專利名稱：合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型主要涉及一種集成式電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)裝置，該裝置返還可用來驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的電能。本實(shí)用新型尤其涉及一種高 效強(qiáng)力電動(dòng)機(jī)，其通過利用基本類似發(fā)電機(jī)部段的配置，從而將將發(fā)電機(jī)部段包括在內(nèi)。
背景技術(shù)：
電子線路的無功設(shè)備(Reactive devices)(即電感和電容)是已知的忙能設(shè)備。再生電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生電能，該電能再被反饋至電動(dòng)機(jī)，因此，再生電動(dòng)機(jī)是一種機(jī)械式貯能的無功設(shè)備。電動(dòng)機(jī)是能量轉(zhuǎn)換設(shè)備，能進(jìn)行任意方向的能量轉(zhuǎn)換。當(dāng)電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)聯(lián)合時(shí)，發(fā)電機(jī)的電壓輸出便作為功率放大器的電源，該電壓輸出還降低了驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)所需的電量。不用向發(fā)電機(jī)輸入電能，而是將該電能作為電源，從供給其的機(jī)械能中汲取。該可測量結(jié)果是線圈感應(yīng)的有效再生，這是新時(shí)代的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)所具有的性能。隨著全世界對環(huán)境保護(hù)的日益關(guān)注，再生電動(dòng)機(jī)控制的優(yōu)點(diǎn)變得逐漸明顯，并成為這類電動(dòng)機(jī)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力。在此以引用的方式納入U(xiǎn)S4684814，其公開了一種緊湊高效的非中斷式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)電力系統(tǒng)，用于產(chǎn)生和供應(yīng)頻率基本恒定的負(fù)載交流和電壓基本恒定的負(fù)載交流，該電動(dòng)機(jī)為同步交流電動(dòng)機(jī)，可利用非規(guī)則和非中斷式交流線性電源供能，該電動(dòng)機(jī)還能夠在交流線性電源中斷后將其旋轉(zhuǎn)能量轉(zhuǎn)換為持續(xù)多秒的交流輸出。所述電力系統(tǒng)包括高效同步的永磁體交流電動(dòng)機(jī)和交流發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)連接至電動(dòng)機(jī)并由該電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。所述電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)都具有大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量共用轉(zhuǎn)子，其中，外部圓柱形外殼包括電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子部件，所述轉(zhuǎn)子部件由高透氣性軟磁性材料制成，并具有可磁化的永磁性材料表面層，在每個(gè)定子上具有激勵(lì)線圈，可在交流電作用下磁化，所述激勵(lì)線圈具有鄰接永磁性材料層的磁極片，以按照選擇模式將所述層磁化為北磁極和南磁極。所述電動(dòng)機(jī)定子位于共用轉(zhuǎn)子內(nèi)，并由該共用轉(zhuǎn)子包圍，所述定子具有電源繞組，以產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，同時(shí)發(fā)電機(jī)定子具有用于在所述磁化轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)期間向負(fù)載產(chǎn)生交流電的繞組。這些定子都具有反饋繞組。在電動(dòng)機(jī)定子中，所述反饋繞組產(chǎn)生選擇幅度和相位的交流電，諧振電路將該交流電傳輸至激勵(lì)線圈并在該處聯(lián)合以提供磁化，從而借助交流的能量和相位將永磁性材料層磁化為所選擇的模式。在發(fā)電機(jī)中，反饋繞組產(chǎn)生的交流電由電路傳輸至發(fā)電機(jī)的激勵(lì)線圈，該激勵(lì)線圈將從本質(zhì)上中和任何由于同步速度的改變而導(dǎo)致磁場感生的交流。在此以引用的方式納入U(xiǎn)S4684814，其公開了一種例如電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)或再生電動(dòng)機(jī)這樣的設(shè)備，該設(shè)備包括轉(zhuǎn)子裝置和定子裝置。所述定子裝置具有介質(zhì)電磁體外殼和至少一個(gè)可供能式電磁體組件，該電磁體組件包括整體非晶態(tài)金屬磁芯。該整體非晶態(tài)金屬磁芯由多個(gè)單獨(dú)形成的非晶態(tài)金屬核心件形成。該介質(zhì)電磁體外殼具有核心件開口，形成于電磁體外殼，用于將所述單獨(dú)形成的非晶態(tài)金屬核心件保持在彼此鄰接的位置上，以形成所述整個(gè)非晶態(tài)金屬磁芯。所述設(shè)備進(jìn)ー步包括控制裝置，該控制裝置能夠可變地控制所述磁體的激活和去活，使用多個(gè)激活和去活參數(shù)的組合，以控制所述設(shè)備的速度、效率、扭矩和功率。在此以引用的方式納入WIPO W0/2006/108146，其公開了ー種發(fā)明，該發(fā)明旨在實(shí)現(xiàn)這樣一種目標(biāo)在來自外部的任意旋轉(zhuǎn)頻率的驅(qū)動(dòng)カ產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)期間，在機(jī)器內(nèi)部額外且恒定地產(chǎn)生ー種新的驅(qū)動(dòng)力。該發(fā)明包括用于同步旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)(線性驅(qū)動(dòng))發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有永磁體或磁體；所述系統(tǒng)配備有外部驅(qū)動(dòng)力，以使發(fā)電機(jī)能產(chǎn)生電能；所述電能直接或通過相位調(diào)整設(shè)備同步地供給電動(dòng)機(jī)，以引起由電動(dòng)機(jī)定子產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁極與轉(zhuǎn)子磁極之間的相位差，從而使電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子在外部驅(qū)動(dòng)カ的任意旋轉(zhuǎn)頻率上額外地產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。因此，長期以來仍需求一種高效率的、與相似配置的發(fā)電機(jī)聯(lián)合的電動(dòng)機(jī)，其使得 姆給定物理尺寸的機(jī)械能輸出最大。
