專利名稱：線性永久磁體馬達(dá)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于產(chǎn)生能量的方法和設(shè)備，特別地涉及一種用于從永久磁體 的循環(huán)運動產(chǎn)生能量的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
具有兩個或者更多磁極的永久磁體產(chǎn)生非均勻分布的磁場并且因此具有非均勻 的磁能空間分布。例如，通過垂直于它們的磁極的通常取向(水平地)移動磁體而在一 對永久磁體之間產(chǎn)生的吸引或者排斥力的分布不同于通過平行于它們的磁極的通常取向 (豎直地)移動磁體而產(chǎn)生的吸引或者排斥力的分布。當(dāng)前可用的永久磁體馬達(dá)通常包括放置在圓中并且被聯(lián)結(jié)到旋轉(zhuǎn)軸的磁體，并 且馬達(dá)通常包括用于永久磁體的環(huán)形運動路徑。關(guān)于包括旋轉(zhuǎn)軸的磁體馬達(dá)的一個實 例，參見例如美國專利5,594,289。還沒有證實這些環(huán)形取向的馬達(dá)產(chǎn)生凈能量產(chǎn)出。不 存在任何凈能量產(chǎn)出，因為當(dāng)所包括的永久磁體為了發(fā)電循環(huán)而或合或分時的做功基本 等于將系統(tǒng)返回用于下一循環(huán)的開始位置所需要的功。結(jié)果，為了進行操作，以前的永 久磁體馬達(dá)通常要求外部能量源。當(dāng)前，不存在不具有外部能源的情況下即僅僅利用永 久磁體產(chǎn)生的力進行操作的永久磁體馬達(dá)。

發(fā)明內(nèi)容
公開了一種產(chǎn)生能量的方法和一種永久磁體馬達(dá)，用于從永久磁體的循環(huán)運動 產(chǎn)生能量。公開了一種產(chǎn)生能量的方法，包括以下步驟提供在第一初始位置中的第 一永久磁體和在第二初始位置中的第二永久磁體，其中第一和第二磁體被放置為它們的 磁極具有大致相同的相關(guān)取向；通過基本沿著大致垂直于它們的磁極的取向的第一軸線 (水平方向)移動第一磁體和第二磁體中的任一個或者這兩者而相對地朝向彼此地移動第 一和第二磁體；通過基本沿著大致平行于它們的磁極的取向的第二軸線(豎直方向)移動 第一磁體和第二磁體中的任一個或者這兩者而分離第一和第二磁體；和，將第一和第二 磁體返回它們各自的第一和第二初始位置。公開了一種永久磁體馬達(dá)，包括第一和第二磁體、被耦接到第一磁體的包括可 變杠桿臂形狀的非圓形滑輪或者齒輪，和被耦接到非圓形滑輪或者齒輪的能量存儲裝 置，其中第一和第二磁體的運動自由度被約束為磁體僅能夠通過基本沿著第一軸線或者 第二軸線移動第一磁體和第二磁體中的任一個或者這兩者，而朝向彼此地移動或者分 離，其中第一軸線大致垂直于它們的磁極的取向(水平軸線)，并且其中第二軸線大致平 行于它們的磁極的取向(豎直軸線)。
所公開的產(chǎn)生能量的方法和永久磁體馬達(dá)還可以包括使用吸引磁性力從而幫助 第一磁體和第二磁體朝向彼此的運動；提供圍繞第一磁體和第二磁體中的任一個或者這 兩者的一部分的磁屏蔽；存儲當(dāng)?shù)谝缓偷诙朋w朝向彼此地移動時產(chǎn)生的動能的一部 分；以及使用彈簧來存儲所產(chǎn)生的能量的一部分?？梢蕴峁┛梢允欠菆A形的并且包括可 變杠桿臂外形的第一滑輪或者齒輪和/或第二滑輪或者齒輪。第一滑輪或者齒輪和/或 第二滑輪或者齒輪的可變杠桿臂外形可以與當(dāng)?shù)谝缓偷诙朋w朝向彼此地移動時由或者 第一或者第二磁體經(jīng)歷的磁性力的曲線形狀相關(guān)。所存儲的能量的一部分可以被轉(zhuǎn)移到 外部裝置，例如發(fā)電機或者飛輪。


圖IA是當(dāng)?shù)谝豢梢苿佑谰么朋w被磁性吸引力朝向第二靜止磁體拉拽(draw)時第 一可移動永久磁體的動能產(chǎn)生路徑的圖解視圖，其示出本發(fā)明的第一實施例。圖IB是在圖IA中描繪的實施例中的當(dāng)?shù)谝豢梢苿佑谰么朋w被所存儲的能量力 從第二靜止磁體拉離時第一可移動永久磁體的能量消耗路徑的圖解視圖。圖IC是當(dāng)?shù)谝淮朋w沿著在圖IA和IB中描繪的路徑移動時以1/32”為間隔的 作用于第一磁體上的磁性力(以磅為單位)的定量比較。圖2A、2B和2C是示出第二實施例的在示例性線性永久磁體馬達(dá)的單個能量產(chǎn) 生循環(huán)內(nèi)的三個位置的圖解視圖，該線性永久磁體馬達(dá)包括兩個可移動永久磁體和能量 存儲裝置，該能量存儲裝置包括具有被耦接到彈簧的可變杠桿臂外形的非圓形滑輪。圖2D是當(dāng)?shù)谝淮朋w沿著在圖2A和2B中描繪的路徑移動時作用于第一磁體上的 磁性力和當(dāng)?shù)谝淮朋w移動時加載或者拉伸在圖2A和2B中描繪的能量存儲裝置所需的力 的定性比較。圖2E和2F是在于圖2A-2C中描繪的實施例中具有可變杠桿臂外形的示例性非 圓形第一滑輪43a的兩個旋轉(zhuǎn)取向的圖解視圖。圖3A和3B是示出第三實施例的分別地在使用和不使用圍繞靜止永久磁體的一 部分的磁屏蔽的情況下的圍繞靜止永久磁體的磁場形狀和磁力線方向的圖解視圖。圖4是示出第四實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性永久磁 體馬達(dá)包括被耦接到單一機軸的三對可移動永久磁體，每一個磁體對在任何給定時間執(zhí) 行能量產(chǎn)生過程的不同步驟。圖5是示出第五實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性永久磁 體馬達(dá)包括被耦接到單一機軸的被聯(lián)結(jié)到單對可移動端頭的六對永久磁體，每一個磁體 對在任何給定時間執(zhí)行能量產(chǎn)生過程的相同步驟。圖6是示出第六實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性永久磁 體馬達(dá)包括兩個可移動永久磁體和三個靜止永久磁體。圖7A和7B是示出第七實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性 永久磁體馬達(dá)包括三個可移動永久磁體。圖8是示出第八實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性永久磁 體馬達(dá)包括四個可移動永久磁體。附錄簡要說明
附錄A-I是示出從三次試驗收集的原始數(shù)據(jù)的表格和圖表，該三次試驗以 1/32”為間隔沿著從中間位置P2移動到初始位置Pl的第一磁體11的水平路徑測量作用 于第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中描繪的第一實施例)上的吸引磁性力。附錄A-2是示出從三次試驗收集的原始數(shù)據(jù)的表格和圖表，該三次試驗以 1/32”為間隔沿著從中間位置P2移動到最終位置P3的第一磁體11的豎直路徑測量作用 于第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中描繪的第一實施例)上的吸引磁性力。附錄A-3是示出從每組三次的五組試驗收集的原始數(shù)據(jù)的表格和圖表，該五組 試驗使用間隙間隔13的五個不同數(shù)值以1/32”為間隔沿著從中間位置P2移動到初始位 置Pl的第一磁體11的水平路徑測量作用于第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中描繪的第一 實施例)上的吸引磁性力。附錄A-4是示出從每組三次的五組試驗收集的原始數(shù)據(jù)的表格和圖表，該五組 試驗使用交錯間隔14的五個不同數(shù)值以1/32”為間隔沿著從中間位置P2移動到最終位 置P3的第一磁體11的豎直路徑測量作用于第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中描繪的第一 實施例)上的吸引磁性力。附錄A-5是示出從25次試驗收集的原始數(shù)據(jù)的表格和圖表，該25次試驗使用間 隙間隔13的五個不同數(shù)值測量沿著從中間位置P2移動到初始位置Pl (與方向Dl相反) 的第一磁體11的水平路徑移動第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中描繪的第一實施例)消耗 的總功(能量)和使用交錯間隔14的五個不同數(shù)值測量沿著從中間位置P2移動到最終 位置P3 (在方向D2上)的第一磁體11的豎直路徑移動第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中 描繪的第一實施例)消耗的總功(能量)。
具體實施例方式永久磁體具有非均勻磁能空間分布。因此，通過沿著第一路徑(例如，水平地) 一起地移動一對永久磁體產(chǎn)生的功或者機械能可以超過沿著第二 “較弱”路徑(例如， 豎直地)分離同一對永久磁體所需的機械能。使用前述第一路徑和第二路徑完成的永久 磁體運動循環(huán)可以引起可以被轉(zhuǎn)移到外部裝置例如發(fā)電機或者飛輪的機械能的凈產(chǎn)出。示出永久磁體馬達(dá)的第一實施例的圖IA和IB描繪了當(dāng)?shù)谝豢梢苿佑谰么朋w被 磁性吸引力朝向第二靜止磁體拉拽并且然后通過使用所存儲的能量力而被從第二靜止磁 體拉離時第一可移動永久磁體的動能產(chǎn)生路徑的三個位置。參考示出本發(fā)明的優(yōu)選結(jié)構(gòu) 和功能的圖1A，永久磁體馬達(dá)10包括第一磁體11和第二磁體12。第二磁體12包括磁 場部分20a和20b。在永久磁體馬達(dá)10的第一實施例中，兩個永久磁體11和12被用于產(chǎn)生優(yōu)選地 被轉(zhuǎn)移到外部裝置(未示出)例如發(fā)電機的機械能。在圖IA和IB中描繪的能量產(chǎn)生過 程具有其中第一磁體11位于初始位置Pl處并且第二磁體12位于位置PO處的初始狀態(tài)。 在圖IA所示實施例中，位置PO是磁體12的固定位置，但是在可替代實施例(例如圖 2A、2B和2C所示實施例)中，磁體12可以是可移動的。當(dāng)馬達(dá)10在初始狀態(tài)中時，以及在馬達(dá)10的整個能量產(chǎn)生過程中，磁體11和 12的磁極優(yōu)選地具有大致相同的相關(guān)取向，從而從每一個磁體11和12的北極到南極(極 軸)的磁力線是大致平行的。在一些實施例中，磁體11和12的極軸可以被布置為它們不是平行的，但是本發(fā)明人建立了如下理論，即磁體11和12的極軸的平行取向可以為馬 達(dá)10產(chǎn)生更高的能量凈產(chǎn)出。在一些實施例中，磁體11和12的極軸的相關(guān)取向可以在 能量產(chǎn)生過程期間改變。例如，當(dāng)馬達(dá)10在初始狀態(tài)中時，磁體11和12的極軸可以是 平行的，但是在能量產(chǎn)生過程期間的中間步驟，磁體11和12的極軸可以不是平行的。當(dāng)馬達(dá)10在初始狀態(tài)中時，以及在馬達(dá)10的整個能量產(chǎn)生過程中，磁體11和 12的磁極優(yōu)選地被取向為在磁體11和12之間的吸引磁性力是作用于磁體11和12上的支 配性磁性力。例如，在圖IA所示的示例性實施例中，第一磁體11的南極是第一磁體11 的最靠近第二磁體12的北極的磁極。在其它實施例(未示出)中，在磁體11和12之間 的排斥磁性力可以是作用于磁體11和12上的支配性磁性力。在這些替代實施例中，相 對于磁體11的北_南磁極取向，磁體12的北-南磁極取向?qū)⒈环崔D(zhuǎn)。在其它實施例(未示出)中，可以在馬達(dá)10的發(fā)電過程期間使用磁體11和12 之間的吸引和排斥磁性力的組合。例如，磁體11和12可以起初地被取向為吸引磁性力 占支配地位，從而引起第一磁體11被朝向第二磁體12拉拽。在能量產(chǎn)生過程期間的一 些時間點處，第一磁體11可以相對于第二磁體12旋轉(zhuǎn)，從而排斥磁性力占據(jù)支配地位， 從而引起第一磁體11被排斥遠(yuǎn)離第二磁體12。在示例性實施例中，第一磁體11和第二磁體12是由釹制成的永久磁體 (NdFeB)，這是由Hitachi Metals研發(fā)的一種材料。在其它實施例中，磁體11和12可以 由包括本領(lǐng)域技術(shù)人員廣泛了解的那些材料的其它材料制成。