CN103250330A - 一种改进的磁电机 - Google Patents

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CN103250330A CN2011800583264A CN201180058326A CN103250330A CN 103250330 A CN103250330 A CN 103250330A CN 2011800583264 A CN2011800583264 A CN 2011800583264A CN 201180058326 A CN201180058326 A CN 201180058326A CN 103250330 A CN103250330 A CN 103250330A
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Abstract

本发明的实施例可以包括一种通过移动线圈(134a)产生机械动力的方法，该线圈被耦联到部分进入一个磁性汽缸(114)中的轴(132)上，该磁性汽缸具有一个磁性端盖(122)，该端盖包含多个叠加的磁力，改变了该轴的磁极性，将该线圈(134a)移出该磁性汽缸(114)。在其他实施例中，有一个电动机装置，该电动机装置包含一个磁性汽缸、一个被耦联到一个轴上的线圈、以及一个用于颠倒该轴的磁极性的装置。

Description

一种改进的磁电机
技术领域
本发明总体上涉及一种新型的并且改进的电动机，并且具体地涉及一种用于从电磁电机产生运动的改进的系统和方法。
背景技术
非常典型地，通过磁场和载流导体的相互作用，电动机使用电能产生机械能。1821年，英国科学家迈克尔.法拉第(Michael Faraday)第一次演示了通过电磁方式将电能转化成机械能。
在传统电动机中，当施加电流时，紧紧被包裹的载流材料的(被称为该转子)芯轴在磁体(被称为定子)的固定极之间高速转动或旋转。该芯轴通常被耦联到也随该转子旋转的一个轴上。该轴可以用于驱动回转式机械内的齿轮和轮子和/或将旋转运动转化成直线运动。
线性电机可以可视化为一个已经被切开且被展开的典型电动机。以由铝或铜制成的扁平线圈的轨迹的形式布置该“定子”并且该“定子”被称为线性电机的“主要部件”。该“转子”采取被称为该“次要部件”的移动平台的形式。当接通电流时，该次要部件滑过由磁场支撑和推进的主要部件。
虽然已经使用电动机超过150年了，但随着世界的能源变得越来越匮乏，电动机中需要更高效的方法和改进。
发明内容
响应于这些和其他问题，本申请中披露了所呈现的各种实施例，包括一种通过移动线圈产生机械能的方法，该线圈被耦联到部分进入具有磁性端盖的磁性汽缸中的一个轴上，从而改变了该轴的磁极性，并将该线圈移出该磁性汽缸。在其他实施例中，有一种电动机装置，该电动机装置包含一个磁性汽缸、一个被耦联到一个轴上的线圈、以及一个用于颠倒该轴的磁极性的装置。
在一些实施例中，有一种以一个汽缸为特征的电动机装置，该电动机装置包括一个纵向中心轴线和一个或多个磁体，该一个或多个磁体具有指向该纵向轴线的类似磁极以产生多个第一磁力；一个第一线圈组，包括一个或多个电线圈；一个或多个耦联到该一个或多个电线圈上的芯元件，一个允许该线圈组移入和移出该汽缸的装置，一个当该线圈组被定位在该汽缸内时向该线圈组施加电流的装置，使得该线圈组将会产生多个第二磁力，其中，该多个第二磁力被该多个第一磁力排斥。
在另外的其他实施例中，有上述电动机装置或电机，其中，该多个第一磁力是在该磁性汽缸周围的多个叠加的磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，这些电动机进一步包括一个耦联到该汽缸上的端盖，以产生一个封闭端，其中，该端盖包括一个或多个被定向的磁体，使得多个类似磁极面向该汽缸的内部并且该端盖的磁体具有一个相对于由该线圈组产生的多个第二磁力的磁排斥力。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，其中，该端盖的一个或多个磁体被定向成产生叠加的多个第二磁通量力，使得每个磁通量力在该端盖的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，其中，向该线圈施加电流的装置施加最小量电流以改变这些芯元件的磁畴。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，其中，允许该线圈组移入和移出该汽缸的装置包括一个耦联到一个曲轴组件上的第一连接装置。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，这些电动机进一步包括：一个第二汽缸，该第二汽缸包括一个或多个磁体和一个第二纵向中心轴线，其中，该一个或多个磁体具有指向该纵向轴线的类似磁极以产生多个第一磁力；一个第二线圈组，包括一个或多个电线圈；一个或多个耦联到该一个或多个电线圈上的芯元件，一个允许该线圈组移进和移出该汽缸的装置，一个当该线圈组被定位在该汽缸内时向该线圈组施加电流的装置，使得该芯装置会产生多个第二磁力，其中，该多个第二磁力被该多个第一磁力排斥。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，这些电动机进一步包括：一个第二连接装置，该第二连接装置用于将该第二线圈连接到该曲轴组件上，使得当该第一线圈组在它的冲程的顶部时，该第二线圈组在它的冲程的底部。
在另外的其他实施例中，有上述电动机，这些电动机进一步包括一个飞轮，以向该曲轴组件提供动量。
