JP2013545432A - 電磁発電機およびその使用方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】電磁発電機は、間隙で隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁束アセンブリを備える。干渉ドラムは、間隙に少なくとも部分的に位置し、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含む側壁を有する。干渉ドラムは、側壁の少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を間隙の中に交互に位置させるよう、少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源に対して移動可能である。干渉ドラムを移動させると、磁束がコイルに発生し、電流が誘導されてコイルに流れる。コイルを外部回路に接続して、電流が外部回路に流れるようにしてよい。
【選択図】図２

Description

本明細書に開示される発明コンセプトは、一般的に、電磁発電機に関し、特に、１つ以上のコイルアセンブリと磁石アセンブリとの間に配置された干渉ドラムを備える電磁発電機に関するが、これに限定されない。

[関連出願の相互参照]
本願は、２０１０年１２月８日に出願された米国仮出願第６１／４２１，０００号の利益を、アメリカ合衆国法典第３５巻の１１９条（ｅ）に基づき主張し、その全内容を本明細書に参照として明示的に組み込む。

従来から風は、我々の必需品に電源を供給するのに必要なエネルギーを供給するための最も広く活用されてきた天然資源の一つであった。風車は、いまだに穀物を製粉するべく風力エネルギーを活用するために使用されている。帆船およびウィンドサーフは、帆を使って風力を捕らえ、水上を移動する。近年、化石燃料の供給が減少する一方で、エネルギー需要が高まったことで、電気器具類の取り扱い業者らは、代替的な発電方法について再考を促されている。

代替的な発電方法の一つでは、風力タービンによる風力エネルギーの活用により、電磁発電機を駆動する。風力タービンは、通常、塔のてっぺんに固定された一セットの翼を使用して水平軸周りにシャフトを回転させる。翼は、空気力学的形状を有しており、風が翼の表面に沿って吹いたとき、揚力を発生させ、翼によってシャフトはその軸周りに回転する。シャフトは、翼の後方のナセルと呼ばれる構造の中に設けられた電磁発電機に、通常は、歯車箱を介して接続される。歯車箱は、翼の回転速度を、発電機から電力供給を受ける電力グリッドに適合した周波数で発電するべく発電機によって利用可能な回転速度に変換する。ナセルは、近年の大容量風力タービンで必要とされる多くの部材を収容している。上記の歯車箱および電磁発電機以外のその他の部材としては、風力タービンを回転させるヨー駆動装置、負荷分散システム等の各種制御装置、および発電機の速度を落とすべく使用される制動装置がある。

電磁発電機は、従来技術において周知である。大まかに言うと、電磁発電機は、磁界を変動させて隣接したコイルに電流を誘導することで発電する。磁界源は、従来は永久磁石であったが、近年では電磁石も用いられるようになっている。

従来の装置は、通常、僅かな空隙によって隔てられるようにコイルに隣接して設けられた磁界源を使用する。効率を高めるべく、一つの装置において、このような磁界源とコイルの対を何対か用いることがある。大抵の従来装置は、磁界源をコイルに対して移動させるか、またはコイルを磁界源に対して移動させることによって、磁界変動（「磁束」または「フラックス（ｆｌｕｘ）」とも呼ばれる）を発生させてコイルに電流を誘導することにより動作する。このように動作するべく、大抵の従来装置は、固定部材を収容する固定子と、固定部材に対して他の部材を移動させる回転子とを用いる。

さらに、従来装置のいくつかでは、コイルまたは巻線に電流を誘導するべくそれらに磁束を発生する磁界遮断装置（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｆｉｅｌｄ ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅ）を用いる。磁界遮断装置は、通常、磁界透過部が歯状または窓状に切り取られた磁界不透過ディスクである。ディスクは、磁界源とコイルとの間の空隙に置かれる。磁束遮断ディスクを回転させて、磁界源から軸方向磁束をコイルに透過させ、または、軸方向磁束をコイルに到達させずに跳ね返させる。または、磁束遮断ディスクを静止した状態に保ち、コイルおよび磁界源の一方を回転させる。このような従来装置の例としては、米国特許第３，４３１，４４４号、第３，９８３，４３０号、第４，６３９，６２６号、および第６，１４０，７３０号を参照のこと。

これらの従来装置の主要な欠点は、ディスクに対して磁束が軸方向に配向することであり、これにより三つの大きい問題が提起される。第一に、軸方向磁束が発生する表面積がディスクの半径により制限されることである。第二に、誘導電流の周波数がディスクの半径に沿って変動することである。第三に、磁界源とコイルとの間の空隙を通るとき、ディスクの不透過部が磁界源に引っ張られ、透過部が磁界源に引っ張られないことである。このように交互に引っ張られることで、ディスクは、その回転軸から横に逸れて共振する。以降では、この共振運動を揺動（ｗｏｂｂｌｅ）と呼ぶ。揺動は、ディスクの半径、磁界の強度、およびディスクの１分当たりの回転数（ｒｐｍまたはｒｐｍｓ）に比例的に相関し、ディスクの厚さに半比例的に相関する。揺動を最小限にするには、回転数を下げ、より厚みのあるディスクを収容するべく磁界源とコイルとの間の空隙を拡大し、および／または、ディスクの半径と、ひいては磁束が発生する表面積とを小さくすることによって、効率性が犠牲にされる。

したがって、比較的低い回転数で動作することができ、ディスクの揺動、磁束が発生する表面積の狭さ、および／または空隙の大きさによる効率性の損失を最小限にして電流を発生することができるより効率的な電磁発電機が必要とされている。本明細書に開示される発明のコンセプトは、このような電磁発電機およびその使用法に関する。

一つの観点では、本明細書に開示される発明コンセプトは、電磁発電機に関する。電磁発電機は、間隙により隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁束アセンブリと、側壁を有する干渉ドラムとを備える。側壁は、少なくとも部分的に間隙の中に位置し、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含む。干渉ドラムは、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を間隙の中に交互に位置させるべく、少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源に対して移動可能である。

別の観点では、本明細書に開示される発明コンセプトは、電気エネルギーの発生機に使用される干渉ドラムに関する。干渉ドラムは、ハブと、ハブから延伸する側壁とを備える。側壁は、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を有する。

さらに別の観点では、本明細書に開示される発明コンセプトは、壁面を有するマンドレルをハブに取り付ける段階と、１個以上の磁界透過領域および１個以上の磁界不透過領域を交互に有するように干渉ドラムの側壁を形成する段階とを備える方法に関する。

さらに別の観点では、本明細書に開示される発明コンセプトは、電磁発電機を使用して電気エネルギーを発生する段階を備える方法に関する。電磁発電機は、（１）間隙により隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁束アセンブリと、（２）少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含み、少なくとも１個のコイルと少なくとも１個の磁界源とを隔てる間隙の中に少なくとも部分的に位置する側壁を有する干渉ドラムと、を備える。干渉ドラムは、少なくとも１個のコイルに電流が誘導されるように少なくとも１個のコイルに磁束を発生するべく、少なくとも１個のコイルと少なくとも１個の磁界源とを隔てる間隙の中に、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に位置させるべく、間隙の中で移動可能である。この方法は、少なくとも１個のコイルと電力グリッドとの間に回路を形成して、電気エネルギーが電力グリッドに流れることができるようにする段階をさらに備える。

さらに別の観点では、本明細書に開示される発明コンセプトは、ベースと、発電機台と、発電機台に取り付けられた発電機アセンブリとを有するタワーを備える風力タービンに関する。発電機アセンブリは、間隙により隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁界アセンブリと、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含む側壁を有する干渉ドラムとを備える。側壁は、少なくとも１個のコイルと少なくとも１個の磁界源とを隔てる間隙の中に少なくとも部分的に回転可能に位置する。風力タービンは、干渉ドラムおよび１個以上の磁束アセンブリの少なくとも一方に動作可能に接続された回転可能プロペラをさらに備える。ドラムは、少なくとも１個のコイルに電流が誘導されるように少なくとも１個のコイルに磁束を発生するべく、少なくとも１個のコイルと少なくとも１個の磁界源とを隔てる間隙の中に、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に位置させるべく回転可能である。

さらに別の観点では、本明細書に開示される発明コンセプトは、（１）ベース、（２）ベースに接続されたナセル、および（３）１個以上の翼と、ナセルに回転可能に接続された第１シャフトとを有するプロペラとを備える風力タービンに関する。ナセルに少なくとも部分的に配置される電磁発電機は、（ａ）中心を有するディスク形状面を規定するベースプレートと、（ｂ）ベースプレートに取り付けられ、その上で径方向に延在し、軸方向空隙により隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁束アセンブリと、（ｃ）回転可能であり、ベースプレートを貫通し、かつプロペラの第１シャフトに動作可能に接続された第２シャフトと、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域とを含み、かつ軸方向空隙の中に少なくとも部分的に位置する側壁とを有する干渉ドラムと、を備える。干渉ドラムは、少なくとも１個のコイルに電流が誘導されるように少なくとも１個のコイルに径方向磁束を発生するべく、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に軸方向空隙の中に位置させるべくシャフト周りに回転可能である。

