JP2012515520A

JP2012515520A - 低抵抗型の高効率発電機

Info

Publication number: JP2012515520A
Application number: JP2011544941A
Authority: JP
Inventors: ロバート，レイホルコーム，
Original assignee: リデムプティヴテクノロジーズリミテッド
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2012-07-05
Also published as: TW201106578A; CU20110149A7; SG172815A1; CR20110383A; CA2749360A1; AP2011005804A0; BRPI1006138A2; DOP2011000223A; PE20120604A1; WO2010079424A1; EP2386136A1; US20110278975A1; AU2010204155A1; KR20110114642A; CL2011001691A1; EA201190105A1; ZA201105097B; IL213885A0; MX2011007330A; CN102273053A

Abstract

従来の発電機の潜在的効率をほぼ８０％低下させる、固定子の磁場と回転子の磁場との間の破壊的相互作用力を分離することにより、発電機に入力された運動エネルギの大半を、駆動軸を通して、使用できる電力出力に変換することにより、全負荷でほぼ８０％の追加の電気エネルギの解放を可能とする、低抵抗型高効率発電機のための方法、機器、およびシステムに関する。より具体的には、従来の発電機の電機子および固定子を、固定子の誘導コイル巻き線を露出する固定子の外側の周囲上に電線スロットを有する固定子で置き換えた。回転子は固定子の複数のスロットのすぐ近くに配置された複数の回転子要素を有し、各回転子要素は、複数のスロットに対して回転される磁気極性を有し、かつ励起される磁極を形成する電機子機構、ならびに回転させるため、および電流を発生させるために駆動軸に結合される回転子を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、抵抗が減じられた（ｄｅｃｒｅａｓｅｄｄｒａｇ）少した高効率発電機に関し、より詳細には、環境内の電子によるエネルギを交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）の形の電気エネルギに変換するために運動エネルギを使用するための、発電機機械内部の電磁抵抗を減少させた方法および装置に関する。

我々が住むこの地球は、数えきれない年数存在してきた。人類は数千年から数百万年間にわたって地球上に住んできたと言っても過言ではない。自分たちが住み、生命維持のすべてを依存する地球そのものを人類自らが破壊し始めたのは過去僅か４００年間のことである。我々は、地球から非常に大量の有限エネルギを大部分は化石燃料の形で使用している。我々は自らのエネルギ資源を急速に枯渇させ、環境を汚染し、地球温暖化を加速させつつある。我々は代替エネルギ供給源を必要とし、なおかつ現在のエネルギ供給源をより効率的に生み出し、使用する必要がある。

地球の平衡を無限に破壊することのない発電装置が必要なことは明白である。利用できる再生可能資源はどれも、可用性、信頼性、および費用という大きな問題がある。そのような資源には太陽、風、水力電気、静電気、温度差、および地熱がある。利用できるとすれば、重力が最も魅力的である。

既存の従来型発電機では、、変化または移動する磁場を発生させることにより、運動エネルギ入力が電気エネルギに変換されるという概念に基づいて、我々はその発電方法を理解している。発電機が負荷に電流を供給するときの発電機内での運動反応中、負荷電流が発電機の電機子の回転に反抗する逆起電力を発生させる。導体中の電流が増加する場合、抵抗に対する反力が増加する。電機子が速度を落とさないようにするには、負荷が増すにつれ、破壊的相互作用力を上回るべくより大きな力が電機子に加えられなければならない。

したがって、前記制約に対処するか、または少なくとも前記制約を軽減し、かつ従来型発電機の全体効率を改善するために、発電機内の効率を増大させ、抵抗を減少させる必要がある。

本発明の実施形態によれば、８０％の電気エネルギを従来の発電機では散逸させそれにより従来の発電機の潜在的効率をほぼ８０％減少させる、固定子磁極と回転子磁極との間の破壊的相互作用力を分離することにより、ほぼ８０％の追加の電気エネルギの解放を全負荷で可能にする、発電機に入力された運動エネルギの大半を、駆動軸を介して、使用できる電力出力に変換するための方法、装置、およびシステムが開示される。

本発明の一態様が、それぞれのスロットが固定子の誘導コイル巻き線を露出する、固定子の外面に沿って形成される複数のスロットを有する固定子と、固定子の複数のスロットのすぐ近くに配置される複数の回転子要素を有する回転子とを含む発電機であり、各回転子要素は、励磁され、複数のスロットに対して回転させられる磁気極性を有する磁極を形成する電機子機構、および回転させるためにおよび電流を発生させるために駆動軸に結合される回転子を有する。

本発明の一態様が、それぞれのスロットが固定子の誘導コイル巻き線を露出する、固定子の外面に沿って形成される複数のスロットを有する固定子を配置するステップと、固定子の複数のスロットのすぐ近くに配置される複数の回転子要素を有する回転子を配置するステップとを含む、発電機内で電気を発生させる方法であり、各回転子要素は、励磁され、複数のスロットに対して回転させられる磁気極性を有する磁極を形成する電機子機構、および回転させるためにおよび電流を発生させるために駆動軸に結合される回転子を有する。

一実施形態によれば、旧来の発電機の回転子および／または電機子は、電機子アセンブリを備える複数の回転子要素を有する回転子で置き換えられる。回転子要素は、指定された順序で各固定子電線スロットの上を回転し、それにより固定子および回転子の極性力との相互作用を減少させる。回転子要素はそれぞれ遮蔽され、各電線スロットの幅にわたり１つの開放スロットしか有しないそれぞれのスロット回転子の周囲に、たとえば回転子要素の表面から構築されるかまたはそれに適用される遮蔽材（たとえば薄層状のミュー合金および鋼鉄）から作られる、形態が管状または同種の磁気遮蔽を含み、それにより固定子と回転子の磁極間の相互作用をさらに減少させる。回転子の遮蔽は、回転子要素の開口部と固定子のスロットとの間の回転子要素の開口部で発生する相互作用を除き、固定子の磁場と回転子の磁場との間の相互作用を防止する。小さな個々のスロットの磁気回転子が、スロットのすぐ近くに回転子を保持する支持手段内に含まれる、軸の各末端上の支持軸受の中に構築される。

一実施形態によれば、固定子のアセンブリでは、非常に薄い鋼鉄の薄層状のシートが、円形固定子の上に／中に適用され、電線スロットが固定子の表面に沿ってまたは周囲の周りに配置される。スロット固定子の数は応用に応じて変わるが、一実施形態では、薄層状の鋼鉄固定子の内側の半径および／または外側の半径上に４８の電線スロットがあることが理解されよう。固定子は支持手段により支えられ、固定子は、固定子の絶縁された電線スロット中の誘導の巻き線を使って構成される。固定子内の誘導コイルは、３相、単層、または２相の電力の発生を可能にする適切な順序およびパターンで接続されるが、３相、単層、または２相の交流に限定されるものではない。固定子は、電線スロットを除く複数の回転子要素から遮蔽し、およびそれから遮蔽されるための材料を含む。固定子の表面に対しては、遮蔽、たとえば薄い炭素鋼または同種のものを使って薄層で覆われるミュー合金が適用され、固定子内部の磁極を回転子の磁極から分離する構成要素の１つとして各電線スロット間の固定子歯（ｔｅｅｔｈ）の平坦な面に取り付けられ、それにより電磁抵抗力を除去する。固定子の遮蔽は、固定子のスロットと回転子要素の開口部との間の固定子のスロットで発生する相互作用を除いて、固定子の磁場と回転子の磁場との間の相互作用を防止する。

一実施形態によれば、機械的回転子が固定子の内側または外側で回転することのない旧来の発電機の回転子と同じ方法で、中性の非磁性ゾーンにより分離される磁極が固定子電線スロットの周りを回転するように、スロット回転子が一定の順序に配列される。各スロット回転子は分離され、一方のスロット回転子から次のスロット回転子まで２つの磁極回転子に対して１５°、および４つの磁極回転子に対して７．５°の向きを有する。回転子磁極の順序付けは、３６０°パターンで３相４８スロット４極交流モータに対して、８スロットがＮ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットが磁束なしで、続いて８スロットがＳ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットが磁束なしで、続いて８スロットがＮ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットが磁束なしで、続いて８スロットがＳ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットが磁束なしとなるように配置される。駆動する際、電動装置を、高効率発電機出力および／または電力網から整流器を介して再充電される直流電池により電力を供給される方形波可変速度コントローラにより駆動される電気的３相駆動モータで構成してもよい。

一実施形態では、発電機は、駆動源たとえばモータまたはタービンにより駆動される主電動装置に接続する軸を介して、一定の順序に配列される回転子を駆動するように構成される。スロット回転子は、静的な磁力または電磁力からなることができ、電磁回転子は意のままにオンおよびオフされることができるので、電磁回転子が好まれる。発電機は、電線スロットの上を直接通過する磁極だけが励起され、スロット回転子間の好ましくない相互作用が全くないようにスロットから離れ去るときにオフされるように一定の順序に配列されるブラシおよびスリップリングを備える２極または４極の回転子に電力を供給するように構成することができる。スロット回転子を一定の順序に配列することは、所望の効果を達成するために磁極をオンおよびオフするためにコントローラによりたとえばソリッドステート機構、主コメテイタ（整流子）機構、または同種のものによって制御されることがある。回転子は、発電機出力および電力網から整流器を介して充電される直流電池により電力を供給されてもよい。

