СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ МЕЖДУ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ И МЕХАНИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИЕЙ

1. Соленоидный узел, выполненный с возможностью преобразования между электрической энергией и механическим движением, причем указанный соленоидный узел содержит:
корпус, вмещающий элемент сердечника и катушечный узел, включающий по меньшей мере одну катушку;
плунжерный узел, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пределах корпуса между первым положением и вторым положением; и
схему возбуждения для возбуждения катушечного узла, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться по меньшей мере между первым и вторым положениями.
2. Соленоидный узел по п. 1, дополнительно содержащий: узел линейной опоры, функционально соединяющий плунжерный узел с корпусом для выравнивания возвратно-поступательного перемещения плунжерного узла с продольной осью корпуса.
3. Соленоидный узел по п. 2, в котором узел линейной опоры содержит:
по меньшей мере одну скобу, соединенную с плунжерным узлом;
по меньшей мере один опорный блок, прикрепленный к по меньшей мере одной скобе для размещения по меньшей мере одной линейной опоры;
по меньшей мере один стержень с возможностью скользящего зацепления с по меньшей мере одной линейной опорой, причем по меньшей мере один стержень соединен на каждом своем конце с корпусом и расположен параллельно направлению возвратно-поступательного перемещения плунжерного узла.
4. Соленоидный узел по любому из п.п. 1-3, дополнительно содержащий поддерживающий плунжер стержень, соединенный с вершиной части плунжера плунжерного узла и проходящий через элемент сердечника к поддерживающей линейной опоре, расположенной в корпусе снаружи элемента сердечника.
5. Соленоидный узел, выполненный с возможностью преобразования между электрической энергией и механическим движением, причем соленоидный узел содержит:
корпус, вмещающий элемент сердечника, и катушечный узел, включающий в себя по меньшей мере одну катушку;
плунжерный узел, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пределах корпуса между первым положением и вторым положением; и
схему возбуждения для возбуждения катушечного узла, характеризующуюся средством управления для настраивания схемы возбуждения для возбуждения катушечного узла по меньшей мере одним первоначальным импульсом тока и заданным количеством следующих импульсов тока, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться по меньшей мере между первым и вторым положениями.
6. Способ возбуждения соленоидного узла, выполненного с возможностью преобразования между электрической энергией и механическим движением, причем соленоидный узел содержит корпус, содержащий элемент сердечника и катушечный узел, включающий в себя по меньшей мере одну катушку; плунжерный узел, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пределах корпуса между первым положением и вторым положением; и схему возбуждения для возбуждения катушечного узла, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться по меньшей мере между первым и вторым положениями, и причем способ содержит этапы, на которых:
а) подают по меньшей мере первоначальный импульс тока от схемы возбуждения к по меньшей мере одной катушке для создания магнитного поля в корпусе соленоидного узла, который вызывает притяжение между элементом сердечника и плунжерным узлом, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться между первым и вторым положениями.
7. Способ по п. 6, дополнительно содержащий этапы, на которых:
b) ослабляют ток, поданный от схемы возбуждения к по меньшей мере одной катушке, на относительно короткий период времени;
c) повторно возбуждают по меньшей мере одну катушку дополнительным импульсом тока от схемы возбуждения.
8. Способ по п. 7, в котором этап b) дополнительно содержит этап, на котором поддерживают ток, протекающий в по меньшей мере одной катушке от первоначального импульса тока во время этапа ослабления так, что магнитное поле, соизмеримое с полем, созданным от первоначального импульса тока, остается, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться между первым и вторым положениями.
9. Способ по п. 8, дополнительно содержащий этапы, на которых:
d) повторяют этапы а)-c) первое заданное количество раз для около 50% перемещения плунжерного узла между первым и вторым положениями, и
e) как только плунжерный узел перемещен во второе положение, повторяют этапы а)-c) второе заданное количество раз для перемещения плунжерного узла между вторым и первым положениями;
причем полярность импульсов тока на этапах а)-d) противоположна полярности импульсов тока на этапе e), чтобы вызывать возвратно-поступательное перемещение плунжерного узла между первым и вторым положениями соответственно;
причем относительно короткий период времени на этапе b) имеет значение между около 2 и около 5 мс;
ослабление на этапе b) вызывают коротким замыканием по меньшей мере одной катушки; и
этап c) применяют после этапа b), когда ток, протекающий в по меньшей мере одной катушке, ослаблен на между около 5 - около 10%.
10. Плунжерный узел для соленоидного узла, причем соленоидный узел выполнен с возможностью преобразования между электрической энергией и механическим движением и содержит корпус, вмещающий элемент сердечника и катушечный узел, включающий в себя по меньшей мере одну катушку, и схему возбуждения для возбуждения катушечного узла, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться по меньшей мере между первым и вторым положениями, причем плунжерный узел содержит:
первый участок материала, содержащий материал постоянного магнита, и
второй участок материала, содержащий материал с высокой относительной магнитной проницаемостью, причем материал первого участка материала расположен между материалом второго участка материала.