図面では、同様の参照番号によって、同様の要素または機能を示す。発明の実施例は、以下の詳細な記載を考慮することでより良好に理解されよう。以下の詳細な記載では、添付の画像的表記、概略図、グラフ、図面、および別表に言及する。

本明細書に開示される発明コンセプトにしたがって構成される風力発電機アセンブリの部分切り欠き斜視図である。

本明細書に開示される発明コンセプトにかかる電力エネルギー発電機の実施形態の側面図を、明確性を期して干渉ドラムの断面とともに示す。

図２に示す電力エネルギー発電機の側面図である。

図３Ａの３Ｂ線に沿った部分詳細図である。

図２に示す発電機のベースプレートの上面図である。

図２に示す磁束ベースの底面図である。

図５Ａの５Ｂ−５Ｂ線に沿った断面図である。

図２に示す発電機上の磁束アセンブリの側面図である。

図２に示す発電機のコイル台の側面図である。

図２に示す発電機の磁石アセンブリの側面図である。

図８に示す磁石アセンブリのスライドの端面図である。

図９Ａの９Ｂ−９Ｂ線に沿った断面図である。

図８に示す磁石アセンブリの磁石ブラケットの正面図である。

図１０Ａの１０Ｂ−１０Ｂ線に沿った断面図である。

図８に示す磁石アセンブリの磁石台の正面図である。

図２に示す発電機の上面図である。

図２に示す発電機のシャフト支持アセンブリの側面図である。

図１３Ａに示すシャフト支持アセンブリの上面図である。

図１３Ａに示すシャフト支持アセンブリのベアリングチューブの側面図である。

図１４Ａの１４Ｂ−１４Ｂ線に沿った断面図である。

図１４Ａの１４Ｃ−１４Ｃ線に沿った断面図である。

図１３Ａに示すガセット板の端面図である。

図１５Ａの１５Ｂ−１５Ｂ線に沿った断面図である。

図１５Ａに示すガセット板の上面図である。

本明細書に開示される発明コンセプトにかかる電力エネルギー発電機の干渉ドラムを製造する方法の実施形態に含まれる段階を示すフロー図である。

図１６に示すフロー図の段階４０２にしたがってハブに取り付けられるマンドレルの部分断面図である。

図１７Ａの１７Ｂ線に沿った部分図である。

図１６に示すフロー図の段階４０４にしたがってハブおよびマンドレルに適用される第１材料層の部分断面図である。

図１８Ａに示す第１材料層の外側軸面の部分上面図である。

図１６に示す図の段階４０６にしたがってハブおよびマンドレルに適用される第１材料層に切り込み形成された座部の部分断面図である。

図１９Ａに示す座部の外側軸面の部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４０８にしたがって第１材料層の座部な内部に適用される第２材料層の部分断面図である。

図２０Ａに示す第２材料層の部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４１０にしたがって第１および第２材料層に適用される第３材料層の部分断面図である。

図２１Ａに示す第３材料層の外側軸面の部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４１２にしたがってハブおよびマンドレルに適用される第３および第２材料層に切り込み形成される孔の部分断面図である。

図２２Ａに示すハブおよびマンドレルに適用される第１、第２、およびお第３材料層の外側軸面の部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４１４にしたがって第３材料層の高さまで孔にエポキシを充填する様子を示す部分断面図である。

図２３Ａに示すハブよびマンドレルに適用される第１、第２、および第３材料層の外側軸面の部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４１６にしたがってドラムに切り込み形成される２つの環状溝の部分断面図である。

図２４Ａに示すドラムの外側軸面の部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４１８にしたがってドラムからマンドレルを除去する様子を示す部分断面図である。

図２５Ａに示すドラムからマンドレルを除去する様子の外側軸面を示す部分上面図である。

図１６に示すフロー図の段階４２０にしたがって製造されるドラムの仕上がった外側軸面の部分断面図である。

互いに角度的にオフセットされた複数行の磁束アセンブリを有する、本明細書に開示される発明コンセプトにかかる電機エネルギー発電機の部分側面図である。

明確性を期して、干渉ドラムアセンブリを省いた、図２７の電気エネルギー発電機の部分正面図である。

本明細書に開示される発明コンセプトの少なくとも一つの実施形態を詳細に説明する前に、発明コンセプトの用途は、以下の記載に明記し、かつ、図面に示す部材、段階、または方法の構成および取り決めの詳細に限定されないことは理解されるべきである。本明細書に開示される発明コンセプトは、その他の実施形態が可能であり、多様な方法で実施することができる。また、本明細書で用いられる文言および用語は、記載を目的としたものであり、限定を意図したものと見なされるべきでないことも理解されるべきである。

以下の発明の実施形態の詳細な記載では、数多くの詳細を明記して、本明細書に開示する発明コンセプトのより完全な理解を促す。しかし、開示における発明コンセプトは、これらの特定の詳細がなくても実施されうることは当業者には自明であろう。その他の例では、記載が不必要に複雑にならないように、周知の特性は詳細に記載しなかった。

本明細書で使用するように、参照番号に付加される「ａ〜ｎ」の表記は、各参照番号によって識別される要素または特性が１つ、または２つ以上の無限数存在することを示すための単に便宜上の表記法として意図されている（たとえば、１００ａ〜ｎ）。同じく、参照番号の後に付加される文字は、同じ参照番号を持つ以前に記載された要素または特性と同様であるが必ずしも同一でない特性または要素の実施形態を示すことを意図している（たとえば、１００、１００ａ、１００ｂ等）。このような表記法は、明確性および便宜性を期してだけ使用されるのであり、明示的な断りがない限り、本明細書に開示する発明コンセプトをいかなる意味においても限定するものであると解釈されるべきでない。

さらに、明示的な断りがない限り、「または（ｏｒ）」は、排他的な「または」ではなく、両立的な「または」を指す。たとえば、条件ＡまたはＢと述べた場合、Ａは真（もしくは存在する）かつＢは偽（もしくは存在しない）、Ａは偽（もしくは存在しない）かつＢは真（もしくは存在する）、および、ＡおよびＢの両方が真（もしくは存在する）のうちのいずれによっても当該条件は満たされる。

さらに、「一つ（ａ）」または「一つ（ａｎ）」という文言を用いて、本明細書の実施形態の要素および部材を記載する。これは便宜上の目的と、発明コンセプトの汎用性を示す目的とにおいて為されているだけである。この記載は、１つの場合と、少なくとも１つの場合とを含むと解釈されるべきであり、また、単数形は複数でないことが明らかである場合以外は複数も含む。

本明細書で用いられる「軸方向の」、「軸方向に」、およびこれらの類似用語は、回転軸に実質的に平行に、または回転軸と同一線に沿って、延伸するという意味を含むことが意図されている。

明示的な断りがない限り、本明細書で用いられる「空隙」、「間隙」、およびこれらの類似用語のいずれも、２つ以上の物体または表面の間に気体が存在するか流体が存在するかに拘らず、これらの２つ以上の物体または表面を隔てる距離を有するものであると理解されるべきである。

さらに、本明細書で用いられる「径方向」、「軸方向」、およびこれらの類似用語のいずれも、半径に沿って延伸するという意味、または、回転軸に実質的に垂直な線を包含することが意図されている。

最後に、本明細書で用いられるように、「一実施形態」または「ある実施形態」と言及する場合、その実施形態に関連して記載される特定の要素、特性、構造、または特徴が、少なくとも一つの実施形態に含まれることが意図されている。本明細書の各所で「一実施形態では」という文言が用いられていても、必ずしも全てが同じ実施形態を指すのではない。

本明細書に開示される発明コンセプトは、電気エネルギー発電機に関する。大まかに、発電機は、１対以上の、径方向に同心円状に配置され、互いに対向し、固定され、軸方向の空隙により隔てられた磁界源およびコイルの対を有する。磁界源とコイルとを隔てる空隙には、干渉ドラムが配置され、干渉ドラムは、その軸方向の表面に沿って、交互に磁界透過領域と磁界不透過領域とを有する。干渉ドラムを回転させると、固定された磁界源と固定されたコイルとの間の磁界は、干渉ドラムアセンブリの交互に配置された領域により、コイルに到達し、またはコイルに到達しないよう跳ね返される。結果として発生する径方向磁束により、コイルに電流が誘導される。

