CN102460919A - 能量转换装置 - Google Patents

Abstract

一种能量转换装置，用于使用固定和可移动的磁性部件，把选自机械能和电能的一种形式的输入能量转换为选自机械能和电能的输出能量。该固定或可移动的零件之一，可以是绕组，而其它的可以是包括有轴向磁性部件和径向磁性部件的复合磁体的活塞，该轴向磁性部件与被相对地布置的轴向磁体相对应，该径向磁性部件与径向磁性源相对应，以便使活塞一般地保持在被布置在绕组相反两端的两块磁体之间细长的通道内的浮起的位置中。

Description

能量转换装置

交叉参考相关申请

本申请要求于2009年4月22日提交的标题是Kinetic EnergyConversion Device的临时申请序列号61/171,641的优先权，本文引用其全部公开的内容，供参考。

技术领域

本公开一般涉及能量转换装置，它能输入电的和/或机械的能量而输出电的和/或机械的能量。尤其是，该能量转换装置适合使用固定和可移动的磁性部件，把选自机械能和电能的一种形式的输入能量转换为选自机械能和电能的输出能量。

发明内容

至少两个嵌套的磁性部件，诸如圆环形的磁性部件被提供，一个有源部件建立磁场，而一个无源部件把该场的能量，通过有源和无源部件之间的相对运动，转换为机械能或反过来。该无源部件可以是磁性活塞，而有源部件可以是螺旋形电绕组。

对机械能转换为电能，从运动能量的源，诸如步行，奔跑、行车、打字、或空气或水的运动、或流体的膨胀或收缩发出的外力，可以使浮起的磁体相对于绕组或线圈振荡。例如，来自风力、水力、或其他运动流体或来自机械活动的机械能，可以被用于引起活塞和绕组之间的相对运动，而由该相对运动产生的能量，可以从绕组被传送并作为电能被诸如电池或电容器的电储存装置储存。对电能转换为机械能，来自外部源的电能使绕组建立导致浮起的磁体运动的磁场。该机械能被直接使用或被诸如飞轮的机械能储存装置储存。

在一个示例性的装置中，绕组或线圈定义纵轴。两块固定的磁体，各被布置在该纵轴的每一端，作用在磁性活塞上，该磁性活塞可移动地相对于绕组布置，并可沿该纵轴位移。活塞和绕组之间的相对运动可以是水平的或竖直的，或水平与竖直之间的任何角度。

在另一个示例性的装置中，能量转换装置有：由径向磁性源定义的细长通道、被布置成与径向磁性源同轴的绕组、在该细长通道相反两端的固定位置中的两块相对地布置的轴向磁体、以及被布置在其间的活塞。该径向轴向磁体可以是诸如钕磁体的稀土磁体。

在另一个示例性的装置中，无源的圆环形部件显著地大于有源的圆环形部件。

在再一个示例性的装置中，活塞可以是有轴向磁性部件和径向磁性部件的复合磁体，该轴向磁性部件与被相对地布置的轴向磁体相对应，该径向磁性部件与径向磁性源相对应，以便把活塞一般地保持在由绕组或线圈定义的细长通道内的浮起的位置。相对地被布置的轴向磁体的相反磁场，把浮起的活塞限制在通道内并增加振荡的次数和速度。定义通道的圆柱体可以被提供，且可以用定义绕组的圆环形铜绕组紧紧包裹。随着活塞通过绕组，它的运动建立运动的磁场，该运动的磁场被转换成流过绕组的电流。

附加磁体可以环绕圆柱体配置，以允许活塞自由浮起，降低活塞和圆柱体的壁之间的摩擦。

附图说明

能量转换装置的一些配置，现在将只作为例子而不放弃其他配置的方式，参照附图被描述，附图中：

图1A是能量转换装置的示意表示；

图1B是换种方式的能量转换装置的示意表示；

图2是能量转换装置的第一例子的侧视图，内部磁性部件以虚线示出；

图3是图2的能量转换装置沿其截线3-3截取的断面图；

图4是图2和3的能量转换装置沿图3的截线4-4截取的断面图；

图5是能量转换装置的第二例子的侧视图，内部磁性部件以虚线示出；

图6是图5的能量转换装置沿其截线6-6截取的断面图；和

图7是图5和6的能量转换装置沿图6的截线7-7截取的断面图。

图8是图1到6的能量转换装置的换种方式的复合活塞的顶视图。

具体实施方式

现在参考附图，示例性的能量转换装置被详细示出。虽然这些图表示能量转换装置的可替换配置，但是这些图不一定是按比例的，且某些部件可以被强调以提供配置的更好说明和解释。本文阐述的这些配置不企图被穷尽，或另外被解释成把该装置限制于下面详细描述中所公开的精确形式。

