极性切换磁二极管制造技术

一种极性切换磁二极管提供了一种控制或“整流”磁通元件的闭合磁通回路内包含的北极化和南极化的磁通的方法。缝隙将对置的磁极隔开，并且，设置有战略性地放置的控制线圈，以在电激活装置时，在至少两个位置破坏磁路，形成对置极性的高密度磁通区。切换控制线圈的磁通流允许高密度磁通区使北极性和南极性交替。

Polarity switching magnetic diode

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】极性切换磁二极管本申请主张2017年12月27日提交的美国专利申请US15/391,106和2017年1月4日提交的美国专利申请US15/398,520的优先权权益，这些申请的全部内容通过引用而结合到本文中
本专利技术的领域是电磁装置，即极性切换电磁体和包含该极性切换电磁体的马达。
技术介绍
背景说明包括可能用于理解本专利技术的信息。本文中提供的任何信息并不被认为是现有技术或与当前主张的专利技术相关，或者被明确或隐含地引用的任何出版物并不被认为是现有技术。以明确且单独地表明各个出版物或专利申请通过引用而结合的程度，通过引用而结合本文中的全部出版物。如果所结合的参考文献中的术语的定义或使用与本文中提供的术语的定义不一致或相反，那么，本文中提供的术语的定义适用，参考文献中的术语的定义不适用。磁场和电磁电路能够用于将电能转化为机械能，反之亦然。最通用的磁性马达以各种方式激活和关闭磁场。授予弗林的美国专利US6,342,746教授了与磁极片磁性地耦合以提供多个平行的磁通路径的各种永磁装置。控制线圈沿着磁通路径而安置，并提供各种开/关程序对控制线圈供能，从而通过操控磁极片内的磁通路径而获得理想的动态装置和静态装置。然而，弗林的系统仅激活和关闭部分磁极片中的磁通路径，这在关闭磁通路径时阻止了充分地利用弗林的磁极片。授予荻野的美国专利US6,518,681教授了一种马达，该马达通过将永磁元件经由接触表面布置在电磁元件的两侧，使得工作表面和接触表面隔着永磁元件而被保持彼此对置，从而改进了能量效率。这种构造允许电磁元件将工作表面从第一状态转变为第二状态，在第一状态，永磁体的磁力线沿着电磁元件的闭合磁路环绕，在第二状态，永磁体的磁力线被释放至空气中，允许磁通力从远程影响引力部件。然而，荻野的马达，仅在一个状态影响引力部件，有效地将其转变为“开关”装置，这在马达处于“关闭”状态时，无法利用永磁体的引力。授予伊尔登布朗的美国专利US7,453,341教授了一种包括永磁体和电磁体的阀，其中，该电磁体包括孔和线圈。伊尔登布朗的阀将永磁体和电磁体的磁极对齐，从而在对电磁体通电时，在载荷上产生联合磁场，并且，在对电磁体断电时，磁场返回其原始的磁通路径，远离载荷并穿过电磁体的孔。虽然伊尔登布朗将永磁体和电磁体的磁场结合成单个力，但是，伊尔登布朗的有效磁极仅在对电磁体通电时能够作用于载荷，这在用于电磁转子时，通常将仅为50％的时间。因此，仍然需要在全部状态充分地利用来自永磁体和电磁装置的磁通能量的系统和方法。
技术实现思路
本专利技术主题提供了一种装置，其中，极性切换磁二极管包括第一北极磁通施主和第一南极磁通施主，其均磁性地耦合至磁通元件。磁通元件包括第一有效磁极、第二有效磁极以及第一缝隙。控制线圈绕着磁通元件的一部分，并优选至少部分地绕着缝隙缠绕。在本文中使用时，“磁通元件”包括对于磁通而言具有比空气更低的磁阻的磁性材料或可磁化的材料。控制线圈具有第一磁性激活状态和第二磁性激活状态。在第一磁性激活状态，控制线圈将北极磁通从第一北极磁通施主沿着磁通元件引导至第一有效磁极，并且，将南极磁通从第一南极磁通施主沿着磁通元件引导至第二有效磁极。在第二磁性激活状态，控制线圈将北极磁通从第一北极磁通施主沿着磁通元件引导至第二有效磁极，并且，将南极磁通从第一南极磁通施主沿着磁通元件引导至第一有效磁极。