專利名稱：磁性旋轉(zhuǎn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是基于發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及磁性發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)包括兩部分，一個(gè)固定的(定子)和另一個(gè)可動(dòng)的(轉(zhuǎn)子)，該轉(zhuǎn)子通常在定子內(nèi)部旋轉(zhuǎn)?，F(xiàn)今有這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)，它的轉(zhuǎn)子由永久磁鐵，且電流在其中流動(dòng)的線圈位于定子內(nèi)，在這種類型的發(fā)動(dòng)機(jī)中，通常僅有一部分具有磁性材料(磁鐵)，這些磁性材料通常位于轉(zhuǎn)子中。
還有一些裝置，在其轉(zhuǎn)子和定子中都具有磁鐵，從而形成了旋轉(zhuǎn)扭矩，盡管不是很強(qiáng)，但是有助于旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。該文件中的裝置形成了第二組的一部分。如果我們想提及其它的實(shí)例，我們可引用下面的專利US 4 712439，US 5 402 021，US 4 151 431，US 5 594 289。

發(fā)明內(nèi)容
該裝置的目的是僅通過使用磁鐵的能量形成旋轉(zhuǎn)扭矩，而不需要電或其它形式的能量。
該裝置包括兩部分，定子和轉(zhuǎn)子，每個(gè)部分包括磁鐵，其負(fù)責(zé)提供所需的旋轉(zhuǎn)力，將要彼此接近的轉(zhuǎn)子R磁鐵的側(cè)面和定子磁鐵的側(cè)面都是相同的磁極(北極)，由此它們相互排斥。
基本功能單元包括轉(zhuǎn)子中的一個(gè)磁鐵和定子中的另兩個(gè)磁鐵(磁鐵A和磁鐵B)。這三種磁鐵可相對(duì)水平方向(圖1)具有切削角度或傾斜。此時(shí)，一個(gè)磁鐵不能精確地確定角度的大小，這是因?yàn)樗鼈兗热Q于所使用的磁鐵的磁力，也取決于如果角度太小磁鐵退磁的風(fēng)險(xiǎn)。然而，可以說此角度處于15到90度的范圍內(nèi)。
轉(zhuǎn)子
轉(zhuǎn)子單元中的磁鐵將在圓周運(yùn)動(dòng)中繞中心軸轉(zhuǎn)動(dòng)。首先接近定子中的磁鐵A的導(dǎo)邊也成一定角度切削。它表面的極性可以具有變型(磁化僅在面向磁鐵B的側(cè)面上，前一表面上幾個(gè)磁極的磁化，軸向磁化等)但必須與定子中的磁鐵B的極性相同或部分相同；在任何情況下總是存在這樣的事實(shí)即當(dāng)它們面向定子中的磁鐵B時(shí)，它們被排斥。
轉(zhuǎn)子磁鐵可由平板磁鐵(R)形成，其端部之一成或者不成一定角度，或者由一個(gè)接一個(gè)的磁鐵一起形成(圖3)，或者由半圓形磁鐵形成，其端部成一定角度，或者通過組成模塊的薄磁鐵形成，以最小化渦電流。該最后的選項(xiàng)給予轉(zhuǎn)子較好的排斥力。
轉(zhuǎn)子磁鐵與圓的切線形成一定的角度。
定子[12]裝置的最簡(jiǎn)模型中的定子由兩種類型的磁鐵組成，左邊的磁鐵A和右邊的磁鐵B，將它們鄰近放置并在磁鐵A的端部C處重疊(圖1)。
磁鐵A的目的是當(dāng)轉(zhuǎn)子磁鐵從磁鐵B的左邊接近時(shí)覆蓋轉(zhuǎn)子磁鐵上的排斥力。為此，轉(zhuǎn)子磁鐵可以毫無困難地足夠接近磁鐵A的端部C(圖2)。當(dāng)轉(zhuǎn)子磁鐵在沒有任何問題的情況下通過了所有的磁鐵A后，它與磁鐵B形成面對(duì)面，然而這是一個(gè)排斥力，兩個(gè)面對(duì)的磁極是北極，由此轉(zhuǎn)子磁鐵沒有選擇，被強(qiáng)烈地排斥到相對(duì)側(cè)，直至它進(jìn)入的一側(cè)，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
磁鐵A是薄的且相對(duì)于水平方向成銳角，該角度根據(jù)所采用的磁鐵的磁力變化，端部C可切割成雙角或單角，從而能夠正確地定向磁場(chǎng)。所述尖銳的端部的角度可根據(jù)裝置中所采用的磁鐵的磁力變化。磁鐵A可在一側(cè)或兩側(cè)上接受磁化(多極或單極)，它可以是軸向磁鐵或棒形磁鐵。如果它是軸向磁鐵，面向其相鄰磁鐵B的側(cè)面將具有相同的極性北極-北極，無論如何，必須避免增加磁鐵B對(duì)A的影響，從而阻礙定子中唯一的偶極的產(chǎn)生。
