[发明专利]电机、发电机和直流切换器系统、装置和方法

权利要求书

1.一种直流电机系统，其包括：

定子，其具有包括至少三个线圈并可形成定子旋转磁场的封闭式绕组；该定子磁耦合一转子，该转子在定子旋转磁场的感应下能够旋转；耦合至所述定子的切换器，其通过时间自动切换次序来控制定子旋转磁场；其中所述定子和所述至少三个线圈的配置使得时间切换次序上的所述至少三个线圈中的第一个线圈在感应放电换向步骤时从放电的定子旋转磁场中释放的能量被在接下来的充电换向步骤中充电的第二个线圈捕捉。

2.如权利要求1所述的电机系统，其中所述定子包括：

至少三个定子槽，其相互以机械几何方位限定并由导磁材料所形成的磁极铁芯隔开。

3.如权利要求1所述的电机系统，其中所述至少三个线圈中的每个线圈都具有至少一个导体、至少缠绕一圈并且至少占用所述三个定子线槽中的一个定子线槽。

4.如权利要求1所述的电机系统，其中所述至少三个线圈中的第一个线圈前面放入至少所述三个定子线槽的第一个线槽，该线圈的后面跨过至少另一个线槽放入所述至少三个定子线槽的第二个线槽，该线圈的末端与下一个线圈的首端连接。

5.如权利要求1所述的电机系统，其中当切换器切换电流通过至少一个绕组线圈时，所述封闭式绕组会进一步产生至少一对磁极。

6.如权利要求1所述的电机系统，其中所述封闭式绕组可以产生多对电极定子绕组，该定子绕组的计算公式为S＝PxNxR,其中S是定子槽的总数目，P是具有至少两个磁极的至少三相定子封闭式绕组，N是每个线圈至少占用的槽数，而R则是至少一对定子磁极，S的取值范围是3到500。

7.如权利要求1所述的电机系统，其中切换器的感应放电步骤为：在所述至少三个线圈中，其中一个线圈的两端被切换到略低的电势差，进而改变封闭式绕组中的电流流动方式，由此而推进通过时间切换次序产生的定子旋转磁场。

8.如权利要求1所述的电机系统，其中切换器的充电切换步骤为：在所述至少三个绕组中，其中一个线圈的两端被切换到略高的电势差，进而改变封闭式绕组中的电流流动方式，由此而推进通过时间切换次序产生的定子旋转磁场。

9.如权利要求1所述的电机系统，其中在切换器的感应放电步骤中，放电的定子旋转磁场产生的电流会在封闭式的定子绕组中依照以前电流方向流向低电势，直到已经部分放电的定子旋转磁场完全放电；而该电流会增强在时间切换次序中下一步的磁场。

10.如权利要求1所述的电机系统，其中所述定子旋转磁场按照切换器的时间设置每次都推进至少一步产生随着时间变化的几何分离的磁场。

11.如权利要求1所述的电机系统，所述至少三个线圈中的每一个线圈进一步包括：

槽内部分和槽外部分，其中电流在线槽内外均能产生定子旋转磁场以加大封闭式绕组的功率密度。

12.如权利要求1所述的电机系统，其中所述切换器配置为切换器可产生时间切换次序，用以依次控制接线端连接到电源的正极或者负极或者与电源断连，以此产生定子旋转磁场。

13.如权利要求1所述的电机系统，其中所述切换器包括：

至少六个开关器，其切换器依据时间切换次序将接线端连接到电源的正极或者负极或断开连接，从而改变接线端的电势以此对所述至少三个线圈充电或放电，进而产生定子旋转磁场。

14.如权利要求1所述的电机系统，其中所述切换器包括

由以下一种或多种组成的多个电子开关器：转动机械式开关；机械式继电器，固体硅电子开关；三极管；场效应三极管(MOSFET)；绝缘閘双极晶体管(IGBT)；成门极换流晶闸管(IGCT)。

15.如权利要求1所述的电机系统，其中所述切换器包括旋转机械切换器开关，其具有至少三组同轴心的按次序环形排列的切换器切换端，并与同轴心旋转电极机械的电接触。

16.如权利要求1所述的电机系统，其中所述切换器包括旋转机械开关，该开关进一步包括：至少两个同轴旋转电极，其中至少两个电极与至少三个静止的切换端以时间切换次序保持机械的电接触。

17.如权利要求16所述的电机系统，其中至少两个同轴旋转电极包括：正极和负极，该正极使电流进入连结的切换端，而该负极使电流流出该切换端。