在示例性實施例中，第一 磁體11和第二磁體12相對于彼此具有大致相同的尺寸、形狀并且具有相同的磁場強度。 然而，在其它實施例中，根據(jù)馬達(dá)10的具體的希望的能量產(chǎn)出性能，第一磁體11和第二 磁體12的相對尺寸、形狀和磁場強度可以改變。在示例性實施例中，第一磁體11和第二磁體12中的每一個在形狀方面都是比較 平坦的并且具有矩形截面，其中與長度和寬度(垂直于磁極軸線的維度軸線)相比，每 一個磁體11和12的高度(平行于通過磁體的北極和南極的直線即磁極軸線的維度軸線) 是最短的維度。與立方形磁體(具有相等長度、寬度和高度)相比，圍繞具有相同重量 和材料的比較平坦的磁體的磁場將具有更高程度的空間非均勻性，本發(fā)明人建立如下理 論，即所述空間非均勻性可以允許馬達(dá)10產(chǎn)生更高的凈能量產(chǎn)出。包括比較平坦形的磁 體11和12的實施例可以比利用更加立方形的磁體的實施例產(chǎn)生更高的凈產(chǎn)出百分比。然 而，在一些示例性實施例中，使用立方形磁體11和12。在示例性實施例中，磁體11和12每一個均限定在每一個維度上測量為3/4"的 立方形狀。在其它實施例中，磁體11和12可以具有不同的各自的長度和寬度(例如，具 有非正方形截面)。在示例性實施例中，磁體11和12每一個均限定比較平坦的形狀，其 具有矩形截面，測量為4" X2" X 1/2"(長度X寬度X高度)并且重量為17盎司， 并且在它們之間的最大磁性吸引力為641磅。根據(jù)它們被設(shè)計為其產(chǎn)生能量的機器的尺 寸，磁體11和12的尺寸可以改變。例如，對于較小的永久磁體馬達(dá)10，磁體尺寸的范 圍可以在1/8" -12" X 1/8" -12" X 1/16" -6"(長度X寬度X高度)之間。磁體11和12可以具有相對于彼此的任何旋轉(zhuǎn)位置(圍繞它們的極軸)。在一 些實施例中，磁體11和12可以限定非矩形截面，例如包括圓形、曲線形、三角形、六邊 形、八邊形或者任何其它截面?？梢曰谌魏翁囟R達(dá)10的所期尺寸、形狀和所期凈能
7量產(chǎn)出以及其它性能特性確定在該馬達(dá)10中使用的磁體11和12的形狀。如在圖IA中所示，能夠看到第二磁體12的磁場部分20a和20b，并且磁場部分 20a的一部分包圍第一磁體11的一部分。第一磁體11起初被置于足夠靠近第二磁體12 從而在磁體11和12之間的吸引磁性力足夠強的位置Pl處(由第一磁體11位于在第二磁 體12的磁場部分20a內(nèi)的位置Pl處表示)以克服阻止第一磁體11開始移動的任何慣性 和/或摩擦力。在磁體11和12之間的這個初始距離可以根據(jù)馬達(dá)10的具體應(yīng)用和尺寸 改變。一旦在磁體11和12之間的吸引磁性力克服慣性力并且開始朝向第二磁體12移 動第一磁體11，第一磁體11便在方向Dl上朝向中間位置P2行進。如在圖IA中所示， 方向Dl是大致垂直于第一磁體11和第二磁體12的磁極取向(豎直方向)的第一線性方 向(水平方向)。優(yōu)選地可以利用包括本領(lǐng)域技術(shù)人員廣泛理解的機構(gòu)的任何機構(gòu)，沿著 方向Dl約束第一磁體11的運動。例如，如在圖2A中所示，可以使用兩個導(dǎo)軌來約束 第一磁體11朝向第二磁體12沿著特定的線性或者非線性方向的運動。在圖IA和IB中描繪的實施例中，第一磁體11在方向Dl上朝向靜止第二磁體 12行進。在一些實施例中，第二磁體12可以在與方向Dl相反的方向上朝向第一磁體11 行進。在其它實施例中，第一磁體11和第二磁體12這兩者可以同時地朝向彼此地行進， 第一磁體11在方向Dl上行進，并且第二磁體12在與方向Dl相反的方向上行進。在圖IA和IB所示的示例性實施例中，方向Dl是線性的。在其它實施例中， 方向Dl可以是非線性的或者曲線的。當(dāng)?shù)谝淮朋w11從初始位置Pl朝向中間位置P2行 進時第一磁體11的準(zhǔn)確的路徑可以基于馬達(dá)10的所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以及 其它性能特性而改變。在一些實施例中，來自外部源(未示出)或者開關(guān)機構(gòu)(例如，機械、電氣的或 者磁性開關(guān))或者這兩者的能量可以被用于提供克服慣性力所需的一些或者所有的能量 以開始從初始位置Pl朝向中間位置P2移動第一磁體11。在其它實施例中(未示出)， 第一磁體11可以仍然具有來自以前的能量產(chǎn)生循環(huán)的在方向Dl上的一些剩余動量，所述 剩余動量可以被用于開始第一磁體11從初始位置Pl朝向中間位置P2的運動。當(dāng)?shù)谝淮朋w11朝向第二磁體12從位置Pl移動到位置P2時，通過第一磁體11 的運動產(chǎn)生的動能可以被轉(zhuǎn)移到能量存儲裝置，如在圖2A中所示，該能量存儲裝置優(yōu)選 地存儲通過第一磁體的運動產(chǎn)生的基本上所有的動能。該能量存儲裝置優(yōu)選地是彈簧， 如在圖2A中所示，但是該能量存儲裝置還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的任何其它能量存 儲裝置。在一些實施例中，如在圖4和6中所示并且在所附文中討論的，可以無需任何 能量存儲裝置。例如，如在圖4和6中所示，在其中多個磁體對被耦合到一起并且每一 磁體對與其它磁體對異相地在能量產(chǎn)生過程中循環(huán)的實施例中，可以不需要能量存儲裝 置。當(dāng)?shù)谝淮朋w11到達(dá)鄰近第二磁體12的中間位置P2時，第一磁體11和第二磁體 12優(yōu)選地處于它們在馬達(dá)10的這個實施例操作期間達(dá)到的相互間最近距離處。如在圖 IA中所示，在位置P2處的第一磁體11和在位置PO處的第二磁體12的相對最接近位置 是由間隙間隔13(磁體11和12之間的豎直距離)和交錯間隔14(磁體11和12的極軸之 間的水平距離)確定的。
根據(jù)馬達(dá)10的構(gòu)件的具體相對尺寸和馬達(dá)10的具體所期凈能量生產(chǎn)性能要求， 第一磁體11和第二磁體12之間的間隙間隔13可以是任何距離。優(yōu)選地，間隙間隔13 大于零，因為等于零的間隙間隔13可能引起開始分離第一磁體11和第二磁體12從而第 一磁體11能夠在馬達(dá)10的另一循環(huán)返回初始位置Pl需要非常高的初始力(在間隙間隔 13和開始分離磁體11和12所需的初始力之間存在反向關(guān)系)。如在附錄A-3和A-5中 所示，對于第一磁體11和第二磁體12的具體尺寸和形狀特別是凈能量生產(chǎn)目標(biāo)，可以以 試驗方式優(yōu)化間隙間隔13。如在圖IA中所示，交錯間隔14表示在馬達(dá)10的操作期間達(dá)到的第一磁體11和 第二磁體12的極軸之間的最近距離。根據(jù)馬達(dá)10的構(gòu)件的具體相對尺寸和馬達(dá)10的具 體所期凈能量生產(chǎn)性能要求，第一磁體11和第二磁體12之間的這個交錯間隔14可以是 任何距離。優(yōu)選地，交錯間隔14大于零，因為在交錯間隔14和開始分離磁體11和12 所需的初始力之間存在反向關(guān)系。而且，在一些實施例中，當(dāng)磁體11到達(dá)其方向Dl上 的行進終點時在磁體11中剩余的動量可能不足以允許磁體11和12的極軸變得一致而不 使用外部能量源。如在附錄A-4和A-5中所示，對于第一磁體11和第二磁體12的具體 尺寸和形狀特別是凈能量生產(chǎn)目標(biāo)，可以以試驗方式優(yōu)化交錯間隔14。如在圖IA中所示，可以通過沿著由方向Dl限定的軸線測量在磁體11和12的 遠(yuǎn)邊緣(距磁體11的初始位置Pl最遠(yuǎn))之間的水平距離來計算交錯間隔14。在使用具 有大致相同尺寸的磁體11和12的實施例中，計算交錯間隔14的前述基于邊緣的方法可 以是在第一磁體11和第二磁體12的極軸之間的距離的緊密近似(close approximation)(基 于磁極的方法)。然而，在其中磁體11和12并不具有大致相同的尺寸的實施例中，計算 交錯間隔14的基于邊緣的方法和基于磁極的方法可能并不產(chǎn)生相同的結(jié)果，所以在這些 實施例中，應(yīng)該使用基于磁極的方法來計算交錯間隔14。如在圖IB中所示，在第一磁體11到達(dá)鄰近第二磁體12的位置P2之后，第一磁 體11在方向D2上離開第二磁體12朝向最終位置P3行進。方向D2是大致平行于第一 磁體11和第二磁體12的極軸的第二線性方向(豎直方向)?？梢岳冒ū绢I(lǐng)域技術(shù) 人員廣泛理解的機構(gòu)的任何機構(gòu)，沿著方向D2約束第一磁體11的運動。例如，如在圖 2A中所示，可以使用兩個導(dǎo)軌來約束沿著特定線性或者非線性方向離開第二磁體12的第 一磁體11的運動。在于圖IA和IB中描繪的實施例中，第一磁體11離開靜止第二磁體12在方向 D2上行進。在一些實施例中，第二磁體12可以離開第一磁體11在與方向D2相反的方 向上行進。在其它實施例中，第一磁體11和第二磁體12這兩者均可以同時地離開彼此 地行進，第一磁體11在方向D2上行進，并且第二磁體12在與方向D2相反的方向上行進。在圖IA和IB中所示的示例性實施例中，方向D2是線性的。在其它實施例中， 方向D2可以是非線性的或者曲線的。當(dāng)?shù)谝淮朋w11從中間位置P2朝向最終位置P3行 進時第一磁體11的準(zhǔn)確的路徑可以基于馬達(dá)10的所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以及 其它性能特性而改變。在該實施例中，第一磁體11從中間位置P2到最終位置P3的運動與在第一磁體 11和第二磁體12之間作用的磁性吸引力反向。在第一磁體11從中間位置P2到最終位置P3的運動期間，當(dāng)磁體11和12最靠近彼此時，S卩，當(dāng)磁體11在中間位置P2時，第 一磁體11和第二磁體12之間的磁性吸引力最強。因此，在該實施例中，當(dāng)?shù)谝淮朋w11 在中間位置P2中時，應(yīng)該在第一磁體11上施加分離力以抵制磁性吸引力，從而允許開始 分離磁體11和12。在該實施例中，可能需要一定大小的力來在方向D2上克服慣性力以 允許第一磁體11開始朝向最終位置P3移動。當(dāng)?shù)谝淮朋w11從中間位置P2移動到最終位置P3時，在第一磁體11和第二磁體 12的極軸之間的交錯間隔14優(yōu)選地得以保持。然而，在一些實施例中，當(dāng)?shù)谝淮朋w11 從位置P2移動到位置P3時第一磁體11沿著的方向D2可以是非線性的。在這些實施例 中，當(dāng)?shù)谝淮朋w11朝向最終位置P3行進時，可以增加或者降低交錯間隔14。在一些實施例中，在前述能量存儲裝置中存儲的能量的第一部分可以被轉(zhuǎn)移回 第一磁體11以允許第一磁體11朝向最終位置P3移動，從而在方向D2上克服作用于其 上的慣性力和磁性吸引力(在圖2A中能量存儲裝置被描繪成例如彈簧)。在其它實施例 中，來自外部源(未示出)的能量可以被用于提供朝向最終位置P3移動第一磁體11所 需的能量中的一些或者所有。在其它實施例中(未示出)，當(dāng)?shù)谝淮朋w11在最接近第二 磁體12的位置點處時，第一磁體11可以仍然在方向D2上具有一些動量，該動量可以被 用于開始第一磁體11朝向最終位置P3的分離運動。在一些實施例中，磁屏蔽可以被應(yīng)用于第二磁體12和/或第一磁體11的一部分 以改變第二磁體12和/或第一磁體11的磁場，由此降低朝向位置P3將第一磁體11從第 二磁體12拉離所需的力和/或能量(在圖3B中描繪出磁屏蔽的實例)。最終位置P3可以距離第二磁體12任何距離，但是在示例性實施例中，最終位置 P3距離第二磁體12足夠遠(yuǎn)從而磁體11和12之間的吸引力基本上小于(例如，小于5%) 當(dāng)?shù)谝淮朋w11在位置P2處時磁體11和12之間的吸引力。在圖IA和IB所示實施例中，第一磁體11通過從最終位置P3移動到初始位置 Pi而完成能量產(chǎn)生循環(huán)，在初始位置Pi處，第一磁體11可以開始后面的循環(huán)。在圖 IA和IB所示實施例中，一旦第一磁體11返回初始位置P1，然后就重復(fù)整個能量產(chǎn)生循 環(huán)，這可以導(dǎo)致由于第一磁體11在每一個相繼運動循環(huán)期間的運動，而產(chǎn)生另外的凈能 量。在每一個循環(huán)期間由馬達(dá)10輸出的凈能量優(yōu)選地被轉(zhuǎn)移到外部裝置例如發(fā)電機(未 示出)。