CN117397152A - 用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统 - Google Patents

用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统 Download PDF

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CN117397152A CN202280031828.6A CN202280031828A CN117397152A CN 117397152 A CN117397152 A CN 117397152A CN 202280031828 A CN202280031828 A CN 202280031828A CN 117397152 A CN117397152 A CN 117397152A
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P·E·德索萨佩雷拉
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Abstract

本发明描述了一种用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统。所公开的系统包括：初级转子，所述初级转子借助于旋转轴机械地适配于至少一个平台，所述初级转子包括第一组磁体；和至少三个次级转子，所述至少三个次级转子借助于距初级转子的旋转轴等距的独立旋转轴机械地适配于所述至少一个平台；其特征在于，所述至少三个次级转子中的每个次级转子均包括在同一旋转轴上方的至少两个重叠平台，并且在所述至少两个重叠平台上适配有第二组磁体。

Description

用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统
技术领域
本发明描述了一种用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统。
背景技术
目前，现有技术中已知一种允许通过飞轮进行能量存储的机构。
这种类型的机构促进角动量守恒以存储旋转能，该旋转能是一种形式的动能，该动能与其惯性矩和其角速度的平方的乘积成比例，其通过数学方法可以给出：
旋转动能＝0.5×I×ω2
其中：I＝惯性，ω＝角速度。
使用飞轮的典型能量存储系统包括由穿过旋转轴轴承支撑的圆形基座飞轮，所述旋转轴机械联接到机械推进系统(马达/发电机)。当机械推进系统开始运行时，飞轮也开始在轴上旋转，在该飞轮旋转过程中开始以动能形式积累能量，随后将这种旋转动能转变为电能。然而，为了促进这种转变，目前设想的系统需要诉诸于马达-发电机，所述马达-发电机借助于飞轮机械地适配于轴。
本发明旨在描述对所述现有技术方案的创新，通过用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用提供一种有效且高效的系统。
通过本发明，可以以有效且优化的方式在围绕初级转子布置的一组次级转子中产生和存储旋转动能，不需要联接到次级转子的轴的马达或任何外部装备。
发明内容
本发明描述了一种用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统，所述转子间磁相互作用系统包括：初级转子，所述初级转子借助于旋转轴机械地适配于至少一个平台，所述初级转子包括第一组磁体；和至少三个次级转子，所述三个次级转子借助于距初级转子的旋转轴等距的独立旋转轴机械地适配于所述至少一个平台；其特征在于，所述至少三个次级转子中的每个次级转子均包括在同一旋转轴上方的至少两个重叠平台，并且在所述至少两个重叠平台上适配有第二组磁体。
在本发明的一可行的实施例中，所述至少三个次级转子中的每个次级转子均包括位于所述至少两个重叠平台之间的中间平台。
在本发明的另一个可行的实施例中，所述至少两个重叠平台和所述中间平台包括环形形状。
在本发明的另一个可行的实施例中，适配于所述至少两个重叠平台的第二组磁体包括间隙。
在本发明的另一个可行的实施例中，第二组磁体之间的间隙由中间平台填充。
在本发明的另一个可行的实施例中，初级转子包括封闭圆形盖，其尺寸适于将第一组磁体结合在所述封闭圆形盖内部，所述封闭圆形盖具有不干扰第一组磁体和第二组磁体的磁场的构造特性并且促进初级转子的空气动力学性能的改善。
