CN1615568A

CN1615568A - 电机

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Publication number: CN1615568A
Application number: CNA028274725A
Authority: CN
Inventors: 戴维·卡利
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-11-23
Filing date: 2002-11-23
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2022-11-23
Also published as: JP2005522161A; US20040150288A1; US20030102769A1; US6924579B2; WO2003047067A3; ATE510342T1; EP1461854B8; AU2002365571A8; AU2002365571A1; EP1461854B1; HK1078175A1; EP1461854A2; EP1461854A4; CN100342618C; US6664704B2; WO2003047067A2; JP4476627B2

Abstract

一种电动机/交流发电机由单个环形磁体(2)形成，其可以是包括同中心设置的永磁体(12)和电磁体(14)的混合磁体，具有磁通量导体(4、6)，其结合磁通量开关(44)产生围绕功率线圈(8)的交替磁路。通过使磁通量开关(44)小，该电动机/交流发电机最小化经历磁滞的材料的量，且通过使用很耐涡电流的材料来减小在磁通量导体(4、6)中涡电流。随后的磁芯损耗的减小允许很高的电频率工作，这样允许高功率密度。磁通量导体(4、6)的形式允许在电动机/交流发电机中的大量的磁极，这样使得可以在合适转速下的高电频率。

Description

电机

技术领域

本发明的实施例涉及一种电机，其可以用作电动机或者发电机。该电机使用磁通量的高频换向来获得高效率和高功率密度。

背景技术

电动机和交流发电机设计为高效率、高功率密度和低成本。通过在高转速，从而高电频率下操作交流发电机来可选择地获得高功率密度。然而，高电频率导致高磁芯损耗和低效率。需要提供一种电动机和交流发电机，其具有很低的磁芯损耗，这样使得其在高电频率下运行是实际的。

如果不能提供高转速，那么现有技术的电动机或者交流发电机一定具有大量磁极，以在低转速下提供高电频率。由于空间限制，现有技术的电动机或者交流发电机可以具有的磁极的数量有实际的限制，所以一旦达到该限制，为了达到一定的功率级，电动机或者交流发电机必须相对大，且在低转速下固有的具有低功率密度。需要提供一种电动机或者交流发电机，其可以具有目前可以提供高功率密度的磁极的数量的很多倍，且即使在低转速下也具有好的效率。

现有技术的电动机和交流发电机的另一个问题在于，它们要求永磁体或者电磁体来提供磁场。每种类型的磁体具有一些优点和一些缺点，以致必须在两种类型的磁体之间作平衡的决定。永磁体提供简单性，它们具有的优点为，它们不要求电输入，这样允许无刷的电动机或者交流发电机。永磁体还是使得可以设计一种具有相对高的功率密度的电动机或者交流发电机。然而，它们不允许在宽的速度范围工作，且如果需要，它们不能去激励。电磁体可以被去激励，然而，它们占据更大的空间，且要求集流环来提取功率，该功率为系统的寄生功率损失。因此，为了不需要离合器，很多电机必须设置为具有低功率密度、低效率和较高复杂性的电动机或者交流发电机。需要提供一种电动机和交流发电机，其可以组合永磁体和电磁体的优点。

现有电动机和交流发电机的设计平衡阻碍了一些电动机和交流发电机的商业成功。例如，驱动车辆的轮子的轮毂电动机还没有商业化，因为低速输出要求大的电动机，其不与车辆悬架和驱动系统的重量和尺寸要求相容。成功的轮毂电动机要求比由现有技术的电动机提供的功率密度高很多倍的功率密度，且其必须维持好的效率和具有可变场强。这样的电动机将对使电动车辆和混合电动车辆的商业可接受性大有帮助。

发明内容

本发明的实施例提供了一种电动机/交流发电机，其提供了比现有技术的装置高很多倍的功率密度。这主要是通过大大地减少磁芯损耗来实现，允许电动机/交流发电机在更高的电频率下运行。由于其在高电频率下、在给定的转速下工作，如果该装置作为交流发电机工作，那么输出电压比现有技术的交流发电机高。这减小了通过绕组的电流，且充分地降低了装置中的电阻损耗。

传统的电动机和交流发电机在绕组中使用变化的电流，以在定子、转子或者两者中产生变化的磁场。替代的，本发明的实施例通过改变所述磁场的磁通量通路来改变恒定的磁场。磁滞和涡电流是磁芯损耗的主要来源。磁滞由材料中的磁极性的反向引起，涡电流由材料中的磁场强度的变化引起，而与磁场反向无关。本发明的实施例通过在磁芯的体积中防止磁滞，且对于磁芯的该部分使用诸如粉末状的铁之类的耐涡电流的材料来获得低磁芯损耗。本发明的实施例通过使用在磁芯的经历磁场反向的小部分中经历低磁滞损耗的材料来进一步减少磁芯损耗。

根据本发明的实施例的电动机/交流发电机使用具有北极和南极的单个磁体。该磁体可选择地为永磁体或者电磁体或者它们两者的组合。多个磁通量导体引导单个磁体的磁场。磁通量导体的一半与磁体的北极接触，以便它们具有正极，磁通量导体的一半与磁体的南极接触，以便它们具有负极。北极和南极磁通量导体通过空气间隙而相互分离，该空气间隙足够最小化导体之间的磁通量泄漏。多个开关装置接附到转子。这些开关装置在磁通量导体之间接触，以交替地打开和关闭用于在装置的磁体的北极和南极之间传导磁通量的磁路。这些磁通量开关为装置的经历磁滞的仅有的部分。磁通量导体设置为使得它们在相反的方向上围绕功率线圈交替地传导磁通量。磁通量导体的一半围绕功率线圈产生顺时针的磁场，另一半围绕线圈产生逆时针的磁场。当开关装置打开和关闭交流磁路时，围绕功率线圈的磁场的极性反向。当用作交流发电机时，磁场的极性的反向在功率线圈中感应交流EMF电压。如果AC电压施加到功率线圈，那么通过使转子上的开关装置在磁通量导体之间移动，该装置将用作电动机。

磁通量导体可以很小，所以在它们变得太接近和磁泄漏出现以前，很多对可以装配在小空间中。由于每对磁通量导体包括电动机/交流发电机中的一个磁极，通过本发明的实施例可以有比现有技术的电动机和交流发电机多很多倍的磁极。大量的磁极允许本发明的实施例获得高功率密度要求的高电频率，同时运行在适度的转速下。