図面、特に図１を参照すると、支持アセンブリ５４、一つ以上の翼５２、シャフト５６、発電機アセンブリ筺体５８、および発電機アセンブリ１００を有する風力発電タービン５０が示されている。発電機アセンブリ筺体５８を部分的に切り欠いて発電機アセンブリ１００を示している。発電機アセンブリ筺体５８は、支持アセンブリ５４に接続される。発電機アセンブリ筺体５８は、ナセルと呼ぶ場合もある。発電機アセンブリ１００は、発電機アセンブリ筺体５８の内部に設けられ、翼５２はシャフト５６によって発電機アセンブリ１００に接続される。

図２〜図３Ｂを参照すると、発電機アセンブリ１００は、ベースプレート１０２、一つ以上の磁束アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂ（明確性を期すべく、２つ示される）、および干渉ドラムアセンブリ１０６を有する。明確性を期して、ベースプレート１０２は、適宜、水平方向に配置されているとして説明し、磁束アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂ、並びに干渉ドラムアセンブリ１０６は、水平方向に配置されたベースプレート１０２に対して相対的に説明する。しかし、このような配置の指定は、発電機アセンブリ１００の各部材間の配置を示しているだけであって、なんらかの外部の物体、方向、または配置に必ずしも関連しない。このような指定は、明確性および便宜性だけを目的としたものであって、本明細書に開示される発明コンセプトをなんらかの意味において限定するものと見なされるべきでない。

ベースプレート１０２は、好ましくは、中心（図４の１３４）を有する実質的に水平なディスク形状の平坦面（図４の１３２）を規定する。磁束アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂ、並びに干渉ドラムアセンブリ１０６は、ベースボルト１０８によってベースプレート１０２に取り付けることができるが、その他の取り付け方法を用いることもできる。磁束アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂは、好ましくは、ベースプレート１０２から実質的に垂直に延伸する。磁束アセンブリ１０４ａおよび１０４ｂは、構成および機能が実質的に同じであるので、以下では磁束アセンブリ１０４ａだけを説明する。磁束アセンブリ１０４ａは、磁束ベース１１０、コイルアセンブリ１１２、および磁石アセンブリ１１４を含む。コイルアセンブリ１１２および磁石アセンブリ１１４は、好ましくは、磁束ベース１１０に取り付けられ、互いに対向するように配置される。コイルアセンブリ１１２および磁石アセンブリ１１４は、好ましくは、ベースプレート１０２の中心に関して径方向に配置され、好ましくは、内部に干渉ドラムアセンブリ１０６が、好ましくは少なくとも部分的に設けられる軸方向環状空隙１１６により隔てられる。コイルアセンブリ１１２の方が、磁石アセンブリ１１４よりも、ベースプレート１０２の中心１３４に近接して示されているが、代わりに、磁石アセンブリ１１４の方を、コイルアセンブリ１１２よりもベースプレート１０２の中心１３４に近接して配置することもできることは理解されたい。

発電機アセンブリ１００は、ベースプレート１０２に取り付けられた６個の磁束アセンブリ１０４ａを有してよく、磁束アセンブリ１０４ａは、ベースプレート１０２により規定されるディスク形状面１３２（図４）に関して対称的に配置される。６個の磁束アセンブリ１０４ａのうち任意の２つの間の距離は、好ましくは、その他の任意の２つの磁束アセンブリ１０４ａ間の距離に等しく、したがって、６個の磁束アセンブリ１０４ａは、ベースプレート１０２のディスク形状面１３２（図４）に沿って６０度ずつ離間し、その中心１３４（図４）から径方向に延在する。しかし、本明細書に開示される発明コンセプトでは、本発明の範囲から逸脱することなく、別の数の磁束アセンブリ１０４ａを使用することができることは理解されよう。

干渉ドラムアセンブリ１０６は、好ましくは、ベースプレート１０２から実質的に垂直に延在する。干渉ドラムアセンブリ１０６は、シャフト１１８、シャフト筺体２３０、ハブアセンブリ１２８、およびドラム２２６を有する。シャフト１１８は、中心軸１２０を有し、好ましくは、ベースプレート１０２の中心１３４を通ってベースプレート１０２に実質的に垂直に延伸する。ベースプレート１０２の下方に延伸するシャフト１１８の端部は、たとえば、シャフトカラー１２２（図３Ａ参照）によって保持することができる。シャフト１１８は、形状を実質的に円筒状とすることができ、十分な強度および耐久性を有する任意の適切な材料から形成することができ、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく、非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。シャフト１１８は、任意の適切な構成により、ハブアセンブリ１２８に接続される。ハブアセンブリ１２８は、好ましくは、実質的に円筒状のハブ１３０を有し、または、シャフト１１８とドラム２２６とを接続する１個、２個、またはそれ以上のスポーク（不図示）を有することができる。ハブ１３０は、好ましくは、ベースプレート１０２の面１３２に実質的に平行である。ハブ１３０は、シャフト１１８に接続される。ハブ１３０は、所望の強度および耐久性を有する任意の適切な材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく、非導電性および／または非鉄の材料から形成することができる

ドラム２２６は、好ましくは、実質的に円筒状の側壁２７６を有する。ドラム２２６は、ハブ１３０に接続される。ドラム２２６は、好ましくは、ベースプレート１０２に実質的に垂直であり、シャフト１１８が中心軸１２０周りに回転すると、ベースプレート１０２の中心１３４周りに回転するようになっている。ドラム２２６は、コイルアセンブリ１１２と磁石アセンブリ１１４との間の空隙１１６に少なくとも部分的に配置される。ドラム２２６は、図１６〜図２６を参照して以下に記載する方法で製造することができる。

図４を参照すると、ベースプレート１０２は、任意の適切な形状とすることができ、実質的に平坦な実質的にディスク形状の面１３２を好ましくは規定する。面１３２は、中心１３４、好ましくは中心１３４に位置する開口１３６、第１セットの開口１３８、および第２セットの開口１４０を有する。明確性を期して、開口１３８および１４０のうちいくつかだけを図４に示す。

第１セットの開口１３８は、比例的に増大する半径を有する４個の同心円状のリング１４４ａ〜１４４ｄが規定されるように面１３２に沿って配置され、約６０度で分割した６本の半径線１４２が形成されるように配置される。

第２セットの開口１４０は、２個の同心円状のリング１４６ａ〜１４６ｂが規定され、第１セットの開口１３８により規定される半径線１４２から好ましくは約３０度オフセットされた６本の半径線１４８が形成されるように面１３２に沿って配置することができる。開口１３８は、干渉ドラムアセンブリ１０６および磁束アセンブリ１０４ａをベースプレート１０２に取り付けるべく、ベースボルト１０８を受け取るように構成することができる。ベースプレート１０２は、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料等の熱硬化性プラスチックラミネート材料から形成することができるが、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）等のアクリルプラスチック、または適切な強度および耐久性を有するその他の任意の材料を使用することができる。ベースプレート１０２は、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく、非導電性および／または非鉄の材料から形成される。ベースプレート１０２のディスク形状面１３２は、好ましくは、直径を約２４インチとすることができるが、ベースプレート１０２の製造に使用される材料および／または発電機アセンブリ１００が遭遇するであろうと予測される動作的および環境的な変数に基づいて、ベースプレート１０２の寸法を変更することができることは理解されよう。

ベースプレート１０２は、発電機アセンブリ１００の各部材を構造的に支持するべく機能することができる。開口１３８および１４０の形状、寸法、構成、および数は、多様であってよい。開口１３６は、内部を貫通してシャフト１１８を受け取る。ベースプレート１０２は、発電機アセンブリ１００を環境的な変動から保護する外側筺体（不図示）の一部を規定することができる。または、発電機アセンブリ１００は、たとえば、図１に示す発電機アセンブリ筺体５８等の別の保護筺体で完全に、または部分的に取り囲むことができる。ベースプレート１０２は、干渉ドラムアセンブリ１０６、磁石アセンブリ１１４、およびコイルアセンブリ１１２をベースプレート１０２の面１３２上で同心円の半径上に配置させることができる限り、任意の寸法または形状を有することができることは理解されるべきである。

図５Ａ〜５Ｂを参照すると、磁束ベース１１０は、好ましくは、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料等の熱硬化性プラスチックラミネート材料から形成されるが、適切な強度および耐久性を有する任意の材料を使用することができる。磁束ベース１１０は、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく、非導電性および／または非鉄の材料から形成される。磁束ベース１１０は、好ましくは、厚さが約１インチであるが、製造に使用される材料および／または発電機アセンブリ１００が遭遇するであろうと予測される動作的および環境的な変数に基づいて、磁束ベース１１０の寸法を変更することができることは理解されよう。