在本发明的另一个可行的实施例中，第一组磁体借助于居中位于旋转轴上方的平台适配于初级转子。
在本发明的另一个可行的实施例中，第一组磁体包括交叉(cross)布置。
在本发明的另一个可行的实施例中，第一组磁体包括：两个初级磁体A和B，所述两个初级磁体A和B磁性接合并且布置在居中位于旋转轴上方的平台的表面上的其较窄侧表面上；次级磁体A和次级磁体B，所述次级磁体A和所述次级磁体B以交叉形式横向、相对安装并且与两个初级磁体A和B的接合点和旋转轴重合。
在本发明的另一个可行的实施例中，所述至少两个重叠平台包括下支撑平台和上支撑平台。
在本发明的另一个可行的实施例中，第二组磁体包括安装在下支撑平台的边缘上方的下磁体组和安装在上支撑平台的边缘上方的上磁体组，其中，上磁体组通过上支撑平台与下磁体组分开。
在本发明的另一个可行的实施例中，参照初级转子和次级转子机械适配的所述至少一个平台，居中位于旋转轴上方的初级转子的平台在位置上与次级转子的中间平台的高度(elevation)对齐。
在本发明的另一个可行的实施例中，初级转子和至少三个次级转子包括圆柱状件和磁旋转轴轴承，所述磁旋转轴轴承机械地适配于所述至少一个平台，以便促进它们在真空封闭环境中的悬置。
在本发明的另一个可行的实施例中，初级转子和至少三个次级转子包括圆柱状件，第一组磁体和第二组磁体安装在所述圆柱状件内。
在本发明的另一个可行的实施例中，该系统包括至少一组重叠且悬置的初级转子和至少一组重叠且悬置的次级转子，所述至少一组重叠且悬置的初级转子和至少一组重叠且悬置的次级转子机械地适配于所述至少一个平台，以便优化空间和能量产生能力。
在本发明的另一个可行的实施例中，所述至少三个次级转子中的每个次级转子的直径均大于初级转子的直径，并且其中，所述至少三个次级转子中的每个转子的角速度均大于初级转子的角速度。
简要描述
本发明涉及一种用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统。
本文公开的系统旨在借助于初级中心转子和设置在该初级转子周围的至少一个次级外围转子之间的磁迭代来优化动能的产生和存储过程。然而，当用初级中心转子和围绕所述初级中心转子布置的三个或四个次级转子来实施时，下面描述的系统展现了更高程度的效率。初级转子和次级转子两者都具有圆形形状，并且除圆形形状之外，次级转子理想地具有环形形状，其中初级转子的直径和质量与次级转子的直径和质量不同，这在尺寸上适配于本发明的目的。初级转子和次级转子两者都诉诸于使用至少一个支撑平台，该支撑平台确保它们在旋转轴上方适当定位，所述旋转轴坐置并且机械地连接到技术上适配的轴承系统，以将旋转部件之间的摩擦力所产生的影响降至最低。
次级转子的运动(其转而又促进旋转动能的产生和存储)是通过次级转子与初级转子之间的磁相互作用来引发/显现的，而初级转子的旋转运动是由保证其适当运行的机械系统的存在来保证的。当初级转子进入由所述机械系统(例如，电动马达或机械地适配于其旋转轴的传动系统)致动的旋转运动时，所述初级转子在安装在该初级转子周围的次级转子中立即通过所述转子之间的磁场的相互作用而引发/显现旋转运动。
初级转子和次级转子之间极佳且适当的磁相互作用(允许系统极佳且以最高效率工作)是通过成适当尺寸和定位在所述转子中的每个转子中的磁体组来实现的。
为了使初级转子的磁体和次级转子的磁体之间具有极佳的磁相互作用，初级转子中的旋转运动的触发应缓慢且渐进地进行，从而通过转子之间存在的磁相互作用将连续运动和渐进速度传递给次级转子。
当例如通过渐进地增加施加到机械地适配于初级转子轴的电动马达的电压而使得初级转子的转速增加时，通过转子之间适当的磁相互作用，致使次级转子的转速按比例增加。初级转子中的转速增加以及在次级转子中诱发的转速增加连续且逐渐地进行，直到在转子组中实现期望的转速。系统的转子(初级转子和次级转子)之间的磁相互作用不是通过磁耦合实现的，而是通过磁感应/相互作用实现的。实际上，在开发的原型模型中，为了在转子组中实现预期转速，从静态起始点直到在初级转子和次级转子两者中都达到预期转速需要约120秒。一旦在系统的初级转子和次级转子中达到预期转速，通过旋转部件之间的极佳的磁相互作用，转子组的转速就会保持恒定且不间断，只要保证初级转子中的恒定速度即可。因此并且由于转子之间的这种磁相互作用，可以以优化方式在次级转子组中产生和存储旋转动能，不需要联接到次级转子轴的任何类型的马达或任何外部装备，从而将次级转子组的势能转变成旋转动能。
