專利名稱：發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)的制作方法
發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)。更特別地，本發(fā)明涉 及一種適于利用一組共用功能結(jié)構(gòu)將自生電流轉(zhuǎn)化為機(jī)械動力的電 源。
當(dāng)通過發(fā)力部件加速或減速時，大多數(shù)可動機(jī)械系統(tǒng)的性能取決 于系統(tǒng)的總重量(質(zhì)量)。例如，在發(fā)動機(jī)驅(qū)動的車輛中，性能基本取 決于發(fā)動機(jī)的功率輸出與車輛總重量之比。常使用術(shù)語"功率重量比" 來表示可能的性能。通常，"功率重量比"越大，系統(tǒng)可預(yù)期的性能越 高。通過兩種方法之一來獲得功率重量比的提高。第一，可以增大驅(qū) 動發(fā)動機(jī)的功率輸出以便更易克服系統(tǒng)的固有慣性。第二，可以減小 系統(tǒng)的總質(zhì)量以使發(fā)動機(jī)加速系統(tǒng)的能力最大化。
發(fā)動機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計者遇到的最大挑戰(zhàn)在于通過減小系統(tǒng)的總 重量來增強(qiáng)性能。對于生產(chǎn)具有令人滿意的商業(yè)性能和工作范圍的系 統(tǒng)來說，總重量的減小是至關(guān)重要的。減小系統(tǒng)重量的一種可能方法 是去除系統(tǒng)操作功能中的冗余結(jié)構(gòu)。有效減少操作結(jié)構(gòu)中的冗余的新 技術(shù)的發(fā)展將大大有益于各種范圍的技術(shù)。
發(fā)明目的和特征
本發(fā)明的主要目的和特征是克服上述問題。本發(fā)明的另一目的和 特征是提供一種發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其將關(guān)鍵的電動發(fā)動機(jī)和電化學(xué) 電池組功能結(jié)合到一組共用結(jié)構(gòu)中從而減小系統(tǒng)的總質(zhì)量。
本發(fā)明的進(jìn)一步的目的和特征是提供這樣一種系統(tǒng)，其為自給式 的并負(fù)擔(dān)其本身的能源。本發(fā)明的另一目的和特征是提供并存儲電力。 本發(fā)明的進(jìn)一步的目的和特征是提供這樣一種系統(tǒng)，其能夠通過板載 或外部源進(jìn)行再充電。
10本發(fā)明的另一目的和特征是提供這樣一種系統(tǒng)，其為可被配置為 具有發(fā)動機(jī)和發(fā)電機(jī)兩種功能(例如在電動或混合動力車輛中提供再 生制動)。本發(fā)明的另外的目的和特征是提供這樣一種系統(tǒng)，其易于控 制，允許在各種速度下啟動、停止和運(yùn)行。本發(fā)明的進(jìn)一步的目的和 特征是提供這樣一種系統(tǒng)，其能夠被配置為具有蓄能飛輪的功能。本 發(fā)明另一主要目的和特征是提供這樣一種系統(tǒng)，其是高效、價格低廉 及方便的。參考下面的描述，本發(fā)明的其他目的和特征顯而易見。
發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供一種動力系統(tǒng)，包括磁
場源裝置，其用于產(chǎn)生具有沿至少一個第一方向延伸的通量線的至少
一個磁場；電化學(xué)能源裝置，其用于由至少一個電化學(xué)過程產(chǎn)生至少
一個電勢；以及定位器裝置，其用于將所述電化學(xué)能源裝置定位在與
所述至少一個磁場相互作用的至少一個位置上；其中所述電化學(xué)能源
裝置包括用于傳導(dǎo)至少一個電流的流動的電極導(dǎo)體裝置，所述電流源
自所述至少一個電勢并沿通常與所述第一方向垂直的至少一個第二方
向；其中所述至少一個電流與所述至少一個磁場之間的所述相互作用
產(chǎn)生沿通常與所述至少一個第一方向和所述至少一個第二方向均垂直 的至少一個第三方向作用于所述電化學(xué)能源裝置的至少一個磁力；以
及其中可從所述電化學(xué)能源裝置提取所述至少一個磁力的作用來作為 機(jī)械能。
此外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述定位器裝置包 括運(yùn)動實現(xiàn)器裝置，其用于使所述電化學(xué)能源裝置與所述磁場裝置之 間能夠相對運(yùn)動；所述至少一個力向量對所述電化學(xué)能源裝置的影響 產(chǎn)生所述相對運(yùn)動；以及所述相對運(yùn)動包括可從所述動力系統(tǒng)提取的 機(jī)械功。另外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述電極導(dǎo)體 裝置包括磁場集中器裝置，其用于集中所述至少一個磁場；由此增強(qiáng) 磁場與所述至少一個電流的相互作用。此外，本發(fā)明提供這樣一種動 力系統(tǒng)，其中所述運(yùn)動實現(xiàn)器裝置包括旋轉(zhuǎn)器裝置，其用于允許所 述電化學(xué)能源裝置繞至少一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸包括 與所述第三方向不平行的定向；以及所述至少一個磁力產(chǎn)生繞所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸的至少一個旋轉(zhuǎn)扭矩。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供一種動力系統(tǒng)，包括: 至少一個磁場源，其被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生具有沿至少一個第一方向延 伸的通量線的至少一個磁場；至少一個電化學(xué)能源，其被構(gòu)造和設(shè)置 為由至少一個電化學(xué)過程產(chǎn)生至少一個電勢；以及至少一個定位器， 其被構(gòu)造和設(shè)置為將所述至少一個電化學(xué)能源定位在與所述至少一個 磁場相互作用的至少一個位置上；其中所述至少一個電化學(xué)能源包括 被構(gòu)造和設(shè)置為傳導(dǎo)至少一個電流的流動的至少一個電極，所述電流 源自所述至少一個電勢并沿與所述第一方向垂直的至少一個第二方 向；其中所述至少一個電流與所述至少一個磁場之間的所述相互作用 產(chǎn)生沿與所述至少一個第一方向和所述至少一個第二方向均垂直的第 三方向作用于所述至少一個電化學(xué)能源的至少一個磁力；以及其中所 述至少一個磁力對所述至少一個電化學(xué)能源的作用產(chǎn)生至少一個可用 的機(jī)械力。
另外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個定位 器包括至少一個運(yùn)動實現(xiàn)器，其被構(gòu)造和設(shè)置為使所述至少一個電化 學(xué)能源與所述至少一個磁場源之間能夠相對運(yùn)動；所述至少一個力向 量對所述至少一個電化學(xué)能源的影響產(chǎn)生所述相對運(yùn)動；以及所述相 對運(yùn)動包括可從所述動力系統(tǒng)提取的機(jī)械功。以及，本發(fā)明提供這樣 一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電極包括至少一個磁場集中器，其 被構(gòu)造和設(shè)置為集中所述至少一個磁場以增強(qiáng)與所述至少一個電極內(nèi) 傳導(dǎo)的所述至少一個電流的磁場相互作用。此外，本發(fā)明提供這樣一 種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個運(yùn)動實現(xiàn)器包括至少一個旋轉(zhuǎn)器，
其被構(gòu)造和設(shè)置為允許所述至少一個電化學(xué)能源繞至少一個旋轉(zhuǎn)軸旋
轉(zhuǎn)；所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸包括與所述第三方向不平行的定向；以及所 述至少一個磁力產(chǎn)生繞所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸的至少一個旋轉(zhuǎn)扭矩。
更進(jìn)一步，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個 電化學(xué)能源包括至少一個電化學(xué)電池；所述至少一個電化學(xué)電池包括 被構(gòu)造和設(shè)置為支持所述至少一個電化學(xué)過程的至少一種電解質(zhì)、以 及所述至少一個電極；所述至少一個電極與所述至少一種電解質(zhì)導(dǎo)電 連接；以及所述至少一個電極包括至少一個導(dǎo)電陽極部分和至少一個導(dǎo)電陰極部分，每個所述導(dǎo)電陽極部分和所述導(dǎo)電陰極部分均被構(gòu)造 和設(shè)置為傳導(dǎo)通過所述至少一個電化學(xué)過程產(chǎn)生的至少一個電荷。此 外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個導(dǎo)電陽極部 分和所述至少一個導(dǎo)電陰極部分均包括至少一種導(dǎo)磁材料；所述至少 一個導(dǎo)電陽極部分和所述至少一個導(dǎo)電陰極部分定向為包括至少一個 空隙空間；以及所述至少一種電解質(zhì)基本在所述至少一個空隙空間內(nèi) 層疊在所述至少一個導(dǎo)電陽極部分與所述至少一個導(dǎo)電陰極部分之 間。
另外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電化學(xué) 能源包括多個所述至少一個電化學(xué)電池。此外，其提供這樣一種動力 系統(tǒng)，其中所述多個的每個所述至少一個電化學(xué)電池中包括至少一個 電絕緣體，其被構(gòu)造和設(shè)置為使所述至少一個導(dǎo)電陽極部分與至少一 個相鄰的所述至少一個電化學(xué)電池的所述導(dǎo)電陰極部分電絕緣。另外， 本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述多個所述至少一個電化學(xué)
電池包括至少一個凸極電樞(radial armature),其包括所述至少一個電 化學(xué)電池繞所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸的至少一個通常徑向的設(shè)置；以及所 述至少一個磁場源包括至少一個定子，其被構(gòu)造和設(shè)置為允許所述至 少一個凸極電樞在所述至少一個磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)。以及，本發(fā)明提供這樣 一種動力系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)器包括至少一個驅(qū)動軸(drive shaft)，其 被構(gòu)造和設(shè)置為從所述至少一個凸極電樞傳遞扭矩。
此外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中電連接所述至少一個 電化學(xué)電池以形成至少一個疊片線圈。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供這樣一 種動力系統(tǒng)，其中電連接所述至少一個電化學(xué)電池以形成至少一個并 聯(lián)電路。此外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中電連接所述至少 一個電化學(xué)電池以形成至少一個串聯(lián)電路。另外，本發(fā)明提供這樣一 種動力系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括被構(gòu)造和設(shè)置為控制與所述至少一個磁場 相互作用的電流水平的至少一個電流控制器。此外，本發(fā)明提供這樣 一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電化學(xué)電池包括至少一個二次型電 池(secondary-type cell)。另外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中 所述至少一個電流控制器包括至少一個再充電電路。以及，本發(fā)明提 供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個磁場源包括至少一個電磁場發(fā)生器。此外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個磁 場源包括至少一個永久磁體。
更進(jìn)一步，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括至少一 個換向器，其被構(gòu)造和設(shè)置為控制電流流動。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供 這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個換向器包括至少一個協(xié)調(diào)器以 協(xié)調(diào)所述至少一個磁場和所述至少一個電流的相互作用。更進(jìn)一步， 本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括至少一個輔助能源， 其被構(gòu)造和設(shè)置為對所述至少一個二次型電池再充電；以及至少一個 外部電連接，其被構(gòu)造和設(shè)置為從所述至少一個輔助能源對所述至少 一個二次型電池再充電。
此外，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所述至少一個凸極 電樞包括所述多個所述至少一個電化學(xué)電池的至少兩個分立的分組； 所述至少兩個分立的分組至少之一被構(gòu)造和設(shè)置為與所述至少一個磁