磁鐵B的目的是在定子中產(chǎn)生排斥力。它是更厚的磁鐵且能夠在受轉(zhuǎn)子排斥的一側(cè)上提供成角度的邊緣?？梢栽黾訋讉€(gè)相對(duì)于水平方向成角度的磁鐵，一起形成大的磁鐵B，這將導(dǎo)致這個(gè)區(qū)域的排斥潛能最大化。(圖3)。磁鐵B可具有下列的任何一種磁化僅在一側(cè)，面向轉(zhuǎn)子的一側(cè)；在幾個(gè)可選磁極上的磁化，軸向磁化，用幾個(gè)可選極性僅在中空?qǐng)A柱體內(nèi)部磁化，等等。磁鐵B稍低于并靠近端部C的中心。
最后，定子可具有變型，其包括用于疊層板(P)的代替磁鐵A，該疊層板由與它的傳導(dǎo)率相適合的材料制成，在指向轉(zhuǎn)子的側(cè)面上盡可能的薄(圖4)。它所成的角度相對(duì)于磁場(chǎng)B所允許的轉(zhuǎn)子的運(yùn)動(dòng)盡可能不垂直，它是疊層的；這兩個(gè)特點(diǎn)的目的是減少例如在金屬中的渦電流。
在由例如金屬制成的板和磁鐵B之間的功能單元的變型必須設(shè)置與B生成的磁場(chǎng)隔離的絕緣體，實(shí)例是在中間o處放置一個(gè)很薄的磁鐵，還放置一個(gè)高導(dǎo)磁率的材料，目的是引導(dǎo)磁場(chǎng)B和/或覆蓋它，使得它不影響疊層板的區(qū)域。
在確定功能單元之后，我們可以將幾個(gè)功能單元放在圓周中，且保持該軸恰好位于它的中心，這些將能夠產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩，其轉(zhuǎn)動(dòng)該裝置不需要任何外部能量源。
連接或斷開裝置的方法包括相對(duì)于轉(zhuǎn)子所確定的轉(zhuǎn)動(dòng)圓周向前或向后移動(dòng)定子模塊或者將定子模塊移到右邊或左邊。其間的距離越大，磁場(chǎng)越小。也可通過旋轉(zhuǎn)定子啟動(dòng)裝置。
設(shè)置功能單元的幾何形狀是可變的，可以是轉(zhuǎn)子中的交叉形式和定子中的兩個(gè)排斥模塊，或者是轉(zhuǎn)子臂和三個(gè)定子模塊，或者其它變型；或者僅僅是在圓周中的單元或像發(fā)動(dòng)機(jī)一樣布置在三位空間中，其臂如DNA中的螺旋狀的形式；或者是螺旋狀形式的定子。在任何情況下，多種變型的出現(xiàn)是因?yàn)榇盆F之間產(chǎn)生的影響，如果兩個(gè)磁鐵彼此很近，它們的磁場(chǎng)交織在一起，但是它們的影響與兩個(gè)磁鐵分離時(shí)不同。必須注意已經(jīng)對(duì)功能單元進(jìn)行了說明，它是我們期望的它們的作用，不是彼此很近的兩個(gè)磁鐵的總和的作用，因?yàn)樗鼈儾]有產(chǎn)生我們所期望的旋轉(zhuǎn)扭矩。該總和作用也受到所使用的磁鐵的磁力的影響，通常磁鐵的磁力越強(qiáng)，單元間的距離越大。
為了獲得最佳性能，我們必須保持單元之間的磁場(chǎng)梯度。
可使用任意的磁性絕緣體以減少功能單元之間的磁力相互作用；為了得到更好的性能進(jìn)行磁場(chǎng)定向，改善裝置間的最小距離，從而使裝置更緊湊。沒有對(duì)圖中未示出的絕緣體進(jìn)行具體說明，由于磁性材料的距離的多種影響很難確定它的未來位置。
在未來的線圈中，可以這樣連接電磁線圈，使用電能，以幫助轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。這種變型是通過外部的能量源輔助的裝置。
目前該裝置得沒有像我們期望的那樣好的工作，也許在將來將開發(fā)出適合磁鐵的準(zhǔn)確磁力或者本發(fā)明的其它元件，其允許轉(zhuǎn)子通過它本身獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。它必須得到幫助以使得轉(zhuǎn)子通過定子的磁鐵，有時(shí)定子很難進(jìn)入，但是這僅是使得旋轉(zhuǎn)進(jìn)行的一個(gè)幫手。因?yàn)槲覀冞€不知道在磁力減小，破壞其性能的退磁前它能工作的準(zhǔn)確時(shí)間，仍需要對(duì)磁鐵能夠承受的負(fù)載程度做些研究。


圖1和圖2在其一端具有磁鐵的轉(zhuǎn)子臂能夠繞它的軸做完整的圓周轉(zhuǎn)動(dòng)。在基本功能單元中，轉(zhuǎn)子上的磁鐵R從左邊(圖1)接近定子，逐漸運(yùn)動(dòng)到磁鐵A上方，直到它到達(dá)其端部C(圖2)，超過這點(diǎn)它將受到與轉(zhuǎn)子(R)具有相同極性的磁鐵B的強(qiáng)烈排斥。