11. Плунжерный узел по п. 10, дополнительно содержащий поддерживающий плунжер стержень, функционально соединяющий плунжерный узел с корпусом соленоидного узла для выравнивания возвратно-поступательного перемещения плунжерного узла с продольной осью корпуса.
12. Плунжерный узел по п. 10 или 11, дополнительно содержащий бандаж из тонкого металлического покрытия вокруг участков плунжера, при этом второй участок материала содержит две части, каждая из которых размещена на каждом соответственном конце первого участка материала.
13. Плунжерный узел по п. 10, в котором:
материал постоянного магнита первого участка содержит сильный магнит и
материал второго участка имеет магнитную проницаемость μ между около 4500 и около 20000.
14. Плунжерный узел по п. 13, в котором:
материал постоянного магнита первого участка содержит NdFeB, и
материал второго участка содержит FeCo; и
бандаж содержит стальную шайбу.
15. Соленоидный узел, выполненный с возможностью преобразования между электрической энергией и механическим движением, причем соленоидный узел содержит:
корпус, вмещающий элемент сердечника и катушечный узел, включающий в себя по меньшей мере одну катушку;
плунжерный узел, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пределах корпуса между первым положением и вторым положением, функционально соединенный с поворотным ярмом для преобразования возвратно-поступательного линейного движения плунжерного узла во вращательное движение коленвала, и схему возбуждения для возбуждения катушечного узла, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться по меньшей мере между первым и вторым положениями.
16. Соленоидный узел по п. 15, в котором функциональное соединение плунжерного узла с поворотным ярмом обеспечивает вращательное движение коленвала за счет совершающего возвратно-поступательное движение плунжерного узла, непосредственно соединенного со скользящим ярмом с щелью, которая зацепляет палец на вращательном коленвале.
17. Соленоидный узел по п. 15 или 16, в котором плунжерный узел содержит по меньшей мере два плунжера, расположенных на каждом конце поворотного ярма, и схема возбуждения выполнена с возможностью возбуждения катушечного узла так, чтобы выравнивать магнитную полярность обоих плунжеров.
18. Соленоидный узел по п. 15, причем соленоидный узел содержит два плунжерных узла, выполненных с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пределах соответственных корпусов, вмещающих элемент сердечника и катушечный узел, включающий в себя по меньшей мере одну катушку, при этом плунжерные узлы перпендикулярно расположены друг относительно друга, при этом каждый плунжерный узел содержит два плунжера, расположенных на каждом конце соответственного поворотного ярма, и схема возбуждения выполнена с возможностью возбуждения соответственных катушечных узлов для синхронизации перемещения плунжерных узлов, приводя в действие их соответственные поворотные ярма для объединения при преобразовании линейного движения соответственных плунжерных узлов во вращательное движение коленвала.
19. Соленоидный узел, выполненный с возможностью преобразования между электрической энергией и механическим движением (или наоборот), причем соленоидный узел содержит:
корпус, вмещающий элемент сердечника и катушечный узел, включающий в себя множество катушек;
плунжерный узел, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения в пределах корпуса между первым положением и вторым положением; и
схему возбуждения для возбуждения катушечного узла, чтобы заставлять плунжерный узел перемещаться по меньшей мере между первым и вторым положениями.
20. Соленоидный узел по п. 19, в котором катушечный узел включает в себя по меньшей мере три катушки, при этом каждая катушка выполнена с возможностью возбуждения отдельно или совместно с помощью схемы возбуждения.
21. Соленоидный узел по п. 19 или 20, в котором плунжерный узел включает в себя по меньшей мере три части плунжера и в котором по меньшей мере одна из частей плунжера включает в себя постоянный магнит.
22. Соленоидный узел по п. 21, в котором магнитное поле, связанное с постоянным магнитом, ориентировано вдоль оси перемещения плунжерного узла.
23. Соленоидный узел по п. 21, в котором постоянный магнит содержит магнит из редкоземельных металлов, например неодимовый (NdFebB) магнит.
24. Соленоидный узел по п. 20, в котором каждая катушка включает в себя множественные витки медной обмоточной проволоки в виде множественных слоев.
25. Соленоидный узел по п. 19, в котором схема возбуждения выполнена с возможностью создания множества импульсов тока.
26. Соленоидный узел по п. 25, в котором импульсы тока включают в себя импульсы тока прямого и обратного хода.
27. Соленоидный узел по п. 25, в котором каждый импульс тока прямого хода подан в каждую катушку в катушечном узле во время перемещения плунжерного узла между первым и вторым положениями.
28. Соленоидный узел по п. 27, в котором каждый импульс тока прямого хода достигает пикового тока в пределах приблизительно 25% от его продолжительности и падает до нуля до достижения плунжерным узлом второго положения.
29. Соленоидный узел по п. 28, в котором каждый импульс тока прямого хода имеет пик при приблизительно 4 А.
