JP2017509302A - 永久磁石を有し磁束コレクタが取付けられた発電機 - Google Patents
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Abstract
互いに対して移動可能である誘導部(2)と電機子部(3)とを含む交流発電機(1)において、誘導部(2)が、第1および第2の磁石セット中の磁石の交互配置を形成するように配置された第1および第2の磁石セット(5a、5b)を含み、電機子部(3)が、コア(9)と、前記コア(9)を取り囲むコイル(11)とを含む、交流発電機。電機子部(3)が、移動方向(4)への誘導部(2)に対する電機子部(3)の相対移動中に、交流発電機(1)が第1および第2の明確に異なる構成を交互に取る形で離隔された歯(10a)を有する第1のコレクタ(10)を有しており、第1のコレクタ(10)の歯(10a)が、第1の構成にあるとき、第1の磁石セット(5a)に属する磁石(6)に対面し、これらの歯(10a)が、第2の構成にあるとき、専ら第2の磁石セット(5b)に属する磁石に対面する。
Description
本発明は、磁気二次側のコイル内で電圧を誘導するための交流発電機の分野に関する。
より厳密には、本発明は、少なくとも1つの移動方向において互いに対して移動可能である磁気一次側と磁気二次側とを含む交流発電機に関する。一次側は、第1および第2の磁石セットを含み、磁石セットのうちの磁石の各々はN極とS極を含み、第1の磁石セットの磁石のN極は、同じ第1の配向方向に配向されており、第2の磁石セットの磁石のN極は、前記第1の配向方向とは反対向きの同じ第2の配向方向に配向されており、第1および第2の磁石セットの磁石は、第1の磁石セット中の磁石と第2の磁石セット中の磁石の交互配置を形成するような形で配置されている。二次側は、コアと、コアを取り囲むコイルとを含む。
一次側と二次側との間の相対的移動速度が低い場合、コイルを横断して生成される電圧は低いことが分かっており、この電圧を増大させることが有利であると考えられる。
本発明の目的は、一次側と二次側との間の相対的移動速度が低い場合の電圧の生成に特に適応させられる交流発電機を提供することにある。
この目的を達成するため、本発明は主として、少なくとも1つの移動方向において互いに対して移動可能である磁気一次側と磁気二次側とを含む交流発電機において:
・ 一次側が第1および第2の磁石セットを含み、磁石セットの各磁石がN極NとS極Sを含み、第1の磁石セットの磁石のN極Nが、同じ第1の配向方向に配向されており、第2の磁石セットの磁石のN極Nが、前記第1の配向方向とは反対向きの同じ第2の配向方向に配向されており、第1および第2の磁石セットの磁石が、第1の磁石セット中の磁石と第2の磁石セット中の磁石との交互配置を形成するような形で配置されており;
・ 二次側が、コアと、前記コアを取り囲むコイルとを含む;
交流発電機に関する。
・ 一次側が第1および第2の磁石セットを含み、磁石セットの各磁石がN極NとS極Sを含み、第1の磁石セットの磁石のN極Nが、同じ第1の配向方向に配向されており、第2の磁石セットの磁石のN極Nが、前記第1の配向方向とは反対向きの同じ第2の配向方向に配向されており、第1および第2の磁石セットの磁石が、第1の磁石セット中の磁石と第2の磁石セット中の磁石との交互配置を形成するような形で配置されており;
・ 二次側が、コアと、前記コアを取り囲むコイルとを含む;
交流発電機に関する。
本発明の交流発電機は本質的に、二次側が、コイルの第1の極面が内部に広がる平面と、第1および第2の磁石セットの磁石のうちの少なくとも一部と、の間でコアから延在している第1のコレクタを有しており、第1のコレクタが、前記少なくとも1つの移動方向に沿った一次側に対する二次側の移動中に、交流発電機が第1および第2の互いに明確に異なる構成を交互に取る形で互いに離隔された歯を有し、第1のコレクタの歯が、第1の構成にあるとき、専ら第1の磁石セットに属するそれぞれの磁石に対面しており、第1のコレクタの歯が、第2の構成にあるとき、専ら第2の磁石セットに属するそれぞれの磁石に対面していることを特徴とする。