在一些實施例中，在前述能量存儲裝置(在圖2A中被示為例如彈簧)中存儲的 能量的第二部分可以被轉(zhuǎn)移回第一磁體11以允許第一磁體11從最終位置P3朝向初始位 置Pl移動，克服磁體11和12之間作用的比較小的磁性吸引力。在其它實施例中，來自 外部源(未示出)的能量可以被用于提供朝向初始位置Pl移動第一磁體11所需的能量中 的一些或者所有。在其它實施例中(未示出)，第一磁體11可以仍然具有朝向初始位置 Pi的方向上的一些動量，該動量可以用于幫助第一磁體11朝向初始位置Pi運動。當(dāng)?shù)谝淮朋w11從最終位置P3朝向初始位置Pl行進時，可以利用包括本領(lǐng)域技 術(shù)人員廣泛理解的機構(gòu)的任何機構(gòu)約束第一磁體11的運動。例如，當(dāng)?shù)谝淮朋w11從位 置P3朝向位置Pl行進時，可以使用兩個導(dǎo)軌來約束沿著特定線性或者非線性方向的第一 磁體11的運動。最終位置P3可以距離初始位置Pl任何距離，但是在優(yōu)選實施例中，可以根據(jù)當(dāng)?shù)谝淮朋w11位于特定位置P3處時磁體11和12之間的吸引磁性力的強度而優(yōu)化位置P3 和Pl之間的距離。P3的具體位置P3可以被選擇為可以對于特定尺寸、形狀和磁場強度 的磁體11和12優(yōu)化馬達(dá)10的凈能量產(chǎn)出。當(dāng)位置P3和P2之間的距離增加時，磁體11 和12之間作用的吸引磁性力降低，但是如果位置P3距離位置Pl太遠(yuǎn)，則必須消耗更多 的能量來將第一磁體11從位置P3移回到位置Pl以開始下一循環(huán)。在一些實施例中，在前述能量存儲裝置中存儲的能量的第三部分(凈產(chǎn)出) (即，未被用于將第一磁體11從位置P2移動到位置P3并且然后返回位置Pl的剩余部分) 可以然后被轉(zhuǎn)移到外部裝置例如發(fā)電機(未示出)。如在附錄A-5中所示，試驗測試數(shù) 據(jù)表明，利用圖IA和IB所示的實施例產(chǎn)生了足以允許能量的凈產(chǎn)出被轉(zhuǎn)移到外部裝置 的能量。在該實施例中，在能量產(chǎn)生循環(huán)過程步驟期間，第二磁體12在位置PO處保持靜 止，但是第一磁體11和第二磁體12之間的任何或者所有的相對運動步驟可以由第一磁體 11和第二磁體12中的任一個或者這兩者執(zhí)行。例如，可以通過朝向第二磁體12移動第 一磁體11來執(zhí)行使得兩個磁體11和12更加靠近到一起的能量產(chǎn)生步驟，而可以通過將 第二磁體12移動遠(yuǎn)離第一磁體11來執(zhí)行兩個磁體11和12被分離的步驟(在圖2A、2B 和2C中示出其中第二磁體相對于第一磁體移動的實施例)。圖IC是當(dāng)?shù)谝淮朋w沿著圖IA和IB中描繪的路徑移動時，以1/32”為間隔的 作用于第一磁體上的磁性力(單位為磅)的定量比較。參考圖1C，力比較圖表30包括 動力行程曲線(power stroke curve) 31和分離行程曲線32。水平軸線代表以1/32”為單 位測量的磁體11和12的極軸之間的水平距離(在方向Dl上)(對于曲線31)和磁體11 和12之間的豎直距離(在方向D2上)(對于曲線32)。豎直軸線代表以磅為單位測量的 作用于第一磁體11上的磁性力。能夠在附錄A-I和A-2中看到在力比較圖表30中顯示 的原始數(shù)據(jù)。為了產(chǎn)生在力比較圖表30中顯示的測試數(shù)據(jù)，使用兩個磁體11和12，每一個磁 體由帶有鎳涂層的N38型釹制成(NdFeB)，每一個磁體具有大致立方形狀，在每一個維 度上的測量為3/4”并且重量為1.83盎司。使用43.40磅的拉力，并且表面場為5860高 斯。使用三次試驗的平均力數(shù)值，并且對數(shù)值進行調(diào)整以消除在試驗期間由第一磁體11 經(jīng)受的摩擦阻力。當(dāng)?shù)谝淮朋w11從初始位置Pl朝向中間位置P2行進時，間隙間隔13 被設(shè)為1/8”。當(dāng)?shù)谝淮朋w從中間位置P2朝向最終位置P3行進時，交錯間隔14被設(shè)為 1/32” 。動力行程曲線31描繪當(dāng)?shù)谝淮朋w11從初始位置Pl (與第二磁體12分離)行進 到中間位置P2(鄰近第二磁體12)時作用于第一磁體11上的磁性力。如能夠在圖IC中 看到的，在動力行程曲線31期間，當(dāng)?shù)谝淮朋w11距第二磁體12大于一英寸時，作用于 第一磁體11上以朝向第二磁體12拉動它的吸引磁性力起初是低的。當(dāng)?shù)谝淮朋w11接近 第二磁體12時，當(dāng)磁體11和12的磁極大致分開14/32”時，磁性力增加至大致0.32磅 的峰值。隨著第一磁體11繼續(xù)接近中間位置P2(鄰近第二磁體12)，磁性力下降，最終 達(dá)到小于在峰值處的水平的三分之一的大致0.10磅的水平。在圖IC中，能夠計算出在 磁體11從位置Pl到位置P2的運動期間產(chǎn)生的總能量為7.60英寸-磅的功，其等于在動 力行程曲線31下面的面積。
在該實施例中，如果使用者期望存儲(例如，在能量存儲裝置例如彈簧中，如 在圖2A、2B和2C中所示)當(dāng)磁體11從位置Pl行進到位置P2時由磁體11產(chǎn)生的基本 上所有的動能，那么在達(dá)到峰值力水平之后減小作用于第一磁體11上的作用力可以使得 馬達(dá)10的與動力行程曲線31的形狀相關(guān)或者根據(jù)動力行程曲線31的形狀而被調(diào)節(jié)的一 個或者多個構(gòu)件的使用是有利的。在特定馬達(dá)10中與動力行程曲線31的形狀相關(guān)的這 種構(gòu)件的實例是包括圖2A、2B和2C所示的可變杠桿臂外形的非圓形滑輪。然而，在其 它實施例中，可以使用圓形滑輪、具有圓形或者非圓形形狀的齒輪，或者用于第一磁體 的其它能量轉(zhuǎn)移構(gòu)件。分離行程曲線32描繪當(dāng)?shù)谝淮朋w11從中間位置P2 (鄰近第二磁體12)行進到最 終位置P3(與第二磁體12分離)時作用于第一磁體11上的磁性力。如能夠在圖IC中看 到的，在分離行程曲線32期間，當(dāng)?shù)谝淮朋w11距第二磁體12小于四分之一英寸時，從 第二磁體12作用于第一磁體11上的吸引磁性力起初是高的。當(dāng)磁體11和12分開大致 1/32”時，作用于第一磁體11上的磁性力開始于大致0.63磅的峰值處。在分離行程曲 線32期間方向D2上看到的該峰值磁性力幾乎是在動力行程曲線31期間方向Dl上看到 的峰值磁性力的兩倍。隨著第一磁體11繼續(xù)接近最終位置P3(與第二磁體12分離)， 磁性力下降，最終達(dá)到大致0.04磅的水平。在圖IC中，能夠計算出在磁體11從位置P2 到位置P3的運動期間消耗的總能量為6.21英寸-磅的功，這等于在分離行程曲線32下 面的面積。在該實施例中，如果使用者已經(jīng)存儲了在動力行程曲線31期間通過第一磁體11 的運動產(chǎn)生的基本上所有的動能，則使用者可以使用這個存儲的能量的第一部分來驅(qū)動 在分離行程曲線32期間方向D2上第一磁體11離開第二磁體12的運動。如果在分離行 程曲線32期間使用這個存儲的能量的第一部分，則在第一磁體11已經(jīng)從初始位置Pl移 動到中間位置P2并且然后移動到最終位置P3之后產(chǎn)生大致0.90英寸-磅的凈能量產(chǎn)出。 如果存儲的能量的第二部分被用于將第一磁體11返回初始位置P1，則可以存在0.90英 寸-磅的這個凈能量產(chǎn)出的可用于轉(zhuǎn)移到外部裝置例如發(fā)電機的相當(dāng)多的第三部分。圖2A、2B和2C是示出本發(fā)明第二實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的單一 能量產(chǎn)生循環(huán)內(nèi)的三個位置的圖解視圖，該線性永久磁體馬達(dá)包括兩個可移動永久磁體 和能量存儲裝置，該能量存儲裝置包括被耦接到彈簧的具有可變杠桿臂外形的非圓形滑 輪。參考圖2A、2B和2C，永久磁體馬達(dá)40包括第一磁體41、第二磁體42、第一滑 輪43a(優(yōu)選地是具有可變杠桿臂外形的非圓形)、第二滑輪43b(可以是圓形或者非圓形 的)、第一皮帶44a、第二皮帶44b、第一開關(guān)45a、第二開關(guān)45b和能量存儲裝置46 (在 圖2A-2C中被示為彈簧)。在替代實施例中(例如，如在圖7B中所示)，第一滑輪43a 和第二滑輪43b可以是圓形的或者非圓形的齒輪，其中的任一個或者這兩者可以具有可 變杠桿臂外形。在圖2A-2C中描繪的永久磁體馬達(dá)40的實施例中，使用兩個永久磁體41和42 來產(chǎn)生能量，所述能量優(yōu)選地被轉(zhuǎn)移到外部裝置(未示出)例如發(fā)電機。在圖2A-2C中 描繪的能量產(chǎn)生過程具有初始狀態(tài)，其中第一磁體41位于初始水平位置Hl處，第二磁 體42位于初始豎直位置Vl處，能量存儲裝置46 (例如，在圖2A-2C中被示為彈簧)處 于壓縮位置，第一開關(guān)45a被松開(即，允許第一滑輪43a旋轉(zhuǎn))，并且第二開關(guān)45b被接通(即，防止第二滑輪43b旋轉(zhuǎn))。當(dāng)馬達(dá)40處于初始狀態(tài)中時，以及在馬達(dá)40的整個能量產(chǎn)生過程中，磁體41 和42的磁極優(yōu)選地具有大致相同的相對取向，從而從每一個磁體41和42的北極到南極 (極軸)的磁力線是大致平行的。在一些實施例中，磁體41和42的極軸可以被布置為 它們不是平行的，但是本發(fā)明人建立如下理論，即，磁體41和42的極軸的平行取向可以 為馬達(dá)40產(chǎn)生更高的能量凈產(chǎn)出。在一些實施例中，在能量產(chǎn)生過程期間，磁體41和 42的極軸的相對取向可以改變。例如，當(dāng)馬達(dá)40處于初始狀態(tài)中時，磁體41和42的極 軸可以是平行的，但是在能量產(chǎn)生過程期間的中間步驟，磁體41和42的極軸可以不是平 行的。當(dāng)馬達(dá)40處于初始狀態(tài)中時，以及在馬達(dá)40的整個能量產(chǎn)生過程中，磁體41 和42的磁極優(yōu)選地被取向為磁體41和42之間的吸引磁性力是作用于磁體41和42上的 支配性磁性力。在其它實施例中(未示出)，在磁體41和42之間的排斥磁性力可以是作 用于磁體41和42上的支配性磁性力。在其它實施例中(未示出)，在馬達(dá)40的發(fā)電過 程期間可以使用磁體41和42之間的吸引和排斥磁性力的組合。在示例性實施例中，第一磁體41和第二磁體42是由釹制成的永久磁體 (NdFeB)，這是由Hitachi Metals研發(fā)的一種材料。在示例性實施例中，第一磁體41和 第二磁體42具有大致相同的尺寸、形狀并且具有相同的磁場強度。然而，在其它實施例 中，第一磁體41和第二磁體42的相對尺寸、形狀和磁場強度可以根據(jù)馬達(dá)40的具體的 所期能量產(chǎn)出性能而改變。在示例性實施例中，第一磁體41和第二磁體42中的每一個 在形狀方面都是比較平坦的并且具有矩形截面，其中與長度和寬度相比，每一個磁體41 和42的高度是最短的維度。在其它優(yōu)選實施例中，使用立方形的磁體41和42。如在圖2A中所示，第一磁體41起初被置于初始水平位置Hl處，位置Hl充分 靠近起初被置于初始豎直位置Vl處的第二磁體42，從而磁體41和42之間的吸引磁性力 足夠強以克服阻止第一磁體41開始移動的任何慣性和/或摩擦力。在磁體41和42之間 的這個初始距離可以根據(jù)馬達(dá)40的具體應(yīng)用和尺寸而改變。一旦磁體41和42之間的吸引磁性力克服慣性力并且開始朝向第二磁體42移動 第一磁體41，第一磁體41便在方向Dl'上朝向最終水平位置H2行進。如在圖2B中所 示，方向Dl'是大致垂直于第一磁體41和第二磁體42的磁極的取向(豎直方向)的第 一線性方向(水平方向)。優(yōu)選地可以利用包括本領(lǐng)域技術(shù)人員廣泛理解的機構(gòu)的任何機 構(gòu)沿著方向Dl'約束第一磁體41的運動。例如，如在圖2A-2C中所示，可以使用兩個 導(dǎo)軌來約束第一磁體41沿著特定的線性或者非線性方向朝向第二磁體42的運動。在圖2A-2C中描繪的實施例中，第一磁體41在方向Dl'上朝向靜止第二磁體 42行進。在其它實施例中，第一磁體41和第二磁體42這兩者可以同時地朝向彼此地行 進，第一磁體41在方向Dl'上行進，并且第二磁體42在與方向Dl'相反的方向上行 進。在圖2A-2C所示優(yōu)選實施例中，方向Dl'是線性的。在其它實施例中，方向 Dl'可以是非線性的或者曲線的。當(dāng)?shù)谝淮朋w11從初始水平位置Hl朝向最終水平位置 H2行進時第一磁體11的準(zhǔn)確的路徑可以基于所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以及馬達(dá) 40的其它性能特性而改變。