場相互作用以產(chǎn)生可提取的能量；以及將所述至少兩個分立分組至少
之一中的至少一個與所述至少一個磁場隔離，以允許至少一個替代的 非動力產(chǎn)生功能。更進(jìn)一歩，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其中所 述至少一個替代的非動力產(chǎn)生功能包括從所述至少兩個分立分組的所 述至少之一的熱耗散。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)，其 中所述至少一個替代的非動力產(chǎn)生功能包括所述至少兩個分立分組的 所述至少之一的再充電。更進(jìn)一步，本發(fā)明提供這樣一種動力系統(tǒng)， 其中所述至少一個凸極電樞包括至少一個飛輪組件，其被構(gòu)造和設(shè)置 為存儲可提取的動能。
根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施樹，本發(fā)明提供一種涉及制作用于旋轉(zhuǎn)式 電動設(shè)備的至少一個繞線式磁場線圈的方法，所述至少一個繞線式磁
場線圈包括至少一個導(dǎo)磁芯，該方法包括下列步驟提供至少一個導(dǎo) 電薄膜電池組電池；以及將所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池纏繞在 至少一個導(dǎo)磁芯周圍，以形成至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈；其中所 述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生源自至少一個電 化學(xué)過程的電流；以及所述電流可用于在所述至少一個磁場產(chǎn)生電池 組線圈內(nèi)產(chǎn)生至少一個磁場。此外，本發(fā)明提供這樣一種方法，其中 所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池包括至少一個支撐基板，其被構(gòu)
14造和設(shè)置為支撐至少一個陰極集電器，與所述至少一個陰極集電器成 操作關(guān)系的至少一個陰極；與所述至少一個陰極成操作關(guān)系的被構(gòu)造 和設(shè)置為支持所述至少一個電化學(xué)過程的至少一種電解質(zhì)，與所述至 少一種電解質(zhì)成操作關(guān)系的至少一個陽極，以及與所述至少一個陽極 成操作關(guān)系的至少一個陽極集電器；其中所述至少一個支撐基板包括 縱向長度基本上在其最大寬度以上的至少一個基本柔性條帶。另外， 本發(fā)明提供這樣一種方法，其中所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池包 括至少一種鋰基化學(xué)物質(zhì)。此外，本發(fā)明提供這樣一種方法，其進(jìn)一 步包括將所述至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈結(jié)合到被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn) 生至少一個可用的機(jī)械力的至少一個電動設(shè)備中的步驟。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供一種聯(lián)合電動發(fā)動機(jī) 電池組系統(tǒng)，包括通過至少一個徑向空氣間隙彼此隔開以在其間進(jìn) 行電動相互作用的至少一個定子和至少一個轉(zhuǎn)子；其中所述至少一個 定子包括至少一個定子磁場源，其被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生其被構(gòu)造和設(shè) 置為產(chǎn)生通過所述徑向空氣間隙定向而面向所述至少一個轉(zhuǎn)子的至少 一個凸磁極；其中所述至少一個轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子磁場源，其被
構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生通過所述徑向空氣間隙定向而面向所述至少一個定 子的至少一個凸磁極；其中所述至少一個定子磁場源和所述至少一個
轉(zhuǎn)子磁場源的至少之一包括至少一個繞線式磁場線圈；其中所述至少 一個繞線式磁場線圈包括至少一個導(dǎo)磁芯、以及至少一個場繞組；其 中所述至少一個場繞組被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生源自至少一個電化學(xué)過程 的電流；其中所述電流用于對所述至少一個繞線式磁場線圈通電以產(chǎn) 生所述至少一個凸磁極；以及其中所述至少一個凸磁極中的至少兩個 之間所產(chǎn)生的電動相互作用被轉(zhuǎn)化為動力輸出。
另外，本發(fā)明提供這樣一種聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其中所 述至少一個場繞組包括至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池。以及，本發(fā)明 提供這樣一種聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其中所述至少一個導(dǎo)電薄 膜電池組電池包括至少一個支撐基板，其被構(gòu)造和設(shè)置為支撐至少 一個陰極集電器，與所述至少一個陰極集電器成操作關(guān)系的至少一個 陰極；與所述至少一個陰極成操作關(guān)系的被構(gòu)造和設(shè)置為支持所述至 少一個電化學(xué)過程的至少一種電解質(zhì)，與所述至少一種電解質(zhì)成操作關(guān)系的至少一個陽極，以及與所述至少一個陽極成操作關(guān)系的至少一
個陽極集電器；其中所述至少一個支撐基板包括縱向長度基本上在其
最大寬度以上的至少一個基本柔性條帶。
此外，本發(fā)明提供這樣一種聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其進(jìn)一
步包括至少一個至少一個換向器，其被構(gòu)造和設(shè)置為動態(tài)控制所述
至少一個繞線式磁場線圈內(nèi)的電流流動；其中所述至少一個定子包括
多個所述至少一個繞線式磁場線圈，每一個都被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生所 述至少一個定子的一個所述至少一個凸磁極；其中所述至少一個轉(zhuǎn)子
包括多個永久磁體，每個所述永久磁體被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生所述至少
一個轉(zhuǎn)子的一個所述至少一個凸磁極；其中所述多個永久磁體沿所述
至少一個轉(zhuǎn)子的至少一個外周設(shè)置；其中所述至少一個轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)
地支撐在所述至少一個定子內(nèi)；其中所述至少一個轉(zhuǎn)子的每個所述至 少一個凸磁極包括與所述至少一個定子的每個所述至少一個凸磁極相 關(guān)的至少一個相關(guān)設(shè)置，由于所述至少一個定子與所述至少一個轉(zhuǎn)子 之間的電樞感應(yīng)，結(jié)合所述多個所述至少一個繞線式磁場線圈內(nèi)的電 流流動的動態(tài)控制，使所述至少一個轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)。更進(jìn)一步，本發(fā) 明提供了這樣一種聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其中所述至少一個導(dǎo) 電薄膜電池組電池包括至少一種鋰基化學(xué)物質(zhì)。
根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例，本發(fā)明提供一種方法，其涉及將 常規(guī)旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備轉(zhuǎn)化為至少一個聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組，該方法 包括下列步驟從常規(guī)旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備的至少一個導(dǎo)磁芯上基本去除 常規(guī)磁繞組；提供至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池；以及將所述至少一 個導(dǎo)電薄膜電池組電池纏繞在至少一個導(dǎo)磁芯周圍，以形成至少一個 磁場產(chǎn)生電池組線圈；其中所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池被構(gòu)造 和設(shè)置為產(chǎn)生源自至少一個電化學(xué)過程的電流；以及所述電流可用于 在所述至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈內(nèi)產(chǎn)生至少一個磁場。另外，本 發(fā)明提供被本發(fā)明應(yīng)用所公開和建議的每個具有新穎性的特征、元件、 組合、步驟和/或方法。
圖1顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)的單個發(fā)動機(jī)電池組電池的關(guān)鍵操作的一般示意圖。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的按操作分組以形成發(fā)動機(jī)
電池組線圈的多個發(fā)動機(jī)電池組電池的立體圖。
圖3顯示了立體圖，圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的徑向
發(fā)動機(jī)電池組。
圖4顯示了圖解說明圖3的徑向發(fā)動機(jī)電池組的電池極板的優(yōu)選
順序?qū)盈B的一般示意圖。
圖5顯示了圖3的徑向發(fā)動機(jī)電池組的單個電池極板裝配前的立 體圖。
圖6顯示了圖5的單個電池極板被配置成用于裝配的立體圖，。 圖7顯示了連接到圖3的徑向發(fā)動機(jī)電池組的安裝轂(mounting
hub)上的單個電池極板(圖6)的立體圖。
圖8顯示了立體圖，圖解說明了圖3的徑向發(fā)動機(jī)電池組的連續(xù)裝配。
圖9顯示了圖3的徑向發(fā)動機(jī)電池組的組裝的轉(zhuǎn)子的側(cè)視圖，包
括圖解電池極板的優(yōu)選順序?qū)盈B的放大細(xì)節(jié)。
圖IO顯示了圖解說明電池極板與導(dǎo)電換向器條的連接的立體圖。 圖11顯示了圖解說明發(fā)動機(jī)電池組電池內(nèi)的內(nèi)部電流流動的一般
示意圖。
圖12顯示了圖解說明用于發(fā)動機(jī)電池組電池外的電子定向電流流 動的第一電流設(shè)置的一般示意圖。
圖13顯示了圖解說明用于顛倒源自發(fā)動機(jī)電池組電池的電流流動 方向的第二電流設(shè)置的一般示意圖。
圖14和圖15顯示了進(jìn)一步圖解說明用于發(fā)動機(jī)電池組電池的陽
極板與陰極板之間的連接的優(yōu)選電路設(shè)置的一般示意圖。
圖16顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的個體發(fā)動機(jī)電池
組電池之間的串聯(lián)型連接的一般示意圖。
圖17顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的個體發(fā)動機(jī)電池
組電池之間的并聯(lián)型連接的一般示意圖。
圖18顯示了圖解說明第一條件狀態(tài)下的徑向發(fā)動機(jī)電池組的換向
器設(shè)置的一般示意圖。
17圖19顯示了圖解說明第二條件狀態(tài)下的圖18的換向器設(shè)置的一 般示意圖。
圖20顯示了圖解說明包括第一條件狀態(tài)的兩線圈串聯(lián)換向器的操 作的一般示意圖。
圖21顯示了圖解說明第二條件狀態(tài)下的圖20的兩線圈串聯(lián)換向 器的一般示意圖。
圖22顯示了圖解說明四線圈換向器的操作的一般示意圖。
圖23顯示了示意性圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的兩線圈徑 向發(fā)動機(jī)電池組的剖面圖。
圖24顯示了圖解說明用于根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的四線圈徑向 發(fā)動機(jī)電池組的動力換向器的電路設(shè)置的一般示意圖。
圖25顯示了圖解說明用于圖26的四線圈徑向發(fā)動機(jī)電池組的再 充電換向器的電路設(shè)置的一般示意圖。
圖26顯示了示意性圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的四線圈徑 向發(fā)動機(jī)電池組內(nèi)的優(yōu)選線圈設(shè)置的側(cè)視圖。
圖27顯示了示意性圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的包括永久 磁體定子組件的替代徑向發(fā)動機(jī)電池組的剖面圖。
圖28顯示了示意性圖解說明根據(jù)本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施例的包 括永久磁體轉(zhuǎn)子組件的替代徑向發(fā)動機(jī)電池組的剖面圖。
圖29顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的另一替代實施例的適于包括飛 輪型電力存儲設(shè)備的發(fā)動機(jī)電池組的一般示意圖。
圖30顯示了一般示意圖，圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施 例的包括具有被設(shè)置為形成至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈的雙繞組的 電樞的替代發(fā)動機(jī)電池組。