發(fā)明內(nèi)容相應(yīng)地，本實(shí)用新型的總的目的是，公開ー種集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其具有匹配磁體對的可移動(dòng)式封裝陣列，在匹配磁體對之間具有磁場，該集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)還具有分布于每ー對所述磁體對之間的匹配靜止封裝陣列。所述電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)部段使用了每對磁體對的傾斜磁場和匹配傾斜電磁線圈。電動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)部段使用了每對匹配磁體對與匹配電磁線圈之間的垂直磁場。因此，通過結(jié)合兩種位置變化陣列，毫不費(fèi)力地組成了集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。這種配置理念提供了高效率、高功率密度的電動(dòng)機(jī)。同樣，這種配置理念也提供了高效率、高功率密度的發(fā)電機(jī)。通過降低由反饋電壓引起的電能需求，所述集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)提高了效率。對應(yīng)于本實(shí)用新型的ー個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，本實(shí)用新型的目的是公開—種合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其包括(i)多個(gè)圓盤表面,所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍電動(dòng)機(jī)部段和至少一個(gè)中央發(fā)電機(jī)部段；所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ;每個(gè)所述圓盤表面的所述中央發(fā)電機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布；(ii)多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每ー對所述匹配磁體對之間；分布于每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A ；分布于所述中央發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及[0020](iii)與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸。多個(gè)表面和多個(gè)線圈陣列中的每一個(gè)都包括第一同心電動(dòng)機(jī)部段和第二同心發(fā)電機(jī)部段。所述電動(dòng)機(jī)部段具有匹配磁體對的傾斜磁場，以及由此的傾斜電磁線圈。所述發(fā)電機(jī)部段具有匹配磁 體對的垂直磁場，以及由此的垂直線圈。作用于電動(dòng)機(jī)部段的傾斜線圈的電壓在每個(gè)線圈內(nèi)產(chǎn)生軸向的磁場。線圈磁場與相應(yīng)的匹配磁體對之間相互作用，產(chǎn)生軸向地作用于傾斜磁場的力矢量。該力矢量具有轉(zhuǎn)矩分量，作用于與旋轉(zhuǎn)軸相連的磁性陣列表面的。當(dāng)所述軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，移動(dòng)匹配磁體對使其穿過發(fā)電機(jī)線圈，通過隨時(shí)間變化的磁通量，在所述發(fā)電機(jī)部段的每個(gè)垂直線圈中產(chǎn)生電能。配置多個(gè)強(qiáng)大、不同的、均勻的磁場和匹配線圈，并通過將發(fā)電機(jī)部段的電壓輸出反饋至電動(dòng)機(jī)部段的驅(qū)動(dòng)電壓，能使所述電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)的效率最高，功率密度最大。本實(shí)用新型的目的是,提供一種合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)(incorporated electricmotor-generator, IEMG),其中，所述 IEMG 包括(i)多個(gè)圓盤表面,所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍電動(dòng)機(jī)部段和至少一個(gè)中央發(fā)電機(jī)部段；所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ;每個(gè)所述圓盤表面的所述中央發(fā)電機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布；(ii)多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每一對所述匹配磁體對之間；分布于每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A ；分布于所述中央發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及(iii)與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述角度A大于0° 且小于 180°。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，根據(jù)IEC60034-30標(biāo)準(zhǔn)，所述IEMG的發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，根據(jù)Edict553/2005標(biāo)準(zhǔn)，所述IEMG的發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的形狀選自圓形或多邊形。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的形狀具有任意尺寸。[0041]本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體至少部分地由鑄鐵或其它任何鐵磁成分制成。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的相反磁極相互面對。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的相同磁極相互面對。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，對所述IEMG進(jìn)行設(shè)置，以使所述磁體與所述線圈之間的空氣間隙最小，從而減少磁場損失。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，由于所述圓盤表面具有非磁性層，每ー對所述匹配磁體對之間的所述磁場是相互區(qū)別并分隔的。 本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述IEMG包括多個(gè)所述線圈支撐結(jié)構(gòu)，用于懸置所述線圈陣列。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述線圈在第一方向或在相反方向雙向地纏繞，以使相同電流產(chǎn)生相反的磁場。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述IEMG還包括位于同一陣列中反向纏繞的線圈，以優(yōu)化發(fā)電機(jī)效率。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述外圍電動(dòng)機(jī)部段是所述圓盤的外圍，所述發(fā)電機(jī)部段是圓盤的中央。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述兩部分之間的分割線是可變的，以此來優(yōu)化所述IEMG的操作。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所有磁體以相似磁極方向定位在圓盤上。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，匹配磁體對以相反磁極相互面對，產(chǎn)生引力磁場。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，頂部圓盤的頂面和底部圓盤的底面與發(fā)電機(jī)封包的鉄壁或其它任何低磁場電阻材料制成的壁相接觸，以提供到磁場的低損耗介質(zhì)路徑。