在一些實施例中，來自外部源(未示出)或者開關(guān)機構(gòu)(例如機械、電氣或者磁 性開關(guān))或者這兩者的能量可以被用于提供克服慣性力所需的能量中的一些或者所有以 開始從初始水平位置Hl朝向最終水平位置H2移動第一磁體41。在其它實施例中(未 示出)，第一磁體41可以仍然具有來自以前的能量產(chǎn)生循環(huán)的方向Dl'上的一些剩余動 量，所述剩余動量可以被用于開始第一磁體41從初始位置Hl朝向最終位置H2的運動。當(dāng)?shù)谝淮朋w41朝向第二磁體42從初始水平位置Hl移動到最終水平位置H2時， 通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的動能可以被轉(zhuǎn)移到在圖2A-2C中被示為彈簧的能量存儲裝 置46，該能量存儲裝置優(yōu)選地存儲通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的基本上所有的動能。該 能量存儲裝置優(yōu)選地是彈簧，但是該能量存儲裝置還可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員理解的任何 其它能量存儲裝置。在該實施例中，第一磁體41經(jīng)由優(yōu)選地被圍繞第一滑輪43a的一部分纏繞的第 一皮帶44a(其可以是皮帶、金屬絲或者任何其它耦接聯(lián)結(jié))而被耦接到能量存儲裝置 46，第一滑輪43a優(yōu)選地是包括可變杠桿臂外形的非圓形滑輪。如上所述，優(yōu)選的是第 一滑輪43a的外形或者形狀應(yīng)該與第一磁體41在能量生產(chǎn)循環(huán)期間經(jīng)歷的磁性力與距離 的曲線的形狀相關(guān)。第一滑輪43a的輪廓或者形狀的這種精調(diào)(通過匹配第一滑輪43a的輪廓與第一 磁體41經(jīng)歷的作用力曲線的形狀)可以允許通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的、更高百分比 的動能被存儲在能量存儲裝置46中。在其它實施例中，第一滑輪43a可以是圓形滑輪或 者適于將通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的動能轉(zhuǎn)移到能量存儲裝置46的另一耦接機構(gòu)。具 有可變杠桿臂外形的第一滑輪43a可以最大化在馬達(dá)40的操作期間能夠被存儲或者轉(zhuǎn)移 的動能的量。雖然在圖2A-2C中描繪的第二實施例中描繪了第一滑輪43a(優(yōu)選地是具有可變 杠桿臂輪廓的非圓形的)并且在圖1A-5中的其余圖中示出的其它實施例中描述了對其進 行了描述，但是也可以使用其它可變杠桿機構(gòu)。例如，替代或者除了包括可變杠桿臂外 形的第一滑輪43a之外，馬達(dá)40可以包括可變彈簧機構(gòu)，可以具有或者可以不具有可變 杠桿外形的齒輪或者多個齒輪(例如，如在圖7B中所示)，或者在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的 任何其它可變力機構(gòu)。雖然優(yōu)選的是第一滑輪43a的外形(優(yōu)選地可變杠桿臂外形)與第一磁體41在 能量生產(chǎn)循環(huán)期間經(jīng)歷的磁性力與距離的曲線的形狀相關(guān)，并且被耦接到彈簧46(如在 圖2A-2C中所示)，但是可以利用可以替代彈簧46和第一滑輪43a的可變彈簧機構(gòu)完成 這種關(guān)聯(lián)和耦接。在具有可變彈簧機構(gòu)(未示出)的這種實施例中，當(dāng)?shù)谝淮朋w41從初 始水平位置Hl移動到最終水平位置H2時，該動能能夠經(jīng)由第一皮帶44a而被轉(zhuǎn)移到可 變彈簧機構(gòu)(未示出)。這個可變彈簧機構(gòu)優(yōu)選地將與在能量生產(chǎn)循環(huán)期間當(dāng)?shù)谝淮朋w 41從位置Hl移動到位置H2時第一磁體41經(jīng)歷的磁性作用力與距離的曲線的形狀相關(guān)。 以此方式，可變彈簧機構(gòu)可以存儲在動力行程循環(huán)期間通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的基 本上所有的能量。當(dāng)?shù)谝淮朋w41從初始水平位置Hl移動到最終水平位置H2時，在該實施例中是 彈簧的能量存儲裝置46開始接收(經(jīng)由第一皮帶44a)并且存儲來自第一磁體41的運動 的動能。當(dāng)?shù)谝淮朋w41移動時，第一滑輪43a開始在旋轉(zhuǎn)方向Rl上旋轉(zhuǎn)，該實施例中Rl是順時針方向。在能量存儲裝置46是彈簧的情形中，彈簧開始拉伸，將第一磁體41 的動能轉(zhuǎn)換成彈簧的線圈中存儲的勢能。在其它實施例中，可以使用其它能量存儲裝置 46，包括蓄電機構(gòu)例如電容器和其它機械或者非機械存儲機構(gòu)。為了使得第一磁體41從初始水平位置Hl到最終水平位置H2的運動充分地拉 伸彈簧從而它存儲通過第一磁體41的運動而產(chǎn)生的動能，第二開關(guān)45b應(yīng)該被接合(鎖 定)。如果第二開關(guān)45b未被接合(斷開)，則彈簧將不存儲大量能量。相反，經(jīng)由第 一皮帶44a而被轉(zhuǎn)移到彈簧的能量將經(jīng)過彈簧，并且通過第二皮帶44b(其可以是皮帶、 金屬絲或者任何其它耦接聯(lián)結(jié))，以在第一磁體41已經(jīng)到達(dá)在最終位置H2處的正確位置 之前開始在D2'方向上移動第二磁體42(圖2C所示)。在另一方面，如果當(dāng)?shù)谝淮朋w 41從位置Hl移動到位置H2時第二開關(guān)45b被正確地接合，則經(jīng)由第一皮帶44a而被轉(zhuǎn) 移到彈簧的能量將拉伸彈簧，以將動能存儲為勢能，從而該能量能夠在以后被用于當(dāng)?shù)?一磁體41已經(jīng)到達(dá)最終水平位置H2時移動第二磁體42。如能夠在圖2B中看到的，當(dāng)?shù)谝淮朋w41到達(dá)鄰近第二磁體42的最終水平位置 H2時，第一磁體41和第二磁體42優(yōu)選地處于它們在馬達(dá)40的這個實施例的操作期間達(dá) 到的相互間最近距離處。如在圖2B中所示，在最終水平位置H2處的第一磁體41和在 初始豎直位置Vl處的第二磁體42的相對最接近位置是由間隙間隔(磁體41和42之間的 豎直距離，在圖2A-2C中未示出，但是在圖IA中由間隙間隔13表示)和交錯間隔(磁 體41和42的極軸之間的水平距離，在圖2A-2C中未示出，但是在圖IA中由交錯間隔14 表示)確定。如上所述，根據(jù)馬達(dá)40的構(gòu)件的具體相對尺寸和馬達(dá)40的具體所期凈能量生產(chǎn) 性能要求，在第一磁體41和第二磁體42之間的間隙間隔(在圖2A-2C中未示出)可以 是任何距離。優(yōu)選地，間隙間隔大于零，因為等于零的間隙間隔可以導(dǎo)致開始分離第一 磁體41和第二磁體42需要非常高的初始力。如上所述，根據(jù)馬達(dá)40的構(gòu)件的具體相對 尺寸和馬達(dá)40的具體所期凈能量生產(chǎn)性能要求，第一磁體41和第二磁體42之間的交錯 間隔(在圖2A-2C中未示出)可以是任何距離。優(yōu)選地，交錯間隔大于零，因為在交錯 間隔和開始分離磁體41和42所需的初始力之間存在反向關(guān)系。當(dāng)?shù)谝淮朋w41到達(dá)最終水平位置H2時，能量存儲裝置46(被示為彈簧)可以完 全地加載有能量。在其中能量存儲裝置46是彈簧的實施例中，當(dāng)?shù)谝淮朋w41位于最終 水平位置H2處時，彈簧可以被完全拉伸。此時，可以完成產(chǎn)生可以被轉(zhuǎn)移到外部裝置的 能量的循環(huán)的部分。在該實施例中(圖2A-2C所示)，存儲的能量的一部分可以被用于 分離第一磁體41和第二磁體42并且然后將馬達(dá)40返回它的初始位置以開始另一能量產(chǎn) 生循環(huán)。在其它實施例中，可以存在多組磁體41和42，從而當(dāng)?shù)谝唤M磁體41和42前進 通過該過程的其余部分以返回它們的初始位置時，可以從其它組磁體41和42產(chǎn)生更多的 能量°如能夠在圖2C中看到的，在第一磁體41到達(dá)鄰近第二磁體42的最終水平位 置H2之后，第二磁體42朝向最終豎直位置V2在方向D2'上離開第一磁體41。在圖 2A-2C所示實施例中，第二磁體42移動離開第一磁體41。然而，在其它實施例中(例 如圖1A-1B中所示的實施例)，第一磁體可以移動遠(yuǎn)離第二磁體。磁體41和42中的任 一個或者這兩者可以優(yōu)選地在大致平行于磁體41和42的極軸的方向D2'上彼此離開地移動。將基于馬達(dá)40的所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以及其它性能特征選擇在能量 產(chǎn)生過程的任何特定步驟期間移動磁體41和42中的哪一個。方向D2'是大致平行于第一磁體41和第二磁體42的極軸的第二線性方向(豎 直方向)。優(yōu)選地可以利用包括本領(lǐng)域技術(shù)人員廣泛理解的機構(gòu)的任何機構(gòu)，沿著方向 D2'約束第二磁體42的運動。例如，如在圖2A-2C中所示，可以使用兩個導(dǎo)軌來約束 第二磁體42沿著特定的線性或者非線性方向離開第一磁體41的運動。在于圖2A-2C中描繪的實施例中，第二磁體42在方向D2'上行進離開第一磁體
41。在其它實施例中，第一磁體41和第二磁體42這兩者可以同時地朝向彼此地行進， 第二磁體42在方向D2'上行進，并且第一磁體41在與方向Dl'相反的方向上行進。在圖2A-2C所示的優(yōu)選實施例中，方向D2'是線性的。在其它實施例中，方 向D2'可以是非線性或者曲線的?；隈R達(dá)40的所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以 及其它性能特性，當(dāng)?shù)诙朋w42從初始豎直位置Vl朝向最終豎直位置V2行進時第二磁 體42的準(zhǔn)確的路徑可以改變。在該實施例中，第二磁體42從初始豎直位置Vl到最終豎直位置V2的運動與在 第一磁體41和第二磁體42之間作用的磁性吸引力反向。在第二磁體42從初始豎直位置 Vl到最終豎直位置V2的運動期間，當(dāng)磁體41和42最靠近彼此時，S卩，當(dāng)?shù)谝淮朋w41 處于最終水平位置H2并且第二磁體處于初始豎直位置Vl時，第一磁體41和第二磁體42 之間的磁性吸引力最強。因此，在該實施例中，當(dāng)?shù)诙朋w42處于初始豎直位置Vl時， 必須在第二磁體42上施加分離力以抵制磁性吸引力，從而允許開始分離磁體41和42。 在該實施例中，可能需要一定大小的作用力來在方向D2'上克服慣性力以允許第二磁體 42開始朝向最終豎直位置V2移動。在優(yōu)選實施例中，在能量存儲裝置46(在圖2A-2C中被示為彈簧)中存儲的能 量的第一部分可以被轉(zhuǎn)移到第二磁體42以允許第二磁體42朝向最終豎直位置V2移動， 從而在方向D2'上克服作用于其上的慣性力和磁性吸引力。在圖2A-2C所示實施例中， 其中能量存儲裝置46是彈簧，在彈簧46中存儲的勢能經(jīng)由第二皮帶44b轉(zhuǎn)移到第二磁體42。為了使得能量存儲裝置46當(dāng)?shù)谝淮朋w41保持基本靜止時將能量轉(zhuǎn)移到第二磁體 42，第一開關(guān)45a優(yōu)選地被接合(即，防止第一滑輪43a旋轉(zhuǎn))，并且第二開關(guān)45b松開 (即，允許第二滑輪43b旋轉(zhuǎn))。在圖2B和2C中示出第一開關(guān)45a和第二開關(guān)45b的 該取向。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)45a被接合并且第二開關(guān)45b松開時，彈簧46開始壓縮，這拉動第 二皮帶44b，其在旋轉(zhuǎn)方向R2(在該實施例中是順時針的)上旋轉(zhuǎn)第二滑輪43b。當(dāng)彈簧 46壓縮時，彈簧46的勢能經(jīng)由第二皮帶44b而被轉(zhuǎn)移到第二磁體42，引起第二磁體42 在方向D2'上朝向最終豎直位置V2移動。在其它實施例中，來自外部源(未示出)的 能量可以被用于提供朝向最終豎直位置V2移動第二磁體42所需的能量中的一些或者所有 或者在朝向最終豎直位置V2移動第二磁體42的任務(wù)中協(xié)助能量存儲裝置。當(dāng)?shù)诙朋w42從初始豎直位置Vl移動到最終豎直位置V2時，優(yōu)選地保持第一 磁體41和第二磁體42的極軸之間的交錯間隔14。然而，在一些實施例中，當(dāng)?shù)诙朋w 42從位置Vl移動到位置V2時第二磁體42沿其行進的方向D2'可以是非線性的。在 這些實施例中，當(dāng)?shù)诙朋w41朝向最終豎直位置V2行進時，可以增加或者降低交錯間隔
