CN102792582A - 磁动力往复式发动机与电磁控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供具有独特电磁控制系统的磁控往复式发动机。所述发动机被构造和布置永储存电源（如电池）操作以通过控制电磁线圈内部的热量产生的方式来控制供给至电磁体的电源，进而提供延长的运行时间，因此增加了线圈寿命。所述控制系统还能控制发动机速度和/或力矩输出，使得发动机在广泛使用中发挥多用途。所述系统构造和布置成被使用在新的和现有的不同配置的发动机上，且可使用在其它受益于电磁体使用的工艺或装置中。

Description

磁动力往复式发动机与电磁控制系统

技术领域

本发明一般涉及往复式发动机。更具体的，本发明是磁动力往复式发动机及适用于内燃机的电磁控制系统。

背景技术

往复式内燃机，例如，汽油与柴油循环发动机是本国及外国生活各个方面中的主要因素。通过为我们提供运输、消费品、安全、医药救助与电力等不一而足，往复式内燃机方便了我们的生活。然而，往复式内燃机也有缺点，如果对于使用这些发动机存在其它可选的方式，很多缺点不再能够被接受。它们需要化石燃料，且低效，低效率导致内燃机产生热，噪音，震动与有毒副产品；我们容忍这一切，只是因为我们没有经济上合适的替代方式。随着化石燃料供给的下降和有害气体的增长，政府对寻找内燃的替代品重新产生了兴趣。

例如，一些内燃机能量浪费的特征包括摩擦，低效燃烧，燃烧室的热损失，气体移动通过发动机的气动阻力，辅助设备（如油和水泵）使用的能量，和不完美的气门正时。其他影响这些发动机效率的难题是，发动机必须设计以减少排放就要在设计中妥协。结果，一般的发动机效率在大约35%，并且必须在交通信号灯处保持空转，浪费了17%的额外能量，结果导致整个效率为大约18%。这意味着大约82%的我们以化石燃料形式输入至我们的交通工具的能量被发动机以无用的副产品的形式浪费了。

对消除往复式发动机对化石燃料的需求的努力已经尝试了几十年。已经提出了不同种类的可选燃料和发动机配置，一些比另一些更成功，但是总体上大多数仅获得了极为有限的成功。一种这样的替代品是生物燃料。生物燃料可从植物材料中提取，如谷物或甘蔗。然而，这些燃料需要农业土地、种植与收割用的拖拉机，以及用于将生物原料转换为燃料的蒸馏室。提取自藻类、垃圾、或农业废弃物或其它来源的生物燃料可能会有所帮助，因为他们不需要使用农业土地，但是他们似乎离大规模的商业开发还有几年。即使这些燃料以适合使用的规模开发，依然没有合适的系统用以分配这些燃料给普通公众。分配系统需要几年来开发。因此，大多数的科学家一致认为，如果我们真想把生物原料开发成能量，我们应该将它转化成电而非汽车燃料。

另一可选设计依赖于电和/或磁来引起活塞的往复运动或移动。例如，A.K.Hinchman享有的编号为2,296,554的美国专利。Hinchman的发明涉及启动气缸的自正时活塞电子发动机，气缸包括作用在活塞上以使得活塞往复运动的初级和次级电磁线圈。线圈在正确的时段通过继电器定时器通电，通过活塞的运动控制或触发该继电器定时器。

Ramirez享有的编号为3,939,367的美国专利公开了永磁体与电磁体触发的机械单元，该单元可固定至发动机组组件以触发至少一个活塞、连接杆和驱动轴，驱动轴形成了该组件的一部分用以获得旋转功率。

Blalock享有的编号为4,317,058的美国专利公开了电磁往复式发动机。该电磁发动机用非铁磁体材料取代了气缸，且用永磁体取代了活塞。气缸头由电磁体所取代。

所有的已知的现有技术的不足涉及电磁体的操作。为使发动机适于在应用（如汽车）中使用，就需要相当大的电磁体。大电磁体需要高安培和/或电压的电力，其必须快速的开启与关闭来模拟往复式发动机内的活塞点火。这就引发了几个问题（如触电间的电弧），并导致过早损坏。此外，运行在延长期高电流负载下的电磁体产生相当大量的热。热量增加显著的降低了效率并且经常导致电磁线圈失效。此外，电磁体产生的磁场经常引起问题，诸如级联雪崩击穿，感生电动势（EMF），其它发动机系统（如计时系统）中的毛刺（spikes）与电压钳位。

