CN105917559A - 磁耦合件 - Google Patents

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CN105917559A CN201480053165.3A CN201480053165A CN105917559A CN 105917559 A CN105917559 A CN 105917559A CN 201480053165 A CN201480053165 A CN 201480053165A CN 105917559 A CN105917559 A CN 105917559A
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A.F.阿特金斯
R.戈登
P.斯图伯菲尔德
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Abstract

一种磁耦合件，其包括具有第一阵列磁场生成元件的第一构件，第一构件被布置成产生第一移动磁场；相对于第一构件固定的电导体的阵列；以及具有第二阵列磁场生成元件的第二构件，第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，第一构件和第二构件针对其之间的相对运动被布置，其中，导体的阵列被布置成与第二移动磁场感应地耦合以产生扭矩，从而将第一移动磁场和第二移动磁场带入同步相对运动。

Description

磁耦合件
本公开涉及一种磁耦合件，例如，磁齿轮。
磁耦合件允许动能从第一移动构件到第二移动构件的无接触传输。这可以减少耦合件两端的能量损失并且还使得能够隔离驱动部件和从动部件。该隔离允许在其中放置有从动构件的环境与驱动部件密封隔离，从而允许，例如，将从动部件放置在其环境可以单独地被控制的腔内，例如，该腔可以被放置在真空或低压下或者可以含有比如氦气的低粘度气体。从动构件的隔离在泵中也可以是有利的，因为该隔离可以允许，例如，正在泵送的有毒物质或腐蚀性物质与驱动部件隔离。
本申请的发明者已经认识到在磁耦合件两端传输能量的低效率，例如由于感应发热所引起的能量损失，可以导致性能的显著损失，尤其是在磁耦合件是齿轮传动磁耦合件的情况下，该齿轮传动磁耦合件被用来放大高扭矩、低频率输入驱动以产生低扭矩、高频率输出。在真空或低压腔中容纳磁耦合件的从动部件有助于减少这样的损失，但是由磁滞和涡电流所导致的发热效应仍然可以损害效率。额外地，可能需要用于管理磁耦合件以及尤其是用于从输入（驱动）侧提取热的改进控制。
在权利要求书中陈述了本发明的方面和示例。
本公开的实施例提供了旨在促进提高磁耦合件的效率及改善磁耦合件的控制的设备和方法，所述磁耦合件包括磁齿轮、以及尤其是磁性飞轮。
在第一方面中，提供了一种磁耦合件，其包括：
具有第一阵列磁场生成元件的第一构件，所述第一构件被布置成产生第一移动磁场；
相对于所述第一构件固定的电导体的阵列；以及
具有第二阵列磁场生成元件的第二构件，所述第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，所述第一构件和所述第二构件针对其之间的相对运动被布置，其中：
导体的阵列被布置成与所述第二移动磁场感应地耦合以产生使所述第一移动磁场和所述第二移动磁场进入同步相对运动的扭矩。
在实施例中，电导体的阵列包括多个导电耦合元件，所述多个导电耦合元件被布置成将阵列中的每个电导体联接至阵列中的另一电导体以提供多个导电回路。
在实施例中，所述电导体的阵列和电耦合元件形成鼠笼。
在实施例中，所述电导体阵列中的连续电导体被布置在所述第一阵列磁场生成元件中的连续磁场生成元件中间。
在实施例中，提供了用于改变第一移动磁场和第二移动磁场中的至少一个的速度的装置。
在实施例中，控制器被配置成控制所述第一移动磁场的速度。
在实施例中，提供了一种控制器，其被配置成控制所述第二移动磁场的速度。
在实施例中，提供了一种机械制动器，其被配置成降低所述第一构件和所述第二构件中的正在移动的一个构件的速度。
在实施例中，所述第一阵列包括永磁极的阵列，其中，所述第一构件被布置成旋转以提供所述第一移动磁场。
在实施例中，所述第二阵列包括永磁极的阵列，其中，所述第二构件被布置成旋转以提供所述第二移动磁场。
在实施例中，所述第一阵列磁场生成元件的永磁极包括哈尔巴赫（Halbach）阵列以与所述第二构件的一侧相比在所述第一构件的一侧上提供所述磁耦合件的总体磁场的更高比例，从而帮助将由耦合所述第一和第二阵列磁场生成元件之间的磁通量所引起的热效应集中在所述第一构件的所述侧上。在实施例中，哈尔巴赫阵列被定向以在所述第一阵列磁场生成元件的面朝所述第二阵列磁场生成元件的一侧上提供更高或强化的磁场，从而增加在所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间耦合的磁通量。在实施例中，连续的永磁极在哈尔巴赫阵列中的定向变化小于90度。
在实施例中，所述第一构件和第二构件中的一个被布置在腔内，其中，所述腔可以处于真空或低压下或者可以含有低粘度气体，比如氦气。
在实施例中，所述第一阵列磁场生成元件包括m个磁场生成元件并且所述第二阵列磁场生成元件包括n个磁场生成元件，以便提供磁齿轮，所述磁齿轮在将所述第一移动磁场和第二移动磁场带入同步相对运动时具有n:m的传动比。
在实施例中，提供了一种耦合构件，所述耦合构件被配置成耦合在所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间的磁通量。
在实施例中，所述耦合构件形成包围所述腔的屏障的一部分。
在实施例中，所述第一构件、耦合构件和第二构件同中心地被布置，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和第二构件中间以在径向方向上耦合所述第一阵列和第二阵列之间的磁通量。
在实施例中，所述第一构件和第二构件被轴向地间隔开，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和第二构件中间以在轴向方向上耦合所述第一阵列和第二阵列之间的磁通量。
在实施例中，所述第一构件、所述第二构件和所述耦合构件同轴地被布置。
在实施例中，所述耦合构件包括多个耦合元件以耦合所述通量。
在实施例中，所述耦合构件具有外周表面。
在实施例中，所述外周表面被配置成携带所述耦合元件。
在实施例中，所述外周表面包括多个凹部，以在其中支撑所述多个耦合元件。
在实施例中，所述凹部被配置成使得在其中携带的相应耦合元件的外表面与所述外周表面齐平。
在实施例中，所述耦合元件被设置在所述外周表面之下。
在实施例中，所述耦合构件具有内周表面。
在实施例中，所述相应耦合元件的内表面与所述内周表面齐平。
在实施例中，所述耦合元件被设置在内周表面之下。
在实施例中，所述第一构件和第二构件中的一个被联接至输入转子并且另一个被联接至飞轮。
在实施例中，所述第一构件被联接至输入转子并且所述第二构件被联接至飞轮。
在实施例中，所述磁耦合件被提供在车辆内，并且所述飞轮被联接至所述车辆的驱动系统。
一实施例，其包括：
通过在所述第一移动磁场和所述第二移动磁场之间产生异步相对运动而使所述导体的阵列在所述第二构件上产生扭矩。
在第二方面中，提供了一种包括磁耦合件的储能系统，所述储能系统包括：
限定腔的壳体；
布置在所述腔外的第一构件，所述第一构件具有第一阵列磁场生成元件；
布置在所述腔内的第二构件，所述第二构件具有第二阵列磁场生成元件，所述第一构件和第二构件针对相对运动被布置；