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的任意形狀的曲線上。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的螺旋線上。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述傾斜角度在圓盤表面上各同心環(huán)處是不同的。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供一種用于合并電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的方法，該方法包括選自以下的步驟(i)提供合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)(IEMG)，其具有a.多個(gè)圓盤表面,所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍電動(dòng)機(jī)部段和至少一個(gè)中央發(fā)電機(jī)部段；所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ;每個(gè)所述圓盤表面的所述中央發(fā)電機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布；b.多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每一對所述匹配磁體對之間；分布于每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A ；分布于所述中央發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及c.與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸；(ii)對所述傾斜電磁線圈施加電壓,從而在所述線圈內(nèi)產(chǎn)生軸向磁場；(iii)使所述傾斜線圈產(chǎn)生的磁場與所述匹配磁體對發(fā)生相互磁性作用；(iv)所述中央發(fā)電機(jī)部段的每個(gè)所述垂直線圈產(chǎn)生電能；(v)使所述垂直線圈產(chǎn)生的所述磁場與所述匹配磁體對發(fā)生相互磁性作用；(Vi)旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)軸，以使得所述匹配磁體對旋轉(zhuǎn)穿過所述線圈；從而產(chǎn)生隨時(shí)間變化的磁通量，同時(shí)提高所述IEMG的效率和功率密度。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，根據(jù)IEC 60034-30標(biāo)準(zhǔn)，所述方法將發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，根據(jù)Edict 553/2005標(biāo)準(zhǔn)，所述方法將發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括選擇角度A、使其大于0°且小于180°的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括從圓形或多邊形中選擇所述磁體形狀的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括調(diào)整所述磁體、使其相反的磁極相互面對的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括調(diào)整所述磁體、使其相同的磁極相互面對的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括配置所述IEMG、以使所述磁體與所述線圈之間的空氣間隙最小化、從而減少磁場損耗的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括用非磁性層包覆所述圓盤表面、以區(qū)別和分隔每一對所述匹配磁體對之間的所述磁場的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括劃分所述區(qū)段、以優(yōu)化所述IEMG的操作的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括將所有磁體以相似磁極方向定位在圓盤上的步驟。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括將所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的任意形狀的曲線上的步驟。[0081]本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括將所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的螺旋線上的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括根據(jù)IEC 60034-30標(biāo)準(zhǔn)、將發(fā)電效率提高至約90%的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括根據(jù)Edict 553/2005標(biāo)準(zhǔn)、將發(fā)電效率提高至約90%的步驟。本實(shí)用新型的目的是,提供一種合并式電動(dòng) 機(jī)-發(fā)電機(jī)(incorporated electricmotor-generator, IEMG),其中，所述 IEMG 包括(i)多個(gè)圓盤表面,所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍發(fā)電機(jī)部段和至少一個(gè)中央電動(dòng)機(jī)部段；所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍發(fā)電機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ；每個(gè)所述圓盤表面的所述中央電動(dòng)機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布；(ii)多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每ー對所述匹配磁體對之間；分布于每個(gè)所述外圍發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A ；分布于所述中央電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及(iii)與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述角度A大于0°且小于180°。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，根據(jù)IEC60034-30標(biāo)準(zhǔn)，所述IEMG的發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，根據(jù)Edict553/2005標(biāo)準(zhǔn)，所述IEMG的發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的形狀選自圓形或多邊形。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的形狀具有任意尺寸。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體至少部分地由鑄鐵或其它任何鐵磁成分制成。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的相反磁極相互面對。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供ー種如上所述的IEMG，其中，所述磁體的相同磁極相互面對。