北极磁通施主和南极磁通施主(例如，永磁体)向第一有效磁极和第二有效磁极施加磁通，将磁场强度增大至比能够单独从控制线圈的安匝(ampturn)获得的强度更大的强度。应当理解，将控制线圈在第一磁性激活状态和第二磁性激活状态之间切换，将第一有效磁极和第二有效磁极的极性反向。需要由控制线圈产生以完全地控制由一个或多个永磁体磁通施主提供的磁通的磁通量通常等于由磁通施主自身提供的磁通。在本文中使用时，“控制线圈”包括绕着磁通元件缠绕的导电材料，缠绕的方式为当电流流过导电材料时，在磁通元件内产生电磁磁通。控制线圈可以包括绕着磁通元件的一个或多个部分缠绕的单根导电材料线、绕着磁通元件的耦合至公用电源的一个或多个部分缠绕的两根或更多根导电材料线或者绕着磁通元件的耦合至若干电源的一个或多个部分缠绕的两根或更多根导电材料线，该若干电源彼此同步。北极磁通施主和南极磁通施主的构造能够以多个方式变化。在一个实施方式中，永磁体包括第一北极磁通施主和第一南极磁通施主。在另一实施方式中，第一永磁体包括第一北极磁通施主，第二永磁体包括第一南极磁通施主。当在极性切换磁二极管中采用两个或更多永磁体时，第一永磁体的磁轴优选大致平行于第二永磁体的磁轴。在该实施方式中，第一永磁体和第二永磁体的磁轴可以或者不可以穿过控制线圈的孔。在本专利技术主题的另一示范性方面，第二北极磁通施主磁性地耦合至磁通元件，第二南极磁通施主磁性地耦合至磁通元件。所考虑的磁通元件大致笔直或大致弯曲。第一磁性激活状态还将北极磁通从第二北极磁通施主引导至第一有效磁极，并且，将南极磁通从第二南极磁通施主引导至第二有效磁极。因此，在第一磁性激活状态，来自第一北极磁通施主和第二北极磁通施主的磁通被引导至第一有效磁极，并且，来自第一南极磁通施主和第二南极磁通施主的磁通被引导至第二有效磁极。磁通元件能够还包括由缝隙隔开的多个平行层。其中一个或多个缝隙能够包括永磁体，该永磁体根据控制线圈是否处于第一有效磁性状态或第二有效磁性状态，向第一有效磁极和第二有效磁极施加北极磁通和南极磁通。有利的是，各个磁通施主(例如，各个永磁体)向处于第一磁性激活状态和第二磁性激活状态的第一有效磁极或第二有效磁极施加磁通。换言之，来自北极磁通施主的北极磁通被引导至第一有效磁极，并且，当极性被切换时，来自北极磁通施主的北极磁通被引导至第二有效磁极。多个永磁体能够提供多个北极磁通施主和南极磁通施主。例如，第一永磁体包括第一北极磁通施主和第一南极磁通施主，第二永磁体包括第二北极磁通施主和第二南极磁通施主。第一永磁体的磁轴大致平行于第二永磁体的磁轴，并且，第一永磁体和第二永磁体的磁轴穿过控制线圈的孔。磁通元件优选包括至少部分地延伸至控制线圈中的第二缝隙。当没有电流流过控制线圈时，第一缝隙和第二缝隙确保北极磁通和南极磁通在控制线圈的孔内形成磁路。当电流流过控制线圈时，该构造导致完全地整流北极磁通和南极磁通，因此，在两个有效磁极面选择性地表现北极性或南极性。在一些实施方式中，控制线圈被安置在第一有效磁极和第二有效磁极中的至少一个的附近。在本文中使用时，术语有效磁极的“附近”意味着有效磁极的1cm内。优选地，缝隙的至少一部分延伸至控制线圈的至少一部分中。另外或者备选地，控制线圈沿着第一北极磁通施主与第一有效磁极和第二有效磁极中的至少一个之间的磁通路径绕着磁通元件缠绕。可以使用任意已知的切换方法实现极性切换，这些切换方法例如用于电子应用或马达应用，以实现流过控制线圈的电流的反向，从而将控制线圈从第一磁性激活状态切换至第二磁性激活状态。极性切换磁二极管能够被结合至马达中，在马达中，北极磁通施主磁性地耦合至磁通元件，南极磁通施主磁性地耦合至磁通元件。磁通元件通常至少包括当电流流过控制线圈时进行切换的第一有效磁极和第二有效磁极，但是，也能够使用更多的有效磁极，例如4个、6个或者甚至8个。