注意，在初级转子和任何次级转子之间不存在用于传递旋转运动的物理连接或机械传动/相互作用。只通过作为本系统一部分的转子之间的极佳的磁比率/相互作用来保证旋转运动在初级转子和系统的次级转子之间传递。
利用用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统，可以通过使用单个初级转子来增强动能的产生和存储，其中，所述系统通过转子中存在的磁力的感应/相互作用来促进次级转子组中的旋转动能，这将次级转子组的势能转变为旋转动能并且有效地存储所述能量。随着结构性架构的发展，还可以将机械起源的损失降至最小，原因在于在所有现有的移动部件中机械起源的使用被减少到基本最低限度。
附图说明
为了更容易理解本申请，在此附上代表实施例的附图，然而这些实施例并不旨在限制在此公开的技术。
图1示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的一个实施例的三维视图，该转子间磁相互作用系统包括初级转子和三个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
20-次级转子；
21-次级转子的下支撑平台；
22-次级转子的中间平台；
23-次级转子的上支撑平台；
24-次级转子的下磁体；
25-次级转子的上磁体；
26-次级转子的旋转轴；
30-转子结构的水平支撑平台。
图2示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的一个实施例的第二三维视图，该转子间磁相互作用系统包括初级转子和三个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
14-初级转子的旋转轴；
15-初级转子的初级磁体B；
16-初级转子的支撑平台；
20-第二转子。
图3示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的一个实施例的第三三维视图，所述转子间磁相互作用系统包括初级转子和三个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
15-初级转子的初级磁体B；
20-次级转子；
21-次级转子的下支撑平台；
22-次级转子的中间平台；
23-次级转子的上支撑平台；
24-次级转子的下磁体；
25-次级转子的上磁体；
26-次级转子的旋转轴；
30-转子结构的水平支撑平台；
40-水平平台的支撑支柱；
60-次级转子的旋转轴轴承。
图4示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的一个实施例的第四三维视图，所述转子间磁相互作用系统包括初级转子和三个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
16-初级转子的支撑平台；
20-次级转子；
21-次级转子的下支撑平台；
22-次级转子的中间平台；
23-次级转子的上支撑平台；
24-次级转子的下磁体；
25-次级转子的上磁体；
30-转子结构的水平支撑平台；
40-水平平台的支撑支柱；
50-初级转子的机械推进器；
51-初级转子的旋转轴轴承；
60-次级转子的旋转轴轴承。
图5示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的另一实施例的三维视图，所述转子间磁相互作用系统包括初级转子和四个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
20-次级转子；
30-转子结构的水平支撑平台；
40-水平平台的支撑支柱；
60-次级转子的旋转轴轴承。
图6示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的另一实施例的第二三维视图，所述转子间磁相互作用系统包括初级转子和四个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
15-初级转子的初级磁体B；
16-初级转子的支撑平台；
20-次级转子；
21-次级转子的下支撑平台；
22-次级转子的中间平台；