[0100]本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，對所述IEMG進(jìn)行設(shè)置，以使所述磁體與所述線圈之間的空氣間隙最小，從而減少磁場損失。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，由于所述圓盤表面具有非磁性層，每一對所述匹配磁體對之間的所述磁場是相互區(qū)別并分隔的。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述IEMG包括多個(gè)所述線圈支撐結(jié)構(gòu)，用于懸置所述線圈陣列。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述線圈在第一方向或在相反方向雙向地纏繞，以使相同電流產(chǎn)生相反的磁場。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述IEMG還包括位于同一陣列中反向纏繞的線圈，以優(yōu)化發(fā)電機(jī)效率。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述外圍發(fā)電機(jī)部段是所述圓盤的外圍，所述電動(dòng)機(jī)部段是圓盤的中央。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述兩部分之間的分割線是可變的，以此來優(yōu)化所述IEMG的操作。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所有磁體以相似磁極方向定位在圓盤上。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，匹配磁體對以相反磁極相互面對，產(chǎn)生引力磁場。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，頂部圓盤的頂面和底部圓盤的底面與發(fā)電機(jī)封包的鐵壁或其它任何低磁場電阻材料制成的壁相接觸，以提供到磁場的低損耗介質(zhì)路徑。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的任意形狀的曲線上。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述磁體置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的螺旋線上。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種如上所述的IEMG，其中，所述外圍發(fā)電機(jī)部段的所述傾斜角度在圓盤表面上各同心環(huán)處是不同的。本實(shí)用新型的另一個(gè)目的是，提供一種用于合并電動(dòng)機(jī)與發(fā)電機(jī)的方法，該方法包括選自以下的步驟(i)提供合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)(IEMG)，其具有a.多個(gè)圓盤表面,所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍發(fā)電機(jī)部段和至少一個(gè)中央電動(dòng)機(jī)部段；所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍發(fā)電機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ;每個(gè)所述圓盤表面的所述中央電動(dòng)機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布；b.多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每一對所述匹配磁體對之間；[0118]分布于每個(gè)所述外圍發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A ；分布于所述中央電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及c.與所述圓盤 表面相連的旋轉(zhuǎn)軸；(ii)對所述傾斜電磁線圈施加電壓,從而在所述線圈內(nèi)產(chǎn)生軸向磁場；(iii)使所述傾斜線圈產(chǎn)生的磁場與所述匹配磁體對發(fā)生相互磁性作用；(iv)所述中央發(fā)電機(jī)部段的每個(gè)所述垂直線圈產(chǎn)生電能；(v)使所述垂直線圈產(chǎn)生的所述磁場與所述匹配磁體對發(fā)生相互磁性作用；(Vi)旋轉(zhuǎn)所述旋轉(zhuǎn)軸，以使得所述匹配磁體對旋轉(zhuǎn)穿過所述線圈；從而產(chǎn)生隨時(shí)間變化的磁通量，同時(shí)提高所述IEMG的效率和功率密度。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，根據(jù)IEC 60034-30標(biāo)準(zhǔn)，所述方法將發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，根據(jù)Edict 553/2005標(biāo)準(zhǔn)，所述方法將發(fā)電效率提高至約90%。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括選擇角度A、使其大于0°且小于180°的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括從圓形或多邊形中選擇所述磁體形狀的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括調(diào)整所述磁體、使其相反的磁極相互面對的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括調(diào)整所述磁體、使其相同的磁極相互面對的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括配置所述IEMG、以使所述磁體與所述線圈之間的空氣間隙最小化、從而減少磁場損耗的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括用非磁性層包覆所述圓盤表面、以區(qū)別和分隔每ー對所述匹配磁體對之間的所述磁場的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括劃分所述區(qū)段、以優(yōu)化所述IEMG的操作的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括將所有磁體以相似磁極方向定位在圓盤上的步驟。本實(shí)用新型的另ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括將所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的任意形狀的曲線上的步驟。本實(shí)用新型的最后ー個(gè)目的是，提供如上所述的方法，其中，所述方法還包括將所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的螺旋線上的步驟。