参考图1A，图上示意示出一般的能量转换装置10，能量转换装置10的磁性和电磁部件的安排将被描述。尤其是，能量转换装置10包含被布置成与例如圆环形绕组14的绕组同轴的径向磁性源12。在所示的示例性结构中，径向磁性源12包围圆环形绕组14。径向磁性源12和圆环形绕组14合起来定义纵轴16以及供活塞20沿纵轴16往复运动的细长通道18。径向磁性源12有外圆周表面22和内圆周表面24，该外圆周表面22有第一极性而该内圆周表面24有与外圆周表面22相反的极性。如在下面所描述，径向磁性源12例如可以是单个细长圆环形磁体，或者可以是多个按径向围绕圆环形绕组14布置的棒状磁体。在一些应用中，能量转换装置可以没有径向磁性源12而被使用。

活塞20包括圆盘状轴向磁体28，该轴向磁体28有第一极性的第一表面30和与第一表面30极性相反的第二表面32。活塞20还包括圆环形径向磁体34，该圆环形径向磁体34包围轴向磁体28并有第一极性的外圆周表面36和与表面36极性相反的第二极性的内圆周表面38。内圆周表面38与轴向磁体28的外圆周表面40啮合。径向磁体34与径向磁性源12相互作用，以便把活塞20沿轴向保持在通道18的中心。不论径向磁性源12的内圆周表面24有与径向磁体34的外圆周表面36相同的极性或相反的极性，这种情况都将会出现，因为在所有方向上的力将大致相等，但如果这些表面有相反极性，则活塞20将不大可能由于力的任何不平衡而相对于纵轴16倾斜。

应当指出，能量转换装置中使用的所有磁体，可以是稀土磁体，诸如钕磁体，以提供与低重量结合的所需强度。钕材料的另外选择，本文稍后描述。

圆盘状轴向磁体44被布置在通道18的一个纵向端。轴向磁体44有第一表面46，面向活塞20的轴向磁体28的第一表面30，并有与第一表面30相同的极性，以便排斥活塞20。轴向磁体44有第二表面48，被布置成与第一表面46相对，并有与第一表面46相反的极性。圆盘状轴向磁体50被布置在通道18的另一纵向端。轴向磁体50有表面52，面向活塞20的轴向磁体28的第二表面32，并有与第二表面32相同的极性，以便排斥活塞20。轴向磁体50有第二表面54，被布置成与第一表面52相对，并有与第一表面52相反的极性。

因此，如图1A所示轴向磁体44和50与活塞20的轴向磁体28合作，而径向磁性源12与活塞20的径向磁体34合作，以保持活塞20浮起在通道18内固定位置中，除非受外力扰动。此外，如果任何事件使活塞20相对于磁性部件12、44或50重新定位，则加于活塞20上的净磁力，还加上加于活塞20上的重力，将使活塞20在通道18内沿纵轴16振荡，直到它被恢复到平衡的固定位置。随着活塞20的振荡，圆环形绕组14从运动的磁场产生电能。因为活塞20在通道18内自由浮起，没有能量损耗于固态轴承表面之间的摩擦。

能量转换装置10还包含被布置在轴向磁体50附近的另一个圆环形绕组60。圆环形绕组60可以有选择地被供电，以便临时打破作用在活塞20上的力的平衡，从而启动或帮助活塞20的振荡。应当明白，活塞20的振荡可以另外或换种方式由机械作用启动或帮助，该机械作用是使活塞20相对于其他磁性部件12、44或50运动，或者换种方式使任一磁性部件12、44或50相对于活塞20运动。还应当明白，活塞20和圆环形绕组14之间的相对运动，将在圆环形绕组14中产生电流，该电流可以用作电功率的源。

