CN115498849A - 质量涡轮机和发电机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基础负荷的可再生装置，尤其是质量涡轮机和直驱发电机（100），其特征在于，同轴集成式转子和电枢组件（130、140）统一地枢转地设置在围封物（50）中，以便将转子的高密度点质量（68）转化为储存的动能，并且电枢的磁性元件（144b）构造为感应定子（150），其中潜在的动能输出大于每单位速度的所需能量输入，以产生潜在地自驱动的可再生装置，应对所有气候变化、电驱动的海洋运输等的可持续能量；刺激包括室内/室外农业的所有领域中的商业和就业机会，并且尽管干旱、暴风雪，依然能24/7运转。它节省空间，简化构造和运行的逻辑，并在用于发电的本发明的成本效益中具有较高投资回报的可能性。

Description

质量涡轮机和发电机
相关申请的交叉引用
本发明涉及2014年11月4日公布的美国专利号US 8,878,382 B2的改进，在2017年5月10日提交的申请PCT/US2017/000031下重构，使其好处优化。
技术领域
本发明涉及发电领域，特别地涉及质量涡轮机和直驱发电机，其是一种创新地优先可支付性、可靠性和发电持续性的基载电力系统。它还涉及可再生和能量储存领域。
本发明还被命名为“质量涡轮机（MassTurbine©）”，首字母缩略词以便将本发明与现有技术区分。并且该名称用两种方式应用：首先，作为‘转子组件’的质量涡轮机，第二，作为‘质量涡轮机和直驱发电机’的质量涡轮机。
背景技术
多年来，商业一直在利用地球上的自然资源来产生我们所有依赖的能量。因此，不同种类的机械装置和发电厂被认为是不可持续的，总的来说污染了环境。照常，越多的发电厂建造并运转，世界变得越来越多地被污染。并且我们处于——气候改变！
好消息是我们有几种替代方案；而且，更多的自然资源已被转换为清洁能源的产生，但它们中的一些还是剥夺了他人的已经是他们的传统利益的东西，尤其利用我们的江河和农田的那些。例如，用太阳能代替千兆瓦的燃煤型发电厂或核电站（运行24/7）需要上千公顷的土地，加上用于能量存储的额外的空间、筹措资金和和维护成本。它有用，但主要问题加上其他问题依然存在。
另外，由于增加的污染和气候变化，水力发电厂、防洪、灌溉系统的组合好处不再是真正有益的。整合仍然是相悖的，一个系统的优先权击败另一个的堤坝的水。
普遍理解的是，运动中的质量产生动能。作为另一种选择，由于关于气候变化、能源安全等的全球问题，世界应优先处理爱因斯坦的用于能量生成的质量和能量理论，E=mc2，并且给每一个国家对于所有一个可持续繁荣经济的机会。
E=mc2，与钢或等同物一起，是我们对于目前不可持续的发电厂和我们有限的自然资源的过度使用的最好替代。这是关于，带领我们来到将爱因斯坦的方程E=mc2转化成实际的发电装置的时代；系统能够无排放地7天24小时成本高效地向世界经济供电。
现有技术
一个多世纪以来，“能量输出小于能量输入”的普遍智慧在机械效率上已是规范。该现象被该行业中的专家以及学校和大学中博学的人们熟知。仍然存在忽视的例外事物，这种意外遇到的例外事物限定了本发明。
一个示例是转子组件，其中转子的高密度点质量绕其旋转轴线设置在空间中的有效路径中并由外围装置驱动，在数学上是例外的事物。见后文中小标题‘转子组件的数学分析’和‘能量守恒定律’下的细节。
此外，由于以上提到的理由，并且由于称为楞次定律的不可避免的物理现象，先前的电力生产固有地是昂贵的。
发明目的
本发明的主要目的是产生高于每单位速度的所需能量输入的动能输出，并储存系统中的非间断性的动能以发电，特别是以产生基础负荷电力。
本发明的另一个目的是提供一种发电设备，其暂时断开本发明的潜在电磁场以便产生并实现同轴的集成的转子和电枢组件迅速地加速，由相对最小能量输入驱动。
发明内容
在一个方面中，质量涡轮机和直驱发电机包括同轴的集成式转子和电枢组件、多个定子段组件或定子、启动驱动器系统和期望的围封物。
启动驱动器构造为转动同轴的集成的转子和电枢组件，其统一设定为枢转的并在围封物中绕旋转轴线在外围被驱动，潜在地将转子的高密度点质量转换为储存的动能，并且电枢的磁性元件被构造为感应定子。由此，至少高密度点质量的潜在的动能输出限定为高于每单位速度的所需能量输入，形成所述转子和电枢组件，其中系统中的至少初始存储动能高于所述能量输入以最终感应定子来生成电力。
在另一个方面中，本发明公开转子组件，又称为24/7全容量的能量储存，其能够储存系统中的大量的非间断动能，并根据转子的外围惯性以由装置控制的最终速度在运动上保持恒定。
仍另一个方面中，质量涡轮机和直驱发电机包含至少最初暂时断开定子与潜在的电磁场（也称为楞次定律）的特征，将所需能量输入降低到最小。
因此，看起来本发明是曾经设想过的最负担得起的、可持续的、最可靠的清洁能源；无排放，无令人惊恐的辐射，并且不需要燃料。它节省了空间并简化了运行逻辑，使发电装置能够马上在城市中建造，并潜在地维持稳定的24/7电力输送。
附图说明
图1是根据以前的发明——美国专利号US 8,878,382 B2的围封物50的正视图，具有剖视图的建筑物示出了围封物的内部；
图2是穿过图1的线2-2的剖视图；
图3是在图2的点3处的放大视图；
图4是图2的放大视图；
图5是在图4的5处的放大视图；
图6是图4的轮辐构件的替代性细节；
图7是图4的轮辐构件和杆构件的另一个特征；
图8是穿过图2的线8-8的横截；
图9是在图8的9处的放大视图；
图10是在图9的10处的质量组件68；
图11是穿过图10的线11-11的截面；
图12是在图8的12处的放大视图；
图13是在图12的13处的固定驱动器70；
图14是在图8的14处的放大视图；
图15是在图14的15处的放大视图；
图16是质量涡轮机和直驱发电机的横截面；
图17是穿过图16的线17-17的局部平面图；
图18是在图16的18处的放大视图；
