CN108292884A - 具有用于驱动发电机的一个或多个永磁体的可扩展紧凑结构 - Google Patents

Abstract

一种可扩展的紧凑实体结构，其具有用于经由永磁体的可再生磁力/能量有效地驱动转子轴的一个或多个永磁体，包括：在一个实体单元中具有一个或多个电磁体以及作为可再生能源的一个或多个永磁体，所述一个实体单元包括相对于不可移动框架可移动的可移动框架；并且通过将多个单元耦接在一起并且可选地耦接至发电机来扩展实体结构，经由包括凸轮轴/齿轮箱的线性至旋转速度变换器间接地或经由线性发电机直接地将所述实体结构的整个可移动框架耦接到所述发电机的转子轴；并且经由在至少一个永磁体和至少一个电磁体之间生成的吸引/排斥磁力/能量来驱动所述发电机的转子轴。

Description

具有用于驱动发电机的一个或多个永磁体的可扩展紧凑结构

技术领域

本发明总体地涉及可再生能源生成，并且具体而言，涉及构建可扩展的紧凑实体结构，其拥有多个(若干)永磁体作为可再生能源，该可再生能源能够通过永磁体的磁场/磁力驱动其耦接的发电机的转子轴，以便有效地产生电能，其中可以将可扩展的紧凑实体结构固定在耦接的发电机的主体上。

背景技术

存在很多用于通过使用自然界中可用的可再生能源、诸如太阳能、风能、海洋能等来生产电能的方法，科学家和研究中心仍然在寻找额外的高效可再生能源，并且试图构建高效的可再生能源发电系统，以覆盖全球对电能的增长的需求。本发明着重于永磁体并将其作为自然界中可用的可再生能源之一来使用。尽管已经有许多方法被开发出来以使用永磁体作为自然界中可用的可再生能源之一以便产生电能，但是设计的或构建的系统仍然效率低下而无法与其他可用/常规的可再生能源发电系统竞争。已经开发了本发明以解决使用永磁体作为可再生能量的来源并且提高其产生电功率的操作效率的最大挑战问题和限制，其中本发明提出：

·在一个紧凑实体结构内部将多个(若干)永磁体布置在一起的新方法，以便增加磁通量通过其的永磁体的总有效面积并增加系统的每个可用体积的总永磁体能量；以及

·可扩展的实体结构，其可以很容易地将额外数量的永磁体“可再生能源”添加到现有的永磁体中，以增加系统内可用的可再生能量的来源以适合所需的应用；以及

·本发明系统被耦接到以合理成本已经在市场上可获得的常规发电机，以便在不需要发明或制造新设计发电机来适合并被耦接到本发明系统的情况下产生电功率，因此降低了系统的成本，并降低了永磁体的电功率生产成本。

·此外，通过对其设备之间的连接实施简单的改变，本发明系统能够根据其能量流和能量转化定律而执行以下五种不同的应用：离网发电、并网发电、机械功率放大、电功率放大和电功率逆变。

重要提示：通常，由永磁体产生的磁场/能量可用于不同的应用，例如当永磁体被固定在发电机内部作为磁场源以便与发电机的线圈相交并经由外部驱动源驱动转子轴来产生电流时的发电机应用中。但是，在本发明系统中，我们使用永磁体的磁力/能量作为可再生的驱动器的力/能源，其能够驱动耦接的发电机的转子轴并产生电流，而无论耦接的发电机是同步的发电机还是永磁发电机。因此，本发明是一种可扩展的紧凑型设计的可再生能源驱动系统，其被固定在发电机的主体上，并且驱动其转子轴以有效且成本有效地产生电功率，从而能够与其他可用/常规可再生能源发电系统竞争，并覆盖国内的电功率需求。

发明内容

本发明的目的是构建以下一种有效且成本有效的可扩展的实体结构，其能够被固定在发电机的主体上并且容纳多个(若干)永磁体“可再生能源”和电磁体，以便驱动耦接的发电机的转子轴，并经由在永磁体和电磁体之间生成的吸引和排斥磁力/能量来产生电功率。本发明系统的操作和优点基于以下科学事实：永磁体(第一/可再生磁场源)与电磁体(第二磁场源)之间生成的吸引和排斥力/能量等于如以下公式(1)的力/能量两者的总和；

生成的吸引/排斥磁力/能量＝永磁体的磁力/能量+电磁体的电磁力/能量............(1)

本发明的可扩展的实体结构可以包括多个固定在一起的单元，每个单元包括两个框架，其是可移动和不可移动的，用于容纳永磁体和电磁体，其中可移动框架基于永磁体和电磁体之间的吸引力和排斥力沿不可移动框架滑动。根据本发明的实体结构设计，可移动框架容纳永磁体，而不可移动框架容纳电磁体；相反，根据单元的设计，不可移动框架可以容纳永磁体，而可移动框架可以容纳电磁体。由于永磁体和电磁体之间产生的吸引力和排斥力，每个单元的可移动框架以线性震荡运动的方式移动，以经由包括凸轮轴的线性运动到旋转运动变换器以旋转速度间接地驱动发电机的转子轴或者在使用线性发电机的情况下直接地驱动发电机的转子轴。本发明的非铁磁性可扩展的实体结构的最重要的优点在于：其能够以紧凑且可扩展的体积容纳多个(若干)大尺寸永磁体，然后收集/通过本发明结构容纳的所有永磁体的所有磁力/能量并将其一起同时施加/传递到耦接的发电机的转子轴以驱动它。

需要注意的是，本发明系统通过对其设备之间的连接实施简单的改变，能够根据以下五种不同的应用/任务进行操作；

1-离网(off-grid)可再生能源发电系统，其能够将永磁体能量转化成电能。

2-并网(on-grid)可再生能源发电系统，其通过将永磁体能量与电能混合/将永磁体能量添加至电能，来将永磁体能量转化成电能。

3-机械功率放大系统，其能够经由其相关的涡轮机将永磁力/能量添加至被施加至交流发电机的输入端的可再生机械能。

4-电功率放大系统，其能够将永磁力/能量添加至被施加至发电机的输入端的电能。

5-逆变器，其能够将输入直流电功率转换成输出交流电功率。

本发明的五个不同的应用/任务可以关于其能量流和能量转化定律分离地被评估。对本发明的进一步描述在下面对本发明的详细描述中，本发明的其它特征和优点将从下面的详细描述变得显而易见。

附图说明

图1/13包括子图(1a、1b、1c和1d)，其示出了非铁磁性单元“本发明的主要部分”的不同模型，其中每个单元包括可移动实体框架，容纳永磁体的可移动实体框架在容纳电磁体的不可移动实体框架上滑动。