其中，所述第一构件和第二构件中的一个被联接至飞轮，以储存能量从而向车辆供以动力；
其中，所述腔可以处于真空或低压下或者可以含有低粘度气体，比如氦气；以及其中
所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件中的至少一个包括哈尔巴赫阵列。在实施例中，这可以相比于所述第二构件的一侧，在所述第一构件的一侧上提供所述磁耦合件的总体磁场的更高比例，从而帮助将由所述第一阵和第二阵列磁场生成元件之间的磁通量耦合而引起的发热效应集中在所述第一构件的所述侧上。
在实施例中，连续的永磁极在哈尔巴赫阵列中的定向变化小于90度。储能系统可以进一步包括耦合构件，所述耦合构件被配置成耦合在所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间的磁通量。所述耦合构件可以形成包围所述腔的壳体的一部分。所述第一构件、耦合构件和第二构件可以同中心地被布置，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和第二构件中间以在径向方向上耦合所述第一和第二阵列之间的磁通量。所述第一构件和第二构件可以被轴向地间隔开，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和第二构件中间以在轴向方向上耦合所述第一和第二阵列之间的磁通量。所述第一构件、所述第二构件和所述耦合构件可以同轴地被布置。所述耦合构件可以包括多个元件以耦合所述通量。
在实施例中，所述耦合构件可以具有外周表面。所述外周表面可以被配置成携带所述耦合元件。所述外周表面可以包括多个凹部，所述多个凹部用于将所述多个耦合元件支撑在其中。所述凹部可以被配置成使得在其中携带的相应耦合元件的外表面与所述外周表面齐平。所述耦合元件可以被设置在所述外周表面之下。所述耦合构件可以具有内周表面。所述相应耦合元件的内表面可以与所述内周表面齐平。所述耦合元件可以被设置在所述内周表面之下。所述第一构件和第二构件中的一个可以被联接至输入转子，并且另一个可以被联接至飞轮，例如，所述第一构件可以被联接至所述输入转子，并且所述第二构件可以被联接至所述飞轮。所述磁耦合件可以被提供在车辆内，并且所述飞轮被联接至车辆的驱动系统。
在实施例中，所述储能系统可以进一步包括相对于所述第一构件固定的电导体的阵列，其中，所述电导体的阵列被布置成与所述第二移动磁场感应地耦合以产生扭矩，从而将所述第一移动磁场和第二移动磁场带入同步相对运动。所述电导体的阵列可以包括多个导电耦合元件，其被布置成将阵列中的每个电导体均联接至阵列中的另一电导体以提供多个导电回路。
在实施例中，所述电导体的阵列和电耦合元件可以形成鼠笼。
在实施例中，所述电导体阵列的连续的电导体可以被布置在所述第一阵列磁场生成元件的连续的磁场生成元件中间。
在实施例中，所述磁耦合件可以包括用于改变所述第一移动磁场和第二移动磁场中的至少一个的速度的装置。
在实施例中，所述磁耦合件可以包括配置成控制所述第一移动磁场的速度的控制器。
在实施例中，所述磁耦合件可以包括配置成控制所述第二移动磁场的速度的控制器。
在实施例中，所述磁耦合件可以包括配置成降低所述第一构件和第二构件中正在移动的一个构件的速度的机械制动器。
在第三方面中，提供了一种磁耦合件，该磁耦合件包括：
具有第一阵列磁场生成元件的第一构件，所述第一构件被布置成产生第一移动磁场；
具有第二阵列磁场生成元件的第二构件，所述第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，所述第一构件和第二构件针对其之间的相对运动被布置；以及
配置为控制所述磁耦合件的耦合和解耦合的控制器。
所述控制器可以被配置成跟踪下述中的至少一个：所述第一移动磁场和第二移动磁场的速度；以及在所述第一构件和所述第二构件之间的相对运动的速度。
所述控制器可以被配置成确定所述第一移动磁场和第二移动磁场是否被同步耦合。
所述控制器可以被配置成控制所述第一移动磁场或第二移动磁场的速度。
所述控制器可以响应于确定所述第一移动磁场和第二移动磁场被同步耦合被配置成使所述第一移动磁场或第二移动磁场的速度改变以使所述磁耦合件离开同步性。
所述控制器可以响应于确定所述第一移动磁场和第二移动磁场未被同步耦合被配置成使所述第一移动磁场或第二移动磁场的速度改变以建立同步性。
确定所述第一移动磁场和第二移动磁场未被同步耦合可以包括确定所述第一移动磁场和第二移动磁场之间的相对运动速度低于与同步性相关联的速度，以及其中，使所述第一或第二移动磁场的速度改变以建立同步性包括使第一或第二移动磁场的速度增大到超过与同步性相关联的速度，并且允许所述第一或第二移动磁场的速度放慢至与同步性相关联的速度。
所述磁耦合件可以包括：相对于所述第一构件固定的电导体的阵列；其中：所述导体的阵列被布置成与所述第二移动磁场感应地耦合以产生扭矩，从而将第一移动磁场和第二移动磁场带入同步相对运动。
所述电导体的阵列可以包括多个导电耦合元件，所述多个导电耦合元件被布置成将所述阵列中的每个电导体均联接至所述阵列中的另一电导体以提供多个导电回路。
所述电导体的阵列和电耦合元件可以形成鼠笼。
所述电导体阵列中的连续的电导体被布置在所述第一阵列磁场生成元件的连续的磁场生成元件中间。
所述磁耦合件可以包括用于改变所述第一和第二移动磁场中的至少一个的速度的装置。
所述磁耦合件可以包括被配置成控制所述第一移动磁场的速度的控制器。
所述磁耦合件可以包括被配置成控制所述第二移动磁场的速度的控制器。
所述磁耦合件可以包括被配置成降低所述第一构件和第二构件中正在移动的一个构件的速度的机械制动器。
所述第一阵列可以包括永磁极的阵列，其中，所述第一构件被布置成旋转以提供所述第一移动磁场。
所述第二阵列可以包括永磁极的阵列，其中，所述第二构件被布置成旋转以提供所述第二移动磁场。
所述第一阵列磁场生成元件的所述永磁极包括哈尔巴赫阵列以相比于所述第二构件的一侧，在所述第一构件的一侧上提供所述磁耦合件的总体磁场的更高比例，从而帮助将由所述第一和第二阵列磁场生成元件之间的磁通量耦合而引起的发热效应集中在所述第一构件的所述侧上。
哈尔巴赫阵列可以被定向以在所述第一阵列磁场生成元件的面朝所述第二阵列磁场生成元件的一侧上提供更高的或强化的磁场，从而增加在所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间耦合的磁通量的量。
在哈尔巴赫阵列中的连续的永磁极的定向可以变化小于90度。
所述第一构件和第二构件中的一个可以被布置在腔内，其中，所述腔可以处于真空或低压下或者可以含有低粘度气体，比如氦气。
所述第一阵列磁场生成元件可以包括m个磁场生成元件并且所述第二阵列磁场生成元件包括n个磁场生成元件，以便提供磁齿轮，所述磁齿轮在所述第一移动磁场和第二移动磁场被带入同步相对运动时具有n:m的传动比。
所述磁耦合件可以包括耦合构件，所述耦合构件被配置成在耦合所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间的磁通量。
所述耦合构件可以形成包围所述腔的屏障的一部分。
所述第一构件、耦合构件和第二构件可以同中心地被布置，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和第二构件中间以在径向方向上耦合所述第一阵列和第二阵列之间的磁通量。根据权利要求83或84所述的磁齿轮，其中，所述第一构件和第二构件被轴向地间隔开，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和第二构件中间以在轴向方向上耦合所述第一阵列和第二阵列之间的磁通量。