磁束ベース１１０は、好ましくは、細長い形状を有しており、第１端部１５０、第２端部１５２、切り欠き中間部１５４、および底部１５６を有する。底部１５６は、好ましくは、磁束ベース１１０をベースプレート１０２に取り付ける４個のベースボルト１０８を内部に螺受け取りする４個のベース開口１５８を有する。磁束ベース１１０の底部１５６は、磁束ベース１１０がベースプレート１０２の面１３２と面一となり、磁束ベース１１０がベースプレート１０２の面１３２から実質的に垂直に延伸するように、実質的に平坦な長方形の表面を有してよいが、その他の構成を使用することもできる。磁束ベース１１０は、当技術分野で周知の任意の適切な手段、たとえば、ねじ、びょう、溶接、接着剤、およびこれらの組み合わせにより、面１３２に取り付けることができることは理解されよう。または、磁束ベース１１０およびベースプレート１０２は、単一体として形成してよく、または、別の要素（不図示）を使用して磁束ベース１１０をベースプレート１０２に接続してよい。磁束ベース１１０には、取り付け開口１６０が、その第１端部１５０および第２端部１５２の平坦面に開口または形成されてもよい。開口１６０は、好ましくは、実質的に長方形状に配置され、ベース開口１５８に実質的に垂直である。開口１６０は、磁石アセンブリ１１４およびコイルアセンブリ１１２を磁束ベース１１０に取り付けることができるように機能する。

図６を参照すると、磁束アセンブリ１０４ａは、コイルアセンブリ１１２および磁石アセンブリ１１４を有する。

コイルアセンブリ１１２は、コイル台１９０およびコイル１９２を有する。コイル１９２は、コイル１９２がコイル台１９０に取り付けられるように用いられる２個の取り付け開口１９５を有することができる。コイル台１９０は、磁束ベース１１０の開口１６０と実質的に位置が揃った開口１９４を有する。コイル台１９０は、ボルト１９６を開口１９４および取り付け開口１６０に挿入することにより、磁束ベース１１０に取り付けることができる。コイル台１９０には、２個の取り付け開口１９５を開口または形成することができ、取り付け開口１９５は、取り付け開口１６０に一致するように設けられ、ボルト１９７を受け入れてコイル１９２をコイル台１９０に固定する。コイル１９２は、任意の従来のコイル１９２とすることができ、コイル１９２は、磁石１７２から磁束を受け取って、コイル１９２からの電子をコイル１９２の外部にあってよい電気回路（不図示）に流すことができる限り、任意の型または数の巻線、コア、および／または極（ｐｏｌｅｓ）を有することができる。

図７を参照すると、コイル台１９０は、好ましくは、厚さが約０．５インチであるが、製造に使用される材料および／または発電機アセンブリ１００が遭遇するであろうと予測される動作的および環境的な変数に基づいて、コイル台１９０の寸法を変更することができることは理解されよう。コイル台１９０は、開口１９４によってコイルアセンブリ１１２を磁束ベース１１０に構造的に取り付けるように機能する。コイル台１９０は、たとえば、ボルト、ナット、ネジ、溶接、接着剤、またはその他の任意の適切な手段により、磁束ベース１１０に直接的に取り付けることができる。コイル台１９０は、好ましくは、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料から形成することができるが、適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく、非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。コイル台１９０は、固定位置で磁束ベース１１０に取り付けることができる。または、コイル台１９０は、たとえば、コイル台１９０を磁束ベース１１０に対してスライドできるようにするスロットを用いることにより、調節可能な位置で磁束ベース１１０に取り付けることができる。

図８〜図１１を参照すると、磁石アセンブリ１１４は、好ましくは、磁石１６２、磁石スライド１６４、磁石台１６６、および任意の磁石ブラケット１９８を有する。

磁石１６２は、好ましくは、磁気導電性のバー１７０に接続され、一体的な磁石１７２を形成する一対の磁石１６８を含む。磁石１６８は、任意の磁石とすることができ、任意の適切な材料から形成することができ、等方性または異方性またはこれらを組み合わせたものとすることができる。磁石１６８は、任意の強度とすることができ、発電機アセンブリ１００に要求される寸法および出力に基づいて、多様な寸法および形状とすることができる。磁石１６８は、磁石アセンブリ１１４とコイルアセンブリ１１２との間の空隙１１６の少なくとも一部を規定し、かつ、好ましくは、コイルアセンブリ１１２と磁気的に連通するに適した任意の構成で配置することができる。磁石１６８は、永久磁石、電磁石、またはこれらを組み合わせたものであってよい。一対の磁石１６８は、好ましくは、バー１７０により接続され、一体的な磁石１７２が形成される。バー１７０は、好ましくは、鋼鉄から形成されるが、２つの磁石１６８を接続して一体的な磁石１７２とするよう昨日する限り、任意の適切な材料から形成することができる。または、磁石１７２は、単一の磁石（不図示）とすることができる。バー１７０には、中心開口２００をその内部に形成することができ、中心開口２００は、ボルト２０２を受け入れる。バー１７０は、ダボピン２０６を部分的に受け入れるダボピン開口２０４も有してよい。

図９Ａ〜図９Ｂを参照すると、磁石アセンブリ１１４は、以下に記載するようにボルト２１４ａおよび２１４ｂまたは任意のその他の手段により、任意の磁石ブラケット１９８を取り付けることができる磁石スライド１６４をさらに有する。磁石スライド１６４には、好ましくは、内部を通る２つの開口２１６ａおよび２１６ｂが形成されており、開口２１６ａおよび２１６ｂは、好ましくは、内部にネジ山が形成されている。開口２１６ａおよび２１６ｂは、磁石ブラケット１９８を磁石スライド１６４に固定するべくボルト２１４ａおよび２１４ｂを受け入れることができるようになっている。磁石スライド１６４は、好ましくは、内部にさらに中心開口２１８が開口または形成されている。中心開口２１８は、以下に記載するように、磁石ブラケット１９８から突出するボルト２０２の部分を受け入れる。中心開口２１８は、さらに、内部にスライド調整ロッド１８２を受け入れて保持するように設計される。スライド調整ロッド１８２は、好ましくは、たとえば、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）等のアクリルプラスチック材料から形成されるが、適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。スライド調整ロッド１８２は、たとえば、エポキシ、エポキシ樹脂、またはその他の任意の接着剤を使用して中心開口２１８内に固定することができる。スライド調整ロッド１８２は、好ましくは、磁石台１６６から少なくとも部分的に横に延伸するネジ切り端部２２０を有し、スライド調整ワッシャ２２２および調整ナット２２４がスライド調整ロッド１８２のネジ切り端部２２０に取り付けられるようになっている。スライド調整ワッシャ２２２は、磁石ブラケット１９８に抗するように設けることができる。スプリング（不図示）をスライド調整ロッド１８２に被せて挿入してよく、または、その他の任意の適切な手段を用いてスライド調整ワッシャ２２２を磁石ブラケット１９８に押し付けられた状態に維持してよい。磁石スライド１６４には、内部に２つ以上の開口２２６ａおよび２２６ｂが形成されてよく、開口２２６ａおよび２２６ｂは、好ましくは、開口２１６ａおよび２１６ｂに実質的に垂直である。

磁石スライド１６４は、好ましくは、たとえば、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される材料等の厚さが１インチの熱硬化性プラスチックラミネート材料から形成されるが、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）、エポキシ樹脂等のアクリルプラスチック、または適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。さらに、磁石スライド１６４は、磁石スライド１６４が磁石１７２を支持することができ、好ましくは、磁石１７２の位置を磁束ベース１１０およびコイルアセンブリ１１２に対して調整し、空隙１１６の大きさを調整することができる限り、任意の適切な厚さ、寸法、または形状を有することができる。磁石スライド１６４は、ロックダウンボルト１８０を磁石台１６６の調整スロット１７８ａおよび１７８ｂならびに開口２２６ａおよび２２６ｂにそれぞれ挿入することにより、磁束ベース１１０に取り付けることができる。磁石スライド１６４の位置は、調整ナット２２４を締めること、または緩めることにより調整することができ、それにより、ロックダウンボルト１８０は調整スロット１７８ａおよび１７８ｂでスライドし、磁石スライド１６４は磁石台１６６に対して、ひいては磁束ベース１１０およびコイルアセンブリ１１２に対して移動する。ロックダウンボルト１８０を締めることで磁石スライド１６４を定位置に固定することができる。