图2/13示出了将被固定在本发明的每个单元上的电磁体连接到交流发电机的输出端的电路图。

图3/13包括子图(3a、3b)，其示出了由被固定在常规交流发电机的前侧和后侧以便驱动其转子轴的两个单元构成的本发明的非铁磁性可扩展的实体结构的前视图和侧视图。

图4/13示出了图3的本发明的非铁磁性实体结构/单元的可移动部分经由减速齿轮箱间接地被耦接到发电机的转子轴的第二耦接方法。

图5/13示出了通过将新设备添加至非铁磁性实体框架/单元的本发明的另一新设计。

图6/13包括子图(6a、6b、6c和6d)，其示出了用于启动本发明系统的操作并产生电功率的第四种方法和辅助设备。

图7/13是示出了用于将永磁体能量转化成电能的本发明系统的第一应用(离网可再生能源发电系统)、相关设备及其连接的示意性框图。

图8/13是示出了用于将永磁体能量转化成电能的本发明系统的第一应用(离网可再生能源发电系统)的启动和操作序列的流程图。

图9/13包括子图(9a、9b、9c和9d)，其示出了本发明系统的不同设计和安装方法，以便增加其能量容量。

图10/13是示出了本发明系统的第二应用(并网可再生能源发电系统)、相关设备及其连接的示意性框图。

图11/13是示出了本发明系统的第三应用(机械功率放大系统)、相关设备及其连接的示意性框图。

图12/13是示出了本发明系统的第四应用(电功率放大系统)、相关设备及其连接的示意性框图。

图13/13是示出了用于将输入直流电功率转换成输出交流电功率的本发明系统的第五应用(电气逆变器系统)、相关设备及其连接的示意性框图。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施例，附图中示出了其一个或多个示例。借由对本发明的解释来提供每个示例，而不是限制本发明。对于本领域技术人员来说将显而易见的是，在不脱离本发明的范围或精神的情况下，可以对本发明进行各种修改和变化。例如，作为一个实施例的一部分示出或描述的特征可以与另一个实施例一起使用以产生又一个实施例。因此，本发明旨在覆盖落入所附权利要求及其等同物的范围内的这样的修改和变化。现在将详细地参考使用可扩展的紧凑实体结构的当前优选的实施例，其容纳永磁体作为用于驱动发电机的可再生能源。

现在参考附图；

图1/13包括子图(1a、1b、1c、1d)，其示出了容纳永磁体(4)“可再生能量的来源”和电磁体(5)的本发明的主要部分(非铁磁性实体单元(1))的不同模型，其中永磁体(4)被固定在单元(1)的可移动框架(2)上，而电磁体(5)被固定在不可移动框架(3)上，反之亦然，并且基于单元的设计，永磁体(4)可以被固定在实体单元(1)的不可移动框架(3)上，而电磁体(5)可以被固定在可移动框架(2)上。单元(1)是本发明系统的最重要/主要的部分，其包括经由滑动设备的导轨和轴承(8)或任何其他装置沿着不可移动框架(3)滑动的可移动框架(2)。单元(1)可以以如示出的不同的形状和结构进行设计，并且不限于以下模型；

模型A，图1a示出了一个块永磁体(4)被固定在实体单元(1)的可移动框架(2)上，而由铁磁性金属(6)和绕在其周围的线圈(7)组成的电磁体(5)被固定在实体单元(1)的不可移动框架(3)上。

模型B，图1b示出了在实体单元(1)的可移动框架(2)上被固定和布置在一起的多个小永磁体(4)以及在实体单元(1)的不可移动框架(3)上被固定、布置和“以并联或串联”电连接在一起的由铁磁性金属(6)和绕在其周围的线圈(7)组成的多个小电磁体(5)。

模型C，图1c示出了当第一电磁体(5a)处于与永磁体(4)的吸引力中、第二电磁体(5b)处于与永磁体(4)的排斥中时，被固定在实体单元(1)的可移动框架(2)上的一个大永磁体(4)在两个电磁体(5a和5b)之间移动，这可以基于法拉第定律和右手法则根据围绕电磁体(5a和5b)的铁磁性金属(6)的线圈(7)的转向来实现，其中第一电磁体(5a)的绕组转向与第二电磁体(5b)的绕组转向相反。

模型D，图1d示出了当电磁体(5a)的第一集合处于与永磁体集合(4)的吸引力中、电磁体(5b)的第二集合处于与永磁体集合(4)的排斥中时，在实体单元(1)的可移动框架(2)上被固定和布置在一起的多个小永磁体(4)在两个电磁体(5a和5b)集合之间移动，这可以基于法拉第定律和右手法则根据围绕集合(5a和5b)的每个电磁体的铁磁性金属(6)的线圈(7)的转向来实现，其中第一电磁体集合(5a)的绕组方向与第二电磁体集合(5b)的绕组转向相反。

重要提示：本发明被设计成在每个单元(1)上可移动框架(2)沿着不可移动框架(3)的非常短的操作位移，以便在由永磁体(4)产生的磁场/磁力的最大强度区域内进行操作，该最大强度区域与永磁体(4)和电磁体(5)之间的气隙长度成反比。

图2/13包括子图2a和图2b，其示出了本发明的用于将电磁体(5)连接到耦接的交流发电机(10)的输出端的电路图，其中根据需要的设计和应用，电磁体(5)的线圈(7)可以如子图(2a)中的那样并联连接或者如子图(2b)中的那样串联连接到交流发电机(10)的输出端，通过电磁体(5)的线圈(7)的交流电流(15)基于以下交流发电机的公式；

f＝PN/120--------------------------------(2)

其中f是交流输出电流的频率，P是电极的数量；N是转子轴的转速(rpm)。

因此，根据法拉第定律和右手法则，电磁体(5)的极性将根据交流电流(15)的极性的变化从北向南变化，并且反之亦然。由于电磁体(5)被固定在本发明的单元(1)的不可移动的实体框架(3)上，并且永磁体(4)被固定在图1和图2中示出的可移动框架(2)上，因此改变电磁体(5)的极性使得容纳永磁体(4)“可再生能量的来源”的可移动框架(2)由于永磁体(4)的力和电磁体(5)的力之间的吸引力和排斥力而以等于通过电磁线圈(7)的交流电流(15)的频率的频率上下震荡。根据本发明要注意的是，永磁体(4)是可再生能量的唯一可用来源，其中生成的吸引力和排斥力等于由永磁体(4)产生的磁力与由电磁体(5)产生的磁力之间的总和，因此电磁线圈(7)可以被设计成具有较少数量的导体匝数(基于实际设计)，以便主要基于永磁体(4)“可再生能量的来源”的力来保持磁体(4和5)之间的吸引力和排斥力，并且减少在通过电磁线圈(7)的交流电流极性的改变期间的电感/电抗损耗。

图3/13包括子图3a和3b，其示出了由被固定在交流发电机(10)的主体(9)上并驱动其转子轴(11)的两个单元(1a和1b)构成的本发明的非铁磁性可扩展的实体结构的前视图和侧视图，其中可移动框架(2)的下端边缘具有矩形开口，凸轮轴(13)的U形部分在该矩形开口内部滑动，以便形成从线性运动到旋转运动的变换器机构(12)，其将可移动框架(2)的线性运动转换为旋转运动，本发明的不可移动框架(3)被耦接至常规发电机(10)的本体(9)并由螺栓(3al、3a2、3b1和3b2)拧紧，而凸轮轴(13)被耦接在可移动框架(2)的下端边缘“矩形开口”和发电机(10)的转子轴(11)的端子之间来以旋转速度驱动该凸轮轴(13)，而被耦接的交流发电机(10)的电输出端子被连接到如图2/13示出的电磁体(5a和5b)和电气负载两者。

在操作中；系统将经由“仅在开始时”施加在交流发电机(10)的转子轴(11)上的用于提供初始启动推动的外部机械功率而启动，其开始旋转交流发电机(10)的转子轴(11)并根据系统内部的充入的动能将其加速到设计的速度，以便开始产生与输入机械功率成比例的电功率；

El＝Tw……..(3)