圖31A顯示了根據(jù)本發(fā)明的另 一優(yōu)選實施例的用于旋轉(zhuǎn)式電動設(shè) 備在導(dǎo)磁芯周圍包括至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池繞組的磁場產(chǎn)生電 池組線圈的立體圖。
圖31B顯示了通過圖31A的截面31B-31B的剖面圖。
圖32顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的替代徑向發(fā)動機(jī) 電池組的立體圖。
圖33顯示了圖解說明圖32的替代徑向發(fā)動機(jī)電池組的前視圖。圖34顯示了圖解說明圖32的替代徑向發(fā)動機(jī)電池組的側(cè)視圖。 圖35顯示了包括通過圖33的截面35-35部分剖開的立體圖。 圖36顯示了通過圖33的截面36-36的剖面圖。 圖37顯示了圖解說明圖32的替代徑向發(fā)動機(jī)電池組的優(yōu)選部件 的分解立體圖。
圖38顯示的圖示圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選方法形成圖31A的 磁場產(chǎn)生電池組線圈的優(yōu)選方法。
圖39顯示的圖示圖解說明了改變常規(guī)電動發(fā)動機(jī)以形成優(yōu)選發(fā)動 機(jī)電池組實施例的優(yōu)選方法。
具體實施例方式
圖1顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)動機(jī)電池組系 統(tǒng)100的單電池發(fā)動機(jī)電池組102的關(guān)鍵操作的一般示意圖。發(fā)動機(jī) 電池組系統(tǒng)100的優(yōu)選實施例包括一定范圍的小型電化學(xué)動力電池， 其將關(guān)鍵的電池組與電動發(fā)動機(jī)功能結(jié)合成共用的一組結(jié)構(gòu)，從而減 小系統(tǒng)總的尺寸和質(zhì)量。更具體而言，發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的優(yōu)選 實施例包括重量較低且尺寸小巧的自供電的產(chǎn)生力的裝置。
通常，電驅(qū)動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)特別是包括板載電源的電驅(qū)動發(fā)動機(jī)系 統(tǒng)的整體性能與系統(tǒng)的總重量(質(zhì)量)直接相關(guān)。發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng) 100的開發(fā)中的首要目標(biāo)是通過消除冗余結(jié)構(gòu)和功能來降低系統(tǒng)質(zhì)量。 圖1示意性顯示的單電池發(fā)動機(jī)電池組102優(yōu)選包括至少一個能 源部件103和至少一個磁場源106,如圖所示。優(yōu)選地，能源部件103 (本文至少包含由至少一個電化學(xué)過程產(chǎn)生至少一個電勢的電化學(xué)能 源裝置)包括電化學(xué)電池104，其優(yōu)選作為系統(tǒng)運(yùn)行中電能的主要來源。 最優(yōu)選地，電化學(xué)電池104包括至少一個直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的 電化學(xué)過程。電化學(xué)電池104的優(yōu)選實施例包括至少一種被構(gòu)造和設(shè) 置成與電極疊片110反應(yīng)的電解質(zhì)108，如圖所示。優(yōu)選地，電極疊片 110包括陽極板112和陰極板114，如圖所示。優(yōu)選地，陽極板112和 陰極板114包括導(dǎo)電材料，每種導(dǎo)電材料適于支持一半電化學(xué)反應(yīng)。 最優(yōu)選地，陽極板112和陰極板114均包括導(dǎo)電金屬材料，至少一種 所述金屬材料優(yōu)選地適合用于形成磁路(優(yōu)選包括較低的磁阻)。在電化學(xué)電池104的優(yōu)選實施例中，通過在電極疊片110與電解
質(zhì)108的界面之間轉(zhuǎn)移電荷的至少一種化學(xué)反應(yīng)(例如還原/氧化反應(yīng))
將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。這種反應(yīng)是造成電流流過電池的原因，優(yōu)選地
產(chǎn)生至少一個從陰極板114到陽極板112偏置的電流電勢，如圖所示。 優(yōu)選地，電化學(xué)電池104包括支持電池再充電的二次型電池。多 種電池化學(xué)物質(zhì)適合用于構(gòu)造電化學(xué)電池104，通常取決于應(yīng)用。合適 的電池化學(xué)物質(zhì)優(yōu)選包括鋰離子、鋰離子聚合物、鎳金屬氫化物、鎳 鎘、金屬氯化物、銀鋅、以及類似的商業(yè)可獲得的實現(xiàn)方式?；蛘?， 電解質(zhì)108可以包括如鉛酸電池組技術(shù)中的液態(tài)酸，或者可以包括注 入塑料多孔板的膠體。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮諸如預(yù)期應(yīng)用、技術(shù)進(jìn)步等問題， 諸如燃料電池、大容量超級電容器、超級電容器、高能量密度電池等 其他電池技術(shù)也能夠滿足需要。
磁場源106優(yōu)選包括至少一個永久磁體或電磁體，如圖所示。最 優(yōu)選地，磁場源106包括通過由電化學(xué)電池104產(chǎn)生的電流供電的電 磁體。優(yōu)選地，磁場源106產(chǎn)生具有沿第一方向延伸的通量線的至少 一個磁場(B)，在本文一般用磁通線119表示所述通量線，如圖所示。 在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，磁場(B)形成至少一個磁路，電極疊片 IIO是該磁路的組成部件。
單電池發(fā)動機(jī)電池組102優(yōu)選包括至少一個控制電路116，控制電 路116優(yōu)選適于在其他物理操作中控制電池內(nèi)的電流流動的方向和水 平。電化學(xué)電池104的優(yōu)選的導(dǎo)電和電路導(dǎo)致電流(I)在電極疊片110 內(nèi)沿與通量線119垂直的方向流動，在本文中用電流流動方向118表 示所述方向，如圖所示。優(yōu)選地，通過系統(tǒng)的物理結(jié)構(gòu)物理定位電化 學(xué)電池104，以將電流(I)置于至少一個與磁場(B)相互作用的位置 上，如圖所示(本文至少使用一個將所述電化學(xué)能源裝置定位在與所 述至少一個磁場相互作用的至少一個位置上的定位器裝置)。電流(I) 與磁場(B)之間的這種相互作用產(chǎn)生沿與電流流動方向(I)和磁通 線119均垂直的至少一個第三方向作用于電化學(xué)電池104的至少一個 磁力(F)，在本文中用磁力線121表示所述第三方向，如圖所示。根 據(jù)公知的物理定律，當(dāng)電流在磁場中沿與磁場方向垂直的方向移動時，在與磁通線119和電流流動方向118正交的方向上產(chǎn)生磁力線121。 優(yōu)選地，電極疊片110還適于作為集中磁場(B)的磁場集中部件 (本文至少包含其中所述電極導(dǎo)體裝置包括用于集中所述至少一個磁 場的磁場集中器裝置；由此增強(qiáng)磁場與所述至少一個電流的相互作 用)。因此，電化學(xué)電池104的電極疊片110有效地結(jié)合了三種關(guān)鍵的 電動功能，提供用于集中磁場(B)的磁路，為電流(I)提供導(dǎo)電通 路，以及提供電極以支持電化學(xué)電池與電解質(zhì)108的反應(yīng)。對于電池 組動力系統(tǒng)來說，優(yōu)選利用電化學(xué)電池部件來直接產(chǎn)生可提取的機(jī)械 力是獨特的。
圖1的實施例提供了圖解說明本發(fā)明的基本功能的一般示意性概 述。如下文所描述和實現(xiàn)的，實用實施例優(yōu)選利用增強(qiáng)的板形狀、電 流通路、以及場定向。盡管圖示單電池發(fā)動機(jī)電池組102是簡單的， 但在適當(dāng)?shù)臈l件下，通過單電池實施例產(chǎn)生的力的水平適于驅(qū)動小型 或微型設(shè)備。本發(fā)明的實施例的基本概念可以最終在例如納米技術(shù)的 技術(shù)領(lǐng)域中提供顯著進(jìn)步。對于較大型的應(yīng)用，例如電動車輛系統(tǒng)， 優(yōu)選聯(lián)用多個電池以構(gòu)成具有更大的功率密度的裝置，如下所述。
圖2顯示了按操作分組以形成根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的疊片線 圈120的多個電化學(xué)電池104的立體圖。優(yōu)選地，疊片線圈120包括 個體電化學(xué)電池104的順序?qū)盈B，如圖所示。優(yōu)選地，通過隔離疊片 122電隔離陽極板112與相鄰電化學(xué)電池104的陰極板114，如圖所示 (本文至少包含被構(gòu)造和設(shè)置為使所述至少一個導(dǎo)電陽極部分與所述 至少一個相鄰電化學(xué)電池的所述導(dǎo)電陰極部分電絕緣的至少一個電絕 緣體)。優(yōu)選地，疊片線圈120內(nèi)的個體電化學(xué)電池104電連接(串聯(lián) 或并聯(lián))，如圖ll進(jìn)一步所示。
如同圖1的實施例，組合疊片線圈120的導(dǎo)電疊片執(zhí)行三種關(guān)鍵 功能。第一，疊片作為磁場集中器。第二，與形成傳統(tǒng)電動發(fā)動機(jī)電 樞(轉(zhuǎn)子)的磁極的線圈繞組對應(yīng)，疊片執(zhí)行電流傳導(dǎo)功能。第三， 疊片提供電化學(xué)電池的電極板功能。功能的這一優(yōu)選結(jié)合大大減少了 支持系統(tǒng)操作所需結(jié)構(gòu)的冗余。這種減少直接影響了基于發(fā)動機(jī)電池 組系統(tǒng)100的驅(qū)動系統(tǒng)的尺寸和重量。在這種系統(tǒng)中易于達(dá)成尺寸和 重量的顯著降低，相應(yīng)地增加包括工作范圍在內(nèi)的系統(tǒng)性能。
21說明了根據(jù)本發(fā)明的可選優(yōu)選實施例的
徑向發(fā)動機(jī)電池組126。徑向發(fā)動機(jī)電池組126優(yōu)選利用在本文中用發(fā) 動機(jī)電池組128表示的疊片線圈120的通常環(huán)形的配置。優(yōu)選地，通 過安裝在發(fā)動機(jī)電池組128表面的每一側(cè)的場磁體130來提供徑向發(fā) 動機(jī)電池組126的磁場源。優(yōu)選地，場磁體130與發(fā)動機(jī)電池組128 之間的軸向間隙允許相鄰結(jié)構(gòu)之間的相對移動。通常在材料的實際機(jī) 械限度內(nèi)優(yōu)選最小間距，從而使磁路內(nèi)總的場磁阻損失最小化。場磁 體130內(nèi)的磁定向通常用較大的箭頭表示。場磁體130對發(fā)動機(jī)電池 組128的電流(I)(通常用施加到轉(zhuǎn)子外表面的小箭頭表示)起作用以 提供繞旋轉(zhuǎn)軸132施加的扭力，如圖折示。通過至少一種控制來調(diào)節(jié) 電流流動，例如通過電換向，如下文所詳述。應(yīng)注意，發(fā)動機(jī)電池組 128存儲和提供用于操作徑向發(fā)動機(jī)電池組126的電力。還應(yīng)注意，發(fā) 動機(jī)電池組128的上述結(jié)構(gòu)和設(shè)置能夠發(fā)展發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的 發(fā)電(發(fā)電機(jī))實施例。在這種實施例中，施加到電池的機(jī)械力優(yōu)選 用于產(chǎn)生隨后存儲在該電池內(nèi)的電流。
發(fā)動機(jī)電池組128優(yōu)選包括允許場磁體130相對于該定子狀組件 運(yùn)動的運(yùn)動實現(xiàn)結(jié)構(gòu)(本文至少包含其中所述定位器裝置包括用于實 現(xiàn)這種電化學(xué)能源裝置與這種磁場裝置之間的相對運(yùn)動的運(yùn)動實現(xiàn)器 裝置)。優(yōu)選地，發(fā)動機(jī)電池組128適于繞旋轉(zhuǎn)軸132旋轉(zhuǎn)，從而形成 電樞136(本文至少包含所述運(yùn)動實現(xiàn)器裝置包括用于允許所述電化學(xué) 能源裝置繞至少一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)器裝置)。旋轉(zhuǎn)軸132優(yōu)選包括 與通過磁場內(nèi)電流的相互作用產(chǎn)生的磁力線(圖1的磁力線121)不平 行的定向。場磁體130優(yōu)選包括磁極靴134，其用于引導(dǎo)磁場穿過發(fā)動 機(jī)電池組128內(nèi)的延伸相互作用區(qū)域。應(yīng)注意在徑向發(fā)動機(jī)電池組126 的優(yōu)選配置中，通過與發(fā)動機(jī)電池組128相互作用的多個磁路的發(fā)展 來增加功率密度，如圖所示。
優(yōu)選地，驅(qū)動軸沿旋轉(zhuǎn)軸132的同軸放置(機(jī)械連接到電樞136) 在系統(tǒng)運(yùn)行過程中在驅(qū)動軸上產(chǎn)生扭矩。可從系統(tǒng)中提取所述扭矩作 為可用的機(jī)械軸動力。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、技術(shù)進(jìn)步等問題， 諸如線性運(yùn)動裝置、線性致動器等其他運(yùn)動設(shè)置也能滿足需要。因此，發(fā)動機(jī)電池組128優(yōu)選包括基本上單一結(jié)構(gòu)，優(yōu)選在共用結(jié)構(gòu)內(nèi)結(jié)合 電力存儲、電源、以及電機(jī)械動力轉(zhuǎn)換的功能。