図１０Ａ〜図１０Ｂを参照すると、任意の磁石ブラケット１９８は、形状を実質的に長方形とすることができ、実質的に平坦な面を有してよい。磁石ブラケット１９８は、２つの取り付け開口２１２ａおよび２１２ｂ、中心開口２０８、並びにダボピン開口２０４を有することができる。ダボピン開口２０４は、少なくとも部分的にダボピン２０６を受け入れ、ダボピン２０６およびボルト２０２を磁石１７２および磁石ブラケット１９８に係合させて、磁石１７２および磁石ブラケット１９８が互いに対して回転しないようにする。しかし、その他の任意の適切な手段を使用して、磁石１７２および磁石ブラケット１９８を互いに固定することができ、たとえば、複数のダボピン、複数のボルト、または、ねじ、びょう、溶接、および接着剤のうち一つ以上を使用することができることは理解されよう。磁石ブラケット１９８は、好ましくは、対となった横方向の開口２１２ａおよび２１２ｂが内部に開口または形成されており、開口２１２ａおよび２１２ｂは、それぞれボルト２１４ａおよび２１４ｂを受け入れることができる。磁石ブラケット１９８は、好ましくは、アルミニウムから形成されるが、適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく非導電性および／または非鉄の材料を使用することができることは理解されよう。磁石ブラケット１９８は、磁石１７２を磁石スライド１６４に接続するよう機能する限り、多様な形状および寸法を有することができる。または、磁石ブラケット１９８を省き、磁石１７２を直接的に磁石スライド１６４に接続することができる。

図１１を参照すると、磁石台１６６は、好ましくは、形状が実質的に長方形であり、好ましくは、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料等の熱硬化性プラスチックラミネート材料から形成されるが、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）、エポキシ樹脂等のアクリルプラスチック、または、適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。磁石台１６６は、磁束ベース１１０の取り付け開口１６０と実質的に位置が揃うよう離間された４個以上の取り付け開口１７４を有してよい。磁石台１６６は、ボルト（不図示）を対応する取り付け開口１７４および取り付け開口１６０に挿入することにより、磁束ベース１１０に取り付けられてよい。磁石台１６６は、その内部に２つの調整スロット１７８ａおよび１７８ｂが形成されてよい。調整スロット１７８ａおよび１７８ｂは、磁石スライド１６４の開口２１２ａおよび２１２ｂに対応することができる。調整スロット１７８ａおよび１７８ｂは、ロックダウンボルト１８０（不図示）が調整スロット１７８ａおよび１７８ｂならびに開口２１２ａおよび２１２ｂに挿入できるようにして、ロックダウンボルト１８０が調整スロット１７８および１７８ｂ内でスライドできるようにし、磁石スライド１６４が磁石台１６６に対して摺動可能に調整されるように機能してよい。コイルアセンブリ１１２が磁束ベース１１０に取り付けられたとき、磁石スライド１６４は、磁石台１６６に取り付けられ、空隙１１６の大きさは、磁石スライド１６４を磁石台１６６に対してスライドさせることにより調整することができる。磁石スライド１６４が所望の位置に来たら、ロックダウンボルト１８０を締めることにより磁石スライド１６４を固定することができる。

図１２〜図１４Ｃを参照すると、干渉ドラムアセンブリ１０６は、シャフト１１８、円筒状ドラム２２６、およびドラム２２６をシャフト１１８に接続して、シャフト１１８を回転させたときにドラム２２６が回転するようにするハブ１３０を有してよい。シャフト１１８は、ベースプレート１０２に取り付けられてよいシャフト筺体２３０に収容することができる。シャフト筺体２３０は、ベアリングチューブ２３２、シャフトベアリング１２４、ガセット板２３４、長ガセット板ボルト２３６ａ、および短ガセット板ボルト２３６ｂを有してよい。シャフト筺体２３０は、好ましくは、ベースボルト１０８によりベースプレート１０２に取り付けられ、シャフト筺体２３０の中心が実質的にベースプレート１０２の中心開口１３６上に決められ、シャフト１１８がベースプレート１０２の中心開口１３６を通って延伸する。ベアリングチューブ２３２は、形状を実質的に円筒状とすることができ、第１行の開口２４０ａおよび第２行の垂直方向にオフセットされた開口２４０ｂが貫通するように開口または形成されてよい。開口２４０ａおよび２４０ｂは、ネジ山が形成されており、それぞれ長ガセット板ボルト２３６ａおよび短カセット板ボルト２３６ｂを受け入れるようになっている。開口２４０ａおよび２４０ｂは、ベアリングチューブ２３２の長手方向軸に実質的に垂直とすることができる。

ベアリングチューブ２３２は、その下方端部および上方端部に２つ以上の環状凹み２４６が形成されてよい。２つの環状凹み２４６は、内部に環状シャフトベアリング１２４を受け入れることができる。シャフトベアリング１２４は、ベアリングチューブ２３２と協働してシャフト１１８を回転可能に固定および収容し、シャフト１１８がその中心軸１２０周りに円滑に回転できるようにする。開口２４０は、ベアリングチューブ２３２の円筒形の表面において直径上に対置させることができる。ベアリングチューブ２３２は、好ましくは、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料等の熱硬化性プラスチックラミネート材料から形成されるが、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）、エポキシ樹脂等のアクリルプラスチック、または適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。

図１５Ａ〜図１５Ｃを参照すると、ガセット板２３４は、底面２５０、および面１３２に実質的に垂直なベアリングチューブ面２５２を有することができる。底面２５０には、２つの開口２５４が形成されている。開口２５４は、内部にネジ山が形成されてよく、ガセット板２３４をベースプレート１０２に取り付けるべくベースボルト１０８を受け入れる。ベアリングチューブ面２５２には、２つ以上の開口２５６ａおよび２５６ｂを開口または形成することができる。開口２５６は、長ガセット板ボルト２３６ａおよび短ガセット板ボルト２３６ｂをそれぞれ受け入れて、ベアリングチューブ２３２をガセット板２３４に固定させる。いくつかのガセット板２３４をベアリングチューブ２３２に固定して、ガセット板２３４のベアリングチューブ面２５２によって、ベアリングチューブ２３２がベースプレート１０２に対して実質的に垂直に支持されるようにすることができる。

ベアリングチューブ２３２に取り付けられるガセット板２３４の数は、１つだけとすることができ、ベアリングチューブ２３２およびガセット板２３４の大きさにより、任意の奇数または偶数とすることができる。偶数のガセット板２３４を使用する場合、ガセット板２３４は、好ましくは、ベアリングチューブ２３２に、直径上で対向する位置で取り付けられる。奇数のガッセット板２３４を使用する場合、ガセット板２３４は、好ましくは、ベアリングチューブ２３２の円筒形の面に沿って一定間隔で配置され、任意の２つのガセット板２３４の間の距離が、その他の任意の２つのガセット板２３４の間の距離と実質的に同一となるようにされる。または、ガセット板２３４を省き、ベアリングチューブ２３２を当技術分野で周知の任意の従来の手段によりベースプレート１０２に固定することができる。たとえば、ベアリングチューブ２３２をベースプレート１０２に溶接することができる。または、ベアリングチューブ２３２およびベースプレート１０２を単一体として形成してもよい。

ガセット板２３４は、好ましくは、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料等の熱硬化性プラスチックラミネート材料から形成されるが、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）、エポキシ樹脂等のアクリルプラスチック、または適切な強度および耐久性を有する任意の材料、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく非導電性および／または非鉄の材料を使用することができる。

図１６を参照すると、図２に示す発電機アセンブリ１００のドラム２２６を製造する好ましい方法４００は、段階４０２〜４２０を備え、以下に詳細に記載する。

図１７Ａ〜図１７Ｂを参照すると、段階４０２では、ハブ１３０をマンドレル２６０に取り付ける。ハブ１３０は、２つの開口２５８ａおよび２５８ｂを有するよう示される。開口２５８ａおよび２５８ｂには、好ましくは、ネジ山が内部に形成されている。マンドレル２６０には、２個のディク形状の側部２６２が取り付けられていてよく、開口２５８ａおよび２５８ｂに長ボルト２６６および短ボルト２６４がそれぞれ挿入されることで、ハブ１３０に取り付けられているように示されている。ハブ１３０は、好ましくは、ディク形状であり、平坦面２６８および軸面２７０を有してよい。ハブ１３０の軸面２７０には、好ましくは、環状凹み２７２が形成されている。環状凹み２７２は、ドラム２２６の円筒状側壁２７６の各層を構造的に支持する役割を有する。ハブ１３０は、ＧａｒｏｌｉｔｅＧ−１０の名前で販売される種類の材料等の熱硬化性プラスチックラミネート材料等の任意の適切な材料から形成することができる、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ（商標）等のアクリルプラスチック、または適切な強度および耐久性を有する任意の材料を使用してもよい。ハブ１３０は、好ましくは、発電機アセンブリ１００内に渦電流が誘導される可能性を抑制するべく、非導電性および／または非鉄の材料から形成される。マンドレル２６０は、好ましくは、実質的に円筒状の外面２７８を有する。