其中E＝电动势(emf)，I＝交流输出电流，T＝输入机械功率的转矩N.m，ω＝输入机械功率的角速度(rad/s)。

一旦转子轴(11)以外部机械功率的速度开始旋转，交流发电机(10)就开始产生电功率，并且交流电流开始通过电磁体(5a和5b)的电磁线圈(7)，因此根据通过电磁线圈(7)的交流电流极性/方向，在永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间生成吸引力和排斥力，该交流电流基于转子轴(11)的旋转和速度来反转其极性“在2极交流发电机的情况下并根据下面的公式(2)F＝PN/120，每个半旋转周期”，因此，并且由于永磁体(4)被固定在可移动框架(2)上，当永磁体(4)处于与电磁体(5a)吸引力中时，同时其将处于与电磁体(5b)的排斥力中“如前面在图1/13的上述解释中示出的”，根据通过电磁线圈(7)的交流电流极性/方向，永磁体(4)在电磁体(5a和5b)之间开始以线性运动振荡。因此吸引和排斥力/能量将被持续地施加在容纳每个单元(1)的永磁体(4)的可移动框架(2)上，并以等于外部启动施加的机械功率的速度的速度在永磁体(4)在电磁体(5a和5b)之间的线性震荡运动期间经由包括凸轮轴(13)的线性运动至旋转运动变换器将该吸引和排斥力/能量传送到交流发电机(10)的转子轴(11)，其中永磁体“可再生能量的来源”将以系统振荡速度保持向系统增加能量并且与转子轴(11)运动方向同相，这有助于系统在输入机械功率解耦之后在系统内保持持续地存储充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度旋转并保持产生电功率，只要在负载情况下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力，并且根据能量转化定律所需电气负载能量小于永磁体能量；输入能量＝损耗能量+输出负载能量

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

永磁体的能量＝系统的损耗能量+电气负载能量

当然，系统需要通过外部启动机械功率来加速，然后才能将其解耦以达到并通过一定的速度“根据系统的设计的切入速度”，以便在外部启动机械功率解耦之后保持持续地旋转转子轴(11)，其中在经由可移动框架(2)和凸轮轴(13)施加到转子轴(11)的电磁体(5a和5b)之间由振荡的永磁体产生的输入功率正好等于或大于系统功率损耗加上负载功率(输入永磁体功率＝损耗功率+输出负载功率)。

需要注意的是，务必在交流发电机(10)的转子轴(11)上与其旋转方向一致地施加永磁力/能量，这可以通过在永磁体(4)/框架(2)在其在电磁体(5a和5b)之间的线性振荡运动期间达到其最高的上限点或下限点并且开始反转其方向时将凸轮轴(13)和转子轴(11)之间的耦接位置在这样的位置中校准来实现，通过电磁线圈(7)的产生的交流电流开始反转其极性，以便在转子轴(11)上的永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间以与增强其旋转的其运动方向一致地/同相地施加生成的吸引和排斥力/能量“详细说明如图6/13及其相关说明示出的”。此外，根据子图3a，可以设计该系统，其中后单元(1a)的可移动框架(2a)和前单元(1b)的可移动框架(2b)两者以相同的方向从最高的上位移点向最低的下位移点一起开始移动，然后(基于通过电磁体(5a和5b)的交流电流极性)从最低的下位移点向最高的上位移点一起反转其运动方向，作为另一种选择，可以基于电磁体(5a和5b)的线圈(7)转动方向和凸轮轴(13a和13b)的耦接位置根据子图3b以如下这样的方式设计该系统：当后单元(1a)的可移动框架(2a)开始从最高的上位移点(Max)移动到最低的下位移点(Min)时，前单元(1b)的可移动框架(2b)开始沿着与如子图(3b)中示出的以相反的方向、从最低的下位移点(Min)到最高的上位移点(Max)移动，其类似于关于将能量从燃烧室传递到发动机的凸轮轴的汽车的发动机技术。除了上面提到的信息和另一种设计的选项，本发明的实体结构可以如图9/13的子图9d示出的那样被固定在飞轮储能器(39)的主体上，或者如图9/13的子图9e示出的那样被固定在飞轮储能器(39)真空室内，以便将永磁体的磁力/能量持续地添加到飞轮旋转轴，以补偿由于飞轮轴的高速运动(20,000到40,000RPM)而引起的小损耗，这有助于长时间保持存储飞轮内部的动能以及获得飞轮轴的高连续性速度的高优势，以获得与永磁体(4)的磁力成比例的连续输出功率乘以飞轮轴的高速，只要在负载状态下耦接的飞轮储能器(39)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力，并且根据能量转化定律所需的电气负载能量小于永磁体能量；输入能量＝损耗能量+输出负载能量

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量

下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

永磁体的能量＝系统的损耗能量+电气负载能量

永磁体的力(N)*飞轮轴的速度(m/sec)＝损耗功率+电气负载功率

图4/13示出了图1/13至图3/13的非铁磁性实体结构/单元(1)的可移动框架(2)与耦接的交流发电机(10)的转子轴(11)之间的第二耦接方法，其中基于使用2极交流发电机的图2/13和图3/13，务必在以下这样的位置中固定和调整凸轮轴(13)，使被施加到框架(2)和转子轴(11)的永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力处于与框架(2)的震荡和转子轴(11)的旋转相同(一致)的相位，这有助于保持将永磁体(4)的能量有效地添加到本发明系统以驱动耦接的转子轴(11)，其中凸轮轴(13)务必被固定/耦接，并且在以下这样的位置中调整转子轴，当其在框架(2)的矩形开口(12)内耦接并滑动的U形框架(40)开始旋转并且从子图4a中示出的位置(A)移动到位置(B)时，容纳永磁体(4)的可移动框架(2)也开始从上至下线性移动，并且由交流发电机产生并以这样的方向/极性通过电磁体(5a和5b)的交流电流产生电磁体(5a)和永磁体(4)之间的排斥力，同时它产生电磁体(5b)与永磁体(4)之间的吸引力，当U形框架(40)就入位置(B)并且朝向位置(A)反向时，2极交流发电机的输出电流(15)的极性务必立即反转，因此，通过电磁线圈(5a和5b)的电流的极性也将反向，这也反转了电磁体(5a和5b)的极性，其中由于转子轴(11)旋转(转动惯量)的连续性以及由于如前所述启动电磁体(5a)与永磁体(4)之间的吸引力并启动电磁体(5b)与永磁体(4)之间的排斥力，可移动框架(2)开始从下至上移动(换句话说，电磁体(5a和5b)的极性根据所产生的电流的极性变化而变化，并且与凸轮轴(13)的U形(40)从上至下或从下至上的运动方向的变化一致)。

根据上述公式(2)；f＝PN/120，在使用和耦接经由图6/13的外部启动机械电源以3000rpm的速度旋转的2极交流发电机情况下，反馈给电磁线圈(7)的由交流发电机产生的输出交流电流(15)的频率f等于与转子轴的速度(3000rpm)成比例的50HZ“50周期/秒＝3000周期/分钟”，同时与通过电磁线圈(7)的电流频率成比例的可移动框架(2)的振荡频率也将等于与转子轴(11)的速度“3000rpm”匹配的50周期/秒“3000周期/分钟”，而在使用经由图6/13的外部启动机械电源以3000rpm旋转的4极交流发电机的情况下，反馈到电磁线圈(7)的输出电流(15)的频率根据公式(2)将翻倍100Hz“100周期/秒”，因此，可移动框架(2)的频率也将翻倍并且等于100周期/秒“6000周期/分钟”，而转子轴(11)的速度仍然相同(3000rpm)，结果是转子轴完整的旋转周期(rpm)不等于或不匹配可移动框架(2)的完整循环，在这种情况下，如图4b中示出的，我们务必在凸轮轴(13)和转子轴(11)之间耦接减速齿轮箱(38)，耦接的齿轮箱(38)具有2：1的减速比，以便降低其施加于耦接的凸轮轴(13)6000转/分钟的可移动框架(2)的输入速度，其中齿轮箱输出轴完整的旋转周期(rpm)将等于3000rpm，其等于并匹配发电机的转子轴速度。因此，耦接的齿轮箱(38)的优点是；