图19是在图16的19处的放大视图；
图20是在图16的20处的放大视图；
图21是在图16的21处的放大视图；
图22是在图17的22处的放大视图；以及
图23示出电感器组件152的替代性构造。
具体实施方式
因此，现将关于附图通过示例来描述本发明，其中：
图1至图15是与发电系统（又称为美国专利号US 8,878,382 B2）相关的附图，包括围封物、转子组件、启动驱动器系统和多个发电机组。每个发电机组包括发电机71、齿轮箱72、驱动皮带73和空转轮74。
图16至图23是与本改进——质量涡轮机和直驱发电机相关的附图。本质上，多个定子150围绕同轴的集成式转子和电枢组件130、140，消除了常规的发电机组。
围封物
图1，实施例示出围封物50的正视图，如所示的是两个发电系统50A和50B。不包括周围的树木53。
图2、图3和图4，所述围封物50包括多个柱54、墙壁55、以及容纳电梯空间51a和楼梯51b的塔51。
每个柱54描述为加强混凝土或等同物，从垂直中心轴线（又称为转子的旋转轴线）设定在预定距离。
此外，图8、图9和图12，围封物50包括底部地板58、天花板或地板59、以及中间地板60。枢转装置64和65分别连接到底部地板58和中间地板60，可枢转地支撑转子组件。
中间地板61和62描述为具有可选的梁58b、59b、60b、61b和62b的加强混凝土，所述梁分别安置在柱54之间，图8。
围封物构造经受变化，并且该改进垂直地并优选地要求在围封物50内的仅一个同轴集成的转子和电枢组件和相应的定子150。风不再是运行媒介，而是多个可靠的定子驱动器70。
转子组件，又称为24/7全容量能量储存
图9、图12和图14，转子组件，又称为潜在的24/7全容量能量储存，根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征在于至少为潜在地转换为系统中的存储动能的转子的高密度点质量68。转子组件包括轴构件63和多个侧向构件66；轴构件63通过装置64和65枢转设置，各自连接到围封物50的地板58和60。
图4、图5、图6、图7和图9，在一个方面，每个侧向构件66根据需要构造，适用于行业中的最佳实践；具有预定长度的至少细长刚性材料，带有作用端66b和优选的可安装端66a。所述可安装端固定到轴构件63。作用端66b由高密度点质量、又称为质量组件68，并绕旋转轴线安置到空间中的有效路径中并由外围装置驱动。至少高密度点质量的潜在的动能输出限定为高于每单位速度的所需能量输入；益处从创新的机械优势特征，又称为本发明的有效路径特征中得到并是独特的。
图7，侧向构件66的两个或更多单元由连接的可安装端66a限定，与桥66e相连。
每个侧向构件66通过支撑构件67进入平衡状态，每个支撑构件附接到构件66的装置66c，并且附接到轴构件63的装置631a。支撑构件有各种不同的构型并且是可选的。
图3、图10和图11，每个质量组件68根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，其特征在于其有效路径或与旋转轴线的距离，潜在地增大其旋转动能输出。在一方面，质量组件包括预定片的切割到尺寸的钢板681、装配板（minding plate）682、锁定装置682a、支撑块683，并且以上各者用装置683a一起固定到侧向构件66的作用端66b。
启动驱动器系统
图3、图4、图7和图15，在一方面，启动驱动器系统包括轮组件69和多个固定驱动器70。每个固定驱动器70优选地至少附接到相应的柱54并更靠近质量组件68，潜在地将所需能量输入降低至最小。
图3、图4、图5、图12、图13和图15，轮组件69包括：多个轮辐构件691和轮缘构件组件692。每个轮辐构件691将一端部691a固定到轴63，以及相对地，将作用端固定到轮缘692。
轮缘组件692根据需要构造，适用于行业中的最佳实践。在一方面，轮缘组件包括预定数目的细长条带692a，每个带条具有内端和外端。至少内端附接到相应的轮辐691，其细长的主体周向地向外延伸并与典型条带构件692a重叠，并用装置693保持到轮组件69。
图3和图15，每个固定驱动器70根据需要构造，适用于行业中的最佳实践。在一方面，固定驱动器包括滚筒驱动器701b和连接到电源的驱动马达701a。驱动马达701a通过滚筒701b被形成为附接到板701c并且当它绕其旋转轴线驱动转子组件130时潜在地将压力施加在轮缘692上。板701c安装到安装装置705；并一起，固定驱动器被形成为至少附接到围封物50的相应的柱54。
空转轮构件703被形成为通过固定轴704支撑轮缘组件692。
启动驱动器系统限定为各种可能构造中的任一个：例如，机械装置（以上提到的），或替代的强制空气系统（未示），等等。
发电机组
图8和图9，多个发电机组围绕所述发电系统的转子的轴，又称为美国专利号US 8,878,382 B2。每个发电机组与转子的轴分开安装并通过装置驱动。每个发电机组包括常规发电机71、齿轮箱72、驱动皮带73和空转轮74。
所述发电机组不再是本改进申请的一部分。
转子组件的数学分析和益处
下面是本发明（特别是转子组件）的综合数学分析。在一个特定实施例中，转子组件被限定为具有10.00 m的半径，具有20,000.00 kg的总外围高密度点质量；初始速度设定到0.15m/s；和最终速度设定到20.93m/s (20 rpm)；本发明的分析如下；
其中：
A 以平方米为单位的转子组件的近似表面面积（不包括旋转轴线附近的面积），
C 阻力系数-比如2.00，
EF 方程（6）-动能输出，给定输入力，
E fv 方程（3）-最终速度下的动能输出，
E iv 方程（2）-初始速度下的动能输出，又称为初始储存的动能，
F 切向或旋转力，
Fc 离心力，
F fv 方程(4)-从静止状态到最终速度的输入力，
F iv 方程(1)-初始速度下的输入力，
J 焦耳，