所述第一构件、所述第二构件和所述耦合构件可以同轴地被布置。
所述耦合构件可以包括多个耦合元件以耦合所述通量。
所述耦合构件可以具有外周表面。
所述外周表面可以被配置成携带所述耦合元件。
所述外周表面可以包括多个凹部，所述多个凹部用于将多个耦合元件支撑在其中。
所述凹部可以被配置成使得在其中携带的相应耦合元件的外表面与所述外周表面齐平。
所述耦合元件可以被设置在所述外周表面之下。
所述耦合构件可以具有内周表面。
所述相应耦合元件的内表面可以与所述内周表面齐平。
所述耦合元件可以被设置在所述内周表面之下。
所述第一构件和第二构件中的一个可以被联接至输入转子，并且另一个被联接至飞轮。
所述第一构件可以被联接至输入转子，并且所述第二构件被联接至飞轮。
所述磁耦合件可以被提供在车辆内，并且所述飞轮被联接至车辆的驱动系统。
第四方面提供了一种操作磁耦合件的方法，所述磁耦合件包括：第一构件、第二构件和控制器，所述第一构件具有第一阵列磁场生成元件，所述第一构件被布置成产生第一移动磁场；所述第二构件具有第二阵列磁场生成元件，所述第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，所述第一构件和第二构件针对其之间的相对运动被布置；所述控制器被配置成控制所述磁耦合件的耦合和解耦合，所述方法包括：
在所述第一构件和第二构件之间产生相对运动；
在所述控制器处接收所述第一构件和第二构件中的至少一个的速度的指示；以及
基于所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的速度的所述指示控制所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的速度以耦合或解耦合所述磁耦合件。
所述方法可以包括：基于所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的所述速度的所述指示确定所述磁耦合件是否被同步耦合。
所述方法可以包括：当同步耦合被确定时控制所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的速度以解耦合所述同步耦合。
控制所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的速度以对同步耦合进行解耦合可以包括提高所述第二构件的速度以将所述第二构件带到超过与同步性相关联的速度，并且将所述第二构件维持在新速度以阻止重新耦合。
所述方法可以包括：当同步耦合未被确定时，控制所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的速度以建立同步耦合。
控制所述第一构件和第二构件中的所述至少一个的速度以建立同步耦合可以包括提高所述第二构件的速度超过与同步性相关联的速度，并且允许所述第二构件的速度放慢至与同步性相关联的速度。
所述方法可以包括在控制器处接收所述第一构件和第二构件两者的速度的指示，以及基于所述指示确定所述磁耦合件是否被同步耦合。
所述磁耦合件可以包括磁齿轮，所述方法包括基于所述指示和所述磁齿轮的传动比确定所述磁耦合件是否被同步耦合。
所述方法可以包括确定所述第二构件被联接至的驱动系统的动力需量需求；以及基于所述动力需量需求控制所述第一构件和第二构件中的所述至少一个构件的速度。
现在参照附图，仅仅通过举例的方式来描述本发明的实施例，其中：
图1是通过磁齿轮的轴向横截面的示意图；
图1a是耦合构件的一部分的示意轴向横截面；
图2a是哈尔巴赫阵列的第一示例的示意图；
图2b是哈尔巴赫阵列的第二示例的示意图；
图3是用于控制车辆中的磁齿轮的布置的示意图；
图4a是导电鼠笼的示意图；
图4b是磁场生成元件的阵列的示意图；
图4c是包括图4a的导电鼠笼和图4b的磁场生成元件的阵列的磁齿轮的第一构件的示意图；
图5a示出了通过非同心磁齿轮的直径的横截面；以及
图5b示出了图5a所示的非同心磁齿轮的局部剖视图。
图 1示出了通过磁齿轮100的轴向横截面，磁齿轮100包括第一构件10、第二构件20和耦合构件30。第一构件10具有第一阵列磁场生成元件12。第二构件20具有第二阵列磁场生成元件22。耦合构件30具有耦合元件32阵列。第一构件10、第二构件20和耦合构件30全部具有轴向长度。
第一构件10、耦合构件30和第二构件20同中心地被布置。第一构件10和第二构件20被布置成绕公共轴线相对旋转。耦合构件30被设置在第一构件10和第二构件20中间以在径向方向上耦合第一和第二阵列磁场生成元件12、22之间的磁通量。
第一构件10被布置成与输入转子（未示出）一起旋转。
第一构件10包括非导电材料（未示出），并且第一阵列磁场生成元件12被设置在非导电材料31中，使得连续的磁场生成元件12被非导电材料间隔开。第一阵列磁场生成元件12包括m个永磁极的阵列，其中，连续的磁极具有相反的极性，如图 1中由箭头所表示的那样。磁场生成元件12可以被完全地或部分地嵌入非导电材料中。
第二构件20被联接至飞轮（未示出）以与飞轮一起旋转。第二构件30和飞轮被布置在可以被维持在真空或低压下的腔40中。在另一个示例中，腔40可以含有空气之外的气体，尤其是具有比空气更低的粘度的气体，比如氦气。
第二构件20包括非导电材料（未示出），并且第二阵列磁场生成元件22被设置在非导电材料中，使得连续的磁场生成元件22被非导电材料间隔开。磁场生成元件22可以被完全地或部分地嵌入非导电材料中。
第二阵列磁场生成元件22包括n个永磁极的阵列，其中，连续的磁极具有相反的极性，如图 1中由箭头所表示的那样。
第一构件10的磁场生成元件的数量m大于第二构件20的磁场生成元件的数量n。因此，所示的齿轮提供了从第一构件10（和输入转子）到第二构件20（和输出转子/飞轮）的增速齿轮，其中，当第一构件10和第二构件20同步相对旋转时，第二构件20以n/m的系数比第一构件10旋转地更快，其中，n/m是磁齿轮100的传动比。
在该示例中，耦合构件30形成至少部分地包围室40的屏障的一部分，该腔40容纳第二构件20。所述屏障可以形成腔40的壳体的一部分。如在图 1a中的耦合构件30的一部分的横截面视图中所示，耦合构件30包括具有外周表面31a的非导电材料31，该外周表面31a具有用于支撑耦合元件32的阵列的耦合元件的多个凹部31b。凹部31b绕外周表面31a被间隔开，使得连续的耦合元件32被非导电材料31间隔开。凹部31b使得被接收在凹部中的耦合元件32的外表面32a（背离腔40的表面）可以与耦合元件30的外周表面齐平。耦合元件32的内周表面32b（面朝腔40的表面）可以被设置在耦合构件30的内周表面31c之下。以这种方式，耦合元件32通过耦合构件30的非导电材料31层被与腔40密封隔离。
耦合元件或者极片32包括导磁材料，例如，含铁材料或铁氧体材料。在该示例中，耦合元件32在轴向方向上伸长并且可以具有矩形横截面。在使用中，耦合元件32耦合从第一阵列磁场生成元件12到第二阵列磁场生成元件22的磁通量以允许第一和第二阵列的同步相对旋转。同步相对旋转对应于正处于耦合配置中的磁齿轮，在该配置中，第二构件20以第一构件10的速度的n/m倍的速度旋转。
如本文中所使用的，短语“非导电材料”意味着电力地不传导的或者电半绝缘的且具有接近1的相对渗透率的材料，比如，陶瓷、塑料或者复合材料。磁场生成元件可以是任何形式的永磁极，比如，稀土磁体。磁场生成元件12通常将按相等大小被设定。相似地，磁场生成元件22通常将按相等大小被设定。同样，耦合元件32通常将按相等大小被设定并且以等间隔隔开。