因此，该领域需要的是具有控制系统的磁操作往复式发动机，该控制系统处理与现有技术相关的问题。磁操作发动机应当可靠且生产成本低。磁操作发动机应当构造与布置成可用电池电力操作。磁操作发动机应包括控制系统，该控制系统以控制可靠线圈寿命与高效运行的热发生的方式来控制供给至电磁体的电力，从而提供延长的运行时间的。用于控制电磁体操作的系统还应该能够控制发动机速度和/或力矩输出。控制系统应该在不降低发动机性能的情况下，减少或去除经常与大磁场相关的问题。

发明内容

本发明提供了磁控往复式发动机，其具有操作及控制发动机的独特的电磁体控制系统。该发动机被构造与布置以能够使用储存电源（如电池）来操作，从而以调节电磁线圈内的热量产生而不牺牲磁通量的方式来控制供给至电磁体的电力，进而提供延长的运行时间。控制系统还能够控制发动机速度和/或力矩输出，以使得发动机在广泛大量的应用中发挥多种用途。电磁控制系统与磁元件被构造和布置以能够使用在新型或现有发动机上，并且也可在其他工业或得益于电磁体使用的装置中使用。

一般的，通过去除气缸头并用电磁线圈取代气缸头来使用内燃往复式发动机。活塞被修改以保持至少一个和多个永磁体，优选地为多个永磁体。标准计时系统也被去除并用光纤系统取代，光纤系统与用于控制电力流动至电磁体的高电压DC开关机构通讯，控制电力流动以将计时系统与发动机产生的磁脉冲隔离的方式进行。在优选的实施方式中，电力通过在持续时长上变化的一系列电脉冲供给至电磁体，以最小化电力消耗和最大化电磁体产生的磁通量。电力脉冲便于不同的电脉冲的输送，因此基于曲柄轴角的磁通量，最大化由发动机提供的力矩输送。冷却系统（如果存在）也可去除，燃料输送系统也可去除。

因此，本发明的目的是提供磁操作往复式活塞发动机。

本发明的另一目的是提供用于电磁体的控制系统，该电磁体特别适合往复式活塞发动机。

本发明的又一目的是提供使用永磁体与电磁体组合的磁操作发动机。

本发明另一目的是提供控制电磁体内热量聚集的电磁体控制系统。

本发明的另一目的是提供电磁体控制系统，该电磁体控制系统在各个点火窗口期间向各个电磁体提供至少一个脉冲电子信号。

本发明的另一目的是提供电磁体控制系统，该电磁体控制系统在各个点火窗口期间向各个电磁体提供两个脉冲信号。

本发明的另一目的是提供电磁体控制系统，该电磁体控制系统将变化脉冲的电力提供给基于曲柄轴角的电磁体，以最大化发动机产生的力矩。

本发明的更进一步的目的是提供具有独特芯部材料的电磁体构造。

本发明的其它目的与优点将因以下同任何附带图一起的描述变得清晰，其中本发明的某种实施方式通过说明与举例加以陈述。本文中包含的任何附图构成了本说明书的一部分且包括本发明的示例性实施方式，且说明了本发明的各种目的与特征。

附图说明

图1是示出本发明的一个实施方式的部分剖面的俯视图；

图2是示出本发明中活塞组件的部分剖面的立体俯视图；

图3是示出本发明中线圈组件的一个实施方式的立体图；

图4是本发明的一个实施方式的电气图；

图5是图4中说明的电气图的一部分视图；

图6是图4中说明的电气图的一部分视图；

图7是图4中说明的电气图的一部分视图；

图8是图4中说明的电气图的一部分视图；

图9是图4中说明的电气图的一部分视图；

图10是图4中说明的电气图的一部分视图；

图11是本发明的一个实施方式的电源控制电路的电气图；

图12示出了当图11中的电源控制电路被使用时，电源输送至电磁线圈的一个实施方式。

具体实施方式

虽然本发明可以接受不同形式的实施方式，当前优选的但非限制性的实施方式在附图中示出并在下文中得以描述，要理解的是，本公开应该被理解为本发明的示例说明，而不是用来将本发明限制于所说明的具体实施方式。