本発明を理解する上で、磁石のN極の前記配向方向は、磁石のN極およびS極を通り、S極からN極に向かって進む方向をもつベクトル(向きを有する軸)により決定されている。
本発明を理解する上で、「第1の磁石セット中の磁石と第2の磁石セット中の磁石との交互配置」なる用語は、第1および第2の磁石セットから選び取られる一続きの磁石が存在すること、そしてこの一続きの磁石の中で、
・ 第1の磁石セットの大部分の磁石の各磁石が、第2の磁石セットの2つの隣接する磁石の間に存在し;
・ 第2の磁石セットの大部分の磁石の各磁石が、第1の磁石セットの2つの隣接する磁石の間に存在している;
ことを意味するために用いられている。
・ 第1の磁石セットの大部分の磁石の各磁石が、第2の磁石セットの2つの隣接する磁石の間に存在し;
・ 第2の磁石セットの大部分の磁石の各磁石が、第1の磁石セットの2つの隣接する磁石の間に存在している;
ことを意味するために用いられている。
換言すると、磁石の交互配置は、第2の磁石セットの1つの磁石の傍に配置された第1の磁石セットの1つの磁石で構成される主要パターンの反復である。
第1の構成において、第1のコレクタの歯は第1の磁石セットに専ら属するそれぞれの磁石に対面することから、第1のコレクタのこれらの歯は、第2の磁石セットの磁石から離隔されており、したがって、第2の磁石セットの磁石に対面していない。
同様にして、第2の構成において、第1のコレクタの歯は第2の磁石セットに専ら属するそれぞれの磁石に対面することから、第1のコレクタのこれらの歯は、第1の磁石セットの磁石から離隔されており、したがって、第1の磁石セットの磁石に対面していない。
本発明の交流発電機は、以下のように作動する:
・ 交流発電機が第1の構成にある場合、第1のコレクタの歯は専ら、第1の磁石セットの磁石に対面しており、したがって、第2の磁石セットの磁石から離隔しており(第1の構成では、第1のコレクタの歯と第1の磁石セットの磁石との間の平均距離は、これらの歯と第2の磁石セットの磁石との間の平均距離よりも短い)、この第1の構成において、第1のコレクタの歯に対面する第1の磁石セットの磁石の磁束は、コアを通るようにこれらの歯により収集され、ここでこれらの磁束は第1の配向を有する主磁束を形成する。
・ 交流発電機が第2の構成にある場合、第1のコレクタの歯は専ら、第2の磁石セットの磁石に対面しており、したがって、第1の磁石セットの磁石から離隔しており(第2の構成では、第2のコレクタの歯と第2の磁石セットの磁石との間の平均距離は、これらの歯と第1の磁石セットの磁石との間の平均距離よりも短い)、この第2の構成において、第1のコレクタの歯に対面する第2の磁石セットの磁石の磁束は、コアを通るようにこれらの歯により収集され、ここでこれらの磁束は、前記第1の配向とは反対向きの方向である第2の配向を有する主磁束を形成する。
・ 交流発電機が第1の構成にある場合、第1のコレクタの歯は専ら、第1の磁石セットの磁石に対面しており、したがって、第2の磁石セットの磁石から離隔しており(第1の構成では、第1のコレクタの歯と第1の磁石セットの磁石との間の平均距離は、これらの歯と第2の磁石セットの磁石との間の平均距離よりも短い)、この第1の構成において、第1のコレクタの歯に対面する第1の磁石セットの磁石の磁束は、コアを通るようにこれらの歯により収集され、ここでこれらの磁束は第1の配向を有する主磁束を形成する。
・ 交流発電機が第2の構成にある場合、第1のコレクタの歯は専ら、第2の磁石セットの磁石に対面しており、したがって、第1の磁石セットの磁石から離隔しており(第2の構成では、第2のコレクタの歯と第2の磁石セットの磁石との間の平均距離は、これらの歯と第1の磁石セットの磁石との間の平均距離よりも短い)、この第2の構成において、第1のコレクタの歯に対面する第2の磁石セットの磁石の磁束は、コアを通るようにこれらの歯により収集され、ここでこれらの磁束は、前記第1の配向とは反対向きの方向である第2の配向を有する主磁束を形成する。