通常，在磁耦合件的使用中，第一构件10将被联接至输入转子（例如，所述输入转子可以是或者被联接至泵输入驱动或马达的驱动轴），并且第二构件20将被联接至输出转子（例如，所述输出转子可以是或者被联接至飞轮或泵叶轮）。
在操作中，输入转子的旋转导致第一构件10旋转，并且第一阵列磁场生成元件12的旋转生成第一移动磁场。当磁齿轮100经由第二阵列磁场生成元件22的旋转与旋转以提供第一移动磁场的第一构件10和旋转以提供第二移动磁场的第二构件耦合时，耦合元件32耦合第一和第二移动磁场以维持第一构件10和第二构件20的同步相对旋转。如果丧失，可以通过比如在图 3中所示的控制布置，和/或借助于被固定以与第一构件10和第二构件20中的一个一起旋转的鼠笼，如在图 4a到图 4c中所示，来建立或者重新建立同步性，所述两种方法均将在下面被描述。
在一示例中，第一阵列磁场生成元件12和第二阵列磁场生成元件22中的至少一个包括哈尔巴赫阵列。在哈尔巴赫阵列中，磁场生成元件被布置以便在阵列的一个纵向侧上的总体所得的磁场与在相对纵向侧上的磁场相比被强化，或强得多，以致于使得提供在阵列的相对侧上的磁场微弱或者甚至为零或接近零。通过第一阵列磁场生成元件12和第二阵列磁场生成元件22中的至少一个阵列借助于被定向成以便在第一和第二阵列磁场生成元件12、22中的另一个的方向上提供强化的磁场的哈尔巴赫阵列被提供，在第一和第二阵列12、22之间耦合的通量的量可以被增加。通过第一和第二阵列磁场生成元件12、22中的一个阵列借助于哈尔巴赫阵列和另一个阵列作为非哈尔巴赫阵列被提供，跨越磁齿轮200的磁场可以是“歪斜的”，从而使得第一阵列磁场生成元件12和第二阵列磁场生成元件22之间的磁场强度差大于在第一和第二阵列12、22都是非哈尔巴赫的情况下的磁场强度差。这可以具有将涡电流和磁滞发热集中在具有哈尔巴赫阵列的磁齿轮200的一侧上的效果。因此，在示例中，第一阵列磁场生成元件12由定向成以便强化的磁场面朝第二阵列磁场生成元件22的哈尔巴赫阵列提供。这不仅可以改善磁齿轮200两端的通量耦合，与第一阵列磁场生成元件12不是哈尔巴赫阵列的情况相比，并且还可以把涡电流和磁滞发热集中在第一构件10的一侧上，并且因此使其远离腔40，在这种情况下热量可以更加容易地被去除。由哈尔巴赫阵列所提供的通量耦合的增加的量允许第一阵列磁场生成元件12（由哈尔巴赫阵列提供）和耦合构件30之间的间隙变得比没有提供哈尔巴赫阵列的情况下更宽，因为由哈尔巴赫阵列产生的通量耦合的增加的量可以抵消由第一阵列磁场生成元件12和耦合元件32之间的距离的增加而导致的通量耦合的减少。增大第一阵列磁场生成元件12和耦合构件30之间的间隙意味着由涡电流和磁滞作用在第一阵列磁场生成元件12的区域中所导致的热产生可以进一步被保持远离耦合构件，这可以导致改善的性能。这还可以使热量的去除容易。
在图 2a中示出了哈尔巴赫阵列的第一示例，其中，所述阵列的连续磁极的相对定向被旋转了90°，如在图 2a中由箭头指示的那样。图 2b示出了哈尔巴赫阵列的第二示例，其中，所述阵列的连续磁极的相对定向被旋转了小于90°，例如，被旋转了约45°，如在图 2b中再次由箭头指示的那样。在图 2a和图 2b中所示的阵列在相应阵列的侧A和A'上提供增强的磁场以及在相应阵列的侧B和B'上提供微弱或基本为零的磁场。
假如第一阵列磁场生成元件12作为哈尔巴赫阵列，其被定向成使得高通量侧A或A'径向面向第一构件的外面，即，远离腔40，将由磁滞和涡电流所生成的热集中在构件10的外部上并且远离腔40，这使热能更加容易地被去除。
图 3示出了车辆200的图示法，车辆200具有通过在图 1中所示的磁齿轮100联接至包括车辆发动机和驱动传动装置的车辆驱动208的飞轮230储能系统。飞轮230联接至车辆驱动208以允许能量储存和能量再生的细节可以是常规的形式，并且因此将不被描述。车辆驱动的发动机可以包括任何适合的发动机，比如，标准内燃发动机。
如 图所示，在图 3中，车辆驱动208被联接至控制器202（其可以组成或者可以是车辆驱动管理系统的一部分），控制器202本身被联接至旋转驱动210，旋转驱动210被联接以控制图 1的磁齿轮的第二构件20的旋转。第一构件10包括用于感测第一构件10的旋转速度的传感器14，并且第二构件20包括用于感测第二构件20的旋转速度的传感器24。
第一传感器和第二传感器14、24可以包括转速计或者能够测量旋转频率的其他仪器。例如，传感器14、24可以包括霍尔（Hall）效应传感器或者可以另外地是非接触传感器，例如，通过使用磁耦合件来避免对旋转构件10、20的机械干涉。例如，第一传感器14可以被配置成感测第一移动磁场通过第一构件10的径向长度，并且第二传感器24可以被配置成感测第二移动磁场通过第二构件20的径向长度。例如，第一传感器14可以被安装在第一构件10的外表面（远离/未携带第一磁场生成元件12的表面）上，并且第二传感器24可以被安装在第二构件20的内表面（远离/未携带第二阵列磁场生成元件22的表面）上。替代地，第一和第二传感器14、24中的至少一个可以相应地被设置在邻近第一构件和第二构件10、20的表面上。例如，第一传感器14可以被安装在第一壳体构件60的表面上或者安装在耦合构件30的表面上或表面中，并且第二传感器24可以被安装在耦合构件30的表面上或表面中。在第一和第二构件10、20上或者在其中之外的其他地方安装传感器也可以帮助相应地避免危害第一构件和第二构件10、20的结构完整性。
旋转驱动210可以由车辆的液压泵、马达或者CVT中的至少一个提供。
控制器202被布置成确定车辆驱动208的动力需量需求。第一构件10的传感器14被布置成向控制器202提供指示第一构件10的旋转速度的第一传感器信号。第二构件20的传感器24被布置成向控制器202提供指示第二构件20的旋转速度的第二传感器信号。控制器202被布置成基于第一和第二传感器信号通过控制旋转驱动210的操作来控制第二构件20的速度，旋转驱动210被布置成增大或者减小在第二构件20上的扭矩。
控制器202包括存储器和处理器。存储器被配置成储存表示磁齿轮的传动比n/m的数据。可以提供可编程接口以允许用户将传动比输入存储器中。控制器202被配置成访问储存在存储器中的传动比并且通过将第一和第二传感器信号与传动比相对比来确定磁齿轮是否被同步耦合。替代地，控制器202可以通过第二传感器信号除以第一传感器信号，在不参照传动比的情况下确定磁齿轮是否被同步耦合，在这种情况下，恒定输出的返回将指示同步耦合，以及非恒定输出将指示不存在同步耦合。例如，输出的快速变化可能指示系统“脱离”同步性。在该示例中，控制器202可以不被配置成储存传动比。处理器可以被实施为硬件、软件、固件或者其任何组合。例如，处理器可以包括印刷电路板。
在操作中，当车辆驱动208需要额外动力时，车辆驱动208经历动力需量需求。控制器202例如基于表示发动机效率、车辆速度、储存在飞轮中的能量的量中的至少一个的数据确定动力需量需求，作为响应，通过确定磁齿轮100是否被同步耦合来确定飞轮230是否能够将动力返回到驱动系统。如果控制器202感测到磁齿轮100被同步耦合，那么控制器202控制动力从飞轮到驱动系统的传递。如果控制器确定磁齿轮100没有被同步耦合，这可选地包括确定磁齿轮100在预定的时间段内保持解耦合，那么控制器202控制操作以耦合或解耦合磁齿轮100。为了（重新）耦合磁齿轮100，即，为了在第一构件和第二构件10、20之间（重新）建立同步相对旋转，控制器202控制泵210在有限的时间段内向第二构件20提供增大的扭矩，以使第二构件20的速度增大超过由第一构件10的速度和传动比n/m确定的与同步性相关联的速度。然后允许第二构件20经由能量的自然耗散，例如，通过风阻、摩擦或者热损失来减慢至与同步性相关联的速度。控制器202然后进行磁齿轮100是否被同步耦合的另一确定。如果同步耦合被确定，那么控制器202控制动力从飞轮230到驱动系统的传递，如果未被确定，那么重复重新耦合操作。