参照图1和2，说明了磁操作往复式发动机10。磁操作往复式发动机10包括至少一个被构造与布置成沿基本直线路径往复运动的活塞12，本文中直线路径图示为气缸14。活塞12包括至少一个（优选地为多个）固定在活塞上的永磁体16。磁体通过非金属套筒38优选地固定至活塞12的顶表面。套筒可通过紧固件40固定至活塞的顶表面，带部件42可在磁体上延展以进一步固定磁体的位置。活塞12枢转地固定至连接杆18，连接杆旋转地连接至曲柄轴20，将活塞的往复运动在曲柄轴处转换为旋转运动。电磁体组件22固定在活塞12的端部上，当活塞12在被控制的方式中被给予能量时，在该处击打以与永久活塞磁体16相互作用。计时/点火系统用来监控曲柄轴的旋转，曲柄轴的旋转响应于曲柄轴位置而导致电磁体组件22产生磁场。电磁体组件22与永磁体16优选地被配置以使得在线圈组与活塞之间产生推力。在可选的实施方式中，一组线圈可被电磁推动，而相对的一组可被电磁拉动。应当注意的是，虽然示出的是水平对置发动机，但本发明可使用在任何本领域已知的往复式发动机配置上，而不脱离本发明的范围。这样的发动机配置包括但不限于V形配置、W形配置、线形配置、子午线配置及类似配置。

参照图3，示出了电磁线圈22的部分剖面图。线圈包括具有一对端盖34、36的中央线轴24；全部为适用于产生磁场的铁磁材料构造而成。端盖34、36通常提供阻碍，以阻止线缆线圈在操作期间相对于芯部的运动。在最优选的实施方式中，该芯部由具有高磁导率的材料构造而成，且低矫顽磁性与磁致伸缩导致低磁滞损耗。在最优选的实施方式中，芯部材料是镍铁合金(大约80%的镍，15%的铁加铜，硅和钼)。芯部材料应当在具有氢气氛的磁场中退火。退火改变了材料的晶体结构，对齐了晶粒并去除了一些杂质，特别是阻碍了磁晶界自由移动的碳。合适的芯部材料可从位于Londonderry,NH.的the MuShield公司以MU-SHIELD的名字购得。包裹芯部的是杜邦卡普顿（DuPontKAPTON）绝缘阻碍层26。多个卷线28围绕芯部24延展以产生电场。在优选的非限定性的实施方式中，提供了大约250个用卡普顿绝缘带28包裹的规格为8的铜线缆的卷线。线圈线缆的远端30和32从线圈向外延展，以附接至计时/点火系统。应当注意的是，当通电时提供较多的卷线将提供较大的磁场，并且如本领域所知，较少的卷线提供较小的磁场。

参照图4-10，接线图示出了一个计时/点火系统的实施方式。计时/点火系统一般包括低电压电源模块102，高电压电源模块104，计时模块106，和点火模块108。低电压电源模块102包括功率逆变器110和具有多种输出电压的多个电源112、114、116、118，多个输出电压用于分别构成计时模块106与点火模块108的电子元件的操作。功率逆变器110优选地将12V DC 120电源转换至120V AC 122，滤波和调节该12V DC电源使其具有正弦波形。转换的电源122优选地提供给四个电源：将120V AC 122电源转换到15V DC 124的第一电源112和第二电源114，将120V AC电源转换到12V DC 126的第三电源116，和将120V AC电源转换到5V DC 128的第四电源118。因为计时/点火系统经受的高磁脉冲通量可妨碍信号与感测功能，逆变器110和电源112-118重复的滤波和调节供给其它电子元件的电源。这种构造大大减少了瞬态尖峰异常的可能性，瞬态尖峰异常可引起过早的点火，扭曲计时，过电流，过电压或甚可引起电子元件失效的雪崩击穿。