為更好地理解本實(shí)用新型及其實(shí)施例，可參照以下附圖，其中同一附圖標(biāo)記通篇指同一相應(yīng)部件，其中[0139]圖I為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意框圖，該系統(tǒng)包括由功率放大器驅(qū)動(dòng)的集成式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)；圖2為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓柱形集成式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)的非尺寸比例橫截面視圖；圖3為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓盤表面的非尺寸比例俯視圖，該圓盤表面用于連接磁體陣列，并具有外圍電動(dòng)機(jī)部段和中央發(fā)電機(jī)部段；圖4為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓盤的兩個(gè)相 鄰區(qū)段的非尺寸比例橫截面視圖，該圓盤與具有電動(dòng)機(jī)裝置和發(fā)電機(jī)裝置的磁體相連；圖5a為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓盤表面的非尺寸比例俯視圖，該圓盤表面與沿第一徑向線設(shè)置的圓形磁體、以及沿第二徑向線設(shè)置的六邊形磁體相連；圖5b為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓盤表面的非尺寸比例俯視圖，該圓盤表面與沿徑向線設(shè)置的圓形磁體相連，所述磁體的尺寸從圓盤中心到圓盤邊緣逐漸增大；圖5c為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓盤表面的非尺寸比例俯視圖，該圓盤表面與沿彎曲徑向線設(shè)置的圓形磁體相連；圖5d為根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例的圓盤表面的非尺寸比例俯視圖，該圓盤表面與沿著從圓盤中心到圓盤邊緣的螺旋線設(shè)置的圓形磁體相連。
具體實(shí)施方式
以下各章節(jié)說明書部分使本領(lǐng)域任何技術(shù)人員能夠使用本實(shí)用新型，并將發(fā)明人設(shè)計(jì)的最佳實(shí)施例付諸實(shí)踐。當(dāng)然，由于本實(shí)用新型總的原則已限定為提供一種電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，因此，各種修正例對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說都是顯而易見的。在以下具體描述中，大量的特定細(xì)節(jié)都用于徹底地理解本實(shí)用新型的實(shí)施例。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將能理解，這些實(shí)施例無需特定細(xì)節(jié)也可實(shí)施。說明書通篇的“某一實(shí)施例”或“一個(gè)實(shí)施例”的意思是，與該實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的一個(gè)特定特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)包含與本實(shí)用新型的至少一個(gè)實(shí)施例中。因此，說明書中各處的“在某一實(shí)施例中”或“在一個(gè)實(shí)施例中”這些表述無需全都指同一實(shí)施例或?qū)嵱眯滦?。另外，特定的特征、結(jié)構(gòu)或特點(diǎn)也可按適當(dāng)?shù)姆绞浇M合在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中。附圖給出了本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例。在此公開的本實(shí)用新型的實(shí)施例都是發(fā)明人所設(shè)計(jì)的用于在商業(yè)環(huán)境中實(shí)施其實(shí)用新型的最佳模式，當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)理解的是，各種修正例都在本實(shí)用新型的參數(shù)范圍內(nèi)所完成的。術(shù)語“電動(dòng)機(jī)”或“電機(jī)”在下文中非限制地指一種將電壓轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)機(jī)械力的機(jī)器。術(shù)語“轉(zhuǎn)子”在下文中非限制地指電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分，其圍繞電動(dòng)機(jī)軸旋轉(zhuǎn)。術(shù)語“定子”在下文中非限制地指電動(dòng)機(jī)的固定部分，其對轉(zhuǎn)子施加磁場力。術(shù)語“電磁線圈”或“線圈”在下文中非限制地指一種由多個(gè)圍繞鐵磁芯的導(dǎo)線繞組構(gòu)成的部件。術(shù)語“線圈支撐結(jié)構(gòu)”或“支撐結(jié)構(gòu)”在下文中非限制地指一種可用于支撐線圈陣列的電動(dòng)機(jī)定子結(jié)構(gòu)。術(shù)語“鐵磁芯”在下文中非限制地指一種物質(zhì)材料結(jié)構(gòu)，例如鐵、鎳或鈷及各種展現(xiàn)出極高磁導(dǎo)率、特征飽和點(diǎn)及磁滯性的合金。術(shù)語“永磁場源”在下文中非限制地指一種由特殊材料制成的設(shè)備，這種特殊材料自身能產(chǎn)生長期磁場。術(shù)語“磁性設(shè)備”或“磁體”在下文中非限制地指一種永磁場源或匹配鑄鐵構(gòu)件。磁場產(chǎn)生于任何相互朝向的匹配磁體對之間。術(shù)語“非磁性材料”在下文中非限制地指一種材料，該材料的單個(gè)原子的磁場隨機(jī)排列，因而整體磁場趨向于抵消。術(shù)語“大約”在下文中非限制地指在參考值上下25%的范圍。術(shù)語“國際電工委員會(huì)(InternationalElectrotechnical Commission (IEC) 60034-30)”在下文中指由IEC制定的一種新標(biāo)準(zhǔn)IEC 60034-30，單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)倉泛效分級(Efficiency Classes of single-speed three-phase cage inductionmotors)。該標(biāo)準(zhǔn)的目的是，提供一組全球通用的性能標(biāo)簽，以對單速三相籠型感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的能效等級進(jìn)行分類。所考慮的電動(dòng)機(jī)范圍為頻率50Hz或60Hz的三相籠感應(yīng)電動(dòng)機(jī)其額定功率為0. 75kff至200kW ；其額定電壓最大為1000V ；其連續(xù)負(fù)荷等級為SI級；其防護(hù)等級為IP4X或更高。術(shù)語“Edict 553/2005”在下文中指從2005年底開始的更新的規(guī)則。于2002年首次制定的第一個(gè)用于電動(dòng)機(jī)的規(guī)定“能效法案(Energy Efficient Act)”建立了兩組最低效率性能標(biāo)準(zhǔn)(MEPS)，分別用于“標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)”(強(qiáng)制性)和“高效電動(dòng)機(jī)”(自愿性)(參見Agenor Gomes Pinto Garciaa, Alexandre S. Szkloa, Roberto Schaeffera and MichaelA. McNeilb， 〃Energy_efficiency standards for electric motors in Brazilianindustry"， Energy Policy, Volume 35， Issue 6， June 2007， Pages 3424-3439)。本發(fā)明利用匹配磁體對的可移動(dòng)式封裝陣列，該匹配磁體對陣列之間具有磁場以及分布于匹配磁體對之間的匹配靜止封裝陣列。所述電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的電動(dòng)機(jī)部段使用了每對磁體對與匹配傾斜電磁線圈的傾斜磁場。電動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)部段使用了每對匹配磁體對與匹配電磁線圈之間的垂直磁場。因此，可毫不費(fèi)力地組成集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)設(shè)備。這種配置理念提供了高效率、高功率密度的電動(dòng)機(jī)。