kg 千克，
m 米，
MW 兆瓦，
m fb 以等效质量形式的轴承上的假设摩擦-方程(5)，
m p 以kg为单位的高密度点质量（不包括侧向构件的质量，以简化计算），
m t 假设的转子组件的总质量-比如200,000.00 kg，
μ 轴承上的摩擦系数-比如0.06，
N 牛顿，
Nm 牛顿米，
p 空气密度-比如1.30 kg/m3，
r 到高密度点质量中心的半径，
rpm 每分钟转数，
s 秒，
SI 国际单位制；换算为：1Nm=1J=1W/s，
v fv 旋转最终速度，
v iv 旋转初始速度，
W 瓦，
½ 常数。
F iv = [(m p + m fb ) ( v iv 2 / r)] - [- ( ½ C p A v iv 2 )] 方程 (1)
= [(20,000.00 + 1,200.00) (0.152 / 10.00)]
　- [- ((1/2) (2.00) (1.30) (600) (0.152)]
= [(21,200.00) (0.00225)]
　- [-((1/2) (2.00) (1.30) (600) (0.0225)]
　= 47.70 + 17.55
　= 65Nm.（等效于65J或65W/s）
E iv = ½ m p r2 (v iv / r)2 方程 (2)
= ½ (20,000.00) (10.00)2 (0.15 / 10.00)2
= ½ (20,000.00) (100.00) (0.000225)
　= 225J.
E fv = ½ m p r2 (v fv / r)2 方程 (3)
= ½ (20,000.00) (10.00)2 (20.93 / 10.00)2
　= ½ (20,000.00) (100.00) (4.38)
　= 4,380,000J.
F fv = [(m p + m fb )(v fv 2 / r )] - [- ( ½ C p A v fv 2 )] 方程 (4)
= [(20,000.00 + 1,200.00) (20.932 / 10.00 )]
　 - [- ((1/2) (2.00) (1.30) (600) (20.932)]
　= [(21,200.00) (43.81)]
　- [- ((1/2) (2.00) (1.30) (600) (438.06)]
　= 928,772.00 + 341,687.00
　 = 1,270,459Nm.
m fb = [ µ m t N / r ] / N 方程 (5)
= [(0.06) (200,000.00) (9.8) / 10.00] / 9.8
　= 11,760.00 / 9.8
　= 1,200kg.
E F = F (r / 2) 方程 (6)。
根据方程(1)，对于转子以0.15 m/s的初始速度加速，潜在地与系统中的电磁场断开，其需要65 Nm的输入力，等效于65J或65W/s，而对应的潜在动能输出等于225 J，方程(2)。
方程（1）由物理公式，F=m(v2/r)连同轴承上的可能的摩擦和阻力导出。轴承的摩擦由方程（5）大概表示；阻力由常规变量组[- ( ½ C p A v iv 2 )]定义。
因此，初始动能输出大于所需能量输入，可能产生约160J的净动能增益——方程（2）减去方程（1）。
在本申请中能量输入限定为等于输入力的功率供给，例如为固定驱动器70的功率消耗，其电动马达701a被限定为连接到电源，图3。电动马达701稍后被进一步限定。
输入力限定为固定驱动器作用在转子组件上的压力的大小；它等效于旋转力，F =m(v2/r)，连同可能的摩擦和阻力，例如，方程（1）。
净动能增益为两个现象之差；方程（2）减去方程（1）。两个方程都基于转子的质量总和。然而，本申请仅限制为转子的高密度点质量，从而简化实施例的计算。
高密度点质量，又称为质量组件，指的是一种类型的固态材料，优选地，它们被切割成尺寸钢板或具有预定重量的等同物。
因此，潜在的净动能增益创新地放大了动能输出，最终放大了离心力。潜在地，连续的能量输入加上累积的离心力显著地增加了总压力，驱动转子组件。因而，转子逐渐增大其初始速度并在系统中累积地储存更多的动能，尽管实际上由任何小量的输入力所驱动。
离心力以至少两种不同方法被定义；第一，不明确的离心力Fc = m(v2/r)，其与旋转力F = m(v2/r)相同；其是不明确的，因为在此系统中，旋转力和旋转动能是两种不同的现象。第二，离心是由于转子的动能导致的惯性引起的力。这第二种定义代表了本发明并与国际测量单位制一致。
经过时间，转子达到最终速度，然后旋转动能输出增加至约4,380,000J——方程(3)，其等效于4,380,000Nm离心力。
该4,380,000Nm离心力为分配而布置。因此，小部分被分配为维持作为动能生成器的转子转动；并且剩余的大部分离心力被保留为驱动电感地联接到定子150的同轴集成式转子和电枢组件130、140，其为发电机。
假设转子130仅需要1,270,459Nm-方程(4)；剩余的3,109,541 Nm离心力或多或少被保留用于发电；方程(3)减去方程(4)。
将剩余的3,109,541 Nm乘以10米的半径，因此，转子130产生约31,095,410Nm2的轴扭矩。然而，超大直径电枢140将轴扭矩在气隙154处转变为约21,000,000Nm2的电枢转矩。
等效地，方程(4)是转子的外围储备动能，在没有发电机负载的情况下，其潜在地维持转子的运动惯性。方程（3）是在有发电机负载的情况下转子维持其运转的潜在外围动能，并在由装置控制的最终速度下维持转子的运动惯性。
然后，在忽略所有摩擦的情况下，重新计算方程（1），F iv = m p (v iv 2 / r) = 20,000(0.152/10) = 45Nm。虽然在实际中，我们不能消除摩擦。