離型剤またはフィルムを面２７８に適用するが、ハブ１３０には適用しない。離型剤またはフィルムは、たとえば、ワックス系離型剤、水性離型剤、シリコン系離型剤、テフロン（登録商標）系離型剤、これらを組み合わせたもの等の、当技術分野で知られた任意の従来の離型剤またはフィルムとすることができる。離型剤は、後に、完成した円筒状側壁２７６をマンドレル２６０から分離させつつ、円筒状側壁２７６をハブ１３０に取り付けられたままに維持するべく機能する。マンドレル２６０は、製造、機械加工、および分解／再組み立ての間、形状を維持することができる任意の材料、たとえば、航空機級のアルミニウムまたはその他の金属、および非金属から形成することができる。

図１８Ａ〜図１８Ｂを参照すると、段階４０４では、面２７８の上および環状凹み２７２の中にエポキシ系繊維ガラスからなる第１の層２８０を形成する。第１の層２８０は、好ましくは、マンドレル２６０の面２７８の全体において、約０．１５７インチの実質的に均一な厚さを有しており、好ましくは、環状凹み２７２における厚さとは異なる。しかし、第１の層２８０は、ドラム２２６の大きさおよび発電機アセンブリ１００に予測される動作的な変数によって必要とされるならば、厚さが不均一であってよく、厚さが異なる３つ以上の部分を有することができる。第１の層２８０は、好ましくは、エポキシ系繊維ガラスから形成されるが、当技術分野で知られるその他の任意の適切な材料を使用することができる。第１の層２８０は、ドラム２２６の円筒状側壁２７６の最内側層であり、円筒状側壁２７６の残りの層に構造的支持を与えるべく機能してよい。

図１９Ａ〜図１９Ｂを参照すると、段階４０６では、第１の層２８０を切削して座部２８２を形成する。座部２８２は、好ましくは、環状凹み２７２上に少なくとも部分的に広がり、かつ面２７８上に少なくとも部分的に広がる幅を有し、好ましくは、厚さ（または深さ）が均一である。しかし、座部２８２は、厚さまたは深さが異なる２つ以上の領域を有することができ、環状凹み２７２を越えて広がらないことは理解されよう。

図２０Ａ〜図２０Ｂを参照すると、段階４０８では、磁気シールドフィルムからなる第２の層２８４を、第２の層２８４の幅が、好ましくは座部２８２の幅と実質的に同一になるように、第１の層２８０の周囲に巻く。第２の層２８４は、Ｍｅｔｇｌａｓ（登録商標）の名前で販売され、米国特許出願公報第１１／３２０，７４４号に記載されるフィルム等の磁気シールドフィルムから形成することができる。または、永久磁化に対する耐性があり、磁界を跳ね返すことができる任意の材料を用いて、第２の層２８４を形成することができる。一つの非限定例では、所望の機械的特性および電磁的特性を有する一つ以上の適切な非晶質または結晶質の合金のリボン、フィルム、またはワイヤを用いて、第２の層２８４を形成することができる。第２の層２８４は、好ましくは、厚さが約０．２００インチであるが、ドラム２２６の大きさ、用いられる磁界の強度、または、発電機アセンブリ１００のその他の動作的変数によっては、厚さを変更することができる。第２の層２８４は、ドラム２２６の円筒状側壁２７６の磁界不透過円筒状層２８４を形成する。

図２１Ａ〜図２１Ｂを参照すると、段階４１０では、エポキシ系繊維ガラスからなる第３の層２８６を、第３の層２８６の幅が好ましくは第１の層２８０の幅と実質的に同一になるように、面２７８および軸面２７０に形成する。第３の層２８６は、好ましくは、第２の層２８４上の厚さが実質的に均一であり、好ましくは、第１の層２８０上の厚さが異なる。しかし、ドラム２２６の大きさおよび発電機アセンブリ１００に予測される動作的な変数によって必要とされるならば、第３の層２８６は、厚さが不均一であってよく、厚さが異なる３個以上の領域を有してよい。第３の層２８６は、好ましくは、エポキシ系繊維ガラスから形成されるが、その他の任意の適切な材料を使用することができる。第３の層２８６は、好ましくは、第１の層２８０と協働して、第２の層２８４を実質的に完全に包囲し、第２の層２８４を構造的に支持する。

図２２Ａ〜図２２Ｂを参照すると、段階４１２では、円筒状側壁２７６に磁界透過開口２８８を形成する。開口２８８は、たとえば、第３の層２８６および第２の層２８４を実質的に完全にくり貫き、好ましくは、第１の層２８０を部分的に切削することにより形成することができる。好ましくは、２個の開口２８８が、円筒状側壁２７６の真っ直ぐな軸線に沿って形成され、２個の開口は、好ましくは、第３の層２８６、第２の層２８４、および第１の層２８０のいずれもがくり貫かれていない中間領域２９０により隔てられる。２個の開口２８８は、さらに、いずれの層もくり貫かれていない２個の端部領域２９２を規定することができる。円筒状側壁２７６の１個以上の層に、開口２８８を１個だけ、または開口２８８を３個以上、くり貫いてよいことは理解されよう。さらに、開口２８８が第２の層２８４を実質的に完全に貫通している限り、開口２８８は、第１の層２８０に食い込まなくてよい。開口２８８は、当技術分野で知られた任意の手段で形成してよい。

開口２８８は、円筒状側壁２７６に磁界透過領域２９４を形成する。開口２８８は、形状を実質的に長方形とすることができ、たとえば、１インチ×１．７５インチの寸法を有することができる。しかし、開口２８８の寸法および形状は、本明細書に開示する発明コンセプトの範囲から逸脱することなく、変更してよい。

間欠回転機構（ｉｎｄｅｘｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ）を使用してマンドレル２６０を正確に１２度回転させた後、第２セットの開口２８８を上記の通りに形成してよい。好ましくは、ドラム２２６の円筒状側壁２７６の全３６０度を包囲するべく、１２度ずつ離間された３０対の開口２８８をドラム２２６の層にくり貫く。これらの開口２８８の好ましい数および配置は、好ましい数が６個とされる磁束アセンブリ１０４ａに以下のように関連する。６個の磁束アセンブリ１０４ａは、ドラム２２６の円筒状側壁２７６の周りに等間隔に配置され、磁束アセンブリ１０４ａは６０度ずつ隔てられることになる。各開口２８８は、ドラム２２６の円筒状側壁２７６に沿って磁界透過領域２９４を規定する。残りの領域２９６は、第２の層２８４により磁界不透過である。

磁石１７２が磁界不透過領域２９６に引っ張られないようにバランスを取り、揺動を回避するべく、開口２８８の対の数を、好ましくは、２および３の両方で割り切れる数として、直径上で対置される任意の２対の磁束アセンブリ１０４ａが、好ましくは同時に開口２８８と位置が揃うか、または同時に磁界不透過領域２９６と位置が揃うように、複数対の開口２８８が配置されるようにすることができる。他の適切な開口の対の数は、たとえば、３６個（１０度ずつ離間）、２４個（１５度ずつ離間）、１８個（２０度ずつ離間）、１２個（３０度ずつ離間）、または６個（６０度ずつ離間）である。６個とは異なる数の磁束アセンブリ１０４ａを用いる場合は、磁束アセンブリ１０４ａの数と、開口２８８の数との異なる関係性を用いてよいことは理解されるべきである。磁束アセンブリ１０４ａの数と開口２８８の数との関係性の算出は、本発明に利益を有する当業者にとっては、ありふれたものである。

開口２８８の数は、開口２８８の形状および大きさ、並びに何対かの開口２８８間の角度的距離によって変更してよいことは理解されよう。さらに、本明細書に開示する発明コンセプトのいくつかの典型的な実施形態では、１対の開口２８８を用いてよいことは理解されよう。

図２３Ａ〜図２３Ｂを参照すると、段階４１４では、開口２８８に、好ましくは第３の層２８６の厚さと実質的に等しい厚さまで、エポキシまたはその他の適切な材料を充填する。エポキシの代わりに任意の適切な材料を使用することができることは理解されよう。さらに、エポキシの厚さを変更してよいことも理解されよう。