在车辆200的运行期间，可能存在必须解耦合磁齿轮100以将飞轮230从车辆驱动208脱离联接的情况或者解耦合磁齿轮100以将飞轮230从车辆驱动器208脱离联接是有利的情况。这可能在下述中尤其是该情况，其中，车辆200或者车辆的由车辆驱动208驱动的部分，例如，挖掘机的气动臂，在移动一段时间之后来到静止。车辆200或者其从动部分的速度的降低使第一构件10的速度降低，如果同步耦合被维持，那么这会导致能量从飞轮230的间接损失。为了解决这个问题，控制器202被配置成解耦合同步耦合以将飞轮230从驱动系统脱离联接，从而通过车辆的从动部分的低速或者静止周期来保存储存在飞轮中的能量。
为了在磁齿轮100上进行解耦合、或者“分开离合器”操作，控制器202确定来自车辆驱动208的更低动力需量需求，其包括确定用于分开离合器的需求。控制器202然后确定磁齿轮100是否被同步耦合。如果磁齿轮100被同步耦合，那么控制器202控制泵210改变第二构件20的速度以使第二构件移动远离与同步性相关联的速度。控制器202使泵208将第二构件20的速度维持在除与同步性相关联的速度之外的速度，直到控制器202确定驱动系统的动力需量需求已经增加，或者直到控制器202另外确定离合齿轮的需求已经停止。控制器202然后启动重新耦合操作以重新建立同步耦合。例如，使齿轮脱离联接可以通过减小作为输入转子的飞轮上的拖拽并且使第一构件10减慢来辅助能量保存。这还可以有助于减少第二轴承70c、70d上的磨损。
建立或重新建立同步耦合可以使用磁齿轮被辅助，或者替代地可以使用磁齿轮被提供，在所述磁齿轮中，鼠笼是固定的以与第一和第二构件中的一个一起旋转。
图 4a示出了鼠笼14的示例，其可以并入图 1中所示的磁齿轮100的第一构件和第二构件10、20中的一个中。鼠笼14包括在其端处通过导电耦合元件18联接在一起的导电元件16的阵列。导电耦合元件18将每个导电元件16的第一端和第二端联接至连续的导电元件16的第一端和第二端。以这种方式，包括连续的耦合元件16和导电耦合元件18中的部分的多个导电回路在其之间被提供。
图 4c示出了通过第一构件10'的轴向横截面，第一构件10'被修改成将图 4a的鼠笼并入第一构件10'的第一端和第二端之间，所述第一端和第二端对应于在图 4a中所示的耦合元件18的位置。（因此，耦合元件18在所示的横截面中是不可见的。）图 4c的第一构件10'包括非导电材料19、第一阵列磁场生成元件12和鼠笼14。鼠笼14的相应导电元件16被设置在连续的磁场生成元件12中间并且通过非导电材料与其隔开。
在图 4b中示出了关于图 1描述的这种第一阵列磁场生成元件12的示意图。
每个磁场生成元件12均被接收在非导电材料中的凹部中，如关于图 1描述的那样。
在操作中，包括鼠笼14的第一构件10相对于第二构件20的旋转导致导电元件16移动通过由第二阵列磁场生成元件22引起的磁通量。当第一构件10相对于第二构件20非同步地旋转时，导电元件16耦合至由第二阵列磁场生成元件22引起的磁通量，并且在鼠笼中诱发电流。电流相对于第二构件20的磁场的移动引起扭矩增加以及在第一构件和第二构件10、20之间的旋转的相对速度间接增加。只要第一构件和第二构件10、20的相对旋转保持非同步，那么鼠笼14就产生扭矩增加，超过由磁耦合件引起的扭矩。由鼠笼所提供的相对旋转的增加的速度将齿轮100带入同步性或者有助于将其带入同步性，如上所解释的那样。
图 4a、图 4c的鼠笼可以与关于图 3描述的离合控制结合使用。本领域技术人员将理解的是由鼠笼14所产生的扭矩将帮助齿轮100在重新耦合操作期间重新建立同步性，并且因此，降低或者去除对图 2中所示的泵210的需求。
虽然图 4c示出了与第一构件10合并的鼠笼14，但是将理解的是可以通过固定鼠笼14、或相似的导电结构来实现鼠笼14和第二阵列磁场生成元件22之间的联接，从而以任何适当的方式随第一构件10一起旋转。
将理解的是鼠笼可以被并入第一和第二构件10、20中的任何一个或者全部两个中。然而，由鼠笼14所生成的磁滞和涡电流损失意味着可能优选的是将鼠笼14定位在在腔外的构件上或者利用该构件被定位，即，定位在第一构件10上或者利用第一构件10被定位，以便任何附加热量均可以从磁齿轮100更加容易地被去除。
本文中所描述的第一和第二阵列磁场生成元件12、22中的任何一者或者全部两者均可以由哈尔巴赫阵列提供。
将理解的是在其他示例中，关于第一构件和第二构件10、20中的一个所描述的任何特征均可以被提供在第一构件和第二构件10、20中的另一个构件中。
在一些示例中，耦合构件30具有“高顶帽”几何结构，其包括周向壁36、“顶部”34和“边缘”38，如图 2中所示。图 1a中所示的视图是通过周向壁36的横截面。通过将第二构件20定位在周向壁36和顶部34的内部以及将第一构件10定位在周向壁36和顶部34的外部，并且通过将高顶帽的边缘38密封到腔40的壳体壁，耦合构件30可以提供将第二构件10与第一构件20密封隔离的屏障。这可以减少磁耦合件两端的扰动传输。当屏障是利用密封耦合件联接至腔40的壁的密封屏障时，可以提供密封的腔40。所述腔可以处于真空或者是低压腔或者可以含有低粘度气体，比如氦气。在这样的腔中容纳第二构件20可以减小“风阻”和其他摩擦损失。“高顶帽”耦合构件30可以关于其旋转轴线对称。在其他示例中，“高顶帽”耦合构件30可以关于磁齿轮200的旋转轴线是不对称的。耦合构件30可以具有突耳，该突耳被配置成与在磁齿轮的壳体中（例如，在第一壳体部分60或者第二壳体部分70中）的对应凹部接合以相对于壳体将耦合构件30固定在适当位置。当使用被动泵时，其可能是不需要控制器和传感器的情况。
虽然耦合构件30的耦合元件32被描述为被设置在耦合构件30的外表面的凹部中并且在耦合构件30的内表面之下，但是在其他示例中，耦合元件可以被设置在外表面和内表面中的任何一个或者全部两个表面上，可以部分地嵌入外表面和内表面中的一个中，可以与外表面和内表面中的一个或者全部两个齐平，或者可以完全嵌入耦合构件30内。
虽然以上公开描述了增速齿轮，但是将理解的是本公开的方面可以被应用于减速齿轮。
虽然描述了真空或者低压腔，但是将理解的是在其他示例中，该腔可以不是低压的并且可以不是密封的。在另一示例中，腔40可以含有空气之外的气体，尤其是粘度比空气低的气体，比如氦气。在以上描述中，高速（第二）构件20被描述为被容纳在腔中，但是在其他示例中，低速（第一）构件10也可以被设置在腔内。在其他示例中，没有设置腔。
虽然以上公开是以同中心磁齿轮的形式来表述的，但是本领域技术人员将理解的是磁齿轮可以被设置，其中，第一构件和第二构件被轴向地间隔开，并且其中，耦合构件被设置在第一构件和第二构件中间以在轴向方向上耦合第一阵列和第二阵列之间的磁通量。这样的磁齿轮的第一构件和第二构件可以将优选地同轴地被布置，尽管非同轴的布置也是可能的。图 5a和图 5b示出了这样的布置的示例。图 5a示出了通过非同中心磁齿轮的直径的横截面，其具有第一构件10"、耦合构件30"和第二构件20"，这些构件全部被布置成关于轴线50旋转，如在图 5a中所示。图 5b示出了同一非同中心的磁齿轮的局部剖视图，其示出了第一构件和第二构件10"、20"。耦合构件30"未被示出，但是替代地耦合元件32"是可见的。