1、在启动和操作阶段期间，将由于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力而引起的可移动框架(2)的速度与交流发电机的转子轴(11)的速度匹配，其中吸引力和排斥力将以与其旋转方向“同相”一致的方式施加在转子轴(11)上。

2、为了从与永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的气隙成反比的永磁体能量/力中获得更多的益处，本发明被设计成具有非常短的可移动框架(2)的操作位移，其大约为15mm，因此本发明的耦接的凸轮轴(13)的尺寸也具有非常小的尺寸，由于驱动大型发电机所需的高输入转矩，所以具有非常小的尺寸的凸轮轴(13)可能无法有效地驱动这样的发电机，因此通过使用多极交流发电机并且将减速齿轮箱(38)耦接在多极交流发电机的凸轮轴(13)和转子轴(11)之间，尽管被施加在转子轴上的可移动框架(2)的速度将经由齿轮箱(38)而减小。但是，经由齿轮箱(38)被施加在转子轴(11)上的输入力/转矩将增加，这有助于容易且高效地驱动大型交流发电机，其中小尺寸凸轮轴(13)将不会面向由大型交流发电机在负载状态下产生的高转矩，并且将能够容易地驱动减速齿轮箱(38)的输入。

图5/13示出了通过将新设备添加至图1/13至图4/13的非铁磁性实体结构单元(1)的本发明的另一新设计，以便增强本发明的启动和操作，其中在每个单元(1)中的可移动框架(2)和不可移动框架(3)之间耦接弹簧(14)，以便在系统的启动过程期间通过外部电源逐渐地将弹性能量(弹性能量＝1/2K_X^2)存储在弹簧内，并以以下方式平滑和平衡可移动框架(2)的运动，在其线性震荡运动期间沿着地球重力从下到上并且在释放被储能的弹簧之后与地球重力相反从下到上。如下面与图6/13相关的描述说明和示出的，根据第一种开始操作系统的方法，在释放被储能的弹簧之后，弹簧的释放的动能(1/2mv^2)立即开始旋转转子轴(11)，交流发电机(10)以根据公式(2)的频率产生电功率；

f＝PN/120---------------------------------(2)

考虑到交流发电机具有2极

f*60(周期/分钟)＝2*N(rpm)/120

f(周期/分钟)＝N(rpm)

如上面示出的，通过电磁线圈(7)的产生的交流电流的频率(周期/分钟)等于转子轴(11)的转速(rpm)，由于转子轴的转速是基于释放的被储能的弹簧(14)的震荡速度，所以通过电磁线圈(7)的产生的交流电流的频率将等于释放的被储能的弹簧(14)的频率。由于吸引力和排斥力将立即开始以与通过电磁线圈(7)的交流电流的频率相等的频率在永磁体(4)和电磁体(5)之间生成，所以耦接的永磁体(4)“可再生能量的来源”以与释放的弹簧(14)的频率相等并与其同相的频率在振荡的可移动框架(2)及其耦接的弹簧上被施加，然后将其传递到转子轴(11)，因此永磁体(4)“可再生能量的来源”以与其频率同相并且与转子轴(11)的旋转一致地将保持将能量添加至弹簧(14)内部的振荡的动能，这有助于系统在振荡的弹簧(14)内部保持持续地存储动能并保持旋转转子轴(11)，并在负载状态下保持产生电功率，只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力，并且根据能量转化定律，电气负载所需的能量小于永磁体的能量；输入能量＝损耗能量+输出负载能量

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量

下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

永磁体的能量＝系统的损耗能量+电气负载能量

永磁体的力(N)*震荡的速度(m/sec)＝损耗功率+电气负载功率….(4)

需要注意的是，根据将弹簧添加至单元(1)的附图5/13的单元(1)的新设计，因为永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引和排斥力/能量以如上面示出的弹簧的频率同相地施加到框架(2)及其耦接的释放的弹簧(14)，所以系统务必保持在负载状态下，以便由负载的交流发电机(10)“根据可接受的连接负载的功率范围”在一定的可接受水平上阻尼振荡系统，以防止系统在高振幅水平下振荡并损坏。

图6/13包括子图(6a、6b、6c和6d)，其示出了用于启动本发明系统的操作的四种方法和辅助设备，容纳并使用永磁体(4)作为用于驱动发电机(10)的转子轴(11)并产生电功率的可再生能量的来源的本发明系统“仅在启动时”仅需要一次由被施加到本发明的输入端的外部能源产生的外部启动功率来将转子轴(11)加速到设计的速度，然后在操作期间与其解耦，以便在系统内充入动能，一旦转子轴(11)达到其中系统以动能完全充满的系统设计的/所需的速度，则外部启动功率将从系统中解耦，并且系统将以设计的/所需的速度持续地保持旋转转子轴(11)，并由于永磁体力/能量(永磁体和电磁体之间的吸引力和排斥力)而保持存储充入的动能，其保持将可再生能量增加至系统，以补偿操作期间的系统能量损耗，并通过发电机(10)保持将能量馈送给所连接的电气负载，只要在负载状态下耦接的交流发电机(1)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)与电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力，并且根据能量转化定律电气负载所需能量小于永磁体的能量；输入能量＝损耗能量+输出负载能量

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量

下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

永磁体的能量＝系统的损耗能量+电气负载能量

永磁体的力(Fm)*震荡的速度(v)＝损耗功率+电气负载功率……(4)

根据能量转化的公式(4)，并且由于永磁体能量是系统内可用的可再生能源的唯一来源，所以我们可以认为永磁体的能量是系统内可用的唯一输入可再生能量，其被施加至交流发电机(10)的转子轴(11)的输入端以用于根据上述能量转化定律“公式4”持续地产生电功率。

需要注意的是，系统内部的充入的动能的设计的/所需的速度是决定本发明系统的输出功率值的非常重要因素，其中由于永磁体(4)在震荡速度下在电磁体(5a和5b)之间的振荡而在可移动框架(2)上产生并施加到转子轴(11)的永磁体的功率“交流发电机(10)的输入”等于系统内所有容纳的永磁体(4)的力的总和(Fm)乘以电磁体(5a和5b)之间的永磁体(4)的振荡速度V。永磁体的功率＝Fm*V或Tm*W…………………….(5)

因此，为了增加系统的输出电功率，可以通过以下方法来增加永磁体功率；

1.根据公式增加总的永磁力；(F＝0.577*B^2*A，其中B是以kG为单位的间隙中的通量密度，并且A是以平方英寸为单位的磁体面积)和/或增加在本发明系统内部容纳永磁体(4)的单元(1)的数量。

2.通过将转子轴(11)加速到最高速度来增加转子轴(11)的转速(rpm)“增加系统内的存储的动能的速度”。

根据以下关于交流发电机的公式(3)，通过增加其输入机械功率“P_mech”，可以增加由交流发电机(10)产生的输出电功率“E*I”