提供されるものは、発電機内部の大きな電磁抵抗なしに発電を達成することができる方法である。固定子と電機子との間の電磁抵抗の除去は、同じ機械的エネルギまたは運動エネルギの入力を使って４倍以上の電気エネルギ出力の増加を可能にすることができる。提供されるものは、たとえば本発明の発電機を駆動する１馬力電気モータの機械的入力である。１馬力の機械的エネルギは、７４６ワットを発生するよりはむしろほぼ３，０００ワット以上を発生させることができる。したがって、旧来の電気モータは、本発明の発電機を駆動しているとき、７４６ワットの電気エネルギを消費し、３，０００ワットを発生させ、それにより２，２５４ワットの使用できるエネルギを発生させることになる。また、本出願で明らかにされるのが、本発明の３つの実施形態である。第１の実施形態は、固定子の外側の半径上に電線スロットを備える３相５０サイクルまたは６０サイクルの発電機を明らかにする。本発明のこの実施形態では、回転する磁石が双極でも４極でもよい。固定子が３相４磁極巻き線を備える４８スロットを含み、かつ双極磁石が励磁回転要素として使用される場合、これらの磁石は隣接する前の磁極の向きから１５°遅延して順に回転する。固定子が４８スロットおよび４極３相巻き線を含む場合、４極の回転する磁石が、隣接する前の４極の回転する磁石要素から７．５°遅延して順に回転する。４極の場合、回転する磁石の２つの部分がＮ極で満たされ、２つの部分がＳ極で満たされる。電磁石の磁化された面は交互にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極などとなり、各極の間に磁化されないセグメントがある。磁化されたセグメントは、磁化されないセグメントと比較して、回転する磁極の面の全周囲の２倍の割合を含む。この空間的配列により、磁石が１５００ｒｐｍで回転されたときに５０サイクルまたは５０Ｈｚの電流が発生できるようにし、磁石が１８００ｒｐｍで回転されたときに６０サイクルまたは６０Ｈｚの電流を発生できるようにする。Ｎ−Ｓ極双曲磁石回転子の場合、本体が３，０００ｒｐｍで回転されるときに５０サイクルまたは５０Ｈｚの電流が発生され、磁石が３６００ｒｐｍで回転されるときに６０サイクルまたは６０Ｈｚが発生される。回転する磁石回転子は、固定子電線スロットのすぐ近くに配置される円筒空洞内に含まれる。遮蔽された空洞は、電線スロットの開口部よりもほぼ６０％広いが電線スロットの中央に置かれた電線スロットと同じ長さのスロットを含む。このことは、磁束が電線スロットを貫通することを可能にするが、回転する磁気回転子を固定子の電磁抵抗力との相互作用から保護する。この実施形態の固定子は、標準的発電機の場合のように、内面上ではなくむしろ円形薄層状鋼鉄固定子の外面上の電線スロットを使って構築される。外面上に４８スロットあるが、４８スロットに限定されるものではない。発電機は、好ましくは１２コイル、すなわち３相グループおよびグループあたり４コイルを含む３相巻き線で巻かれ、「タップ」３相巻き線パターンで巻かれる。固定子の中央空洞は、電機子機構の４８の４極または双極の磁気回転子が取り付けられる円形支持手段を使ってライザ（ｒｉｓｅｒ）を支える、取り付けられた円形要素を含む。この新しい電機子機構は、電動装置の駆動軸への結合を介して付着する、一方の末端の軸および他方の末端の軸上のコメテイタ機構を使って、軸受ブロック内の軸受けにより両方の末端で支えられる。磁石は一定の順序に配列され、電動装置内部でタイミングを調節される。磁石が電動装置の歯車機構により順に回転させられるとき、その効果は、遮蔽により、および小型電機子が固定子場内部で回転し、かつ固定子磁極の磁束線を通って移動しないという事実により、抵抗が大部分除去されることを除き、（現在の技術で使用されるような）大きな回転する磁化された電機子と同じである。発電機が最大効率で電力を発生するためには、発電機の４つの磁極のそれぞれの間に中性のまたは磁気的不感帯がなければならない。固定子内の４８スロットの中で、各磁極が任意の時宜にかなった時点で８スロットをカバーする（８スロット−Ｓ極、８スロット−Ｎ極、８スロット−Ｓ極、８スロット−Ｎ極）。その他の１６スロットは、磁気的に中性のまたは不感の磁気回転子によりカバーされる（４つの不感帯の電線スロットは各磁極の間にある）。磁極間の不感帯は、それぞれの回転する磁石の末端上の小型コメテイタまたはスリップリングを送り込む主コメテイタ機構により達成される。ミュー合金遮蔽により、Ｎ極およびＳ極には、電線スロット内の電線を通って来る反対の固定子磁極（磁極は、Ｎ極またはＳ極を向く組織化された磁束密度と規定される）の狭いセグメントしか見えない。反対の固定子磁極は、電線スロットをきわめて不十分に通り抜ける。Ｎ極およびＳ極の磁石は、隣接する前の磁極から７．５°遅延して順に回転するので、静止した光景を見ると、８スロットがＮ極で、続いて４スロットに動力が全くなく、したがって、磁場がない（以下同様）ように見えて、全体として２つのＮ極、２つのＳ極、および４つの中性ゾーンを生み出す。この順序が、標準的発電機の電機子と同じ配置バランスおよび効果で全く一致した同じ４つの回転する磁極および中性領域を生み出す。しかし、この構成は、標準的発電機内に存在することが分かっている１０％未満の抵抗が発生できるようにする。これは、１２，０００ワットのエネルギが、少なくとも８０，０００ワットの正味の電力を取り出す発電機を作動させるモータを駆動することができるようにする。

この構成は、固定子と電機子との間の大きな磁気相互作用を可能としない。電流の流れが固定子の電線スロット内で増加するように負荷が流れ始めるとき、存在する任意の相互作用と、したがって任意の抵抗が減少する。

発電機の回転子と固定子との間の電磁相互作用を大きく減少させ、それにより電磁抵抗を減少させて、電力の発生をより高い効率で可能にする方法を提供することが、本発明の一実施形態の主要な目的である。

本発明の発電機の固定子の単一電線スロットの上を所望の磁極が回転するときだけ励磁される、小型で細長く直流で電力が供給される２極または４極の電磁電機子を提供することが本発明の一実施形態のさらなる目的である。

一連の双極永久磁性体が、遮蔽された円筒内に閉じ込められる、本発明の第２の実施形態が明らかにされる。小型円筒は、電線スロットの上の領域だけが、回転する双極永久磁性体の磁場に露出されるように、発電機の固定子の中に押し込まれる、より大きな円筒挿入物内に収容される。これらの磁性体は、電線スロットの長さを伸ばす。これらの磁性体は、発電機末端のベルを通して中央軸により回転され、かつ機械駆動システムに付着する歯車機構により回転される。この構成は、この場合も固定子と電機子との間の大きな磁気相互作用を可能にしない。存在する任意の相互作用と、したがって任意の抵抗は、電線スロット内の電流の流れが増加するように負荷が発電機にかけられるときに減少することになる。

電磁抵抗を大きく減少させ、かつより高効率で電力を発生するように標準的発電機を改良できる方法を提供することが、本発明のこの第２の実施形態の主要な目的である。

新たに設計された高効率発電機の様々な構成要素を明らかにすることが、本発明の一実施形態のさらなる目的である。本発明の第１の実施形態で説明される中性ゾーンはこの実施形態でも重要であるが、これは電力出力を最大にすることが望まれる場合には遮蔽を回転させることにより達成することができる。

本発明の各実施形態を、非限定的な例によって完全に、またより明白に理解できるように、同様の参照番号が同様のまたは対応する要素、領域、および部分を示す添付の図面と併せて以下の説明が行われる。

本発明の一実施形態に従って４極磁場が固定子の周囲３６０°に発生されるように、７．５°離れて一定の順序で配列される４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図５に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図６に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図７に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図８に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図９に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１０に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１１に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１２に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１３に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１４に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１５に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１６に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１７に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１８に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図１９に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２０に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２１に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２２に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２３に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２４に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２５に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２６に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２７に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２８に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図２９に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３０に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３１に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３２に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３３に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３４に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３５に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３６に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３７に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３８に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図３９に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４０に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４１に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４２に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４３に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４４に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４５に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４６に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。図４７に対して時計回り方向に７．５°先に進んだ４８の４極電機子挿入物の描写を伴う、本発明の一実施形態の固定子の図である。本発明の一実施形態による磁極巻き線およびミュー合金遮蔽を示す、本発明の電磁スロット磁極の図である。本発明の一実施形態の電磁スロット磁極の上側面投影図である。本発明の一実施形態によるスロット磁極封じ込め手段のためのミュー合金ステンレス鋼遮蔽スリーブ封じ込め手段および磁気遮蔽手段の上側面投影図である。本発明の一実施形態が電力網と相互作用するときの、本発明の一実施形態の概略図である。ハウジングまたは末端ベルを描写しない、電機子挿入物を含む本発明の一実施形態の固定子の図である。本発明の一実施形態による電機子機構の磁極を含む電機子挿入物の非強磁性円筒挿入物部分の図である。本発明の一実施形態による電機子機構の非強磁性円筒挿入物部分内に含まれるミュー合金の薄層状スリーブ内部に含まれる磁極の図である。本発明の一実施形態による軸受けおよび歯車機構と共に本発明の電機子機構の磁極のための非強磁性封じ込め手段を示す図である。図５６の磁極封じ込め手段のためのミュー合金ステンレス鋼遮蔽スリーブ封じ込め手段および磁気遮蔽手段の上側面投影図である。本発明の一実施形態による電機子の歯車駆動機構と共に本発明の末端ベルを示す側面斜視図である。本発明の一実施形態の固定子を示す側面斜視図である。本発明の一実施形態による１８０°回転させた上方コイルスロット上でのＮ極の同期回転の図である。本発明の一実施形態による１８０°回転させた下方コイルスロット上でのＳ極の同期回転の図である。本発明の一実施形態に従って、電力網からの電力を拡大し、かつ新しく発生された電力を電力網に戻すための本発明の使用の図である。本発明の３相４極時計回り重ね巻きの図である。本発明の一実施形態の３相４極反時計回り重ね巻きの図である。本発明の一実施形態による、８スロットをカバーする４つの回転する磁極を発生し、４つの中性ゾーンがそれぞれ４つのスロットをカバーすることにより分離される、固定子の全周囲３６０°に対して一方から他方に１５°進められて一定の順序で配列された４８双極回転子を示す、４８スロット３相４極重ね巻き発電機の図である。本発明の一実施形態の３相４極「ハイ−Ｙ（ｈｉｇｈ−ｗｙｅ）」巻き線の内部接続の概略図である。本発明の一実施形態による磁極巻き線、はめば歯車駆動、およびミュー合金遮蔽を示す、本発明の一実施形態の電磁スロット磁極の図である。本発明の一実施形態による磁極巻き線、はめば歯車駆動、およびミュー合金遮蔽を示す、本発明の一実施形態の電磁スロット磁極の図である。本発明の一実施形態の電磁スロット磁極の上側面図である。