图1B示意画出换种方式的一般的能量转换装置10a，其中磁的或电磁的部件的安排，除活塞20a和轴向磁体44a及50a是圆环体状之外，类似于上面描述的那些部件。在这样的安排中，活塞20a被布置在径向磁性源12的外部，以及圆环形绕组14和轴向磁体50a被布置在圆环形绕组60的外部。活塞20a由内圆环体状径向磁体34a和外圆环体状轴向磁体28a构成。轴向磁体44a和50a与轴向磁体28a相互作用，而径向磁性源12与径向磁体34a则按照上述图1A的一般化能量转换装置10类似地编号的部件的相同原理相互作用。

应当指出，多个圆环形绕组被提供。一个或多个无源圆环形绕组被提供，以便产生作为活塞运动函数的输出电流。一个或多个有源圆环形绕组被提供，以便产生与活塞磁场相反的磁场。无源的圆环形绕组显著大于有源圆环形绕组。由活塞与无源圆环形绕组相互作用所产生的能量，可以被传送并被储存在诸如电池或电容器的电装置中。有源圆环形绕组可以使用早先由运动的活塞磁体与无源圆环形绕组相互作用所产生的电能。

现在参考图2-4，第一示例性的能量转换装置10′将被描述。

如图3和4所示，圆环形绕组14被缠绕在管64上并由管64支承，该管64由合适的非导电材料诸如塑料形成。如只在图4所示，圆环形绕组60也可以被缠绕在管64上并由管64支承。塑料管64的内表面66定义活塞20的通道18。

如图4最佳地示出，能量转换装置10′被提供有圆柱形壁72的外壳体70，该圆柱形壁72在一端以平的壁74封闭并可用盖76附着在另一端，以形成能量转换装置10′的磁性部件的盒子。轴向磁体44被固定于盖76。轴向磁体50被固定于外壳体70内部的基座74。被出示的活塞20与圆环形绕组14隔开，以避免能量损耗于部件之间的摩擦。然而，活塞20可以用相对于圆环形绕组14的内径足够大的直径被调配(proportion)，以限制活塞20两侧任一侧上通道18的部分之间的气流。为防止活塞20两侧任一侧上气压的升高从而阻止活塞20的运动，壳体70可以设置没有画出的开孔，允许空气流到通道18两端的任一端。

用于向圆环形绕组60供电的导线78(见图2和4)通过圆柱形壁72中的孔径80伸延到外部功率源82，如图4所示。功率源82可以有选择地通过开关84连接到圆环形绕组60，开关84可以是手动开关，也可以是当需要向活塞20引进临时磁性不平衡以启动或帮助活塞20振荡时，由例如微处理器自动启动的开关。被连接到圆环形绕组14的导线86(见图2和4)同样通过圆柱形壁72中的孔径88伸延到电负载90，如图4所示。换种方式，导线86可以用无线功率传输系统代替。

能量转换装置10′可以被配置成提供交流或直流输出。电负载90可以是：一个或多个能消耗功率的电装置、一个或多个用于储存功率供稍后使用的储存器装置、或功率分配系统。示例性的用于电负载90的储存器装置，包含：电池、飞轮、电容器、以及其他使用电的、化学的、热学的、或机械的储存系统的能储存能量的装置。示例性的用于电负载90的电装置，包含：电动机、燃料电池、水解转换装置、电池充电装置、灯、以及加热元件。示例性的功率分配系统电负载90，包含：住宅断路器板、或电功率电网。电负载90还可以包含能把电功率转换成电负载90可使用的形式的中间电功率转换装置，诸如逆变器。

虽然功率源82和电负载90被示意地表示成独立于能量转换装置10′，但二者之一或二者可以与能量转换装置10′集成，或按某些方式与能量转换装置10′连接。尤其是，其一或二者可以换种方式被固定于外壳体70或盖76上，或者被安装到外壳体70或盖76上形成的隔间内。还有另一种方式是功率源82或电负载90与盖76结合。此外，虽然功率源82和电负载90被示意地表示成相对于纵轴16按切向定位，但对某些实施方案，二者之一或二者可以有利地沿纵轴16定位。因此例如，虽然没有画出，外壳体70的圆柱形壁72可以伸延到壁74之外，以便为功率源82或电负载90，诸如圆柱形电池、无线电设备、或灯的储藏，提供隔间。此外或另外，盖76可以为功率源或电负载设置隔间或附属部件。

能量转换装置10′可以使用围绕圆环形绕组14周边布置的六个等间隔棒状磁体12a到12f作为径向磁性源。外壳体70的内壁92按棒状磁体所需间隔开关系，夹持棒状磁体阵列。