在某些实施例中，有一种用于产生一个发动机冲程循环的方法，该方法的特征为：移动一个线圈组穿过一个磁性汽缸，该磁性汽缸在该磁性汽缸周围具有多个叠加的类似极化的磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，将电流施加到该线圈组上以改变该线圈组的芯元件的磁畴并在该线圈组上产生一个磁排斥力，并且当该线圈组被排斥出该磁性汽缸时推动一个连杆组件。
在另外的一些实施例中，有上述方法，该方法进一步包括移动该线圈组通过该磁性汽缸的封闭端周围的叠加的多个第二磁通量力，使得每个类似极化的磁通量力在该定位在该封闭端上的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进。
在另外的一些实施例中，有上述方法，这些方法进一步包括当该线圈组推动该连杆组件时转动一个曲轴组件。
在另外的一些实施例中，有上述方法，这些方法进一步包括将该曲轴组件耦联到飞轮上以使该飞轮旋转并生成该飞轮的动量。
在另外的一些实施例中，有上述方法，这些方法进一步包括：移动一个第二线圈组通过一个第二磁性汽缸，该第二磁性汽缸在该磁性汽缸周围具有多个叠加的磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，移动该第二线圈组通过该第二磁性汽缸的封闭端周围的叠加的多个第二磁通量力，使得每个磁通量力在定位在该封闭端的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，将电流施加到该线圈组上以改变该线圈组的芯元件的磁畴并在该线圈组上产生一个磁排斥力，并且当该线圈组被排斥出该磁性汽缸时推动一个第二连杆组件。
在另外的一些实施例中，有上述方法，这些方法进一步包括使该曲轴组件与该第二连杆组件一起旋转，使得当该第一连接组件和该第二连接组件使该曲轴旋转时，该第一线圈组与该第二线圈组不同相。
结合附图，从以下详细描述中将更加清楚地理解这些和其他特征和优点。重要的是，注意到这些附图并不旨在表现本发明的唯一方面。
附图说明
图1为一个磁盘的一个俯视图。
图2是一个磁性汽缸的一个示意性截面视图。
图3是一个磁性汽缸的一个示意性截面视图。
图4a是在冲程顶部的磁电机组件的一个概念化截面视图。
图4b是在冲程底部的磁电机组件的一个概念化截面视图。
图4c是线圈已经通电后在冲程底部的磁电机组件的一个概念化截面视图。
图4d是在冲程顶部的磁电机组件的一个概念化截面视图。
图5a是一个单缸发动机的一个等距视图。
图5b是图5a中的单缸发动机的一个截面视图。
图6a是一个双缸发动机的一个等距视图。
图6b是图6a中的双缸发动机的一个截面视图。
图7a至图7d是图6a和图6b的两个双缸发动机的概念化截面视图，示出了旋转经过它们各自冲程的汽缸。
具体实施方式
以下描述了部件、信号、消息、协议和安排的具体实例以便简化本披露。当然，这些仅是实例，而并非旨在从权利要求书中所描述的限制本发明。为了在不必要地细节上不使本发明难于理解，在没有详细说明的情况下呈现了熟知的元件。大多数情况下，已经省略了为获得本发明的完全理解的不必要的细节，因为这种细节在本相关领域的普通技术人员的技术之内。省略了与此处描述的控制电路、电源、或用于为某些部件或元件供电的电路相关的细节，因为这种细节在本相关领域的普通技术人员的技术之内。
当本披露中讨论方向时，如上部、下部、顶部、底部、顺时针方向、逆时针方向，这类方向并不意味着仅供给用于所示附图和用于附图中的部件的定向的参考方向。这些方向不应被读成暗示任何结果发明中使用的或实际使用中的实际方向。这类方向决不应被读成向该权利要求书中限制或给予任何意义。
现在转向图1，呈现了一个磁盘110的一个实施例的一个俯视图，本图可以被本发明的各种实施例使用。在展示的实施例中，有围绕该盘的中心轴线或一个纵向轴线104放射状地安排的多个永磁体102或永磁器件。
在说明性实施例中，该多个磁体102被定位在一个内环106与一个外扣环108之间。该扣环108在结构上足够克服这些磁器件的磁排斥力并且维持这些磁体102的放射状地安排。扣环108可以由各种材料形成。在说明性实施例中，扣环108由铁或一种相对软的铁合金形成。在其他实施例中，若结构强度是该扣环的使用的主要考虑因素，它们可以由非铁金属形成。
在本实例中，内环106也围绕该纵向轴线104被同中心地定位。内环106可以由铁形成并且可以被添加以加强该系统的磁通量强度或用于附加结构的稳定性。在某些实施例中，若结构强度是该内扣环的使用的主要考虑因素，该内环106可以由非铁金属形成。
在所展的实施例中，该多个磁体102的每个单独磁体，例如磁体102a，被定向为使得它的磁极中的一个磁极向内面向该磁盘110的纵向轴线或中心轴线104。因此，该相对极从该磁盘110的中心面朝外。通过举例，这些磁体102各自具有它们的向内朝向的北极和它们的向外朝向的南极。因此，这些磁体102具有它们的指向该纵向轴线104的多个类似磁极。在其他实施例中，这些磁体102可以具有它们的类似的面向该纵向轴线104的磁极(例如，它们的南极)。
在某些实施例中，这些磁体102可以由任何适合的磁性材料制成，如：钕、铝镍钴合金、陶瓷永磁体、或甚至电磁体。在某些实施例中，在该多个磁体102中的每个磁体102a具有1”×1”×2”的尺寸。磁体或电磁体的准确数量将取决于所要求的磁场强度或机械配置。基于某些可商购的磁体，所展示的实施例只是安排这些磁体的一种方式。其他安排是可能的，尤其是若为本具体目的生产磁体时。
通过本领域已知的适当固定方法将这些单独磁体102a保持在位，如在树脂中铸造这些磁体，用环氧树脂将这些磁体胶合在基底上，或通过用机械紧固件固定这些磁体。