本発明の実施形態の方法および装置は、環境中の電子から交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）の形の電気エネルギへエネルギ変換するための、この変換を行う発電機機械内部の電磁抵抗を減少させ、したがって効率を大きく改善した運動エネルギの使用に関する。

本発明の実施形態は、機械的エネルギ入力からの電気出力を増大させるための方法を明らかにする。典型的には、通常の発電機は、供給される機械的動力の９９％近くを電力に変換する。しかし、これは、電流発生器設計に基づき、１００％の効率で７４６ワットの電気を発生させるために１馬力が使用されるという、技術に影響される公式に基づいている。科学界では、超伝導コイルがより効率的であるだろうとされている。超伝導発電機は、従来型発電機の１０分の１の大きさになり得る。交流または直流の発電機の電機子から反力すなわち磁気抵抗を除去した場合、効率は４００〜５００％増大され得る。したがって、１馬力で３，７３０ワットまで発生させることができる。超伝導と電力抵抗の除去を組み合わせることにより、結果的に１０倍を上回る効率が得られると見積もられている。

あらゆる原子は、正に帯電した陽子と帯電していない中性子からなる核を有する。負に帯電した電子が核の周りを回る。大部分の原子では、電子の数は核内の陽子の数に等しく、その結果、正味の電荷はない。電子の数が陽子の数よりも少ない場合、原子は正味の正電荷を有する。電子の数が陽子の数よりも多い場合、原子は正味の負電荷を有する。宇宙内部では電気的中性が存在するが、生物学的システムおよび物理的システムではそれぞれに至る所で電荷の局所的集中がある。これらの局所的集中はすべての電気的活動の原因となる。宇宙では、すべての電子が物質の構造に関与するわけではなく、緩やかに結合した「自由な電子」である膨大な数の電子が存在する。これらの「自由な電子」は環境内で原子の外殻電子と平衡状態にある。この電子のプールから電流が発生される。これらの電子は、大気中および地面の中にある。動いている電子が電流を構成する。したがって、発電機からの電気的圧力が電気伝導体、たとえば導線に加えられ、回路が閉じられる場合、電子は電線に沿って負から正に、最後にはアースに流れる。これらの電子は、原子から原子へ通過し、電流が得られる。かなり自由に動く電子は、緩やかに結合された電子、すなわち「自由な」電子である。これらの電子は、直立して置かれたドミノにたとえることができる。最初のドミノ牌が倒されると、そのドミノ牌が次のドミノ牌を倒し、順次同様に倒していく。この一連のエネルギの移動は光の速度、すなわちほぼ１８６，０００マイル／秒（２９９，３３８ｋｍ／秒）で起こる。直流電源に接続された電線は、水が管を通って流れるのと同様に、電子が電線を通って流れるようにする。このことは、どの電子の経路も電線の容積範囲内の任意の場所（すなわち、中心、中間、半径、または表面）にあり得ることを意味する。交流電圧が電線の両端間に印加されると、交流電圧は電子を前後に振動させる。この振動過程で、電子は磁場を発生させる。磁場は電子を電線の表面に向けて押す。印加される信号の周波数が増大するにつれて、電子は中心から次第に離れて表面に向けて押される。

既存の従来型発電機は、変化または移動する磁場を発生させることにより運動エネルギ入力が電気エネルギに変換されるという理解に基づく。これは表面的概念である。電力発生の過程を分析すると、運動エネルギ入力が磁場を動かすことが分かる。発電機固定子の電線スロット内導線の両端間を移動するこの変化する磁場が、電流に発電機固定子のコイル内を流れさせる。固定子のコイル内を流れる電流は、コイルおよびコイルが巻かれる薄層状の鋼鉄の物理的構成によって磁場を発生させる。この新しく生成された磁場は、電力が発電機から強く引き出されるにつれて強さが増し、磁場の元の発生源、すなわち回転子または電機子にほぼ等しく、また異極性である。この固定子場が磁場の元の発生源と相互作用し、そのことが最後的にシステムへの運動エネルギ入力を散逸させる。

したがって、運動エネルギが電気エネルギに変換されているように見えるかかもしれない。しかし、実際には、運動エネルギは電気エネルギを引き出しているだけに過ぎず、電気エネルギは、発電機の設計によって、元の磁気励起エネルギと反対方向に作用することにより運動エネルギ入力を散逸させている。このことは、発電機の過程で不可避なことというよりはむしろ発電機設計の問題である。発電機設計の変更により、発電過程を達成せずに二次起磁（ｍｍｆ）力により抵抗の形を呈する逆起電力という不要な副産物を解消することができる。運動エネルギの入力は、もはや電気出力には関連付けられない。本発明はこれらの問題に取り組み、対処する。より具体的には、本発明は、磁気的に偏極した回転子が、固定子内の各電線スロット上方全体に、接近して固定され、各磁性体が小型永久磁石電機子または巻かれた誘導磁気電機子として構築される、一連の遮蔽された（たとえば、ミュー合金−銅およびモリブデンを加えて焼きなまされた７５％のニッケル１５％の鉄など）磁極で置き換えられる発電機システムの様々な実施形態に関する。好ましい設計独自の設計は、遮蔽されていない電線スロット上方全体にわたってで磁極が回転されるときだけ磁極が励磁されるように、ブラシおよびスリップリング、またはコメテイタ機構により磁極コイルを励磁する直流電源により電力を供給される。小型電機子機構は、固定子の電線スロット上方全体の開放スロットを除いて、固定子の磁場と回転子の磁場との間の相互作用を遮蔽する固定子の歯面上に配置されるミュー合金遮蔽により逆ｍｍｆから分離される。さらに、ミュー合金遮蔽円筒は、小型電機子機構を完全に囲む。これらの円筒は固定子の電線スロットに対してだけ開かれている。遮蔽された磁極または電磁極は、固定子誘導コイルのスロット上方全体にわたる、動く磁場に電線スロットを効果的に露出する伝導機構により回転させられる。遮蔽された電磁極の場合、遮蔽された電磁極は、誘導コイルのスロット上方全体にわたる、動く磁場に対して固定子の電線スロットを効果的に露出する伝導機構により回転される。電機子機構の磁極は、電機子機構が電線スロット上方全体にわたり回転するときだけ励磁される。磁極の励磁順序に応じて、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）を発生させることができる。本発明の特質は、効率が大きく改善された事実上無制限のサイズの発電機が構築されることができるようにする。今日の発電技術と比較して、効率増大が著しい。

一般に、発電機内の運動反応については、発電機が負荷に電流を供給するとき、負荷電流が発電機の電機子の回転に反抗する力を生成する。導体内の電流が増加する場合、抵抗に対する反力が増加する。電機子が遅くならないように、負荷が増加するにつてより大きな力が電機子に加えられなければならない。本発明の実施形態では、運動反力は、発電機の各電線スロット上方の磁気遮蔽により遮蔽される磁石の軸線上で双極または４極の磁石を回転させることにより減少させられることができる。遮蔽されたミュー合金ステンレス鋼の薄層状の円筒内部に含まれる磁石はスロットと同じ長さであり、本発明では、磁場は、銅マグネットワイヤが巻かれ直流電流により励磁される磁極により発生され、固定子の薄層状の鋼鉄はミュー合金遮蔽によりスロット間で遮蔽される。

実施形態I−抵抗が減少した電気３相発電機
本発明のこの実施形態の構造および仕組みは、現在利用できる化石燃料に駆動されるエネルギ供給源により、大きく増大した効率で電気エネルギを発生させることができるようにするので、より少ない化石燃料が消費されることになり、したがって、温室効果ガスがより少なく発生されることになる。

効率は、システムから電磁抵抗を除去することにより高められる。旧来の電機子および固定子は、電線スロットが外側の周囲上にあり、かつ「背面の鉄（ｂａｃｋｉｒｏｎ）」が内側の周囲上にある薄層状の鋼鉄固定子で置き換えられている。支持手段も、固定子の末端部分の平面が支持手段の基部と平行となるように固定子を支える内側の周囲に取り付けられる。電機子軸受ブロックおよび支持手段も基部支持手段に取り付けられる。この電機子支持手段は、適切な磁束を電線スロットに届けるために、固定子スロットの適切な近傍で４８の４極電機子機構を支える。４８の電機子機構は、固定子電線スロットの直上の遮蔽内に適切な開放スロットを備えるミュー合金（磁気遮蔽材料）の円筒内に含まれる。４極電磁棒（ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃｂａｒ）アセンブリは、固定子内の誘導コイルの開かれた電線スロットの中に交番するＮ極およびＳ極のエネルギを提供するために回転される。磁極は、磁極が電線スロットの上を通過するときだけ励磁されるように、ブラシおよびスリップリングの装置、または別の集合体のソリッドステート機構を介して直流電流で励磁される。ミュー合金の薄層状の遮蔽は、正確に電線スロットの上でだけ開かれる。電機子機構は、固定子の磁極のほんの小さな部分内で電機子軸線を中心に回転している。これらの特徴は、回転する４極電磁電機子に対して最小の電磁抵抗しか可能としない。