高电压系统（HVDC）104优选地是多个电池130和电容器132。在最优选的实施方式中，电池阵列130包括10个120V DC电池134，电池134串联地勾连在一起用于提供总共120V DC电源136至电磁线圈。电容器阵列132优选地包括大约12个10,000皮法的电容器138。电容器一般地被构造与布置以使对电池的输出平稳，从而提供延长的运行时间，减少热量在电池134中的积累和提供较平滑的电源信号给线圈。多个电池阵列140的正极连接至单极单掷开关的线路侧，单极单掷开关用作主电源开关142并且可通过HVDC系统通电或关闭全部由120V DC供电的元件。从主电源开关142的负载侧，120V DC正极分成两个分开的HVDC供给支腿144、146。第一支腿144连接至第一绝缘栅双极晶体管（IGBT）148的集电极149，该IGBT向包括线圈1（线圈156）和线圈4（线圈158）的线圈组1（即线圈组150）供电，同时第二支腿146连接至第二绝缘栅双极晶体管（IGBT）152的集电极151，第二IGBT向包括线圈2（线圈160）和线圈3（线圈162）的线圈组2（线圈组154）供电。

在优选的实施方式中，第一和第二IGBT 148、152是三菱的编号为CM1200DC 34N的零件，且每个都额定为1700伏特1200安培。第一和第二IGBT 148、152配置为包括双开关（两通道）能力且可同时独立的操作或以交替模式操作。当两个IGBT被使用时，各个IGBT的通道1（通道164、166）分别提供独立开关线圈组1和2。还应当注意的是当优选的实施方式包括两个IGBT时，更多或较少IGBT可被使用而不脱离本发明的范围。从通道164，第一IGBT 148的发射极，120v DC电源通过阻流二极管168；且从通道166，第二IGBT 152的发射极，120v DC电源通过阻流二极管170。二极管168和170优选地是功率二极管，编号为SDIIOOC16 B-PUK的VISHAY零件，额定为1400安培1600伏特。二极管168连接至线圈组1（线圈组150），且二极管170连接至线圈组2（线圈组154）。二极管168和170阻止了由于反激式二极管172或174内的失效而引起的反电动势到达第一或第二IGBT。

依然参照图4-10，计时系统106的主要元件是两个U形光电红外传感器176、178。红外传感器176、178与正时圆盘181协作以提供相关于曲柄轴20的位置的时间，且因此提供活塞12发起对线圈组1（线圈组150）或线圈组2（线圈组154）通电的时间以及将线圈组1和/或线圈组2关闭/断电时间。在这种方式中，红外传感器操作以明确线圈组的独立操作的持续时间。关于具体的持续时间的低电压的ON或OFF的数字信号发送至低电压功率调制器和脉冲控制器180、182。操作时，各个光电红外传感器176、178感测正时圆盘181的旋转，正时圆盘181向功率调制器和脉冲控制器180、182发信通知何时向IGBT148，152供电以使得给线圈组150、154通电。信号优选地是具有具体持续时间的12v DC信号，信号通过EMF线缆接至真正旁路（TB）光耦184、186。在最优选的实施方式中，为每组气缸提供了一个RT-610-10、一个功率调制器和脉冲控制器和一个光耦。向用于每个线圈组的TB光耦群提供独立的脉宽调制器以隔离来自级联失效的可能性和增加线圈组功能配置的可选性。每个低电压功率调制器和脉宽控制器180、182运行用以将计时/点火系统106和与IGBT 148、152光学相互连接的光纤相互连接。功率调制器和脉宽控制器180、182还将从计时/点火模块106接收的稳定开/关数字信号转换为在发送信号时间帧/持续时间内可手动变化占空比的信号。目的是减少供给至IGBT开关元件和在他们各自线圈组中的电磁线圈的DC高电压/安培电源104所产生的热量，通过减少供给至各自线圈组中的电磁线圈的有效电压，能够手动的变化发动机10的每分钟转数（RPMs），并且提高反电动式收集的效率。这是通过功率调制器和脉冲控制器中的脉宽调制器完成的。在操作中，当TB光耦元件184、186从RT-610-10U形光电红外传感器176、178接收屏蔽的12v DC ON数字信号时，TB光耦关闭光隔离开关188、190。这个动作允许脉宽调制为5v DC的信号在持续时间内反映由RT-610-10光电红外传感器176、178发送的信号，RT-610-10光电红外传感器176、178与计时/点火系统中的RT-610-10电隔离。光隔离用作防火墙，以将系统的一部分与另一部分隔离，防止了由级联雪崩击穿、感生电动势、尖峰、和电压钳位引起的问题。脉宽调制为5v DC的信号为TB光耦上的光纤发送器192、194供电，将信号从调制脉宽的电信号转换为调制脉宽的激光信号。调制脉宽的激光ON或OFF数字信号通过光纤光缆196、198发送至光纤相互连接的IGBT驱动器200、202，光纤相互连接的IGBT驱动器200、202依次开启或关闭控制高电压DC电源的IGBT。应当理解的是，因为光纤不受高磁通量环境的影响，转换脉冲电信号为激光脉冲信号保持非常低的衰减和高的信号完整性，保持高的信号完整性可去除EMF防护的需要，且给予可使用的脉宽范围更大的自由度。这样，更高的脉冲可被使用，允许系统关于被标准硬接线IGBT驱动器所排除的反电动势的设计可选性。