23-次级转子的上支撑平台；
24-次级转子的下磁体；
25-次级转子的上磁体；
26-次级转子的旋转轴；
50-初级转子的机械推进器；
51-初级转子的旋转轴轴承；
60-次级转子的旋转轴轴承。
图7示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的另一实施例的第三三维视图，所述转子间磁相互作用系统包括初级转子和四个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
14-初级转子的旋转轴；
15-初级转子的初级磁体B；
16-初级转子的支撑平台；
20-次级转子；
23-次级转子的上支撑平台；
25-次级转子的上磁体；
60-次级转子的旋转轴轴承。
图8示出了用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统的另一实施例的第四三维视图，所述转子间磁相互作用系统包括初级转子和四个次级转子，其中，附图标记指代：
100-用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统；
10-初级转子；
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
20-次级转子；
26-次级转子的旋转轴；
30-转子结构的水平支撑平台；
40-水平平台的支撑支柱；
50-初级转子的机械推进器；
51-初级转子的旋转轴轴承；
60-次级转子的旋转轴轴承。
图9示出了搁置在初级转子平台上的磁体的可行实施例的俯视图，其中，附图标记指代：
11-初级转子的初级磁体A；
12-初级转子的次级磁体A；
13-初级转子的次级磁体B；
14-初级转子旋转轴；
15-初级转子的初级磁体B；
16-初级转子的支撑平台。
图10示出了磁体相对于次级转子的上平台、下平台和中间平台的定位的可行实施例的侧截面图，其中，附图标记指代：
21-次级转子的下支撑平台；
22-次级转子的中间平台；
23-次级转子的上支撑平台；
24-次级转子的下磁体；
25-次级转子的上磁体。
图11示出了初级转子(10)的磁体的俯视图，并且其中，示出了由磁体的布置产生的磁场：初级转子的初级磁体A(11)、初级转子的次级磁体A(12)、初级转子的次级磁体B(13)和初级转子的初级磁体B(15)。
图12示出了次级转子(20)的侧截面图，并且其中，示出了由磁体的布置产生的磁场：次级转子的下磁体(24)和次级转子的上磁体(25)。
具体实施方式
参照附图，现在更详细地描述一些实施例，然而，这些并不旨在限制本申请的范围。
本申请描述了一种用于产生和存储旋转动能的转子间磁相互作用系统。
所提出的用于系统(100)的优选实施例中的一个优选实施例包括使用支撑平台(30)，初级转子(10)的支撑结构和次级转子(20)的支撑结构将布置在所述支撑平台上，所述初级转子和所述次级转子将在轴(14，26)上旋转。平台(30)包括轴承(51)，所述轴承机械地适于确保系统(100)的初级转子(10)的旋转轴(14)的支撑。初级转子(10)的该旋转轴(14)连接至机械推进器(50)，所述机械推进器可以是电动马达、发电机马达、马达-推进器或其他机构中的一种，并且设置为机械地适于和使得能够保证向初级转子(10)的所述轴(14)供应旋转运动。
初级转子(10)由平台(16)构成，在优选实施例中的一个优选实施例中，所述平台包括盘状件，所述盘状件适于在其轴(14)上旋转，其特性不影响基于其上的磁体的磁场。在盘状件(16)的上表面上将安装第一组磁体(11，12，13，15)。根据优选实施例中的一个优选实施例，以交叉形状定位呈平行六面体形状的该组磁体(11，12，13，15)。如上所述，初级转子(10)的初级磁体A和B(11，15)以及次级磁体A和B(12，13)两者都具有平行六面体形状并且相对于其长轴具有纵向磁布置，如图9所建议的。因此，并且为了获得上述交叉形状，初级转子(10)的初级磁体A和B(11，15)两者都布置在所述初级转子的较窄侧表面上，以便保证N极和S极之间的磁分离垂直于初级转子(10)的盘状件(16)的旋转平面，同时也保证初级磁体A和B(11，15)之间的N-S极和S-N极之间的组合。初级磁体A和B(11，15)的中心接合点居中定位，以与初级转子(10)的旋转轴(14)重合。