図に戻り、まず、電線スロットの上方に４８の電機子機構が描かれている、本発明の固定子の概略の端面図が示されている図１を参照する。薄層状の鋼鉄固定子１１が、「Ｙ」接続を有する３相発電機［相１（５）、相２（６）、および相３（７）］の誘導コイルを含む一連の４８スロット８を含む。回転するＮ極−Ｓ極−Ｎ極−Ｓ極のエネルギが、各磁極間の磁気空隙の領域により分離される（Ｎ／空隙／Ｓ／空隙／Ｎ／空隙／Ｓ／空隙）。この配列および順序は、標準的４極交流３相発電機を正確に模倣している。４８の４極スロット電機子が、３６０°または４８スロットの全体に対して７．５°離して一定の順序に配列される。この順序付けは、磁極エネルギが、磁極ゾーンマーカ１、２、３、および４と示されるような回転方法で８スロット内の誘導コイル電線の端から端まで磁束を送ることができるようにする。スロット電機子９は６０Ｈｚに対しては１８００ｒｐｍで、５０Ｈｚに対しては１５００ｒｐｍで回転する。これらのスロット電機子９は時計回りで回転し、磁極は固定子の周りを反時計回りで回転する。磁極間の磁気空隙分離は、磁極発生のために必要とされるスロット電機子に電力を送り込むだけで主コメテイタにより維持される。たとえば、図１では、Ｎ極電機子［５］（角括弧は図の電線スロット空間内の番号を示す）が電力を供給されたとき、磁極電機子［４５］が電力を失い、したがって、どんな磁場もない。スロット電機子９の網掛けは、電力がオンであり磁極が励起され開かれていることを示し、異なる網掛けは、磁極がオフであるかまたは励起されていないことを示す。この同じ順序で、Ｓ極４では、［９］が電力を失うとき、［１７］が電力を供給される。Ｎ極３では、［２９］が電力を供給されるとき、［２１］が電力を失う。Ｓ極２では、［４１］が電力を供給されるとき、［３３］が電力を失い、それによりこの順序は磁束条件を生成し続けて、旧来の発電機と同じ方法で電力を発生するが電磁抵抗は大きく減少される。図２から図４８は、前の図から時計回りの方法でスロット電機子が７．５°回転する順次的な図面である。

図４９は、磁極巻き線およびミュー合金遮蔽を例示する、本発明の電磁スロット磁極電機子機構の図である。直流導体電線を収容するために中心の下に中空の穴を有する軸１８上のスリップリングおよびコメテイタから生ずる中性の電源回路を通して、直流電力が磁極１５、１７、１９、および２０に送り込まれる。軸１８は、軸受ブロック内に含まれる軸受アセンブリにより支えられ、両端で支持手段により支えられる。Ｎ極１７および２０は銅マグネットワイヤを使って反時計回り方向に巻かれる。Ｓ極１５および１９は銅マグネットワイヤを使って時計回り方向に巻かれる。中性点が軸１８に取り付けられたスリップリングからブラシを介して絶えず供給され、電線が、軸１８の中心にある図５０の穴２３を通り、磁極巻き線のそれぞれの中性点に取り付けられる。１つの磁極だけが一度に、かつ誘導コイル１２を含む電線スロット１３の上を通過するときだけ励磁されるように、直流電流リード線が、コミュテータセクタと接触するブラシを介して４磁極巻き線に供給される。電磁石１５、１７、１９、および２０のヘッドがミュー合金遮蔽１６内の開口部２１を回転して通過するとき、誘導コイル１２の銅マグネットワイヤを横切って移動する磁束線が電子を適切な方向に押して、電力の発生をもたらす。固定子上のミュー合金遮蔽１４およびミュー合金円筒遮蔽１６が、固定子の磁極から電機子機構３１の磁極を分離する。

図５０は、発明の電磁スロット磁極３１の上側面投影図である。電磁スロット磁極３１は、適切な支持手段内に含まれる軸受ブロック内に保持される適切な軸受機構内の軸１８により固定子スロットのすぐ近くに保持される。Ｎ極１７は磁極コイル３３を形成するために反時計回りに巻かれる。Ｓ極１５は磁極コイル２６を形成するために時計回りに巻かれる。Ｎ極２０は磁極コイル２５を形成するために反時計回りに巻かれる。Ｓ極１９は磁極コイル３５を形成するために時計回りに巻かれる。

図５１は、電磁スロット磁極３１が円筒開口部３６の内側に含まれるミュー合金ステンレス鋼の薄層状のスリーブ１６の上側面投影図である。薄層はミュー合金の層３９、ステンレス鋼の層３８、およびミュー合金の別の層３７から作られる。スロットブリッジ４０、４２、４３が円筒の完全性を維持する。電線スロットの中への磁束がスロット４４を通過する。

図５２は、本発明のこの実施形態の応用で電力網と相互作用するような、本発明のこの実施形態の概略図である。高効率発電機の支持フレーム４５が、図１の３相４極固定子巻き線が巻かれる４８電線スロット８を含む薄層状鋼鉄固定子１１を支える。巻き線は実施形態II図６６のように「ハイ−Ｙ」接続で接続される。発電機からの出力は、相（１）７１、相（２）７０、および相（３）６９を通る。３相レッグ（３ｐｈａｓｅｌｅｇｓ）Ｌ−１、Ｌ−２、およびＬ−３が、導体５７、５８、および５９を通り電力網までの接続のために利用できる。３相レッグはまた、直流／交流ブリッジ整流器７２、７３、および７４と共に進んでいく。直流電流に整流された後の３相電力は、電池７５、７６、および７７と共に進んでいく。電池のアースは、導体８１、８２、および８３を通ってアース５６まで進んでいく。発電機に電力を供給するために使用される方形波可変速度３相モータ６４は、導体６５および可変速度コントローラ８５を通して、ならびに続けて導体８６を通して電力が供給される。駆動モータ６４は、導体６８を通してアース５６まで回路の中性点側を形成する。駆動モータ６４は滑車６２を駆動し、滑車６２はベルト８２を駆動して滑車６３を駆動し、滑車６３は駆動軸８７を駆動し、駆動軸８７はコメテイタ９０を運び、かつ電動装置６６の歯車機構を駆動し、電動装置６６の歯車機構は駆動軸６７を駆動し、駆動軸６７はスロット磁極３１に接続する。スロット磁極３１は、支持手段８８および８９により支えられる軸受け５２および５３により支えられる。スロット磁極３１の４磁極の電気的順序付けは、主コメテイタ９０およびブラシカラー５１により達成される。コメテイタ９０は、コメテイタ９０上の環状接点７８に接触する主ブラシ７９に電力を供給する導体６０を通して電力を供給される。環状接点７８は、コメテイタ９０の４つのセグメントに電力を供給する。これらの４つのセグメント６１はそれぞれ８つのスロット磁極に電力を供給し、４つのスロット磁極をカバーする４つの絶縁されたセグメントにより分離される。４８のスロット磁極のそれぞれは、磁極セグメントが電線スロット８の上を通過するときだけ磁極セグメントを励磁させる２つのＮ極セグメントおよび２つのＳ極セグメントを含むスロット磁極コメテイタ４７と接触するブラシ４８に接続する導体５０を介してブラシリード線８０により電力を供給される。回路は、スリップリング４６を通りブラシ４９に至り、導体５５を通り中性点５６に至り完成される。上記で説明されるような主コメテイタ９０の設計は、８スロット磁極のセグメントが、電力を供給されない４つのスロット磁極により分離され電力を供給されることができるようにする。それにより、それぞれ８スロットをカバーする２つのＮ極およびそれぞれ８スロットをカバーする２つのＳ極を発生させ、すべてが、全く同様に電力を供給されない４つのスロットにより分離され、標準的４極３相発電機回転子により発生される場と同一の場を発生させる。

図６７Ａ〜図６７Ｂおよび図６８に示される別の実施形態では、空洞は、図６７Ａ〜図６７Ｂおよび図６８に示される双極電磁棒２１７のための封じ込め手段および軸受けを含む。封じ込め手段および磁気棒は、回転する磁場が、回転する電機子の効果を付随する電磁抵抗なしに近似するように順次回転される。双極電磁棒の封じ込め手段内の双極電磁棒は、軸２２３により駆動される車輪に取り付けられた支持手段上に歯車のはめば２１６を接触させることにより図６７Ｂの歯車機構２１８を介して双極電磁棒の軸線を中心に回転される。固定子の鉄は、発電機ハウジングの中に押し込まれる。リード線は上に向かされ、シェルの外側に引き出される。図６７Ａ〜図６７Ｂおよび図６８の電磁棒２１７は、円筒が固定子の中に押し込まれる前に順に整列させられる。電磁体が適切な順序になり、歯車の車輪がはめば２１８と適切にかみ合わされると、電磁体はピンなどを用いて一緒に固定される。次に、円筒が固定子内側の場所に押し込まれ、取り付け手段が固定される。次に、ロックピンが取り除かれる。次に、軸２２３が支持手段内の軸受けを介して配置されるとき、磁気スロット磁極支持手段が円筒挿入物に取り付けられる。図６７Ａ〜図６７Ｂの電磁コイル２２１および２２２からのリード線が、図６７Ａ〜図６７Ｂの軸２２３の中心にあるボアホールを通してスリップリングまで引き出され、次に、回路は、直流電源に付着するリード線に取り付けられたブラシに進む。スリップリングは、電線スロットを通過している磁極だけの励磁がいずれかの時点で行われることができるようにし、交番するＮ極およびＳ極がそれぞれ励磁されることができるようにする。ブラシは支持手段によりスリップリングと接触した状態に保持される。末端ベルは末端ベル開口部を通して軸受けの中に軸を押し込むことにより適用される。次に、ボルトが末端の穴を通して配置され、今度は適切なトルクまでしっかり締めるナットがボルトに適用される。

ここで、この実施形態の構成のいくつかの詳細について考えてみる。図６７Ａ〜図６７Ｂは、遮蔽手段２１９および２２０に加えて、双極電磁誘導棒２１７、軸２２３、プーリ２１８、および電線スロット２０４の横断面図である。磁束は、図６７Ａ〜図６７Ｂの中空の軸２２３を通ってリード線２２４、２２５、２２４ａ、および２２５ａまで横断するリード線でスリップリングにより届けられる直流励磁機電流を介して、両方、およびＮ極、およびＳ極だけで励磁される。回路の中性点側は、回路の周囲３６０°全体に伝導面を有するスリップリングを通して絶えず閉じられている。回路の電力側は、スリップリングの１２０°が全１２０°に対して電線スロットを横断して回転するときにＮ極に供給するように、スリップリングを通して図６７Ａ〜図６７Ｂのコイル２２１および２２２に給電する。スリップリング上に６０°の絶縁された面がある。ブラシが１２０°のＮ極セグメントを励磁させた後、スリップリングの絶縁された部分は、ブラシがスリップリングの６０°の絶縁されたセグメントを横断して移動するときに回路が開くことができるようにし、次に、ブラシがスリップリングの反対側の励磁セグメントを横断して移動するとき、ブラシが電線スロットに露出されている１２０°に対してＳ極セグメントを励磁させ、それにより、上記Ｓ極セグメントに対して直流回路を閉じる。薄層状のステンレス鋼およびミュー合金遮蔽２１９により、図６７Ａの固定子スロット開口部２１３の上を除いて、固定子と回転する電機子極との間のいかなる磁束相互作用も遮蔽される。図６７Ａ〜図６７Ｂの開かれているスロット２１３は、磁束が図６７Ａ〜図６７Ｂの遮蔽スロット２３０を通って移動し、電線スロット内の巻き線マグネットワイヤを通過し移動することができるようにし、それにより、電子がコイルに押し通され、誘導コイル内に電圧を発生させる。誘導コイル回路が負荷に対して閉じられているとき、電流が流れ、したがって、アンペア数を乗じた電圧が、電磁抵抗のほとんどないかまたは全くない電力を生成する。この設計が、標準的発電機と比べると、はるかに大きな効率を生み出す。

実施形態II−抵抗が減少した発電機
本発明のこの実施形態の構造および機構は、現在の化石燃料で駆動される機械的エネルギ源により、大きく増大した効率で電気エネルギを発生させることができるようにするので、より少ない化石燃料が消費されることになり、したがって、温室効果ガスの発生がより少なくなる。本発明はまた、電気エネルギの拡大を可能にする。

システムから電磁抵抗を除去することにより、効率が高められる。旧来の電機子は、固定子の中に押し込まれた円筒で置き換えられる。円筒はミュー合金で遮蔽された空洞を含み、さらにまた、空洞は、固定子内の誘導コイルの開かれた電線スロットの中に交番するＮ極およびＳ極のエネルギを供給するために回転される双極磁気棒アセンブリを収容する。ミュー合金の薄層状の遮蔽が、正確に電線スロットの上だけで開かれる。したがって、回転する双極磁気棒の上では最小の抵抗が発生する。

図に戻り、まず、電機子機構挿入物を含む、本発明の固定子の概略端面図を示す図５３を参照する。薄層状の鋼鉄固定子１０１が、一連の、コイルの高い部分を含むスロット１０２およびコイルの低い部分を含むスロット１０９を含む。この具体的描写では、巻き線は４グループのコイルを有し、グループあたり３コイルを有する単相である。６つのグループの第１のコイルがスロット＃１およびスロット＃４の中に配置される。グループの第２のコイルがスロット＃２およびスロット＃５の中に置かれる。グループの第３のコイルがスロット＃３およびスロット＃６の中に置かれる。残りの３つのコイルグループが同じ方法で電線スロット内に配置される。第１のコイルグループのリード線１０４が連結されないままであり、発電機の中性点になる。各コイルグループは、各グループに対して、各グループの電力リード線１１０の間で中性点１１２への接続を行うことにより、隣接するグループと共に形成される。コイルグループのすべてが一緒に巻かれたとき、グループ４の電力リード線１０５が発電機の電力リード線となる。ステンレス鋼挿入物１０３は、薄層状の固定子１０１内の各電線スロット近傍の壁を完全に貫通するいくつかの円形空洞を含む。図５４の空洞１１７は図５３の薄層状固定子１０１内の電線スロット開口部の幅とマッチするように無蓋である。図５４の空洞１７は、図５３の双極磁石棒１０７に対する封じ込め手段および軸受けを含む。封じ込め手段および磁気棒は、回転する磁場が、回転する電機子の磁気効果を電磁抵抗なしに近似するように順に回転させられる。双極磁気棒の封じ込め手段内の双極磁気棒は、図５３および図５８の軸１１１により駆動される図５３および図５８の車輪１３３ｂに取り付けられた図５８の支持手段１３３ａ上に歯車はめば１３３を接触させることにより、図５６の歯車機構１１９を介して双極磁気棒の軸線を中心に回転される。固定子の鉄１０１が、図５９の発電機ハウジングの中に押し込まれる。図５９のリード線１０４および１０５が組み立てられ、図５９のシェル１１４の外側に引かれる。図５４の円筒１０７が固定子の中に押し込まれる前に、図５３の磁性体１０７が順に整列させられる。磁性体が適切な順序になったとき、歯車車輪１３３ａおよび円筒１０３が図５３のピン１１３により一緒に固定される。次に、円筒１０３は固定子１０１内側の定位置に押し込まれ、図５３の取り付け手段１０８が固定される。次に、ロックピン１１３が取り除かれる。図５８の末端ベル１３０および１３４は、図５８の１３３ｃがガイドとして使用され、図５８の軸１１１を図５８の軸受け１３１および１３５に押し込むことにより、適用される。次に、ボルトが末端の穴１３２を通して配置され、ボルトナットが適用されしっかり締められる。

ここで、構成のいくつかの詳細について考える。図５５は双極磁石棒封じ込め手段および遮蔽１２６の横断面図である。磁束は、薄層状のステンレス鋼１２１、ミュー合金１２０、および鋼鉄１２２により固定子電線スロット開口部１１８の上を除き遮蔽される。磁石棒１０７はステンレス鋼封じ込め手段１２６ａの中に接着剤で接合される。図５６は磁石棒封じ込め手段１２６ａの縦方向の立面図を表す。開放スロット１２５は、磁束が遮蔽スロット１１８を通って移動し、かつ電線スロット内の巻き線マグネットワイヤを過ぎて移動することができるようにし、それによりコイルを通って電子を押し出す。封じ込め手段１２６ａは、図５６の歯車機構１１９により引かれる図５６の軸受け１２４上で図５４および５７の薄層状遮蔽１２６の内側で回転する。図５７は磁極封じ込め手段のためのミュー合金ステンレス鋼遮蔽の上側面図を表し、軸受台１２７、１２８、および１２９を明らかにする。図６０は、４５°の増分で明らかにされる本発明のＮ極磁石の１８０°にわたる同期回転を表す。図６１は、４５°の増分で明らかにされる本発明のＳ極磁石の１８０°にわたる同期回転を表す。

図６２は、電力網からの電力を拡大し、かつ新しく発生された電力を電力網に戻すために本発明を使用できる方法の概念図である。引用された値は予備データに基づく推定値である。１０ｈｐ（馬力）モータ１７０を駆動するためにコンジット（ｃｏｎｄｕｉｔ）１６９（７．４６ｋｗ）を介して電力網１６６から電力が取り込まれる。１０ｈｐモータ１７０は軸１７１を通して２５ｋｗ発電機１７２を作動させる。２５ｋｗ電力出力から１０．０８ｋｗが電力網にフィードバックされ、７．４６ｋｗがコンジット１７３および１７４を介して２つの電気モータ１７７および１７５のそれぞれに供給される。発電機１７８および１７６は、コンジット１６７および１６８を介して電力網にフィードバックされるさらなる２５ｋｗをそれぞれ発生させる。電力網への電力供給が連続して拡大することができることが当業者にはより容易に理解できよう。代わりの方法としては、実施形態IおよびＵＳＰＴＯの米国仮特許出願第６１／２６９，７５５号明細書−ＩｎｄｕｃｔｉｖｅＭａｇｎｅｔｉｃＡｒｍａｔｕｒｅｓＡｓＣｏｍｐｏｎｅｎｔｓｏｆＤｅｃｒｅａｓｅｄＤｒａｇＥｌｅｃｔｒｉｃＧｅｎｅｒａｔｏｒｓのように、巻かれた電磁体で回転子の永久磁性体を置き換えることである。

図６３は、本発明の一実施形態の巻かれた固定子の概略図である。固定子の鉄３０１は、１２相コイルが巻かれている絶縁された電線スロット３０５を含む。３相があり、相コイルあたり４コイルを有する。相コイル３６６（相１）、３６８（相２）、および３６７（相３）が、４磁極回転子が１２０°の電気度が隔たれた３相を発生するように巻かれ、配置される。重ね巻きは時計回りである。図６４は、重ね巻きが反時計回りであることを除き、図６３と同じである。図６５は、図６３および図６４と同じ３相巻き線を表す。さらに図６５は、永久スロット磁極磁性体３６９がスロットの上で回転するときに移動する磁極を形成するように一定の順序に配列された永久スロット磁極磁性体３６９を表す。Ｎ極の描写３７０は、Ｎ極磁束をスロット４、３、２、１、４８、４７、４６、および４５の中に送る。スロット５、６、７、および８は中性であり、Ｓ極３７１の描写は、回転する磁極が電線スロット９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、および１６の中にＳ極磁束を注入する範囲をカバーし、スロット１７、１８、１９、および２０は中性である。Ｎ極の描写３７２は、回転する磁極が電線スロット２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、および２８の中にＮ極磁束を注ぎ込む範囲をカバーする。スロット２９、３０、３１、および３２は中性であり、Ｓ極の描写３７３は、回転する磁極が電線スロット３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９、および４０の中にＳ極磁束を注ぎ込む範囲をカバーする。スロット４１、４２、４３、および４４は中性である。

図６６は、本発明の一実施形態の３相４極１２コイル発電機の内部接続の概略図である。この接続は、「ハイ−Ｙ」接続と呼ばれ、各相が直列に接続でき、かつ４８０ボルトを発生する「ハイ−Ｙ」接続と呼ばれる２つの回路を有するか、または２つの回路が「ロー−Ｙ（ＬｏｗＷｙｅ）」接続と呼ばれるように並列とすることができ、２４０ボルトを発生するが、電力出力が各接続に対して同じとなるように「ハイ−Ｙ」のようにアンペア数を２倍にする。ここで、電力出力リード線から回路を通り中性点の「Ｙ」接続に至る相回路をたどることにする。相Ａレッグ３７０は、反時計回り（Ｎ極）方向（（１）で入り、（４）で出る）に巻かれるコイルグループ３８９まで作り上げられる。出力リード線３７６は、時計回り方向（（１）で入り、（４）で出る）（Ｓ極）に巻かれるコイルグループ３９２と共に進んでいく。これら２つのコイルグループの出力リード線は、反時計回り方向（Ｎ極）（（７）で入り、（１０）で出る）に巻かれるコイルグループ３９５と共に進んでいく。出力リード線３７８は、時計回り方向−Ｓ極（（７）で入り、（１０）で出る）に巻かれるコイルグループ３９８上に進んでいく。出力リード線３７９はその他の２相と「Ｙ」３８４を作り上げる。