参照点火系统108，光纤相互连接的IGBT驱动器被构建与布置以控制IGBT栅极的开启和关闭，这样就开启或关闭了供给至线圈组的HVDC电源。供给至IGBT驱动器200、202的电源是被滤波和调节的15v DC 0.5Amp，电源通过屏蔽的双绞线124从电源112、114延伸。IGBT驱动器200、202还被构建与布置以包括作为力矩功率输出IC控制器/传感器而被包含的特征，力矩功率输出IC控制器/传感器允许从在电磁体和永磁体之间的推-推系统转换为为在一组线圈组上推动而在另一组线圈组拉动的系统，这样就为动力冲程添加了更多力矩。从推-推模式变为推-挽模式可简便地完成。

高电压DC开关通过两个高电压、高安培绝缘栅双极晶体管（IGBT）148、152来完成，且优选为HVIGBT MODULES MITSUBISHI的零件编号为CM1200DC 34N的零件，每个额定为1700伏特1200安培。每个IGBT由光纤相互连接至TB光耦元件184、186的驱动器板200、202控制，TB光耦元件184、186位于低电压功率调制器和脉冲控制器内。各个IGBT不依赖其它被使用的IGBT独立控制供给至线圈组或气缸的电源。各个电磁线圈组150、154优选地包括跨过其正极和负极连结点的反激式二极管204、206。已经发现编号为SDI500030L B-PUK的VISHAY零件是额定为1600A 3000V的二极管，且适合去除反激。反激（FLYBACK）是跨过感生负载所看到的突然的电压尖峰，当电源电压被系统脉冲和频繁的开关突然改变时，感生负载就通过线圈组产生了。从各个线圈组高电压DC继续通过另外的隔离二极管208、210，优选的编号为SDI500030L B-PUK 1600A3000V的VISHAY零件。隔离二极管208、210被认为是遗留元件；他们的主要功能是磁线圈组彼此之间相互隔离。隔离二极管208、210连接至共同的铜总线212，铜总线212连接至高电压DC 120V电源电池阵列的负极端。

参照图11和12，示出了可选的光隔离器构造。在此实施方式中，包括了定时器电路222和电位计224。用这种布置，IGBT的点火窗口可分离为多于一个的脉冲信号以允许额外控制电磁体和电源，如图12所示。此配置允许被第二电脉冲228跟随的初始电脉冲226。本领域的技术人员将认识到这种构造允许电磁体的占空比为特定的应用所定制。此构造还允许电磁体的占空比基于从传感器（如力矩传感器）的输入被改变，减少基于发动机负载的功耗。其它优点包括控制点火窗口期间产生的峰值力矩，点火窗口可包括点火窗口的第一部分期间的较低占空比和点火窗口的第二部分期间的较高占空比。