给定输入力，另一种计算潜在的动能输出的方法是通过方程(6)；例如F = 45N，r= 10m；则E F = 45(10/2) = 225J。因此，225J匹配方程(2)，明确肯定数学。但是方程（6）不考虑可能的阻力和摩擦，相反，它仅用于对照，使方程(1)和方程(2)没有阻力和摩擦。
能量守恒定律
在封闭系统中，能量守恒定律说明，能量既不能被创造也不能被破坏——仅从一种形式的能量转变成另一种形式。并且在系统中所有能量的总和维持恒定的。
因此，能量守恒定律根据定义没有陈述，其禁止系统产生高于每单位速度所需的能量输入的能量输出。换句话说，本发明没有违反能量守恒定律。
能量守恒定律，如我们都知道的，是热力学第一定律；热力学第二定律是熵。在热机中或任何基于燃烧的系统中，燃料被转化成热能，用于发动机，最终驱动发电系统，由于熵，热机的潜在能量输出总是低于能量输入；关于那一点，要求热机的能量输出高于能量输入，确实是违反热力学定律。
然而，本发明并不是热机，它不将燃料转化为热能；而是，它主要由其潜在的动能驱动，并且系统中的动能在由装置控制的最终速度下保持恒定，并且是由于转子的外围运动惯性。
本发明由方程（2）减去方程（1）限定，限定非常大量的净动能增益，其保持不变并通过装置控制，并且熵不是约束。
此外，转子的高密度点质量的潜在动能输出高于每单位速度的所需能量输入实际上是由于创新性的机械优势，又称为本发明的有效路径特征。
由其有效路径、无燃料和低转速限定，它将转子的能量输入、熵和摩擦降低到最小；因此，本发明潜在地消耗仅仅在最终速度下的其储存动能的极小一部分，余量被保留用于发电。依然，超越本发明的最终速度的潜在动能实际上是巨大的，这使本发明成为可靠的自驱动的可再生装置。
潜在地，转子的高密度点质量的最终动能等效于爱因斯坦的“质量和能量理论”，E=mc2。因此，转子的高密度点质量的最终的总动能输出经历并超出实用物理学，但我们还没有办法或意向去利用该最终的总动能。想象20吨钢的动势能乘以光速平方！然而，直到预定的最终速度，转子的rpm和储存的总动能通过手段控制而保持不变并且潜在地是无穷无尽的。
利用该潜在的最终总动能的极小的一部分是可行的；它是牛顿力学，并且潜在地是在发电行业中的突破。
的确，该突破涉及机械效率，又称为本发明的实质。在实用物理学中，本发明的实质特征清楚地由两个得到确认的物理定律创新地定义：旋转动能，方程(2)，减去旋转力，方程(1)，两个方程都是封闭系统。因此，转子的高密度点质量的潜在动能输出被配置为显著高于每单位速度所需的能量输入，产生同轴集成的转子和电枢组件，其中系统中的至少初始存储的动能高于所述能量输入以便最终感应定子来产生电力。再一次，该现象益处从创新性的机械优势（又称为本发明的有效路径特征）得到。
更多地在数学上！
在代数上，在没有可能的阻力和摩擦的情况下，比较各自方程的变量：旋转动能，E= ½mr2(v/r)2，和旋转力，F= m(v2/r)。因此，变量r2表明，旋转动能是指数方程，而旋转力在低速下是非常线性的。这样创新性地将本发明与现有技术区别，如发电技术的专家所理解的。
逐渐地增加转子的高密度点质量68和固定驱动器70与旋转轴线的距离（半径），所需旋转力分别相对于对应的潜在动能减小。相比之下，旋转力线性地增加。实际上，转子生成净动能增益，其累积地等于相当大的离心力。因此，离心力指数地增大，由此极小的一部分被分配为节省成本地辅助固定驱动器70转动转子130。
在现有技术中，是不同的；总的来说，转子和固定驱动器共享同一旋转轴线或彼此靠近。在实用力学中，高密度点质量68越远离旋转轴线，所需旋转力就越高。此外，现有技术在非有效路径上操作。因此，现有技术没有产生净动能增益。
当转子逐渐加速达到预定最终速度时，稳定地由65Nm输入力驱动，方程（1）——其累积储存的总动能，等效于约4,380,000J的转子的动能输出，方程（3）。外围地，转子的输出与输入比=4,380,000J:65Nm；方程（3）比方程（1）。
但是，重要的改进是——在气隙处，其为21,000,000Nm2：65Nm；电枢的转矩比方程（1）；因此，效率因子=323,000%。
令人惊奇的，我们可以讲-这种效率的程度是夸张的。但是事实上，这是数学，它得益于设置在空间中的有效路径中并外围地由装置驱动的转子的高密度点质量的潜在动能。
相反，将高密度质量点设定到非有效路径，潜在的动能输出低于能量输入，例如，F= 65N, r = 0.5m, 则E F = 65(0.5/2) =16.25J – 方程(6)；输出与输入比=16.25J：65Nm；效率因子=25%。
25%的效率相对低；因此其表明现有技术要求增加的能量输入以进一步加速，如常规所知的那样。因此其表明现有技术发电厂的运行变得能量密集型的。
也存在中间路径，其中潜在动能输出等于每单位速度的所需能量输入。
质量涡轮机和直驱发电机
图16至23和图3图示了本改进，质量涡轮机和直驱发电机100，又称为MassTurbine©。MassTurbine©（质量涡轮机）包括：地板枢转组件110、上枢转组件120、转子组件130（也叫作转子130）、电枢组件140（也叫作电枢140）、多个定子段组件150（也叫作定子组件150或定子150）、和期望的围封物（例如围封物50）。
转子130和电枢140一起被限定为同轴集成的转子和电枢组件，其统一地设定为枢转的并外围地通过装置在围封物50绕旋转轴线，潜在地将转子的高密度点质量68转化为存储的动能，并且电枢的磁性元件144b被构造成感应定子150。因此，形成所述同轴集成的转子和电枢组件，其中系统中的至少初始存储的动能高于每单位速度的所需能量输入，以便最终感应定子来产生电力。这样的特征由图16清楚地示出，数学上由方程（2）减去方程（1）限定，又称为本发明的创新性的机械效率或创新性实用性方面。
地板枢转组件110根据需要构造，适用于行业中的最佳实践。在一个方面，图16、图18和图19，它包括：枢转壳体111、预定数目的地板撑杆112和载荷支撑板114。