在某些实施例中，紧固特征件112，如螺孔、螺柱、或联锁环，形成在该外扣环108的外部，以允许该磁盘110被紧固到其他磁盘或一个支撑结构(未示出)上。例如，转向图2，示出了多个被耦联在一起的九个模块化磁盘110，以形成一个磁性汽缸114。虽然展示九个磁盘110，根据该磁性汽缸114的所要求的磁通场强度或该希望的冲程长度(以下描述的)，任何数量的磁盘可以用于组装该磁性汽缸114。
由于磁盘110的模块化概念，在某些实施例中，任何数量的磁盘110可以用于创造一个希望长度和/或功率的磁性汽缸114。
在其他实施例中，该磁性汽缸114可以包括一个单个内限制环111、一个单个外限制环113、以及以一种放射状方式定位的预定排数的多个磁体102。
在该说明性实施例中，磁性汽缸114围绕该纵向轴线104被同中心地定中心。在某些实施例中，该磁性汽缸114包括一个耦联到该磁性汽缸114的一端上的磁性端盖116，以产生一个封闭的汽缸端。在某些实施例中，该磁性端盖116包括一个端板118、一个端盖板119、一个盖结构(如圆形扣环120)和多个端磁体122。在其他实施例中，这些磁体122可以延伸进入该磁性汽缸114的内部空间115之中。例如，在某些实施例中，这些磁体122的长度的三分之一可以延伸进入该磁性汽缸114的内部空间115之中。这些磁体122被各自定向为使得它们的类似极各自面向该汽缸114的内部。例如，在本实例中，该多个磁体的每个磁体具有它们的向内朝向的北极-与这些磁体102的也向内朝向该纵向轴线114的北磁极相对应。因此，在该多个磁体102和磁体122中的每个单独磁体的类似的极(例如，北极)各自相对于该汽缸114向内朝向。
在某些实施例中，该多个端磁体122可以由与该盘110的磁体102类似的材料制成。在某些实施例中，这些端磁体122可以被固定在一个外壳(例如，该端板118、该端盖板119、和该圆形扣环120)内并且被定位成使得它们的极与该纵向轴线104平行。这些端磁体122还可以一种放射状方式被安排，以形成端磁体的同心环。在某些实施例中，该端板118、该端盖板119和圆形扣环120可以由与以上讨论的内环106或外环108相同的材料制成。
这些永磁体102和端磁体122生成磁通量力，这些磁通量力在本申请中可以表现为磁通量力。图3中展示了这些通量线(或力)124的简化表现。当这些永磁体102被安排进带有这些磁体122的端盖的圆形汽缸内时，这些磁力线或力将以一种概念方式形成如图3中的通量线124表现的具体模式。这些通量力124的实际形状、方向和定向取决于多个因素，如内扣环的使用、或铁的或非铁的金属端板的使用、或由定向为迫使这些通量线离开该磁性汽缸的一端的磁性组件组成的端板。
在常规配置中，这些磁体的相对极一般为纵向对齐。因此，这些场通量力将会“紧抱”或紧跟这些磁体的表面。所以，当使用常规电动动力设备时，为了能够在力的这些线上起作用，这些间隙一般必须极其紧密。通过使每个磁体的这些磁极放射状朝向该汽缸的中心对齐，这些磁通量力，当它们穿过该磁性汽缸114的中心并离开这些磁体的表面垂直辐射时，易于层叠起来(或被“叠加”)。这种配置允许在这些线圈(未示出)与该磁性汽缸114之间有更大公差。
因此，在本说明性实施例中，这些磁力线(或力)124将倾向于形成一种叠加效应并且磁性端盖116的使用操纵该磁性汽缸114内的磁体的通量线或力124，使得大多数或所有这些通量线或力124流出该汽缸的开口端126。例如，由磁体102a生成的磁通量力或线倾向于退出它的内部面(或它的北极)，环绕该汽缸114的开口端126并返回该磁体102a的南极或外部面。类似地，由磁体102b生成的磁通量力或线倾向于退出它的内部面(或它的北极)，环绕该汽缸114的顶端(或开口端)并返回该磁体102b的南极或外部面。对于该多个磁体102的每个连续磁盘，这些磁通量力倾向于遵循这种模式直到达到磁性汽缸114的端部。
磁性端盖116的磁体122的通量线或力还将流出该开口端126并回到汽缸114的封闭端127周围。因此，由该汽缸114的磁体产生的通量力具有一条无阻碍的路径通过该汽缸的内部退出并返回该汽缸的外部上的它的相对极。
图4a展示了根据本发明的某些方面的电动机组件130的一个概念化表现。如以上讨论的，有该磁性汽缸114和一个可移动的轴或芯132。在某些实施例中，轴132在形状上是长形的和杆状的。轴132或它的一部分可以由铁或一种具有类似磁特性的铁氧体化合物制成。在一些实施例中，该铁芯(或它的一部分)直径可以为11/2”。在某些实施例中，该芯可以是一种铁氧体化合物或粉末。在一些实施例中，该铁氧体化合物或粉末可以悬浮在一种粘性材料内，如绝缘液体、润滑剂、机油、凝胶、或矿物油，以减少或消除涡流电流和磁滞(尤其在更高冲程速度下)。
在某些实施例中，可以有多个耦联到一个环(未示出)的卵黄(yolk)，该轴132可以滑过该环。这些卵黄为该轴132和/或磁性汽缸114提供了结构支撑。在其他实施例中，可以有一个为该磁性汽缸114和/或轴132提供结构支撑的壳体(未示出)。这些卵黄和/或壳体可以由任何具有所要求结构强度的材料、合金或化合物形成。在某些实施例中，非铁金属或复合材料可以用于防止汽缸端场通量的任何畸变。在某些实施例中，外轴承可以用于减少这些轴与任何支承结构之间的摩擦。
在本说明性讨论中，轴132被机械地耦联到一个从动器件136上。在某些实施例中，从动器件136可以是一个飞轮或曲轴组件。在另外的其他实施例中，从动器件136可以是一个独立于机械耦联的器件，如气体或液体泵。
围绕该轴132的一部分的是多个形成线圈组134的一部分的电线圈。该线圈组134中的每个单独线圈134a由一种导电材料制成，如铜(或一种类似合金)线，并且可以使用本领域已知的常规绕组技术来构造。在某些实施例中，这些单独线圈134a本质上在形状上是圆柱形的，被缠绕在一个线圈芯(未示出)上，该线圈芯具有一个中心开口，其大小允许该单独线圈134a被固定到该轴132上。在某些实施例中，该线圈(这些线圈)可以被构造成使得和该磁性汽缸内部极相反的极延伸超过该汽缸端开口。