圖4顯示了圖解說明在本文用電池極板140表示的特制形狀的電 極導(dǎo)體110的一般示意圖。優(yōu)選地，徑向發(fā)動機(jī)電池組126的導(dǎo)電電 池極板140被分成通過非導(dǎo)電區(qū)142隔開的兩個通常對稱的導(dǎo)電區(qū)， 如圖所示。該優(yōu)選配置的疊片裝配產(chǎn)生通過共同的導(dǎo)電部分127連接 的多組相鄰的電化學(xué)電池104，如圖所示。優(yōu)選地，電流通常以半循環(huán) 方式流過電池極板140，在第一側(cè)的電池極板140A內(nèi)沿第一方向流動， 在相反側(cè)的電池極板140B內(nèi)通常沿相反方向流動(通常如箭頭所示)。 再次參照圖3的圖示，電池極板140優(yōu)選在發(fā)動機(jī)電池組128內(nèi)定向 為使磁場與所示電流流動之間的相互作用產(chǎn)生沿與旋轉(zhuǎn)軸132不相交 也不平行的直線延伸的磁力，更具體而言，沿通常垂直于旋轉(zhuǎn)軸132 延伸的非相交力線，如圖所示。
圖5表示電池極板140的設(shè)計的優(yōu)選改進(jìn)，下文稱為電池極板 140'，如圖所示。優(yōu)選地，電池極板140'描繪成與預(yù)期制造方法一致 的初始展平配置。在大批量生產(chǎn)中，電池極板140'可以優(yōu)選包括輥軋 材料或模壓材料，其中極板的中心厚度逐漸增加，以適應(yīng)從中心旋轉(zhuǎn) 軸到外側(cè)轉(zhuǎn)子外周推進(jìn)的疊片厚度要求中的固有變化。電池極板140' 優(yōu)選包括細(xì)長平面部件，其包括通常對稱的中間長度偏移，如圖所示。 優(yōu)選地，每個所得的偏移部分包括末端延伸144，其用于將電池極板 140'電連接至外部控制電路。圖6顯示了圖5的單個電池極板140' 被配置成用于裝配的立體圖。優(yōu)選地，調(diào)節(jié)電池極板140'以形成所示 用于裝配到(圖7的)換向器轂146的拱形部件。優(yōu)選地，電流通常以 半循環(huán)方式流過電池極板140'，在電池極板的一個偏移側(cè)內(nèi)沿第一方 向流動，在電池極板的相反偏移側(cè)內(nèi)通常沿相反方向流動，如箭頭所 示。優(yōu)選地，導(dǎo)電部分127'提供電池極板140'的偏移側(cè)之間的導(dǎo)電 連接，如圖所示。
圖7顯示了裝配到發(fā)動機(jī)電池組128的換向器轂146上的單個電 池極板140'的立體圖。優(yōu)選地，每個末端延伸144安裝在換向器轂 146的適于電樞的換向操作的位置上，如下文所詳述。
圖8顯示了立體圖，圖解說明了發(fā)動機(jī)電池組128的連續(xù)裝配。優(yōu)選地，將電池極板140'按交錯順序添加到發(fā)動機(jī)電池組128，如圖
所示。優(yōu)選地，在裝配電池極板以形成多個電化學(xué)電池104的過程中， 順序引入電解質(zhì)108的層和隔離疊片122，如圖2所示。替代地，本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，電化學(xué)電池104的部分預(yù)裝配可便于制造和/ 或降低制造成本。發(fā)動機(jī)電池組128可以優(yōu)選包括數(shù)量適合應(yīng)用的電 化學(xué)電池104，其優(yōu)選與工作性能、成本、以及類似的設(shè)計準(zhǔn)則相匹配。 優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子近側(cè)的電池極板通過絕緣圓板148與轉(zhuǎn)子遠(yuǎn)側(cè)的電 池極板電性隔離，如圖所示。絕緣圓板148的優(yōu)選實施例包括外表面 具有隔離材料的鐵制圓板。這樣的鐵制圓板提供了供磁路前進(jìn)的有效 通路。替代優(yōu)選地，額外的絕緣疊片或非導(dǎo)電薄膜可以用作用于電性 隔離相鄰電池的替代裝置。優(yōu)選地，機(jī)械連接發(fā)動機(jī)電池組128內(nèi)的 疊片以形成能夠?qū)⑺鰴C(jī)械力傳遞到電樞136的輸出軸的基本單一結(jié) 構(gòu)。
圖9顯示了包括發(fā)動機(jī)電池組128的組合電樞136的示意性側(cè)視 圖，包括圖解疊片線圈120的優(yōu)選順序?qū)盈B的放大細(xì)節(jié)。應(yīng)注意，陽 極板112、電解質(zhì)108、以及陰極板114的層疊在疊片線圈120內(nèi)形成 單個電化學(xué)電池104。隔離疊片122優(yōu)選隔開相鄰的電化學(xué)電池104， 如圖所示。
單個發(fā)動機(jī)電池組128可以優(yōu)選包括單個或多個分立疊片線圈 120的分組。優(yōu)選地，可將疊片線圈120部分或完全封裝在固態(tài)基質(zhì)中， 以協(xié)助控制旋轉(zhuǎn)過程中形成的結(jié)構(gòu)力。通過閱讀本說明書的教示，本 領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、 成本因素、技術(shù)進(jìn)步等問題，其他疊片設(shè)置等也可以滿足需要，例如 使用非曲線板、其他疊片(提供催化劑、電流控制、熱耗散)等。
圖10顯示了圖解說明相鄰電池極板140'的末端延伸144與換向 器轂146的導(dǎo)電換向器條150的連接的立體圖。優(yōu)選地，換向器轂146 包括周向設(shè)置的換向器條150的系統(tǒng)，其優(yōu)選用于將一個或多個電池 極板140'連接到徑向發(fā)動機(jī)電池組126的換向器組件。優(yōu)選地，電池 極板140'可以以串聯(lián)或并聯(lián)電配置單獨連接到換向器條150，如下所 述。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng) 的條件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、預(yù)期使用壽命等問題，其他電池整
24合設(shè)置也可以滿足需要，例如將疊片線圈設(shè)計成允許拆卸和模塊置換 的耐用部件、利用容易操作的電聯(lián)接器以便于維修和線圈更新、將轉(zhuǎn) 子設(shè)計成密封的并在隔開的疊片之間含有液態(tài)電解質(zhì)等等。
圖11至圖13示意性圖解說明了各種電流流動設(shè)置，有益于對徑 向發(fā)動機(jī)電池組126的優(yōu)選實施例中的電流換向方法的理解。圖11顯
示了圖解說明電化學(xué)電池104的電極疊片110內(nèi)的內(nèi)部電流流動的一 般示意圖。徑向發(fā)動機(jī)電池組126和發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的類似實 施例的電流換向與常規(guī)電動發(fā)動機(jī)的換向根本不同，常規(guī)電動發(fā)動機(jī) 換向的目的是維持外部電源中的電流方向并顛倒通過發(fā)動機(jī)繞組的電 流方向。在發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的實施例中，不存在外部電流源。 電流源是自生的(從發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的實施例自身內(nèi)產(chǎn)生)并 且總是相同的方向，從陰極板114到陽極板112，如圖所示。
圖12顯示了圖解說明用于引導(dǎo)通過電化學(xué)電池104的外部電路 154的電流流動的第一電流設(shè)置152的一般示意圖。優(yōu)選地，通過陽極 板112長度的電流的徑向方向取決于通過外部電路154完成電路的電 刷156的位置，如圖所示。在圖12所示的配置中，電刷156被設(shè)置為 使電流由上至下流過陽極板112。圖13顯示了圖解說明用于顛倒源自 電化學(xué)電池104的電流流動方向的第二電路布置158的一般示意圖。 在圖13所示的配置中，電刷156被設(shè)置為使電流由下至上流過陽極板 112。應(yīng)注意，這顛倒了通過外部電路154的電流的方向。
圖14和圖15顯示了進(jìn)一步圖解說明用于電化學(xué)電池104的陽極 板112與陰極板114之間的連接的優(yōu)選電路布置的一般示意圖。應(yīng)注 意，在每種方法中，導(dǎo)電體190可移到一旁，如圖所示。因此，導(dǎo)電 體190可以優(yōu)選連接至發(fā)動機(jī)電池組128前部的換向器條150(見圖8) 并且其他導(dǎo)電體190可以優(yōu)選連接到發(fā)動機(jī)電池組128后側(cè)的第二換 向器條150?；蛘?，兩個導(dǎo)電體190可以優(yōu)選移到發(fā)動機(jī)電池組128 的前側(cè)或后側(cè)，并連接到兩級換向器的條上。優(yōu)選地，電流的流動方 向取決于所用的連接方法，如圖所示。
圖16顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的個體電化學(xué)電池 104之間的串聯(lián)型連接192的一般示意圖。優(yōu)選地，為了形成兩組或多 組電化學(xué)電池104之間的串聯(lián)型連接，導(dǎo)電體190在連接到換向器條之前串聯(lián)連接?？梢赃@樣連接任意數(shù)量的電池。通過串聯(lián)連接的電池 的電流方向也可以是任一方向。圖17顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu) 選實施例的個體電化學(xué)電池104之間的并聯(lián)型連接194的一般示意圖。 因此，可以電連接電化學(xué)電池104以根據(jù)應(yīng)用需要在各種電壓下或各
種瓦特水平下提供電流。
圖18顯示了圖解說明了換向器轂146的一般示意圖，該換向器轂 M6包括第一旋轉(zhuǎn)位置162上的換向器設(shè)置160。為清楚起見，圖中省 略了電化學(xué)電池104的大部分。兩個獨立的導(dǎo)電區(qū)167優(yōu)選位于換向 器轂146的周圍，如圖所示。優(yōu)選地，導(dǎo)電區(qū)167電連接到支撐所示 電化學(xué)電池104的端部延伸144的換向器條150，如圖所示。電刷156 優(yōu)選置于換向器轂146的相對側(cè)，每個電刷156適于在換向器轂146 的旋轉(zhuǎn)過程中電接觸導(dǎo)電區(qū)167，如圖所示。通過閱讀本說明書的教示， 本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用 等問題，諸如電刷等效物等其他電刷設(shè)置也可以滿足需要。
在第一條件狀態(tài)162下，在換向器轂146的0度和180度標(biāo)記處 的電刷156的功能是形成到外部電路154的完整電路通道，沿圖示方 向引導(dǎo)通過外部電路154的電流。
圖19顯示了圖解說明在旋轉(zhuǎn)180度之后處于第二旋轉(zhuǎn)位置164的 換向器設(shè)置160的一般示意圖。在換向器轂146通過180度旋轉(zhuǎn)移動 之后，可相對于電刷156顛倒電化學(xué)電池104的終端陽極端和陰極端， 從而顛倒外部電路154內(nèi)的電流方向，如圖所示。
在圖18和圖19的示意性表示中，外部電路154優(yōu)選包括用在場 磁體130的電磁實施例中以產(chǎn)生工作磁場(見圖3)的一組場線圈166。 另外，外部電路154包括電流控制部件168，其優(yōu)選適于通過將電流分 流出場線圈166來調(diào)節(jié)磁場大小(因此，旋轉(zhuǎn)速度、啟動、停止等等 易于控制)，如圖所示。在圖18和圖19的簡化示意圖中，電流控制部 件168 (優(yōu)選)表示成簡單的變阻器器件。大多數(shù)實現(xiàn)方式中的電流控 制包括電流控制的額外水平。通過閱讀本說明書，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、成本、技術(shù)進(jìn)步 等問題，諸如開關(guān)、繼電器、整流器、脈寬調(diào)制控制器、處理器控制 系統(tǒng)等其他電流控制設(shè)置也可以滿足需要。
26圖20顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的替代實施例的包括兩線圈串聯(lián)
徑向發(fā)動機(jī)電池組172的圓周換向器設(shè)置170的操作的一般示意圖。 圖21顯示了圖解說明圖20的兩線圈串聯(lián)徑向發(fā)動機(jī)電池組172旋轉(zhuǎn) 180度之后的換向器設(shè)置170的一般示意圖。
發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的整合動力設(shè)置允許新穎且高效的換向配 置的發(fā)展。優(yōu)選地，換向器設(shè)置170包括兩個換向器條150， 一個電連 接到相連發(fā)動機(jī)電池組線圈120的陽極終端，另一個電連接到串聯(lián)發(fā) 動機(jī)電池組線圈120的陰極終端。優(yōu)選地，兩個換向器條150的每一 個均單獨貼附到單獨的換向器板176上，使一個換向器條150位于0 度處，另一換向器條150位于180度處，如圖所示。 一個換向器板176 優(yōu)選從五度位置延伸到180度位置，如圖所示。優(yōu)選地，第二換向器 板176優(yōu)選從185度位置延伸到360度位置，如圖所示。優(yōu)選地，每 個換向器板176通過絕緣層174與下劃線的發(fā)動機(jī)電池組線圈120電 性隔離，如圖所示。
優(yōu)選地，每個電刷156將換向器板176電連接到外部電路176以 通過電路控制部件168完成電路通路。應(yīng)注意，在旋轉(zhuǎn)180度后，電 流方向顛倒。
圖中還顯示了北和南軸向場磁極相互作用的優(yōu)選區(qū)域。根據(jù)應(yīng)用 需要，可通過永久磁體或者通過外部電流177供電的電磁體產(chǎn)生工作 磁場。應(yīng)注意，電刷兩端的電壓可取決于為了電池互連所選擇的連接， 例如串聯(lián)或并聯(lián)。