その結果、一次側を二次側に対して移動させた場合またはその逆を行った場合、交流発電機はその第1および第2の構成の間で交互に移行し、こうして、二次側のコアを通る磁束の規模および配向方向の変動が導かれる。こうして一次側と二次側との間の有意な相対的移動速度について、交流発電機の構成の交互の変更が、コイル端子における交流(AC)電圧の出現を導くことが分かっている。コイル端子におけるこの電圧は、磁束の量および磁束がコア内で変動する速度に依存する。複数の極歯を有する本発明の交流発電機のコレクタを用いると、コアを通過する磁束の量は増大し、一次側と二次側との間の所与の相対的移動速度について、磁束が変動する速度は上昇させられる。
第1のコレクタの歯が、(交流発電機が第1の構成にある場合)第1の磁石セットの磁石に専ら面するかまたは(交流発電機が第2の構成にある場合)第2の磁石セットの磁石に専ら面する磁石の交互配置と、コイルとの間に設置されるために、互いに離隔されているという事実によって、所与の磁石セット中の磁石からの複数の磁束を収集して、電気コイルの内部の共通のコアまで搬送することが可能となる。存在する歯数と同数のコイルを有する必要はなく、これはコイル線の長さを制限してしたがってコイルの電気抵抗を制限するために重要である。二次側と一次側との間の移動速度が低い場合、コイルの端子を横断する電圧は低い。コイルの抵抗を制御することにより、電流の通過が容易になり、こうしてジュール効果の損失が制限されしたがって効率が増大することから、交流発電機は低速により良く適応させられることになる。一次側と二次側との間の相対的移動速度は、移動速度が第1の構成と第2の構成との間で毎分10回未満の交番しか生成しない場合に、「低速」と言われる。
コイルを通過する磁束が、所与の磁石セットの各磁石により個別に誘導される磁束よりも大きいことから、本発明の交流発電機は同様に、任意の一磁石により個別に生成される磁束の量より大きい磁束の量を得ることを可能にする。
さらに、磁束は複数の磁石に由来することから、コレクタの複数の歯を介して収集され、したがって、本発明の交流発電機は、複数の磁石由来の磁束を収集するおかげでコアを通過する磁束を増幅すると同時に、所与の磁石セットの2つの連続する磁石間の極ピッチを削減することを可能にする。
コレクタのため、歯1つあたり1個ずつコイルを有する必要はなく、単一のコアを取り囲む単一のコイルを有することが可能である。歯1つに1個ずつのコイルが存在する状況と比べて、本発明は必要とされるコイル数を削減し、結果として交流発電機の巻線を生産するために必要な導電体の長さを削減することを可能にする。
一次側に対する二次側の所与の移動速度について、コイルの端子を横断する電磁力(emf)の周波数は、第1および第2のセットの磁石間の交番回数、すなわち第1および第2の構成の間の交番回数に依存するということを指摘しておかなければならない。この電圧すなわち起電力(emf)は以下の関係式により表現される:
emf=N*∂φ/∂t
式中、Nはコイルの巻回数であり、∂φ/∂tは、時間tにわたるコア内の磁束の変動である。
emf=N*∂φ/∂t
式中、Nはコイルの巻回数であり、∂φ/∂tは、時間tにわたるコア内の磁束の変動である。
その上、二次側に対する一次側の定速での移動についてコイルを通る磁束の変動の周波数fは、以下の式により求められる:
本発明の好ましい実施形態において、コアが、コイルの内部に配置され、第1のコレクタが、コイルの外側に延在し、第1のコレクタの中央部分が、コアと、第1および第2の磁石セットの磁石の一部と、の間に位置しており、第1のコレクタの2つの側方部分が、それぞれ、第1のコレクタの中央部分の両側に配置され、これらの側方部分が、コイルと、第1および第2の磁石セットの磁石と、の間でコイルの第1の極面に対面しており、第1のコレクタの中央または側方部分の各々が、第1のコレクタの歯の少なくとも1つを担持している。
第1のコレクタの側方部分によって、所与の磁石セットの磁石に対面するコレクタの表面積が増大させられ、こうして、収集されコアに移送される磁束の量を増大させることが可能になる。コレクタのそれぞれの側方部分は、第1のコレクタの中央部分の両側に設置され、コイルの外側へ延在し、こうして、交流発電機がその第1の構成にある場合、