1614。在一些實施例中，磁屏蔽可以被應(yīng)用于第一磁體41和/或第二磁體42的一部分 以改變磁體41和42的磁場，由此降低朝向最終豎直位置V2從第一磁體41拉離第二磁體 42所需的力和/或能量(在圖3B中描繪出磁屏蔽的實例)。最終豎直位置V2可以距離第一磁體41的任何距離，但是在示例性實施例中，最 終豎直位置V2距離第一磁體41足夠遠(yuǎn)從而磁體41和42之間的吸引力小于當(dāng)?shù)诙朋w 42在初始豎直位置Vl處時磁體41和42之間的吸引力的5%。在優(yōu)選實施例中，位置 Vl和V2之間的距離可以根據(jù)當(dāng)?shù)诙朋w41位于具體的最終豎直位置V2處時磁體41和 42之間的吸引磁性力的強度而優(yōu)化?？梢宰顑?yōu)地選擇位置V2的具體位置，從而可以對 于具體尺寸、形狀和磁場強度的磁體41和42優(yōu)化馬達(dá)40的凈能量產(chǎn)出。隨著位置Vl 和V2之間的距離增加，磁體41和42之間作用的吸引磁性力降低，但是如果位置V2距 離位置Vl太遠(yuǎn)，則必須消耗更多的能量來將第二磁體42從位置Vl移回到位置Vl以開 始下一循環(huán)。當(dāng)每一個能量產(chǎn)生循環(huán)完成時，馬達(dá)40的所有的構(gòu)件優(yōu)選地返回它們的初始位 置。在圖2A-2C所示的實施例中，通過將第一磁體41移回到初始水平位置Hl并且將第 二磁體42移回到初始豎直位置Vl而完成能量產(chǎn)生循環(huán)，在上述初始位置磁體41和42可 以開始隨后的循環(huán)。一旦磁體41和42返回它們各自的初始位置Hl和VI，然后便重復(fù) 整個能量產(chǎn)生循環(huán)，這可能導(dǎo)致由于第一磁體41在每一個相繼運動循環(huán)期間的運動而導(dǎo) 致產(chǎn)生另外的凈能量(在該實施例中產(chǎn)生動能)。在優(yōu)選實施例中，在能量存儲裝置46(在圖2A-2C中被示為彈簧)中存儲的能 量的第二部分可以被轉(zhuǎn)移到第一磁體41和第二磁體42以允許磁體41和42返回它們各 自的初始位置Hl和VI，從而提供所需的動能并且克服相對于它們各自的初始位置Hl和 Vl的它們各自的最終位置H2和V2上的磁體41和42之間作用的比較小的磁性吸引力差 (由于圍繞磁體41和42的空間非均勻磁場)。這個勢能被經(jīng)歷壓縮的彈簧46從彈簧46 轉(zhuǎn)移到第二磁體42，這將存儲的能量的第二部分從勢能轉(zhuǎn)換成動能。在一些實施例中，可以由被耦接到磁體41和42的另外的能量存儲裝置(例如在 圖7B中被示為彈簧85a和85b)供應(yīng)移動磁體41和42返回它們各自的初始位置Hl和Vl 所需的能量。當(dāng)磁體41和42從它們各自的初始位置Hl和Vl移動到它們各自的最終位 置H2和V2時，另外的能量存儲裝置或者彈簧被拉伸。當(dāng)磁體41和42到達(dá)它們各自的 最終位置H2和V2時，在另外的能量存儲裝置或者彈簧中存儲的少量勢能被用于將磁體 41和42拉回它們各自的初始位置Hl和VI。在其它實施例中，來自外部源(未示出) 的能量可以被用于提供將磁體41和42返回它們各自的初始位置Hl和Vl所需能量中的 一部分或者全部。在優(yōu)選實施例中，在能量存儲裝置46中存儲的能量的第三部分(凈產(chǎn)出)(即， 未被用于將磁體41和42從它們各自的最終位置H2和V2移回到它們各自的初始位置Hl 和Vl的剩余部分)可以被從馬達(dá)40轉(zhuǎn)移到外部裝置例如發(fā)電機(未示出)或者飛輪(在 圖7B中示出實例飛輪88)。在圖2A-2C所示實施例中，當(dāng)?shù)谝换?3a在動力行程(當(dāng) 在磁體41和42之間的吸引磁性力輔助下第一磁體41朝向第二磁體42移動時)期間在方 向Rl上旋轉(zhuǎn)時，被轉(zhuǎn)移到第一滑輪43a的動能的一部分可以被轉(zhuǎn)移到被耦接到第一滑輪43a的旋轉(zhuǎn)中心并且被耦接到外部裝置例如發(fā)電機或者飛輪的軸(未示出)。在一些實施例中，在存儲裝置46中存儲的能量的第二部分和第三部分可以被同 時地轉(zhuǎn)移到它們各自的目標(biāo)，或者第二部分可以被首先地轉(zhuǎn)移，或者第三部分可以被首 先地轉(zhuǎn)移。在其中能量存儲裝置46是彈簧的實施例中，能量的第二部分可以經(jīng)由第二皮 帶44b而被轉(zhuǎn)移到第二磁體42，而能量的第三部分可以經(jīng)由耦接機構(gòu)(例如未示出的機軸 或者本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何其它耦接機構(gòu))而被轉(zhuǎn)移到外部裝置(未示出)。在一些優(yōu) 選實施例中，能量的第二部分和第三部分的轉(zhuǎn)移可以是在彈簧46的單一壓縮運動期間轉(zhuǎn) 移的。在其它優(yōu)選實施例中，能量的第二部分在彈簧46的第一局部壓縮運動期間被轉(zhuǎn)移 到第二磁體42，在這之后，一些勢能仍然保留在彈簧46中。然后，能量的第三部分在彈 簧46的第二進一步壓縮運動期間被轉(zhuǎn)移到外部裝置，在這之后，在彈簧46中沒有剩余任 何顯著的勢能。為了使得磁體41和42返回它們各自的初始位置H2和V2，第一開關(guān)45a和第二 開關(guān)45b優(yōu)選地松開(即，允許各自的第一滑輪43a和第二滑輪43b旋轉(zhuǎn))。當(dāng)?shù)谝婚_關(guān) 45a接合并且第二開關(guān)45b松開時，彈簧46開始壓縮，這拉動第二皮帶44b，其在旋轉(zhuǎn)方 向R2(在該實施例中是順時針的)上旋轉(zhuǎn)第二滑輪43b。當(dāng)彈簧46壓縮時，彈簧46的勢 能經(jīng)由第二皮帶44b而被轉(zhuǎn)移到第二磁體42，引起第二磁體42在方向D2'上朝向最終豎 直位置V2移動。在其它實施例中，來自外部源(未示出)的能量可以被用于提供朝向最 終豎直位置V2移動第二磁體42所需能量的一部分或者全部或者在朝向最終豎直位置V2 移動第二磁體42的任務(wù)中協(xié)助能量存儲裝置。圖2D是當(dāng)?shù)谝淮朋w沿著在圖2A和2B中描繪的路徑移動時作用于第一磁體上的 磁性力，與當(dāng)?shù)谝淮朋w移動時加載或者拉伸在圖2A和2B中描繪的能量存儲裝置所需的 力的定性比較。參考圖2D，力比較圖表47包括動力行程力曲線48a和能量存儲裝置力曲線 48b。水平軸線代表當(dāng)?shù)谝淮朋w11從初始位置Hl移動到最終位置H2時(在圖2A和2B 中描繪的動力行程過程期間)第一磁體11行進的水平距離(在方向Dl'上)。豎直軸線 代表作用于第一磁體11上的磁性力(其可以被轉(zhuǎn)移到能量存儲裝置46)和加載或者拉伸 能量存儲裝置46(在圖2A和2B中被描繪成彈簧)所需的力。中間位置49a到49f是當(dāng) 第一磁體11從初始位置H2移動到最終位置H2時第一磁體11的位置(距初始位置Hl的 距離)。如能夠在圖2D中看到地，動力行程力曲線48a具有非線性形狀。動力行程力曲 線48a的這種非線性形狀反映當(dāng)?shù)谝淮朋w11從初始位置Hl移動到最終位置H2 (如在圖 2A和2B中所示)時作用于第一磁體41上的磁性力的非線性變化。然而，在一些實施例 中，能量存儲裝置力曲線48b可以具有更加線性的形狀。能量存儲裝置力曲線48b的這 個更加線性形狀反映當(dāng)?shù)谝淮朋w41從位置Hl移動到位置H2時繼續(xù)拉伸能量存儲裝置或 者彈簧46(以存儲增加的量的能量)所需的力的更加線性的變化。如在圖2D中明顯地，在第一磁體41的水平行進期間距位置Hl任何給定距離處 (在中間位置49a到49f處)作用于第一磁體41上的力可以不同于拉伸彈簧46相同距離 所需的力。如果使用圓形的第一滑輪43a，則作用于第一磁體41上的力相對于拉伸彈簧 46相同距離所需的力的這種錯配可以導(dǎo)致通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的一些動能未被存儲(即，低效率)。為了存儲當(dāng)?shù)谝淮朋w41從位置Hl行進到位置H2(動力行程)時從 第一磁體41的運動產(chǎn)生的基本上所有的動能，可能有益的是，在第一滑輪43a中包括可 變杠桿臂輪廓(如在圖2A-2C中所示并且在圖2E-2F中更加詳細(xì)地示出)。包括根據(jù)動 力行程力曲線48a和能量存儲裝置力曲線48b的形狀而調(diào)節(jié)的可變杠桿臂外形的這種第一 滑輪43a，可以允許更高百分比的通過第一磁體41的運動產(chǎn)生的能量被彈簧46存儲。圖2E和2F是圖2A-2C中描繪的實施例中具有可變杠桿臂外形的示例性非圓形 第一滑輪43a的兩個旋轉(zhuǎn)取向的圖解視圖。參考圖2E和2F，具有可變杠桿臂外形的示例性非圓形第一滑輪43a包括第一凸 輪半部43c、第二凸輪半部43d、旋轉(zhuǎn)中心43e、第一凸輪半部皮帶44c和第二凸輪半部皮 帶44d。第一凸輪半部43c包括杠桿臂49a'到49f，該杠桿臂49a'到49f與當(dāng)?shù)谝?磁體11從初始位置H2移動到最終位置H2時在第一磁體11的中間位置49a到49f (距初始 位置Hl的距離)處第一滑輪43a的所期杠桿作用相關(guān)。第二凸輪半部43d杠桿臂49a" 到49f〃，該杠桿臂49a〃到49f〃也與第一磁體11的中間位置49a到49f處第一滑輪43a 的所期杠桿作用相關(guān)。圖2E描繪在初始位置中的非圓形第一滑輪43a，而圖2F描繪在 旋轉(zhuǎn)方向Rl上圍繞旋轉(zhuǎn)中心43e旋轉(zhuǎn)的在最終位置的非圓形第一滑輪43a。為了存儲當(dāng)?shù)谝淮朋w41從位置Hl行進到位置H2 (動力行程)時從第一磁體41 的運動產(chǎn)生的基本上所有的動能，可能有益的是，根據(jù)動力行程力曲線48a和能量存儲裝 置力曲線48b的形狀調(diào)節(jié)第一滑輪43a的可變杠桿臂外形。在圖2E-2F中所示的第一滑 輪43a的示例性實施例中，可以通過提供第一凸輪半部43c杠桿臂49a'到49f'和第二凸 輪半部43d杠桿臂49a"到49f"而完成這種外形調(diào)節(jié)。杠桿(杠桿臂、齒輪、滑輪等) 允許再成形由給定量的動能傳遞的從第一磁體41輸出的力。在中間位置49a處，例如能量存儲裝置力曲線48b在動力行程力曲線48a上方。 因此，杠桿臂49a'應(yīng)該比相應(yīng)的杠桿臂49a"更長。這個杠桿可以是有益的，因為作用 于第一磁體41上的力可以在更小距離之上被施加到彈簧46，這可以允許更高百分比的從 第一磁體41的運動產(chǎn)生的能量被存儲在彈簧46中。在中間位置49d處，例如能量存儲 裝置力曲線48b大致等于動力行程力曲線48a。因此，杠桿臂49d'應(yīng)該與相應(yīng)的杠桿臂 49d"大致相同，因為在第一磁體41行進中在這個位置處，需要比較小的杠桿作用。如能夠在圖2E和2F中看到的，非圓形第一滑輪43a可以包括第一凸輪半部43c 和第二凸輪半部43d。這個雙半部凸輪設(shè)計可以允許第一凸輪半部43c位于第二凸輪半部 43d上方或者下面(在不同的二維平面中)。第一凸輪半部43c和第二凸輪半部43d的這 種相對定位的原因在于，第一凸輪半部皮帶44c和第二凸輪半部皮帶44d僅僅在每一個各 自皮帶的一部分中接觸第一滑輪43a。