能量转换装置10′可以由此被组装，如图4所示，把活塞20插入外壳体70，把载有圆环形绕组14和60的管64及活塞20滑进外壳体70，然后把盖76盖上，封闭外壳体70。

如果需要，壳体70可以设置没有画出的合适的腿或安装点，用于有选择地按水平位置、竖直位置、或两者支承能量转换装置10′。如果意图是按竖直地布置的纵轴16操作能量转换装置10′，则理想的做法是，选择比活塞20的轴向磁性部件更强的轴向磁体50并选择比活塞20的轴向磁性部件更弱的轴向磁体44，以调整加于活塞20上的重力。

现在参考图5-7，第二示例性的能量转换装置10″将被描述。除下面所描述之外，能量转换装置10″类似于能量转换装置10′。

如图6和7所示，圆环形绕组14被缠绕在内壳体96的圆柱形壁94上并由其支承。内壳体96由合适的非导电材料形成。内壳体96有封闭圆柱形壁94一端的平的壁98(见图5和6)和从圆柱形壁94伸延的环状凸缘100。内壳体96的圆柱形壁94定义活塞20的通道18。轴向磁体44被固定于内壳体96内的平的壁98上。

有被连结到平的基座74′的圆柱形壁72′的外壳体70″(见图7)，按类似于能量转换装置10′的外壳体70的方式(见图2和4)，提供能量转换装置10″的磁性部件的部分封闭，但外壳体70″的敞开端(见图5和7)被内壳体96的环状凸缘封闭以代替盖76除外。

能量转换装置10″不同于能量转换装置10′之处还在于，代替使用六个棒形磁体，能量转换装置10″使用装配进外壳体70″的细长的圆环形磁体104，作为径向磁性源。能量转换装置10″不同于能量转换装置10′之处，还由于有从圆柱形壁72″伸延的支承106(见图6)，以便有选择地把能量转换装置10″支承在水平的表面上。应当明白，不像被设计成有利地使用加于活塞20上的重力的能量转换装置10′，能量转换装置10″可以按相对于水平面从零到九十度的任何取向定位，并且如有必要，支承106可以被省去。如图所示，圆环形绕组60可以被缠绕在轴向磁体50上。换种方式，图上没有画出，圆环形绕组60可以被缠绕在内壳体96的圆柱形壁94上，或围绕卷筒缠绕。

能量转换装置10″可以由此被组装，如图7所示，把圆环形磁体104和活塞20滑进外壳体70″，把内壳体96插入外壳体70″，然后把环状凸缘100附着于外壳体70″。

能量转换装置10、10a、10′和10″，可以被用作发电机、电动机、泵、压缩机、发动机、或电功率变换器。当用作变换器时，电功率可以被输入圆环形绕组60，而电功率可以从圆环形绕组14输出。当用作发电机时，机械功率可以通过使外壳体70或70″沿轴16往复地运动被输入，而电功率可以从圆环形绕组14输出。机械运动，例如可以由能使壳体沿纵轴16振荡的任何源，诸如海洋波、风、往复运动的燃料燃烧发动机或人工作用提供。换种方式，机械运动可以给予活塞20或20a。例如，壳体70或70″的两端可以有没有画出的开孔，以允许空气的运动在活塞的一侧进入通道18，并在活塞的另一侧离开通道18，这样作为活塞两端压差的结果使活塞运动。能量转换装置的输出，能够被配置成直流或交流电流。

当用作电动机时，电功率，例如来自电源线、太阳能、风、或被储存的能量，可以被输入圆环形绕组60，或通过圆环形绕组14使活塞20或20a振动或往复运动，并使外壳体70或70″作反冲运动。机械功率可以通过与活塞20或20a偶联被利用，或换种方式，通过使用或利用外壳体70或70″的往复运动或振动，该往复运动或振动可以按活塞20或20a的运动的反冲出现。当用作泵或压缩机时，没有画出的合适的阀门通路可以被提供，以允许活塞20或20a抽运空气或另一种流体，或者压缩流体。