30. Соленоидный узел по п. 26, в котором каждый импульс тока обратного хода подан в по меньшей мере одну катушку в катушечном узле во время перемещения плунжерного узла между вторым и первым положениями.
31. Соленоидный узел по п. 30, в котором каждый импульс тока обратного хода достигает пикового тока в пределах приблизительно 11% от его продолжительности и падает до нуля до достижения плунжерным узлом первого положения.
32. Соленоидный узел по п. 31, в котором каждый импульс тока обратного хода имеет пик при приблизительно 5 А.
33. Соленоидный узел по п. 19, в котором схема возбуждения выполнена с помощью цифрового управления, включающего в себя ШИМ.
34. Электрическая машина, включающая в себя по меньшей мере одну пару соленоидных узлов по любому из п.п. 19-33.
35. Электрическая машина по п. 34, включающая в себя по меньшей мере одну пару соленоидных узлов, размещенных в коробчатой конфигурации.
36. Электрическая машина по п.п. 34 или 35, причем машина, по существу, способна работать без смазки.
37. Электрическая машина по п. 34, включающая в себя электрический генератор, приводимый в действие с помощью машины, для питания указанной схемы возбуждения.
38. Способ функционирования соленоидного узла, выполненного с возможностью питания электрической машины, причем соленоидный узел содержит: статор, включающий в себя множество катушек, и плунжерный узел, выполненный с возможностью возвратно-поступательного перемещения, причем способ включает в себя этапы, на которых;
возбуждают катушки для создания магнитного поля в статоре, которое изменяется по амплитуде и полярности, чтобы вызывать поочередное притяжение и отталкивание между по меньшей мере частью статора и плунжерного узла для создания указанного возвратно-поступательного перемещения;
причем возбуждение включает в себя создание импульсов тока прямого хода для первого поднабора из множества катушек во время прямого хода плунжерного узла и
возбуждение включает в себя создание импульсов тока обратного хода для второго поднабора из множества катушек во время обратного хода плунжерного узла;
причем первый поднабор из катушек взаимодействует с плунжерным узлом для создания первого магнитного контура и второй поднабор катушек взаимодействует с плунжерным узлом для создания второго магнитного контура, отличного от первого магнитного контура.
39. Способ преобразования между электрической энергией и механическим движением в системе, включающей в себя корпус, содержащий катушечный узел и сердечник, причем система дополнительно включает в себя плунжерный узел, выполненный с возможностью перемещения в корпусе между первым положением и вторым положением, и способ содержит этап, на котором:
физически содействуют движению по меньшей мере намагниченного участка плунжерного узла, в зависимости от места между первым и вторым положениями.
40. Способ по п. 39, в котором этап физического содействия включает в себя один или совокупность этапов, на которых:
подают импульс по меньшей мере одного тока, прикладываемого к катушечному узлу, на заданных интервалах;
обеспечивают градиент магнитной проницаемости материалу одного или совокупности корпуса и плунжерного узла;
обеспечивают накопленную энергию от маховика, функционально связанного с системой.
41. Способ по п. 40, в котором заданные интервалы соответствуют прямому ходу и обратному ходу перемещения намагниченного участка плунжера в корпусе.
42. Способ по любому из п.п. 39-41, в котором этап физического содействия включает в себя ускорение, где ускорение включает в себя одно из положительного ускорения или отрицательного ускорения.
43. Устройство для преобразования между электрической энергией и механическим движением, включающее в себя:
корпус, содержащий катушечный узел и сердечник;
плунжерный узел, выполненный с возможностью перемещения в пределах корпуса между первым положением и вторым положением, и
средство содействия движению для физического содействия движению по меньшей мере намагниченного участка плунжерного узла, в зависимости от места между первым и вторым положениями.
44. Устройство по п. 43, в котором средство содействия движению включает в себя одно или совокупность из:
схемы возбуждения, выполненной с возможностью подавать импульс по меньшей мере одного тока, прикладываемого к катушечному узлу, на заданных интервалах;
градиента магнитной проницаемости для материала одного или совокупности из корпуса и плунжерного узла;
маховика, функционально соединенного с плунжерным узлом, выполненного с возможностью накопления углового момента.
45. Устройство по п. 44, в котором заданные интервалы соответствует прямому ходу и обратному ходу перемещения намагниченного участка плунжера в корпусе,
46. Устройство по любому из п.п. 43-45, в котором средство содействия движению выполнено с возможностью ускорения намагниченного участка плунжерного узла, где ускорение включает в себя одно из положительного ускорения или отрицательного ускорения.
47. Средство накопления энергии, выполненное с возможностью функционального соединения с электрической машиной по любому из п.п. 34-37 для накопления углового момента соответственного коленвала, причем средство накопления энергии выполнено с возможностью подавать накопленную энергию в соленоидный узел по любому из п.п. 19-33.
48. Средство накопления энергии по п. 47, причем средство накопления включает в себя маховик.