如能夠在圖2E和2F中看到的，當(dāng)?shù)谝换?3a從圖2E中所示的初始位置到圖 2F中所示的最終位置在旋轉(zhuǎn)方向Rl上旋轉(zhuǎn)時，第二凸輪半部皮帶44d將會最終接觸第一 凸輪半部43c。這個另外的接觸可能部分地?fù)p害力曲線48a和48b的調(diào)節(jié)，因為杠桿臂 49a‘到49f'和49a〃到49f〃作用于凸輪半部皮帶44c和44d與各自的凸輪半部43c和 43d的最后接觸點處。例如，如在圖2F中所示，為了實現(xiàn)應(yīng)該與中間位置49f處力曲線 48a和48b的比率相關(guān)的長度49f'和49f〃的適當(dāng)比率，第二凸輪半部皮帶44d與第一滑 輪43a的最后接觸點應(yīng)該在杠桿臂49f"處。然而，如果兩個凸輪半部43c和43d在同一二維平面中，則第二凸輪半部皮帶44d將會接觸第一凸輪半部43c。能夠在圖2F中看 到這個潛在的另外的接觸點，在該點第二凸輪半部皮帶44d在杠桿臂49b'處在第一凸輪 半部43c之上或者下面經(jīng)過。圖2E和2F所示的第一滑輪43a設(shè)計允許第二凸輪半部皮 帶44d避免接觸第一凸輪半部43c，因此保持凸輪半部43c和43d根據(jù)力曲線48a和48b 的調(diào)節(jié)。在一些實施例中(例如，如在圖2D-2F中所示)，將第二磁體42移動離開第一 磁體41所需的大多數(shù)能量可以被存儲在彈簧46中以在以后轉(zhuǎn)移到第二磁體42。在其它 實施例中(例如，如圖7B中所示)，可以利用比較少的能量存儲直接地從第一磁體轉(zhuǎn)移 將一個或者多個第二磁體移動離開第一磁體(分離行程)所需的大多數(shù)能量。在這些較 低能量存儲實施例中，可以有益的是，根據(jù)動力行程力曲線48a(在圖IC中被示為動力行 程曲線31)和分離行程力曲線(在圖2D中未示出，但是在圖IC中被示為分離行程曲線 32)的形狀調(diào)節(jié)第一滑輪43a的可變杠桿臂外形。如能夠在圖IC中看到的，分離行程曲線32起初高于動力行程曲線31 (第一和 第二磁體之間較小距離)，并且在其它位置點處，動力行程曲線31高于分離行程曲線 32 (第一和第二磁體之間較大距離)。當(dāng)動力行程曲線高于分離行程曲線時，杠桿臂例如 49a‘(通過第一凸輪半部皮帶44c耦接到第一磁體)可以比相應(yīng)的杠桿臂例如49a"(通 過第二凸輪半部皮帶44d耦接到目標(biāo)力接收器，例如第二磁體)更長。當(dāng)動力行程曲線 低于分離行程曲線時，杠桿臂例如49d'(通過第一凸輪半部皮帶44c耦接到第一磁體) 可以比相應(yīng)的杠桿臂例如49d"(通過第二凸輪半部皮帶44d耦接到目標(biāo)力接收器，例如 第二磁體)更短。圖3A和3B是示出本發(fā)明第三實施例的分別在使用和不使用圍繞靜止永久磁體 的一部分的磁屏蔽的情況下的圍繞靜止永久磁體的磁場形狀和磁力線方向的圖解視圖。參考圖3A和3B，永久磁體馬達(dá)50包括第一磁體51、第二磁體52和可選的磁屏 蔽53。在不包括可選的磁屏蔽53的圖3A中，第二磁體52限定大致同等地成形的磁場 部分54a和54b。在包括可選的磁屏蔽53的圖3B中，第二磁體52限定非均勻成形(相 對于彼此)的磁場部分54b和54c。在一些實施例中(例如，在圖3B中示出的)，磁屏 蔽可以被應(yīng)用于第一磁體51和/或第二磁體52的一部分以改變磁體51和52的磁場，由 此降低將51和52拉離彼此所需的力和/或能量。在圖3A中，磁場部分54a和54b大致同等地成形。當(dāng)可選的磁屏蔽53被應(yīng)用 于第二磁體52時，例如，如在圖3B中所示，左磁場部分54a被改變并且采取左磁場部分 54c的形狀。在圖3B中，第二磁體52的左側(cè)上的磁場力線的路徑被改變，被拉動更靠 近第二磁體52的表面。這增加了當(dāng)馬達(dá)50經(jīng)歷能量產(chǎn)生過程步驟時作用于第一磁體51 上的非均勻分布的磁性力。當(dāng)使用可選的磁屏蔽53時(例如，如在圖3B中)，對于磁 體51和52的具體尺寸、重量和配置，可以降低分離第一磁體51和第二磁體52所需的力 (與圖3A相比)，并且可以增加由馬達(dá)50產(chǎn)生的凈能量產(chǎn)出。圖4是示出本發(fā)明第四實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性 永久磁體馬達(dá)包括被耦接到單一機軸的三對可移動永久磁體，每一個磁體對在任意給定 時間執(zhí)行能量產(chǎn)生過程的不同步驟。參考圖4，永久磁體馬達(dá)60包括第一磁體61a、61b和61c、第二磁體62a、62b和62c和機軸63。如在圖4中所示，永久磁體馬達(dá)60的示例性實施例包括三對永久磁 體，每一對經(jīng)歷它自身的能量產(chǎn)生過程。對于特定的一對第一磁體61和第二磁體62的 運動，能夠使用任何實施例來控制能量產(chǎn)生過程步驟，例如，可以使用圖1A-1C所示的 第一實施例、圖2A-2C所示的第二實施例、圖5所示的第五實施例(在下面討論)或者 根據(jù)前述討論的任何其它實施例。圖4所示的示例性馬達(dá)60基于三個磁體對的運動，每一個磁體對使用大體上根 據(jù)圖2A-2C所示的第二實施例的過程。在圖2A-2C中的第一磁體41和第二磁體42的 運動可以被一般地分類成動力行程(當(dāng)?shù)谝淮朋w41朝向第二磁體42移動，從初始水平位 置Hl行進到最終水平位置H2時)、分離行程(當(dāng)?shù)诙朋w42移動離開第一磁體41，從 初始豎直位置Vl行進到最終豎直位置V2時)和返回行程(當(dāng)?shù)谝淮朋w41和第二磁體42 返回它們各自的初始位置Hl和Vl時)。在圖1A-1C中的磁體的運動也可以被分類成動 力行程(例如動力行程曲線31)、分離行程(例如分離行程曲線32)和返回行程。在于圖4中描繪的實施例中，在任意給定時間，三個磁體對之一處于下述三個 步驟中的每一個中動力行程、分離行程和返回行程。如在圖4中所示，第一組磁體61a 和62a處于動力行程步驟中，第二組磁體61b和62b處于分離行程步驟中，并且第三組磁 體61c和62c處于返回行程步驟中。具有第一磁體61和第二磁體62的這三個磁體對中 的全部可以被耦接到單一機軸63，通過機軸63，能量可以被轉(zhuǎn)移到外部裝置例如發(fā)電機 (未示出)。雖然在圖4中未示出在第一磁體61、第二磁體62和機軸之間的具體耦接機 構(gòu)，但是可以使用在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何耦接機構(gòu)。在該實施例中，能量存儲裝置(在圖2A-2C中被示為能量存儲裝置46，彈簧) 可以是可選的。可以不需要能量存儲(或者在一些實施例中可以需要比較少的能量存 儲)，因為當(dāng)在動力行程步驟中第一磁體61a在方向Dla上朝向第二磁體62a移動(借助 磁體61a和62a之間的磁性吸引力)時通過第一磁體61a的動力學(xué)運動產(chǎn)生的能量的第一 部分可以被轉(zhuǎn)移到第二磁體62b以有助于第二磁體62b在分離過程步驟中在方向D2b上離 開第一磁體61b的運行(與在磁體61b和62b之間的磁性吸引作用力相反地)。同時，當(dāng) 第一磁體61a在動力行程步驟中移動時通過第一磁體61a的動力學(xué)運動產(chǎn)生的能量的第二 部分可以被轉(zhuǎn)移到第一和第二磁體61c和62c以有助于它們在返回步驟中分別在方向Dlc 和D2c上的運動(到它們的初始位置)。同時，當(dāng)?shù)谝淮朋w61a在動力行程步驟中移動 時通過第一磁體61a的動力學(xué)運動產(chǎn)生的能量的第三部分(剩余部分)可以被轉(zhuǎn)移到外部 裝置例如發(fā)電機(未示出)。在該實施例中，因為在磁體61a和62a的動力行程步驟中產(chǎn)生的能量的所有的三 個部分同時地被轉(zhuǎn)移到磁體61b和62b(在分離步驟中)、被轉(zhuǎn)移到磁體61c和62c(在返 回步驟中)，并且被轉(zhuǎn)移到外部裝置，所以可以不需要在馬達(dá)60中包括集成的能量存儲 裝置。外部裝置例如發(fā)電機可以包括能量存儲裝置，但是在馬達(dá)60中包括能量存儲裝置 是可選的。例如，在其中多個磁體對61和62被耦接到一起并且每一磁體對與其它磁體 對在能量產(chǎn)生過程中異相循環(huán)的實施例中，能量存儲裝置可以是不需要的。在一些實施 例中，為了完全避免對于能量存儲裝置的需要，可能有必要使用足夠的磁體61和62對從 而馬達(dá)60的移動部件能夠經(jīng)由它們的動量存儲動能，并且這個動能中的一些能夠根據(jù)需 要被轉(zhuǎn)移到馬達(dá)60的其它構(gòu)件。
在該實施例中，馬達(dá)60的三個磁體對可以在如在圖2A-2C中所示的能量生產(chǎn)的 三個階段之間連續(xù)地循環(huán)，其中每一對磁體61和62在它的動力行程期間向其它兩個磁體 組和外部裝置提供能量，并且每一對磁體61和62在它的分離行程和返回行程期間從其它 兩個磁體組之一接收能量。例如，如在圖4中所示，首先，磁體對61a和62a可以經(jīng)歷動力行程過程，并且 其可以提供用于磁體對61b和62b的分離行程的能量的第一部分、用于磁體對61c和62c 的返回行程的能量的第二部分和用于外部裝置的能量的第三部分。接著，磁體對61c和 62c可以經(jīng)歷動力行程過程，并且其可以提供用于磁體對61和62的分離行程的能量的第 一部分、用于磁體對61b和62b的返回行程的能量的第二部分，和用于外部裝置的能量的 第三部分。最終，磁體對61和62可以經(jīng)歷動力行程過程，并且其可以提供用于磁體對 61c和62c的分離行程的能量的第一部分、用于磁體對61a和62a的返回行程的能量的第 二部分和用于外部裝置的能量的第三部分。然后，前述的三步驟循環(huán)無限地重復(fù)。使用前述過程，馬達(dá)60的磁體對的三個過程步驟中的每一個可以提供用于驅(qū)動 馬達(dá)60內(nèi)的內(nèi)部過程的能量的第一和第二部分和用于外部裝置的能量的第三部分，從而 馬達(dá)60可以提供連續(xù)能量輸出以驅(qū)動外部裝置。在一些優(yōu)選實施例中，馬達(dá)60可以在 不具有任何外部電源的情況下操作，而在前述過程中使用磁體對61和62的空間非均勻磁 場來產(chǎn)生用于驅(qū)動外部裝置的連續(xù)能量流。雖然圖4描繪了僅僅三個磁體對61和62，但是可以在馬達(dá)60中使用任何數(shù)目的 磁體對61和62，例如三的倍數(shù)、例如六或者九或者甚至非三的倍數(shù)例如十(但是在非三 的倍數(shù)實施例中，可以優(yōu)選的是選擇磁體尺寸和強度從而馬達(dá)60隨著時間產(chǎn)生基本一致 的能量水平)。如果使用數(shù)目大于三的多個磁體對61和62，則在每一個動力行程期間產(chǎn) 生的能量優(yōu)選地應(yīng)該足以驅(qū)動馬達(dá)60中的其它內(nèi)部過程并且足以產(chǎn)生用于驅(qū)動外部裝置 的能量。磁體對61和62的準(zhǔn)確的配置和數(shù)目將依賴于馬達(dá)60的所期尺寸、形狀和所期 凈能量產(chǎn)出以及其它性能特征。圖5是示出本發(fā)明第五實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性 永久磁體馬達(dá)包括被聯(lián)結(jié)到被耦接到機軸的單對可移動端頭的六對永久磁體，每一個磁 體對在任何給定時間執(zhí)行能量產(chǎn)生過程的相同步驟。參考圖5，永久磁體馬達(dá)70包括第一磁體71a到71f、第二磁體72a到72f、第 一可移動端頭73 (僅僅示出端頭的被磁化端部)、第二可移動端頭74 (僅僅示出端頭的被 磁化端部)和機軸(未示出)。如在圖5中所示，永久磁體馬達(dá)70的示例性實施例包括 六對永久磁體，每一對同時地經(jīng)歷其自身的能量產(chǎn)生過程。對于特定的一對第一磁體71 和第二磁體72的運動，能夠使用任何實施例來控制能量產(chǎn)生過程步驟，例如，可以使用 圖1A-1C所示的第一實施例、圖2A-2C所示的第二實施例或者根據(jù)前述討論的任何其它 實施例。圖5所示的示例性馬達(dá)70基于三個磁體對的運動，每一個磁體對使用大體上根 據(jù)圖2A-2C所示的第二實施例(或者根據(jù)圖1A-1C所示的第一實施例)的過程。