相Ｂレッグ３７１は、反時計回り（Ｎ極）方向（（２）で入り、（５）で出る）に巻かれるコイル３９１まで作り上げられる。出力リード線３８０は、時計回り方向（Ｓ極）（（２）で入り、（５）で出る）に巻かれるコイルグループ３９４と共に進んでいく。出力リード線３８１は、反時計回り方向（Ｎ極）（（８）で入り、（１１）で出る）に巻かれるコイルグループ３９７と共に進んでいく。出力リード線３８２は、時計回り方向（Ｓ極）（（８）で入り、（１１）で出る）に巻かれるコイルグループ４００と共に進んでいく。出力リード線３８３からリード線３７４までが「Ｙ」３８４接続の部分を作り上げる。

相Ｃレッグ３７２は、反時計回り（Ｎ極）方向（（３）で入り、（６）で出る）に巻かれるコイル３９３まで作り上げられる。出力リード線３８５は、時計回り（Ｓ極）方向（（３）で入り、（６）で出る）に巻かれる極３９６と共に進んでいく。出力リード線３８６は、反時計回り（Ｎ極）方向（（９）で入り、（１２）で出る）に巻かれるコイルグループ３９９と共に進んでいく。出力リード線３８７は、時計回り（Ｓ極）方向（（９）で入り、（１２）で出る）に巻かれるコイルグループ３９０と共に進んでいく。出力リード線３８８は、「Ｙ」接続３８４の第３レッグを形成する３７５と共に進んでいく。

固定子の具体的間隔およびこの内部接続を使って、各シュー（ｓｈｏｅ）に対して６０°および各シュー間で３０°を有する４極回転子が利用され適切な速度で回転されたとき、電気的に１２０°隔てられた相レッグにより３相電力が発生させられる。

以上、本発明の実施形態が説明され、図示されてきたが、本発明を逸脱することなく設計または構成の詳細について多くの変更または修正を行うことができることが当業者には理解されよう。

一実施形態では、発電機は、駆動源たとえばモータまたはタービンにより駆動される主電動装置に接続する軸を介して、一定の順序に配列される回転子を駆動するように構成される。スロット回転子は、静的な磁力または電磁力からなることができ、電磁回転子は意のままにオンおよびオフされることができるので、電磁回転子が好まれる。発電機は、電線スロットの上を直接通過する磁極だけが励起され、スロット回転子間の好ましくない相互作用が全くないようにスロットから離れ去るときにオフされるように一定の順序に配列されるブラシおよびスリップリングを備える２極または４極の回転子に電力を供給するように構成することができる。スロット回転子を一定の順序に配列することは、所望の効果を達成するために磁極をオンおよびオフするためにコントローラによりたとえばソリッドステート機構、主コミュテータ（整流子）機構、または同種のものによって制御されることがある。回転子は、発電機出力および電力網から整流器を介して充電される直流電池により電力を供給されてもよい。

提供されるものは、発電機内部の大きな電磁抵抗なしに発電を達成することができる方法である。固定子と電機子との間の電磁抵抗の除去は、同じ機械的エネルギまたは運動エネルギの入力を使って４倍以上の電気エネルギ出力の増加を可能にすることができる。提供されるものは、たとえば本発明の発電機を駆動する１馬力電気モータの機械的入力である。１馬力の機械的エネルギは、７４６ワットを発生するよりはむしろほぼ３，０００ワット以上を発生させることができる。したがって、旧来の電気モータは、本発明の発電機を駆動しているとき、７４６ワットの電気エネルギを消費し、３，０００ワットを発生させ、それにより２，２５４ワットの使用できるエネルギを発生させることになる。また、本出願で明らかにされるのが、本発明の３つの実施形態である。第１の実施形態は、固定子の外側の半径上に電線スロットを備える３相５０サイクルまたは６０サイクルの発電機を明らかにする。本発明のこの実施形態では、回転する磁石が双極でも４極でもよい。固定子が３相４磁極巻き線を備える４８スロットを含み、かつ双極磁石が励磁回転要素として使用される場合、これらの磁石は隣接する前の磁極の向きから１５°遅延して順に回転する。固定子が４８スロットおよび４極３相巻き線を含む場合、４極の回転する磁石が、隣接する前の４極の回転する磁石要素から７．５°遅延して順に回転する。４極の場合、回転する磁石の２つの部分がＮ極で満たされ、２つの部分がＳ極で満たされる。電磁石の磁化された面は交互にＮ極、Ｓ極、Ｎ極、Ｓ極などとなり、各極の間に磁化されないセグメントがある。磁化されたセグメントは、磁化されないセグメントと比較して、回転する磁極の面の全周囲の２倍の割合を含む。この空間的配列により、磁石が１５００ｒｐｍで回転されたときに５０サイクルまたは５０Ｈｚの電流が発生できるようにし、磁石が１８００ｒｐｍで回転されたときに６０サイクルまたは６０Ｈｚの電流を発生できるようにする。Ｎ−Ｓ極双曲磁石回転子の場合、本体が３，０００ｒｐｍで回転されるときに６０サイクルまたは５０Ｈｚの電流が発生され、磁石が３６００ｒｐｍで回転されるときに６０サイクルまたは６０Ｈｚが発生される。回転する磁石回転子は、固定子電線スロットのすぐ近くに配置される円筒空洞内に含まれる。遮蔽された空洞は、電線スロットの開口部よりもほぼ６０％広いが電線スロットの中央に置かれた電線スロットと同じ長さのスロットを含む。このことは、磁束が電線スロットを貫通することを可能にするが、回転する磁気回転子を固定子の電磁抵抗力との相互作用から保護する。この実施形態の固定子は、標準的発電機の場合のように、内面上ではなくむしろ円形薄層状鋼鉄固定子の外面上の電線スロットを使って構築される。外面上に４８スロットあるが、４８スロットに限定されるものではない。発電機は、好ましくは１２コイル、すなわち３相グループおよびグループあたり４コイルを含む３相巻き線で巻かれ、「タップ」３相巻き線パターンで巻かれる。固定子の中央空洞は、電機子機構の４８の４極または双極の磁気回転子が取り付けられる円形支持手段を使ってライザ（ｒｉｓｅｒ）を支える、取り付けられた円形要素を含む。この新しい電機子機構は、電動装置の駆動軸への結合を介して付着する、一方の末端の軸および他方の末端の軸上のコミュテータ機構を使って、軸受ブロック内の軸受けにより両方の末端で支えられる。磁石は一定の順序に配列され、電動装置内部でタイミングを調節される。磁石が電動装置の歯車機構により順に回転させられるとき、その効果は、遮蔽により、および小型電機子が固定子場内部で回転し、かつ固定子磁極の磁束線を通って移動しないという事実により、抵抗が大部分除去されることを除き、（現在の技術で使用されるような）大きな回転する磁化された電機子と同じである。発電機が最大効率で電力を発生するためには、発電機の４つの磁極のそれぞれの間に中性のまたは磁気的不感帯がなければならない。固定子内の４８スロットの中で、各磁極が任意の時宜にかなった時点で８スロットをカバーする（８スロット−Ｓ極、８スロット−Ｎ極、８スロット−Ｓ極、８スロット−Ｎ極）。その他の１６スロットは、磁気的に中性のまたは不感の磁気回転子によりカバーされる（４つの不感帯の電線スロットは各磁極の間にある）。磁極間の不感帯は、それぞれの回転する磁石の末端上の小型コミュテータまたはスリップリングを送り込む主コミュテータ機構により達成される。ミュー合金遮蔽により、Ｎ極およびＳ極には、電線スロット内の電線を通って来る反対の固定子磁極（磁極は、Ｎ極またはＳ極を向く組織化された磁束密度と規定される）の狭いセグメントしか見えない。反対の固定子磁極は、電線スロットをきわめて不十分に通り抜ける。Ｎ極およびＳ極の磁石は、隣接する前の磁極から７．５°遅延して順に回転するので、静止した光景を見ると、８スロットがＮ極で、続いて４スロットに動力が全くなく、したがって、磁場がない（以下同様）ように見えて、全体として２つのＮ極、２つのＳ極、および４つの中性ゾーンを生み出す。この順序が、標準的発電機の電機子と同じ配置バランスおよび効果で全く一致した同じ４つの回転する磁極および中性領域を生み出す。しかし、この構成は、標準的発電機内に存在することが分かっている１０％未満の抵抗が発生できるようにする。これは、１２，０００ワットのエネルギが、少なくとも８０，０００ワットの正味の電力を取り出す発電機を作動させるモータを駆動することができるようにする。

したがって、運動エネルギが電気エネルギに変換されているように見えるかかもしれない。しかし、実際には、運動エネルギは電気エネルギを引き出しているだけに過ぎず、電気エネルギは、発電機の設計によって、元の磁気励起エネルギと反対方向に作用することにより運動エネルギ入力を散逸させている。このことは、発電機の過程で不可避なことというよりはむしろ発電機設計の問題である。発電機設計の変更により、発電過程を達成せずに二次起磁（ｍｍｆ）力により抵抗の形を呈する逆起電力という不要な副産物を解消することができる。運動エネルギの入力は、もはや電気出力には関連付けられない。本発明はこれらの問題に取り組み、対処する。より具体的には、本発明は、磁気的に偏極した回転子が、固定子内の各電線スロット上方全体に、接近して固定され、各磁性体が小型永久磁石電機子または巻かれた誘導磁気電機子として構築される、一連の遮蔽された（たとえば、ミュー合金−銅およびモリブデンを加えて焼きなまされた７５％のニッケル１５％の鉄など）磁極で置き換えられる発電機システムの様々な実施形態に関する。好ましい設計独自の設計は、遮蔽されていない電線スロット上方全体にわたってで磁極が回転されるときだけ磁極が励磁されるように、ブラシおよびスリップリング、またはコミュテータ機構により磁極コイルを励磁する直流電源により電力を供給される。小型電機子機構は、固定子の電線スロット上方全体の開放スロットを除いて、固定子の磁場と回転子の磁場との間の相互作用を遮蔽する固定子の歯面上に配置されるミュー合金遮蔽により逆ｍｍｆから分離される。さらに、ミュー合金遮蔽円筒は、小型電機子機構を完全に囲む。これらの円筒は固定子の電線スロットに対してだけ開かれている。遮蔽された磁極または電磁極は、固定子誘導コイルのスロット上方全体にわたる、動く磁場に電線スロットを効果的に露出する伝導機構により回転させられる。遮蔽された電磁極の場合、遮蔽された電磁極は、誘導コイルのスロット上方全体にわたる、動く磁場に対して固定子の電線スロットを効果的に露出する伝導機構により回転される。電機子機構の磁極は、電機子機構が電線スロット上方全体にわたり回転するときだけ励磁される。磁極の励磁順序に応じて、交流（ＡＣ）または直流（ＤＣ）を発生させることができる。本発明の特質は、効率が大きく改善された事実上無制限のサイズの発電機が構築されることができるようにする。今日の発電技術と比較して、効率増大が著しい。