同樣，這種配置理念也提供了高效率、高功率密度的發(fā)電機(jī)。所述集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)設(shè)備的效率從本質(zhì)上進(jìn)一步得以提高。參見圖1，其為集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的示意框圖。該集成式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)10具有獨(dú)特配置，通過對基本配置做出細(xì)微改變，該集成式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)10適于在第一部段作為電動(dòng)機(jī)操作，而在第二部段作為發(fā)電機(jī)操作。電動(dòng)機(jī)的輸入電壓14與電動(dòng)機(jī)部段的電磁線圈相連，以旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子。發(fā)電機(jī)部段的朝向不同的類似電磁線圈產(chǎn)生輸出電壓11。該輸出電壓11反饋至功率放大器12，該功率放大器12也與輸入電壓13相連。通過從輸入電壓13中減去反饋電壓11，功率放大器12將輸入電壓13的相位和具有更低電能的發(fā)電機(jī)輸出電壓11的相位進(jìn)行匹配，從而提高電動(dòng)機(jī)的效率。參見圖2，其為電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)實(shí)施例的非尺寸比例橫截面視圖。圓柱形電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)圍繞位于圓柱對稱軸線上的軸22旋轉(zhuǎn)。與電動(dòng)機(jī)軸22相連的圓盤23a、23b和23c為電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的基礎(chǔ)構(gòu)件。磁體陣列與圓盤23a的底面相連。同樣，磁體陣列與圓盤23b的頂面相連。這些相鄰表面的磁體陣列以匹配對(匹配磁體對)的形式相互面對地設(shè)置。同樣，相互面對的磁體對與圓盤23b的底面以及圓盤23c的頂面相連。線圈支撐機(jī)構(gòu)24a和24b為電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)定子的基礎(chǔ)構(gòu)件。線圈支撐結(jié)構(gòu)24a支撐多個(gè)位于姆ー對磁體對之間且與圓盤23a和23b相連的電磁線圈。同樣，線圈支撐結(jié)構(gòu)24a支撐多個(gè)位于姆ー對磁體對之間且與圓盤23b和23c相連的電磁線圈。匹配磁體對的磁場與分布于外圍部段20a和20b的相應(yīng)線圈進(jìn)行同樣的傾斜。作用于該部段的線圈的電壓產(chǎn)生軸向傾斜的磁場。線圈磁場與匹配磁體對的磁場相互作用，在同一方向上產(chǎn)生カ矢量，該カ矢量具有對轉(zhuǎn)子作用轉(zhuǎn)矩的分量。因此，該部段為設(shè)備的電動(dòng)機(jī)部段。匹配磁體對的磁場與分布于中央部段21a和21b的相應(yīng)線圈都是垂直分布的。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，匹配磁體對之間的垂直磁場感生隨時(shí)間而變化的磁通量，該磁通量穿過垂直線圈并在該線圈中產(chǎn)生電壓。所述垂直線圈連接至發(fā)電機(jī)部段的電壓輸出。因此，通過使用垂直設(shè)置而非傾斜設(shè)置，該電動(dòng)機(jī)裝置轉(zhuǎn)化為發(fā)電機(jī)。在上述實(shí)施例中，所述電動(dòng)機(jī)非限制性地包括三個(gè)圓盤，這三個(gè)圓盤具有四個(gè)表面。當(dāng)然，使用任何可行數(shù)量的圓盤都包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。所述傾斜角度可以為相對于圓盤主縱軸的大于0°、小于180°的任意值。該角度值在電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)容積內(nèi)的不同位置可能會(huì)有所不同，從而優(yōu)化電動(dòng)機(jī)操作和效率。所述磁體可以為多邊形或圓形，通常為由例如釤、釹等稀土材料或鑄鐵構(gòu)件制成的磁場源。該構(gòu)件封裝在低磁損耗的鑄鐵壁封包內(nèi)，這種鑄鉄壁封包用于閉合磁力線，同時(shí)使損耗最低。所述圓盤由磁性材料制成，與鐵制電動(dòng)機(jī)軸和鐵制電動(dòng)機(jī)外圍相接觸，以提供到每ー對的磁場的低磁阻路徑。線圈與相應(yīng)的匹配磁體對之間的空氣間隙減少至最小，以將通過二者的磁場損耗最小化。本實(shí)用新型采取以下方式來提供高效率和高功率密度的電動(dòng)機(jī)多個(gè)匹配磁體對形成高磁通密度，匹配磁體對與匹配電動(dòng)機(jī)線圈的緊密結(jié)構(gòu)，以及線圈與磁體之間最小程度的空氣間隙使得磁場損耗最小等。電磁線圈的繞組可在兩個(gè)相反方向上進(jìn)行，以產(chǎn)生相反的磁場以及由此的相反力矢量。在一個(gè)實(shí)施例中，線圈陣列可包括以優(yōu)化電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)效率的方式而雙向繞組的線圈。參見圖3，其為電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)圓盤的俯視圖，該圓盤描繪出電動(dòng)機(jī)部段和發(fā)電機(jī)部段。外圍電動(dòng)機(jī)部段30從圓盤邊緣向內(nèi)延伸。所述發(fā)電機(jī)包含在圓盤的較小中央部段30中。作用于轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩在圓盤邊緣處達(dá)到最大。因此，電動(dòng)機(jī)使用旋轉(zhuǎn)圓盤的外部段，而發(fā)電機(jī)使用圓盤的中央內(nèi)部段。參見圖4，其為兩個(gè)相鄰圓盤的部分橫截面視圖，這兩個(gè)相鄰圓盤具有與其相連且彼此相互面對的磁體對。匹配磁體對在電動(dòng)機(jī)部段移位，以形成傾斜磁場，而在發(fā)電機(jī)部段不移位，以形成位于其之間的垂直磁場。在發(fā)電機(jī)部段,與圓盤40a相連的磁體45a和與圓盤40b相連的磁體45b為一對永磁場源。永磁場源45b具有朝上的北磁極，而偏移的永磁場源45a具有朝下的南磁極。這樣,這對永磁場源之間的磁場產(chǎn)生垂直的引力。[0180] 同樣也是在發(fā)電機(jī)部段，磁體44a和磁體44b為具有它們的共同北磁極的永磁體。因此,這對永磁體之間的磁場產(chǎn)生垂直的斥力。 在電動(dòng)機(jī)部段,磁體43a為鑄鐵構(gòu)件，磁體43b為任意磁極方向的永磁場源。永磁場源43b將鑄鐵構(gòu)件43a磁化，從而在這對磁體之間產(chǎn)生傾斜磁場。在電動(dòng)機(jī)部段，磁體42a為永磁場源，磁體42b為鑄鐵構(gòu)件。因此，這對磁體的設(shè)置與磁體對43a和43b相反，但也具有傾斜磁場。在電動(dòng)機(jī)部段，電磁線圈的磁場分布在匹配磁體對之間，且被施加有電壓，該磁場與匹配磁體對的傾斜磁場之間發(fā)生相互作用。匹配磁體對之間的偏移不與圓盤的徑向線重合。因此，匹配磁體對的磁場與相關(guān)線圈的磁場之間相互作用，產(chǎn)生力矢量，該力矢量具有在圓盤上的切向分量，該切向分量對電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子施加轉(zhuǎn)矩。在發(fā)電機(jī)部段，當(dāng)轉(zhuǎn)子正在旋轉(zhuǎn)時(shí)，隨時(shí)間而變化的垂直磁通量作用于垂直線圈，并在每個(gè)發(fā)電機(jī)線圈中產(chǎn)生電壓?！⒁妶D5a，其為電動(dòng)機(jī)圓盤的俯視圖，展示了電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)圓盤50上的磁體設(shè)置的一個(gè)實(shí)施例。磁體陣列可沿著圓盤上的相鄰徑向線交錯(cuò)設(shè)置。