枢转壳体111限定为具有预定直径和高度的至少刚性材料，具有上端111a和下端111b、垂直轴向开口111c、 和优选地上凸缘111d。壳体111固定到围封物50的至少地板58，其中轴向开口111c与旋转轴线同轴地对齐。
每个地板撑杆112限定为具有预定横截面和长度的刚性材料，其具有中心端和外围端。所述中心端固定到至少枢转壳体111。径向地，外围端限定绕旋转轴线的地板空间。
载荷支撑板114附接到枢转壳体111的下端111b，支撑在轴承135和136上的转子130。如需要，板114形成有可选的进入开口114a和挡板114b。
上枢转组件120根据需要构造，适用于行业中的最佳实践。在一个方面，图16、图20和图21，它包括：枢转壳体121、预定数目的上撑杆122和对应的定子立柱123。
枢转壳体121限定为具有预定直径和高度的刚性材料，其具有上面121a和下面121b、垂直轴向开口121c和优选地对应数目的凸缘121d。此外，枢转壳体121与枢转壳体111同轴地对齐。
每个定子立柱123限定为具有预定横截面和高度的刚性材料，具有下端和上端。下端通过装置固定到至少相应的地板撑杆112。
每个上撑杆122限定为具有预定横截面和长度的刚性材料，其具有中心端和外围端。所述中心端固定到枢转壳体121。所述外围端距至少地板撑杆112一预定高度设定到至少定子立柱123，从而整体地支撑枢转壳体121。
所述上枢转组件120配置有几件轴承组件124，分别固定到相应的上撑杆122的至少中心端。
每个上撑杆122配置有闭锁组件125和止动组件126，支撑相应定子150优选地可枢转地悬挂在所述上撑杆122上，并围绕电枢140设定气隙154。
替代地，相应上撑杆122的外围端固定到围封物50的至少中间地板60。
在上枢转组件120和地板枢转组件110之间产生空间，以容纳定子150。
可选的面板127通过装置分别连接在定子立柱123之间，进一步围封定子150。如需要，用整体支撑上撑杆122的周向混凝土墙壁（未示出）替换定子立柱123和面板127。
在上枢转组件120上方产生空间以容纳转子的侧向构件66。
转子组件130根据需要构造，适用于行业中的最佳实践。在一个方面，它改进轴构件63和多个侧向构件66。该改进包括：下轴131、上轴132和多个侧向构件133——图16、图19、图20和图21。如前所述，转子的潜在动能输出被限定为高于每单位速度的所需能量输入——图1至图15。
下轴131限定为具有预定直径和高度的刚性材料，其具有上端和下端并且在地板枢转组件110上同轴地保持枢转。上端优选地具有凸缘，而下端坐在轴承135上。
轴承134安装在枢转壳体111和下轴131之间。轴承构件135安装在轴131的底端和载荷支撑板114之间。可选的成对电磁轴承136限定为使转子和电枢组件130、140从载荷支撑板114悬浮，可能地降低摩擦。
上轴132限定为具有预定直径和高度的刚性材料，其具有上端和下端，并且枢转地设置在所述上枢转组件120上。上端在枢转装置120上方的空间中延伸预定高度。下端同轴地与电枢组件140一起固定，实现同轴集成的转子和电枢组件130、140。
多个侧向构件133，也已知为侧向构件66，分别固定到至少上轴132。侧向构件66如先前所描述——图1至图15。替代地，侧向构件133形成为具有预定直径和高密度点质量的大尺寸轮。所述高密度点质量，又称为高密度轮缘，围绕旋转轴线同心地设置在空间中的预定有效路径中并外围地通过装置驱动。至少轮缘的潜在动能输出高于每单位速度的所需能量输入。
在下轴131和上轴132之间产生空间，以容纳电枢组件140。
根据需要，下轴131与地板枢转组件110可以被消除，替换成质量涡轮机的替代构造。
电枢组件140根据需要构造，适用于行业中的最佳实践；在一个方面，图16、图19、图20和图21，它包括：元件组件144、下盘141、上盘142和可选的中间轴143。
下盘141限定为具有预定直径和厚度的刚性材料，其具有上面、下面和中心孔。下盘141同轴地固定到下轴131。
上盘142限定为具有预定直径和厚度的刚性材料，其具有上面、下面和中心孔。上盘142同轴地固定到转子组件130的上轴132，从而形成同轴集成的转子和电枢组件130、140。
此外，上盘142限定具有可选的外围通道142a，以容纳可选的阻尼器组件145。阻尼器145在安装期间使转子130动态地平衡，因此远程地使阻尼器组件和高密度点质量的离心力同步。
在下盘141和上盘142之间产生空间，以容纳元件组件144。
根据需要，中间轴143固定在下盘142和上盘142之间，将转子130的载荷传递到所述地板枢转组件110。
元件组件144包括：至少一个元件壳体144a、预定数目的磁性元件144b、以及可选的加强件144c。
元件壳体144a形成为具有预定直径和高度的刚性材料，其具有下端和上端，并且其被构造为经得住由于系统中潜在的电磁感应引起的潜在应力。下端同轴地固定到下盘141，上端同轴地固定到上盘142。磁性元件144b连接到壳体144a，一起形成期望的电枢组件140。根据需要，加强件144c通过装置连接到元件壳体144a。
磁性元件144b优选地被限定为具有预定宽度、厚度和高度的永磁体。磁性元件144b配置为感应定子150以产生电力。
围绕旋转轴线同心地设置在空间中的有效路径处的超大直径的元件组件144，由高密度点质量定义；换句话说，元件组件144是转子的总的高密度点质量的一部分。另一方面，转子130的高密度点质量还可包括所述磁性元件，双重地用作元件组件144。两种构造有助于被限定为高于每单位速度的所需能量输入的总的旋转动能输出，其为由至少方程（1）和（2）限定的改进的实质。
在一个具体实施例中，电枢140形成有分别标记为N和S的180柱北极磁性元件和180柱南极磁性元件144b；每个磁性元件连接到元件壳体144a上的相应元件的空间，图22。每个磁性元件（柱）分别包括六个更短的部分，在高度上与六个单元的电感器组件152对齐。