根据本发明的实施例的装置具有的优点在于，其只使用单个磁体。与很多现有技术的电动机和交流发电机相比，这允许很简单且经济的结构。本发明的实施例导致具有大量磁极的电动机或者交流发电机，其不要求大量的磁体。此外，由于磁体在定子上，所以不需要集流环来使电流到达电磁体，大大地简化了其实现。由于磁体选择性地为永磁体或者电磁体，所以在选择最好地为需要的使用工作的磁体中有很大的灵活性。一种可能性在于，磁体是混合永磁体、电磁体的组合。在这样的结构中，永磁体提供固定强度的磁场，另外的电磁体用于增加磁场来增强磁场或者潜在地减小磁场。通过由电磁体来调节磁场的强度，电动机或者交流发电机的总体场强可以根据需要来选择性地调节。

本发明的一个替代的实施例提供了三相装置。在其三相实施例中，仍然只需要一个磁体或者混合磁体，其磁化围绕三个分开的一个在另一个上面排列的线圈的磁通量导体。磁通量开关排列为使得磁路一次围绕一个线圈完成。磁通量开关隔开，使得当用作交流发电机时产生三相输出，以及使得当用作电动机时三相电力驱动装置。

本发明的实施例在布局和几何形状上具有很多可能性。转子可选择地位于定子的内部或者外部上，或者甚至在面上。磁通量开关和磁通量导体例如根据打算的使用来可选择地采用多种形状。磁体可选择地为永磁体、电磁体或者两者。仍然有更多的变化可能没有在此描述，但是很好地位于本发明的范围内。

与现有技术的装置相比，对于给定的转速，根据本发明的实施例的电动机/交流发电机在很高的电频率下工作。这导致了很高的功率密度。在一个实施例中，对于给定的转速，工作电频率比现有技术的装置高10倍。这导致了高10倍的功率密度。当该装置用作交流发电机时，高频工作也导致用来平稳功率输出的电容的需要降低。高频率工作还允许装置在比现有技术的装置高很多的电压下工作，从而提高装置的电池充电能力，或者简化其与变换器的接口。较高的电压也导致装置中的较小的金属丝、较低的电流和较低的功率损耗。

从本披露物的剩余部分可以明白在其各个实施例中的根据本发明的另外的特征和优点。

附图说明

结合附图，通过下面的详细描述可以明白根据本发明的实施例的特征和优点，其中：

图1示出了根据本发明的实施例的定子组件的分解视图。

图2示出了根据本发明的实施例的磁体组件的分解视图。

图3示出了根据本发明的实施例的连接到磁体的北极的磁通量导体。

图4示出了根据本发明的实施例的单个北极磁通量传导叠片。

图5示出了根据本发明的实施例的连接到磁体的南极的磁通量导体。

图6示出了根据本发明的实施例的单个南极磁通量传导叠片。

图7示出了根据本发明的实施例的连接到磁体叠片的北极的三个磁通量导体和连接到磁体叠片的南极的三个磁通量导体。

图8示出了根据本发明的实施例的转子组件的分解视图。

图9示出了根据本发明的实施例的电动机交流发电机的部分截面。

图10示出了根据本发明的实施例的在转子的第一次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图11示出了根据本发明的实施例的在转子的第二次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图12示出了根据本发明的实施例的组装和封装的定子以及组装和封装的转子。

图13示出了根据本发明的实施例的电动机交流发电机的部分截面。

图14示出了根据本发明的实施例的在转子的第一次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图15示出了根据本发明的实施例的在转子的第二次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图16示出了根据本发明的实施例的定子组件的分解视图。

图17示出了根据本发明的实施例的连接到磁体的北极的磁通量导体。

图18示出了根据本发明的实施例的单个北极磁通量传导叠片。

图19示出了根据本发明的实施例的连接到磁体的南极的磁通量导体。

图20示出了根据本发明的实施例的单个南极磁通量传导叠片。

图21示出了根据本发明的实施例的转子组件的分解视图。

图22示出了根据本发明的实施例的在转子的第一次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图23示出了根据本发明的实施例的在转子的第二次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图24示出了根据本发明的实施例的在转子的第三次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图25示出了根据本发明的实施例的在转子的第四次定向期间在磁通量导体中的磁通量。

图26示出了根据本发明的实施例的定子组件的分解视图。

图27示出了根据本发明的实施例的转子组件。

图28示出了根据本发明的实施例的磁通量导体和磁通量开关的剖视图。

图29示出了根据本发明的实施例的电动机/交流发电机的部分截面。

具体实施方式

以多个不同的实施例，主要是以四个特别描述的实施例来显示和描述本发明。第一个特别描述的实施例是单相装置。第二个特别描述的实施例也是具有不同磁通量通路几何形状的单相装置。第三个描述了三相型的装置。第四个是在定子的内部具有其转子的单向型的装置。还有超出这些特别描述的(诸如内部具有转子的三相装置)该装置的其它实施例，其尽管在这里没有清楚地描述，但是从这四个实施例可以暗示，或者可以完全理解。

如图1所示，本发明的实施例包括定子1，其具有环形磁体2、一组北极磁通量导体4、一组南极磁通量导体6和功率线圈8。北极和南极磁通量导体4和6与磁体2直接接触。磁通量导体4、6由容易传导磁场的材料制成。铁质材料可以适用，且一种特殊的材料为粉末金属，尽管也可选择地使用其它材料。磁通量导体4和6朝着功率线圈8引导磁体2的磁场。功率线圈8是电线圈，当装置用作交流发电机时，在功率线圈中产生电压。当用作电动机时，功率线圈8提供电压和电流来给装置供电。功率线圈8包括电导线10，当装置用作交流发电机时，其收集输出功率，或者当装置用作电动机时，其提供功率。