圖3轉(zhuǎn)子磁鐵具有設(shè)置在其旁邊的另一磁鐵，其增加了它的磁力。磁鐵B通過兩個(gè)磁鐵的總和形成，沒有相對(duì)于水平方向的成角度傾斜的切削。
圖4前面圖中的磁鐵A用成薄片的金屬板(P)代替。在板和磁鐵B之間具有絕緣體材料(M)。
圖5帶有轉(zhuǎn)子的功能單元成螺旋狀地設(shè)置以形成發(fā)動(dòng)機(jī)。
具體實(shí)施例方式必須使用三個(gè)磁鐵構(gòu)建基本功能單元。應(yīng)記住，轉(zhuǎn)子磁鐵(R)必須盡可能容易地進(jìn)入定子模塊的一端，并且應(yīng)受到強(qiáng)烈排斥地離開所述定子模塊的另一端。
對(duì)于轉(zhuǎn)子磁鐵R，需要切削過的、或在端部成角度制造的磁鐵，所述端部首先移動(dòng)到磁鐵A的區(qū)域，也就是說在定子的左邊，并且，磁鐵R將在定子模塊上方作半圓周運(yùn)動(dòng)。轉(zhuǎn)子磁鐵R相對(duì)于該圓周的切線趨向于一定角度地傾斜。
按相對(duì)于水平面傾斜一角度的方式安裝定子的磁鐵A和B，該傾斜角度可根據(jù)所用磁鐵的磁力變化。所述磁鐵A是薄的，且能夠接受多次磁化。磁鐵B更厚，且制作得更為簡(jiǎn)單，與它面對(duì)的轉(zhuǎn)子磁鐵R的表面具有相同的極性，例如轉(zhuǎn)子磁鐵R的北極將面對(duì)磁鐵B的北極。應(yīng)將磁鐵A和磁鐵B相當(dāng)近的放在一起，幾乎在磁鐵A的端部C處重疊，磁鐵B必須放得比端部C低一點(diǎn)，且在端部C處接近磁鐵A的中心。磁鐵A與其相鄰的磁鐵B在它們最接近的表面中具有相同的極性，這將避免它們的兩個(gè)磁場(chǎng)疊加在一起(圖2)。
轉(zhuǎn)子磁鐵應(yīng)放在一臂上，當(dāng)在定子的磁鐵(R)和磁鐵B之間產(chǎn)生排斥力時(shí)，該臂能夠相對(duì)它的軸回轉(zhuǎn)。
一旦形成多個(gè)功能單元，就可將它們布置在一圓形上或按三維坐標(biāo)地布置，單元的數(shù)量和它們的位置取決于圓的半徑和所采用的磁鐵的磁力。來自彼此太接近兩個(gè)或多個(gè)單元的磁效應(yīng)的疊加將導(dǎo)致其功能失效。
要啟動(dòng)裝置，將定子模塊移向轉(zhuǎn)子，從而在相同極性的磁極之間的排斥力將引起旋轉(zhuǎn)。要停止裝置，只需將定子模塊從轉(zhuǎn)子移開足夠距離，以便它停止。所需的移動(dòng)距離取決于所使用的磁鐵的磁力。也可通過輕微地轉(zhuǎn)動(dòng)定子模塊來實(shí)現(xiàn)啟動(dòng)和停止。
工業(yè)應(yīng)用[36]它將是一旋轉(zhuǎn)扭矩的助力裝置，盡管目前沒有作為獨(dú)立發(fā)動(dòng)機(jī)工作。有時(shí)轉(zhuǎn)子磁鐵在定子磁鐵上方經(jīng)過很費(fèi)勁，因而必須對(duì)其進(jìn)行助力。根據(jù)這樣的特點(diǎn)，該裝置可用在腳踏車的腳踏板上，它將有助于踏車。
目前獲得一定的旋轉(zhuǎn)扭矩是可能的，但在較低的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)下有時(shí)很難。
權(quán)利要求
1.磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其使用處于排斥狀態(tài)的磁鐵的磁場(chǎng)能量，所述磁性旋轉(zhuǎn)裝置包括由至少一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)子磁鐵(R)和定子磁鐵形成的功能單元，在所述定子中有至少兩種組件左邊的A，右邊的B，或反之，其取決于所述磁性旋轉(zhuǎn)裝置的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，永久磁鐵的第一移動(dòng)組件、即所述轉(zhuǎn)子(R)具有磁極，第二組件、即所述定子與所述第一組件相隔一定距離或一氣隙，所述定子設(shè)有至少一個(gè)具有一個(gè)或多個(gè)磁極的表面，所述定子的表面位于所述永久磁鐵的一個(gè)表面附近，從而在所述兩個(gè)組件之間產(chǎn)生磁力相互作用；所述移動(dòng)部件(R)相對(duì)于所述靜止部件(A，B)繞一旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；其特征在于在所述定子中存在一個(gè)或多個(gè)磁鐵，因而不只有唯一的偶極，A組件具有的作用在于，有利于所述轉(zhuǎn)子磁鐵(R)接近所述A組件的C端部，此后所述定子磁鐵(B)將對(duì)所述轉(zhuǎn)子進(jìn)行排斥，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)扭矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于在所述轉(zhuǎn)子的一個(gè)或多個(gè)磁鐵(R)是薄的情況下，所述磁鐵(R)在其首先進(jìn)至定子處的端部上具有或不具有角度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子磁鐵(R)相對(duì)于它們的作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的圓周的切線可略成一定角度傾斜，或者不傾斜。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于它包括至少一個(gè)磁鐵。
5.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于它可以包含或者不包括薄的磁鐵，該磁鐵具有一定傾角或至少在其一個(gè)端部成一定角度切削，或者可選地，轉(zhuǎn)子可由在一個(gè)方向內(nèi)具有多個(gè)磁鐵的疊片結(jié)構(gòu)形成，從而形成具有任何角度的結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2、3、4和5所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于包含該裝置的磁力單元可以是或者不是磁性絕緣的。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于A組件或A磁鐵至少在其C端部區(qū)域是薄的。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于在其最接近的端部之間，R和A組件或磁鐵之間的磁力相互作用是相互吸引的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于在其最接近的端部之間，組件R和A之間的磁力相互作用不是相互吸引的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于A組件相對(duì)于水平方向成一角度，并且它可以是或者不是至少一個(gè)磁鐵。
11.根據(jù)權(quán)利要求7和10所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于A組件具有C端部，該C端部最接近轉(zhuǎn)子R，且如果A組件不是薄的，該C端部可具有單角或雙角。
12.根據(jù)權(quán)利要求2、5和11所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于由于制作過程中產(chǎn)生的斜面，如果裝置的組件足夠薄，它們將在其端部形成某一角度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于除了權(quán)利要求20以外，A組件的表面必須覆蓋磁鐵B的磁場(chǎng)，磁鐵B朝著C端部之前的R轉(zhuǎn)子磁鐵伸出。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于A組件的表面布置成防止在定子中形成唯一偶極的磁場(chǎng)產(chǎn)生附加磁場(chǎng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于一個(gè)或多個(gè)B磁場(chǎng)傾斜放置，或可具有或者不具有成一定角度的邊緣。
16.根據(jù)權(quán)利要求1，15所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于B磁鐵必須放得比端部C低一點(diǎn)，且在端部C處略朝向磁鐵A的中心。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于多個(gè)磁鐵磁場(chǎng)的總和能形成B磁鐵。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于磁鐵B可由在一個(gè)方向內(nèi)的許多磁鐵的疊層結(jié)構(gòu)形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求15、17和18所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于面向轉(zhuǎn)子磁鐵R的磁鐵B的表面將在R和B之間產(chǎn)生排斥。