図に戻り、まず、電線スロットの上方に４８の電機子機構が描かれている、本発明の固定子の概略の端面図が示されている図１を参照する。薄層状の鋼鉄固定子１１が、「Ｙ」接続を有する３相発電機［相１（５）、相２（６）、および相３（７）］の誘導コイルを含む一連の４８スロット８を含む。回転するＮ極−Ｓ極−Ｎ極−Ｓ極のエネルギが、各磁極間の磁気空隙の領域により分離される（Ｎ／空隙／Ｓ／空隙／Ｎ／空隙／Ｓ／空隙）。この配列および順序は、標準的４極交流３相発電機を正確に模倣している。４８の４極スロット電機子が、３６０°または４８スロットの全体に対して７．５°離して一定の順序に配列される。この順序付けは、磁極エネルギが、磁極ゾーンマーカ１、２、３、および４と示されるような回転方法で８スロット内の誘導コイル電線の端から端まで磁束を送ることができるようにする。スロット電機子９は６０Ｈｚに対しては１８００ｒｐｍで、５０Ｈｚに対しては１５００ｒｐｍで回転する。これらのスロット電機子９は時計回りで回転し、磁極は固定子の周りを反時計回りで回転する。磁極間の磁気空隙分離は、磁極発生のために必要とされるスロット電機子に電力を送り込むだけで主コュテータにより維持される。たとえば、図１では、Ｎ極電機子［５］（角括弧は図の電線スロット空間内の番号を示す）が電力を供給されたとき、磁極電機子［４５］が電力を失い、したがって、どんな磁場もない。スロット電機子９の網掛けは、電力がオンであり磁極が励起され開かれていることを示し、異なる網掛けは、磁極がオフであるかまたは励起されていないことを示す。この同じ順序で、Ｓ極４では、［９］が電力を失うとき、［１７］が電力を供給される。Ｎ極３では、［２９］が電力を供給されるとき、［２１］が電力を失う。Ｓ極２では、［４１］が電力を供給されるとき、［３３］が電力を失い、それによりこの順序は磁束条件を生成し続けて、旧来の発電機と同じ方法で電力を発生するが電磁抵抗は大きく減少される。図２から図４８は、前の図から時計回りの方法でスロット電機子が７．５°回転する順次的な図面である。

図４９は、磁極巻き線およびミュー合金遮蔽を例示する、本発明の電磁スロット磁極電機子機構の図である。直流導体電線を収容するために中心の下に中空の穴を有する軸１８上のスリップリングおよびコミュテータから生ずる中性の電源回路を通して、直流電力が磁極１５、１７、１９、および２０に送り込まれる。軸１８は、軸受ブロック内に含まれる軸受アセンブリにより支えられ、両端で支持手段により支えられる。Ｎ極１７および２０は銅マグネットワイヤを使って反時計回り方向に巻かれる。Ｓ極１５および１９は銅マグネットワイヤを使って時計回り方向に巻かれる。中性点が軸１８に取り付けられたスリップリングからブラシを介して絶えず供給され、電線が、軸１８の中心にある図５０の穴２３を通り、磁極巻き線のそれぞれの中性点に取り付けられる。１つの磁極だけが一度に、かつ誘導コイル１２を含む電線スロット１３の上を通過するときだけ励磁されるように、直流電流リード線が、コミュテータセクタと接触するブラシを介して４磁極巻き線に供給される。電磁石１５、１７、１９、および２０のヘッドがミュー合金遮蔽１６内の開口部２１を回転して通過するとき、誘導コイル１２の銅マグネットワイヤを横切って移動する磁束線が電子を適切な方向に押して、電力の発生をもたらす。固定子上のミュー合金遮蔽１４およびミュー合金円筒遮蔽１６が、固定子の磁極から電機子機構３１の磁極を分離する。

図５２は、本発明のこの実施形態の応用で電力網と相互作用するような、本発明のこの実施形態の概略図である。高効率発電機の支持フレーム４５が、図１の３相４極固定子巻き線が巻かれる４８電線スロット８を含む薄層状鋼鉄固定子１１を支える。巻き線は実施形態II図６６のように「ハイ−Ｙ」接続で接続される。発電機からの出力は、相（１）７１、相（２）７０、および相（３）６９を通る。３相レッグ（３ｐｈａｓｅｌｅｇｓ）Ｌ−１、Ｌ−２、およびＬ−３が、導体５７、５８、および５９を通り電力網までの接続のために利用できる。３相レッグはまた、直流／交流ブリッジ整流器７２、７３、および７４と共に進んでいく。直流電流に整流された後の３相電力は、電池７５、７６、および７７と共に進んでいく。電池のアースは、導体８１、８２、および８３を通ってアース５６まで進んでいく。発電機に電力を供給するために使用される方形波可変速度３相モータ６４は、導体６５および可変速度コントローラ８５を通して、ならびに続けて導体８６を通して電力が供給される。駆動モータ６４は、導体６８を通してアース５６まで回路の中性点側を形成する。駆動モータ６４は滑車６２を駆動し、滑車６２はベルト８２を駆動して滑車６３を駆動し、滑車６３は駆動軸８７を駆動し、駆動軸８７はコミュテータ９０を運び、かつ電動装置６６の歯車機構を駆動し、電動装置６６の歯車機構は駆動軸６７を駆動し、駆動軸６７はスロット磁極３１に接続する。スロット磁極３１は、支持手段８８および８９により支えられる軸受け５２および５３により支えられる。スロット磁極３１の４磁極の電気的順序付けは、主コミュテータ９０およびブラシカラー５１により達成される。コミュテータ９０は、コミュテータ９０上の環状接点７８に接触する主ブラシ７９に電力を供給する導体６０を通して電力を供給される。環状接点７８は、コミュテータ９０の４つのセグメントに電力を供給する。これらの４つのセグメント６１はそれぞれ８つのスロット磁極に電力を供給し、４つのスロット磁極をカバーする４つの絶縁されたセグメントにより分離される。４８のスロット磁極のそれぞれは、磁極セグメントが電線スロット８の上を通過するときだけ磁極セグメントを励磁させる２つのＮ極セグメントおよび２つのＳ極セグメントを含むスロット磁極コミュテータ４７と接触するブラシ４８に接続する導体５０を介してブラシリード線８０により電力を供給される。回路は、スリップリング４６を通りブラシ４９に至り、導体５５を通り中性点５６に至り完成される。上記で説明されるような主コメテイタ９０の設計は、８スロット磁極のセグメントが、電力を供給されない４つのスロット磁極により分離され電力を供給されることができるようにする。それにより、それぞれ８スロットをカバーする２つのＮ極およびそれぞれ８スロットをカバーする２つのＳ極を発生させ、すべてが、全く同様に電力を供給されない４つのスロットにより分離され、標準的４極３相発電機回転子により発生される場と同一の場を発生させる。