能量转换装置可以被配置成单独的级，有单独一组轴向磁体50、单独一组圆环形绕组14和60、单独的径向磁性源12、以及单独的活塞20或20a，如上所述。换种方式，合成能量转换装置，图上没有画出，可以有多级，每一级至少有它自己的活塞，这些级可以按串联、按并联、或独立地操作。当按多级构造时，各个级可以共享部件，诸如外或内壳体。该多级可以沿轴向相互对准，例如通过使多级类似于沿纵轴16依次伸延的能量转换装置10、10a、10′或10″，或者通过使一个或多个圆环体型能量转换装置10a同心地围绕中心能量转换装置10、10a、10′或10″布置。换种方式，多个能量转换装置可以按并联或按串联电连接或机械连接。

现在参考图8，图8示出另一种由封闭在圆环体124中的多段磁性段122a-122f形成的复合磁体120。复合磁体120可以是由Engineered Concepts出售的类型的径向钕圆环体磁体，EngineeredConcepts在AL 35216，Vestavia Hills，Canyon Road，1836，由Alabama，Birmingham的George Mizzell拥有，并以SuperMagnetMan名义提供销售，例如零件号RR0060N、RR0090N、或，RR0100S。复合活塞120可以在任一能量转换装置10、10a、10′和10″中使用。

申请人已经在实验上确定，这种磁体具有如此的轴向磁性部件的性质，以致在一个面126上有效地给出北极而在没有画出的相反面上有效地给出南极，同时还具有在第一弓形面128上给出第一极诸如北极和在第二弓形面130上给出相反极诸如南极的径向部分。

尤其是，复合磁体120可以用多段磁体段122a-f制成，这些磁体段被个别地建立，然后组装成圆环体124。圆环体124可以包括铝并有外圆柱形壁132和至少一个用于啮合磁性段的环状壁134。当某些应用要求时，环状壁134可以有被定位在中央的孔径136，用于把复合磁体安装到其他部件，诸如轴。当与图1B所示的能量转换装置10a一起使用时，孔径136应足够大，以清除(clear)线圈或绕组14，以及径向磁性源12，如果径向磁性源被使用的话。

例如，可接受的复合活塞已经用十块分开的N42直径(方向的)磁体段制成。对某些应用，较弱的复合活塞可以适当地由N40或N32段制成，因为用较弱磁体段更易于组装。在实验上已经建议，诸如高斯强度、活塞120磁场的强度和长度，以及径向磁体的速度(振荡)等变量要最大化。第二径向磁体的附加，在实验上也似乎有帮助。然而。从至今的实验看，要最大化的最重要的变量，似乎是高斯强度和径向磁强度，因此，由N52制成的活塞可能是理想的。

应当明白，上面描述的能量储存装置可以与输入一齐(in concertwith)作用，并向个别电路系统提供不论是主要的或是次要的输入，该电路系统诸如由商业电力电网安装的住宅家庭保险丝面板，或提供给水力、核电、风力、太阳能、波浪、或任何其他类型电力发电网的输入，诸如供私人和/或公共电力消费使用。该装置可以是单一的实体或多个实体按串联、并联被组合成单元，或单独地用于提供增加的输出。该装置可以是能与某种电装置一齐作用，该电装置能计算和调节向有源圆环形线圈60输入的能量，以便维持活塞运动。该装置可以与某种电装置一齐作用，该电装置能计算和调节向有源圆环形线圈(60)输入的能量，例如能被编程的电子控制模块、读出输入信号并根据该输入信号产生输出信号，这样用向有源圆环形线圈输入的最小能量，使活塞运动减速、停止和倒行。

一种控制算法可以被提供，该控制算法能导出活塞的减速度及加速度，并计算使活塞加速到需要速度所必需的圆环形线圈能量和为有源圆环形线圈产生电流和电压输入信号。该算法最低限度需要由三个不同位置上的活塞行程组成的输入信号，例如，使用霍尔效应传感器，每一个感测的位置是沿纵轴向着水平磁体经过活塞的中行程点(mid-travel point)，该算法计算三个脉动(pulse)之间的时间以导出两个时间周期的速度和减速度、计算作为活塞位置函数的减速度率(deceleration rate)、计算活塞将停止的点、确定使活塞加速到需要的初速度所必需的力、计算所要求的圆环形线圈的力、产生电流命令信号(对固定的电压)、以及测量活塞沿它的纵轴的相反方向运动时的加速度并借助测量在该三点之间要求的行程时间调整圆环形线圈的功率电平以保持需要的活塞目标速度。