图2是图1的环形磁体的更详细的分解视图。本发明的一个实施例是包括同中心设置的永磁体12和电磁体14的混合磁体，尽管本发明的实施例可选择地只包括单个永磁体12或者单个电磁体14。在只具有永磁体12的磁体2的结构中，缺少电磁体14，以及连接到电磁体14的电导线16。在只具有电磁体14的磁体2的结构中，永磁体12被具有与永磁体相同形状的铁磁材料的圆筒替代，以传导由电磁体14产生的磁通量。然后，通过调节施加到电磁体14的电导线16上的电压来增加或者减小磁场。在永磁体12和电磁体14都用作混合磁体的磁体2的一种结构中，电磁体14可选择地增加到永磁体12的磁场，或者从永磁体12的磁场减去。这允许当需要启动、离合或者制动时通过电磁体14来调节场强，同时也允许电动机/交流发电机在没有外部电流源的情况下只使用由永磁体12产生的场来运行大部分时间。

连接到磁体2的北极的磁通量导体4可选择地形成为如图3所示的单个件。磁通量导体包括安装环18，其为磁通量导体提供结构支撑。安装环18接触磁体2(没有显示)的北极侧，且将磁体2保持在其合适的位置中。接附到安装环18的是多个磁通量导体叠片20。叠片20从磁体2引导磁场到合适的位置。每个叠片20从安装环18径向向外延伸，且分离成两个传导部分。

图4示出了单个北极磁通量导体叠片20。上部传导部分22从安装环18直接径向向外延伸。下部传导部分24从上部传导部分22向下延伸。在上部和下部传导部分22和24之间，有限定在每个叠片20内的凹口26，以保持功率线圈8(没有显示)。除了向下延伸以外，每个下部传导部分24弯曲，使得下部传导部分24不与上部传导部分22垂直对准。每个下部传导部分24圆周地隔开，以处于两个相邻上部传导部分22之间的一半距离处。在一个实施例中，图3的磁通量导体4包括60个叠片20，以致两个叠片20之间的旋转分离为6度。由于下部传导部分24从上部传导部分22圆周地偏移，所以两个传导部分22和24之间的总体偏移为3度。磁通量导体4可选择地由粉末状的金属铸造为单个件。然而，磁通量导体4可选择地制造为使得安装环18为单个件，且每个叠片20为牢固地接附到安装环18的分离件。

在图5中显示另一组磁通量导体6。磁通量导体6磁连接到磁体2(没有显示)的南极。磁通量导体6与图3的磁通量导体4具有类似的结构。磁通量导体6包括安装环28，其连接到磁体2的南极。叠片30从安装环28径向向外突出。

图6示出了磁通量导体6的叠片30分离为上部传导部分32和下部传导部分34，其从安装环28径向延伸。在上部传导部分32和下部传导部分34之间限定凹口36，以保持功率线圈8(没有显示)。上部传导部分32相对于下部传导部分34圆周地偏移，使得两组传导部分32和34交错。

图1的磁通量导体4和6相互定向为使得北极磁通量导体4的叠片20与南极磁通量导体6的叠片30交替，如图7所示。叠片20和30合适地分开，以便只有很少或者没有磁通量通过相邻叠片之间的空气间隙泄漏。近似千分之50英寸的空间足够最小化磁通量泄漏。北极叠片20的上部和下部传导部分22和24与南极叠片30的上部和下部传导部分32和34交错，以致每个北极叠片20的上部传导部分22与南极叠片30的下部传导部分34垂直对准。类似的，每个北极叠片20的下部传导部分24与南极叠片30的上部传导部分32垂直对准。图7示出了三个北极叠片20和三个南极叠片30的侧视图。

根据本发明的实施例，功率线圈8具有电导线10，其传送由电动机/交流发电机产生或者要求的功率。例如，一旦北极磁通量导体4和南极磁通量导体6围绕磁体2组装(参考图1)，功率线圈缠绕入凹口26、36。功率线圈8可选择地由铜箔缠绕，其装配到凹口中，使得在绕组之间有一层绝缘层(没有显示)，或者由绝缘矩形金属丝的绕组制成。或者，功率线圈可选择地用通常圆形的绝缘金属丝缠绕，但是具有比用铂或者矩形金属丝低的填充系数。可选择地是“U”形绝缘材料的轨道(没有显示)，例如，搁置在凹口26、36中，其中缠绕功率线圈8，以通常防止或者减小功率线圈8在磁通量传导叠片20、30上短路的可能性。

到目前为止，已经描述了电动机/交流发电机的定子1。为了起电动机或者交流发电机的作用，该装置包括转子，当用作交流发电机时，其提供输入旋转和转矩，当用作电动机时，其传送旋转和转矩。图8示出了电动机/交流发电机的转子37。转子37包括安装在轴40上的转子罩38，该轴在轴承42中旋转。根据本发明的实施例，当该装置用作电动机时，轴40由该装置驱动，或者当该装置用作交流发电机时，该轴驱动该装置。接附到转子罩38内部，有多个磁通量开关44。一个实施例包括以6度间隔接附到转子罩38内部的60个磁通量开关44。

图9示出了根据本发明的实施例的电动机/交流发电机的截面侧视图。安装到转子罩38上的，有连同转子37一起旋转的磁通量开关44。定子1包括磁体2，其提供北极面朝上且南极面朝下的磁场。磁通量传导叠片4和6与磁体2接触。磁通量导体4和6从磁体2很有效地传导磁场，使得基本来自磁体2的所有磁通量被引导通过磁通量导体4和6。磁通量导体4和6包括凹口26(没有显示)和36，功率线圈8安装其中。磁通量开关44接触磁通量导体4和6，以完成磁路和传导来自磁体2的磁通量。由磁通量导体4和6限定的磁路以及磁通量开关44包围功率线圈8，以致在功率线圈8的圆周中通过的磁场的变化在功率线圈中感应EMF电压，且该装置用作交流发电机。

在磁通量导体4和6以及磁通量开关44中的磁场改变来在功率线圈8中感应电压的方法可以参考图10和11来很好地理解。图10示出了当转子37处于第一位置中时定子1的一部分和磁通量开关44。在图10中，磁通量开关44接触北极磁通量导体叠片20的上部传导部分22和南极磁通量导体叠片30的下部传导部分34。来自磁体2的磁通量通过上部传导部分22径向向外引导通过北极磁通量导体叠片20，然后向下通过磁通量开关44，最终沿着南极磁通量导体叠片30径向向内通过下部传导部分34，在该南极磁通量导体叠片30处磁通量重新进入磁体2的南极。当转子37旋转时，磁通量开关44通过磁通量引导部分22和34，且临时接触叠片20和30来形成该磁路。