圖22顯示了圖解說明四線圈徑向發(fā)動機(jī)電池組173的四線圈換向 器180的操作的一般示意圖。在本發(fā)明范圍內(nèi)，電化學(xué)電池104和發(fā) 動機(jī)電池組線圈120的許多配置都是可能的。 一個可用實施例優(yōu)選將 其四發(fā)動機(jī)電池組線圈120中的兩個中的一個置于90度處，另一個置 于270度處，如圖所示。在本文中用線圈"A"和線圈"B"表示的這 些線圈優(yōu)選與場磁體130相互作用，如圖所示，并且優(yōu)選用于提供可 提取的動力。通過換向器部分200的換向器板181和相應(yīng)的電刷156 將線圈"A"和線圈"B"產(chǎn)生的電流傳導(dǎo)到外部控制器/場線圈電路 182，如圖所示。
其余兩個發(fā)動機(jī)電池組線圈120中的一個位于零度位置，另一個位于180度位置，不與磁場線圈相互作用。在本文中用線圈"A'"和
線圈"B'"表示的這些"非活動"線圈通過再充電換向器部分202連 接到外部控制器/再充電電路185，如圖所示。外部控制器/再充電電路 185優(yōu)選功能為通過次級電源方式(例如再生制動或通過由外部源供電 的交流發(fā)電機(jī)/發(fā)電機(jī))對發(fā)動機(jī)電池組的"非活動"發(fā)動機(jī)電池組線 圈120再充電(見圖25)。再充電換向器部分202優(yōu)選包括一組換向器 板183和電刷156，用于將電流從外部控制器/再充電電路185傳導(dǎo)到 線圈"A'"和線圈"B'"，如圖所示。
工作時，四線圈徑向發(fā)動機(jī)電池組173的每個電動機(jī)電池組線圈 120在90度的旋轉(zhuǎn)過程中作為產(chǎn)生力的發(fā)動機(jī)，之后其在大約90度的 旋轉(zhuǎn)過程中進(jìn)入非活動階段，如圖所示。優(yōu)選的，在非活動階段，發(fā) 動機(jī)電池組線圈120可以根據(jù)需要簡單保持非活動狀態(tài)來進(jìn)行冷卻或 再充電(本文至少包含至少一個替代非動力產(chǎn)生功能)。
圖23顯示的橫斷面圖示意性圖解說明了二線圈徑向發(fā)動機(jī)電池組 184以更清楚地圖解說明本發(fā)明的優(yōu)選代表性實施例中的優(yōu)選磁路和 電換向。優(yōu)選地，發(fā)動機(jī)電池組184的電樞188包括兩個發(fā)動機(jī)電池 組線圈120，在本文中用線圈"A"和線圈"B"標(biāo)識，如圖所示。優(yōu) 選地，以并聯(lián)方式電連接線圈"A"和線圈"B"。優(yōu)選地，本優(yōu)選實 施例中的動力換向被設(shè)置為使得在所示電樞位置，線圈"A"左側(cè)的電 流徑向向外流動，而線圈"B"中的電流優(yōu)選徑向向內(nèi)流動，如小箭頭 和旁邊的符號(I)所示。電磁場磁體130的場線圈166優(yōu)選與線圈"A" 和線圈"B"串聯(lián)連接，以產(chǎn)生如大箭頭所示的磁極方向。
在優(yōu)選運(yùn)行過程中，線圈"A"和線圈"B"中的電流與場磁體130 產(chǎn)生的磁場相互作用，以提供在線圈"A"處垂直于電流流動方向和磁 場定向延伸(通常向圖示面內(nèi))在線圈"B"處垂直延伸(通常向圖示 面外)的磁力。該磁力偏差導(dǎo)致電樞188的旋轉(zhuǎn)。更具體而言，電樞 188旋轉(zhuǎn)以使線圈"A"位于底部位置而線圈"B"位于頂部位置。該 優(yōu)選旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致徑向電流的初始空間方向顛倒。優(yōu)選地，為了保持力的 初始方向，還必須顛倒磁場方向。優(yōu)選地，當(dāng)換向器初始時位于底部 位置的下方導(dǎo)電區(qū)167 (見圖18)旋轉(zhuǎn)到頂部接觸電刷156時，自動 完成場的這種顛倒。類似地，原來在頂部位置的上方導(dǎo)電區(qū)167旋轉(zhuǎn)到底部接觸電刷156 (再次參見圖18和圖19的教示)。由此可以顛倒
通過場線圈166的電流方向，電樞188可以繼續(xù)沿初始方向旋轉(zhuǎn)。優(yōu) 選在電樞188的每個半周重復(fù)該次序。
在四線圈徑向發(fā)動機(jī)電池組173中，優(yōu)選具有非活動的或者處于 從外部電源再充電狀態(tài)的兩個線圈，這兩個"額外線圈"(線圈"A'" 和線圈"B'")優(yōu)選包括它們自己的換向器和電刷組(再充電換向器部 分202)并基本如對線圈"A"和線圈"B"所描述的那樣工作。在優(yōu) 選操作中，當(dāng)線圈"A'"和線圈"B'"在磁路以外時，優(yōu)選允許線圈 "A'"和線圈"B'"冷卻或再充電。當(dāng)其被置于與磁場相互作用的位 置時，在旋轉(zhuǎn)部分過程中，通過將再充電換向器部分202連接到適當(dāng) 配置的外部控制器，其也可用于提供"受到要求時的"補(bǔ)充電源。通 過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件 下，考慮到諸如用戶偏好、預(yù)期應(yīng)用等問題，其他電路設(shè)置也可以滿 足需要，例如配置這種"基于要求"的控制器以在線圈"A"和線圈"B" 處于非活動區(qū)中時對線圈"A"和線圈"B"再充電。
圖24顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的用于四線圈換向 器180的動力換向部分200的電路設(shè)置的一般示意圖。為清楚起見， 在視圖中去掉了相應(yīng)的再充電換向器部分(見圖25)。顯示了線圈"A" 和線圈"B"發(fā)動機(jī)電池組線圈120與動力換向部分200、場線圈166、 以及外部控制器/場線圈電路182的電流控制部件168的優(yōu)選連接。
圖25顯示了圖解說明用于四線圈換向器180的再充電換向器部分 202的電路設(shè)置的一般示意圖。顯示了線圈"A'"和線圈"B，"發(fā)動 機(jī)電池組線圈120與外部控制器/再充電電路185和次級電源206的優(yōu) 選連接。應(yīng)注意，外部控制器/再充電電路185包括用于在每個半周中 顛倒電流極性的電流控制器210。
外部控制器/再充電電路185優(yōu)選用于通過次級電源206對發(fā)動機(jī) 電池組的"非活動"發(fā)動機(jī)電池組線圈120再充電，如圖所示。次級 電源206優(yōu)選包括通過外部源供電的再生制動系統(tǒng)和/或交流發(fā)電機(jī)/ 發(fā)電機(jī)208，如圖所示。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如用戶偏好、預(yù)期應(yīng)用等問題， 諸如電感耦合、燃料電池、二次電池組、飛輪存儲系統(tǒng)、基于內(nèi)燃的
29發(fā)電機(jī)、存儲電容器、純循環(huán)熱回收設(shè)備等其他次級電源設(shè)置也可以 滿足需要。
圖26顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的四線圈徑向發(fā)動 機(jī)電池組173內(nèi)的優(yōu)選線圈設(shè)置的側(cè)視圖。顯示了電源和充電電池線
圈中的電流流動的優(yōu)選定向。應(yīng)注意，場磁體130的磁極靴134不與 充電線圈"A'"和"B，"相互作用。
應(yīng)注意，線圈"A"和線圈"A'"中的電流流動方向是徑向向外 的，而線圈"B"和線圈"B'"中的電流流動方向是徑向向內(nèi)的。使用 該優(yōu)選設(shè)置，必須每隔180度就顛倒場線圈的極定向。但是，在發(fā)動 機(jī)電池組系統(tǒng)100的替代優(yōu)選實施例中，可使所有線圈的方向一致， 從而產(chǎn)生"單極"發(fā)動機(jī)。在該替代優(yōu)選實施例中，不是必須每隔180 度就將電流的方向顛倒。這樣可以通過永久磁體提供磁場，或者，作 為替代，永久磁體可以是構(gòu)成電樞轉(zhuǎn)子和被設(shè)置為提供磁場線圈的線 圈所必須的。在該優(yōu)選替代設(shè)置中，電刷156的功能是將線圈產(chǎn)生的 電流簡單耦合到外部發(fā)動機(jī)控制器。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如用戶偏好、預(yù) 期應(yīng)用、技術(shù)進(jìn)步等問題，其他發(fā)動機(jī)控制設(shè)置也可以滿足要求，例 如通過將具有遠(yuǎn)程控制能力的新式電子器件結(jié)合到轉(zhuǎn)子中，以提供線 圈電流的開關(guān)切換從而完全去除電刷，以及提供新式脈寬調(diào)制(PWM) 或其他速度控制和電池組充電電路方法等等。
此外，通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解， 在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用等問題，其他線圈設(shè)置也能滿 足要求，例如利用四個(不使用永久磁體的)電磁靴等等的替代實施 例的開發(fā)等等。在這種實施例中，當(dāng)從這種發(fā)動機(jī)中提取完全的動力 時，可將全部四個電磁場線圈通電。這種設(shè)置將所有線圈電池置于磁 場下，并使產(chǎn)生的扭矩最大化。
另外，通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解， 在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期操作、材料選擇等問題，其他線圈 通電設(shè)置也可以滿足需要，例如在操作過程中允許留下兩個線圈不通 電，從而在每個旋轉(zhuǎn)部分中允許線圈電池冷卻下來(以使電池組壽命 最大化)，當(dāng)施加制動時允許控制電路感知并向所有電磁場線圈提供電流(允許通過再生制動對全部四個線圈充電)等等。還應(yīng)注意，在前 述設(shè)置內(nèi)，在從電網(wǎng)對這種發(fā)動機(jī)電池組進(jìn)行外部充電的過程中，電 磁場線圈都不能通電。還應(yīng)注意，如果使用永久磁體，這些選擇則是 無效的。在這種永久磁體配置中，在從電網(wǎng)進(jìn)行外部再充電的過程中， 無法對磁場進(jìn)行電控，并且必須機(jī)械鎖緊轉(zhuǎn)子。
此外，通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解， 在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用等問題，其他充電設(shè)置也可以 滿足需要，例如從車載汽油發(fā)動機(jī)對電動車輛的"A'"和"B'"電池 線圈進(jìn)行充電以保持電池線圈充電至使電池組壽命最大化的優(yōu)選消耗 范圍內(nèi)。在這種情況下，優(yōu)選地，電池線圈不一定每個成90度延伸。
車輛設(shè)計者可以根據(jù)需要或偏好分配可用的360度(雖然最少必須要
兩個電池線圈以提供必要的換向)。還應(yīng)注意，可以通過控制通過定子 的電磁場線圈的電流或者通過轉(zhuǎn)子的線圈電池的電流來調(diào)整非永久磁 體實施例的速度。
圖27顯示了示意性圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的包括永久 磁體定子組件222的替代徑向發(fā)動機(jī)電池組220的橫斷面圖。發(fā)動機(jī) 電池組系統(tǒng)100的多個交流(AC)和直流(DC)實施例是可能的，如 圖所示。圖27顯示了包括永久磁體定子和四線圈轉(zhuǎn)子221的優(yōu)選實施 例。替代徑向發(fā)動機(jī)電池組220優(yōu)選包括電池線圈"A"、電池線圈"B"、 永久磁體130、靴及電刷固定組件224、用于電池線圈"A"、電池線圈 "B"的電刷156、速度控制電路226、電池再充電電路228，如圖所 示。優(yōu)選的，在驅(qū)動軸230從系統(tǒng)提取機(jī)械功，如圖所示。線圈"A'"、 線圈"B'"、電刷以及相關(guān)聯(lián)的充電電路優(yōu)選與所示橫斷面圖成90度 定位。
在所示電樞位置中，用小箭頭和旁邊的符號(I)表示線圈"A" 和線圈"B"內(nèi)流動的優(yōu)選電流。用大箭頭表示永久磁體定子組件222 內(nèi)的磁場定向。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理 解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、成本等問題，轉(zhuǎn)子組件 內(nèi)的其他磁設(shè)置也可以滿足需要，例如繞線式磁場線圈等等。
圖28顯示了示意性圖解根據(jù)本發(fā)明的另 一優(yōu)選實施例的包括永久 磁體轉(zhuǎn)子組件242的說明替代徑向發(fā)動機(jī)電池組240的橫斷面圖。替代徑向發(fā)動機(jī)電池組240優(yōu)選包括永久磁體轉(zhuǎn)子組件242、定子線圈 "A"、定子線圈"B"、速度控制電路226。優(yōu)選地，永久磁體轉(zhuǎn)子組 件242在定子線圈"A"和定子線圈"B"的位置固定的電化學(xué)電池104 的間隙142內(nèi)旋轉(zhuǎn)，如圖所示。優(yōu)選地，永久磁體轉(zhuǎn)子242機(jī)械連接 到驅(qū)動軸230，如圖所示。優(yōu)選地，在驅(qū)動軸230處從系統(tǒng)提取通過永 久磁體轉(zhuǎn)子組件242的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的機(jī)械功(扭矩)，如圖所示。支撐定 子線圈"A"和定子線圈"B"的定子結(jié)構(gòu)優(yōu)選適于包含多個用于可旋 轉(zhuǎn)地支撐驅(qū)動軸230的軸承244,如圖所示。定子結(jié)構(gòu)進(jìn)一步包括適于 幫助將替代徑向發(fā)動機(jī)電池組240安裝到預(yù)期應(yīng)用的安裝點上的底座 246。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，在適當(dāng) 的條件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、成本等問題，轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的其他磁 設(shè)置也可以滿足需要，例如繞線式磁場線圈等等。
