 (en) 2012-03-20 2019-05-07 Linear Labs, LLC Brushed electric motor/generator
US9729016B1 (en) 2012-03-20 2017-08-08 Linear Labs, Inc. Multi-tunnel electric motor/generator
US10263480B2 (en) 2012-03-20 2019-04-16 Linear Labs, LLC Brushless electric motor/generator
JP6223418B2 (ja) 2012-03-20 2017-11-01 リニア ラボズ インコーポレイテッド 永久磁石の磁束密度が強化された改良型ｄｃ電気モータ／ジェネレータ
JP6139077B2 (ja) * 2012-08-31 2017-05-31 Ntn株式会社 電動式直動アクチュエータおよび電動式ディスクブレーキ装置
US9219962B2 (en) 2012-09-03 2015-12-22 Linear Labs, Inc. Transducer and method of operation
CN103683768B (zh) 2012-09-06 2017-12-12 德昌电机(深圳)有限公司 横向磁通永磁电机
US9018819B2 (en) 2012-09-07 2015-04-28 Sten R. Gerfast Brushless, ironless stator, single coil motor without laminations
FR3000851B1 (fr) 2013-01-09 2015-02-13 Eurocopter France Machine electrique a plusieurs entrefers et flux magnetique 3d
US9876407B2 (en) 2013-02-20 2018-01-23 Raymond James Walsh Halbach motor and generator
US10326343B2 (en) 2013-02-20 2019-06-18 Raymond J. Walsh Magnetic-drive axial-flow fluid displacement pump and turbine
US10125814B2 (en) 2013-10-24 2018-11-13 Raymond James Walsh Passive magnetic bearing
US10340768B2 (en) 2013-02-20 2019-07-02 Raymond James Walsh Flywheel energy storage device with induction torque transfer
EP3281285B1 (en) * 2015-04-08 2021-06-30 Linear Labs, Inc. An improved multi-tunnel electric motor/generator
US10447103B2 (en) 2015-06-28 2019-10-15 Linear Labs, LLC Multi-tunnel electric motor/generator
US10476362B2 (en) 2015-06-28 2019-11-12 Linear Labs, LLC Multi-tunnel electric motor/generator segment
AU2016342255B2 (en) 2015-10-20 2020-09-24 Linear Labs, Inc. A circumferential flux electric machine with field weakening mechanisms and methods of use
JP2019527022A (ja) 2016-09-05 2019-09-19 リニア ラブズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 改良型マルチトンネル電気モータ／ジェネレータ
US20190312497A1 (en) 2017-12-08 2019-10-10 Raymond James Walsh Ferromagnetic core toroid motor and generator

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002254268A (ja) * 2001-02-28 2002-09-10 Hitachi Ltd 工作機械
JP2008043127A (ja) * 2006-08-09 2008-02-21 Honda Motor Co Ltd 電動機の制御装置
JP2015177646A (ja) * 2014-03-14 2015-10-05 株式会社豊田中央研究所 回転電機の制御装置及び回転電機制御システム

Also Published As

Publication number Publication date
US11159076B2 (en) 2021-10-26
JP6893306B2 (ja) 2021-06-23
EP3365971A1 (en) 2018-08-29
JP2018533353A (ja) 2018-11-08
KR20180081499A (ko) 2018-07-16
AU2020289810A1 (en) 2021-01-28
EP3365971A4 (en) 2019-05-22
US11784546B2 (en) 2023-10-10
JP7246820B2 (ja) 2023-03-28
AU2016342255A1 (en) 2018-06-07
EP3365971B1 (en) 2021-07-21
US20180278134A1 (en) 2018-09-27
CA3004702A1 (en) 2017-04-27
AU2020289810B2 (en) 2022-06-30
JP2021121169A (ja) 2021-08-19
US20220115936A1 (en) 2022-04-14
WO2017070403A1 (en) 2017-04-27
AU2016342255B2 (en) 2020-09-24
BR112018007810A2 (pt) 2018-10-30
BR112018007810B1 (pt) 2022-12-13
US20230421033A1 (en) 2023-12-28
CN108377663A (zh) 2018-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108377663B (zh) 一种具有磁场减弱机构的周向通量电机及其使用方法
US11218046B2 (en) DC electric motor/generator with enhanced permanent magnet flux densities
CN107925328B (zh) 多通道电动马达/发电机
US7960888B2 (en) Electric motor with field weakening
EP3092701B1 (en) A rotor for an electric motor or generator
CN103872869B (zh) 多间隙式旋转电机
KR101886155B1 (ko) 모터 및 모터용 로터
US7564158B2 (en) Three-phase synchronous machine having a permanent magnet rotor with an induction cage
CN102842974B (zh) 横向磁通发电机
WO2009081766A1 (ja) 電動機および回転電機用ロータ
CN107710569A (zh) 改进的多通道的电动马达/发电机
JP2009540788A (ja) リングコイルモータ
EP2429068A1 (en) Electric machine
US20130038158A1 (en) Motor
JP2006042414A (ja) ブラシレスモータ
JP7047337B2 (ja) 永久磁石式回転電機
JP2000512838A (ja) 自己起動式ブラシレス電気モータ
JP2009159710A (ja) 電動機
JP2009213341A (ja) 回転電機用ロータおよび電動機
WO2004112218A3 (en) Improved axial flux motor with active flux shaping

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: American Texas

Applicant after: Lionel laboratories

Address before: American Texas

Applicant before: LINEAR LABS, Inc.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant