使用伪随机磁极分布的电脉冲发生器

摘要

一种包含具有伪随机分布的磁极的多磁极电脉冲发生器。优选地，磁极大小相等、间隔相等，并且极性符合伪噪声二进制序列，该序列具体是一本原多项式m－序列。在转子旋转中的一个位置，所有的转子磁极与相应的定子磁极对准以提供通过该电枢绕组的最大净磁通量。在所有其它转子的位置，磁极没有对准从而通过该电枢绕组的净磁通量小。在运行中，通过该些未对准的转子位置的旋转基本不产生磁通量变化从而不产生电能。当转子到达该对准位置时，磁通量发生突然的、大的变化而产生高能量的电脉冲。示例性的应用是用于生成内燃机的点火火花。

说明书

技术领域

本发明涉及电发生器，并尤其涉及一种生成离散电脉冲的发生器。

背景技术

对于许多装置和应用有必要生成一高能量电脉冲。这类应用中最知名的可能是传统内燃机的火花点火。高能量电脉冲还有许多其他尽管不太普遍但却已经被很好地确立的应用。例如，放电加工利用离散的电脉冲流以生成跨越位于磁极和金属加工件之间并充满不导电液体的间隙的火花，从而将该加工件腐蚀成所需的形状。脉冲焊接使用电脉冲放电的高热来焊接金属。许多炉子以及类似的装置使用电脉冲点燃燃料，从而在稳定燃烧过程中获得较高的效率。某些化学品的合成过程也使用电脉冲。类似的应用还有很多。

存在许多用于生成电脉冲的传统装置，每个装置对于某类应用而言是足够的。例如，在小内燃机内将磁电机连接到断路器电路和高压变压器以生成必需的点火火花。较大的发动机，例如汽车中的发动机通常使用电池代替磁电机，更新式的发动机中使用电子开关代替断路器触点。

能量较低的电脉冲可完全由集成电子电路生成，而且为此目的存在很多电路设计。随着所需的脉冲能量越来越高，设计一种用于脉冲生成的合适的电子模块变得越来越困难。可以加入离散元件例如电容和电感以增加脉冲能量，但是甚至这些元件也受到实际的尺寸和功率限制。

除了纯电子脉冲发生器以外，还有许多机电装置可用于生成脉冲。磁电机就是这种机电装置的一个简单的例子。通常，这种装置使用电磁场将某些形式下的机械能，例如旋转构件的惯量，转化成电能。

电脉冲的生成可以看作是在短的时间间隔内电能的聚集。电子装置起初从线电压源或电池中吸取能量。如果时间足够，可获得任意数量的能量。类似地，机电装置通常从移动体的动能中吸取能量，该动能被转化成电能。如果时间足够，这也可以提供任意数量的能量。生成脉冲相当于在足够短的时间间隔内存储和释放该能量。需要存储的能量越多以及放电时间间隔越短，对于电脉冲发生器就有越苛刻的设计限制。

尽管存在许多传统装置来生成电脉冲，但是对改进的脉冲生成装置的需求仍然很强烈。正如在任何设备中一样，改进可以表现为制造成本的降低、较高可靠性、较低的能量损耗或运行成本等。但是特别需要能够支持比具有类似的大小、输入功率以及其他特性的传统脉冲发生器更大的能量释放，和/或将放电集中在更短的时间间隔内的装置。

较高能量/较短脉冲的电脉冲发生器很显然可以用作目前许多传统应用中的脉冲发生器的替代品。例如，在内燃机中用作点火源的较高能量脉冲发生器能够使得燃料燃烧更充分，或者在寒冷或类似不利环境下更容易启动，或者允许使用替代燃料，或者在电子噪声存在的情况下工作更有效，或者免除某些其它设计制约，从而与使用传统的火花点火装置的内燃机相比，该内燃机的燃料效率更高、运行成本更低、更可靠，或者在其他方面得到改进。在目前许多的传统应用中使用电脉冲发生器也可以获得类似的效果。

对改进的电脉冲发生器还要更大的潜在的应用可能还不存在，或者即使存在也只是在实验中短暂出现。这种类型的某些应用带有科幻小说的味道，不过需牢记，昨天的科幻小说往往会在今天成为常见的现实。许多这种潜在的应用还没有获得实际实施的至少一部分原因是目前在实际中不存在用于生成具有足够高能量和足够短持续时间的电脉冲的装置。改进的高能量脉冲发生器可以在这类实际的、可工作的装置的发展中提供关键环节。

这种未来应用的一个例子是轨道炮。轨道炮是一种使用非常高能量的脉冲电磁场来加速物体达到高速的装置。尽管它有时与军事应用有关，但是可用于许多其他用途，例如发射人造卫星。尽管从理论上说这种装置是可行的，但是用于例如发射一小人造卫星的实际的、可工作的装置将需要能量非常大的电脉冲，而这种电脉冲使用传统技术是难以生成或者不可能生成的。

另一个这种未来应用可能存在于受控核聚变领域。核聚变需要非常高的催化温度，而且至少一些研究表明可以使用具有足够高能量和短持续时间的电脉冲来帮助提供必需的触发条件。同样，使用传统技术也是难以生成或者不可能生成这种类型的脉冲的。

总之，改进的、更有效的电脉冲发生器不仅能改善使用脉冲发生器的传统装置(例如火花点火内燃机)的性能、成本或其它特性，而且开辟了一个人们只有模糊想象(如果有任何想象的话)的全新领域。本领域内的研究人员没有忽略这些需求，并且已经产生了多种提出的和实施的脉冲发生器设计。但是现有设计具有妨碍更大应用的局限性。很显然，需要改进的脉冲生成技术。

发明内容

根据本发明，电脉冲通过一运动的多磁极电磁装置生成，在该装置内的磁极具有伪随机分布，从而磁极周期性地对准。该装置能够在磁极对准时生成一短暂的脉冲，而在旋转中的其它时间产生很少的电输出或者不产生电输出。

在优选实施例中，转子和定子上存在数量相等的磁极，并且所有磁极的大小相等并环绕旋转轴以相等的圆周间隔隔开。然而，与磁极的极性以简单图式(pattern)交替的传统发生器不同，根据该优选实施例的磁极的极性根据伪噪声伪随机二进制序列函数发生变化。在转子旋转中的一个位置，所有的转子磁极与相应的定子磁极对准以提供通过电枢绕组的最大净磁通量。在该转子的所有其它的角位置，转子和定子的磁极没有对准从而通过电枢绕组的净磁通量小。在运行中，通过转子的这些未对准的角位置的旋转基本上不产生磁通量变化，从而不生成电能。当该转子到达对准位置时，会有突然的、大的磁通量变化，从而生成高能量的电脉冲。

在优选实施例中，该伪随机分布函数对磁极极性的分配是依照本原多项式扩展码(spreading code)“m-序列”完成的。在这个实施例中，转子和定子上的磁极数各是2^N-1，其中N是大于1的正整数。转子磁极和定子磁极都符合相同的序列。本原多项式扩展码m-序列的特性是只在一个周期相位内与自身相关而在所有其它的周期相位内几乎都不相关。因此，当转子旋转通过(2^N-1)个磁极位置中的2^N-2个时，通过该绕组的净磁通量是(-1)个单位，其中一个单位是指由一对对准的磁极产生的净磁通量。即实际上在这(2^N-2)个磁极位置转子磁极和定子磁极(“伪随机”)几乎没有相关性。在剩余的那个磁极位置，所有的磁极是对准的，净磁通量是(2^N-1)个单位。因此，当转子到达该对准位置时会有一个突然的、大的净磁通量变化。

线圈和磁体可能有许多可选择的设置。在第一个优选实施例中，转子磁极是极性由伪随机分布函数分配的永久磁体，而定子磁极是具有相似极性分配的电磁线圈。在第二个优选实施例中，定子磁极和转子磁极都是电磁线圈，场绕组在转子上而电枢绕组在定子上。在第三个优选实施例中，定子磁极和转子磁极都是电磁线圈，电枢绕组在转子上而场绕组在定子上。在第四个优选实施例中，定子磁极是永久磁体，而转子磁极是电磁线圈。

在另一种运行模式中，驱动场由一被交流源驱动的电磁线圈提供。在较低的旋转频率上，该装置的表现与其中由交流源提供大部分能量的脉冲或开关变压器类似，而在较高的旋转频率上，该交流驱动分量的重要性较小。

在一个示例性的应用中，使用根据该优选实施例的脉冲发生器生成用于内燃机的点火火花。然而，也可能有许多其它潜在的应用。

根据本发明的优选实施例构造的电脉冲发生器具有能生成超出具有类似大小和运行特性的传统脉冲发生器的能力的高能量、短持续时间脉冲的潜力，并且可用于目前已知或今后会开发出的多种应用中。

参照附图，本发明的细节，包括其结构和运行能够得到最好的理解，附图中类似的标号是指类似部分。

附图说明

图1是示出根据本发明的一个优选实施例的用于生成电脉冲的旋转电磁装置的简化剖面图。

图2A是该优选实施例的电脉冲发生器的剖面视图，其中转子已相对于图1的视图顺时针旋转了一个磁极。

图2B是该优选实施例的电脉冲发生器的剖面视图，其中转子已相对于图1的视图顺时针旋转了两个磁极。

图3是该优选实施例的电脉冲发生器的总的净定子磁通量的理想图，断路状态下该总的净定子磁通量是转子的角位置的函数。

图4是该优选实施例的电脉冲发生器的定子电压的理想图，在断路状态下该定子电压是转子的角位置的函数。

图5示出根据该优选实施例的能生成用于分配发生器磁极极性的m序列的线性反馈移位寄存器的斐波纳契数列(Fibonacci)构造。

图6是根据该优选实施例的第一套可选择形式的用于生成电脉冲的旋转电磁装置的简化剖面视图。

图7是根据该优选实施例的第二套可选择形式的用于生成电脉冲的旋转电磁装置的简化剖面视图。

图8是根据该优选实施例的发生器的一示例性应用的使用电脉冲发生器提供点火火花的火花点火内燃机的简化视图。

图9是根据该优选实施例的发生器的一示例性应用的使用电脉冲发生器提供点火火花的火花点火内燃机的简化视图，该火花点火内燃机使用另一点火电路。

具体实施方式

这里所述的实施例是一用于生成电脉冲的旋转电磁装置，这里使用的一些术语有如下含义。“转子”是一围绕一轴旋转的物理构件。“定子”是一不相对于该轴旋转的静止构件。“电枢”是一电导体，其中由相对于该电枢时变的磁场感应出电压。因为该电枢通常以卷绕或环圈方式缠绕，所以它有时也称为“电枢绕组”或“电枢线圈”，应理解这并非意在暗示形成该电枢的电导体的任何具体的几何形状。该电枢可以位于转子或定子上。驱动该电枢的磁场实际上可以是静止的、不变化的磁场，而该磁场“相对于电枢时变”只是因为该电枢是旋转的。“场绕组”或“场线圈”是生成驱动(即在其中感应出电压)该电枢的磁场的电导体。如在电枢的情况中一样，所述词“绕组”或“线圈”的使用并非意在暗示该场绕组的任何具体的几何形状。驱动该电枢的磁场可以由场绕组或永久磁体生成。该场绕组或永久磁体可以位于该定子或转子上，但是它们与电枢位于不同的构件上。即如果电枢位于转子上，则情况可能是场绕组或永久磁体位于不同的构件(如定子)上，反之亦然。

参照附图，其中所有这些图中相似的数字指示相似的部分，图1是示出根据本发明的优选实施例的一种形式的用于生成电脉冲的旋转电磁装置100的简化剖面视图。脉冲发生器100包括一旋转构件(转子)101和一定子102。在图1中，在垂直于转子101的旋转轴的横截面中示出了脉冲发生器100。图1中所示转子101包括提供驱动磁场的多个等圆周间距的永久磁体磁极126-140，而定子102包括形成一被转子的磁场驱动的电枢的相同数量的等圆周间距的电磁线圈磁极111-125。一外部机械动力源(未示出)旋转该转子以向旋转体提供动能，该动能的一部分最终由发生器100转化成电能。该机械动力源可以是例如电动机、内燃机、水轮机、或用于旋转转子的多种机构中的任何一个。如下面更详细讨论的，场线圈和电枢线圈以及磁体可能有不同于图1所示的构造。除非上下文有清楚的限制，否则这里的标号100包括使用任何一种场和电枢线圈及磁体的变型的脉冲发生器。

如图1所示，转子101包括15个永久磁体磁极126-140，其中8个126、127、128、129、133、136、137、139是与定子相对的北极(“N”)，而7个130、131、132、134、135、138、140是与定子相对的南极(“S”)。同样定子包括15个电磁线圈磁极111-125，其中8个111、112、113、114、118、121、122、124在图1中表示为置于芯上面的线圈绕线，而7个115、116、117、119、120、123、125在图1中表示为隐藏在芯下的线圈绕线。依照惯例，这种表示法用于分别指出在面对一转子北极时具有通过该定子绕组的正磁通量的磁极和在面对一转子北极时具有通过该定子绕组的负磁通量的磁极(这里分别称为正磁通量磁极和负磁通量磁极)。然而，应理解图1只是为出于说明目的而简化表示定子绕组，实际上该绕组是三维的，而且在物理外观上可能与图1所示有很大不同，该绕组的很大部分可能是平行于该轴延伸的，并且通常该绕组的圈数要大于图1中示出的。该优选实施例的发生器的特殊之处不在于用于构成定子和转子的材料或绕线在定子上缠绕的形状或方式，而在于磁极极性的所述序列。因此，可以预料用于芯或绕组的多种传统的材料和设计中的任何一种都适用于该优选实施例的电脉冲发生器，或者可选择地，今后开发的材料或设计技术可以适用于这里描述的发明。

所有的定子(电枢)磁极绕组111-125逻辑地串联以作为一具有两个输出引线103的电导体，在该输出引线处出现生成的电压脉冲。该些绕组不必物理连接到直接相邻的磁极，即取决于芯和绕组的物理形状以及其它设计因素，可优选顺序串联相邻磁极111到112到113等。另一方面，可优选使用一些其它设置，例如不同极性的磁极的交替串联，从而可以串联类似111-125-112-115-113等的磁极序列。

根据该优选实施例，转子和定子上的磁极的极性符合一伪噪声伪随机函数分布。这是一个周期函数，它的特征是当相位偏移时，它在除了相位偏移整数个周期或循环外的任何位置与自身正交(与自身不相关)。使用相同的函数为转子和定子上的磁极分配极性。因此，当转子和定子在分配函数的同一位置对准时，磁极之间是完全相关的，而在转子旋转期间所有其它的位置，转子磁极和定子磁极之间基本没有相关性。下面对这一现象做了更充分的解释并且该现象在图1、2A和2B中可见。

一对对准标记107、108分别出现在转子和定子上。如图1所示，该转子位于这个对准位置。应注意到在这个位置，转子101的每个北极(即磁极126、127、128、129、133、136、137、139)与相应的正磁通量定子磁极(即磁极111、112、113、114、118、121、122、124)对准。转子101的每个南极(即磁极130、131、132、134、135、138、140)与相应的负磁通量定子磁极(即磁极115、116、117、119、120、123、125)对准。该些定子磁极是串联连接的，通过整个定子的净磁通量是各个磁极内的磁通量的总和。如果任意指定单个定子磁极内的磁通量为一个单位，则在对准位置的净磁通量是与转子北极对准的正磁通量定子磁极(每一个是+1单位)和与转子南极对准的负磁通量定子磁极(每一个也是+1单位)的和，从而给出总的净磁通量是+15个单位。

图2A是图1的电脉冲发生器100的剖面视图，其中转子101已经相对于图1的视图顺时针旋转了一个磁极(从观看该图的角度)。在这个位置，磁极没有对准，而且应注意到对准标志107、108没有如图1那样彼此相对。与图1的对准位置不同，在图2的位置中转子101上的一些北极与正磁通量定子磁极对准，而其它的与负磁通量定子磁极对准。转子101上的南极也是同样的。如果面对转子的一北极时通过一正磁通量定子磁极的磁通量是+1单位，则面对转子的一南极时该磁通量是-1单位，负磁通量定子磁极的情况正相反。单个的定子磁极的磁通量被确定为+1或-1单位，如图2A所示。即从对准标志108处开始并顺时针进行，第一个定子磁极是面对转子上的一南极的正磁极，给出磁通量为-1。第二个定子磁极也是一正磁极，但是面对转子上的一北极，给出磁通量+1。第三和第四个磁极是正的和面对北极的，分别给出磁通量+1。第五个磁极是负的，面对北极的，给出磁通量-1。第六和第七个磁极是负的和面对南极的，给出磁通量+1。依此类推确定所有环绕定子的磁极。因为定子磁极是串联连接的，所以通过定子102的磁通量是各个磁极内的磁通量的总和。在图2A的位置，这个总和为-1单位。

图2B是图1的电脉冲发生器100的另一个剖面视图，其中转子101已经相对于图1的视图顺时针旋转了两个磁极(透视该图)。如对准标志107、108的相对位置所示，这些磁极也没有对准。可以重复上面对图2A进行的分析来分析图2B。图2B中示出通过单个定子磁极的磁通量为+1或-1单位。尽管该+1和-1单位磁通量序列与图2A不同，说明对于一些定子磁极，磁通量从+1变成了-1或者从-1变成了+1，但是通过定子的总的净磁通量，即各单个磁极磁通量的总和，仍与图2A相同，即-1单位。

图2A和2B中所述的分析可以继续用于分析转子101的所有14个未对准的磁极位置。可注意到除了对准位置以外，对于转子磁极直接面对定子磁极的所有离散的位置，尽管单个定子磁极内的磁通量可能随转子位置的不同而变化，但通过定子的净磁通量总是-1单位。

而且，在任何相邻的总净定子磁通量为-1的离散的转子位置之间(例如图2A和图2B所示的位置之间)，当转子从这些位置中的一个旋转到另一个时，定子磁通量在任何中间位置基本上保持恒定。通过一些定子磁极的磁通量没有改变，通过其它磁极的磁通量从+1变成-1，还有一些磁极的磁通量从-1变成+1。从正变成负的数量正好等于从负变到正的数量，而且因为磁极和绕组基本上是对称的，当旋转过这个短弧时磁通量保持恒定。然而，当转子从紧邻该对准位置的一磁极位置旋转到图1所示的对准位置时，总的净磁通量会有一个突然的、显著的变化，从-1变到+15，而当转子旋转过该对准位置时它又会降下来。

因此，可以将通过定子的总的净磁通量图示为转子角位置的函数，并认识到这是一个随转子的每次旋转而重复的周期函数。图3就是这样一个在理想的、断路的条件下的图。参照图3，应注意到，在大部分的转子角旋转过程中，定子磁通量保持恒定的-1单位，而刚刚通过直接与该对准位置相邻的磁极位置(即-24°)之后就开始出现一个突然的、峰值为+15单位的尖峰，峰值出现在对准位置(0°)，而在下一个磁极位置(24°)同样迅速地下降到-1。图3中示出的磁通量“单位”如前面所述是单个定子磁极的磁通量的倍数。这个磁通量将依赖于定子和转子的几何形状、线圈的圈数、转子磁体的磁场强度和各种其它设计细节。

一时变磁场在定子(电枢)线圈中感应出电压。参照图3，当转子以恒定速度旋转完整的一周时，在定子中感应出的电压可以图示为转子角位置的一函数。图4就是这样一个也是在理想的、断路的条件下的图。如图4所示，在大部分的转子旋转过程中感应电压为0，这是定子线圈内的磁通量恒定这个事实导致的。当定子内的磁通量在直接与该对准位置相邻的位置(-24°)开始迅速变化时，在定子内生成感应电压脉冲。该脉冲在图4中示为一正电压，但是依赖于取向它可以很容易地成为负电压。当转子通过该对准位置后，磁通量开始迅速下降。下降的磁通量感应出一个与前面感应的脉冲相比幅值大约相等而极性相反的电压脉冲。图4用于示出一般意义上的电枢电压的特征图，因此这个图是没有单位的，实际的感应电压将依赖于磁场强度、线圈数量、转子速度等。

尽管在图1的发生器实施例中在定子和转子上都示出了15个磁极，但应理解磁极的数量可以改变。如果假定在转子的对准位置所有定子磁极都在相同方向上由相应的转子磁极驱动，则在对准位置的净磁通量是M个单位，其中M是磁极的数量。如图3所示，磁通量在两个磁极的角间距(即360°/M)上从一低的数值(在图1的设置下为-1单位)上升到M个单位。因此，通常可以认为磁极的数量越大，磁通量上升就越窄和越陡。因此，如果所有其它的情况都相同，则磁极的数量越大，生成的电压脉冲越高。

应理解图3和4都是在理想的、断路的条件下示出磁通量和感应电压，所示是为了是从概念上来阐明发生器的运行原理。在具备真实物理装置的实际运行环境中，该图可能有些不同。在发生器连接到负载的地方，负载阻抗将影响该图。这个负载阻抗不必须是线性的；例如在使用发生器在空气间隙内生成点火火花的地方，该间隙内气体的离子化将改变负载阻抗。通常，可以预计当转子接近该对准位置时，磁通量最初将试图维持先前建立的路径，只有非常接近该对准位置时该磁通量才被强制进入驱动路径而感应出电压。此现象可能具有使磁通量尖峰比在理想条件下预料的更陡和更窄的效果，从而可能增加感应电压脉冲的幅值并减小它的持续时间。然而，图的实际形状和生成的电压的值依赖于如此多的个别因素从而难以一般化。

根据该优选实施例的磁极具有相同的大小和结构特征，脉冲效果是通过以一伪随机方式分配极性从而在一个转子对准位置生成一脉冲并在其它转子位置基本上不感应出电压来实现的。有很多可能的可选择的以伪随机方法分配极性的方法能实现所需的结果。

特别地，有一组称为伪噪声码的伪随机函数。它们是表现出类似随机噪声特性的二进制序列。然而，它们固有地或有意地表现周期性。这种伪噪声码用于诸如数据通道、蜂窝电话、无绳电话、全球定位系统等的扩频通信系统。然而，传统上没有将它们应用于发生器的磁极分配。

在优选实施例中，使用一二进制伪噪声码序列给定子和转子的磁极分配极性。即从一标志点开始并沿圆周环绕该转子(或环绕该定子)从磁极到磁极连续进行，对每一个磁极分配一对应该二进制序列中的“1”或“0”的极性。即在永久磁体磁极的情况中，“1”可能对应北，而“0”可能对应南。在线圈的情况中，“1”将对应在相对于磁通路线的第一方向中的绕组，而“0”将对应相反方向的绕组。只要前后一致地应用该对应关系，则该对应关系可以是任意的。

使用同样的序列给转子和定子分配极性。因为使用同样的序列，所以当在该标志点(这里是指该对准位置)对准时该转子和定子的磁极固有地完全对应。然而，在所有其它的位置，磁极分配序列呈现噪声现象。即转子的磁极和定子的磁极之间没有明显的相关性。虽然磁极的真正的随机分配可能导致在某些位置磁极之间有微弱的相关性(并因此当转子从一个磁极位置旋转到下一个时净磁通量有小变化)，但是有可能构造相移序列之间的相关性一直为零的伪随机序列，特别是伪噪声序列，并且在除了对准位置以外所有的磁极位置有恒定的净磁通量。

在优选实施例中使用的特定的伪噪声码序列是一基于本原多项式的最大长度序列(“m-序列”)，应理解可以使用其它的伪噪声码序列，或者其它伪随机函数也可以提供合适的极性分配。一个m-序列的长度是(2^N-1)，其中N是正整数，因此优选选择定子磁极的数量和转子磁极的数量为(2^N-1)。N＝1是单一磁极的退化情况，因而假定N将大于1。下面在表1中示出了次数为2、3、4、5和6的本原多项式：

                     表1

次数                           本原多项式

2                              X²+X+1

3                              X³+X²+1

                               X³+X+1

4                              X⁴+X³+1

                               X⁴+X+1

5                              X⁵+X⁴+X³+X²+1

                               X⁵+X⁴+X³+X+1

                               X⁵+X⁴+X²+X+1

                               X⁵+X³+X²+X+1

                               X⁵+X³+1

                               X⁵+X²+1

6                              X⁶+X⁵+X⁴+X+1

                               X⁶+X⁵+X³+X²+1

                               X⁶+X⁵+X²+X+1

                               X⁶+X⁴+X³+X+1

                               X⁶+X⁵+1

                               X⁶+X+1

通常，对于特定次数所存在的本原多项式的数量随着次数的增加而增大。对于次数7存在18个这样的本原多项式。对于次数8有16个，而对于次数9有48个。在更高的次数还存在更多的多项式。

用于生成图1所示的磁极序列的本原多项式是次数为4的多项式(N＝4，意味着磁极的数量是2^N-1，或者说15)，并特定的是X⁴+X+1。如果设这个多项式等于0并在布尔代数中重新整理，得到等式：

       X⁴＝X+1(＝X¹+X⁰)                          (1)

可以使用一斐波纳契数列构造的线性反馈移位寄存器(LFSR)生成1和0的周期序列，该多项式的每个次数表示一相应的锁存器的一个输出(即该周期信号序列的不同的相位)。图5中示出对于等式(1)(即X⁴+X+1)的一LFSR的斐波纳契数列构造。对于任何本原多项式都可以构造一合适的LFSR的斐波纳契数列构造。因此而生成的序列是一“m-序列”。

对于在图5的锁存器中的任何任意的一组初始值(除了全部为0的退化情况)，由锁存器生成的值的序列将是周期性的。例如，对于锁存器的一组初始值1，1，1，1(即X³＝X²＝X¹＝X⁰＝1)，X⁴将为0，意味着在该序列的下一个相位锁存器将保持值0，1，1，1。此过程可如表2所示继续进行。

                  表2

相位              X⁴       X²      X¹       X⁰

 0                1         1         1         1

 1                0         1         1         1

 2                0         0         1         1

 3                0         0         0         1

 4                1         0         0         0

 5                0         1         0         0

 6                0         0         1         0

 7                0         0         0         1

 8                1         1         0         0

 9                0         1         1         0

 10               1         0         1         1

 11               0         1         0         1

 12               1         0         1         0

 13               1         1         0         1

 14               1         1         1         0

在相位15，这组值将回到与对于相位0的值相同的1，1，1，1，因此这个周期将简单地重复。

可观察到，通过每个锁存器的1和0周期序列是相同的，尽管是位于不同相位。这个m-序列包含15个值，并在最后一个值后无限地自我重复。

该m-序列是：

1，1，1，1，0，0，0，1，0，0，1，1，0，1，0                   (2)

参照图1中的转子101，如果上面的m-序列(2)中的“1”对应于“北”，“0”对应于“南”，则将观察到m-序列(2)正好对应于从对准标志107开始并顺时针继续的转子磁极126-140的序列。此外，如果上面的m-序列(2)中的“1”对应于一面对一转子北极并具有通过该定子绕组的正磁通量的定子磁极，“0”对应于一面对一转子北极并具有通过该定子绕组的负磁通量的定子磁极，则m-序列(2)正好对应于从对准标志108开始并顺时针继续的定子磁极111-125的序列

因为m-序列是周期性的，它可以以任何一种相移形式存在。例如，这个序列：

0，0，1，0，0，1，1，0，1，0，1，1，1，1，0                   (3)不过是上面的m-序列(2)的一种相移形式。m-序列的一种特性是该序列的任何相位形式实质上与同一序列的其它任何一个不同相位形式是正交的。换言之，m-序列的单个元素与同一序列的一相移形式的单个元素实质上是不相关的。当然，在相同相位处，m-序列的各个元素彼此之间完全相关。

以数学术语表示，可以通过将序列中的0变成-1并取任何两个序列的标量积来表示同一m-序列的不同相位形式之间的正交性或缺乏相关性。可看到，对于任何一对具有正相关性的序列项(两个项或者都是1或者都是-1)，相应的标量乘积项为1，而对于任何一对具有负相关性的序列项，相应的标量乘积项为-1。因为值是二进制的，所以一对随机序列应该实现该标量乘积的正相关项和负相关项数量相等，即标量乘积项中1和-1的数量相等。因此两个随机序列的标量乘积应该大约是0。如果用m-序列(2)和它相移形式(3)作这个练习，则标量乘积为：

1×-1+1×-1+1×1+1×-1+-1×-1+-1×1+-1×1+1×-1

+-1×1+-1×-1+1×1+1×1+-1×1+1×1+-1×-1＝-1

对于奇数个序列项，标量乘积不可能为0，但是-1足够接近0，因而对于所有实际用途可以说没有相关性。如果对于m-序列(2)的任何一对可能的相位形式计算同一标量乘积，则可发现，除了包括两个同一相位形式的一对序列外(在这种情况中标量乘积是15)，序列对的标量乘积始终是-1。换言之，如果M是一15×15的矩阵，它的行是表示为1和-1的、m-序列(2)的不同的相移形式，那么M和它的转置矩阵的矩阵积(M*MT)是一主对角线的元素全是15而其它所有元素都是-1的矩阵。而且，所有m-序列同样的关系都成立，沿其对角线的数值是m-序列中的元素的个数。

转换为关于发生器的物理术语，这些数学关系意味着如果根据同一m-序列对转子和定子的磁极分配极性，那么这些磁极将在转子旋转中的一个位置完全相关(对准)，而在所有其它位置将没有相关性。该对准位置对应于在电枢中净磁通量最大的点，当转子旋转过该点时将产生大的脉冲。因为所有其它的点基本上没有相关性并因而有相同的低的净磁通量值，所以当转子旋转通过这些点时磁通量没有变化而且不产生电压。因此，可以使用任何m-序列来为电脉冲发生器中的磁极分配极性。这种关系对于改变磁极的数量是有用的。对于任何磁极数量等于2^N-1的情况(其中N是一正整数)都可以构造一合适的m-序列。因此，如果需要构造一磁极数大于或小于图1所示示例性的发生器的15个磁极的发生器，则多种其它的磁极数都可以被m-序列分配支持。

尽管由于m-序列除两个相同相位外其它的相位几乎完全正交而在优选实施例中使用该序列分配极性，但根据本发明的发生器不必须使用对应于m-序列的磁极分配，而可以可选择地使用其它的伪噪声码序列。特别地，m-序列的一个缺点是磁极数必须是(2^N-1)，其中N为整数。可能出于设计的原因而选择不能形成m-序列的不同数量的磁极，或者可能出于其它原因而选择不同的伪随机序列来分配极性。例如，所谓巴克码(它是另一种形式的周期性的伪噪声码)也可以在某些应用中提供合适的磁极分配。另一种选择是只使用较长的伪噪声码——例如一个其中(2^N-1)大于所需的磁极数量的m-序列——的一个周期的一部分。此外，根据本发明的用于分配极性的伪随机序列不需要符合任何一种已知的伪噪声码序列，而可以是一特别为这个应用开发出的序列，或一根据目前已知的或以后将开发出的某种不同数学公式的序列。尽管通常最好如此，但该发生器在所有非对准的转子位置也不是严格地必须绝对没有电输出，从转子的一个磁极到下一个出现的小磁通量变化(感应出小的电输出)对于某些应用也是可以接受的。

可选择的发生器构造的例子

图1的发生器100代表本发明的一个实施例，其中驱动磁场由一组安装到设置在静态电枢(定子102)内部并被其环绕的转子101上的永久磁体提供。然而，本领域的技术人员可认识到，转子、定子、磁场装置和电枢的设计和放置可能有许多变化。下面描述了一些这样的可选择的实施例，应理解，这些可选择的实施例是作为可能的变型的例子来描述的，还存在许多其它的变型，在这里是作为例示而不是作为限制对例子进行了显性的描述。

一般的，可以说磁场装置是任何能提供驱动磁场的装置。通常可以由设置成多个磁极的一组永久磁体或一个或多个电磁线圈提供驱动磁场。该线圈通常被设置为其磁极串联，尽管其磁极也可并联。该线圈通常由一直流源驱动，尽管它也可以是开关的或脉冲的。如下面进一步讨论的，它甚至可以由一交流源驱动。该线圈的每个磁极通常环绕一磁芯材料以提供磁通路线。在线圈被一直流源驱动的情况中，该磁芯通常是一例如铁的整块的导电材料以最好地利用涡流效应。

该电枢是一被磁场装置驱动的导体。通常，该电枢被构造成环绕由非导电材料构成的一迭片磁芯或整块磁芯的多个线圈绕组以便使涡流损耗最小。例如，该电枢芯可以是累积到合适厚度的多个迭片硅钢板。该电枢磁极通常串联连接以提供最大的生成电压，尽管它们也可以并行连接。

该磁场装置和电枢必须彼此相对旋转以生成电，但是任一元件都可以是旋转元件。即该电枢可以安装到定子上而该磁场装置安装到转子上(如图1的实施例中)，或该磁场装置可以安装到定子上而该电枢在转子上。甚至可以分别将每个元件安装到不同的转子上，这两个转子彼此相对旋转，并可能是在相反方向上旋转的；然而，除了可能在特殊的应用中以外，这种设计引入了不能被证明是合理的复杂度。

通常，如图1的实施例所示，定子环绕并实际上围住了转子。这种设计在机械上常常比较简单，因为转子可以直接安装到一可旋转的轴上，并且转动的转子固有地被定子屏蔽保护不受机械干扰。然而，与此不同地安装定子紧邻该旋转轴，而安装转子环绕定子，这是可能的并在许多应用也是所希望的。而且该转子和定子不必是如图1所示的同心圆筒。转子和定子可以是盘形的(并且实际上可以是交替设置的盘)，或可以是很多其他的几何形状。

例如，参照图1的发生器100，上述讨论中已经将内部圆筒构件指定为转子101，将外部圆筒构件指定为定子102。然而，将该外部构件(电枢)当作转子和该内部构件当作定子是可能的。另外，将构成磁场装置的永久磁体磁极安装到该外部构件上(其可以是转子或定子)并将构成电枢的绕组安装到该内部构件上是可能的。

图6示出了某种另外的可选择的发生器构造。与图1类似，图6是一在垂直于旋转轴的方向上示出的简化剖面视图。如图6所示，一内部圆筒构件601包含多个等圆周间距的电磁线圈磁极626-640，而一外部圆筒构件602包含相同数量的等圆周间距的电磁线圈磁极611-625。具有两个引线603的导电绕组串联连接外部圆筒构件602的线圈磁极，而具有两个引线604的第二导电绕组串联连接内部圆筒构件601。导电绕组603缠绕在外部构件602的磁芯结构上，而导电绕组604缠绕在内部构件601的磁芯结构上。

迄今在图6的描述中，避免了使用术语“定子”、“转子”、“电枢”和“场线圈”，这是因为一个很好的理由。内部圆筒构件601可以是定子或转子，可以是电枢或场线圈，也可以是这些的任意组合。外部圆筒构件602也是这样。

具体而言，在第一可选择的实施例中，构件601是一担当磁场线圈装置的转子，而构件602是一担当电枢的定子。在这个第一实施例中，将驱动电流(优选的是直流)提供到引线604以在构件601的磁极内生成磁场，构件601的旋转使该磁场相对于构件602(电枢)旋转，这旋转的磁场在构件602的绕组603的输出中感应出脉冲。

在第二可选择的实施例中，构件601是一担当电枢的转子，而构件602是一担当磁场线圈装置的定子。在这个实施例中，将驱动电流(优选的是直流)提供到引线603以在构件602的磁极内生成静态磁场，构件601的旋转使电枢相对于该静止磁场旋转，这旋转在构件601的绕组604的输出中感应出脉冲。

在第三可选择的实施例中，构件601是一担当磁场线圈装置的定子，而构件602是一担当电枢的转子。在这个第三实施例中，将驱动电流(优选的是直流)提供到引线604以在构件601的磁极内生成磁场，构件602的旋转使该电枢相对于该静态磁场旋转，这旋转在构件602的绕组603的输出中感应出脉冲。

在第四可选择的实施例中，构件601是一担当电枢的定子，而构件602是一担当磁场线圈装置的转子。在这个第四实施例中，将驱动电流(优选的是直流)提供到引线603以在构件602的磁极内生成磁场，构件602的旋转使该磁场相对于该构件601(电枢)旋转，这旋转磁场在构件601的绕组604的输出中感应出脉冲。

用于外部构件602和内部构件601的磁芯结构的优选的构造将依赖于各自构件的作用，即它们用作电枢还是场线圈。该电枢(无论是定子或是转子，无论是构件602或是601)会经受电流的急剧的变化，因此优选地使用迭片芯(例如薄的硅钢板)或非导电芯材料以使涡流损耗最小。该场线圈(无论是转子或是定子，无论是构件601或是602)优选地被直流电流驱动，因此优选的是一整块的导电芯材料。然而，在那些该场线圈也由时变电流驱动的应用中，可选择地为该线圈优选一迭片的或非导电的芯材料。

图7示出另外一组可选择的发生器构造。在图7所示的结构中，电枢和磁场装置被构造成以旋转轴为圆心并垂直于旋转轴安装的盘形构件，类似于盘的电枢与类似于盘的磁场装置是大体平行的。图7是示出三个盘的分解图，其中两个是永久性磁场盘701、703，另外一个是电枢702。在安装好时，电枢盘702夹在磁场盘701、703之间。尽管图7中示出了三个盘，但应理解盘的数量是可以改变的，具体地说，磁盘设计可以扩展为在公共轴上的大量的交替设置的盘。

如图7所示，每一个磁场盘701、702都包括相同数量的等圆周间距的永久磁体磁极。电枢盘702包括一具有两个引线704的导电绕组，该导电绕组形成相同数量的线圈磁极。尽管图7的简化视图中示出了一个绕组环路，但应理解通常使用更多的环路。图7中的磁极标号是指与该电枢盘相对的磁极。盘703上的磁极设置与盘701上的设置完全相同。在图7中，因为取向方向是相反的，所以它们看上去互为镜象(即每当在盘701中示出一北极时，盘703中示出一相应的南极)。即如果盘701在电枢702上面而盘703在电枢702下面，则盘701的一北极是指在盘701的底面(面向电枢)上的北极，意味着在顶面上有一南极。类似的，在盘703上相应位置的一南极是指一在顶面(面向电枢)上的南极，因此实际上与磁盘701相同。

如在图6的多种变型的情况中，电枢或磁场都可以位于转子上。即盘701和703可以一致地旋转而作为转子，而盘702静止，或者盘702旋转，而盘701和703静止。应进一步理解，可选择地，磁场盘可以被构造成由电流源驱动的电磁线圈。

在这里被编入作为参考的美国专利5,721,461中示出一构造成多片盘的电发生器的例子。在这里被编入作为参考的美国专利5,670,837中给出了另外一个用于一电动机的一其他几何形状的例子(同样的几何形状可以用于电发生器)。

使用交流驱动场的运行

在由电磁绕组提供驱动磁场处，用一交流源驱动该绕组是可能的。再次参照图6作为场绕组的例子(应理解该场绕组的构造可以不同)，可观察到，如果转子是静止的并位于对准位置，则在场线圈中的交流驱动电流生成一与该驱动电流频率相同的时变磁场，它在电枢线圈中感应出频率相同的交流电压。换言之，该装置充当一具有可变的磁耦合的变压器。旋转该转子改变了该“变压器”的磁耦合。事实上，只有在对准位置该驱动场线圈和该电枢之间才存在非常大的耦合，而在该转子的任何其它位置两者之间的耦合非常小。除了对准位置外，该驱动线圈和电枢基本上是非耦合的。

在这个“变压器”模式的运行中(转子静止而场线圈由交流源驱动)，该驱动磁场的时间变化完全是由该交流驱动源引起的。如果在这种结构中转子是旋转的，将有一由该转子旋转引起的时间变化要素和一由该交流驱动源引起的时间变化要素。这些因素相对的重要性依赖于这两个时间变化要素的相对的频率。当转子的旋转频率远小于交流驱动源的频率时，装置的表现类似一脉冲的或开关的变压器，其中的大部分功率是由场线圈的输入驱动电流提供的，并且该变压器以转子的旋转频率接通和关断。

当转子的旋转频率远大于交流驱动源的频率时，在转子接近该对准位置的短暂时间间隔内驱动电流将类似于一直流电流。然而，因为是交流，所以连续的感应出的电压脉冲的幅值将随该交流驱动电压而变化。

当转子和交流驱动源接近同一频率时，这两者对驱动电枢的时间变化的驱动场都有重要的贡献。具体的，如果该交流源和转子适当同步，则该装置会生成规则的与转子的旋转同步的脉冲流，这与直流驱动场的情况类似。该交流驱动场成分使通过控制交流输入的相位来调整脉冲的幅值或形状成为可能。

通常，可预料永久磁体或直流驱动的场将被用作驱动场，但是可能有专门的应用，其中交流驱动场的特性是符合需要的。

示例性应用：用于内燃机的火花点火

根据本发明的电脉冲发生器有很多可能的应用，但是这里将描述一个这类应用。在这个示例性的应用中，使用脉冲发生器为内燃机提供点火火花。尽管这里所述的电脉冲发生器可用于几乎任何类型的火花点火内燃机中，但考虑到它的高可靠性和与不依赖于用于点火的外部电池电源，这电脉冲发生器将尤其适用于轻型飞机发动机的点火系统。

火花点火(与压缩点火或者说Diesel相对)内燃机通过产生跨越两个电极之间的间隙的弧形的同步电脉冲(火花)来点燃封闭室内的燃料混合物。有各种传统机构可用于提供所需的同步脉冲。例如小发动机常常使用磁电机点火，其完全依赖于运动的发动机部件的动能来生成脉冲。大多数较大的发动机使用连接到多种电路中的任何一个的电池的化学能来产生脉冲。这些传统方法存在一些缺陷。磁电机通常包含一用于在适当的时间打开电路以感应出火花的同步机械接触开关(“触点”)，这个开关容易受到火花腐蚀、磨损、大气湿气的干扰和其它与运动的机械部件相关联的问题的影响。电池点火电路明显需要一电池和维持它的充电系统，而这对于小的、便携式的发动机而言常常是不合需要的。从电池汲取电能的电路依赖于电池电能的持续可用性和提供该电能的充电系统。即在机动车辆中，车辆的电池、充电系统或电系统中的任何部分发生故障都可能导致点火系统的故障。这尤其对于轻型飞机是一个问题，由于此原因这类飞机常常使用独立于该飞机的电系统的基于磁电机的点火系统。最后，尽管这种传统机构在正常状态下生成足够的火花以点燃燃料混合物，然而就更完全的燃烧、不利条件下提高性能、利用替代燃料等来说生成更强的脉冲是有益的。

图8是使用提供点火火花的电脉冲发生器的火花点火内燃机的简化视图。该内燃机包括一被可移动的动力构件802封闭的燃烧室801。运行中，燃料混合物由多种燃料机构中的任何一个被引入到室801并被电火花点燃。因而发生的爆炸使该动力构件受力移动以生成机械能。机械能被传送到旋转构件803(曲轴)以满足外部应用。尽管图8中描述该动力构件802为一往复式活塞，但应理解，动力构件另外还可以是如用于所谓Wankel或者说转子发动机的楔形构件，或可以是一些其它的形状。

脉冲发生器100提供了一与动力构件802和旋转构件803的运动同步的脉冲。图8描述了一连接旋转构件803和发生器100的定时链804。定时链804通过旋转转子给发生器100提供驱动能，转子的旋转与构件803的旋转同步以在正确的旋转相位生成火花。尽管图8描述了一驱动链，但如已知的，可以使用很多可选择的机构，例如齿轮和轴、齿带(toothed belt)等，并且发生器100的转子可以通过多个这样的机构连接到旋转构件803，例如本技术领域中已知的，齿轮连接到凸轮轴，凸轮轴又由定时链驱动。此外，发生器100的转子实际上可以是曲轴的一部分从而中间的机构就不需要了。

如前面解释的，当发生器100到达其对准点时，生成一电脉冲。在图8的实施例中，这个脉冲驱动变压器805的初级电路。变压器805以较高的电压驱动次级电路以在室801内产生跨越火花间隙806的电弧。

图8从概念上而不是结构上描述了关键的电部件。火花间隙806通常是由可替换的“火花塞”构成的。变压器805可以是分立的变压器或与火花塞帽结为一体(所谓的塞上线圈(coil-on-plug)技术)，或者在结构上与发生器100形成一个整体。此外，发生器100和变压器805的大小相对于燃烧室得到了夸大。最后，虽然图8中示出了单个燃烧室801和动力构件802，应理解使用根据本发明的发生器的内燃机可以有多个燃烧室和相应的动力构件，每一个都需要一个位于该内燃机的一个单独的周期相位的脉冲。在这种情况下，将动力传动到转子并同步转子的机构可以使转子以曲轴速度的某个倍数旋转，并且可能有分配器、开关或其它机构(未示出)将脉冲传送到所需的燃烧室。

如前面所述，脉冲应该与动力构件的运动同步从而可以在周期中适当的时刻(例如，接近一压缩冲程的顶部)提供火花。在一些内燃机设计中，在其它时间，例如接近排气冲程的顶部，也提供了多余的火花。有时利用这些设计以简化点火电路。例如，在一些设计中用于两个不同的汽缸的一对火花塞串联到一公共的火花生成电路，这两个汽缸内的活塞共同移动，但是这两个汽缸相对于发动机循环相位相差180°，从而一个汽缸位于它的排气冲程的顶部时另一个汽缸位于它的压缩冲程的顶部，反之依然。这里所述的脉冲生成装置也可以用于这种类型的构造中，并且如这里使用的，一“同步”脉冲仅仅意味着当发动机需要时就生成一脉冲，无论一些脉冲是否多余。

参照图4，其中根据这个优选实施例的脉冲通常被生成为一对交替的相反极性的电压浪涌。这在内燃机的火花点火系统中可能是不合需要的，因为这可能感应出一对跨越火花塞的电极的火花，该电流在不同方向上跳越过该间隙。这种现象会导致磁极被过度腐蚀或其它不需要的结果。

图9中示出了一种可选择的避免了这种双向火花的内燃机点火系统。除了在初级电路中加入了额外的二极管906和电容907外，图9的发动机和点火系统基本上与图8的相同。这些额外元件的作用是生成仅在一个方向上通过该变压器805的初级侧的电流，因而在次级电路中感应出的火花将只在一个方向上跨越间隙906。

在运行中，在上半个脉冲期间二极管906导通，使得电流流过二极管906并对电容907充电，从而避开了变压器805的初级侧。当在下半个脉冲期间生成的脉冲的极性改变时，二极管906关断。现在电容907放电，将它的电压降加到发生器生成的电压降上以驱动变压器805的初级侧，在间隙906内感应出所需的火花。仔细选择电容907的电容值使它足够大以吸收上半个脉冲的大部分的能量，但也不能太大以免使它放电不充分。

进一步的可选择的实施例和实施方式

上面介绍了作为火花点火内燃机的点火源的一个示例性的实现。然而，可理解的，这里描述的任何构造和运行模式中的脉冲发生器可以用于没有特别提出的大量应用中。通常，这种脉冲发生器可用于需要电脉冲的任何传统应用中。另外它可以用于也需要电脉冲的尚未存在或没有付诸实行的应用中。如前面说明的，这可能包括虽然目前没有可利用的令人满意的生成必需的脉冲的装置但可以由这里描述的脉冲发生器供应的应用。下面只通过例子列出可能的应用，但这些例子不作为限定：

放电加工；脉冲焊接；脉冲的炉点火；各种化学反应催化应用；核反应催化应用，轨道炮；通信；雷达；和警报信号。

上述说明中，通常假定转子的旋转速度是一固定值。实际上，旋转速度可以改变，并且这里描述的脉冲发生器的目的是检测或传送该值。即这里所述的脉冲发生器可用作检测器以检测转子的旋转速度，并可能跨越一段距离或在噪声存在的情况下传送该速度。

如上面解释的，旋转电脉冲发生器被设计为其磁极具有伪随机分布，该磁极分布的特性是在每个旋转周期中，只在一些离散位置(优选的是一个)磁极被对准以生成电脉冲，而在其它位置磁极基本上是正交的，即磁场磁极和电枢磁极没有相关性，从而在电枢中感应出很少或不感应出净电压。在优选实施例中，通过构造大小相等并以相同的间隔隔开的磁极来实现，其中如上所述改变极性以产生所需效果。可选择地，通过改变磁极的大小、磁极间的间距和其它构造细节来获得类似的效果是可能的，因而磁极只在对准点对准(优选的每次旋转中一次对准)，而在其它位置在电枢中感应出很少或者不感应出电压。这样的不对称设计必然带来非常大的设计复杂性。然而，这种设计可能在不寻常的或特殊的应用中显现优势。此外，根据本发明设计一个电枢的磁极数量与驱动磁场的磁极数量不相同的旋转电脉冲发生器是可能的。在一简单示例中，电枢磁极数可以是磁场磁极数的两倍，从而每个磁场磁极在对准位置可以驱动两个电枢磁极。其它简单的数值比值(例如3∶2)也是可能的。

在上述各种实施例中，假定有一单个对准位置并且转子的磁极与定子上相应极性的磁极在每次旋转中仅对准一次以产生非常大的脉冲。然而，可认识到，可选择地提供多个产生脉冲的对准点是可能的，其中磁极的伪随机序列围绕转子和定子重复整数倍的次数。这种实现可能在例如多缸内燃机中是有用的，其中，出于设计原因，需要从凸轮轴或其它部件驱动电脉冲发生器，对于每个所需的电脉冲火花所述凸轮轴或其它部件旋转一转的一可整除部分。

在上述的各种实施例中，通常假定转子以固定速度旋转。例如在图4的电脉冲图中，示出正尖峰的幅值与负尖峰相同的交替的脉冲。在上述的内燃机中，转子自身连接到内燃机曲轴并以与该曲轴同步的速度旋转。然而，实际上生成脉冲形式的电能意味着能量必须来自于某处，而该能量源当然是转子的动能。因此当转子感应出脉冲并将机械动能转化为电能时转子实际上会慢下来。取决于发生器的设计和应用，这种能量转换对转子速度的影响可能是微不足道的或非常重要的。在内燃机的火花点火发生器中，转子以及与转子连接的其它内燃机部件的惯性与火花的能量相比通常是非常大的，以至于由发生器实现的能量转换通常对转子的旋转速度的影响是可忽略的。在其它应用中，转子可能由于能量转换而速度减慢很多。在极端的情况中，甚至可以构造一转子在轨道上突然停止的发生器，尽管构造这种装置的可能遇到芯材料的磁饱和度等导致的物理限制。当生成脉冲导致转子速度下降非常大时，图4的脉冲特性曲线可能呈现不同的样子。

在上述的各种实施例中，通常假定发生器感应出与转子的旋转速度相符的脉冲流。然而，在某些应用中可能需要只感应出一个大脉冲，并在生成该脉冲前加速转子到高速(这可能需要多次旋转)。在这些应用中，工作在开关模式下是可能的。例如最初场线圈可能是断路的，没有被驱动的电流通过该线圈。在转子加速到一所需速度后，可将开关闭合，为场线圈提供电流。在下一个对准位置，将生成脉冲。可选择地，电枢线圈可能是断路的并当达到所需的速度时接通到预期的负载上。

在上述的各种实施例中，通常电脉冲发生器100及其变型被描述为一个孤立的实体。在某些变型中，特别是图6中示出的变型中，预期一外部电源给场线圈提供电能(优选是直流电能)以便生成合适的驱动磁场。应理解这可以使用发生器的组合形式来实现，在这种组合形式中两个单独的发生器的两个转子安装到一公共的旋转构件上。例如在这种实现中，第一发生器可能为可安装到第二发生器的转子上的、第二发生器的场线圈生成电能。该第一发生器可以是一提供连续电能(直流或交流)的传统发电机，而第二发生器是这里所述的脉冲发生器。可选择地，可以将两个发生器都构造成这里所述的脉冲发生器。

在上述的各种实施例中，已将电脉冲发生器描述成一旋转装置，其中磁性驱动磁场装置和被驱动的(电枢)线圈之间的相对运动是通过绕一个轴相对于这两个元件中的一个旋转另一个提供的。然而，可认识到对于一些特定应用，同样的设计原理可以应用于其它形式的相对运动，特别是线性相对运动。例如，一具有M个磁极的移动构件可以沿一固定构件线性移动，该固定构件具有数量更多的位于每隔M个磁极就重复一次的极性序列中的磁极。这种装置的一种可能的应用——尽管未必是唯一的这种应用——是用于检测移动构件的位置和/或速度的脉冲检测器。

尽管以上公开了本发明的一具体实施例以及一些可选择的实施例，但是本领域的技术人员应认识到在下列权利要求书的范围内可以在形式和细节上进行其他的变动。