图11示出了在如图10所示的结构以后(在一个实施例中旋转3度以后)的时刻出现的结构中的定子1的一部分和磁通量开关44。当转子37旋转时，磁通量开关44从一对磁通量传导部分22和34前进到下一对22和32。在图11中显示的结构中，来自磁体2的磁通量径向向外引导通过北极磁通量传导叠片20。然而，当磁通量部分离开叠片20时，其向下引导通过叠片20的下部传导部分24。然后，磁通量进入磁通量开关44的底部，且向上引导通过磁通量开关44。在磁通量开关44的顶部，磁通量进入南极磁通量传导叠片30的上部传导部分32。然后，磁通量向下引导通过磁通量传导叠片30，且然后重新进入磁体2的南极。在图11中显示的结构中，磁通量跟随限定“8字形”的通道。

在图10和图11中显示的结构之间的主要不同在于，磁通量在功率线圈8的圆周内通过。在图10中，磁通量跟随在顺时针方向上围绕功率线圈8移动的通道，在向上的方向上在功率线圈8的周边内通过一次。相反，在图11中显示的结构使得磁通量跟随围绕功率线圈8的“8字形”通道。磁通量通道在中心附近向上通过功率线圈8一次，然后向下通过内部，然后向上到功率线圈8圆周的外部，然后再次向下通过内部。在图11中显示的位置的磁通量的总和是在向上方向上一次通过的磁通量减去在向下方向上两次通过，其等于一次向下通过。在一个实施例中，磁通量开关44的每隔3度的旋转在叠片20和30的对之间移动，在功率线圈8的圆周内通过的净磁通量反向，且在功率线圈8中感应AC电压。使用本领域中的普通技术人员在阅读了本披露时所熟悉的标准技术，在功率线圈中产生的AC电力然后可选择地整流为DC电力。

如果该装置作为电动机工作，那么AC电流施加到功率线圈8，围绕功率线圈8的磁场通过磁通量开关44。参考图11，当电流通过功率线圈8流出页面时，感应的围绕功率线圈8的磁场为在逆时针方向，这样在磁通量开关44中的磁场处于向上的方向，增强了目前在该位置处的磁通量。当在功率线圈8中的电流的方向反向时，感应的磁通量现在反向削弱在图11中显示的位置处的磁通密度，但是增强了如在图10中显示的下一个位置处的磁通密度。磁通量开关物理上吸引，以完成磁通量回路，磁通量越大，吸引越强。一旦电动机在与电频率同步的速度下旋转，当其接近时，磁通量开关44被强烈地吸引到一对磁通量传导部分24和32，或者22和34。然后，当其离开时，该吸引变弱，且吸引到下一对24和32或者22和34增强。在该实施例中，从静止状态的电动机旋转方向是不确定的，因为顺时针旋转和逆时针旋转是同样可能的。一旦电动机在某个方向上旋转，其将确切地以在功率线圈8中的AC电流的频率来继续在该方向上旋转。如果电动机的阻力转矩达到临界域值，电动机将简单地失速。在这些方面，本发明的实施例表现为很像同步电动机。本发明的实施例不像同步电动机之处在于，由于磁通量开关44不是磁体，所以没有排斥力。从一个位置到下一个有简单的小和大的吸引，而不是从一个位置排斥且吸引到下一个位置。

本发明的实施例得益于被封装(填充有环氧树脂)，以维持磁通量导体20、30和磁通量开关44之间的尺寸稳定性。根据本发明的实施例，所有的部件都是固态的和持久的，因此不需要维护。此外，只有定子1和转子37之间的运动，以致在最终的组件中，只需要两个部件，完全封装的定子1和完全封装的转子37。图12示出了封装的定子1组件和封装的转子37组件。

在功率线圈8中的电压的频率与磁场反向的频率相同。在所示的装置中，有60个磁通量传导叠片20连接到北极磁极，60个磁通量传导叠片30连接到南极磁极。因此，对于转子的每次旋转，磁场反向60次。这相当于60个磁极的交流发电机，尽管该装置通过单个磁体来获得，且可选择地容纳于比现有技术的具有60个磁极的交流发电机小很多的物理空间中。该装置可选择地设计有较大量的磁通量传导叠片20、30，以致磁极的数量增加。一种设计考虑在于，叠片通常应该相互充分隔开，以最小化叠片之间的磁通量泄漏。根据一个实施例，叠片相互分开至少0.05英寸，以最小化磁通量泄漏。本发明的实施例使用60个磁通量开关44，其围绕转子罩38每隔6度设置，以致它们同时都接触类似对的北极和南极叠片20、30。

显示和描述的装置具有与转子的转速的60倍相等的输出频率。对于100RPM的转子速度，输出频率将为每分钟6000周，或者100Hz。与根据现有技术的典型的6磁极交流发电机相比，对于相同的转子速度，其具有10Hz的输出频率。由于在给定转速下的高电频率，与工作在相同转速下的现有技术的电动机和交流发电机相比，该装置在高很多的电压下工作。该电压与磁通量的变化率成正比。因此，对于给定的磁场强度，变化率随着频率和电压成比例地增加而增加。这提供了优于典型的现有技术的电动机和交流发电机的几个优点。首先，由于10个折叠增加电压，流过输出线圈的电流减小了因子10，以致在线圈中的电阻损耗减小了因子100，这是由于电阻损耗等于电流的平方乘以电阻。或者，与典型的现有技术的装置相比，该装置可以在输出线圈中具有较少的金属丝匝，且产生相同的输出电压和电流。通过使金属丝的长度(匝数)减小因子10，线圈的成本也减小了因子10，以及电阻损耗减小了因子10。输出线圈的环形还可选择地减小绕组中的阻抗损耗，从而提供了额外的效率增益。

频率和电压的增加允许装置的很高的功率密度。根据本发明的实施例的装置的功率密度近似比典型的现有技术的6个磁极的电动机或者交流发电机的功率密度高10倍。换句话说，对于给定的额定功率，该装置可选择地封装到只有典型的现有技术的电动机或者交流发电机所要求的空间的1/10的空间中。这使得该装置用于空间或者重量重要的地方更加有吸引力。