输入机械功率(P_mech)＝输出电功率(P_elec)

“考虑到零功耗”

T*W＝E*I…………….(3)

以下是用于启动本发明系统的四种方法，其中第一种和第二种方法可以被认为是基于其机械设备和外部供应源的机械方法，而第三种和第四种方法可以被认为是基于其电气设备和外部供应源的电气方法；

如子图6a示出的，用于启动本发明系统的操作的第一种方法是使用机械功率作为外部功率来驱动转子轴(11)达到其设计的/所需的速度(换句话说，在系统内部充入动能)，其中通过辅助启动机构(21)将外部机械功率施加到转子轴(11)，该辅助启动机构(21)可以被固定在发电机的脚部(22)和发电机(10)的转子轴(11)之间。辅助启动机构(21)由主框架(23)和固定两个前后齿轮/扇形片(25、26)的旋转轴(24)组成，扭力弹簧(27)被耦接在旋转轴(24)和主框架(23)之间，其中旋转轴(24)由于经由螺栓驱动器工具施加在其上的外部机械功率而开始旋转，该螺栓驱动器工具根据外部功率驱动被固定在轴(24)的端部处的螺栓(35)，以便使轴(24)旋转并将势能逐渐存储在扭力弹簧(27)内并使齿轮/扇形片(25、26)从其正常位置(28)移动到其完全充满的位置(29)，其中在扭力弹簧(27)的充入过程期间，齿轮/扇形片(25、26)的齿(30)将逐渐与转子轴(11)的齿(31)耦接，由被固定在旋转轴(24)端子上的齿轮(32)以及经由弹簧(34)被固定在主框架(23)上的自由导程(33)的自由度组成的保持和释放机构防止被储能的扭力弹簧(27)在充入过程期间由被施加到螺栓(35)上的驱动器工具滑回，以使得扭力弹簧(27)逐渐且安全地充入，一旦扭力弹簧(27)和驱动齿轮/扇形片(25、26)达到完全充满的位置(29)，保持和释放机构就将扭力弹簧(27)和齿轮/扇形片(25、26)固定在完全充满的位置(29)。一旦导程(33)手动或自动地移动从齿轮(32)解耦，扭力弹簧(27)就释放其储存的势能，将其作为动能传送，该动能经由齿轮/扇形片(25、26)施加到发电机(10)的转子轴(11)来以设计的动能的速度驱动它，其中齿轮/扇形片(25、26)和扭力弹簧(27)从转子轴(11)解耦，并且在扭力弹簧(27)内完全释放势能后返回到其正常位置。要注意的是，如子图6a中示出的，主框架(23)经由螺钉和螺栓和/或任何其它固定方法被固定在发电机的脚部之间。

如子图6b示出的，用于启动本发明系统的操作的第二种方法是使用经由电气或机械离合器/联轴器(37)耦接到发电机(10)的转子轴(11)的常规发动机(36)；发动机(36)驱动无负载发电机(10)的转子轴(11)达到设计的/所需的速度(换句话说，在系统内充入动能)，然后经由耦接的离合器(37)将发动机驱动轴从转子轴(11)解耦。

如子图6c示出的，用于启动本发明系统的操作的第三种方法是使用电功率作为外部功率来将转子轴驱动到其设计的/所需的速度(换句话说，在系统内充入动能)，其中选择器开关(16)被连接在外部电源(17)和发电机的输出(18)之间，选择器开关具有两个位置，即电动机位置(19)和发电机位置(20)，当选择器开关被设置在电动机位置(19)上时，外部电源(17)将馈送耦接的同步发电机(10)，该同步发电机(10)将作为电动机操作以驱动转子轴(11)达到设计的/所需的速度，同时外部交变电流(15)开始通过电磁线圈(7)，由于开始经由可移动框架(2)和凸轮轴(13)一致地施加至转子轴(11)的永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力，也增强了启动操作，一旦转子轴(11)达到系统设计的/所需的速度，选择器开关的位置将被手动或自动地从电动机位置(19)改变到发电机位置(20)，外部电源(17)将与系统断开，而发电机输出端子(18)将被连接到负载，其中转子轴(11)以设计的/所需的速度持续地旋转，并且由于永磁体的力/能量(永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力)而保持存储启动动能，如前面详细解释的。

如子图6d示出的，用于启动本发明系统的操作的第四种方法是使用电功率作为外部电功率来驱动转子轴(11)达到其设计的/所需的速度(换句话说，在系统内部充入动能)，其中选择器开关(16)被连接在外部电源(17)和发电机的输出(18)之间，选择器开关具有两个位置，即并网位置(19d)和离网位置(20d)，当选择器开关被设置在位置(19d)时，外部电源(17)将馈送电磁体(5a和5b)以开始产生永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力，以便经由可移动框架(2)和凸轮轴(13)驱动转子轴(11)达到设计的/所需的速度，一旦转子轴(11)达到系统设计的/所需的速度，选择器开关的位置将手动或自动从并网位置(19d)改变为离网位置(20d)，外部电源(17)将与系统断开，而发电机输出端子将被连接至负载和电磁体(5)，其中转子轴(11)以设计的/所需的速度持续地旋转，并且由于永磁体的力/能量(永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力)而保持存储充入的动能，如前面详细解释的。

图7/13是示出了用于经由永磁体能量驱动耦接的交流发电机(10)并产生电功率的本发明系统的第一应用(离网可再生能源发电系统)、相关设备及其连接的示意图。其中，块01表示外部电源，其仅在启动阶段将启动功率施加到交流发电机(10)“块02”的转子轴(11)并且在操作阶段期间被断开以便开始推动和加速转子轴(11)达到系统的设计的/所需的速度(换句话说，在系统内部充入动能)，并开始由交流发电机“块02”产生交流电功率，由交流发电机“块02”产生的交流电功率同时馈送电气连接负载“块03”和被固定在本发明实体结构/单元(1)的不可移动框架(3)“块04”上的电磁体(5a和5b)两者，一旦电流开始通过电磁线圈(7)，在被固定在不可移动框架(3)“块04”上的电磁体(5a和5b)与被固定在本发明实体结构/单元(1)的可移动框架(2)“块05”上的永磁体(4)“可再生能量的来源”之间开始产生吸引力和排斥力，因此，根据通过电磁体(5a和5b)“块04”的电磁线圈(7)的由交流发电机“块02”产生的交流电流信号/极性并且根据法拉第定律和右手法则，由于块05的永磁体(4)和块04的电磁体(5a和5b)之间的吸引力或排斥力，可移动框架(2)“块05”开始以线性运动震荡，其中生成的吸引力/排斥力是电磁体(4)的力和永磁体(5)的力的总和。可移动框架(2)“块05”的线性运动/机械功率