図２４Ａ〜図２４Ｂを参照すると、段階４１６では、ドラム２２６の円筒状側壁２７６の全体に沿って２つ以上の環状溝２９８を形成する。環状溝２９８は、当技術分野で知られる任意の方法で形成してよい。環状溝２９８は、好ましくは、第３の層２８６の厚さよりも小さい深さで形成される。環状溝２９８の深さは、環状溝２９８が第２の層２８４に達しない限り、変更してよい。環状溝２９８は、好ましくは互いに平行であり、開口２８８を包含することができる。環状溝２９８は、好ましくは、開口２８８を隔てるのと同じ隆起した中間領域２９０により隔てられる。環状溝２９８は、好ましくは、隆起した端部領域２９２により両側を画定される。環状溝２９８は、ドラム２２６の円筒状側壁２７６に構造的な支持および強度を与え、同時に、空隙１１６内に配置される円筒状側壁２７６の厚さを最小化するよう機能することができる。環状溝２９８の数を、開口２８８の数に対応するよう変更してよいことは理解されよう。本明細書に開示する発明コンセプトの代替的な実施形態は、環状溝２９８を有さなくてよく、または、たとえば、複数の環状溝２９８ではなく、１個の環状溝２９８を有してよいことも理解されよう。

図２５Ａ〜図２５Ｂを参照すると、段階４１８では、ドラム２２６からマンドレル２６０を取り除く。たとえば、短ボルト２６４および長ボルト２６６を取り除き、２個のボルト３００を用いて、マンドレル２６０をドラム２２６から押し離すことができる。マンドレル２６０は、当技術分野で知られるその他の任意の適切な手段で取り除いてよいことは理解されよう。

図２６を参照すると、段階４２０では、完成したドラム２２６を清掃してバランスを取る。ドラム２２６がバランスを欠いている場合、一つ以上の軽減孔３０２をハブ１３０に穿孔してよい。さらに、ハブ１３０から最も遠くに位置する円筒状側壁２７６の角を丸めてよい。さらに、ドラム２２６の円筒状側壁２７６を、たとえば、平坦化かつ研磨してよい。ドラム２２６は、たとえば、サンドブラスティング、切削（ｇｒｉｎｄｉｎｇ）、または釣り合い重りもしくは補正おもり、およびこれらを組み合わせたもの等の当技術分野で知られるその他の任意の手段でバランスを取ってよいことは理解されよう。

ドラム２２６の円筒状側壁２７６の備える層の数は、たとえば、１層から４層以上まで変化させることができ、用いられる各層の相対的位置は変動しうる。さらに、ハブ１３０は、ドラム２２６の第１の層を含んでよい。ドラム２２６は、本明細書に開示される発明コンセプトの範囲および趣旨から逸脱することなく多様な方法および材料を使用して製造してよいことは理解されよう。たとえば、本発明コンセプトのいくつかの実施形態では、所定の配置の磁界透過材料を、側壁に沿って磁界不透過領域を規定するよう構成してよい。

動作時、本明細書に開示される発明コンセプトに係る発電機アセンブリ１００は、以下のように発電してよい。シャフト１１８、好ましくは、風力発電タービン５０のシャフト５６に接続される。風によって風力発電タービン５０の翼５２が回転すると、シャフト１１８を回転させる機械的エネルギーが供給され、それにより、磁石１７２をコイル１９２から隔てる空隙１１６内で円筒状側壁２７６が回転する。円筒状側壁２７６に交互に配置された磁界透過領域２９４および磁界不透過領域２９６は、好ましくは、ドラム２２６の回転にしたがって、磁石１７２とコイル１９２との間に交互に配置される。磁界透過領域２９４では、好ましくは、磁界はドラム２２６の円筒状側壁２７６を透過し、磁界不透過領域２９６では、磁界は跳ね返され、円筒状側壁２７６を透過しない。この交番磁界によって、径方向磁束が発生し、これによりコイル１９２に電流が誘導される。次に、電流は外部回路を流れ、整流器、インバータ、変圧器等の装置による目的の用途向けに、所望の利用可能な電圧および周波数で出力が最適化される。

発電機アセンブリ１００のシャフト１１８を回転させるのに使われる機械的エネルギーは、たとえば、水力タービン、蒸気タービン、内燃エンジン、蒸気エンジン、石炭タービン、水車等の任意の適切な供給源から供給することができるが、これらに明示的に限定されない。風力発電タービン５０のシャフト５６と発電機アセンブリ１００のシャフト１１８との接続は、直接的な機械的接続であってよく、または、歯車箱、速度制御アセンブリ、または制動アセンブリを使用してシャフト５６をシャフト１１８に接続してよい。複数の開口および磁束アセンブリを有するドラム２２６の設計および再構成可能特性により、ドラム２２６の１回の回転により２つ以上の磁界変動を誘導することができるので、風力または水力で駆動されるタービン等の低回転数条件およびこれらに限定されない条件に良好に適合させることができる。

本明細書に提示かつ記載した寸法は、本明細書に開示した発明コンセプトに係る発電機アセンブリ１００の商用の実施形態には適切でない場合があることは理解されよう。本明細書に開示された発明コンセプトを用いて製造された発電機アセンブリ１００の商用実施形態は、寸法がずっと大きく、より多数の磁束アセンブリ１０４ａを備える可能性がある。本明細書に開示された発明コンセプトの例示的な商用実施形態を図２７〜図２８に示す。発電機アセンブリ１００は、複数の行３１０に順に配置された複数行の磁束アセンブリ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃを備え、発電機アセンブリ１００の出力を高める。複数の磁束アセンブリ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃは、たとえば、ドラム２２６に沿って、２つ以上の磁束アセンブリ１０４ａが行３１０ａを形成し、２つ以上の磁束アセンブリ１０４ｂが行３１０ｂを形成し、２つ以上の磁束アセンブリ１０４ｃが行３１０ｃを形成するように配置することができる。効率性を高めるべく、複数の磁束アセンブリ１０４ａ、１０４ｂ、および１０４ｃにより、１行、２行、または４行以上のこのような行３１０ａ、３１０ｂ、および３１０ｃを形成することができる。図２８に示すように、各行３１０の磁束アセンブリ１０４は、固定量Φ（本例では６０度）ずつ角度的にオフセットすることができる。さらに、行３１０どうしの間では、磁束アセンブリ１０４を、固定量Θ、本例では２０度ずつ、角度的にオフセットすることができる。ΦおよびΘは、変化させることができ、各行３１０における磁束アセンブリ１０４の数および／または発電機アセンブリ１００の行３１０の数に依存するであろう。

さらに、永久磁石を磁界源として記載したが、電磁石、永久磁石および電磁石の組み合わせ、または、その他の任意の適切な磁界源を、本明細書に開示される発明コンセプトに、その範囲および趣旨から逸脱することなく、使用してよいことは理解されよう。