应当注意的是，虽然没有说明，本领域中已知的功率产生装置可被利用以保持电池中的电力供给。这样的功率产生装置可包括但不限于交流发电机、发电机、磁发电机、动态制动和类似的方法。功率产生装置可从通过传送带、轴、齿轮、直接耦合、流体驱动等等的发动机直接操作。可选的，功率产生装置可间接耦合至发动机，如通过动态制动、轮式发电机、和辅助内或外燃发动机，如混合式。应当注意的是，本发明的发动机可从静态调定中的常规电力网操作，以此去除了对电池的需要。

说明书中所提及的所有专利和出版物都表明了本发明涉及的领域内的技术人员的水平。全部专利和出版物通过相同程度的引用合并于本文，犹如各个个体出版物明确地和单独地表明通过引用合并。应当理解的是虽然说明了本发明的某个形式，但是并不限制于本文所描述和示出的具体形式或布置。对于本领域中的技术人员显而易见的是，可以做不同的变化而不脱离本发明的范围，且本发明不被认为受限于本说明书中所描述与示出的内容和本文所包括的任何图画/附图。

本领域中的技术人员将容易理解的是，本发明特别适于完成目的和获取提及的目的和优点，以及本文所固有的那些目的和优点。本文所描述的实施方式、方法、过程和技术目前表示优选的实施方式，为示例性的且不对范围进行限制。本领域中的技术人员所想到的对本文的改变和其它使用包含在本发明的精神之内且为附加的权利要求的范围所限定。尽管本发明关于具体的优选的实施方式而被描述，应当理解的是，如权利要求的那样本发明不应被不恰当地限制于具体的实施方式。实际上，用于实现本发明的、对所描述的模式的不同修改对于本领域中的技术人员时显而易见的，落在权利要求的范围之内。

Claims (22)

1.一种磁操作往复式发动机，包括：

至少一个活塞，被构造并布置以能够沿基本直线路径往复运动，所述至少一个活塞包括与之固定的至少一个永磁体；

曲柄轴，具有至少一个偏移行程，用于将所述至少一个活塞的往复运动转换为旋转运动；

连接杆，具有第一端和第二端，所述第一端枢转地固定至所述至少一个活塞，所述第二端旋转地连接至所述曲柄轴的所述至少一个偏移行程；

至少一个电磁体组件，固定至所述发动机从而使得当所述至少一个电磁体组件通电时与所述至少一个永磁体反应；

低电压电源，用于向电子元件供给低电压电源；

高电压直流电源；

计时/点火系统，包括计时模块和点火模块，所述计时模块使用所述低电压来监控所述曲柄轴的旋转，响应于引起所述曲柄轴旋转的所述曲柄轴位置，所述计时模块发送脉冲低电压信号至所述点火系统，从而使得高电压电力以脉冲的方式从所述高电压电源流至所述至少一个电磁体组件从而产生磁场。

2.如权利要求1中所述的磁操作往复式发动机，其中，所述点火模块包括：

至少一个驱动器板，光学地连接至所述计时模块，所述驱动器板与至少一个绝缘栅双极晶体管电气通讯，所述绝缘栅双极晶体管被构造和布置以控制至少一个绝缘栅的开启和关闭，从而使所述高电压直流电源与所述至少一个电磁体连接和断开。

3.如权利要求2中所述的磁操作往复式发动机，其中，所述至少一个绝缘栅双极晶体管包括：

两个开关通道，能够一前一后独立操作或以交替模式操作。

4.如权利要求3中所述的磁操作往复式发动机，其中，所述点火系统包括：

至少一个反激式二极管，电连接至所述至少一个电磁体的正极和负极连结点。

5.如权利要求1中所述的磁操作往复式发动机，其中，所述计时系统包括：

至少一个光电红外传感器，被构造和布置以与正时圆盘协作，以提供所述曲柄轴的旋转位置，所述光电红外传感器产生稳定的电信号，用于输送至功率调制器和脉冲控制器。

6.如权利要求5中所述的磁操作往复式发动机，所述计时模块包括：

至少一个功率调制器和脉冲控制器，与所述光电红外传感器电通讯的，并被构造和布置以将从所述光电红外传感器接收的所述稳定数字信号转换为信号，所述信号可在发送的所述信号时间帧/持续时间内手动地变化占空比。