虽然图4a中展示了具体数量的线圈134a，但根据该电机组件130的动力要求，任何数量的线圈可以用于组装该线圈组134。在某些实施例中，该线圈组包括这些单独电线圈和芯元件。这样，多个芯元件可以包含轴132、轴132的一部分、一个金属或铁外壳、或任何类似的当电穿过这些线圈时可以被通电或被变为电磁体的元件。在一些实施例中，线圈组134可以被包在钢或另一种材料内以加强运动和保护这些线圈和/或布线。
换向片(未示出)串联地将该线圈组134内的单独线圈彼此电连接起来。在其他实施例中，如电线等通常本领域已知的其他装置可以串联地将这些线圈彼此电连接起来。
在一些实施例中，这些换向片通过沿该轴132向下延伸的柔性导体(未示出)与电流源(未示出)处于电联通。线性滑环、电感性耦联、或多个电刷(未示出)也可以被定位在磁性汽缸114内以向该线圈组134内的线圈提供电流。
图4a表现了当线圈组134在一个第一位置上或在该冲程的顶部时的电机组件130。在此位置上，铁芯或轴132(或它的部分)被吸引到磁性汽缸114上。如图4b中展示的，磁吸引力会将铁轴132的一部分拉入该磁性汽缸114中。
图4b表现了在一个第二位置上或在该动力冲程的底部但在对该线圈组134进行通电之前的电机130。
在图4c中，于是该线圈组134被“通电”或从如上所述或另外本领域已知的电源(未示出)被供给适当极性的电流。这将产生起源于该线圈组的中心区(或该线圈组的芯元件)的通量排斥力，环绕该线圈组并流回到该线圈组的对端的中心区内。在某些实施例中，可以由这些通量线或力135来抽象地表现这些通量力。这些通量排斥力135将压缩该汽缸114的通量力124并且本质上在该轴132外产生一个电磁体，该电磁体具有一个与该磁性盖116的永磁体相同极性的端部138或极。例如，若这些永磁体122具有一个向内朝向该磁性汽缸114中心的北极，则通电的轴132将在它的内部端138处形成一个北极。
随着该通电的轴132本质上作为一个磁体(具有一个非常靠近该端盖116的永磁体122的北极和这些内部磁极的北极138)起作用，这些磁力线124压缩，产生一个会将该线圈组134和轴132驱出该磁性汽缸114的磁性排斥力。因此，产生一个回到如图4d中所展示的起始位置的返回冲程。
在常规电机中，线性和旋转两者，必须供给该适当极性的足够动力以产生一个反向(或吸引)力以产生一个特殊扭矩。相比之下，本发明的某些实施例可以供给足够的功率以改变该轴132或芯元件内存在的磁畴。在汽缸114的内部生成的强磁场存在下，改变这些磁畴的功率比产生等值的反向扭矩所要求的功率要小的多。由此，产生一个比传统技术更高效的电动机。
此外，可以利用在该动力冲程过程中产生的动量(例如，若该从动器件为一个飞轮)来辅助来自该磁性汽缸114的轴132的移动，导致一个比常规电机技术更高效的电机组件。对于常规电机，必须供给足够量的电流以产生一个给定的马力。典型地，所产生的马力等于电力输入，例如，746瓦特＝1马力(大约)。
在该说明性实例中，一个11/2″×30″的圆形铁芯被吸引到磁体汽缸114中，具有一个60ft.lbs.的力(60ft.lbs扭矩)，其为一个示例性动力冲程。
如参考图4c所讨论的，在向下动力冲程已经发生后，该线圈组134可以被通上足够的功率以改变这些磁畴，这引起该轴132的反向运动或返回冲程。在某些实施例中，可以希望的是，铁芯或轴132被做成磁中性的或磁平衡的，在该说明性实例中，这可以通过低至300瓦特(大约)来实现。然后能以若干方式生成该返回冲程。例如，当轴132为磁平衡或磁中性时在该动力冲程过程中使用由该飞轮(图4c中未示出)生成的动量的一小部分，或机械地将该芯耦联到自行车式运动或向线圈增加电力以产生足够地扭矩使该轴返回到该冲程的顶部。此外，在一些实施例中，可以在该动力和返回冲程两者中向该线圈组134施加功率。以异相动力冲程将两个或更多磁电机组件130连接到一个常见曲轴/飞轮上将产生一个连续功率输出来完成每个冲程，其中消耗很少能量。
在其他实施例中，可以用该磁性汽缸114上的开口端替代该磁性端盖116。若该磁性汽缸在两端都开放，则将导致一个具有较小场强度的更长冲程。此外，每个冲程两个极性反转将应用到该芯或轴132上。在另外的其他实施例中，磁性汽缸114可以被耦联到一个从动器件上。因此，磁性汽缸114可以相对于一个静止芯或线圈组移动。
现在转向图5a，有一个单缸发动机200的一个等距视图，该单缸发动机结合了与以上讨论的电动机组件130类似的实施例。在图5a中，为了清晰起见，已经移除了曲轴罩的一部分。图5b表现了单缸发动机200的一个截面视图。单缸发动机200概念上与上述电机组件130类似并且可以被认为是电机组件130的一个具体实施例。
现在参见图5a和图5b两者，有一个磁电机汽缸202，该磁电机汽缸包括多个磁体204、圆柱形固定外壳或环206、和一个磁性端盖208，该端盖与先前参见图1至图4e所描述的相对应的元件类似。在本实施例中，汽缸202被连接到一个连杆罩210上。该连杆罩210被耦联到一个曲轴罩212a和212b上(图5a和图5b只展示了罩212a)。这些罩212a和212b包括两个相互耦联的半圆柱形半部以便在曲轴组件214(其可以是一个单个曲轴杆、多个与连接的联动机构耦联的杆、或任何本领域已知的曲轴结构)的大部分上形成一个纵向圆柱形罩212。端盖216和217罩住该圆柱形罩212的端部。另外，在一些实施例中，可以有中间内部结构板218，这些板形成一个电气室219以容纳多个位置传感器组件、电子控制器或其他此类器件。