总数目的磁性元件144b进一步被划分为三组的2排×360列的阵列。每组竖直偏移元件空间的三分之一，潜在地感应多个定子150并生成三相电力输出。
磁性元件144b通常被限定为永磁体，但电磁体也是适用的。
多个定子段组件150是分段定子，每个段或定子150根据需要构造，适用于行业中的最佳实践。在一个方面，图16至图21，每个定子150安装在地板枢转组件110和上枢转组件120上，围绕电枢140进入所需气隙154。因此，该实施例包括24个定子单元150；每个定子包括安装轨组件151、多个电感器组件152和相应牵引器装置113——图16至图21。
每个定子150优选地限定为独立的发电机，独立地被感应并可升级的。因此，在系统中有24个独立的发电机，但总体地，它们的功率输出被组合为一个高容量的 发电装置或其功率输出的任何组合。
优选地，每个定子150被配置成可伸缩的，并暂时地从气隙154缩回，将其与潜在的电磁场断开，同时处于停止状态。这样，同轴集成的转子和电枢组件130、140整体快速加速，由连接到电源的较小固定驱动器70外围地驱动。
安装轨组件151限定为枢转地悬挂在上撑杆122上，其包括安装轨151a和支撑装置151b。
安装轨151a限定为具有预定深度、宽度和高度的构件，其具有上端和下端，并且足够强以便支撑多个电感器组件152并承受由于系统中的电磁感应潜在地引起的潜在应力；安装轨151a的下端附接到牵引器装置113，形成可伸缩的定子150，图18和图19。
具有可拆卸的支撑棒151c的支撑装置151b通过保持的闭锁组件125将定子组件150枢转地悬挂在上撑杆122上。闭锁组件优选地为弹簧辅助的以便容易地设定或释放定子；根据需要，在安装期间定子150可缩回到暂时位置150R。
电感器组件152包括铁芯152a和线圈或绕组152b。铁芯152a由前部152e和后部152f限定。每个电感器组件安装使后部152f抵靠安装轨151a。垫片153有助于气隙154最终在现场得到调整，以最大化其效率-图16至图22。
气隙154限定为在电枢的磁性元件144b和铁芯前部152e之间可能的最小空间，将潜在旋转的电枢140与定子150分开-图22。
U形铁芯152a据需要构造，适用于行业中的最佳实践；在一个方面，铁芯具有两对支腿152k和152m；在中心线的每侧上有两对，并使所述支腿围绕电枢的磁性元件144b限定气隙154-图22。潜在地，在峰值功率处，铁芯的支腿152k和152m与比如电枢140的标记为N的北极磁性元件144b对齐。在中心线的相对侧上，支腿152k和152m与标记为S的南极磁性元件对齐。因此，形成具有多磁通路径的铁芯，潜在地容纳更多数量的线圈匝数，并使电感器152产生高很多的电压。
铁芯的配置易于改变并且仅受本发明的范围的限制。例如，图23形成简化的铁芯，其也在中心线的每侧上具有两个支腿，另一种配置是在每一侧上仅具有一个支腿的简单配置（未示出）。
线圈152b根据需要构造，适用于行业中的最佳实践；在一个方面，线圈被限定为具有预定安培、匝数和至少两个电感器端子的磁导线。线圈围绕U形铁芯152a缠绕以便在电感器152上产生期望的电流和电压。电感器端子限定为连接到至少电力线，输送电力。
也在本发明范围内的是，每个定子150被限定为静止的，固定到地板枢转组件110和上枢转组件120，优选地使电枢140装备有电磁元件。
本发明的功率容量是电感器152的总和输出，与21,000,000Nm2的潜在的电枢扭矩（较早提到的）结合；其大约为21MW（单相）；足够向约21000户现代家庭供电。
在该实施例中，每次当同轴集成的转子和电枢组件向前转过一个磁性元件，在电感器上的潜在电流方向通过半个周期变化，限定了60Hz、20rmp的自驱动的可再生装置，潜在地，也是基载可再生装置。
概述和操作方法
在开始操作时，在一个方面并开始，优选地多个定子150从气隙154缩回，暂时断开系统中潜在的电磁场，同时同轴集成式转子和电枢组件130、140设定为静止状态，图16、19和21。
该缩回使固定驱动器70能够快速转动启动器的轮组件69；最终，质量组件68加速并产生与通过装置控制容易加速到其最终速度的转子和电枢组件130、140一样多的动能。
替代地，取代机械地转动转子130的轮组件69，用强制空气的启动驱动系统（未示出）。去除轮组件69，并用吹风机替代所述固定驱动器70。这样能够使转子组件骑在空气的涡流上，改进其可靠性，并降低机械磨损和磨耗。
最终，随着转子和电枢组件130、140的预定最终速度或rpm生效，定子150缩回到气隙，启动电感，并最终发电，图16、18和20。随着时间过去，当转子将要超过最终速度时，固定驱动器用装置反转，使转子减慢并再次返回，直到惯性稳定地保持在期望rpm。只有那时所述固定驱动器暂时关掉，同轴集成的转子和电枢组件惯性地运转大部分时间。
在实践中，本发明推荐更高的输入力，例如，为12个单元的固定驱动器70，每个装备有连接到电力的1hp的驱动马达701a。优选地，两个单元设置为开始并保持转子和电枢组件运转；其它十个单元根据需要构造为例如提供空气阻力以便对抗转子的旋转、并如所需要的停下来，等等。假定替代地两个固定驱动器连续运转，输出与输入比=21,000,000Nm2：1492W/s；效率=14000%。
我们以前没有看见过这种程度的效率，但是的确，这是数学。 根据方程（2），通过将转子速度从20rpm加倍到40rpm，潜在的外围动能输出以四倍增大，超过30rpm时的两倍，并且在60rpm时为九倍。此外，将高密度点质量从20吨三倍到60吨或增大转子的半径，潜在地实现千兆瓦容量的可再生装置。
质量涡轮机在数学上特征化为发电工业中的重大突破。对于所有在清洁和可持续能量的生产中是有益的，尤其在功率密集型应用中，例如通过电解的绿色氢的生产、脱盐、绿色钢、铝、水泥生产；电驱动的海洋运输，室内/室外农业，到空间创新。
通过本发明的动能是对人类天赐的礼物；潜在地，实际上对于所有事物朝着可持续并繁荣的经济的能量。