在圖 2A-2C中的第一磁體41和第二磁體42的運動能夠被一般性地分類成動力行程(當(dāng)?shù)谝淮?體41朝向第二磁體42移動，從初始水平位置Hl行進到最終水平位置H2時)、分離行程 (當(dāng)?shù)诙朋w42移動離開第一磁體41，從初始豎直位置Vl行進到最終豎直位置V2時)和返回行程(當(dāng)?shù)谝淮朋w41和第二磁體42返回它們各自的初始位置Hl和Vl時)。在 圖1A-1C中的磁體的運動也可以被分類成動力行程(例如動力行程曲線31)、分離行程 (例如分離行程曲線32)和返回行程。在該實施例中，六個磁體71a到71f中的每一個可以被聯(lián)結(jié)到第一可移動端頭 73，并且六個磁體72a到72f中的每一個可以被聯(lián)結(jié)到第二可移動端頭74。第一可移動 端頭73和第二可移動端頭74然后可以經(jīng)歷前述能量產(chǎn)生過程步驟(例如在圖1A-1C或 者圖2A-2C中描述的那些)，其中使用第一端頭73作為第一磁體11或者41，并且使用 第二端頭74作為第二磁體12或者42。在圖5中描繪的實施例中，在任意給定時間，所 有的六個磁體對可以處于前述三個能量產(chǎn)生過程步驟之一中動力行程、分離行程和返 回行程。如在圖5中所示，所有的六個第一磁體71a到71f可以在動力行程期間朝向各自 的第二磁體72a到72f移動，然后所有的六個磁體對可以經(jīng)歷分離行程和返回行程。具有第一磁體71和第二磁體72的這六個磁體對可以經(jīng)由第一可移動端頭73和 第二可移動端頭74而被全部耦接到單一機軸(未示出)，通過該機軸，能量可以被轉(zhuǎn)移到 外部裝置例如發(fā)電機(未示出)。雖然在圖4中未示出在第一可移動端頭73、第二可移 動端頭74和機軸之間的具體耦接機構(gòu)，但是可以使用在本技術(shù)領(lǐng)域中已知的任何耦接機 構(gòu)。雖然圖5描繪了僅僅六個磁體對71和72，但是可以在馬達(dá)70中使用任何數(shù)目的 磁體對71和72并且將其聯(lián)結(jié)到第一可移動端頭73和第二可移動端頭74，例如兩個、五 個、十個或者使用者期望包括的任何數(shù)目。磁體對71和72的準(zhǔn)確的配置和數(shù)目將依賴 于馬達(dá)70的所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以及其它性能特征。雖然圖5描繪了僅僅一對端頭73和74，每一個端頭分別地集成六個磁體71和 72，但是可以使用任何數(shù)目的端頭73和74，優(yōu)選地將其以如關(guān)于在圖4中描繪的實施例 所討論的方式耦接到機軸。例如，可以使用三對端頭73和74，其中以如在圖4中所示的 第一磁體61a、61b和61c的方式使用三個第一端頭73a、73b和73c，并且以如在圖4中 所示的第二磁體62a、62b和62c的方式使用三個第二端頭74a、74b和74c。以此方式， 三對端頭73和74可以如上關(guān)于圖4所述地在如在圖2A-2C中所示的能量生產(chǎn)的三個階 段之間連續(xù)地循環(huán)，其中每一對端頭73和74在它的動力行程期間向其它兩個端頭和外部 裝置提供能量，并且每一對端頭73和74在它的分離行程和返回行程期間從其它兩個端頭 之一接收能量?？梢栽隈R達(dá)70中使用集成多對磁體71和72的任何數(shù)目的端頭對73和74，例如 三的倍數(shù)例如六或者九或者甚至非三的倍數(shù)例如十(但是在非三的倍數(shù)實施例中，可以 優(yōu)選的是選擇磁體尺寸和強度從而馬達(dá)70隨著時間產(chǎn)生基本一致的能量水平)。如果使 用其數(shù)目大于三的多個端頭對73和74，則在每一個動力行程期間產(chǎn)生的能量優(yōu)選地應(yīng)該 足以驅(qū)動馬達(dá)70中的其它內(nèi)部過程并且足以產(chǎn)生用于驅(qū)動外部裝置的能量。端頭對73 和74和包括的磁體對71和72的準(zhǔn)確的配置和數(shù)目將依賴于馬達(dá)70的所期尺寸、形狀和 所期凈能量產(chǎn)出以及其它性能特征。圖6是示出本發(fā)明第六實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線性 永久磁體馬達(dá)包括兩個可移動永久磁體和三個靜止永久磁體。參考圖6，永久磁體馬達(dá) 75包括具有各自的運動路徑A和B的兩個可移動第一磁體76a和76b、兩個靜止第二磁體77a和77b和靜止共用磁體78。雖然圖IA到5僅僅示出成對的磁體，其中一個是第 一磁體并且另一個是第二磁體，但是可以使用具有沒有采用一對一成對磁體的可替代的 磁體配置的實施例，如在圖6中所示。根據(jù)圖6所示的第六實施例，馬達(dá)75包括可以與共用靜止磁體78 一起使用的兩 對磁體76和77。每一對第一磁體76和第二磁體77可以被用于執(zhí)行在上面關(guān)于圖1A-1B 描述的能量產(chǎn)生步驟動力行程(例如動力行程曲線31)、分離行程(例如分離行程曲線 32)和返回行程。兩個磁體對76a/77a和76b/77b中的每一個可以同時地以交錯的方式 (每一對在相對于另一對具有時間延遲的情況下執(zhí)行相同步驟)或者以順序方式(每一對 在執(zhí)行能量產(chǎn)生步驟時交替)執(zhí)行能量產(chǎn)生步驟。在該實施例中，靜止共用磁體78可以 被用于協(xié)助第一磁體76a和76b中的每一個以在它們各自的返回行程步驟期間返回它們的 初始位置并且還在它們各自的運動路徑A和B中的每一個期間產(chǎn)生另外的能量。例如，當(dāng)?shù)谝淮朋w76a在由箭頭示意的方向上圍繞運動路徑A行進時，第一磁 體76a在水平方向上接近第二磁體77a，執(zhí)行第一動力行程步驟。然后，第一磁體76a在 豎直方向上移動離開第二磁體77a，執(zhí)行第一分離步驟。當(dāng)?shù)谝淮朋w76a從第二磁體77a 分離時，第一磁體76a和靜止共用磁體78之間的磁性吸引力在水平方向上朝向靜止共用 磁體78拉拽第一磁體76a，在單一的完整運動路徑A期間執(zhí)行第二動力行程。然后，第 一磁體76a在豎直方向移動離開靜止共用磁體78，執(zhí)行第二分離步驟。此時，第一磁體 76a已經(jīng)完成圍繞運動路徑A的行進并且準(zhǔn)備執(zhí)行另一能量產(chǎn)生循環(huán)。雖然在圖6中未示 出，但是通過第一磁體76a和76b的運動產(chǎn)生的動能可以被存儲在能量存儲裝置中，并且 能量的第一部分可以被用于執(zhí)行分離行程，能量的第二部分可以被用于執(zhí)行返回行程， 并且能量的第三部分可以被轉(zhuǎn)移到外部裝置(未示出)例如發(fā)電機。同時地以交錯的或者順序的方式，第一磁體76b可以在由箭頭示意的方向上圍 繞運動路徑B行進，執(zhí)行兩個動力行程步驟和兩個分離步驟，在兩個動力行程期間使用 第一磁體76b和第二磁體77b與靜止共用磁體78之間的磁性吸引力來產(chǎn)生能量。雖然圖6示出其中使用兩個可移動磁體76和三個靜止磁體77和78的實施例， 但是在可替代實施例中，可以以同時的、順序的或者交錯的方式使用任何數(shù)目的可移動 磁體76和靜止磁體77和78。馬達(dá)75的可替代實施例的準(zhǔn)確配置將依賴于馬達(dá)75的所 期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出以及其它性能特征。圖7A和7B是示出本發(fā)明第七實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖， 該線性永久磁體馬達(dá)包括三個可移動永久磁體。參考圖7A，永久磁體馬達(dá)80包括能夠 沿著X軸線(如在圖7A中由箭頭限定的)移動的可移動第一磁體81和能夠沿著Y軸線 (如在圖7A中由箭頭限定的)移動的兩個可移動第二磁體82a和82b。根據(jù)圖7A所示 的第七實施例，馬達(dá)80可以執(zhí)行在上面關(guān)于圖1A-1B和圖2A-2C描述的能量產(chǎn)生步驟 中的一些步驟動力行程(例如動力行程曲線31)和分離行程(例如分離行程曲線32)。 如在圖7A中所示，磁體81和82在被定義為第一狀態(tài)Si、第二狀態(tài)S2、第三狀態(tài)S3和 第四狀態(tài)S4的四個不同的位置狀態(tài)之間移動。如在圖7A中所示，動力行程是由第一磁體81提供的，當(dāng)?shù)谝淮朋w81被在第一 磁體81和交替的第二磁體82a或者第二磁體82b之間的磁性吸引力拉拽時，第一磁體81 交替地沿著X軸線前后地移動(第一動力行程從狀態(tài)Sl到狀態(tài)S2，然后第二動力行程從狀態(tài)S3到狀態(tài)S4)。分離行程是通過第二磁體82a和82b的運動提供的，其中當(dāng)?shù)诙?體82a和82b被與第二磁體82和第一磁體81之間的磁性吸引力相反地拉離第一磁體81 時，第二磁體82a和82b交替地沿著Y軸線前后地移動(用于磁體82a的第一分離行程從 狀態(tài)S2到狀態(tài)S3，然后用于磁體82b的第二分離行程從狀態(tài)S4到狀態(tài)Si)。以上在圖 2A-2C中示出了并且在所附文本中描述了由沿著一個軸線移動的第一磁體81提供動力行 程，并且由沿著第二垂直軸線移動的第二磁體82提供分離行程。如在圖2A-2C中，第 一磁體81和第二磁體82中的每一個優(yōu)選地被取向為它們的極軸是基本平行的。參考圖7B，永久磁體馬達(dá)80包括能夠沿著X軸線(如在圖7B中由箭頭限定的) 移動的可移動第一磁體81、能夠沿著Y軸線(如在圖7B中由箭頭限定的)移動的兩個可 移動第二磁體82a和82b、可以在方向Rl上旋轉(zhuǎn)的第一磁體運動組件83、可以在方向R2 上旋轉(zhuǎn)的第二磁體運動組件84、能量存儲裝置85、可以在方向R3上旋轉(zhuǎn)的能量轉(zhuǎn)移運 動組件86、可以在方向R4上旋轉(zhuǎn)的外部裝置運動組件87，和可以是如在圖7B中描繪的 飛輪或者任何其它外部裝置例如發(fā)電機的外部裝置88。在圖7B中，第一磁體81和第二 磁體82a和82b的運動遵循圖7A所示的并且在所附文本中討論的路徑。另外，圖7B示 出用于轉(zhuǎn)移通過第一磁體81的X軸線運動產(chǎn)生的動能以驅(qū)動第二磁體82a和82b的Y軸 線運動以及外部裝置88的優(yōu)選配置。在該實施例中，在第一動力行程中，吸引磁性力朝向第二磁體82a沿著X軸線拉 拽第一磁體81。通過第一磁體81的運動產(chǎn)生的動能經(jīng)由利用包括的耦接機構(gòu)而在方向 Rl上旋轉(zhuǎn)的第一磁體運動組件83被轉(zhuǎn)移到其它系統(tǒng)構(gòu)件。通過第一磁體81的運動產(chǎn)生 的動能的第一部分經(jīng)由能量轉(zhuǎn)移運動組件86并且然后第二磁體運動組件84而被轉(zhuǎn)移到第 二磁體82a和82b，第二磁體運動組件84優(yōu)選地經(jīng)由如在圖7B中所示的齒輪而被耦接到 第一磁體運動組件83。能量的該第一部分的一部分可以被存儲在被示為彈簧的能量存儲 裝置85中，彈簧可以協(xié)助第二磁體82a和82b交替地執(zhí)行分離行程，從而與磁性吸引力 相反地移動離開第一磁體81。一旦第一磁體81完成了其在X方向上朝向第二磁體82a的行進(第一動力行 程)，則使用來自第一磁體81和能量存儲彈簧85a的能量的第一部分的組合在Y方向上將 第二磁體82a拉離第一磁體81。在Y方向上拉拽第二磁體82a的同時，第二磁體82b被 在相反方向(負(fù)Y方向)上推動，從而使用來自第一磁體81和能量存儲彈簧85b的能量的 第一部分的組合，磁性吸引力將朝向第二磁體82b(在負(fù)X方向上)拉回第一磁體81(第 二動力行程)。經(jīng)由能量轉(zhuǎn)移運動組件86并且然后外部裝置運動組件87，優(yōu)選地經(jīng)由如在圖 7B中所示的齒輪，通過第一磁體81的運動產(chǎn)生的動能的第二部分可以被轉(zhuǎn)移到外部裝置 88，例如在圖7B中描繪的飛輪。一旦第一磁體81完成第二動力行程，則返回到其行進 范圍(如在圖7B中所示)的左側(cè)遠(yuǎn)端處的初始位置，馬達(dá)80準(zhǔn)備執(zhí)行另一能量產(chǎn)生循 環(huán)。雖然圖7A和7B示出包括一個第一可移動磁體81和兩個第二可移動磁體82的 實施例，但是在可替代實施例中，可以使用任何數(shù)目的第一可移動磁體81和第二可移動 磁體82。馬達(dá)80的可替代實施例的準(zhǔn)確配置將依賴于馬達(dá)80的所期尺寸、形狀和所期 凈能量產(chǎn)出以及其它性能特征。