上記の記載から、本明細書に開示した発明コンセプトは、目的を遂行し、本明細書に記載した利点および本明細書に開示した発明コンセプトに本来備わっている利点を達成するべく、十分な適合性を持つことは明らかである。本明細書に開示した発明コンセプトの現在好ましいとされる実施形態を開示の目的で記載したが、当業者には容易に察せられ、本明細書に開示され特許請求される発明コンセプトの範囲および趣旨の中で達成することができる数多くの変更が可能であることは理解されよう。
[項目１]
壁面を有するマンドレルをハブに取り付ける段階と、
１個以上の磁界透過領域および１個以上の磁界不透過領域を交互に有するように干渉ドラムの側壁を形成する段階と
を備える方法。
[項目２]
さらに、上記ハブはその軸面に環状凹みを有する項目１に記載の方法。
[項目３]
上記ハブは、１個以上のスポークをさらに有する項目２に記載の方法。
[項目４]
磁界透過材料の第１の層を、上記壁面上および上記環状凹み内に、上記第１の層が、上記壁面上で第１の厚さを有し、上記環状凹み上で第２の厚さを有するように、形成する段階をさらに備える項目２または３に記載の方法。
[項目５]
第１の深さと、上記環状凹み上に少なくとも部分的に広がり、かつ上記壁面上に実質的に全体に広がる第１の幅とを有する座部を上記第１の層に形成する段階をさらに備える項目４に記載の方法。
[項目６]
磁界不透過材料の第２の層を、上記第２の層が上記座部の上記第１の深さと実質的に等しい第３の厚さを有するように、上記座部に形成する段階をさらに備える項目５に記載の方法。
[項目７]
磁界透過材料の第３の層を、上記第３の層が第４の厚さを有するように、上記壁面上および上記環状凹み内に形成する段階をさらに備える項目６に記載の方法。
[項目８]
上記第３の層を完全に貫通し、上記第２の層を実質的に完全に貫通する少なくとも１個の開口を上記壁面の上に形成する段階をさらに備える項目７に記載の方法。
[項目９]
上記少なくとも１個の開口は、上記干渉ドラムの上記側壁に磁界透過領域を形成する項目８に記載の方法。
[項目１０]
上記少なくとも１個の開口に、磁界透過材料を、上記第３の層の上記第４の厚さに実質的に等しい第５の厚さまで、充填する段階をさらに備える項目８または９に記載の方法。
[項目１１]
上記マンドレルを上記ハブから取り除く段階をさらに備える項目１から１０のいずれか１項目に記載の方法。
[項目１２]
上記干渉ドラムのバランスを取る段階をさらに備える項目１から１１のいずれか１項目に記載の方法。
[項目１３]
上記マンドレルの上記壁面に離型剤を適用する段階をさらに備える項目１から１２のいずれか１項目に記載の方法。
[項目１４]
上記第３の層を完全に貫通し、上記第２の層を実質的に完全に貫通する１対の軸方向にオフセットされた開口を上記壁面の上に形成する段階をさらに備える項目７から１３のいずれか１項目に記載の方法。
[項目１５]
上記１対の軸方向にオフセットされた開口は、中間領域により隔てられる項目１４に記載の方法。
[項目１６]
上記１対の軸方向にオフセットされた開口によって、２個の環状端部領域が規定される項目１４または１５に記載の方法。
[項目１７]
電磁発電機を使用して電気エネルギーを発生する段階を備える方法であって、
上記電磁発電機は、
間隙により隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁束アセンブリと、
少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含み、かつ上記少なくとも１個のコイルと上記少なくとも１個の磁界源とを隔てる上記間隙の中に少なくとも部分的に位置する側壁を有する干渉ドラムと、
を備え、
上記干渉ドラムは、上記少なくとも１個のコイルに電流が誘導されるよう上記少なくとも１個のコイルに磁束を発生するべく、上記少なくとも１個のコイルと上記少なくとも１個の磁界源とを隔てる上記間隙の中に、上記少なくとも１個の磁界透過領域および上記少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に位置させるべく、上記間隙の中で移動可能であり、
上記少なくとも１個のコイルと電力グリッドとの間に回路を形成して、上記電気エネルギーが上記電力グリッドに流れることができるようにする段階をさらに備える方法。
[項目１８]
上記間隙は、軸方向間隙である項目１７に記載の方法。
[項目１９]
上記磁束は、径方向磁束である項目１８に記載の方法。
[項目２０]
上記電磁発電機は、６個の磁束アセンブリをさらに備える項目１７から１９のいずれか１項目に記載の方法。
[項目２１]
上記６個の磁束アセンブリは、互いから約６０度オフセットされている項目２０に記載の方法。
[項目２２]
上記側壁は、上記間隙の中に少なくとも部分的に位置する、２個以上の磁界不透過領域により隔てられる２個以上の磁界透過領域をさらに含む項目１７から２１のいずれか１項目に記載の方法。
[項目２３]
ベースおよび発電機台を有するタワーと、
上記発電機台に取り付けられた発電機アセンブリと
を備える風力タービンであって、
上記発電機アセンブリは、
間隙により隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を含む１個以上の磁束アセンブリと、
少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含み、かつ上記少なくとも１個のコイルと上記少なくとも１個の磁界源とを隔てる上記間隙の中に少なくとも部分的に回転可能に位置する側壁を有する干渉ドラムと、
上記干渉ドラムおよび上記１個以上の磁束アセンブリの少なくとも一方に動作可能に接続された回転可能プロペラと
を有し、
上記干渉ドラムは、上記少なくとも１個のコイルに電流が誘導されるように上記少なくとも１個のコイルに磁束を発生するべく、上記少なくとも１個のコイルと上記少なくとも１個の磁界源とを隔てる上記間隙の中に、上記少なくとも１個の磁界透過領域および上記少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に位置させるように回転可能である
風力タービン。
[項目２４]
上記間隙は、軸方向間隙である項目２３に記載の風力タービン。
[項目２５]
上記磁束は、径方向磁束である項目２３または２４に記載の風力タービン。
[項目２６]
ベースと、
上記ベースに接続されたナセルと、
１個以上の翼と、上記ナセルに回転可能に接続された第１シャフトとを有するプロペラと、
上記ナセルに少なくとも部分的に配置された電磁発電機と
を備える風力タービンであって、
上記電磁発電機は、
中心を有するディスク形状面を規定するベースプレートと、
上記ベースプレートに取り付けられ、上記ベースプレート上で径方向に延在し、軸方向空隙によって隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を含む１個以上の磁束アセンブリと、
回転可能であり、上記ベースプレートを貫通し、かつ上記プロペラの上記第１シャフトに動作可能に接続された第２シャフトと、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含み、かつ上記軸方向空隙の中に少なくとも部分的に位置する円筒状側壁とを有する干渉ドラムと
を有し、
上記干渉ドラムは、上記少なくとも１個のコイルに電流が誘導されるように上記少なくとも１個のコイルに径方向磁束を発生するべく、上記少なくとも１個の磁界透過領域および上記少なくとも１個の磁界不透過領域を上記軸方向空隙の中に交互に位置させるよう、上記第２シャフト周りに回転可能である
風力タービン。
[項目２７]
上記電磁発電機は、上記ディスク形状面上で約６０度ずつ隔てられた６個の磁束アセンブリを有する項目２６に記載の風力タービン。
[項目２８]
上記プロペラの上記第１シャフトと上記干渉ドラムの上記第２シャフトとに動作可能に接続された歯車箱をさらに備える項目２６または２７に記載の風力タービン。
[項目２９]
上記干渉ドラムの上記第２シャフトに動作可能に接続された制動機をさらに備え、上記干渉ドラムの回転を減速させるべく選択的に上記制動機が使用される項目２６から２８のいずれか１項目に記載の風力タービン。
[項目３０]
上記少なくとも１個のコイルから電力グリッドに電流が流れるように、上記少なくとも１個のコイルが外部電気回路に電気的に接続されている項目２６から２９のいずれか１項目に記載の風力タービン。
[項目３１]
上記少なくとも１個のコイルが、負荷分散システムに電気的に接続されている項目２６から３０のいずれか１項目に記載の風力タービン。

Claims (16)

1. 間隙によって隔てられた少なくとも１個のコイルおよび少なくとも１個の磁界源を有する１個以上の磁束アセンブリと、
   側壁を有する干渉ドラムと
   を備え、
   前記側壁は、前記間隙の中に少なくとも部分的に位置し、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を含み、
   前記干渉ドラムは、前記少なくとも１個の磁界透過領域および前記少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に前記間隙の中に位置させるように、前記少なくとも１個のコイルおよび前記少なくとも１個の磁界源に対して移動可能である
   電磁発電機。
2. 前記間隙は、軸方向間隙である請求項１に記載の電磁発電機。
3. 前記干渉ドラムは、前記少なくとも１個のコイルに磁束を発生する請求項１または２に記載の電磁発電機。
4. 前記磁束は、径方向磁束である請求項３に記載の電磁発電機。
5. 互いに６０度隔てられた６個の磁束アセンブリをさらに備える請求項１から４のいずれか１項に記載の電磁発電機。
6. 前記磁界源は、永久磁石を含む請求項１から５のいずれか１項に記載の電磁発電機。
7. 前記磁界源は、電磁石を含む請求項１から６のいずれか１項に記載の電磁発電機。
8. 前記側壁は、２個以上の磁界透過領域により隔てられた２個以上の磁界不透過領域を含む請求項１から７のいずれか１項に記載の電磁発電機。
9. 前記側壁は、円筒状の構成を有する請求項１から８のいずれか１項に記載の電磁発電機。
10. 電気エネルギーの発生機に使用される干渉ドラムであって、
    ハブと、
    前記ハブから延伸し、少なくとも１個の磁界透過領域および少なくとも１個の磁界不透過領域を有する側壁と
    を備える干渉ドラム。
11. 前記ハブは、１個以上のスポークを有する請求項１０に記載の干渉ドラム。
12. 前記側壁は、コイルと磁界源とを隔てる間隙の中に少なくとも部分的に位置することができる請求項１０または１１に記載の干渉ドラム。
13. 前記コイルに磁束が発生するように、前記コイルと前記磁界源とを隔てる前記間隙の中に、前記少なくとも１個の磁界透過領域および前記少なくとも１個の磁界不透過領域を交互に位置させるべく、中心軸周りに回転可能な請求項１２に記載の干渉ドラム。
14. 前記側壁は、２個以上の磁界不透過領域によって隔てられた２個以上の磁界透過領域をさらに有する請求項１２または１３に記載の干渉ドラム。
15. 前記間隙は、軸方向間隙である請求項１３または１４に記載の干渉ドラム。
16. 前記側壁は、円筒状の構成を有する請求項１０から１５のいずれか１項に記載の干渉ドラム。

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