例如，圓形磁體51的線沿著徑向線設(shè)置，而相鄰的磁體線關(guān)于該徑向線51交錯(cuò)分布。同樣，可將六邊形磁56沿徑向線設(shè)置。相鄰的六邊形徑向線無需交錯(cuò)分布，只需一齊并排分布在相鄰徑向線上即可。圓盤由磁性材料制成，以提供對磁體磁場的低磁場阻力。圓盤表面包覆有非磁性材料，以對磁體之間進(jìn)行磁性隔離。所述磁性圓盤與鐵制軸和電動(dòng)機(jī)外圍相接觸，以提供對匹配磁體對的低磁場阻力。參見圖5b,其為圓盤的俯視圖，展不了電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)圓盤50上的磁體設(shè)置。磁體陣列可沿著圓盤的徑向線設(shè)置。例如，圓形磁體52的線沿著徑向線設(shè)置。沿徑向線設(shè)置的磁體的尺寸逐漸增大。這使磁體沿相鄰徑向線的設(shè)置更加容易。圓盤由磁性材料制成，以提供對匹配磁體對的磁場的低磁場阻力。圓盤表面包覆有非磁性材料，以對磁體之間進(jìn)行磁性隔離。所述磁性圓盤與電動(dòng)機(jī)的鐵制外圍相接觸，以提供對匹配磁體對的低磁場阻力。參見圖5c，其展示了電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)圓盤60上的另一種磁體設(shè)置。磁體陣列沿著從圓盤中心至圓盤邊緣的曲線(而非直的徑向線)設(shè)置，如前圖所示。圓盤由磁性材料制成，以提供對磁體磁場的低磁場阻力。圓盤表面包覆有非磁性材料，以對磁體之間進(jìn)行磁性隔離。所述磁性圓盤與電動(dòng)機(jī)的鐵制外圍相接觸，以提供對匹配磁體對的低磁場阻力。參見圖5d,其為一個(gè)圓盤實(shí)施例的俯視圖，展不了電動(dòng)機(jī)圓50上的另一種磁體設(shè)置。磁體陣列沿著從圓盤中心開始、以各種方式延伸至圓盤邊緣的螺旋線55設(shè)置。圓盤由磁性材料制成，以提供對磁體磁場的低磁場阻力。圓盤表面包覆有非磁性材料，以對磁體之間進(jìn)行磁性隔離。所述磁性圓盤與電動(dòng)機(jī)的鐵制外圍相接觸，以提供對匹配磁體對的低磁場阻力。本發(fā)明范圍內(nèi)的磁體設(shè)置實(shí)施例可包括多個(gè)設(shè)備尺寸和形狀，這些都能設(shè)置為不同的磁體陣列。磁體對磁場的傾斜角度可以是關(guān)于圓盤的主縱軸不同的角度和方向。應(yīng)當(dāng)理解，前述方法可在許多方面有所不同，包括可改變步驟的順序，和/或同時(shí)執(zhí)行多個(gè)步驟。應(yīng)當(dāng)理解，前述的方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)解釋為包括用于實(shí)施所述方法的裝置，以及使用所述裝置的方法。對于本實(shí)用新型主要的實(shí)施例，類型和模式的特定選擇并非決定性的，除非是在特別指出時(shí)。本實(shí)用新型通過對實(shí)施例的具體描述來展開闡述，實(shí)施例通過舉例的方式，并不意在限制本實(shí)用新型的范圍。不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為總體上具有限制，也不應(yīng)當(dāng)認(rèn)為例如“可能”、“應(yīng)當(dāng)”、“優(yōu)選地”、“必須”等其它表征重要性或動(dòng)機(jī)程度的表達(dá)限制了權(quán)利要求及其等同例的范圍，除非是在對范圍進(jìn)行了書面限制的那些權(quán)利要求中。應(yīng)當(dāng)理解的是，關(guān)于一個(gè)實(shí)施例的特征和步驟可以用于其它實(shí)施例，并不是本實(shí)用新型的所有實(shí)施例都具有某一特定圖中或某一實(shí)施例所描述的全部特征和/或步驟。即，應(yīng)當(dāng)從組合的角度來理解所述公開，應(yīng)當(dāng)認(rèn)為每個(gè)部件的每個(gè)實(shí)施例都與每個(gè)部件的每個(gè)其它實(shí)施例共同公開(事實(shí)上，是在同一部件變形例的相兼容實(shí)施的各種組合中進(jìn)行公開)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可作出所描述的實(shí)施例的變形。另外，術(shù)語“包含”、“包括”、“具有”及其同義詞在權(quán)利要求中的意思都是“包括但不限干”。權(quán)利要求中単數(shù)形式的每個(gè)部件都是指ー個(gè)或ー個(gè)以上部件，當(dāng)具有ー組的ー個(gè)或多個(gè)可選項(xiàng)時(shí)，應(yīng)當(dāng)解釋為，權(quán)利要求只需要一個(gè)選自各種可選項(xiàng)的部件，并不需要每種可選項(xiàng)都選擇ー個(gè)。摘要也不構(gòu)成對本申請或權(quán)利要求范圍的限制。應(yīng)當(dāng)注意到，上述的一些實(shí)施例可能描述了由發(fā)明人設(shè)計(jì)的最佳模式，因而可能包含有對本實(shí)用新型而言并非必須的結(jié)構(gòu)、行為或結(jié)構(gòu)和行為的細(xì)節(jié)，而這些都作為例子進(jìn)行了描述。在此描述的結(jié)構(gòu)和行為就算在現(xiàn)有技術(shù)中是不同的，其仍可由實(shí)現(xiàn)同樣功能的等同例來替代。因此，本實(shí)用新型的范圍只受權(quán)利要求所使用的部件和限定的限制。
權(quán)利要求1.一種合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于，包括 (i)多個(gè)圓盤表面，所述圓盤表面具有主縱軸、至少ー個(gè)外圍電動(dòng)機(jī)部段和至少ー個(gè)中央發(fā)電機(jī)部段； 所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ; 每個(gè)所述圓盤表面的所述中央發(fā)電機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布； (ii)多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈均設(shè)置于每ー對所述匹配磁體對之間； 分布于所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A; 分布于所述中央發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及 (iii)與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在干所述角度A大于0°且小于180°。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體的形狀選自圓形或多邊形。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體至少部分地由鑄鐵制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體的相反磁極相互面對。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體的相同磁極相互面對。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在干由于所述圓盤表面具有非磁性層，每ー對所述匹配磁體對之間的所述磁場是相互區(qū)別并分隔的。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī),其特征在于所述合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)包括多個(gè)所述線圈支撐結(jié)構(gòu)，用于懸置所述線圈陣列。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述線圈在第一方向或在相反方向雙向地纏繞，以使相同電流產(chǎn)生相反的磁場。
10.根據(jù)權(quán)利要求I或7所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)還包括位于同一陣列中反向纏繞的線圈，以優(yōu)化發(fā)電機(jī)效率。