在某些实施例中，可以有一个或多个结构构件，如结构构件220，以向该电机提供额外支撑。结构构件220将电机汽缸202耦联到该曲轴罩212a上。在某些实施例中，结构构件220可以在结构上耦联到一个横向支撑构件222上。在某些实施例中，该横向支撑构件222支撑着一个纵向支撑杆224，该支撑杆通常横向于该曲轴组件214。如所展示的，纵向支撑杆224是围绕该电机汽缸202的纵向轴线定中心的，并且在某些实施例中，延伸穿过该电机汽缸的端盖208。
在某些实施例中，内部曲轴支撑构件228a和228b(它们被耦联到曲轴罩212a上)可以为该曲轴或一个曲轴组件提供结构支撑。
线圈组226可以可滑动地定位在该纵向支撑杆224周围。在某些实施例中，除了该芯部件具有一个孔以容纳该线圈组沿该支撑杆224滑动运动外，该线圈组226可以在概念上与以上参见图4a至图4d描述的线圈组134相类似。一种允许该线圈组沿该支撑杆移动的装置，如连杆联动机构230将该线圈组226耦联到曲轴组件214上。
发动机200的操作与以上参见图4a至图4d描述的电机组件130的操作相类似。该线圈组226内的铁芯或部件232和该连杆联动机构230本质上作为该电机组件130的轴132起作用以便驱动从动器件。曲轴组件214为该从动器件136的一个具体实施例。因此，为了简洁和清晰起见，此处将不再重复详细讨论发动机200的操作和发动机200的动力冲程和返回冲程。
由发动机200生成的马力取决于该动力冲程过程中未通电线圈组226进入该电机汽缸202的引力(如以上参见图4a至图4d所描述的)，其中，最终马力由电机汽缸202的尺寸、线圈组226的尺寸、和该返回冲程的速度和频率以及是否在该返回冲程和/或该引力冲程上供给额外的电力确定。在某些实施例中，电机产生60ftlbs的扭矩。然而，该马力为该扭矩乘以每秒极性反转的数量的函数值。
现在转向图6a，有一个双缸发动机300的一个等距视图，该双缸发动机结合了与以上讨论的电动机组件或汽缸130类似的实施例。在图6a中，为了清晰起见，已经移除了曲轴罩的一部分。图6b表现了该双缸发动机300的一个截面视图。
现在参见图6a和图6b两者，有以一种并列方式配置的磁电机汽缸302a和302b(虽然任何配置都是可能的，包括一种V配置或一种内联配置)。在本实施例中，磁电机汽缸302a包括多个磁体304a、圆柱形固定外壳或环306a、和一个磁性端盖308a，这些与参见电动机组件130(参考图1至图4e所述的)先前描述的相对应元件类似。类似地，磁电机汽缸302b包括多个磁体304b、圆柱形固定外壳或环306b、和一个磁性端盖308b，这些与参见电动机组件130(参考图1至图4e所述的)先前描述的相对应的元件类似。
在本实施例中，这些汽缸302a和302b分别被连接到连杆罩310a和310b上。这些连杆罩310a和310b被耦联到曲轴罩312a和312b上(图6a和图6b只展示了罩312a)。这些罩312a和312b包括两个相互耦联的半圆柱形半部以便在曲轴组件314(其可以是一个单个曲轴杆、多个与连接的联动机构耦联的杆、或任何本领域已知的曲轴结构)的大部分上形成一个纵向圆柱形罩312。端盖或板316和317罩住由该圆柱形罩312产生的汽缸的端部。另外，在一些实施例中，可以有中间内部结构板318，这些板形成一个电气室319以容纳多个位置传感器组件、电子控制器或其他此类器件。
在某些实施例中，可以有一个或多个结构构件，如结构构件320a和320b，以向该双缸发动机300提供额外支撑。结构构件320a将该电机汽缸302a耦联到该曲轴罩312a上。在某些实施例中，该结构构件320a可以在结构上耦联到一个横向支撑构件322a上。在某些实施例中，该横向支撑构件322a支撑着一个纵向支撑杆324a，该支撑杆通常横向于该曲轴组件314。如所展示的，该纵向支撑杆324a围绕该电机汽缸302a的纵向轴线定中心，并且在某些实施例中，延伸穿过该电机汽缸的端盖308a。
类似地，结构构件320b将该电机汽缸302b耦联到该曲轴罩312a上。在某些实施例中，结构构件320b可以在结构上耦联到一个横向支撑构件322b上。在某些实施例中，该横向支撑构件322b支撑着一个纵向支撑杆324b，该支撑杆通常横向于该曲轴组件314。如所展示的，纵向支撑杆324b围绕该电机汽缸302b的纵向轴线定中心，并且在某些实施例中，延伸穿过该电机汽缸的端盖308b。
在某些实施例中，被耦联到该曲轴罩312上的内部曲轴支撑构件328a、328b和328c可以为该曲轴组件314提供结构支撑。
相对于该第一汽缸或电机汽缸302a，线圈组326a可以可滑动地定位在纵向支撑杆324a周围。连杆联动机构330a将该线圈组326a耦联到该曲轴组件314上。类似地，相对于该第二汽缸或电机汽缸302b，线圈组326b可以可滑动地定位在该纵向支撑杆324b周围。连杆联动机构330b将线圈组326b耦联到曲轴组件314上。在某些实施例中，这些线圈组326a和326b可以与以上参见图5a至图5b所描述的线圈组226类似。
图7a为当该线圈组326a在相对于该磁性汽缸302a的一个第一位置上并且该线圈组326b在相对于该磁性汽缸302b的一个第二位置上时该双缸发动机300的一个示意性图解。如以上参见图6a和图6b所说明的，该线圈组326a通过该连杆联动机构330a被机械地耦联到该曲轴组件314上，如所展示的，该联动机构完全延伸至它的最大长度。线圈组326b通过该连杆联动机构330b被机械地耦联到该曲轴组件314上，如所展示的，该联动机构折回到它的最小长度。
在图7a所展示的位置上，线圈组326a和326b是处于一种未通电配置下。换言之，还未施加来自电源327的以使这些线圈组(如上所述)中的其一通电的电功率。所以，由这些对应的磁性汽缸302a和302b生成的通量力332a和332b与以上参见图3和图4a所描述的通量力124类似。