圖29顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的另一替代實施例的優(yōu)選適于用 作飛輪型儲能設(shè)備的發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的替代發(fā)動機(jī)電池組250 的一般示意圖。
在替代發(fā)動機(jī)電池組250中，通過發(fā)動機(jī)電池組飛輪252的自供 電旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生軸能量，如圖所示。優(yōu)選地，當(dāng)前推進(jìn)不需要的多余動能 被存儲在發(fā)動機(jī)電池組飛輪252的旋轉(zhuǎn)質(zhì)量中。優(yōu)選地，當(dāng)推進(jìn)或其 他動力需求需要時提取該存儲的能量，如圖所示。優(yōu)選地，軸254包 括用于使軸254與發(fā)動機(jī)電池組飛輪252和負(fù)載260連接和分離的可 變聯(lián)接器256，如圖所示?？刂破?58優(yōu)選既控制徑向電池組線圈252 的操作(旋轉(zhuǎn)速度)又控制可變聯(lián)接器256的操作時機(jī)，如圖所示。 優(yōu)選地，飛輪252動力學(xué)自充電，也可以從外部源通過再生進(jìn)行充電， 例如車輛在制動過程中。
替代發(fā)動機(jī)電池組250特別適合作為混合動力車輛的動力源。在 該優(yōu)選應(yīng)用中，替代發(fā)動機(jī)電池250自加速到非常高的旋轉(zhuǎn)速度。一 旦被加速，替代發(fā)動機(jī)電池250優(yōu)選適于利用優(yōu)選包括磁懸浮軸承的 低摩擦設(shè)置和/或通過將發(fā)動機(jī)電池組飛輪252封裝在排空空氣的外罩 中來在長時間內(nèi)保持旋轉(zhuǎn)速度。優(yōu)選地，替代發(fā)動機(jī)電池組250機(jī)械 連接到車輛的驅(qū)動輪上，提取動力來推進(jìn)車輛。
圖30顯示了一般示意圖，圖解說明了根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的替代發(fā)動機(jī)電池組300。優(yōu)選地，替代發(fā)動機(jī)電池組300包括電樞
302，其被可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子組件310產(chǎn)生的至少一個磁場內(nèi)，如圖 所示。電樞302優(yōu)選包括支撐雙繞組304的導(dǎo)磁芯308，如圖所示。優(yōu) 選地，雙繞組304包括通過電解質(zhì)和隔離層設(shè)置隔開的一連串并聯(lián)導(dǎo) 電繞組。更具體而言，雙繞組304優(yōu)選包括陽極繞組312、陰極繞組 314、電解質(zhì)層316、以及隔離層318，如圖所示。優(yōu)選地，電解質(zhì)層 316成操作關(guān)系地設(shè)置在陽極繞組312和陰極繞組314之間，如圖所示。 優(yōu)選地，隔離層318設(shè)置在陽極繞組312與陰極繞組314之間以防止 電流引起導(dǎo)體間的短路，如圖所示。該優(yōu)選設(shè)置形成至少一個電化學(xué) 電池322。優(yōu)選地，電樞302因此被構(gòu)造和設(shè)置為形成至少一個磁場產(chǎn) 生電池組線圈306，其優(yōu)選能夠產(chǎn)生至少一個凸磁極，而且優(yōu)選能夠存 儲并傳遞可用于產(chǎn)生至少一個凸磁極的工作磁場的電流。優(yōu)選地，基 本上完全在繞組內(nèi)產(chǎn)生場電流。優(yōu)選由換向器設(shè)置320優(yōu)選通過換向 來控制在磁場產(chǎn)生電池組線圈306內(nèi)得到的電流流動，如圖所示。替 代發(fā)動機(jī)電池組300內(nèi)的優(yōu)選換向優(yōu)選遵循先前實施例中所述的普遍 束峪。
圖31A顯示了用于旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備的磁場產(chǎn)生電池組線圈330的 立體圖，其包括優(yōu)選位于優(yōu)選為導(dǎo)磁芯334的中心芯周圍的至少一個 導(dǎo)電薄膜電池組電池332，如圖所示。圖31B顯示了通過圖31A的截 面面31B-31B的剖面圖。優(yōu)選地，磁場產(chǎn)生電池組線圈330 (本文至 少包含繞線式磁場線圈)可用于構(gòu)造旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備(例如電動發(fā)動 機(jī)、發(fā)電機(jī)、交流發(fā)電機(jī)等等)。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普 通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、成本等 問題，諸如空芯等其他芯設(shè)置也可以滿足需要。
與磁場產(chǎn)生電池組線圈306不同，磁場產(chǎn)生電池組線圈330優(yōu)選 包括場繞組，其由一個或多個電池組電池組成，最優(yōu)選地，由導(dǎo)電薄 膜電池組電池332組成，如圖所示。優(yōu)選地，每個導(dǎo)電薄膜電池組電 池332被設(shè)置成縱向長度基本在其寬度以上的基本柔性條帶，如圖所 示(應(yīng)注意，導(dǎo)電薄膜電池組電池332的圖示寬度未依比例，而是被 擴(kuò)大以便于顯示)。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將 理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如制造方法、技術(shù)進(jìn)步、制造成本等問題，其^也條帶寬度設(shè)置也能滿足需要，例如制造具有與常規(guī)銅繞 組的寬度接近的寬度的條帶等等。
優(yōu)選地，導(dǎo)電薄膜電池組電池332具有足夠的柔性以允許上述繞
組存在。圖38顯示的圖示一般圖解說明了用于形成磁場產(chǎn)生電 fe線圈 330的優(yōu)選步驟。
與先前的電化學(xué)池實施例相同，導(dǎo)電薄膜電池組電池332被構(gòu)造 和設(shè)置為產(chǎn)生源自至少一個電化學(xué)過程的電流。所述電流優(yōu)選用于在 磁場產(chǎn)生電池組線圈330內(nèi)產(chǎn)生至少一個磁場。
優(yōu)選通過將電池組的部件作為薄膜(5pm以下)沉積在至少一個 支撐基板上來構(gòu)造薄膜固態(tài)電池組。導(dǎo)電薄膜電池組電池332的優(yōu)選 實方但例優(yōu)選包括至少一個柔性基板338(本文至少包含至少一個支撐基 板)，其支撐與至少一個陰極集電器340成操作關(guān)系的至少一個陰極 342、與至少一個陽極集電器348成操作關(guān)系的至少一個陽極346、以 及l(fā)皮構(gòu)造和設(shè)置為支持上述電化學(xué)過程的至少一個電解質(zhì)344。優(yōu)選 地，電解質(zhì)344設(shè)置成與陽極346和陰極342均成操作關(guān)系，如圖31B 所示。優(yōu)選使用至少一個柔性聚合物箔作為柔性基板338。優(yōu)選地，采 用低溫沉積過程來構(gòu)造導(dǎo)電薄膜電池組電池332，如下文所詳述。這種 優(yōu)選低溫沉積過程用在例如亞特蘭大佐治亞的Excellatron Solid State 有限責(zé)任公司(網(wǎng)址www.excellatron.com)所制造的商業(yè)薄膜電池組 電 也中。大多數(shù)電流薄膜電池技術(shù)利用鋰基化學(xué)物質(zhì)。通過閱讀本說 明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到 諸如設(shè)計偏好、預(yù)期應(yīng)用、技術(shù)進(jìn)步等問題，諸如碳化鋅、鋅二氧化 錳、生物材料、納米材料、未來技術(shù)等其他薄膜電池化學(xué)物質(zhì)也能滿 足需要。
優(yōu)選地，通過在氬(Ar)氣氛下濺射適當(dāng)?shù)慕饘?約0.3pm厚) 來沉積陰極集電器340和陽極集電器348。優(yōu)選地，通過Ar+02中的各 化合物的燒結(jié)靶射頻磁控濺射來沉積陰極的LiC。02或LiMn204膜，而 通過Ar+02中的V的反應(yīng)濺射來沉積V205膜。優(yōu)選地，濺射UPON 電解質(zhì)膜覆蓋陰極342和柔性基板338僅僅到陽極集電器348的部分， 以便隔離基板338與陽極346。優(yōu)選地，可以應(yīng)用保護(hù)層337來保護(hù)組 件。優(yōu)選地，導(dǎo)電薄膜電池組電池332包括至少一種鋰基化學(xué)物質(zhì)。
對于薄膜鋰電池組電池，將鋰金屬薄層熱蒸發(fā)到LiPON上作為陽極 346。對于薄膜鋰離子電池組，用(通過N2環(huán)境下的Sn靶濺射沉積的) Sii3N4層作為陰離子。應(yīng)注意，例如在Zhang等人的美國專利 No.6,835,493中更為詳細(xì)地描述了這種導(dǎo)電薄膜電池組電池的配置和 操作，以引用的方式將其并入本文作為實施工程的示例。通過閱讀本 說明書的教示，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮 到諸如預(yù)期應(yīng)用、成本等問題，其他產(chǎn)生/儲能設(shè)置也能滿足需要，例 如使用包括(濕或干)電池極板的繞組、超級電容器等等。
常規(guī)的再充電電池組在高于60。
(C)的溫度下容量顯著衰退。 如上所述所構(gòu)造的導(dǎo)電薄膜電池組電池332優(yōu)選包括比較高的溫度穩(wěn) 定性。上述類型的薄膜電池組電池可以工作在高達(dá)約150°的溫度下。 這一優(yōu)選熱特性使導(dǎo)電薄膜電池組電池332特別適合用于高功率的旋 轉(zhuǎn)式電動設(shè)備，例如電動車輛驅(qū)動發(fā)動機(jī)，如圖32進(jìn)一步所述。
圖32顯示了圖解說明根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的替代徑向發(fā)動機(jī) 電池組350的立體圖。圖33顯示了圖解說明圖32的替代徑向發(fā)動機(jī) 電池組350的前視圖。圖34顯示了圖解說明替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350 的側(cè)視圖。圖35顯示了包括通過圖33的截面35-35部分剖開的立體圖。 圖36顯示了通過圖33的截面36-36的剖面圖。圖37顯示了圖解說明 替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350的優(yōu)選部件的分解立體圖。優(yōu)選地，使用 通常與磁場產(chǎn)生電池組線圈330的優(yōu)選結(jié)構(gòu)和設(shè)置匹配的場線圈來構(gòu) 造替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350 (見圖31A)。還應(yīng)注意，為清楚起見， 圖中省略了軸承和其他支撐結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350包括被可旋轉(zhuǎn)地支撐在定子 組件352內(nèi)的轉(zhuǎn)子組件354，如圖所示。優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子組件354和定子 組件352被徑向空氣間隙356隔開，如圖所示。優(yōu)選地，定子組件352 包括至少一個、優(yōu)選多個徑向設(shè)置的定子磁場源358，如圖所示。優(yōu)選 地，每個定子磁場源358被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生定向為朝向轉(zhuǎn)子組件354 并通過徑向空氣間隙356延伸的至少一個凸磁極，如圖所示。
優(yōu)選地，通過至少一個繞線式磁場線圈362產(chǎn)生每個定子磁場源 358，如圖所示。優(yōu)選地，每個磁場線圈362包括基本與磁場產(chǎn)生電池
35組線圈330類似的構(gòu)造，如前所述。更具體而言，磁場線圈362包括 至少一個導(dǎo)磁芯364和纏繞在導(dǎo)磁芯364周圍的至少一個場繞組366， 如圖所示。優(yōu)選地，導(dǎo)磁芯364包括軟鐵或鐵合金。每個導(dǎo)磁芯364 可以優(yōu)選包括磁極靴365，其用于引導(dǎo)磁場穿過延伸相互作用區(qū)。外部 支撐結(jié)構(gòu)367優(yōu)選用于維持定子元件的定位，如圖所示。
場繞組366優(yōu)選包括上述導(dǎo)電薄膜電池組電池332，每個導(dǎo)電薄膜 電池組電池332優(yōu)選適于產(chǎn)生源自至少一個電化學(xué)過程的電流。優(yōu)選 地，源自導(dǎo)電薄膜電池組電池332的電流用于對磁場線圈362通電以 產(chǎn)生形成磁極的磁場。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子組件354包括至少一個、優(yōu)選多個轉(zhuǎn)子磁場源360, 每個轉(zhuǎn)子磁場源360優(yōu)選被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生至少一個定向為通過徑 向間隙356面向定子組件352的凸磁極。優(yōu)選地，每個轉(zhuǎn)子磁場源360 包括適于在轉(zhuǎn)子組件354內(nèi)產(chǎn)生凸磁極的永久磁體368。轉(zhuǎn)子組件354 優(yōu)選包括圓柱芯361，如圖所示。圓柱芯361的內(nèi)部是部分中空的，并 且可以優(yōu)選用于根據(jù)需要安置電路、傳動齒輪等等。