11.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外圍電動(dòng)機(jī)部段是所述圓盤的外圍，所述發(fā)電機(jī)部段是圓盤的中央。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于兩個(gè)所述部段之間的分割線是可變的，以此來優(yōu)化所述合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的操作。
13.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于全部磁體以相似磁極方向定位在圓盤上。
14.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)，其特征在于匹配磁體對以相反磁極相互面對，產(chǎn)生引力磁場。
15.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)，其特征在于頂部圓盤的頂面和底部圓盤的底面與發(fā)電機(jī)封包的鐵壁相接觸，以提供通向磁場的低損耗介質(zhì)路徑。
16.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的曲線上。
17.根據(jù)權(quán)利要求I所述的合并式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的螺旋線上。
18.根據(jù)權(quán)利要求12所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述傾斜角度在圓盤表面上各同心環(huán)處是不同的。
19.一種合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī),其特征在于,包括 (i)多個(gè)圓盤表面，所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍發(fā)電機(jī)部段和至少一個(gè)中央電動(dòng)機(jī)部段； 所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍發(fā)電機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)傾斜磁場；所述傾斜磁場相對于所述主縱軸傾斜角度A ; 每個(gè)所述圓盤表面的所述中央電動(dòng)機(jī)部段連接至磁體陣列；所述磁體以匹配磁體對的形式設(shè)置于兩個(gè)相鄰圓盤表面上，以在所述匹配磁體對之間產(chǎn)生多個(gè)垂直磁場；所述垂直磁場相對于所述主縱軸垂直分布； (ii)多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每一對所述匹配磁體對之間； 分布于所述外圍發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A; 分布于所述中央電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及 (iii)與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述角度A大于0°且小于180°。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體的形狀選自圓形或多邊形。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)_發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體至少部分地由鑄鐵制成。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體的相反磁極相互面對。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體的相同磁極相互面對。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于由于所述圓盤表面具有非磁性層，因此每一對所述匹配磁體對之間的所述磁場是相互區(qū)別并分隔的。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)包括多個(gè)所述線圈支撐結(jié)構(gòu)，用于懸置所述線圈陣列。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述線圈在第一方向或在相反方向雙向地纏繞，以使相同電流產(chǎn)生相反的磁場。
28.根據(jù)權(quán)利要求19或25所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)還包括位于同一陣列中反向纏繞的線圈，以優(yōu)化發(fā)電機(jī)效率。
29.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外圍發(fā)電機(jī)部段是所述圓盤的外圍，所述電動(dòng)機(jī)部段是圓盤的中央。
30.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于兩個(gè)所述部段之間的分割線是可變的，以此來優(yōu)化所述合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)的操作。
31.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于全部磁體以相似的磁極方向定位在圓盤上。
32.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于匹配磁體對以相反磁極相互面對，產(chǎn)生引力磁場。
33.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于頂部圓盤的頂面和底部圓盤的底面與發(fā)電機(jī)封包的鉄壁相接觸，以提供通向磁場的低損耗介質(zhì)路徑。
34.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的曲線上。
35.根據(jù)權(quán)利要求19所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述磁體設(shè)置在從所述圓盤中心到所述圓盤邊緣的螺旋線上。
36.根據(jù)權(quán)利要求30所述的合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，其特征在于所述外圍發(fā)電機(jī)部段的所述傾斜角度在圓盤表面上各同心環(huán)處是不同的。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種合并式電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)，包括(i)多個(gè)圓盤表面，所述圓盤表面具有主縱軸、至少一個(gè)外圍電動(dòng)機(jī)部段和至少一個(gè)中央發(fā)電機(jī)部段；所述圓盤表面的每個(gè)所述外圍電動(dòng)機(jī)部段都連接至偏移磁體陣列；每個(gè)所述圓盤表面的所述中央發(fā)電機(jī)部段連接至磁體陣列；(ii)多個(gè)靜止的支撐結(jié)構(gòu)，每個(gè)靜止支撐結(jié)構(gòu)支撐電磁線圈陣列；每個(gè)線圈都分布于每一對所述匹配磁體對之間；分布于所述外圍電動(dòng)機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸傾斜角度A；分布于所述中央發(fā)電機(jī)部段的所述匹配磁體對之間的所述線圈相對于所述主縱軸垂直分布；以及(iii)與所述圓盤表面相連的旋轉(zhuǎn)軸。
文檔編號(hào)H02K57/00GK202798424SQ201120328140
公開日2013年3月13日 申請日期2011年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月16日
發(fā)明者尤里·拉波波特 申請人:尤里·拉波波特