申请人重申了本发明的本质——其创新构造和益处由方程（1和2）定义，并由方程（3、4和6）补充。这些方程在数学上清楚地定义了本发明的实质。本申请中的其余公开在某种程度上是与本申请形式一致的补充。再一次，修改包括由原始提交的PCT申请和以上提到的美国专利的附图、说明书和权利要求书支持并由其得到的信息片段，它们共同综合地描述了本发明，但由权利要求限制。
为了确认本发明的实质/创造性和创新性实用性方面，最好通过实际计算亲身经历它。为了简化，在没有计算可能的阻力和摩擦的情况下，本发明的转子组件在数学上由旋转动能E = ½mr2(v/r)2减去旋转力F= m(v2/r)限定，其是所谓的创新性机械效率；由这些方程运算证明，通过使半径r=10米或大于2米的任何数量，E高于F。在现有技术中，证明，通过使半径r=0.5米或小于2米的任何数量，E低于F。为了使计算与前述实施例一致，设定转子的高密度点质量，m=20,000 kg，并且初始速度，v=0.15m/s。如前所述，E是潜在初始动能输出，而所需能量输入等于F的值。
然而，在实践中，我们不能消除阻尼和摩擦力；因此，本发明本质上由方程（1和2）定义；简而言之，由于它的有效机械优势，动能输出高于所需能量输入。因此，爱因斯坦的方程E=mc2的极小一部分依然是巨大的、无穷无尽的且在成本效率上有竞争力。

Claims (9)

1.一种质量涡轮机和直驱发电机（100），其中所述改进的特征在于同轴集成式转子和电枢组件（130、140）统一地枢转地设置在围封物（50）中并绕旋转轴线外围地由装置驱动，以便将转子的高密度点质量（68）转化为储存的动能，并且电枢的磁性元件（144b）构造为感应定子（150），其中至少转子的高密度点质量的潜在的动能输出构造为大于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中系统中至少初始储存的动能高于所述能量输入以最终感应所述定子来发电，所述质量涡轮机和直驱发电机至少包括：
转子组件（130）；
电枢组件（140）；以及
至少一个定子组件（150），
所述转子组件，包括：
至少一个轴构件（132）；和
至少一个侧向构件（133）；
所述轴构件（132）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于围绕所述轴的旋转轴线可枢转，并与所述电枢组件（140）对齐；其中所述轴构件（132）通过装置与电枢组件（140）一起同轴地集成设置；
所述侧向构件（133）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于包括高密度点质量（68），所述高密度点质量绕旋转轴线设置在空间中的有效路径处并通过装置连接到所述轴构件（132）；其中，所述至少高密度点质量（68）的潜在的动能输出大于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中至少初始储存的动能大于所述能量输入；
所述电枢组件（140）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于它与转子组件（130）对齐；其中电枢组件（140）通过装置与至少转子的轴构件（132）一起同轴地固定，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）；
所述定子组件（150）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于作为安装装置用于支撑多个电感器组件（152）；其中定子（150）安装有至少一个电感器组件（152）；其中通过潜在旋转所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），定子（150）被感应以发电。
2.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中所述电枢组件（140）包括：
元件组件（144）；
所述元件组件（144）包括：
元件壳体（144a）；和
预定数目的磁性元件（144b）；
所述元件壳体（144a）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于其与转子组件（130）对齐；其中，所述元件壳体（144a）与所述转子的轴构件（132）一起同轴地集成设置；
所述磁性元件（144b）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于为永磁体；其中，所述磁性元件（144b）设置在所述电枢的元件壳体（144a）上以感应定子（150）来发电。
3.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中，所述定子组件（150）包括：
安装轨组件（151）；和
至少一个电感器组件（152）；
所述安装轨组件（151）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于作为安装装置并安装有至少一个电感器组件（152）以便发电；
所述电感器组件（152），包括：
铁芯（152a）；和
至少一个线圈（152b）；
所述铁芯（152a）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于具有至少两个支腿的U形铁芯；其中所述铁芯（152a）安装在所述安装轨组件（151）上，并使相应的铁芯前部（152e）围绕电枢的磁性元件（144b）设置到期望的气隙（154）；
所述线圈（152b）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于具有所需规格的磁导线的线圈缠绕在所述铁芯（152a）上，具有至少两个端子；其中所述端子潜在地连接到至少电力线以便输送电能。