这些线圈组326a和326b的磁性元件和铁元件被吸引到它们对应的磁性汽缸302a和302b上。然而，由于连杆联动机构330a和330b与该曲轴组件314的机械配置，只有一个线圈组可以在任何给定的时间处于冲程的“顶部”(即最接近该曲轴组件314)。换言之，在该说明性实施例中，每个线圈组与另一个线圈组不同相。在某些实施例中，当一个线圈组在该冲程的顶部时，另一个线圈组在该冲程的底部(即离该曲轴组件314最远)。图7a展示了一种情形：磁性汽缸302a的磁吸引力已将该线圈组326a拉至该冲程的第一位置或底部。当线圈组326a在它冲程的底部时，曲轴组件314和连杆联动机构328a和328b的机械配置迫使该线圈组326b在它对应的冲程的顶部(即离该曲轴组件314最近)。
在图7b中，于是对该线圈组326a“通电”或从电源327供给适当极性的电流。这将在线圈组326a周围产生通量排斥力334a。在某些实施例中，这些通量排斥力334a起源于该线圈组326a的中心区(或该线圈组的芯元件)，环绕该线圈组并流回到该线圈组的对端的中心区内。在某些实施例中，可以由这些通量线或力334a来抽象地表现这些通量力。这些通量排斥力334a将压缩该汽缸302a的通量力332a并且本质上在该线圈组326a外产生一个电磁体，该电磁体具有一个与该磁性盖308a的永磁体相同极性的端部336a或极。例如，若该磁性盖308a的这些永磁体具有一个向内朝向该磁性汽缸302a内部的北极，则被通电的线圈组326a(或该线圈组326a的这些芯元件)将在它的内部端336a处形成一个北极。
随着该线圈组326a本质上作为一个磁体(该磁体在其非常靠近该端盖308a的永磁体的北极和这些内部磁极的内部端336a处具有一个北极)起作用，这些磁通量力332a压缩，产生一个会将该线圈组326a驱出该磁性汽缸302a的磁性排斥力，从而产生一个动力冲程。线圈组326a将进而推进该连接的联动机构330a。
当该连接的联动机构330a被迫使朝向该曲轴组件314，该曲轴转动，使得该联动机构330a可以折叠在它自身上。曲轴组件314的转动然后将引起该联动机构330b开始向该磁性汽缸302b延伸。
当该线圈组326b开始返回冲程时，该线圈组的磁性或铁部件被吸引到该磁性汽缸302b内的磁体上，因此引起该线圈组326b被拉入该磁性汽缸302b内。
图7c为一旦该线圈组326b已被拉入该磁性汽缸302b内并且线圈组326a已被驱出该磁性汽缸302a时，该双缸发动机300的一个示意性图解。因此，如所展示的，现在连杆联动机构330a被折叠回到它的最小长度，并且该连杆联动机构330b被延伸到它的最大长度。
在图7c展示的位置上，线圈组326a和326b处于一种未通电配置下。换言之，还未施加来自该电源327的以使这些线圈组(如上所述)中的其一通电的电力。所以，由这些对应的磁性汽缸302a和302b生成的通量力332a和332b与以上参见图3和图4a描述的通量力124类似。
图7c展示了一种情形：该磁性汽缸302b的磁吸引力和该线圈组326a(被耦联到该联动机构330a和曲轴组件314上)上的排斥力已经将该线圈组326a拉至该冲程的底部。当该线圈组326b在它的冲程的底部时，该曲轴组件314和连杆联动机构330a和330b的机械配置迫使该线圈组326a在它对应冲程的顶部(即离该曲轴组件314最近)。
在图7d中，然后对该线圈组326b“通电”或从该电源327供给适当极性的电流。这将在该线圈组326b周围产生通量排斥力334b。在某些实施例中，这些通量排斥力334b起源于该线圈组326b的中心区(或该线圈组的芯元件)，环绕该线圈组并流回该线圈组的对端的中心区内。在某些实施例中，可以由这些通量线或力334b来抽象地表现这些通量力。这些通量排斥力334b将压缩该汽缸302b的通量力332b并且本质上在该线圈组326b外产生一个电磁体，该电磁体具有一个与该磁性盖308b的永磁体相同极性的端部336b或极。例如，若该磁性盖308b的这些永磁体具有一个向内朝向该磁性汽缸302b的内部的北极，则该通电的线圈组326b将在它的内部端336b处形成一个北极。
随着该线圈组326b本质上作为一个磁体(该磁体在其非常靠近该端盖308a的永磁体的北极和这些内部磁极的端部336b处具有一个北极)起作用，这些磁通量力332b压缩，产生一个会将该线圈组326b和该连接的联动机构330b驱离该磁性汽缸302b的磁性排斥力，从而产生一个动力冲程。
当该连接的联动机构330b被强制朝向该曲轴组件314时，该曲轴转动，使得该联动机构330b可以折叠在它自身上。该曲轴组件314的转动还将引起该联动机构330a开始向该磁性汽缸302a延伸。
当该线圈组326a开始返回冲程时，该线圈组的磁性或铁部件被吸引到该磁性汽缸302a内的磁体上，因此引起该线圈组326a被拉入如图7a中所示的磁性汽缸302a内。
然后可以重复图7a至图7d所示的循环，其中，每个冲程使该曲轴组件314转动，这进而可以驱动一个变速器、泵或另一个机械器件。飞轮(未示出)可以被耦联到该曲轴上以允许它的惯性辅助该曲轴的转动并使这些冲程的流程平滑。
该发动机300生成的马力取决于分别在这些交替的动力冲程过程中这些未通电线圈组326a和326b进入这些电机汽缸302a和302b的引力(如以上参见图7a至图7d所描述的)，其中，最终的马力由电机汽缸302a和302b的尺寸、线圈组326a和326b的尺寸、和该对应的动力冲程和/或返回冲程的速度和频率以及是否在该返回冲程和/或该引力冲程上供给额外电力来确定。该马力为该扭矩乘以每秒极性反转的数量的函数值。