该能量转换装置可以与控制算法一齐适合使输入有源圆环形线圈的能量最小。该控制算法可以保持如下关系：F_tin＞F_p-F_Mh，这里F_tin是沿活塞力20相反方向的有源圆环形线圈力，该活塞力20与输入电压和电流成比例，F_p是活塞力，而F_Mh是水平磁体反抗活塞力F_p的力，使沿它的纵轴行进的活塞在它接近水平磁体(如磁体50)时被减速，瞬间地停止，然后由有源圆环形线圈60(见图1A)通过施加的力F_tin，在与水平磁体50的排斥力一齐作用下，按预定的、经验地增大的速率，向着较高的水平磁体44加速。

在与固定磁体或磁体44和50一齐作用(如图7所示)下，该装置包含这些磁体的纵轴，能够从0-90度相对于水平平面被取向，从竖直中点位移有限距离，该竖直中点的主力场与径向磁体成90度取向，所述磁体被这样定位，以致它们的场沿径向磁体的竖直轴与径向磁体相互作用，如图1-7的示例性装置所示。该磁体或这些磁体能够被定位在固定径向磁体内部(如图所示)或在固定径向磁体外部，即，该磁体有比使用圆环体型磁体配置的固定径向磁体OD更大的ID。

应当理解，上面的描述旨在说明而不是限制。许多不同于所提供例子的配置和应用，本领域熟练人员在阅读上面的描述后，是显而易见的。例如，应当明白，活塞与绕组之间的相对运动，可以被任何机械作用引起，诸如风力、水力(波动、流动或竖直下落能量)，或来自运动或跳动物体的机械输入。换种方式，能量转换装置可以向能利用圆环形线圈的电输出的装置或多个装置发送功率，无需使用中间储存器。这些装置包含，但不限于，电动机、燃料电池、水解转换装置、电池充当装置、灯、以及加热元件。换种方式，活塞可以被直接作用在活塞的面上的流体，诸如运动的空气或水、易燃燃料对着活塞的一个面的膨胀、或流体响应于温度变化的膨胀或收缩而直接位移。

还有另一种变化是提供便携式电子装置内的能量转换装置，用于向该装置直接提供功率或对该装置内的电池充电。这样的能量转换装置可以由携带该便携式电子装置的人、或其中载运该便携式电子装置的车辆有意或无意的运动，诸如沿能量转换装置的纵轴摇晃该装置产生功率。对这类应用，能量转换装置可以被调配作为标准的圆柱形电池，诸如标准A、B或C电池，还可以设置可与这种电池相比较的输出和输入零件，这样在便携式电子装置内，它们可以代替这种电池或与这种电池串联放置。换种方式，能量储存装置可以被调配代替两个或更多这种电池。换种方式，可充电电池与能量转换装置的组合系统可以被结合进自充电电池组件，以便安装在便携式电子装置中。该自充电电池组件可以被调配并与合适的电连接器装配起来以代替一个或多个常用电池。这种自充电电池组件可以设置指示器以指示电池此时正在被充电，或设置控制系统，以便只当电池被充电到预定阈值以上时才允许从电池提取功率。

关于一种配置被示出或被描述的部件，可以被添加到或换种方式被用于另一种配置。该装置的范围不是参照上面的描述被确定，相反，应当参照所附权利要求书以及与该权利要求书赋予的权利等价的全部范围被确定。应当预期和准备，未来的发展将出现在本文所讨论的技术中，且被公开的系统和方法将被合并进这种未来的配置。总而言之，应当理解，该装置能够修改和变化，并只受下面的权利要求书限制。

所有术语，如本领域熟练技术人员所理解，都企图给出它们最广泛的合理的构造和它们普通的含义，除非本文明确指出有相反的意思。尤其是，单数冠词的使用，诸如“一个”和“该”，应被读作列举所指元件的一个或多个，除非权利要求指出明确限于相反的意思。

Claims (35)