通过将次级磁体A和B(12，13)的纵向轴线连接到两个初级磁体A和B(11，15)的结合体的纵向中心实现了剩余磁体在次级转子(10)的盘状件(16)上的安装以便获得交叉形状。因此，次级磁体A(12)的N极的纵向表面将被磁性地接合到初级磁体A(11)的S极的纵向表面，次级磁体A(12)的S极的纵向表面将被磁性地接合到初级磁体B(15)的N极的纵向表面。
对于初级转子(10)的次级磁体B(13)同样如此，但是以类似的方式，因此次级磁体B(13)的N极的纵向表面磁性地接合到初级磁体B(15)的S极的纵向表面，次级磁体B(13)的S极的纵向表面与初级磁体A(11)的N极的纵向表面磁性地接合。
根据图1至图4所示的所提出的实施例之一，仍然关于平台(30)，并且围绕初级转子(10)，三个次级转子(20)将安装成距初级转子(10)的旋转轴(14)等距，所述次级转子的旋转轴(26)除了位于距初级转子(10)的旋转轴(14)相等的距离处之外，还具有等边三角形布置。
现在，三个次级转子(20)中的每个次级转子都借助于轴承(60)联接至平台(30)，以便确保所述次级转子适当地附接到所述平台(30)，所述轴承机械地适配于次级转子(20)的旋转轴(26)。为了确保次级转子(20)的旋转轴(26)具有更大的稳定性，并且由于所涉及的旋转速度，次级转子可以借助于附加的轴承(60)联接至相邻布置并且由额外的支柱(40)支撑的多于一个的平台(30)。在优选实施例中的一个优选实施例中，初级转子的旋转轴轴承(51)和次级转子的旋转轴轴承(60)两者都可以附加地使用支撑箱，以便最小化由所实现的高转速引起的振动，从而将轴承和轴的支撑基座(即，平台(30))之间产生的间隙降至最小。
三个次级转子(20)中的每个次级转子均由三个平台(21，22，23)或盘状件构成，所述三个平台或盘状件优选地呈环形，其中下支撑盘状件(21)为圆形的，中间盘状件(22)为圆形的，并且上支撑盘状件(23)为圆形的，所述盘状件(21，22，23)机械地适配于次级转子(20)的中心旋转轴(26)的顶部，所述中心旋转轴机械地适配于所述轴承(60)。构成次级转子(20)的这些盘状件(21，22，23)中的每个均具有环形形状并且围绕所述旋转轴(26)居中安装。盘状件必须由非磁性材料或者不对在系统(100)的转子(10，20)之间产生的磁场产生干扰的材料(例如黄铜和木材)构成。下支撑平台(21)和上支撑平台(23)两者都将包括安装一组磁体(24，25)，该组磁体以连续的N(北)/S(南)极序列围绕其整个圆形边缘等距且径向布置成环形形状。
在优选实施例中的一个优选实施例中，安装在所述支撑平台(21，23)的表面上的磁体(24，25)具有圆柱形状，并且包括相对于其轴线呈轴向形状的磁性布置，所述表面中的一个表面为北极(N)，相对的表面为南极(S)。图10示出了本发明的优选实施例中的一个优选实施例，并且该优选实施例支持上面列出的描述，其中上磁体(25)和下磁体(24)的磁极布置连续地为北/南(N/S)极，由此下磁体(24)的南(S)极将坐置于次级转子(21)的下支撑盘状件的上表面上，并且北极(N)将与上支撑盘状件(23)的下表面接触。反过来，上磁体(25)的南极(S)将与上支撑盘状件(23)的上表面接触。虽然下磁体(24)和上磁体(25)之间存在磁吸力，但是上支撑基座(23)确保了所述磁体(24，25)之间的物理分离，从而避免了由于磁极的组装和布置而引起的下磁体(24)和上磁体(25)之间的直接接触。支撑盘状件(21，22，23)的实际环形形状促使次级转子(20)本体的质量更多地集中在其外边缘上，从而大大增加了该组次级转子(20)的惯性。中间盘状件(22)将占据等距安装在下支撑盘状件(21)的边缘上的下磁体(24)中的各个磁体之间的间隙，其作用是增加次级转子(20)的质量。对于使用三个次级转子(20)实施该系统的特定情况，每个下支撑盘状件(21)和上支撑盘状件(23)均包括在其表面上应用十四个磁体，或更具体地，下支撑盘状件(21)包括在其环形边缘上安装十四个下磁体(24)，上支撑盘状件(23)包括在其环形边缘上安装十四个上磁体(25)。因此，在本发明的所提出的实施例中的一个实施例中，每个次级转子(20)均包括使用二十八个钕磁体。这种类型的磁体的使用以及所述磁体沿着形成次级转子(20)的环形径向排列的方式允许初级转子(10)的旋转运动(由机械推进器(50)机械地赋予)影响次级转子(20)的行为，从而因转子(10，20)中存在的磁力的相互作用和联动(但旋转方向相反)而推动所述次级转子以恒定且不间断的同步方式移动。