在另一个可能性中，可以提供线性齿轮，其中，第一阵列磁场生成元件12被设置在第一线性阵列中，第二阵列磁场生成元件22被设置在第二线性阵列中，以及耦合元件被设置在第一阵列和第二阵列中间的第三阵列中。可以通过借助于相应地在第一和第二可移动构件上的第一和第二阵列永磁极提供第一和第二阵列磁场生成元件来提供第一和第二移动磁场，或者可以通过顺序激活的电磁体的阵列来提供移动磁场中的一个或者全部两个。在第一构件被布置成移动的情况下，第一（线性）构件可以经由旋转到线性转换器或者致动器被联接至输入转子14，或者第一（线性）构件可以被线性运动驱动。第二（线性）构件可以经由线性到旋转转换器或者致动器被联接至飞轮或其他旋转输出，或者可以被布置成驱动线性运动。
将理解的是虽然以上公开是依据磁齿轮来表述的，但是本公开的方面还适用于具有1:1扭矩传动比的磁耦合件。在这样的磁耦合件中可以不需要耦合构件30和/或耦合元件32。
虽然在以上公开中，磁场生成元件的阵列由永磁极提供，但是在不需要使第一构件和第二构件10、20二者都旋转的磁齿轮或者磁耦合件的应用中，第一和第二构件中的非旋转的一个的磁场生成元件的阵列可以代替地由电磁体的阵列提供。例如，电磁体的阵列可以被配置成通过将多相电流应用到电磁体的阵列来提供移动磁场。
参照图 3，尽管已经在车辆的情况下示出了磁齿轮和控制布置，但是所描述的磁齿轮和控制布置可以被联接至任何其他驱动传动装置。例如，本文中所描述的磁齿轮或者磁耦合件可以被应用于泵系统、涡轮系统或者使用飞轮来管理系统的动力需求的任何系统。
将理解的是关于本文中所给定实施例的本文中所描述的元件可以用于另一个实施例，并且在不脱离如权利要求书中所陈述的本发明的范围的情况下，可以对所公开的实施例中的任一个做出在本领域技术人员的考虑之内的修改和变化。

Claims (108)

1. 一种磁耦合件，其包括：
具有第一阵列磁场生成元件的第一构件，所述第一构件被布置成产生第一移动磁场；
相对于所述第一构件固定的电导体的阵列；以及
具有第二阵列磁场生成元件的第二构件，所述第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，所述第一构件和所述第二构件针对其之间的相对运动被布置，其中：
所述导体的阵列被布置成与所述第二移动磁场感应地耦合以产生扭矩，从而将所述第一移动磁场和所述第二移动磁场带入同步相对运动。
2. 根据权利要求1所述的磁耦合件，其中，所述电导体的阵列包括多个导电耦合元件，所述多个导电耦合元件被布置成将所述阵列中的每个电导体联接至所述阵列中的另一个电导体以提供多个导电回路。
3. 根据权利要求2所述的磁耦合件，其中，所述电导体的阵列和电耦合元件形成鼠笼。
4. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其中，所述电导体阵列中的连续电导体被布置在所述第一阵列磁场生成元件中的连续磁场生成元件中间。
5. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其包括用于改变所述第一和第二移动磁场中的至少一个的速度的装置。
6. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其包括被配置成控制所述第一移动磁场的速度的控制器。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的磁耦合件，其包括被配置成控制所述第二移动磁场的速度的控制器。
8. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其包括被配置成降低所述第一构件和所述第二构件中的正在移动的一个构件的速度的机械制动器。
9. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其中，所述第一阵列包括永磁极的阵列，其中，所述第一构件被布置成旋转以提供所述第一移动磁场。
10. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其中，所述第二阵列包括永磁极的阵列，其中，所述第二构件被布置成旋转以提供所述第二移动磁场。
11. 根据权利要求9所述的磁耦合件，其中，所述第一阵列磁场生成元件包括哈尔巴赫（Halbach）阵列。
12. 根据权利要求10或11所述的磁耦合件，其中，所述第二阵列磁场生成元件包括哈尔巴赫阵列。
13. 根据权利要求11或12所述的磁耦合件，其中，连续的永磁极在所述哈尔巴赫阵列中的定向变化小于90度。
14. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其中，所述第一构件和第二构件中的一个被布置在腔内，其中，所述腔可以处于真空或者低压下或者可以含有低粘度气体，比如氦气。
15. 根据任一前述权利要求所述的磁耦合件，其中，所述第一阵列磁场生成元件包括m个磁场生成元件并且所述第二阵列磁场生成元件包括n个磁场生成元件，以便提供磁齿轮，所述磁齿轮在所述第一移动磁场和所述第二移动磁场被带入同步相对运动时具有n:m的传动比。
16. 根据权利要求15所述的磁耦合件，其进一步包括耦合构件，所述耦合构件被配置成耦合所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间的磁通量。
17. 根据权利要求14的从属权利要求16所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件形成包围所述腔的屏障的一部分。
18. 根据权利要求16或17所述的磁耦合件，其中，所述第一构件、耦合构件和第二构件同中心地被布置，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和所述第二构件中间以在径向方向上耦合所述第一阵列和所述第二阵列之间的磁通量。
19. 根据权利要求16或17所述的磁齿轮，其中，所述第一构件和所述第二构件被轴向地间隔开，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和所述第二构件中间以在轴向方向上耦合所述第一阵列和所述第二阵列之间的磁通量。
20. 根据权利要求19所述的磁齿轮，其中，所述第一构件、所述第二构件和所述耦合构件同轴地被布置。
21. 根据权利要求16至20中任一项所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件包括多个耦合元件以耦合所述通量。
22. 根据权利要求16至21中任一项所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件具有外周表面。
23. 根据权利要求22所述的磁耦合件，其中，所述外周表面被配置成携带所述耦合元件。
24. 根据权利要求22或23所述的磁耦合件，其中，所述外周包括多个凹部，所述多个凹部用于将所述多个耦合元件支撑在其中。
25. 根据权利要求24所述的磁耦合件，其中，所述凹部被配置成使得在其中携带的相应耦合元件的外表面与所述外周表面齐平。
26. 根据权利要求24所述的磁耦合件，其中，所述耦合元件被设置在所述外周表面之下。
27. 根据权利要求16至26中任一项所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件具有内周表面。