(机械功率＝吸引力/排斥力(N)*震荡速度V(m/sec)或

(机械功率＝吸引力/排斥力(N)*力的位移(mm)*振荡频率W(弧度/秒)将经由线性运动至旋转运动变换器和可包括减速齿轮箱(38)的凸轮轴(13)“块06”而间接地施加到交流发电机“块02”的转子轴(11)，其中决定永磁体(4)在电磁体(5a和5b)之间的位置的凸轮轴(13)和转子轴(11)之间的耦接位置务必以这样的方式校准：当永磁体(4)开始反向其线性运动方向时，通过电磁体(5a和5b)的电磁线圈(7)的产生的交流电流“根据如前所述的转子轴(11)的旋转”严格同时开始反转其极性，以便通过仅在启动阶段将可移动框架(2)“块05”的机械功率与由外部电源及其方向“块01”决定并启动的其旋转速度和方向一致地施加在转子轴(11)上一次，而使可移动框架(2)的机械功率与系统相匹配或者将可移动框架(2)的机械功率添加至系统。当然，该系统需要通过外部启动功率来加速以达到并通过一定的速度“根据系统的设计的切入速度”，并随后在当以下情况时断开：即根据能量转化定律(输入能量＝损耗能量+输出负载能量)，并且只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力并且电气负载所需能量小于永磁体能量，由块04的永磁体(4)和块05的电磁体(5a和5b)之间的震荡的吸引和排斥力/能量产生的可移动框架(2)“块05”的输入机械功率持续地被施加到转子轴(11)。

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量

下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

永磁体的能量＝系统的损耗能量+电气负载能量

永磁体的力(Fm)*震荡的速度(v)＝损耗功率+电气负载功率……(4)

经由永磁体(4)能量“可用的可再生能源”保持持续地旋转转子轴(11)并持续产生输出交流电功率，该永磁体(4)能量保持为系统增加能量以保持驱动耦接的交流发电机(10)的转子轴(11)。

图8/13是示出了本发明系统在第一应用(离网可再生能源发电系统)下的启动和操作序列的流程图。该流程图包括用于启动和操作本发明的以下步骤；

步骤1：通过在系统内部充入动能来启动系统的操作，其中根据图6/13及其相关说明中提到的上述启动方法之一，由外部电源驱动交流发电机(10)的转子轴(11)以达到系统的设计的/所需的速度，其超过基于其可用永磁体能量(4)“可再生能量的来源”持续地操作系统所需的切入速度，其中按照能量转化定律，永磁体的能量“可再生能源”等于或超过系统的能量损耗加上系统的连接的电气负载能量(永磁体的能量＝能量损耗+电气负载能量)，并且只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的电磁力小于如前所述在系统中可用的所有永磁体(4)的力的总和。

步骤2：一旦交流发电机(10)的转子轴(11)由于施加的外部电功率而开始旋转，就产生电功率。

步骤3：将交流发电机(10)的输出电功率馈送至由不可移动框架(3)容纳的电磁线圈(7)，其中交流电流开始同时流经两个电磁体(5a和5b)的电磁线圈(7)，根据交流电流信号/极性从正到负连续改变，开始在永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间生成吸引力和排斥力，并且反之亦然，从而根据法拉第定律和右手法则将电磁体(5a和5b)的电磁场极性从北向南改变，并且反之亦然。

步骤4：经由可移动框架(2)将永磁体(4)与电磁体(5a和5b)之间生成的吸引力和排斥力施加在交流发电机(10)的转子轴(11)上，其中可移动框架(2)将系统中可用的永磁体(4)与电磁体(5a和5b)之间的所有吸引和排斥线性力收集在一起，并经由包括凸轮轴(13)并且可以使用减速齿轮箱(38)的线性至旋转速度传感器(12)以转子轴速度及方向将其施加在交流发电机(10)的转子轴(11)上。

步骤5：一旦交流发电机(10)的转子轴(11)达到设计的/所需的速度，断开启动的外部电功率/设备，其中系统达到其设计的充满的能量容量。

步骤6：只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力并且电气负载所需能量小于永磁体能量，产生的交流电流就继续流经电磁线圈(7)，并且由于保持将永磁体力/能量“可再生能量的来源”施加至系统中的永磁体(4)与电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力而以设计的/所需的速度继续振荡可移动框架(2)，以便保持在系统内部存储充入的动能，并继续驱动发电机(10)的转子轴(11)，并继续产生电功率。

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量

下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

永磁体的能量＝系统的损耗能量+电气负载能量

永磁体的力(Fm)*震荡的速度(v)＝损耗功率+电气负载功率……(4)

步骤7：停止本发明系统的操作，并且通过断开交流发电机(10)的输出电功率来停止发电机的转子轴，或者经由选择器开关仅将电磁线圈(7)与交流发电机(10)的输出电功率断开，或通过某一断路机构来断开交流发电机(10)的转子轴(11)。

图9/13包括子图(9a、9b、9c、9d)，其示出了本发明系统的不同设计和安装方法。其中；

子图9a提出了多个单元(1)，其扩展了形成实体结构的耦接的常规交流发电机(10)，以便增加总体永磁体(4)的有效面积和能量，因此增加了耦接的交流发电机(10)的输出电功率。

子图9b提出了适合构建服务的本发明的设计方法之一，我们可以通过增加耦接的单元(1)来容易地增加永磁体数量，以便通过扩展实体结构来增加总永磁体及其有效面积和能量，这可以通过将实体结构的多个单元(1)布置和固定在一起来完成，如子图9b中示出的。值得注意的是，尽管由于多个单元(1)而导致系统的实体结构具有较高的尺寸，根据图6/13示出的启动方法，这可能被认为难以启动其操作，但根据图2/13的电路图，一旦转子轴(11)以驱动器的速度开始旋转，电流立即产生并立即严格同时流向本发明的所有连接的单元(1)，并且系统中可用的所有永磁体(4)的力与以其速度下的外部驱动器力一致地严格同时一起工作，从而增强了系统的启动过程。

子图9c提出了被耦接到线性交流发电机(10-L)的本发明实体结构，其中可移动框架(2)被耦接到线性发电机(10L)的转子轴(11-L)，而不可移动框架(3)被耦接到其主体(9L)。弹簧(14)被耦接在可移动框架(2)和不可移动框架(3)之间，以便平滑和调整线性发电机(10L)的转子轴(11)的运动。该系统可以通过使用外部电源逐渐向下拉或上推可移动框架(2)而开始操作，并将其释放以启动本发明的操作并产生交流电功率，其中转子的振荡频率将根据整体弹簧的刚度系数(K)和系统内部的存储的动能。

子图9d提出了与飞轮储能器(39)耦接的本发明实体结构，以便从飞轮转子的高速度获得高的益处，以由于其根据其操作方法存储动能的高容量而产生高电功率，其中飞轮将被加速到约40,000rpm的所需速度以继续存储动能，而耦接的本发明的实体结构包括其耦接的永磁体，其经由可移动框架(2)和包括凸轮轴(13)的线性至旋转速度变换器以其旋转速度保持将永磁体力/能量施加至飞轮转子轴，以便根据公式(4)并且根据功率转换规则来保持存储飞轮内的动能，并从其转子的高速度获得高益处，以用于通过飞轮产生高电功率；

Fm*V或Tm*W＝1*E--------------------(3)

其中Fm：本发明系统内保持的永磁体的力的总和；V：由于其内部的储存的动能而引起的飞轮转子轴的设计的速度。应当注意，本发明的实体结构可以被安装在真空室(40)内，以便减少由于飞轮操作的高速度和频率而引起的在操作期间系统的功率损耗和噪音。

图10/13是示出了本发明系统的第二应用(离网可再生能源发电系统)、相关设备及其连接的示意性框图，其经由电动机将永磁体的磁力/能量添加到由电能源产生的机械能，以便通过根据其在图1/13至9/13说明和示出的第一应用而对本发明系统实施以下改变来增强其操作并增加被施加到耦接的发电机(10)的输入端的产生的机械功率；

1、将低功率电动机(经由外部电能源馈送)耦接到本发明系统的输入端，其中在耦接的交流发电机(10)的空载状态下的启动阶段期间电动机的输出端持续地驱动耦接的交流发电机(10)的转子轴(11)以在系统内部存储动能，并且也在系统的操作期间达到转子轴(11)的所需设计的速度。