磁体(24，25)在次级转子(20)上的定位和叠置结合四个磁体(11，12，13，15)在初级转子(10)上的交叉形状的特定布置允许磁场适当、均一和有效的相互作用，从而导致初级转子(10)和次级转子(20)之间完全同步。
为了最小化当初级磁体通过机械推进器(50)的作用绕其轴(14)旋转运动时由在平行六面体形状的初级磁体(11，12，13，15)上易发生的空气摩擦引起的影响，其中初级磁体(11，15)安装在初级转子(10)的盘状件(16)上的其较窄表面上，使用封闭圆形盖，其尺寸适配于初级转子(10)的尺寸，以便将初级磁体(11，12，13，15)结合在所述封闭圆形盖的内部，不干扰在系统(100)中产生的磁场。在本发明的优选实施例中的一个优选实施例中，参照平台(30)，初级转子的盘状件(16)的位置在高度上与次级转子的中间盘状件(22)对齐，该对齐允许获得由初级转子(10)在次级转子(20)上引起的良好旋转性能。应当注意的是，铁氧体磁体在系统(100)中不能适当地工作，这就是为什么在系统(100)的优选实施例中的一个优选实施例中使用了钕磁体(由于其高磁场以及尺寸小且使用寿命长)。在不久的将来，可以替代地使用100％合成钕磁体、电磁体、磁超导体或纳米磁体，这些磁体以与在此建议的钕磁体类似或更优的方式包含相同的磁特性。
在图1至图4提出的实施例中以及在图5至图8提出的实施例中，次级转子(20)关于它们的旋转轴(26)的定位和间隔都确保了来自安装在其盘状件(21，22，23)的边缘上的磁体(24，25)的磁力不影响它们的配对。也就是说，通过在两个实施例中提出的次级转子(20)的布置，各个独立次级转子(20)的旋转运动不会影响相邻次级转子(20)的旋转运动。因此，确保了系统中能量损失的优化，因为次级转子(20)的致动仅在初级转子(10)的旋转运动的影响下起作用。
在本发明提出的一个非限制性实施例中，并且作为图1至图4中提出的系统(100)的运行的示范，次级转子(20)的直径比初级转子(10)的直径大了约125％。对于次级转子(20)的质量同样如此，所述次级转子的质量比初级转子(10)的质量大了约250％。通过这些尺寸比，当系统(100)达到初级转子(10)中的预期转速时，其转速保持为比次级转子(20)的转速快约75％。然而，由于次级转子(20)的尺寸(直径)，次级转子(20)以切向速度所作的圆形运动比初级转子(10)以切向速度所作的圆周运动大了约30％，这是由于次级转子的直径较大。现在，考虑到这些参数，可以用数学方法确定由初级转子(10)和三个次级转子(20)构成的系统(100)在运行时显现在次级转子(20)中的每个次级转子中所产生的旋转动能比通过联接到初级转子(10)的旋转轴(14)的机械推进器(50)由所述初级转子产生的动能大了约700％，并且在三个次级转子(20)的组中这转变为更高比率并且比由初级转子(10)产生的旋转动能高2200％。这些百分比值是由于在此提出的系统的能力来对现有技术进行革新并且能够将次级转子中所存在的势能转换为旋转动能来实现的。这种转换的发生归因于多种因素，包括所使用的轴承的高效率；允许初级转子(10)和次级转子(20)在其轴(14，26)中的每个轴上的摩擦非常低，这由初级转子(51)的旋转轴轴承和次级转子(60)的旋转轴轴承的构造性能和特性来保证。
初级转子(10)的另一个优势因素是其相对于次级转子(20)具有较低的惯性，除了物理方面(例如较小的直径和较小的质量)之外，该惯性还与其大部分质量的定位和分布有关。初级转子的大部分质量居中位于其轴(14)上。这样，减少了用以促进由所述初级转子(10)形成的组的旋转运动的能量需求。此外，初级转子(10)的基座(16)呈盘形形状，这减小了其惯性。另一方面，次级转子(20)具有较大的惯性，不仅是由于其物理方面，例如较大的直径和较大的质量，而且还因为其大部分质量分布在其环形边缘上，从而增大了惯性，这也通过围绕所述环形边缘布置下磁体和上磁体(24，25)来增强。然而，通过初级转子(10)的磁体(11，12，13，15)与次级转子(20)的磁体(24，25)之间的磁力的上述相互作用和互锁，将对设置次级转子(20)进行旋转运动所需的能量大小的影响降至最低。通过这种磁性互锁，在次级转子中产生旋转运动所需的能量被点对点地施加在构成次级转子的每个磁体上。这允许通过初级转子和次级转子之间适当的磁相互作用实现非常低的能耗和高的效率。