现有技术的交流发电机可以在更高的转速下旋转来获得与在上面两段中描述的那些相关的优点。然而，在现有技术的交流发电机中，磁芯损耗将使这样的工作模式效率低。根据本发明的实施例的磁芯损耗的重大减小使得较高的电频率成为可能。磁芯损耗由当磁场在材料中反向时的磁滞，以及当磁场在材料中变化时在导电材料中感应的涡电流引起。由于磁通量导体20、30材料不经历磁滞，所以只有的损耗是由于磁通量增加然后减小(但是永远不反向)引起的涡电流。这样，像粉末状的铁一样的材料作为磁通量导体能很好地工作，这是由于与相同渗透性的其它材料相比，粉末状的铁中的涡电流很小。

由于磁通量只在磁通量开关44中反向，所以磁滞损耗只在磁通道的小部分中产生，所以磁滞损耗大大地减小。因为磁通量开关44是如此的小，所以它们选择性地优化来最小化磁滞和涡电流损耗。磁通量开关44选择性地由层压的钢制成，以最小化损耗。由于它们很小的尺寸，可选择地由金属玻璃形成磁通量开关44是经济的。

根据本发明的实施例的电动机/交流发电机的上述效率的改进和较高的频率有助于产生比现有技术的电动机/交流发电机如此巨大的改进。因为磁芯损耗由于磁滞和涡电流而惊人地增加，所以现有技术的电动机/交流发电机在这样高的频率下不是有效的。根据本发明的实施例的电动机/交流发电机不但提供了在小空间中装配很多磁极的几何形状，这样允许在适度转速下的高电频率，而且提供了磁芯损耗的极大减小，以使得高频率电动机/交流发电机较实际。

由于磁体2可选择地为永磁体12、电磁体14，或者两者的组合，所以可以根据需要改变场强。这样允许装置用作无限可变电压控制器。在慢速旋转下增加磁场，和在快速旋转下减小磁场保持电压恒定，从而不需要变速箱或者其它传动装置来与该装置一起使用。这推断了该装置的很多使用。例如，当用作连接到飞轮的发电机时，其可选择地工作为直接驱动发电机，且输出恒定的电压，而不需要变速箱。可变磁场的另一种使用在于与上述相反的操作，在启动期间减小磁场，以使旋转更容易，然后当涡轮运转更快时增加磁场，以用作制动系统；这样恒定的速度、可变的输出的风发生器是可能的。这大大地节省了风轮机的成本和维护问题。

由于本发明的电动机/交流发电机的一个实施例是有效的60磁极电动机/交流发电机，所以变动力矩由于围绕旋转通道的磁极的均匀分布而减小。替代传统电动机交流发电机中的6个磁极在旋转通道中产生必须由外部转矩机械克服的六个点(作为交流发电机)，通过本发明的实施例有60个磁极，这样在旋转中有60个点。通过只有每隔3度的小增加来替代传统的6磁极电动机/交流发电机的每隔30度的转矩的大增加，本发明的实施例消除了围绕完全的旋转的转矩。

本发明的第二个具体描述的实施例通过最小化经历磁滞的材料的量来进一步优化作为交流发电机的工作。图13示出了根据该实施例的截面图，类似于第一个实施例的图9中显示的视图。第二个实施例的很多元件与第一个实施例中的相同，诸如磁体2、功率线圈8和转子罩38。本发明的第二个实施例利用在北极磁通量导体叠片52和南极磁通量导体叠片51中的容纳功率线圈8的更深的凹口50，以及现在在凹口50中旋转的更小的磁通量开关54。北极磁通量导体叠片52具有伸长的上部传导部分56和伸长的下部传导部分58。尽管在图13中没有显示，南极磁通量导体51类似地具有更长的上部传导部分60和下部传导部分62。

图14和15示出了两个北极磁通量导体叠片52、一个南极磁通量导体叠片51和一个磁通量开关54的截面图。在这些图中可以看出，磁通量导体叠片51、52是平的，且在叠片51、52的上部传导部分56、60和下部传导部分58、62之间没有如在第一个实施例中有的那样的偏移。还可以看出，磁通量开关54倾斜一定角度，使得其接触一极的一个上部传导部分56、60和相对极的相邻的下部传导部分62、58。在第二个实施例中，磁通量导体51、52和磁通量开关54是平的形状，其将极大地使制造容易。图14和15示出了当磁通量开关54旋转通过磁通量传导叠片51、52时的顺序。在图14中，磁通量开关将北极上部传导部分56连接到相邻的南极下部传导部分62。在图15中，一会以后，磁通量开关将南极上部传导部分60与相邻的北极下部传导部分58连接，这样，磁场围绕图14和图15之间的功率线圈8反向。

第二个实施例的一个优点在于小的磁通量开关54。由于磁通量开关54是该实施例的经历磁场的唯一的部分，所以磁通量开关越小，磁滞损耗越小。此外，由于简单形状的小磁通量开关，由经历特别小的磁滞损耗的诸如金属玻璃之类的特殊材料制成的磁通量开关是经济的。磁通量开关54可以将尺寸减小，直到相对的磁通量导体51、52之间的磁通量泄漏由于很窄的凹口50而成问题。

本发明的第三个特别描述的实施例是三相电动机/交流发电机。这里描述的该三相实施例优化为低磁滞损耗，且使用与如本发明的第二个特别描述的实施例所描述的单向交流发电机相类似的磁通量导体和磁通量开关布局。三相型的其它布局是可能的(诸如一个类似于这里特别描述的第一个实施例，或者一个具有内部转子的实施例)，且考虑为包括在本发明的范围内。

本发明的三相的第三个实施例包括在图16中显示的定子101和在图21中显示的转子160。图16显示了定子101的部件。定子101具有环形磁体102、一组北极磁通量导体104、一组南极磁通量导体106和三个功率线圈108、110、112。北极和南极磁通量导体104和106与磁体102直接接触。类似于前面的实施例，磁通量导体可选择地由容易传导磁场和抵制涡电流的材料制成，诸如粉末状的铁。磁通量导体104和106朝着功率线圈108、110、112引导磁体102的磁场。功率线圈108、110、112是电线圈，当装置用作交流发电机时，线圈中产生电压。当用作电动机时，功率线圈108、110、112提供电压和电流，以给装置供电。每个功率线圈108、110、112分别包括电导线114、115、116，当装置用作交流发电机时，其收集输出功率，或者当装置用作电动机时，其提供功率。每个功率线圈108、110、112的电力波形与其它两个相位差120度。当组合时，三个功率线圈108、110、112的输出产生三相电力。在三相实施例中的磁体102在各方面都类似于在单相实施例中的磁体2(如图2可见)，包括永磁体、电磁体或者采用两者的混合磁体形式。