出于图解和说明的目的，已经呈现了本发明的实施例的上述说明。其并不旨在是详尽说明的或将本发明限制在所披露的精确形式上。鉴于以上传授，许多组合、修改和变化是可能的。已经互换部件的未描述的实施例仍在本发明的范围内。其旨在用所附的权利要求而不是本详细说明来限制本发明的范围。
例如，在某些实施例中，有一种用于产生一个发动机冲程循环的方法，该方法包括：在该磁性汽缸周围产生多个叠加的磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，在该磁性汽缸的封闭端周围产生叠加的多个第二磁通量力，使得每个磁通量力在定位在该封闭端的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，通过移动一个线圈和耦联到该线圈上的轴部分通过该磁性汽缸的中心区内的叠加的多个第一磁通量力和叠加的多个第二磁通量力来产生一个动力冲程，并且向该线圈施加电流以改变该轴的磁畴，将该线圈和该轴移出该磁性汽缸以完成该发动机冲程循环。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，其中，施加电流的步骤进一步包括只施加足够电流以改变该轴的磁畴。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，其中，移动线圈和轴的步骤进一步包括将该线圈的一部分保持在该磁性汽缸之外。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，其中，施加电流的步骤包括将电流路由通过一个导体装置，如耦联到该线圈的柔性导体。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，这些方法进一步包括将该轴偶联到一个飞轮上以使该飞轮旋转并生成该飞轮的动量。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，这些方法进一步包括当该轴机械地平衡或中性时在该动力冲程过程中使用一部分由该飞轮生成的动量。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，这些方法进一步包括将该轴机械地耦联到该曲轴上。
在另外的其他实施例中，可以有上述方法，这些方法进一步包括将一个第二磁性汽缸和一个第二轴连接到一个常用的与该第一轴异相的曲柄/飞轮上，以产生一个连续的功率输出。
在某些实施例中，可以有一种电动机，包括：一个磁性汽缸、一个耦联到该磁性汽缸的一端的磁性盖、一个滑动地耦联到该磁性汽缸上的导电材料的线圈，使得该线圈从一个第一位置移动到一个第二位置，其中，在该第一位置，该线圈在该磁性汽缸之外，并且在该第二位置，该线圈部分地在该磁性汽缸之内，一个耦联到该线圈上的轴、和一个用于向该线圈施加电流的装置。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该磁性汽缸进一步包括：一个外环、多个定位在该外环内的永磁体，使得该多个磁体每个的磁极面向该磁性汽缸的内部。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该磁性汽缸进一步包括一个内环。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该磁性盖进一步包括：一个耦联到该磁性汽缸上的内部端板、一个外部端板、一个将该外部端板耦联到该内部端板上的结构、多个定位在该内部端板与该外部端板之间的永磁体，使得该多个磁体每个的磁极面向该磁性汽缸的内部。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该结构包括一个环。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该轴由一种含铁材料制成。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该轴由一种悬浮在粘性材料中的含铁材料制成。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，该磁性汽缸由多个磁盘制成。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，这些电极进一步包括将该磁性汽缸耦联到该轴上的多个卵黄。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，这些电极进一步包括一个将该磁性汽缸耦联到该轴上的壳体。
在某些实施例中，可以有一种电动机，包括：一个用于在该磁性汽缸周围产生叠加的多个磁通量力的装置，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，一个用于在该磁性汽缸的封闭端周围产生叠加的多个第二磁通量力的装置，使得每个磁通量力在定位在该封闭端的磁体的向内面的一个第一极(在该磁性汽缸的一个开口端周围)与回到该磁体的外部面的一个第二极之间行进，一个用于移动一个线圈和耦联到该线圈上的轴部分通过该磁性汽缸的中心区内的叠加的多个第一磁通量力和叠加的多个第二磁通量力的装置，和一个用于改变该轴的磁畴的装置，一个用于将该线圈和该轴移出该磁性汽缸以完成该发动机冲程循环的装置。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中该用于施加电流的装置进一步包括用于只施加足够的电流以改变该轴的磁畴的装置。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，其中，用于移动线圈和轴的装置进一步包括一个用于将该线圈的一部分保持在该磁性汽缸之外的装置。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，这些电机进一步包括一个用于将该轴偶联到一个飞轮上以使该飞轮旋转并生成该飞轮的动量的装置。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，这些电机进一步包括一个用于将该轴机械地耦联到该曲轴上的装置。