本发明的第二应用将永磁体(4)的磁力/能量添加到由外部电源馈送的耦接的低功率电动机的机械力/能量，其中一旦电动机开始操作，转子轴(11)就开始以电动机的速度旋转，并且经由交流发电机(10)产生的电流开始流向电磁体(5a和5b)，永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间开始生成吸引力和排斥力，并且，永磁体(4)以等于交流电流频率(周期/分钟)的频率(周期/分钟)并等于耦接的电动机的速度的交流发电机(10)的转子轴(rpm)在电磁体(5a和5b)之间开始震荡，如图(3/13和4/13)的描述示出的那样，其中生成的吸引和排斥力/能量是永磁体(4)“可再生能量的来源”的力/能量和电磁体(5a和5b)的力/能量的总和。吸引和排斥力/能量经由可移动框架(2)和包括增强转子轴(11)的旋转的凸轮轴(13)的线性至旋转速度变换器同相地被施加到交流发电机(10)的转子轴(11)，因此由交流发电机(10)产生的输出电能将根据以下的能量转化定律；

输入能量＝损耗能量+输出能量

经由电动机驱动交流发电机的外部电能源+永磁体(4)的可再生能量＝系统的损耗能量+电气负载能量。

只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间产生的吸引力和排斥力加上由驱动转子轴(11)的电动机产生的机械能，系统就将保持将由电动机产生的机械能与永磁体能量相加/混合并将其一起施加到交流发电机(10)的输入端，并且系统根据以下能量转化定律进行工作。

输入外部电能+吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

输入外部电能+永磁体的能量＝损耗能量+电气负载能量

图11/13是示出了本发明系统的第三应用(机械功率放大系统)、相关设备及其连接的示意性框图，该第三应用经由其相关的涡轮机将永磁体的磁力/能量添加至由可再生能源(诸如风、海浪等)产生的动能，以便通过根据其在图1/13至9/13说明和示出的第一应用而对本发明系统实施以下改变来增强其操作并增加被施加到耦接的发电机的输入端的产生的机械功率；

1、从本发明移除启动设备，这是因为在这种应用中不需要在系统内部充入动能，其中该系统能够经由可再生能源的耦接的动能来启动其操作。

2、将收集可再生能源的涡轮机的输出端耦接到凸轮轴(13)(本发明的输入端)以便驱动转子轴(11)。

本发明的第二应用将永磁体(4)的磁力/能量添加到旋转耦接的涡轮机的耦接的可再生能源的机械力/能量，其中一旦输入的可再生动能被施加到涡轮机，转子轴(11)就将以涡轮机速度开始旋转，并且经由交流发电机(10)产生的电流开始流向电磁体(5a和5b)，在永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间生成吸引力和排斥力，并且永磁体(4)在电磁体(5a和5b)之间以等于交流电流频率(周期/分钟)和如图(3/13和4/13)的描述示出的交流发电机(10)的转子轴(rpm)的频率(周期/分钟)开始震荡，其中吸引和排斥力/能量是永磁体(4)“可再生能量的来源”的力/能量以及电磁体(5a和5b)的力/能量的总和。吸引和排斥力/能量经由可移动框架(2)和包括增强转子轴(11)的旋转的凸轮轴(13)的线性至旋转速度变换器同相地被施加到交流发电机(10)的转子轴(11)，因此由交流发电机(10)产生的输出电能将根据以下的能量转化定律；

输入能量＝损耗能量+输出能量

驱动交流发电机的可再生动能+永磁体(4)的可再生能量＝系统的损耗能量+电气负载能量。

只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间产生的吸引力和排斥力加上驱动转子轴(11)的可再生动能，系统就将保持放大被施加至交流发电机(10)的外部可再生动能，并且系统根据以下能量转化定律进行工作。

输入可再生动能+吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

输入的可再生动能+永磁体的能量＝损耗能量+电气负载能量

图12/13是本发明系统的第四应用(电功率放大系统)、相关设备及其连接的示意性框图，该第四应用用于通过将其添加到永磁体能量来放大输入电网的电能，以便增加馈送电气负载的电功率，其中，通过根据其在图1/13至9/13说明和示出的第一应用而对本发明系统实施以下改变，将电网外部交流电功率持续地施加到系统内部可用的电磁体(5a和5b)；

1、断开交流发电机(10)的输出端子和电磁体(5a和5b)之间的连接。

2、将需要放大的电网外部交流电功率持续地馈送至电磁体(5a和5b)。

3、从本发明移除启动设备，这是因为在这种应用中不需要在系统内部充入动能，其中系统能够经由仅馈送点2的电网外部交流电功率开始其操作。

本发明的第二应用将永磁体(4)的磁力/能量与由外部输入交流电源生成的电磁体(5a和5b)的电磁力/能量混合，其持续被施加到系统以便被放大，其中一旦电网外部输入交流电源被连接并施加到电磁体(5a和5b)，在永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间开始产生吸引和排斥力，并且永磁体(4)以连接的外部输入交流电功率的频率在电磁体(5a和5b)之间开始振荡，其中吸引和排斥力/能量是永磁体(4)“可再生能源”的力/能量和电磁体(5a和5b)的力/能量的总和。吸引和排斥力/能量经由可移动框架(2)和包括凸轮轴(13)的线性至旋转速度变换器被施加到交流发电机(10)的转子轴(11)，因此由交流发电机(10)产生的输出电能将根据以下的能量转化定律；

输入能量＝损耗能量+输出能量

施加电磁体(5a和5b)的外部能量+永磁体(4)的可再生能量＝系统的损耗能量+输出电能

只要在负载状态下耦接的交流发电机(10)内部产生的反向电磁转矩小于驱动转子轴(11)的永磁体(4)和电磁体(5a和5b)之间产生的吸引力和排斥力，系统就将保持放大被施加至电磁体(5a和5b)的外部交流电功率，并且系统根据以下能量转化定律进行工作。

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

电网外部输入能量+永磁体的能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

应当注意，根据本发明的第三应用，交流发电机(10)可以由直流发电机替换，以便不仅放大被施加到电磁体(5a和5b)的外部交流电功率，而且还将其转换成直流电功率。

图13/13是本发明系统的第五应用(电气逆变器系统)、相关设备及其连接的示意性框图，该第五应用用于通过根据其在图1/13至10/13说明和示出的第一应用和第二应用而对本发明系统实施以下一个改变来将输入直流电功率转换为输出交流电功率；

1、利用经由外部输入直流电源持续地馈送的电磁体(4e)来替换永磁体(4)“可再生能量的来源”。

在该第五应用下的本发明系统的启动和操作过程与其在图1/13至10/13示出并解释的第一应用和第二应用的启动和操作过程完全相同，但通过对系统实施上述改变，其中在这样的改变下经由外部直流电功率持续地馈送的电磁体4e替换永磁体(4)，系统将启动和操作类似于本发明关于在系统内部充入动能的第一应用和第二应用，被施加在电磁体(4e)的外部输入直流电能将被转换成磁力/能量，从而保持将能量添加至系统以驱动交流发电机(10)的转子轴(11)，并以等于根据系统内部的充入的动能的速度的电磁体(4e)及其可移动框架(2)的振荡频率的频率产生交流电功率，只要在负载状态下耦接的交流发电机(1)内部产生的反向电磁转矩小于永磁体(4e)和电磁体(5a和5b)之间的吸引力和排斥力并且根据能量转化定律电负载所需的能量小于电磁体(4e)的能量。