在具有四个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种极性切换磁二极管，包括：第一北极磁通施主，磁性地耦合至磁通元件；第一南极磁通施主，磁性地耦合至所述磁通元件，其中，所述磁通元件包括第一有效磁极、第二有效磁极、第一缝隙、从所述北极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第一有效磁极的第一磁通路径、从所述北极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第二有效磁极的第二磁通路径、从所述南极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第一有效磁极的第三磁通路径以及从所述南极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第二有效磁极的第四磁通路径；以及控制线圈，绕着所述磁通元件的一部分缠绕，使得所述第一缝隙至少部分地延伸至所述控制线圈中，其中，所述控制线圈具有第一磁性激活状态和第二磁性激活状态，其中，所述第一磁性激活状态将北极磁通从所述第一北极磁通施主沿着所述第一磁通路径引导至所述第一有效磁极，并且，将南极磁通从所述第一南极磁通施主沿着所述第四磁通路径引导至所述第二有效磁极，其中，所述第二磁性激活状态将北极磁通从所述第一北极磁通施主沿着所述第二磁通路径引导至所述第二有效磁极，并且，将南极磁通从所述第一南极磁通施主沿着所述第三磁通路径引导至所述第一有效磁极。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.27 US 15/391,106;2017.01.04 US 15/398,5201.一种极性切换磁二极管，包括：第一北极磁通施主，磁性地耦合至磁通元件；第一南极磁通施主，磁性地耦合至所述磁通元件，其中，所述磁通元件包括第一有效磁极、第二有效磁极、第一缝隙、从所述北极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第一有效磁极的第一磁通路径、从所述北极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第二有效磁极的第二磁通路径、从所述南极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第一有效磁极的第三磁通路径以及从所述南极磁通施主沿着所述第一缝隙至所述第二有效磁极的第四磁通路径；以及控制线圈，绕着所述磁通元件的一部分缠绕，使得所述第一缝隙至少部分地延伸至所述控制线圈中，其中，所述控制线圈具有第一磁性激活状态和第二磁性激活状态，其中，所述第一磁性激活状态将北极磁通从所述第一北极磁通施主沿着所述第一磁通路径引导至所述第一有效磁极，并且，将南极磁通从所述第一南极磁通施主沿着所述第四磁通路径引导至所述第二有效磁极，其中，所述第二磁性激活状态将北极磁通从所述第一北极磁通施主沿着所述第二磁通路径引导至所述第二有效磁极，并且，将南极磁通从所述第一南极磁通施主沿着所述第三磁通路径引导至所述第一有效磁极。2.如权利要求1所述的极性切换磁二极管，其中，永磁体包括所述第一北极磁通施主和所述第一南极磁通施主。3.如权利要求1所述的极性切换磁二极管，其中，第一永磁体包括所述第一北极磁通施主，第二永磁体包括所述第一南极磁通施主。4.如权利要求3所述的极性切换磁二极管，其中，所述第一永磁体的磁轴大致平行于所述第二永磁体的磁轴，所述第一永磁体的北极磁通和所述第二永磁体的南极磁通寻求在所述控制线圈的孔内形成磁路。5.如权利要求1所述的极性切换磁二极管，还包括：第二北极磁通施主，磁性地耦合至所述磁通元件；以及第二南极磁通施主，磁性地耦合至所述磁通元件，其中，所述第一磁性激活状态还将北极磁通从所述第二北极磁通施主引导至所述第一有效磁极，并且，将南极磁通从...

【专利技术属性】
技术研发人员：查德·范登堡，
申请(专利权)人：查德·范登堡，
类型：发明
国别省市：美国,US