连接到磁体102的北极(没有显示)的磁通量导体104可选择地形成为如图17所示的单件。磁通量导体包括安装环118，其为磁通量导体提供结构支撑。安装环118接触磁体102的北极侧，且将磁体102保持在其合适的位置中。接附到安装环118的是多个磁通量导体叠片120。叠片120从磁体102引导磁场到合适的位置。每个叠片120从安装环118径向向外延伸，且分离成四个传导部分。

图18示出了单个北极磁通量导体叠片120。叠片120是具有四个传导部分的平的件，这些传导部分这里以下降的顺序描述，如图18所示。应该注意，为了清楚起见，参考在图中它们的位置，这样使用措词“顶部”、“上部”、“下部”和“底部”。在此和在说明书中的其它地方这样使用描述性的标记，意在有助于清楚地区分类似的元件，且绝不是限制本发明。顶部传导部分124从安装环118直接径向向外延伸。上部传导部分126从顶部传导部分124向下延伸。在顶部和上部传导部分124和126之间，有限定在每个叠片120内的凹口128，以保持功率线圈108(没有显示)。下部传导部分130从上部传导部分126向下延伸。在上部和下部传导部分126和130之间，有限定在每个叠片120内的凹口132，以保持功率线圈110(没有显示)。底部传导部分134从下部传导部分130向下延伸。在下部和底部传导部分130和134之间，有限定在每个叠片120内的凹口136，以保持功率线圈112(没有显示)。在一个实施例中，图17的磁通量导体104包括60个叠片120，以致两个叠片120之间的分离为6度。磁通量导体104可选择地由粉末状的金属铸造为单个件。然而，磁通量导体104可选择地制造为使得安装环118为单个件，且每个叠片120为牢固地接附到安装环118的分离件。

在图19中显示另一组磁通量导体106。磁通量导体106磁连接到磁体102的南极。磁通量导体106与图17的磁通量导体104简单地反向具有类似的结构。磁通量导体106包括安装环138，其连接到磁体102的南极。叠片140从安装环138径向向外突出。

图20示出了磁通量导体106的单个磁通量传导叠片140。叠片140是平的件，且分离为如图20所示的下降顺序描述的四个传导部分；顶部传导部分144、上部传导部分146、下部传导部分150和底部传导部分154。底部传导部分154从安装环138直接径向向外延伸。凹口148、152和156如所示的限定在传导部分144、146、150、154之间，且分别保持功率线圈108、110和112(没有显示)。

磁通量导体104和106相互定向为使得北极磁通量导体104的叠片120与南极磁通量导体106的叠片140交替。叠片120和140分开为使得只有很少或者没有磁通量通过相邻叠片之间的空气间隙泄漏。

到目前为止，只讨论了第三个特别描述的实施例的电动机/交流发电机的定子101。图21示出了电动机/交流发电机的转子160。转子160包括安装在轴164上的转子罩162，该轴在轴承166中旋转。根据本发明的实施例，当该装置用作电动机时，轴164由这里描述的装置驱动，或者当该装置用作交流发电机时，该轴驱动该装置。接附到转子罩162内部，有多个排列为一个在另一个下面的圆周的三排的磁通量开关168、170、172，其以如图21所示的下降顺序被称为高排磁通量开关168、中间排磁通量开关170和低排磁通量开关172。应该注意，为了清楚起见，参考在图中它们的位置来使用措词“高”、“中间”、和“低”。在此和在说明书中的其它地方这样使用描述性的标记，意在有助于清楚地区分类似的元件，且绝不是限制本发明。一个实施例包括以6度间隔接附到转子罩162内部的在每排中的60个磁通量开关168、170、172。每排可旋转地与其它两排偏移2度。在转子160设置在组装的定子101上以后，磁通量开关168、170、172通过在转子罩162中的槽(没有显示)来安装。高磁通量开关168通过在磁通量传导叠片120、140中的凹口128、148来旋转。中间磁通量开关170通过凹口132、152来旋转，且下磁通量开关172通过在磁通量传导叠片120、140中的凹口136、156来旋转。在北极磁通量传导叠片120和南极磁通量传导叠片140之间的传导磁通量中的磁通量开关168、170、172的工作产生三相电力，如图22、23、24和25中清楚地显示。

图22、23、24和25示出了一组三个磁通量开关：高磁通量开关168、中间磁通量开关170和低磁通量开关172旋转通过3度弧或者半圆周的序列。在这一系列图中的旋转为从上部观察的顺时针方向。显示的为功率线圈108、110和112，具有顶部124、上部126、下部130和底部134、传导部分的两个北极磁通量传导叠片120，以及具有顶部144、上部146、下部150和底部154、传导部分的两个南极磁通量传导叠片140。在每幅图中，只标记了在图中的描述中提到的传导部分。在磁通量开关168、170或者172和在磁通量导体120和140中的箭头表示峰值磁通量流的位置和方向。在功率线圈108、110或者112上的箭头表示峰值电流的方向。为了说明起见，当电流流到如图所示的右边时，电流定义为正，当电流流到如图所示的左边时，定义为负。

在图22中，高磁通量导体168将南极磁通量叠片140的顶部传导部分144磁连接到北极磁通量叠片120的上部传导部分126，引起磁通量围绕功率线圈108在逆时针方向上旋转，感应电流在功率线圈108中流到左边，或者负方向。依赖于磁通量传导叠片120、140和磁通量开关168、170、172的结构的细节，任选地还有在两个功率线圈108、110、112中(在该图中线圈110和112)感应的一些少量的电流没有提到，这是如果需要标准三相电力输出的情况。为了说明起见，只显示和讨论峰值电流和磁通量。

图23是与图22旋转1度以后相同的视图。中间磁通量开关170将北极磁通量叠片120的上部传导部分126磁连接到南极磁通量叠片140的下部传导部分150，引起磁通量围绕功率线圈110在顺时针方向上旋转，感应电流在功率线圈110中流到右边，或者正方向。