即使次级转子(20)的直径和质量等于初级感应器转子(10)的直径和质量，由次级转子(20)的组产生的旋转动能也将大于初级转子(10)的旋转动能。
上述系统(100)使得可以将系统(100)中存在的势能转换成旋转动能。该产生的旋转动能可以被直接存储或使用。系统(100)允许在次级转子(20)中产生和存储的动能大于使系统(100)通过初级转子(10)投入运行所需的旋转动能。
最后，初级转子(10)可以结合升降机，以允许相对于次级转子(20)中的每个次级转子中存在的磁体(24，25)组对由磁体(11，12，13，15)组所限定的高度进行微调。这种微调可以最终促进系统(100)在增加产生能力、系统动能的捕获和存储方面上的性能改善，从而导致更高的效率。
仍然在本发明的替代实施例中，用于产生和存储动能的转子(10，20)间磁相互作用系统(100)包括使用一个附加的次级转子(20)，因此总共有四个次级转子(20)。这次，次级转子(20)围绕初级转子(10)的定位是根据菱形布置进行的，其中次级转子(20)的旋转中心均匀地分布在距初级转子(10)相同的距离处。
对于这种特定情况，并且以非限制性的方式，在尺寸方面，图5、6、7和8中呈现的所提出的构成略有区别，因为其考虑在次级转子(20)的每个盘状件(21，23)中仅使用八组磁体(24，25)，使得总共十六个磁体(24，25)与每个次级转子(20)重叠。在该构成中，次级转子(20)的直径比初级转子(10)的直径大了约40％，并且次级转子的质量比初级转子(10)的质量大了约112％。利用这些尺寸比，通过系统(100)中的磁相互作用在次级转子(20)中诱发的转速与初级转子(10)的转速相同，即，对于转速水平而言，其呈现1:1的比率。然而，由于次级转子(20)的尺寸(直径)，次级转子(20)以切向速度所作的圆形运动比初级转子(10)以切向速度所作的圆形运动大了约40％。
现在，考虑这些参数，通过数学方法可以确定由该实施例中建议的初级转子(10)和四个次级转子(20)构成的系统(100)在运行时显现在次级转子(20)中的每个次级转子中产生的旋转动能比由初级转子(10)产生的旋转动能大了约470％，并且在四个次级转子(20)的组中这转变为比由初级转子(10)产生的旋转动能大2100％的比率。
这意味着，在针对本系统(100)提出的两种方案中，通过使用三个或四个次级转子(20)，将系统(100)的势能转换成旋转动能的能力始终显著大于通过初级转子(10)向系统(100)供应的旋转动能。可以验证和证明的是，在系统(100)的两个提出的实施例中，在初级转子(10)和次级转子(20)之间以及在次级转子本身(20)之间都不存在用于旋转动能传递的物理连接和/或机械连接。
次级转子(20)中动能的产生仅仅地且排外地通过在所开发的系统(100)中存在的磁比率和所使用的材料来进行。系统(100)的该磁比率允许次级转子(20)恒定且不间断地保持其切向速度大于初级转子(10)的切向速度，即使次级转子(20)的直径和质量大于初级转子(10)的直径和质量。
为了进一步优化这些结果，可以将在转子(10，20)中使用圆柱体的该系统(100)结合在悬置且真空封闭的结构中，并且所使用的轴承(51，60)也可以是磁性的，以便将摩擦损失降至最低。
当然，本描述决不受限于在此所呈现的实施例，本领域普通技术人员可以提供许多对其进行修改的可能性而不偏离权利要求中限定的总体构思。上述优选实施例显然可以相互组合。以下权利要求还限定了优选实施例。

Claims (16)

1.一种用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，包括：
初级转子(10)，所述初级转子借助于旋转轴(14)机械地适配于至少一个平台(30)，所述初级转子(10)包括第一组磁体；和
至少三个次级转子(20)，所述至少三个次级转子借助于独立于所述初级转子(10)的所述旋转轴(14)并且距所述初级转子的所述旋转轴等距的旋转轴(26)机械地适配于所述至少一个平台(30)；
其特征在于，所述至少三个次级转子(20)中的每个次级转子均包括在同一旋转轴(26)上方的至少两个重叠平台，并且在所述至少两个重叠平台上适配有第二组磁体。