1.一种能量转换装置，包括：

定义纵轴的螺旋形电绕组；和

有轴向磁性部件和径向磁性部件的复合活塞，这些磁性部件沿纵轴布置并适合纵向沿纵轴可位移地相对于绕组运动。

2.权利要求1的能量转换装置，还包括一对固定轴向磁体，被布置在沿纵轴接近绕组相对两端的位置。

3.权利要求2的能量转换装置，其中该固定轴向磁体，各代表面向复合活塞的轴向磁性部件的排斥极。

4.权利要求1的能量转换装置，还包括与螺旋形电绕组同轴布置的径向磁体系统，所述径向磁体与复合活塞的径向磁性部件相互作用，以使活塞相对于纵轴浮起。

5.权利要求4的能量转换装置，其中该径向磁体系统代表面向复合活塞的径向磁性部件的排斥极。

6.权利要求4的能量转换装置，其中该径向磁体系统包括多个棒形磁体，围绕复合活塞的纵轴按径向布置。

7.权利要求4的能量转换装置，其中该径向磁体系统包括围绕复合活塞布置的圆环形磁体。

8.权利要求7的能量转换装置，其中该复合活塞包括圆环形径向磁体和被布置在该圆环形径向磁体内的盘状轴向磁体。

9.权利要求1的能量转换装置，其中该复合活塞包括被布置在螺旋形电绕组内的圆盘状活塞。

10.权利要求1的能量转换装置，其中该活塞包括围绕复合活塞布置的圆环形磁体。

11.权利要求1的能量转换装置，其中该复合活塞包括被布置于螺旋形电绕组外部的圆柱形活塞。

12.权利要求1的能量转换装置，其中该复合活塞包括圆环形径向磁体和被布置在该圆环形径向磁体内的轴向磁体。

13.权利要求1的能量转换装置，其中该复合活塞包括多段磁体段，用于建立受外圆环体约束的径向和轴向两种磁场。

14.权利要求1的能量转换装置，其中该能量转换装置还包含选自泵、电动机、发电机、压缩机和发动机的装置。

15.权利要求1的能量转换装置，还有从运动流体接收能量的机械能输入装置。

16.权利要求1的能量转换装置，还有给予流体机械能的机械能输出装置。

17.权利要求1的能量转换装置，还包括与该绕组电耦合的能量储存装置。

18.权利要求1的能量转换装置，还包括与该活塞机械耦合的能量储存装置。

19.权利要求1的能量转换装置，还包括选自电池、电容器和飞轮的能量储存装置。

20.权利要求1的能量转换装置，其中该纵轴被竖直地布置。

21.权利要求1的能量转换装置，还包括含有绕组和磁体的壳体，该壳体有被调配的径向开孔，当活塞沿纵轴行进时，允许流体移动离开圆柱体。

22.权利要求1的能量转换装置，其中该活塞位移是由流体运动、流体收缩、以及流体膨胀中的至少之一引起的。

23.权利要求1的能量转换装置，还包括有控制算法的控制器，该控制算法适合管理该能量转换装置的操作。

24.权利要求1的能量转换装置，其中该磁体是稀土磁体。

25.权利要求1的能量转换装置，其中至少一块磁体由多段钕磁体段构成。

26.权利要求1的能量转换装置，还包括多个合成活塞。

27.权利要求1的能量转换装置，其中该活塞由N32、N40以及N52中的至少之一形成。

28.一种能量转换装置，包括：

有定义两个端和其间的纵轴的圆柱形室的壳体；

被布置在沿纵轴的圆柱形室中的螺旋形电绕组；

一对轴向磁体，各被布置在该室的每一端；

沿纵轴被布置在圆柱形室中的径向磁体系统；和

复合活塞，被布置在壳体内并适合纵向可沿纵轴相对于绕组位移，该复合活塞包括：被该轴向磁体排斥的轴向磁性部件和被该径向磁体系统排斥的径向磁性部件。

29.权利要求28的能量转换装置，其中活塞位移是由反抗活塞的流体运动、反抗活塞的流体收缩、反抗活塞的流体膨胀、通过绕组的电流、直接向壳体的机械输入以及直接向活塞的机械输入中的至少之一引起的。

30.权利要求28的能量转换装置，还包括有控制算法的控制器，该控制算法适合管理该能量转换装置的操作。

31.权利要求28的能量转换装置，其中该磁体是稀土磁体。

32.权利要求28的能量转换装置，其中该复合活塞包括圆环形径向磁体和被布置在该圆环形径向磁体内的轴向磁体。

33.权利要求28的能量转换装置，其中该复合活塞包括多段磁体段，每一段建立径向和轴向的两种磁场。

34.权利要求28的能量转换装置，其中该多段磁体段被外圆环体约束在圆环形配置中。

35.权利要求28的能量转换装置，还包括选自电池、电容器和飞轮的能量储存装置。

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