Claims

発電機であって、
固定子の外面に沿って形成され、前記固定子の誘導コイル巻き線をそれぞれ露出する複数のスロットを有する前記固定子と、
前記固定子の前記複数のスロットのすぐ近くに配置される複数の回転子要素を有し、回転するためおよび電流を発生させるために駆動軸に結合される回転子であって、各回転子要素が、励磁されかつ前記複数のスロットに対して回転される磁気極性を有する磁極を形成する電機子機構を有する回転子と、
を備える発電機。
前記固定子が、前記固定子の各スロットの所を除き、前記固定子の磁場と前記回転子の磁場との間の相互作用を遮蔽するための遮蔽を有する、請求項１に記載の発電機。
各回転子要素が開口部を有する遮蔽を有し、前記遮蔽が、前記回転子要素の前記開口部と前記固定子の前記スロットとの間の前記回転子要素の前記開口部で発生する相互作用を除き、前記固定子の磁場と前記回転子の磁場との間の相互作用を遮蔽するためのものである、請求項１または２に記載の発電機。
前記遮蔽が絶縁材をコートされた電気用鋼鉄の薄層シートを備える、請求項のいずれか一項に記載の発電機。
前記遮蔽が前記薄層状の鋼鉄を有するＭ−１５またはＭ−１９（２９−ゲージまたは２６−ゲージ）を備える、請求項４に記載の発電機。
前記遮蔽が、前記固定子内部の前記磁極を前記回転子の前記磁極から分離するための構成要素の１つとして、各電線スロット間の前記固定子の前記表面に炭素鋼で薄層状に覆ったミュー合金シートを備える、請求項４に記載の発電機。
前記ミュー合金シートの厚さが０．０５インチ（０．１２７センチメートル）から０．０１インチ（０．０２５４センチメートル）までの範囲内であり、前記薄層状の炭素鋼の厚さが０．０３インチ（０．０７６２センチメートル）から０．０９インチ（０．２２８６センチメートル）までの範囲内である、請求項６に記載の発電機。
前記固定子が円形である、請求項１〜７のいずれか一項に記載の発電機。
スロットの数が４８電線スロットである、請求項１〜８のいずれか一項に記載の発電機。
前記スロットが前記固定子の内側の半径上に配置される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発電機。
前記スロットが前記固定子の外側の半径上に配置される、請求項１〜９のいずれか一項に記載の発電機。
前記固定子および前記回転子が、適切な向きで支持手段により支えられる、請求項１〜１１のいずれか一項に記載の発電機。
前記誘導コイルが前記固定子の前記絶縁されたスロットの中に巻かれる、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の発電機。
前記誘導コイルが、単相、２相、３相、または別の適切な相の電気相の電力の発生を可能にするために順序付けられた順序およびパターンで接続される、請求項１３に記載の発電機。
前記回転子要素が各固定子電線スロットの上を指定された順序で回転し、それにより、前記固定子の極性力と前記回転子の極性力との相互作用を低減する、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の発電機。
前記回転子要素が管状の軸であり前記軸末端のそれぞれの上の軸受けで支えられ、前記支持が、前記固定子電線スロットのすぐ近くで前記回転子を保持する支持手段内に含まれている、請求項１〜１５のいずれか一項に記載の発電機。
前記磁極をオンおよびオフし、前記極性を回転させるために、各回転子要素内の各電機子機構の前記極性を一定の順序に配列するためのコントローラをさらに備える、請求項のいずれか一項に記載の発電機。
前記磁極が、前記磁極を運ぶ前記固定子の内側または外側で回転する機械的回転子の使用なしに、旧来の発電機の回転子と同じ方法で前記固定子電線スロットの周りを、および横切って回転する中性非磁性ゾーンにより分離されるように、前記回転子を一定の順序に配列することをさらに備える、請求項１７に記載の発電機。
４８電線スロット固定子で利用されるとき、あるスロット回転子から次のスロット回転子までの向きを２極回転子に対して１５°、４極回転子に対して７．５°隔てることをさらに備える、請求項１８に記載の発電機。
３６０°パターンで８電線スロットがＮ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットに磁束がなく、続いて８スロットがＳ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットに磁束がなく、続いて８スロットにＮ極磁束があり、続いて４スロットに磁束がなく、続いて８スロットがＳ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットに磁束がないように、３相４８スロット４極交流発電機に対する前記回転子磁極を一定の順序で配列することをさらに備える、請求項１８または１９に記載の発電機。
駆動源、たとえばモータまたはタービンにより駆動される主電動装置に接続する軸を通して前記一定の順序で配列された回転子を駆動することをさらに備える、請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の発電機。
前記発電機が前記固定子の前記電線スロットのすぐ近くに、磁化されたスロット回転子を配置することをさらに備え、前記スロット回転子が、永久磁石で動力を供給されるかまたは電磁石で動力を供給された、電磁回転子を備える回転子からなることがある、請求項１８〜２１のいずれか一項に記載の発電機。
真上を通過する前記磁極だけが電気的に励起され、前記スロット回転子間の望まれない好ましくない相互作用がないように、前記磁極が前記電線スロットから離れ去るときにオフされるように一定の順序で配列されるブラシおよびスリップリングを使って前記２極または４極の磁気回転子に電力を供給するための機構を組み立てることをさらに備える、請求項１８〜２２のいずれか一項に記載の発電機。
所望の効果を達成するために前記磁極をオンおよびオフにするために、ソリッドステート機構または主コミュテータ機構により前記スロット回転子を一定の順序で配列するための機構をさらに備える、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の発電機。
前記発電機出力および／または電力網から整流器を通して充電される直流電池を通して電力を供給される前記回転子要素を配置することをさらに備える、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の発電機。
高効率発電機出力および／または前記電力網から整流器を通して再充電される前記直流電池を通して電力を供給される方形波可変速度コントローラにより駆動される電気３相駆動モータをさらに備える、請求項１〜２５のいずれか一項に記載の発電機。
発電機内で電気を発生させる方法であって、
固定子の外面に沿って形成される、前記固定子の誘導コイル巻き線をそれぞれ露出する複数のスロットを有する前記固定子を配置するステップと、
前記固定子の前記複数のスロットのすぐ近くに配置される複数の回転子要素を有する回転子を配置するステップであって、各回転子要素が、励磁されかつ前記複数のスロットに対して回転される磁気極性を有する磁極を形成する電機子機構、ならびに回転するためおよび電流を発生させるために駆動軸に結合される前記回転子を有するステップと、からなる方法。
前記固定子が、前記固定子の各スロットの所を除き、前記固定子の磁場と前記回転子の磁場との間の相互作用を遮蔽するための遮蔽を有する、請求項２７に記載の方法。
各回転子要素が開口部を有する遮蔽を有し、前記遮蔽が、前記回転子要素の前記開口部と前記固定子の前記スロットとの間の前記回転子要素の前記開口部で発生する相互作用を除き、前記固定子の磁場と前記回転子の磁場との間の相互作用を遮蔽するためのものである、請求項２７または２８に記載の方法。
前記遮蔽が絶縁材をコートされた電気用鋼鉄の薄層シートを備える、請求項２７〜２９のいずれか一項に記載の方法。
前記遮蔽が前記薄層状の鋼鉄を有するＭ−１５またはＭ−１９（２９−ゲージまたは２６−ゲージ）を備える、請求項３０に記載の方法。
前記遮蔽が、前記固定子内部の前記磁極を前記回転子の前記磁極から分離するための構成要素の１つとして、各電線スロット間の前記固定子の前記表面に炭素鋼を薄層状に覆われたミュー合金シートを備える、請求項３０に記載の方法。
前記ミュー合金シートの厚さが０．０５インチ（０．１２７センチメートル）から０．０１インチ（０．０２５４センチメートル）までの範囲内であり、前記薄層状の炭素鋼の厚さが０．０３インチ（０．０７６２センチメートル）から０．０９インチ（０．２２８６センチメートル）までの範囲内である、請求項３２に記載の方法。
前記固定子が円形である、請求項２７〜３３のいずれか一項に記載の方法。
スロットの数が４８電線スロットである、請求項２７〜３４のいずれか一項に記載の方法。
前記スロットが前記固定子の内側の半径上に配置される、請求項２７〜３５のいずれか一項に記載の方法。
前記スロットが前記固定子の外側の半径上に配置される、請求項２７〜３５のいずれか一項に記載の方法。
前記固定子および前記回転子が、適切な向きで支持手段により支えられる、請求項２７〜３７のいずれか一項に記載の方法。
前記誘導コイルが前記固定子の前記絶縁されたスロットの中に巻かれる、請求項２７〜３８のいずれか一項に記載の方法。
前記誘導コイルが、単相、２相、３相、または別の適切な相の電気相の電力の発生を可能にするために順序付けられた順序およびパターンで接続される、請求項３９に記載の方法。
前記回転子要素が各固定子電線スロットの上を指定された順序で回転し、それにより前記固定子の極性力と前記回転子の極性力との相互作用を低減する、請求項２７〜４０のいずれか一項に記載の方法。
前記回転子要素が管状の軸であり前記軸の末端のそれぞれの上の軸受けで支えられ、前記支持が、前記固定子電線スロットのすぐ近くで前記回転子を保持する支持手段内に含まれている、請求項２７〜４１のいずれか一項に記載の方法。
前記磁極をオンおよびオフし、前記極性を回転させるために、各回転子要素内の各電機子機構の前記極性を一定の順序に配列するためのコントローラをさらに備える、請求項２７〜４２のいずれか一項に記載の方法。
前記磁極が、前記磁極を運ぶ前記固定子の内側または外側で回転する機械的回転子の使用なしに、旧来の発電機の回転子と同じ方法で前記固定子電線スロットの周りを、および横切って回転する中性非磁性ゾーンにより分離されるように、前記回転子を一定の順序に配列するステップをさらに含む、請求項２７〜４３のいずれか一項に記載の方法。
４８電線スロット固定子で利用されるとき、あるスロット回転子から次のスロット回転子までの向きを２極回転子に対して１５°、４極回転子に対して７．５°隔てるステップをさらに含む、請求項２７〜４４のいずれか一項に記載の方法。
３６０°パターンで８電線スロットがＮ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットに磁束がなく、続いて８スロットがＳ極磁束によりカバーされ、続いて４スロットに磁束がなく、続いて８スロットにＮ極磁束があり、続いて４スロットに磁束がなく、続いて８スロットがＳ極によりカバーされ、続いて４スロットに磁束がないように、３相４８スロット４極交流発電機に対する前記回転子磁極を一定の順序で配列するステップをさらに含む、請求項４４または４５に記載の方法。
駆動源、たとえばモータまたはタービンにより駆動される主電動装置に接続する軸を通して前記一定の順序で配列された回転子を駆動するステップをさらに含む、請求項４４〜４６のいずれか一項に記載の方法。
前記方法が前記固定子の前記電線スロットのすぐ近くに、磁化されたスロット回転子を配置するステップをさらに含み、前記スロット回転子が、永久磁石で動力を供給されるかまたは電磁石で動力を供給された、電磁回転子を備える回転子からなることがある、請求項４４〜４７のいずれか一項に記載の方法。
真上を通過する前記磁極だけが電気的に励起され、前記スロット回転子間の望まれない好ましくない相互作用がないように、前記磁極が前記電線スロットから離れ去るときにオフされるように一定の順序で配列されるブラシおよびスリップリングを使って前記２極または４極の磁気回転子に動力を供給するための機構を組み立てるステップをさらに含む、請求項２７〜４９のいずれか一項に記載の方法。
所望の効果を達成するために前記磁極をオンおよびオフにするために、ソリッドステート機構または主コミュテータ機構により前記スロット回転子を一定の順序で配列するための機構をさらに備える、請求項２７〜４９のいずれか一項に記載の方法。
前記発電機出力および／または電力網から整流器を通して充電される直流電池を通して電力を供給される前記回転子要素を配列するステップをさらに含む、請求項２７〜５０のいずれか一項に記載の方法。
高効率発電機出力および／または前記電力網から整流器を通して再充電される前記直流電池を通して電力を供給される方形波可変速度コントローラにより駆動される電気３相駆動モータをさらに備える、請求項２７〜５１のいずれか一項に記載の方法。