4.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中，所述定子组件（150）设置为是可缩回的，并通过装置从气隙（154）暂时地缩回，潜在地直到所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）加速到所需速度，与系统中的潜在的阻力电磁场断开，并且定子（150）安装有至少一个电感器组件（152）。
5.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中，所述定子组件（150）通过装置静止地设置到期望气隙（154）中，并且定子（150）安装有至少一个电感器组件（152）。
6.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中，所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）的至少初始储存的动能大于每单位速度的所需能量输入。
7.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中，所述转子的侧向构件（133）是具有所需直径和高密度轮缘的大尺寸轮；其中所述高密度轮缘围绕旋转轴线同心地设置在有效路径处，并且至少高密度轮缘的潜在动能输出高于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）以便最终感应所述定子组件（150）来发电。
8.根据权利要求1所述的质量涡轮机和直驱发电机，其中所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）统一地枢转地设置在围封物（50）中并绕旋转轴线外围地由装置驱动，以便将转子的高密度点质量（68）转化为储存的动能，并且电枢的磁性元件（144b）构造为感应预期的定子（150）；其中至少转子的高密度点质量的潜在的动能输出构造为大于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中系统中至少初始储存的动能高于所述能量输入以最终感应所述定子来发电，所述质量涡轮机和直驱发电机至少包括：
转子组件（130）；和
电枢组件（140）；
所述转子组件（130），包括：
至少一个轴构件（132）；和
至少一个侧向构件（133）；
所述轴构件（132）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于围绕所述轴的旋转轴线可枢转，并与所述电枢组件（140）对齐；其中所述轴构件（132）通过装置与电枢组件（140）一起同轴地集成设置；
所述侧向构件（133）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于包括高密度点质量（68），所述高密度点质量绕旋转轴线设置在空间中的有效路径处并通过装置连接到所述轴构件（132）；其中，所述至少高密度点质量（68）的潜在的动能输出大于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中至少初始储存的动能大于所述能量输入；
所述电枢组件（140）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于它与转子组件（130）对齐；其中电枢组件（140）与至少转子的轴构件（132）一起同轴地固定，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）。
9.一种同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中所述组件在期望的围封物（50）中枢转地设置并统一地绕旋转轴线外围地由装置驱动，以便将转子的高密度点质量（68）转化为储存的动能，并且电枢的磁性元件（144b）构造为感应预期的定子（150），其中至少转子的高密度点质量的潜在的动能输出构造为大于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中系统中至少初始储存的动能高于所述能量输入，用于至少使用于预期的自驱动可再生装置的构造，所述转子和电枢组件至少包括：
转子组件（130）；和
电枢组件（140）；
所述转子组件（130），至少包括：
至少一个轴构件（132）；和
至少一个侧向构件（133）；
所述轴构件（132）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于围绕所述轴的旋转轴线可枢转，并与所述电枢组件（140）对齐；其中所述轴构件（132）通过装置与电枢组件（140）一起同轴地集成设置；
所述侧向构件（133）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于包括高密度点质量（68），所述高密度点质量绕旋转轴线设置在空间中的有效路径处并通过装置连接到所述轴构件（132）；其中，所述至少高密度点质量（68）的潜在的动能输出大于每单位速度的所需能量输入，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140），其中至少初始储存的动能大于所述能量输入；
所述电枢组件（140）根据需要构造，适用于行业中的最佳实践，特征至少在于它与转子组件（130）对齐；其中电枢组件（140）通过装置与至少转子的轴构件（132）一起同轴地固定，以形成所述同轴集成式转子和电枢组件（130、140）。
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