28. 根据权利要求27所述的磁耦合件，其中，所述相应耦合元件的内表面与所述内周表面齐平。
29. 根据权利要求27所述的磁耦合件，其中，所述耦合元件被设置在所述内周表面之下。
30. 根据任一前述权利要求所述的磁齿轮，其中，所述第一构件和所述第二构件中的一个被联接至输入转子并且另一个被联接至飞轮。
31. 根据权利要求30所述的磁耦合件，其中，所述第一构件被联接至输入转子并且所述第二构件被联接至飞轮。
32. 根据权利要求30或31所述的磁耦合件，其中，所述磁耦合件被提供在车辆内，并且所述飞轮被联接至所述车辆的驱动系统。
33. 一种操作任一前述权利要求所述的磁耦合件的方法，其包括：
通过在所述第一移动磁场和所述第二移动磁场之间产生异步相对运动导致所述导体的阵列在所述第二构件上产生扭矩。
34. 一种包括磁耦合件的储能系统，所述储能系统包括：
限定腔的壳体；
布置在所述腔外的第一构件，所述第一构件具有第一阵列磁场生成元件；
布置在所述腔内的第二构件，所述第二构件具有第二阵列磁场生成元件，所述第一构件和所述第二构件针对相对运动被布置；
其中，所述第一构件和所述第二构件中的一个被联接至飞轮以储存能量从而向所述车辆供以动力，
其中，所述腔可以处于真空或低压下或者可以含有低粘度气体，比如氦气；以及其中
所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件中的至少一个包括哈尔巴赫阵列。
35. 根据权利要求34所述的储能系统，其中，连续的永磁极在所述哈尔巴赫阵列中的定向变化小于90度。
36. 根据权利要求34或35所述的储能系统，其进一步包括耦合构件，所述耦合构件被配置成耦合所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间的磁通量。
37. 根据权利要求36所述的储能系统，其中，所述耦合构件形成包围所述腔的所述壳体的一部分。
38. 根据权利要求36或37所述的储能系统，其中，所述第一构件、耦合构件和第二构件同中心地被布置，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和所述第二构件中间以在径向方向上耦合所述第一阵列和所述第二阵列之间的磁通量。
39. 根据权利要求36或37所述的储能系统，其中，所述第一构件和所述第二构件被轴向地间隔开，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和所述第二构件中间以在轴向方向上耦合所述第一阵列和所述第二阵列之间的磁通量。
40. 根据权利要求39所述的储能系统，其中，所述第一构件、所述第二构件和所述耦合构件同轴地被布置。
41. 根据权利要求36至40中任一项所述的储能系统，其中，所述耦合构件包括多个元件以耦合所述通量。
42. 根据权利要求36至41中任一项所述的储能系统，其中，所述耦合构件具有外周表面。
43. 根据权利要求42所述的储能系统，其中，所述外周表面被配置成携带所述耦合元件。
44. 根据权利要求41或42所述的储能系统，其中，所述外周表面包括多个凹部，所述多个凹部用于将所述多个耦合元件支撑在其中。
45. 根据权利要求44所述的储能系统，其中，所述凹部被配置成使得在其中携带的相应耦合元件的外表面与所述外周表面齐平。
46. 根据权利要求42所述的储能系统，其中，所述耦合元件被设置在所述外周表面之下。
47. 根据权利要求42至46中任一项所述的储能系统，其中，所述耦合构件具有内周表面。
48. 根据权利要求47所述的储能系统，其中，所述相应耦合元件的内表面与所述内周表面齐平。
49. 根据权利要求47所述的储能系统，其中，所述耦合元件被设置在所述内周表面之下。
50. 根据权利要求34至49中任一项所述的磁齿轮，其中，所述第一构件和所述第二构件中的一个被联接至输入转子并且另一个被联接至所述飞轮。
51. 根据权利要求50所述的储能系统，其中，所述第一构件被联接至所述输入转子并且所述第二构件被联接至所述飞轮。
52. 根据权利要求50或51所述的储能系统，其中，所述磁耦合件被提供在车辆内，并且所述飞轮被联接至所述车辆的驱动系统。
53. 根据权利要求34至52中任一项所述的储能系统，其进一步包括相对于所述第一构件固定的电导体的阵列，其中，所述电导体的阵列被布置成与所述第二移动磁场感应地耦合以产生扭矩，从而将所述第一移动磁场和所述第二移动磁场带入同步相对运动。
54. 根据权利要求53所述的储能系统，其中，所述电导体的阵列包括多个导电耦合元件，所述多个导电耦合元件被布置成将所述阵列中的每个电导体联接至所述阵列中的另一个电导体以提供多个导电回路。
55. 根据权利要求54所述的储能系统，其中，所述电导体的阵列和电耦合元件形成鼠笼。
56. 根据权利要求53至55中任一项所述的储能系统，其中，所述电导体阵列中的连续的电导体被布置在所述第一阵列磁场生成元件中的连续的磁场生成元件中间。
57. 根据权利要求53至56中任一项所述的储能系统，其包括用于改变所述第一移动磁场和所述第二移动磁场中的至少一个的速度的装置。
58. 根据权利要求53至57中任一项所述的储能系统，其包括被配置成控制所述第一移动磁场的速度的控制器。
59. 根据权利要求53至58中任一项所述的储能系统，其包括被配置成控制所述第二移动磁场的速度的控制器。
60. 根据权利要求34至53中任一项所述的储能系统，其包括被配置成降低所述第一构件和所述第二构件中的正在移动的一个构件的速度的机械制动器。
61. 一种磁耦合件，其包括：
具有第一阵列磁场生成元件的第一构件，所述第一构件被布置成产生第一移动磁场；
具有第二阵列磁场生成元件的第二构件，所述第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，所述第一构件和所述第二构件针对其之间的相对运动被布置；以及
被配置成控制所述磁耦合件的耦合和解耦合的控制器。
62. 根据权利要求61所述的磁耦合件，其中，所述控制器被配置成追踪下述中的至少一个：
所述第一移动磁场和所述第二移动磁场的速度；以及
所述第一构件和所述第二构件之间的相对运动的速度。
63. 根据权利要求61或62所述的磁耦合件，其中，所述控制器被配置成确定所述第一移动磁场和所述第二移动磁场是否被同步耦合。
64. 根据权利要求61至63中任一项所述的磁耦合件，其中，所述控制器被配置成控制所述第一移动磁场或所述第二移动磁场的速度。
65. 根据权利要求64所述的磁耦合件，其中，所述控制器响应于所述第一移动磁场和所述第二移动磁场被同步耦合的确定被配置成使所述第一或所述第二移动磁场的速度改变以使所述磁耦合件移动离开同步性。
66. 根据权利要求61或63中任一项所述的磁耦合件，其中，所述控制器响应于所述第一和第二移动磁场未被同步耦合的确定被配置成使所述第一或第二移动磁场的速度改变以建立同步性。
67. 根据权利要求66所述的磁耦合件，其中：
确定所述第一和第二移动磁场未被同步耦合包括确定所述第一和第二移动磁场的相对运动的速度低于与同步性相关联的速度，以及其中，
使所述第一或第二移动磁场的速度改变以建立同步性包括使所述第一或第二移动磁场的速度增大超过所述与同步性相关联的速度，并且允许所述第一或第二移动磁场的速度减慢至所述与同步性相关联的速度。
68. 根据权利要求61至67中任一项所述的磁耦合件，其包括：
相对于所述第一构件固定的电导体的阵列，其中：
所述导体的阵列被布置成与所述第二移动磁场感应地耦合以产生扭矩，从而将所述第一移动磁场和所述第二移动磁场带入同步相对运动。