・ 第1のコレクタの一方の側方部分に属する少なくとも1つの歯が、コイルの第1の極面と、第1の磁石セットの1つの磁石と、の間で縦に延在し;かつ
・ 第1のコレクタの他方の側方部分に属する少なくとも1つの歯が、コイルの第1の極面と、第1の磁石セットの別の1つの磁石と、の間で縦に延在する、
ようになっている。
・ 第1のコレクタの一方の側方部分に属する少なくとも1つの歯が、コイルの第1の極面と、第1の磁石セットの1つの磁石と、の間で縦に延在し;かつ
・ 第1のコレクタの他方の側方部分に属する少なくとも1つの歯が、コイルの第1の極面と、第1の磁石セットの別の1つの磁石と、の間で縦に延在する、
ようになっている。
第1のコレクタの第1の部分の歯は、交流発電機がその第1および第2の構成のいずれかにある場合、第1のコレクタの側方部分の各歯の奥行P2の大部分が、1つの磁石とコイルとの間に延在するようになっている。
第1のコレクタの側方部分の歯は、第1のコレクタがその少なくとも一つの移動方向に移動している間に、第1のコレクタの中央部分の前方および後方で磁束を収集できるようにする。
本発明のこの特徴は、第1のコレクタの中央部分の前方および後方で磁束を収集しこの磁束をコレクタの中央部分まで、そしてその後コイルの内部のコアまで搬送することを可能にする。収集される磁束の量を増大させるために、コイルのサイズを増大させる必要は全くなく、歯を含むこれらの側方部分によってコレクタの長さのみが増大させられる。
本発明の一実施形態において、コイルは第2の極面を有し、コイルの第1および第2の極面は、コイルの両側に位置しており、交流発電機はさらに、コイルの第2の極面の傍に位置するコアの側からコイルの周囲に延在する第2のコレクタを含んでおり、第2のコレクタの一部分は、交流発電機が前記第1および第2の構成のうちの1つにある場合には、第2のコレクタの歯がそれぞれに前記磁石セットの一方に専ら属している磁石に対面するような形で互いに離隔されている歯を有している。さらにこの実施形態においては、第1および第2のコレクタの歯は、第1のコレクタの歯が専ら磁石のN極に対面している場合には第2のコレクタの歯が専ら磁石のS極に対面し、第1のコレクタの歯が専ら磁石のS極に対面している場合には第2のコレクタの歯が専ら磁石のN極に対面するような形で形成されている。
換言すると、第1のコレクタの歯が専らN極に対面している場合には、第2のコレクタの歯は専らS極に対面し、逆もまた同様であり、第1のコレクタの歯が専らS極に対面している場合には、第2のコレクタの歯は、専らN極に対面している。
これらの特徴によると、第1および第2のコレクタは、磁束が複数の磁石のN極と複数の磁石のS極との間を循環することができるようにする磁気ループを形成し、これらの磁石由来の磁束は第1および第2のコレクタの歯によって収集され、コイルのコアまでコレクタによって搬送される。
理想的には、第2のコレクタの歯が、第1の極面と第1および第2の磁石セットの磁石の交互配置の一方の面との間に延在し、第2のコレクタの歯が、第1のコレクタの歯から離隔されており、第2のコレクタの歯が、交流発電機が第1および第2の構成のいずれか一方に置かれた場合に第1のコレクタの歯が前記第1および第2の磁石セットの一方に属する磁石に対面し、このとき第2のコレクタの歯が前記第1および第2の磁石セットの他方に属する磁石に対面するような形で、第1のコレクタの歯間に延在している。
コイルの第1の極面と磁石の交互配置の1つの面との間に第1および第2のコレクタの歯を有することにより、コンパクトでかつ磁石の交互配置の1つの面のみと機能し得る交流発電機が得られる。
理想的には、第1および第2のコレクタは同数の歯を有する。理想的には、第1および第2のコレクタの各歯は、交流発電機がその第1および第2の構成のいずれかにある場合に磁石に対面する歯の表面積によって構成される磁束交換面積を有する。
理想的には、磁束交換面積は全て互いに等しく、第1のコレクタの歯の交換面積の合計は、第2のコレクタの歯の交換面積の合計に等しい。この特徴により、磁気ループを構成するコレクタのうちの1つの中の不充分な交換面積に関連付けされる磁気損失を制限することが可能となる。