優(yōu)選地，永久磁體368凹陷進(jìn)轉(zhuǎn)子組件354的外周面中，如圖所 示。優(yōu)選的是，定子組件352包括16個磁場線圈362以匹配轉(zhuǎn)子組件 354的16磁體的永久磁體368。由于稀土永久磁體固有的高磁場和低 損耗，優(yōu)選采用稀土永久磁體作為永久磁體368。這一優(yōu)選特性有助于 在磁場線圈362中的給定電流下產(chǎn)生相對穩(wěn)定的扭矩。該優(yōu)選特性對 許多工業(yè)應(yīng)用來說用處很大，特別是在車輛驅(qū)動系統(tǒng)中非常有用。適 于用作永久磁體368的稀土永久磁體包括NdFe基磁體(group),替代 地優(yōu)選包括永久釤鈷磁體(SmCo)。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng) 域普通技術(shù)人員將理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、成 本等問題，轉(zhuǎn)子組件內(nèi)的其他磁設(shè)置也能滿足需要，例如陶瓷磁體、 鐵氧體(ferrite)磁體、繞線式磁場線圈等等。
優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子組件354和定子組件352的兩個或多個各自的凸磁 極之間的電動相互作用導(dǎo)致優(yōu)選在軸370處被轉(zhuǎn)化為動力輸出的旋轉(zhuǎn) 運(yùn)動。更具體而言，轉(zhuǎn)子組件354的每個凸磁極包括與定子組件352 的每個凸磁極相關(guān)的至少一個相關(guān)設(shè)置。在這種優(yōu)選物理設(shè)置中，通 過轉(zhuǎn)子組件354與定子組件352之間的電樞感應(yīng)(結(jié)合用于動態(tài)控制磁場線圈362內(nèi)的電流流動的裝置)使轉(zhuǎn)子組件354能夠旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，用另外的電化學(xué)電池372填充定子組 件352的每一側(cè)存在的中空截頭圓錐孔隙371，如圖所示。這優(yōu)選在替 代徑向發(fā)動機(jī)電池組350內(nèi)提供了額外的儲能能力。另夕卜，可以利用 電化學(xué)電池372作為用于產(chǎn)生場的次級裝置。
替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350優(yōu)選適于廣泛的旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備應(yīng)用。 預(yù)期替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350可以超出約10比1的速度范圍工作。 這優(yōu)選消除了大多數(shù)車輛應(yīng)用中的傳動需要(除要求最高的低速/高扭 矩應(yīng)用之外)。還應(yīng)注意，替代徑向發(fā)動機(jī)電池350可以優(yōu)選包括按照 常規(guī)發(fā)動機(jī)的方式安裝在車輛內(nèi)的一個大發(fā)動機(jī)，或者替代優(yōu)選地， 可以包括能夠安裝在每個車輪內(nèi)的一組較小的發(fā)動機(jī)。替代發(fā)動機(jī)電 池組350的優(yōu)選直接驅(qū)動(無傳動)能力可使這種"分布式"設(shè)置切 實可行，特別是如果將控制嵌在轉(zhuǎn)子組件354的中空部分中。例如， 優(yōu)選實施例可以優(yōu)選包括安裝在上述發(fā)動機(jī)電池組外面的上路 (road-going)輪胎上。這樣，在每個車輪處包括發(fā)動機(jī)電池組的車輛 中消除了車輪和輪圈的重量。通過閱讀本說明書的教示，本領(lǐng)域普通 技術(shù)人員應(yīng)理解，在適當(dāng)?shù)臈l件下，考慮到諸如預(yù)期應(yīng)用、市場等問 題，其他發(fā)動機(jī)電池組設(shè)置也可以滿足需要，例如裝有車輪的發(fā)動機(jī) 電池組配置，其作為轉(zhuǎn)換套件利用定子內(nèi)的永久磁體等等使常規(guī)車輛 適應(yīng)全電動或混合動力?？梢詢?yōu)選利用計算機(jī)開發(fā)工具來輔助特定發(fā) 動機(jī)電池組應(yīng)用的設(shè)計。例如，可采用賓夕法尼亞州匹茲堡的Ansoft 公司的RMxprt軟件來輔助本文所述的發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的優(yōu)選實 施例的設(shè)計、分析、以及仿真。
替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350非常適合在電動車輛應(yīng)用中使用的高 性能電子控制器下工作。通過向場線圈提供高強(qiáng)度電流脈沖序列來達(dá) 到這種優(yōu)選控制器性能改善。優(yōu)選替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350的薄膜 電池非常適于處理這些脈沖。這種優(yōu)選的高性能控制器包括由例如科 羅拉多州弗雷德里克的UQM技術(shù)公司生產(chǎn)的汽車電動發(fā)動機(jī)控制器。
圖38顯示的圖示圖解說明了根據(jù)發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的優(yōu)選方 法形成圖31的磁場產(chǎn)生電池組線圈330的優(yōu)選方法380。應(yīng)注意，方 法380的初始優(yōu)選步驟優(yōu)選預(yù)先假定已提供至少一個新的或已有的導(dǎo)
37磁芯334作為開始點。
優(yōu)選地，如優(yōu)選步驟382所示，提供至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電 池332。優(yōu)選的是，該導(dǎo)電薄膜電池組電池通常遵循圖31A和圖31B 的導(dǎo)電薄膜電池組電池332的優(yōu)選結(jié)構(gòu)和設(shè)置。接下來，如優(yōu)選步驟 384所示，將導(dǎo)電薄膜電池組電池332纏繞在導(dǎo)磁芯334周圍以形成磁 場產(chǎn)生電池組線圈330 (如圖31A所示)。在方法380隨后的優(yōu)選步驟 中，將磁場產(chǎn)生電池組線圈330結(jié)合到被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生至少一個 可用的機(jī)械力的至少一個電動設(shè)備中，如優(yōu)選歩驟386所示。這種電 動設(shè)備可以優(yōu)選包括替代徑向發(fā)動機(jī)電池組350。
圖39顯示的圖示圖解說明了根據(jù)發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的優(yōu)選方 法和實施例改變常規(guī)電動發(fā)動機(jī)392以形成優(yōu)選發(fā)動機(jī)電池組實施例 394的優(yōu)選方法390。方法390的優(yōu)選步驟包括分解常規(guī)電動發(fā)動機(jī) 392，然后用具有相同的總尺寸的導(dǎo)電薄膜電池組電池332代替常規(guī)銅 繞組。該優(yōu)選變體產(chǎn)生聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組398，其包含包括上述導(dǎo) 電薄膜電池組電池332的磁場線圈繞組。應(yīng)注意，上述變體對于常規(guī) 電動發(fā)動機(jī)392的控制系統(tǒng)來說是本質(zhì)上"透明的"。優(yōu)選地，常規(guī)電 動發(fā)動機(jī)392可以包括"即用產(chǎn)品"單元。優(yōu)選地，為了用方法390 改造旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備，可以特殊制造連續(xù)條帶配置中的導(dǎo)電薄膜電池 組電池332。
因此，本文描述了一種方法390，其涉及將常規(guī)電動發(fā)動機(jī)392(常 規(guī)旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備)轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖粋€聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組398。首先， 從銅繞組定子線圈395上拆下基本上所有的銅(或等效)繞組401，剩 下空的導(dǎo)磁芯397，如優(yōu)選步驟400所示。接下來，如優(yōu)選步驟402 所示，提供充分長的導(dǎo)電薄膜電池組電池332的條帶。接下來，將導(dǎo) 電薄膜電池組電池332的條帶纏繞在導(dǎo)磁芯397周圍以形成至少一個 發(fā)動機(jī)電池組實施例394，如優(yōu)選步驟406所示。還要注意，導(dǎo)電薄膜 電池組電池332被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生源自至少一個電化學(xué)過程的電流； 以及所述電流可用于在得到的發(fā)動機(jī)電池組實施例394的磁場產(chǎn)生電 磁組線圈內(nèi)產(chǎn)生至少 一個磁場。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)了解，發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)IOO適于有利地 應(yīng)用在許多技術(shù)領(lǐng)域，范圍從小型電池驅(qū)動到路上車輛應(yīng)用。如前所
38述，技術(shù)優(yōu)選適于作為聯(lián)用發(fā)電機(jī)/電存儲裝置工作。發(fā)動機(jī)電池組系 統(tǒng)100的優(yōu)選實施例中所獲得的固有緊湊性導(dǎo)致系統(tǒng)的傳動損耗的顯 著降低(功率等于電流的平方與電阻的積)。更具體而言，通過將關(guān)鍵 的電動發(fā)動機(jī)和電化學(xué)電池組功能結(jié)合到一組共用結(jié)構(gòu)中來減小系統(tǒng) 總的尺寸和質(zhì)量，申請人的發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)100的使用有效地擴(kuò)大 了大多數(shù)電驅(qū)動系統(tǒng)的潛在性能。
申請人已描述了申請人的該發(fā)明的優(yōu)選實施例，應(yīng)理解，本發(fā)明 的最大范圍包括諸如多種形狀、尺寸和材料等改變。當(dāng)連同以上說明 書閱讀時，所述范圍僅由權(quán)利要求限制。此外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員 來說，通過以上描述和權(quán)利要求，申請人的發(fā)明的許多其他優(yōu)點將顯 而易見。
權(quán)利要求
1、一種動力系統(tǒng)，包括a)至少一個磁場源，其被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生具有沿至少一個第一方向延伸的通量線的至少一個磁場；b)至少一個電化學(xué)能源，其被構(gòu)造和設(shè)置為由至少一個電化學(xué)過程產(chǎn)生至少一個電勢；以及c)至少一個定位器，其被構(gòu)造和設(shè)置為將所述至少一個電化學(xué)能源定位在與所述至少一個磁場相互作用的至少一個位置上；d)其中所述至少一個電化學(xué)能源包括被構(gòu)造和設(shè)置為傳導(dǎo)至少一個電流的流動的至少一個電極，所述電流源自所述至少一個電勢并沿與所述第一方向垂直的至少一個第二方向；e)其中所述至少一個電流與所述至少一個磁場之間的相互作用產(chǎn)生沿與所述至少一個第一方向和所述至少一個第二方向均垂直的第三方向?qū)嵸|(zhì)上直接作用于所述至少一個電化學(xué)能源的至少一個磁力；以及f)其中所述至少一個磁力對所述至少一個電化學(xué)能源的作用產(chǎn)生至少一個可用的機(jī)械力。
2、 如權(quán)利要求1所述的動力系統(tǒng)，其中a) 所述至少一個定位器包括至少一個運(yùn)動實現(xiàn)器，其被構(gòu)造和設(shè) 置為使所述至少一個電化學(xué)能源與所述至少一個磁場源之間能夠相對 運(yùn)動；b) 所述至少一個磁力對所述至少一個電化學(xué)能源的影響產(chǎn)生所述 相對運(yùn)動；以及c) 所述相對運(yùn)動包括可從所述動力系統(tǒng)提取的機(jī)械功。
3、 如權(quán)利要求2所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電極包括至 少一個磁場集中器，其被構(gòu)造和設(shè)置為集中所述至少一個磁場以增強(qiáng) 與所述至少一個電極內(nèi)傳導(dǎo)的所述至少一個電流的磁場相互作用。
4、 如權(quán)利要求2所述的動力系統(tǒng)，其中a) 所述至少一個運(yùn)動實現(xiàn)器包括至少一個旋轉(zhuǎn)器，其被構(gòu)造和設(shè) 置為允許繞至少一個旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)；b) 所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸包括與所述第三方向不平行的定向；以及c) 所述至少一個磁力產(chǎn)生繞所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸的至少一個旋轉(zhuǎn) 扭矩。
5、 如權(quán)利要求4所述的動力系統(tǒng)，其中a) 所述至少一個電化學(xué)能源包括至少一個電化學(xué)電池；b) 所述至少一個電化學(xué)電池包括i) 被構(gòu)造和設(shè)置為支持所述至少一個電化學(xué)過程的至少一種電 解質(zhì)，以及ii) 所述至少一個電極；c) 所述至少一個電極與所述至少一種電解質(zhì)導(dǎo)電連接；以及d) 所述至少一個電極包括至少一個導(dǎo)電陽極部分和至少一個導(dǎo)電 陰極部分，每個所述導(dǎo)電陽極部分和所述導(dǎo)電陰極部分均被構(gòu)造和設(shè) 置為傳導(dǎo)通過所述至少一個電化學(xué)過程產(chǎn)生的至少一個電荷。