69. 根据权利要求68所述的磁耦合件，其中，所述电导体的阵列包括多个导电耦合元件，所述多个导电耦合元件被布置成将所述阵列中的每个电导体均联接至所述阵列中的另一个电导体以提供多个导电回路。
70. 根据权利要求69所述的磁耦合件，其中，所述电导体的阵列和电耦合元件形成鼠笼。
71. 根据权利要求68至70中任一项所述的磁耦合件，其中，所述电导体阵列中的连续的电导体被布置在所述第一阵列磁场生成元件中的连续的磁场生成元件中间。
72. 根据权利要求68至71中任一项所述的磁耦合件，其包括用于改变所述第一移动磁场和所述第二移动磁场中的至少一个的速度的装置。
73. 根据权利要求68至72中任一项所述的磁耦合件，其包括被配置成控制所述第一移动磁场的速度的控制器。
74. 根据权利要求68至72中任一项所述的磁耦合件，其包括被配置成控制所述第二移动磁场的速度的控制器。
75. 根据权利要求68至74中任一项所述的磁耦合件，其包括被配置成降低所述第一构件和所述第二构件中正在移动的一个构件的速度的机械制动器。
76. 根据权利要求68至75中任一项所述的磁耦合件，其中，所述第一阵列包括永磁极的阵列，其中，所述第一构件被布置成旋转以提供所述第一移动磁场。
77. 根据权利要求68至76中任一项所述的磁耦合件，其中，所述第二阵列包括永磁极的阵列，其中，所述第二构件被布置成旋转以提供所述第二移动磁场。
78. 根据权利要求77所述的磁耦合件，其中，所述第一阵列磁场生成元件的所述永磁极包括哈尔巴赫阵列。
79. 根据权利要求77或78所述的磁耦合件，其中，所述第二阵列磁场生成元件的所述永磁极包括哈尔巴赫阵列。
80. 根据权利要求78或79所述的磁耦合件，其中，连续的永磁极在所述哈尔巴赫阵列中的定向变化小于90度。
81. 根据权利要求68至80中任一项所述的磁耦合件，其中，所述第一构件和第二构件中的一个被布置在腔内，其中，所述腔可以处于真空或低压下或者可以含有低粘度气体，比如氦气。
82. 根据权利要求68至81中任一项所述的磁耦合件，其中，所述第一阵列磁场生成元件包括m个磁场生成元件并且所述第二阵列磁场生成元件包括n个磁场生成元件，以便提供磁齿轮，所述磁齿轮在所述第一移动磁场和所述第二移动磁场被带入同步相对运动时具有n:m的传动比。
83. 根据权利要求82所述的磁耦合件，其进一步包括耦合构件，所述耦合构件被配置成耦合所述第一阵列磁场生成元件和所述第二阵列磁场生成元件之间的磁通量。
84. 根据权利要求81的从属权利要求83所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件形成包围所述腔的屏障的一部分。
85. 根据权利要求83或84所述的磁耦合件，其中，所述第一构件、耦合构件和第二构件同中心地被布置，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和所述第二构件中间以在径向方向上耦合所述第一阵列和所述第二阵列之间的磁通量。
86. 根据权利要求83或84所述的磁齿轮，其中，所述第一构件和所述第二构件被轴向地间隔开，其中，所述耦合构件被设置在所述第一构件和所述第二构件中间以在轴向方向上耦合所述第一阵列和所述第二阵列之间的磁通量。
87. 根据权利要求86所述的磁齿轮，其中，所述第一构件、所述第二构件和所述耦合构件同轴地被布置。
88. 根据权利要求83至87中任一项所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件包括多个耦合元件以耦合所述通量。
89. 根据权利要求83至88中任一项所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件具有外周表面。
90. 根据权利要求89所述的磁耦合件，其中，所述外周表面被配置成携带所述耦合元件。
91. 根据权利要求89或90所述的磁耦合件，其中，所述外周表面包括多个凹部，所述多个凹部用于将所述多个耦合元件支撑在其中。
92. 根据权利要求91所述的磁耦合件，其中，所述凹部被配置成使得在其中携带的相应耦合元件的外表面与所述外周表面齐平。
93. 根据权利要求89所述的磁耦合件，其中，所述耦合元件被设置在所述外周表面之下。
94. 根据权利要求83至93中任一项所述的磁耦合件，其中，所述耦合构件具有内周表面。
95. 根据权利要求94所述的磁耦合件，其中，所述相应耦合元件的内表面与所述内周表面齐平。
96. 根据权利要求94所述的磁耦合件，其中，所述耦合元件被设置在所述内周表面之下。
97. 根据权利要求68至96中任一项所述的磁齿轮，其中，所述第一构件和所述第二构件中的一个被联接至输入转子并且另一个被联接至飞轮。
98. 根据权利要求97所述的磁耦合件，其中，所述第一构件被联接至输入转子，并且所述第二构件被联接至飞轮。
99. 根据权利要求97或98所述的磁耦合件，其中，所述磁耦合件被提供在车辆内，并且所述飞轮被联接至所述车辆的驱动系统。
100. 一种操作磁耦合件的方法，所述磁耦合件包括第一构件、第二构件和控制器，所述第一构件具有第一阵列磁场生成元件，所述第一构件被布置成产生第一移动磁场；所述第二构件具有第二阵列磁场生成元件，所述第二构件被布置成产生第二移动磁场，其中，所述第一构件和所述第二构件针对其之间的相对运动被布置；所述控制器被配置成控制所述磁耦合件的耦合和解耦合，所述方法包括：
在所述第一构件和所述第二构件之间产生相对运动；
在所述控制器处接收所述第一构件和所述第二构件中的至少一个的速度的指示；以及
基于所述第一构件和所述第二构件中的所述至少一个的所述速度的所述指示控制所述第一构件和所述第二构件中的至少一个的速度以耦合或解耦合所述磁耦合件。
101. 根据权利要求100所述的方法，其包括基于所述第一构件和所述第二构件中的所述至少一个的所述速度的所述指示确定所述磁耦合件是否被同步耦合。
102. 根据权利要求101所述的方法，其包括：在同步耦合被确定时，控制所述第一构件和所述第二构件中的所述至少一个的所述速度以对所述同步耦合进行解耦合。
103. 根据权利要求102所述的方法，其中，控制所述第一构件和所述第二构件中的所述至少一个的所述速度以对所述同步耦合进行解耦合包括提高所述第二构件的速度以使所述第二构件超过与同步性相关联的速度，并且将所述第二构件维持在新的速度以阻止重新耦合。
104. 根据权利要求101所述的方法，其包括在同步耦合未被确定时，控制所述第一构件和所述第二构件中的所述至少一个的所述速度以建立同步耦合。
105. 根据权利要求104所述的方法，其中，控制所述第一构件和所述第二构件中的所述至少一个的所述速度以建立同步耦合包括提高所述第二构件的速度超过与同步性相关联的速度，并且允许所述第二构件的速度减慢至所述与同步性相关联的速度。
106. 根据权利要求100至105中任一项所述的方法，其包括在所述控制器处接收所述第一构件和所述第二构件两者的速度的指示，并且基于所述指示确定所述磁耦合件是否被同步耦合。
107. 根据权利要求100至106中任一项所述的方法，其中，所述磁耦合件包括磁齿轮，所述方法包括基于所述指示和所述磁齿轮的传动比确定所述磁耦合件是否被同步耦合。
108. 根据权利要求100至107中任一项所述的方法，其包括确定驱动系统的动力需量要求，所述第二构件被联接至所述驱动系统；以及基于所述动力需量要求控制所述第一构件和所述第二构件中至少一个的速度。
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