吸引/排斥能量+系统内部的充入的动能＝损耗能量+交流发电机的输出能量

下面的公式务必实现，以便保持存储系统内部的充入的动能，其保持转子轴(11)以其设计的速度持续地旋转；

吸引/排斥能量＝损耗能量+交流发电机的输出能量

电磁体4e的电磁能＝损耗能量+电气负载能量。

Claims (26)

1.一种用于构建和操作具有用于经由永磁体的可再生磁力/能量高效地驱动其转子轴的一个或多个永磁体的可扩展的紧凑实体结构的方法，包括：

在一个实体单元中具有一个或多个电磁体以及作为可再生能源的一个或多个永磁体，所述实体单元包括相对于不可移动框架可移动的可移动框架；并且

通过将多个单元耦接在一起来扩展所述实体结构，其中邻近的单元的可移动框架被耦接在一起，并且邻近的单元的不可移动框架也被耦接在一起；并且

可选地将所述实体结构的不可移动框架固定在发电机的主体上；并且

经由包括凸轮轴并且能够包括齿轮箱的线性至旋转速度变换器间接地或通过使用线性发电机直接地将所述实体结构的整个可移动框架耦接到发电机的转子轴；并且

经由由于交流电流通过所述一个或多个电磁体的线圈而在至少一个永磁体和至少一个电磁体之间生成的吸引/排斥磁力/能量来驱动所述发电机的转子轴。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述永磁体能够被固定在所述单元的可移动框架上，并且所述电磁体被固定在不可移动框架上，并且反之亦然。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，弹簧能够被耦接在所述可移动框架和不可移动框架之间。

4.一种用于启动权利要求1至3所述的系统的操作并开始生成电功率的方法，包括：

将外部功率施加至所述发电机的转子轴以驱动它；并且

一旦所述转子轴达到其设计的速度，断开所述外部功率。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述外部功率能够是经由机械机构/设备被施加到所述转子轴的机械功率或被施加到权利要求1所述的耦接的发电机的输入端以驱动其转子轴的电功率。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，由于根据所述交流电流通过所述电磁体的极性改变而被施加到所述转子轴的永磁体和电磁体之间的吸引力和排斥力，所述实体单元的可移动框架与所述转子轴方向和速度一致地开始震荡。

7.根据权利要求1至6所述的方法，其中，在启动外部功率的耦接和/或解耦期间，所述永磁体和所述电磁体之间的吸引力和排斥力通过所述实体结构的可移动框架驱动所述发电机的转子轴。

8.根据权利要求1至7所述的方法，其中，所述外部电功率持续地被施加到所述发电机的输入端，优选地经由电动机，以便添加至所述永磁体的磁能。

9.根据权利要求1至7所述的方法，其中，持续地被施加到所述发电机的输入端的外部机械功率、诸如可再生的动能能够通过将其添加至/混合至所述永磁体的磁能而放大。

10.根据权利要求1至7所述的方法，其中，持续地被施加到所述电磁体的输入端的外部交流电功率能够通过将其添加至/混合至所述永磁体的磁能而放大。

11.根据权利要求1至7所述的方法，其中，通过利用电磁体(4e)来替换所述永磁体，持续地被施加到所述电磁体(4e)的输入端的外部直流电功率能够被转换成电磁力/能量，其被添加至电磁体(5)的磁力/能量并被施加到所述转子轴以便在系统内部开始充入所述动能之后驱动它。

12.根据权利要求10所述的方法，其中所述电磁体(4e)的电磁能量经由所述交流发电机而被转换成交流电能。

13.根据权利要求1至7所述的方法，其中，能够利用飞轮储能器来替换所述交流发电机，所述飞轮储能器能够扩展其真空室以包括权利要求1所述的实体结构。

14.一种用于驱动发电机的系统，其包括具有用于经由一个或多个永磁体的可再生磁力/能量高效地驱动所述发电机的转子轴的一个或多个永磁体的可扩展的紧凑实体结构，所述系统包括：

一个实体单元中的一个或多个电磁体以及作为可再生能源的一个或多个永磁体，所述实体单元包括相对于不可移动框架可移动的可移动框架；以及

将多个单元耦接在一起的实体结构，其中邻近的单元的可移动框架被耦接在一起，并且邻近的单元的不可移动框架也被耦接在一起；以及

所述实体结构的不可移动框架可选地被固定在发电机的主体上；并且

所述实体结构的整个可移动框架经由包括凸轮轴并且能够包括齿轮箱的线性至旋转速度变换器间接地或通过使用线性发电机直接地耦接到发电机的转子轴；并且

所述发电机的转子轴经由由于交流电流通过所述一个或多个电磁体的线圈而在至少一个永磁体和至少一个电磁体之间生成的吸引/排斥磁力/能量来驱动。

15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述永磁体能够被固定在所述单元的可移动框架上，并且所述电磁体被固定在不可移动框架上，并且反之亦然。

16.根据权利要求14所述的系统，其中，弹簧能够被耦接在所述可移动框架和不可移动框架之间。

17.一种用于启动权利要求14至16所述的系统的操作并开始生成电功率的系统，包括：机械或电气设备，其被耦接到所述发电机的转子轴以驱动它，并且一旦所述转子轴达到其设计的速度，所述机械或电气设备就从所述系统解耦。

18.根据权利要求17所述的系统，其中，启动设备能够是从被施加到转子轴的外部能源馈送的机械设备，或来自被施加到权利要求1的耦接的发电机的输入端以驱动其转子轴的外部能源的电气设备。

19.根据权利要求14所述的系统，其中，由于根据所述交流电流通过所述电磁体的极性改变的永磁体和电磁体之间的吸引力和排斥力，所述实体单元的可移动框架与所述转子轴方向和速度一致地开始震荡。

20.根据权利要求14至19所述的系统，其中在所述启动设备的耦接和/或解耦期间，所述永磁体与所述电磁体之间的吸引力和排斥力通过所述实体结构的可移动框架驱动所述发电机的转子轴。

21.根据权利要求14至19所述的系统，其中，经由电动机持续地被施加到所述发电机的输入端的外部电功率添加到由所述实体结构容纳的永磁体的磁能来驱动耦接的发电机。

22.根据权利要求14至19所述的系统，其中，持续地被施加到所述发电机的输入端的外部机械功率、诸如可再生动能能够通过将其添加到/混合到由所述实体结构容纳的永磁体的磁能而增加。

23.根据权利要求14至19所述的系统，其中，通过所述电磁体持续地被施加到所述发电机的输入端的外部交流电功率能够通过将其添加到/混合到由所述实体结构容纳的永磁体的磁能而被放大。

24.根据权利要求14至19所述的系统，其中，通过利用电磁体(4e)来替换所述永磁体，持续地被施加到所述电磁体(4e)的输入端的外部直流电功率被转换成电磁力/能量，其被添加到/混合到电磁体(5)的磁力/能量并被施加到所述转子轴以便由外部能源在系统内部充入所述动能之后驱动它。

25.根据权利要求24所述的系统，其中所述电磁体(4e)的电磁能经由交流发电机被转换为交流电能。

26.根据权利要求14至19所述的系统，其中，能够利用飞轮储能器替换交流发电机，其中其真空隔室被扩展以包括包含其永磁体和电磁体的本发明的实体结构。