7.如权利要求1中所述的磁操作往复式发动机，其中，所述基本直线路径是气缸。

8.如权利要求1中所述的磁操作往复式发动机，其中，所述活塞包括：

多个固定在活塞上的磁体，排列成彼此互补以产生大于各个单独磁体所能产生的磁通量。

9.一种用于操作电磁体的计时/点火系统包括：

低电压电源，包括功率逆变器和一个或多个电源，所述电源具有至少一个输出电压以用于操作电子元件，所述电子元件包括顺序模块和点火模块；

高电压直流电源，包括多个串联勾连在一起的电池；

计时模块，被构造和布置以监控一个机械元件相对于另一机械元件的运动，其中响应于所述运动，所述计时模块产生脉冲光信号，所述脉冲光信号被转移至点火模块；

点火模块，与所述计时模块光通讯，并被构造和布置以从所述计时模块接收所述脉冲光信号，以及以脉冲方式将所述高电压直流电源连接至电磁体，所述脉冲方式对应于从所述计时模块接收的所述脉冲信号。

10.如权利要求9中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，响应于所述一个机械元件相对于另一机械元件的运动，所述计时模块产生多于一个的预先确定的用于传递至所述点火系统的光脉冲。

11.如权利要求9中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述高电压电源包括：

大约10个12伏特电池，以串联方式连接在一起，用以提供总共120伏特的直流电源。

12.如权利要求11中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述高电压电源包括：

多个电容器，连接在所述电池和电磁线圈之间，用以使电池输出平稳以及向所述电磁线圈提供较平滑的电源信号。

13.如权利要求9中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述点火系统包括：

至少一个驱动器板，光连接至所述计时模块，并与至少一个绝缘栅双极晶体管电通讯，所述绝缘栅双极晶体管被构造和布置以控制至少一个绝缘栅的开启和关闭，从而将所述高电压直流电源与所述至少一个电磁体连接和断开。

14.如权利要求13中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述至少一个绝缘栅双极晶体管包括：

两个开关通道，能够一前一后独立操作或以交替模式操作。

15.如权利要求14中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述点火系统包括：

至少一个反激式二极管，电连接至所述至少一个电磁体的正极和负极连结点。

16.如权利要求9中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述计时模块包括：

至少一个光电红外传感器，与正时圆盘协作以提供所述曲柄轴的旋转位置，所述光电红外传感器产生稳定的电信号，用于输送至功率调制器和脉冲控制器。

17.如权利要求16中所述的用于操作电磁体的计时/点火系统，其中，所述计时模块包括：

至少一个功率调制器和脉冲控制器，与所述光电红外传感器电通讯，并将从所述光电红外传感器接收的所述稳定数字信号转换为信号，所述信号可在发送的所述信号时间帧/持续时间内手动地变化占空比。

18.一种特别适合使用在磁操作往复式发动机中的电磁线圈构造，包括：

线轴，由适合于产生磁场的铁磁材料构造而成，所述线轴具有芯部，所述芯部由在具有氢气的磁场中退火而成的材料构造，以使得通过对齐所述铁磁材料的晶粒来改变所述中央芯部的晶体结构，从而提供高磁导率；以及

具有导电特征的连续线缆，缠绕所述芯部多次，所述连续线缆包在绝缘材料内，所述连续线缆的远端向外延伸用于连接至电源。

19.如权利要求18中所述的电磁线圈构造，其中，所述芯部材料是镍-铁合金。

20.如权利要求19中所述的电磁线圈构造，其中，所述芯部材料包括大约80%镍、15%铁加微量的铜、硅和钼。

21.如权利要求18中所述的电磁线圈构造，其中，所述芯部包括：

一对端盖，限定所述线轴，并具有大于所述芯部的直径，其中所述连续线缆被包裹在所述端盖之间，从而在所述电磁线圈操作期间阻止连续线缆线圈相对于所述芯部的运动。

22.如权利要求18中所述的电磁线圈构造，其中，所述连续线缆围绕所述芯部延伸大约250次，且是规格为8的铜线缆。

Images