在另外的其他实施例中，可以有上述电机，这些电机进一步包括一个用于将一个第二磁性汽缸和一个第二轴连接到一个常用的与该第一轴异相的曲柄/飞轮上的装置，以产生一个连续的功率输出。

Claims (15)

1.一种电动机装置，其特征为：
一个汽缸，该汽缸包括一个纵向中心轴线和一个或多个磁体，该一个或多个磁体具有指向该纵向中心轴线的类似磁极以产生多个第一磁力；
一个第一线圈组，包括，
一个或多个电线圈；
一个或多个耦联到该一个或多个电线圈上的芯元件，
一个允许该线圈组移入和移出该汽缸的装置，
一个装置，当该线圈组被定位在该汽缸内时，该装置向该线圈组施加电流，使得该线圈组将产生多个第二磁力，其中，该多个第二磁力被该多个第一磁力排斥。
2.如权利要求1所述的电动机装置，其中，该多个第一磁力是在该磁性汽缸周围的叠加的多个磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的一个磁体的一个内向面的、在该磁性汽缸的一个开口端周围的一个第一极与回到该磁体的一个外部面的一个第二极之间行进。
3.如以上权利要求中任何一项所述的电动机装置，进一步包括一个偶联到该汽缸上的端盖，以产生一个封闭端，其中，该端盖包括一个或多个磁体，该一个或多个磁体被定向为使得类似的磁极面向该汽缸的内部并且该端盖的这些磁体具有一个相对于由该线圈组产生的多个第二磁力的排斥磁力。
4.如权利要求3所述的电动机装置，其中，该端盖的一个或多个磁体被定向成产生叠加的多个第二磁通量力，使得每个磁通量力在该端盖的一个磁体的一个内向面的、在该磁性汽缸的一个开口端周围的一个第一极与回到该磁体的一个外部面的一个第二极之间行进。
5.如以上权利要求中任一项所述的电动机装置，其中，向该线圈施加电流的装置施加一个最小量电流以改变这些芯元件的磁畴。
6.如以上权利要求中任一项所述的电动机装置，其中，允许该线圈组移入和移出该汽缸的装置包括一个偶联到一个曲轴组件上的第一连接装置。
7.如以上权利要求中任一项所述的电动机装置，进一步包括：
一个第二汽缸，该第二汽缸包括一个或多个磁体和一个第二纵向中心轴线，其中，该一个或多个磁体具有指向该纵向轴线的类似磁极以产生多个第一磁力；
一个第二电线圈组，包括，
一个或多个电线圈
一个或多个耦联到该一个或多个电线圈上的芯元件，
一个允许该线圈组移入和移出该汽缸的装置，
一个装置，当该线圈组被定位在该汽缸内时，该装置向该线圈组施加电流，使得该芯装置将产生多个第二磁力，其中，该多个第二磁力被该多个第一磁力排斥。
8.如以上权利要求中任一项所述的电动机装置，进一步包括：一个第二连接装置，该第二连接装置用于将该第二线圈连接到该曲轴组件上，使得当该第一线圈组在它的行程的顶部时，该第二线圈组在它的行程的底部。
9.如以上权利要求中任一项所述的电动机装置，进一步包括一个飞轮，以向该曲轴组件提供动量。
10.一种产生发动机冲程循环的方法，该方法的特征为：
移动一个线圈组通过一个磁性汽缸，该磁性汽缸在该磁性汽缸周围具有多个叠加的类似极化的磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的一个磁体的一个内向面的、在该磁性汽缸的一个开口端周围的一个第一极与回到该磁体的一个外部面的一个第二极之间行进，
向该线圈组施加一个电流，以改变该线圈组的芯元件的磁畴并且在该线圈组上产生一个磁排斥力，以及
当该线圈组被排斥出该磁性汽缸时，推动一个连杆组件。
11.如权利要求10所述的方法，进一步包括移动该线圈组通过该磁性汽缸的封闭端周围的叠加的多个第二磁通量力，使得每个类似极化的磁通量力在定位在该封闭端上的磁体的一个内向面的、在该磁性汽缸的一个开口端周围的一个第一极与回到该磁体的一个外部面的一个第二极之间行进。
12.如以上权利要求10至11中任一项所述的方法，进一步包括当该线圈组推动该连杆组件时转动一个曲轴组件。
13.如以上权利要求10至12中任一项所述的方法，进一步包括将该曲轴组件耦联到飞轮上以使该飞轮旋转并生成该飞轮的动量。
14.如以上权利要求10至13中任一项所述的方法，进一步包括：
移动一个第二线圈组通过一个第二磁性汽缸，该第二磁性汽缸在该磁性汽缸周围具有多个叠加的磁通量力，使得每个磁通量力在该磁性汽缸的磁体的一个内向面的、在该磁性汽缸的一个开口端周围的一个第一极与回到该磁体的一个外部面的一个第二极之间行进，
移动该第二线圈组通过该第二磁性汽缸的一个封闭端周围的叠加的多个第二磁通量力，使得每个磁通量力在定位在该封闭端上的磁体的一个内向面的、在该磁性汽缸的一个开口端周围的一个第一极与回到该磁体的一个外部面的一个第二极之间行进，
向该线圈组施加一个电流，以改变该线圈组的芯元件的磁畴并且在该线圈组上产生一个磁排斥力，以及
当该线圈组被排斥出该磁性汽缸时，推动一个第二连杆组件。
15.如以上权利要求10至14中任一项所述的方法，进一步包括使该曲轴组件与该第二连杆组件一起旋转，使得当该第一连接组件和该第二连接组件使该曲轴旋转时，该第一线圈组与该第二线圈组不同相。
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