图24是与图22旋转2度以后相同的视图。低磁通量开关172将南极磁通量叠片140的下部传导部分150磁连接到北极磁通量叠片120的底部传导部分134，引起磁通量围绕功率线圈112在逆时针方向上旋转，感应电流在功率线圈112中流到左边，或者负方向。

图25是与图22旋转3度以后相同的视图。高磁通量开关168将北极磁通量叠片120的顶部传导部分124磁连接到南极磁通量叠片140的上部传导部分146，引起磁通量围绕功率线圈108在顺时针方向上旋转，感应电流在功率线圈108中流到右边，或者正方向，其与图22相反。这样，电流在功率线圈108中被反向，在3度旋转以后完成了半周。

本发明的三相实施例具有方向性的优点，即，向前和向后。在单相实施例中，当用作电动机时，旋转方向是不确定的，但是通过三相实施例，有清楚的旋转通道(在图23-26中显示的实施例中为顺时针)。通过适当的控制，旋转方向通过切换供给到功率线圈108、110、112的任何两个的电力的相对相来可选择地反向。此外，应该注意，在本发明的第三个特别描述的实施例中，电动机/交流发电机具有60个磁极和三相，但是仍然只使用一个磁体。

根据本发明的实施例的好处在于转子的低惯性。由于只有磁通量开关旋转，它们可选择地制成很轻来使用，其中，转子的惯性是一个关键的问题。为了进一步减小转子的惯性，可以反向转子的结构，使得磁体在定子的外部，功率线圈在内部。这允许磁通量开关位于转子的内部，其中，转子具有较低的惯性力矩，且转子更轻。

装置的单相内部转子变化描述为本发明的第四个特别描述的实施例。虽然在第四个实施例中描述单相装置，但是可以理解，该内部转子结构可以同样地用于单相装置。图26示出了本发明的第四个实施例的定子201的分解视图。定子201具有类似于其它实施例的环形磁体202、一组北极磁通量导体204、一组南极磁通量导体206和功率线圈208。磁通量导体204和206引导在外部上的磁体202的磁场朝着在内部上的功率线圈208。

磁通量导体204和206可选择地形成为单件，如在其它三个实施例中一样。磁通量导体204、206包括安装环218、228，其为磁通量导体204、206提供结构支撑，且将磁体202保持在合适的位置中。接附到安装环218、228的分别是多个磁通量导体叠片220、230。叠片220、230从磁体202传导磁场到合适的位置。

磁通量导体204和206相互定向为使得北极磁通量导体204的叠片220与南极磁通量导体206的叠片230交替。叠片220和230合适地分开，以便只有很少或者没有磁通量通过相邻叠片之间的空气间隙泄漏。

图27示出了本发明的第四个实施例的电动机/交流发电机的转子237。转子237包括转子轴240，其在轴承242中旋转。当该装置用作电动机时，轴240由本发明的各个实施例中的装置驱动，或者当该装置用作交流发电机时，该轴驱动本发明的各个实施例中的装置。安装到轴240的外部的是多个磁通量开关244。一个实施例包括以6度间隔接附到轴240的60个磁通量开关244。每个磁通量开关244在其中央部分具有双弯曲，使得其将上部传导部分222、232与相邻的相对极的下部传导部分234、224连接。

图28示出了本发明的第四个特别描述的实施例的剖视图，其中，示出了磁通量开关244和两个北极磁通量传导叠片220和两个南极磁通量传导叠片230。每个叠片220、230分离成两个传导部分。这样，北极叠片220具有上部传导部分222和下部传导部分224，在它们之间限定凹口226，南极叠片230具有上部传导部分232和下部传导部分234，在它们之间限定凹口236。磁通量开关244使北极磁通量传导叠片220的上部传导部分222与南极磁通量传导叠片的下部传导部分234相连。

图29示出了本发明的第四个实施例的电动机/交流发电机的截面侧视图，类似于第一个实施例的图9中显示的视图，以及第二个实施例的图13的视图。安装到转子轴240，有连同轴240一起旋转的磁通量开关244。定子包括磁体202，其提供磁场，使得北极朝上，南极朝下。磁通量导体204和206与磁体202相接触。磁通量导体204和206包括凹口226和236，其中，安装功率线圈208。磁通量开关244接触磁通量导体204和206，以完成磁路，且传导来自磁体202的磁通量。

第四个实施例示出了一种与本发明的前面的实施例不同的几何形状(转子237在内部，定子201在外部，磁通量开关244双弯曲)。该新描述的几何形状有助于减小转子的惯性。还有其它的几何形状是可能的，且仍然在本发明的范围内，这些替代的几何形状可以提供一些优点。例如，定子和转子两者都终止于相互邻接的平盘形的布局是可能的，且可选择地需要来便于构造或者需要来产生跨过膜的电力。这样，转子不在定子的内部或者外部上，而是在定子面上。另一种可能的形式是作为线性电动机/交流发电机，其中，磁通量导体直线布置，且磁通量开关接附到往复运动的轴。这样的线性交流发电机例如与Stirling电动机一起使用将是有用的。意在将产生相同或者类似的电磁效果的布局的上述和其它几何形状以及变化包括在本发明的范围内。特别描述的实施例示出了一些本发明可以包括的变化，但是绝不是意在限制本发明的范围。

应该注意，本发明的实施例和现有技术的电动机和交流发电机之间的一个差别在于磁场和运动的基本定向。在现有技术的电动机和交流发电机中，旋转的轴线、磁场的定向和定子与转子之间的相对运动的线路都相互垂直。在本发明的实施例中，磁场的定向和旋转的轴线是平行的，且每个垂直于转子和定子之间的相对运动的线路。该不同可选择地允许本发明的实施例用于现有技术的电动机和交流发电机不能实用的地方，诸如上述的跨膜发电或者传送电力。