圖8是示出本發(fā)明的第八實施例的示例性線性永久磁體馬達(dá)的圖解視圖，該線 性永久磁體馬達(dá)包括四個可移動永久磁體。參考圖8，永久磁體馬達(dá)90包括能夠沿著X 軸線(如在圖8中由箭頭限定的)移動的兩個可移動第一磁體91a和91b和能夠沿著Y軸 線(如在圖8中由箭頭限定的)移動的兩個可移動第二磁體92a和92b。根據(jù)圖8所示的 第八實施例，馬達(dá)90可以執(zhí)行在上面關(guān)于圖1A-1B和圖2A-2C描述的能量產(chǎn)生步驟中的 一些步驟動力行程(例如動力行程曲線31)和分離行程(例如分離行程曲線32)。如 在圖8中所示，磁體91和92在被定義為第一狀態(tài)Sl'、第二狀態(tài)S2'、第三狀態(tài)S3' 和第四狀態(tài)S4'的四個不同的位置狀態(tài)之間移動。如在圖8中所示，動力行程由第一磁體91a和91b提供，當(dāng)?shù)谝淮朋w91a和91b 被在第一磁體91a和91b與第二磁體92a或者第二磁體92b之間的磁性吸引力拉拽時， 第一磁體91a和91b交替地沿著X軸線前后地移動(第一動力行程從狀態(tài)Sl'到狀態(tài) S2'，然后第二動力行程從狀態(tài)S3'到狀態(tài)S4')。分離行程由第二磁體92a和92b的 運動提供，當(dāng)與在第二磁體92和第一磁體91之間的磁性吸引作用力相反地將第二磁體 92a和92b交替地從第一磁體91a和92a拉離時，第二磁體92a和92b交替地沿著Y軸線 前后地移動(第一分離行程從狀態(tài)S2'到狀態(tài)S3'，然后第二分離行程從狀態(tài)S4'到狀 態(tài)Sl')。在該實施例中，第一磁體91a交替地與第二磁體92a或者第二磁體92b配對。在 第一動力行程期間，第一磁體91a與第二磁體92a配對，并且在第二動力行程期間，第一 磁體91a與第二磁體92b配對。第一磁體91b還可替代地但是以與第一磁體91a相反的 次序與第二磁體92a或者第二磁體92b配對。例如，在第一動力行程期間，第一磁體91b 與第二磁體92b配對，并且在第二動力行程期間，第一磁體91b與第二磁體92a配對。以上在圖2A-2C中示出了并且在所附文本中描述了由沿著一個軸線移動的第一 磁體91提供動力行程，并且由沿著第二垂直軸線移動的第二磁體92提供分離行程。如 在圖2A-2C中，第一磁體91和第二磁體92中的每一個優(yōu)選地被取向為它們的極軸是基 本平行的。雖然圖8示出包括兩個第一可移動磁體91和兩個第二可移動磁體92的實施例， 但是在可替代實施例中，可以使用任何數(shù)目的第一可移動磁體91和第二可移動磁體92。 馬達(dá)90的可替代實施例的準(zhǔn)確配置將依賴于馬達(dá)90的所期尺寸、形狀和所期凈能量產(chǎn)出 以及其它性能特征。雖然圖IA到8示出磁體在兩個維度(單平面)中移動，但是可以使用在三個維 度(未示出)中移動的具有替代磁體配置的實施例。例如，在圖4中描繪的馬達(dá)60的 實施例中，每一對磁體61和62可以相對于彼此在不同的平面中移動，例如，磁體61a和 62a可以在X-Y平面中移動，磁體61b和62b可以在Y-Z平面中移動，并且磁體61c和 62c可以在X-Z平面中移動。，而且，例如，在圖2A-2C中描繪的馬達(dá)40的實施例中， 當(dāng)?shù)谝淮朋w41從初始位置Hl移動到最終位置H2時第一磁體41的運動可以是在X-Y平 面中發(fā)生的非線性運動，而當(dāng)?shù)诙朋w42從初始位置Vl移動到最終位置V2時第二磁體 42的運動可以是在相對于前述X-Y平面的X-Z平面中發(fā)生的非線性運動。第一磁體41 和第二磁體42的組合運動由此將是在三維空間中發(fā)生的非平面運動。雖然已經(jīng)參考優(yōu)選實施例或者優(yōu)選方法描述了本發(fā)明，但是應(yīng)該理解已經(jīng)在這
26里使用的單詞是說明和示意性的單詞而非限制性的單詞。雖然在這里已經(jīng)參考具體結(jié) 構(gòu)、方法和實施例描述了本發(fā)明，但是并不意在將本發(fā)明限制于在這里公開的細(xì)節(jié)，因 為本發(fā)明延伸至在所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的所有的結(jié)構(gòu)、方法和使用。此外，已經(jīng)描 述源自結(jié)構(gòu)和方法的幾個優(yōu)點；本發(fā)明不限于包括任何或者所有的這些優(yōu)點的結(jié)構(gòu)和方 法。得益于本說明書的教導(dǎo)，相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員可以對于如在這里描述的本發(fā)明實現(xiàn)多 個修改，并且在不偏離如由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，可以作 出改動。附錄附錄A-I是示出從沿著從中間位置P2移動到初始位置Pl的第一磁體11的水平 路徑以1/32”為間隔測量作用于第一磁體11 (根據(jù)在圖1A-1C中描繪的第一實施例)上 的吸引磁性力(單位為磅)的三次試驗收集的原始數(shù)據(jù)的表格和圖表。當(dāng)?shù)谝淮朋w11在 與圖IA中描繪的方向Dl相反的方向上移動時進行測量。為了形成該圖表，使用三次試驗的平均力數(shù)值，并且對數(shù)值進行調(diào)整以消除在 試驗期間第一磁體11經(jīng)受的摩擦阻力。關(guān)于這些試驗，所使用的磁體11和12由帶有鎳 涂層的N38型釹制成(NdFeB)，并且它們每一個限定立方形狀，在每一個維度上量度為 3/4"。磁體11和12中的每一個的重量為1.83盎司。使用43.40磅的拉力。表面場為 5,860高斯。
權(quán)利要求
1.一種產(chǎn)生能量的方法，包括以下步驟提供在第一初始位置中的第一永久磁體和在第二初始位置中的第二永久磁體，所述 第一和第二磁體被定位為它們的磁極具有大致相同的相關(guān)取向；通過基本沿著大致垂直于所述第一磁體和所述第二磁體的磁極的取向的第一軸線移 動所述第一磁體和所述第二磁體中的任一個或者兩者而相對地朝向彼此地移動所述第一 和第二磁體；通過基本沿著大致平行于所述第一磁體和所述第二磁體的磁極的取向的第二軸線移 動所述第一磁體和所述第二磁體中的任一個或者兩者而分離所述第一和第二磁體；和將所述第一和第二磁體返回它們各自的第一和第二初始位置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中利用在所述第一磁體和所述第二磁體之間作用的吸引 磁性力輔助所述移動步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中不使用任何外部能量源。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述第一和第二磁體之間保持間隙從而它們并不相 互接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在所述第一和第二磁體之間保持一交錯距離，從而它 們的磁極的取向不是線性一致的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括提供圍繞所述第一磁體和所述第二磁體中的任 一個或者兩者的一部分的磁屏蔽的步驟。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述第一和第二磁體限定各自的第一和第二長度、寬 度和高度，所述第一和第二高度大致平行于所述第二線性軸線并且小于所述各自的第一 和第二長度和寬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，進一步包括存儲在所述移動步驟期間產(chǎn)生的能量的一部分 的步驟。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，進一步包括以下步驟提供第一滑輪或者齒輪；和將所述第一滑輪或者齒輪耦接到所述第一或者所述第二磁體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中所述第一滑輪或者齒輪是非圓形的并且包括可變杠 桿臂外形。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述第一滑輪或者齒輪的所述可變杠桿臂外形與在 所述移動步驟期間由所述第一或者所述第二磁體經(jīng)歷的磁性力的曲線的形狀相關(guān)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，進一步包括以下步驟提供第二滑輪或者齒輪；并且將所述第一和第二滑輪或者齒輪耦接到所述各自的第一和第二磁體。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中所述第一和第二滑輪或者齒輪是非圓形的，其中的 每一個滑輪或者齒輪包括可變杠桿臂外形。
14.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中在所述分離步驟期間使用存儲的能量的第一部分。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的方法，其中在所述返回步驟期間使用存儲的能量的第二部分。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，進一步包括將存儲的能量的第三部分轉(zhuǎn)移到外部裝置的 步驟。
17.—種永久磁體馬達(dá)，包括第一和第二永久磁體；非圓形滑輪或者齒輪，所述非圓形滑輪或者齒輪被耦接到所述第一磁體并且包括可 變杠桿臂外形；和被耦接到所述非圓形滑輪或者齒輪的能量存儲裝置，其中所述第一和第二磁體的運動的自由度被約束為通過基本沿著第一軸線或者第二 軸線移動所述第一磁體和所述第二磁體中的任一個或者兩者，所述磁體僅僅能夠朝向彼 此地移動或者分離；其中所述第一軸線大致垂直于它們的磁極的取向；并且其中所述第二軸線大致平行于它們的磁極的取向。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的永久磁體馬達(dá)，其中所述第一和第二磁體被定位為它們的磁極 具有大致相同的相關(guān)取向。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的永久磁體馬達(dá)，其中所述第一和第二磁體位于第一和第二初始 位置中從而吸引磁性力作用在所述第一磁體和所述第二磁體之間。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的永久磁體馬達(dá)，其中不使用任何外部能量源。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的永久磁體馬達(dá)，進一步包括被耦接到所述第二磁體的第二滑輪 或者齒輪。
22.根據(jù)權(quán)利要求17的永久磁體馬達(dá)，進一步包括圍繞所述第一磁體和所述第二磁體 中的任一個或者兩者的一部分的磁屏蔽。
全文摘要
公開了一種產(chǎn)生能量的方法和一種永久磁體馬達(dá)。公開了一種產(chǎn)生能量的方法，包括以下步驟提供在第一初始位置中的第一永久磁體和在第二初始位置中的第二永久磁體，第一和第二磁體被定位為它們的磁極具有大致相同的相關(guān)取向；通過基本沿著大致垂直于第一磁體和第二磁體的磁極取向的第一軸線移動第一磁體和第二磁體中的任一個或者兩者而相對地朝向彼此地移動第一和第二磁體；通過基本沿著大致平行于第一磁體和第二磁體的磁極取向的第二軸線移動第一磁體和第二磁體中的任一個或者兩者而分離第一和第二磁體；和，將第一和第二磁體返回它們各自的第一和第二初始位置。
文檔編號H02K57/00GK102017375SQ200880104352
公開日2011年4月13日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月25日
發(fā)明者肯尼斯·C·克澤卡 申請人:奈斯科能量有限責(zé)任公司