6、 如權(quán)利要求5所述的動力系統(tǒng)，其中a) 所述至少一個導(dǎo)電陽極部分和所述至少一個導(dǎo)電陰極部分定向 為包括至少一個空隙空間；以及b) 所述至少一種電解質(zhì)實質(zhì)上在所述至少一個空隙空間內(nèi)層疊在 所述至少一個導(dǎo)電陽極部分與所述至少一個導(dǎo)電陰極部分之間。
7、 如權(quán)利要求6所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電化學(xué)能源 包括多個所述至少一個電化學(xué)電池。
8、 如權(quán)利要求7所述的動力系統(tǒng)，其中所述多個的每個所述至少 一個電化學(xué)電池中包括至少一個電絕緣體，其被構(gòu)造和設(shè)置為使所述 至少一個導(dǎo)電陽極部分與至少一個相鄰的所述至少一個電化學(xué)電池的 所述導(dǎo)電陰極部分電絕緣。
9、 如權(quán)利要求8所述的動力系統(tǒng)，其中a) 所述至少一個電化學(xué)電池的所述多個包括至少一個凸極電樞， 其包括所述至少一個電化學(xué)電池繞所述至少一個旋轉(zhuǎn)軸的至少一個通 常徑向的設(shè)置；以及b) 所述至少一個磁場源包括至少一個定子，其被構(gòu)造和設(shè)置為允 許所述至少一個凸極電樞在所述至少一個磁場內(nèi)旋轉(zhuǎn)。
10、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中所述旋轉(zhuǎn)器包括至少一 個驅(qū)動軸，其被構(gòu)造和設(shè)置為從所述至少一個凸極電樞傳遞扭矩。
11、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中電連接所述至少一個電 化學(xué)電池以形成至少一個疊片線圈。
12、 如權(quán)利要求8所述的動力系統(tǒng)，其中電連接所述至少一個電 化學(xué)電池以形成至少一個并聯(lián)電路。
13、 如權(quán)利要求13所述的動力系統(tǒng)，其中電連接所述至少一個電 化學(xué)電池以形成至少一個串聯(lián)電路。
14、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括被構(gòu)造和設(shè)置 為控制與所述至少一個磁場相互作用的電流水平的至少一個電流控制 器。
15、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電化學(xué)電 池包括至少一個二次型電池。
16、 如權(quán)利要求14所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個電流控制 器包括至少一個再充電電路。
17、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個磁場源包 括至少一個電磁場發(fā)生器。
18、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個磁場源包 括至少一個永久磁體。
19、 如權(quán)利要求16所述的動力系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括至少一個換向器，其被構(gòu)造和設(shè)置為控制電流流動。
20、 如權(quán)利要求19所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個換向器包 括至少一個協(xié)調(diào)器以協(xié)調(diào)所述至少一個磁場和所述至少一個電流的相 互作用。
21、 如權(quán)利要求15所述的動力系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括a) 至少一個輔助能源，其被構(gòu)造和設(shè)置為對所述至少一個二次型 電池再充電；以及b) 至少一個外部電連接，其被構(gòu)造和設(shè)置為從所述至少一個輔助 能源對所述至少一個二次型電池再充電。
22、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中a) 所述至少一個凸極電樞包括所述至少一個電化學(xué)電池的所述多 個的至少兩個分立分組；b) 所述至少兩個分立分組至少之一被構(gòu)造和設(shè)置為與所述至少一 個磁場相互作用以產(chǎn)生可提取的能量；以及c) 將所述至少兩個分立分組至少之一中的至少一個與所述至少一 個磁場隔離，以允許至少一個替代的非動力產(chǎn)生功能。
23、 如權(quán)利要求22所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個替代的非 動力產(chǎn)生功能包括從所述至少兩個分立分組的所述至少之一產(chǎn)生的熱 耗散。
24、 如權(quán)利要求22所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個替代的非 動力產(chǎn)生功能包括所述至少兩個分立分組的所述至少之一的再充電。
25、 如權(quán)利要求9所述的動力系統(tǒng)，其中所述至少一個凸極電樞包括至少一個飛輪組件，其被構(gòu)造和設(shè)置為存儲可提取的動能。
26、 一種涉及制作用于旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備的至少一個繞線式磁場線 圈的方法，所述至少一個繞線式磁場線圈包括至少一個導(dǎo)磁芯，所述方法包括下列步驟a) 提供至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池；以及b) 將所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池纏繞在至少一個芯周圍， 以形成至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈；c) 其中所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生源 自至少一個電化學(xué)過程的電流；以及d) 所述電流可用于在所述至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈內(nèi)產(chǎn)生至 少一個磁場。
27、 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池 組電池包括a) 至少一個支撐基板，其被構(gòu)造和設(shè)置為支撐i) 至少一個陰極集電器，ii) 與所述至少一個陰極集電器成操作關(guān)系的至少一個陰極；iii) 與所述至少一個陰極成操作關(guān)系的被構(gòu)造和設(shè)置為支持所 述至少一個電化學(xué)過程的至少一種電解質(zhì)，iv) 與所述至少一種電解質(zhì)成操作關(guān)系的至少一個陽極，以及v) 與所述至少一個陽極成操作關(guān)系的至少一個陽極集電器；b) 其中所述至少一個支撐基板包括縱向長度基本上在其最大寬度 以上的至少一個基本柔性條帶。
28、 如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池 組電池包括至少一種鋰基化學(xué)物質(zhì)。
29、 如權(quán)利要求26所述的方法，其進(jìn)一步包括將所述至少一個磁 場產(chǎn)生電池組線圈結(jié)合到被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生至少一個可用的機(jī)械力的至少一個電動設(shè)備中的步驟。
30、 一種聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，包括a) 通過至少一個徑向空氣間隙彼此隔開以在其間進(jìn)行電動相互作 用的至少一個定子和至少一個轉(zhuǎn)子；b) 其中所述至少一個定子包括至少一個定子磁場源，其被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生通過所述徑向空氣間隙定向而面向所述至少一個轉(zhuǎn)子的至 少一個凸磁極；C)其中所述至少一個轉(zhuǎn)子包括至少一個轉(zhuǎn)子磁場源，其被構(gòu)造和 設(shè)置為產(chǎn)生通過所述徑向空氣間隙定向而面向所述至少一個定子的至 少一個凸磁極；d) 其中所述至少一個定子磁場源和所述至少一個轉(zhuǎn)子磁場源的至少之一包括至少一個繞線式磁場線圈；e) 其中所述至少一個繞線式磁場線圈包括i) 至少一個芯，以及ii) 至少一個場繞組；f) 其中所述至少一個場繞組被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生源自至少一個電 化學(xué)過程的電流；g) 其中所述電流用于對所述至少一個繞線式磁場線圈通電以產(chǎn)生 所述至少一個凸磁極；以及h) 其中所述至少一個凸磁極中的至少兩個之間所產(chǎn)生的電動相互 作用被轉(zhuǎn)化為動力輸出。
31、 如權(quán)利要求30所述的聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其中所述 至少一個場繞組包括至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池。
32、 如權(quán)利要求30所述的聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其中所述至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池包括a)至少一個支撐基板，其被構(gòu)造和設(shè)置為支撐i) 至少一個陰極集電器，ii) 與所述至少一個陰極集電器成操作關(guān)系的至少一個陰極；m)與所述至少一個陰極成操作關(guān)系的被構(gòu)造和設(shè)置為支持所 述至少一個電化學(xué)過程的至少一種電解質(zhì)，iv)與所述至少一種電解質(zhì)成操作關(guān)系的至少一個陽極，以及 V)與所述至少一個陽極成操作關(guān)系的至少一個陽極集電器； b)其中所述至少一個支撐基板包括縱向長度實質(zhì)上在其最大寬度 以上的至少一個實質(zhì)柔性條帶。
33、 如權(quán)利要求30所述的聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其進(jìn)一步 包括a) 至少一個至少一個換向器，其被構(gòu)造和設(shè)置為動態(tài)控制所述至少一個繞線式磁場線圈內(nèi)的電流流動；b) 其中所述至少一個定子包括多個所述至少一個繞線式磁場線 圈，每一個都被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生所述至少一個定子的一個所述至少C)其中所述至少一個轉(zhuǎn)子包括多個永久磁體，每個所述永久磁體 被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生所述至少一個轉(zhuǎn)子的一個所述至少一個凸磁極；d) 其中所述多個永久磁體沿所述至少一個轉(zhuǎn)子的至少一個外周設(shè)置；e) 其中所述至少一個轉(zhuǎn)子被可旋轉(zhuǎn)地支撐在所述至少一個定子內(nèi)；f) 其中所述至少一個轉(zhuǎn)子的每個所述至少一個凸磁極包括與所述 至少一個定子的每個所述至少一個凸磁極相關(guān)的至少一個相關(guān)設(shè)置， 由于所述至少一個定子與所述至少一個轉(zhuǎn)子之間的電樞感應(yīng)，結(jié)合所 述多個所述至少一個繞線式磁場線圈內(nèi)的電流流動的動態(tài)控制，使所 述至少一個轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)。
34、 如權(quán)利要求30所述的聯(lián)合電動發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，其中所述 至少一個導(dǎo)電薄膜電池組電池包括至少一種鋰基化學(xué)物質(zhì)。
35、 一種涉及將常規(guī)旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備轉(zhuǎn)化為至少一個聯(lián)合電動發(fā) 動機(jī)電池組的方法，所述方法包括下列步驟a) 從常規(guī)旋轉(zhuǎn)式電動設(shè)備的至少一個芯上實質(zhì)去除常規(guī)磁繞組；b) 提供至少一個導(dǎo)電電池組電池；以及c) 將所述至少一個導(dǎo)電電池組電池纏繞在至少一個芯周圍，以形 成至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈；d) 其中所述至少一個導(dǎo)電電池組電池被構(gòu)造和設(shè)置為產(chǎn)生源自至 少一個電化學(xué)過程的電流；以及e) 所述電流可用于在所述至少一個磁場產(chǎn)生電池組線圈內(nèi)產(chǎn)生至 少一個磁場。
全文摘要
一種聯(lián)合發(fā)動機(jī)電池組系統(tǒng)，包括適于利用一組共用功能結(jié)構(gòu)將自生電流轉(zhuǎn)化為機(jī)械動力的電源。優(yōu)選實施例包括電化學(xué)電池，其包括在磁場中直接產(chǎn)生可提取的機(jī)械力的場感應(yīng)電極。
文檔編號H02J7/00GK101627516SQ200880004794
公開日2010年1月13日 申請日期2008年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月14日
發(fā)明者J·C·麥克威克斯 申請人:J·C·麥克威克斯