在上述的特别描述的实施例中的本发明的电机包括几个部件。这些部件包括磁体(例如图1中的元件2)、设置为形成环的电导体(例如图1中的元件8)、多个磁通量导体(例如图1中的元件4和6)，其将来自磁体的磁通量引导通过电导体，其中，第一组磁通量导体(例如图1中的元件4)在第一方向上引导磁通量通过电导体，且第二组磁通量导体(例如图1中的元件6)在第二方向上引导磁通量通过电导体，以及用于交替地连接和断开第一和第二组磁通量导体的开关(例如图8中的元件44)。开关可以可选择地接附到电机的转子，推动力可以可选择地施加到转子，以感应电流来在电导体中流动，或者交流电流可以可选择地施加到电导体，以给予转子运动。应该注意，电导体的环和磁体可选择地为环形，尽管它们可以采用不同的形状或者形式。磁体和电导体可以可选择地为同中心地定向，尽管其它定向也是可能的。如果磁体和电导体是环形的，且它们同中心地定向，那么磁体可以可选择地具有比电导体小的直径，且可以可选择地设置在电导体的外围内，或者电导体可以可选择地具有比磁体小的直径，且可以可选择地设置在磁体的外围内。磁通量导体可以可选择地由粉末状的铁形成，尽管其它材料也可以很好地工作。开关可以可选择地由层压的钢或者金属玻璃形成，尽管其它材料也可以对开关很好地工作。本发明的电机可以可选择地包括三个电导体，每个设置为形成环，其中，磁通量导体将来自磁体的磁通量引导通过所有三个电导体的环。在这样的情况下，电机将包括开关，其用于通过所有三个电导体来交替地连接和断开磁通量导体，以便电机作为三相电机工作。用于本发明的电机中的磁体可以可选择地为永磁体、电磁体或者包括并置的永磁体和电磁体的混合磁体，以便永磁体和电磁体的磁场叠加。

虽然显示和描述了本发明的实施例，本领域中的普通技术人员会明白，在不偏离本发明的范围的情况下，可以在这些实施例中进行各种修改。因此，意在使本发明不限于这里描述和显示的具体的实施例。

Claims

1.一种电机，其包括：

磁体，

设置为形成环的电导体，

多个磁通量导体，其将来自所述磁体的磁通量引导通过电导体的所述环，其中，第一组所述磁通量导体在第一方向上引导所述磁通量通过所述环，且第二组所述磁通量导体在第二方向上引导所述磁通量通过所述环，以及

用于交替地连接和断开所述第一和第二组磁通量导体的开关。

2.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述开关接附到电机的转子。

3.如权利要求2所述的电机，其特征在于，原动力施加到所述转子，以感应电流来在所述电导体中流动。

4.如权利要求2所述的电机，其特征在于，交流电流施加到所述电导体，以给予所述转子运动。

5.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁体和所述电导体两者都为环形。

6.如权利要求5所述的电机，其特征在于，所述磁体和所述电导体为同中心地定向。

7.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述磁体具有比所述电导体小的直径，且设置在所述电导体的外围内。

8.如权利要求6所述的电机，其特征在于，所述电导体具有比所述磁体小的直径，且设置在所述磁体的外围内。

9.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁通量导体由粉末状的铁形成。

10.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述开关由层压的钢形成。

11.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述开关由金属玻璃形成。

12.如权利要求1所述的电机，其特征在于，还包括两个额外的电导体，每个设置为形成环，其中，所述多个磁通量导体将来自所述磁体的磁通量引导通过所有三个电导体的环，且还包括多个开关，用于通过所有三个电导体来交替地连接和断开磁通量导体，以便所述电机作为三相电机工作。

13.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁体为永磁体。

14.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁体为电磁体。

15.如权利要求1所述的电机，其特征在于，所述磁体为包括并置的永磁体和电磁体的混合磁体，以便所述永磁体和所述电磁体的磁场叠加。

16.一种发电的方法，其包括：

提供磁体，

提供设置为形成环的电导体，

使用多个磁通量导体，以将来自所述磁体的磁通量引导通过电导体的所述环，其中，第一组所述磁通量导体在第一方向上引导所述磁通量通过所述环，且第二组所述磁通量导体在第二方向上引导所述磁通量通过所述环，以及

在开启状态和关闭状态之间交替地切换所述磁通量导体，以在所述电导体中感应交流电。

17.如权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在转子上提供开关，以及旋转所述转子来在所述磁通量导体的交替的磁通量导体之间移动所述开关，以便在开启和关闭状态之间交替地切换所述磁通量导体的步骤。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，还包括将所述电导体中的交流电整流为直流电的步骤。

19.一种提供原动力的方法，其包括：

提供磁体，

提供设置为形成环的电导体，

使用多个磁通量导体，以将来自所述磁体的磁通量引导通过电导体的所述环，其中，第一组所述磁通量导体在第一方向上引导所述磁通量通过所述环，且第二组所述磁通量导体在第二方向上引导所述磁通量通过所述环，

使用转子上的开关来在开启状态和关闭状态之间切换所述磁通量导体，以及

在所述电导体中提供交流电流，使得当所述交流电流的极性改变符号时，所述开关在连续的磁通量导体之间移动。

20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

提供第二和第三电导体，每个设置为环，

使用多个磁通量导体，以将来自所述磁体的磁通量引导通过所述第二和第三电导体的所述环，其中，第一组所述磁通量导体在第一方向上引导所述磁通量通过所述第二和第三环，且第二组所述磁通量导体在第二方向上引导所述磁通量通过所述第二和第三环，

在所述电导体中提供三相交流电流，使得所述开关在连续的磁通量导体之间移动，以在预定的方向上旋转所述转子。

21.一种电机，其包括：

磁通量源，

设置为形成环的电导体，

多个磁通量导体，其将来自所述磁通量源的磁通量引导通过电导体的所述环，其中，第一组所述磁通量导体在第一方向上引导所述磁通量通过所述环，且第二组所述磁通量导体在第二方向上引导所述磁通量通过所述环，以及

22.一种电机，其包括：

磁体，

导电材料的环，

多个磁通量导体，其将来自所述磁体的磁通量引导通过电导体材料的所述环，其中，第一组所述磁通量导体在第一方向上引导所述磁通量通过所述环，且第二组所述磁通量导体在第二方向上引导所述磁通量通过所述环，以及

23.一种电机，其包括：

磁体，

设置为形成环的电导体，

用于将来自所述磁体的磁通量引导通过电导体的所述环的装置，包括用于在第一方向上引导所述磁通量通过所述环的第一装置，和用于在第二方向上引导所述磁通量通过所述环的第二装置，以及

用于交替地连接和断开用于引导磁通量的所述第一和第二装置的开关。

24.一种电机，其包括：

磁体，

设置为形成环的电导体，

用于交替地接触所述第一和第二组磁通量导体来完成第一和第二磁路的开关。