20.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于可存在功能單元的變型，其利用疊層結(jié)構(gòu)形成A組件，該疊層結(jié)構(gòu)具有多個(gè)在一個(gè)方向內(nèi)傾斜的薄板(P)，所述A組件由金屬或由其它材料形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于在疊層組件(P)和B磁鐵之間設(shè)置B磁鐵的磁場(chǎng)的某個(gè)絕緣體或定位材料(M)，該絕緣體或定位材料(M)是或者不是至少一個(gè)磁鐵。
22.根據(jù)權(quán)利要求7和10所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于如果A組件是磁鐵，它可由在一個(gè)方向內(nèi)具有一個(gè)或多個(gè)薄的磁鐵的疊層結(jié)構(gòu)形成，優(yōu)選一個(gè)磁鐵與接下來的另一個(gè)磁鐵具有不同的傾斜角。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于多個(gè)功能單元布置在圓周上或三維空間中，從而形成發(fā)動(dòng)機(jī)，其中的靜態(tài)的磁鐵組件設(shè)置在繞一旋轉(zhuǎn)軸的點(diǎn)上。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于轉(zhuǎn)子或定子可通過螺旋狀布置的單元形成。
25.根據(jù)權(quán)利要求23和24所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于磁性絕緣體可放置或者不放置在功能單元之間。
26.根據(jù)權(quán)利要求23和24所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于為了啟動(dòng)和關(guān)閉裝置，可相應(yīng)地靠近或移開所述定子模塊，或者可選地使它們旋轉(zhuǎn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于可存在或者不存在線圈或電磁線圈——其利用電能輔助轉(zhuǎn)動(dòng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1和16所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于B磁鐵的磁場(chǎng)的絕緣體或定位元件可設(shè)置在A組件和B磁鐵之間，該絕緣體或定位元件可以是磁鐵。
29.根據(jù)權(quán)利要求5、18、20和22所述的磁性旋轉(zhuǎn)裝置，其特征在于如果組件是疊層的，可設(shè)置絕緣體，以便不運(yùn)行感生電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及磁性發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，在所述發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)僅由在轉(zhuǎn)子磁鐵和定子磁鐵之間的排斥力產(chǎn)生。本發(fā)明的目的在于僅使用磁性力產(chǎn)生一旋轉(zhuǎn)扭矩。本發(fā)明的裝置包括一轉(zhuǎn)子和一定子，它們僅由磁鐵形成。功能單元包括三塊磁鐵，也就是轉(zhuǎn)子(R)中的一磁鐵和形成定子(A)+(B)的兩塊磁鐵。磁鐵A用于使轉(zhuǎn)子磁鐵(R)移近所述定子(A)和(B)。磁鐵B用于排斥所述轉(zhuǎn)子磁鐵(R)，因?yàn)樗鰞纱盆F具有相同的磁力北極(N)。該裝置由許多功能單元形成，所述功能單元按圓形或三維坐標(biāo)布置。本發(fā)明用于獲得能量或提供旋轉(zhuǎn)扭矩。
文檔編號(hào)H02K53/00GK101061626SQ200580034749
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月7日
發(fā)明者拉蒙·弗雷克薩斯比拉 申請(qǐng)人:拉蒙·弗雷克薩斯比拉