2.根据权利要求1所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述至少三个次级转子(20)中的每个次级转子均包括位于所述至少两个重叠平台之间的中间平台(22)。
3.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述至少两个重叠平台和所述中间平台(22)包括环形形状。
4.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，适配于所述至少两个重叠平台的所述第二组磁体包括间隙。
5.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述间隙由所述中间平台(22)填充。
6.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述初级转子(10)包括封闭圆形盖，所述封闭圆形盖的尺寸适于将所述第一组磁体结合在所述封闭圆形盖内部，所述封闭圆形盖具有不与所述第一组磁体和所述第二组磁体的磁场相干扰的结构特性并且促进所述初级转子(10)的空气动力学性能的改善。
7.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述第一组磁体借助于居中位于所述旋转轴(14)上方的平台(16)适配于所述初级转子(10)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述第一组磁体包括交叉布置。
9.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述第一组磁体包括：两个初级磁体，即初级磁体A和初级磁体B(11，15)，这两个初级磁体磁性接合并且布置在其居中位于所述旋转轴(14)上方的所述平台(16)的表面上的较窄侧表面上；次级磁体A(12)和次级磁体B(13)，所述次级磁体A和所述次级磁体B以交叉形状横向、相对安装并且与两个初级磁体A和初级磁体B(11，15)的接合点和所述旋转轴(14)重合。
10.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述至少两个重叠平台包括下支撑平台(21)和上支撑平台(23)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述第二组磁体包括安装在所述下支撑平台(21)的边缘上方的下磁体组(24)和安装在所述上支撑平台(23)的边缘上方的上磁体组(25)，其中，所述上支撑平台(23)将所述上磁体组(25)与所述下磁体组(24)分开。
12.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，参照所述至少一个平台(30)，居中位于所述旋转轴(14)上方的平台(16)在位置上与所述中间平台(22)的高度对齐。
13.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述初级转子(10)和所述至少三个次级转子(20)包括圆柱状件并且包括磁旋转轴轴承(51，60)，所述磁旋转轴轴承机械地适配于所述至少一个平台(30)，以便促进其在封闭真空环境中的悬置。
14.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述初级转子(10)和所述至少三个次级转子(20)包括圆柱状件，所述第一组磁体和所述第二组磁体安装在所述圆柱状件内部。
15.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述转子间磁相互作用系统包括至少一组重叠且悬置的初级转子(10)和至少一组重叠且悬置的次级转子(20)，所述至少一组重叠且悬置的初级转子和所述至少一组重叠且悬置的次级转子机械地适配于至少一个平台(30)，以便优化空间和能量产生能力。
16.根据前述权利要求中任一项所述的用于产生和存储动能的转子间磁相互作用系统(100)，其特征在于，所述至少三个次级转子(20)中的每个次级转子的直径均大于所述初级转子(10)的直径，并且其中，所述至少三个次级转子(20)中的每个次级转子的角速度均大于所述初级转子(10)的角速度。
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