本発明の交流発電機の特定の一実施形態において、第1および第2の磁石セットの磁石が両方共、透磁性部品上に設置されており、第1の磁石セットの磁石のN極及び第2の磁石セットの磁石のS極が、透磁性部品に対面しており、第2のコレクタの歯が第1のコレクタの歯から離隔されており、第2のコレクタの歯が、交流発電機が第1および第2の構成のいずれか一方に置かれた場合に第1のコレクタの歯が前記第1および第2の磁石セットの一方に属する磁石に対面し、このとき第2のコレクタの歯が前記第1および第2の磁石セットの他方に属する磁石に対面するような形で、第1のコレクタの歯間に延在している。
この実施形態において、第1および第2のコレクタの歯は、第1および第2の磁石セットの磁石の交互配置の単一の面に対面して配置されており、この交互配置の他方の面は、磁石の交互配置のこれらの磁石を支持する透磁性部品に対面している。この実施形態は、二次側の全体的高さを最小限に抑えることが所望される場合に有利である。
図2aまたは図11cの透磁性部品16を生産するのに使用可能な材料は、炭素含有量の低い軟鉄、鉄/シリコン合金または鉄/コバルト合金である。
交流発電機の上述の実施形態に対する代替としては、第1および第2の磁石セットの磁石が、磁気トラックの第1および第2の相対する面を有する磁気トラックを形成しており、第1のコレクタの歯が磁気トラックの第1の面に対面して、第2のコレクタの歯が磁気トラックの第2の面に対面し、第1および第2のコレクタの歯が、交流発電機がその第1および第2の構成の一方にある場合に、第1および第2のコレクタの歯が前記第1および第2の磁石セットのうちの同じセットに属する磁石に対面するような形で形成されているようにすることが可能である。
この実施形態において、第1のコレクタは、磁気トラックの第1の面に対面しており、一方、第2のコレクタは、磁気トラックの第2の面に対面するようにこの磁気トラックの周りに延在している。第1および第2のコレクタの歯はもはや挟まれていないことから、この実施形態は所与のコレクタの2つの連続する歯間の空間を削減することができ、その結果、交流発電機の極ピッチの削減を可能にする。一次側と二次側との間において非常に低い相対的移動速度で動作することのできる交流発電機を有することが所望される場合、極ピッチを削減することが望ましい場合がある(極ピッチが小さくなればなるほど、第1および第2の構成間の交番頻度の増加は大きくなる)。
好ましい実施形態おいて、コイルはコアの周りに巻回され、交流発電機がその第1および第2の構成のうちの一方にある場合に、コアを通る磁束の方向に垂直な平面内において断面で見た場合に、矩形の形状を有している。
所与の内側断面のコイルについては、コイル線の最短長さは、コアを通る磁束に垂直な断面平面上において断面で見た場合に正方形であるコイルによって得られる。この理想的な正方形形状は、コイル内の線の長さを削減し結果としてコイルの電気抵抗を低減させることができることから、従来の円形形状よりも好ましい。この実施形態は、二次側と一次側との間の相対的移動速度が低い場合に特に有利である。
この実施形態において、コアは、交流発電機がその第1および第2の構成のうちの一方にある場合にコアを通る磁束の方向に垂直な平面内において断面で見た場合に、矩形そして好ましくは正方形の形を有している場合がある。したがって、コイルとコアとの間の間隙を制限するために矩形、好ましくは正方形であるコアの周りに矩形、好ましくは正方形のコイルが形成/巻回されているという事実は、コイル内の線の長さを短縮するという目的の達成をさらに容易にしている。
最後に、本発明は、ダイヤフラム支持体およびこのダイヤフラム支持体により担持されたダイヤフラムを含む水中タービンにおいて、ダイヤフラムが、流体流中に浸漬された場合に波打つように構成されている水中タービンを提供する。このタービンは本質的に、ダイヤフラムが本発明の少なくとも1つの交流発電機に対して連結されており、ダイヤフラムと交流発電機との間のこの連結が、ダイヤフラムが波打つ場合に、少なくとも1つの交流発電機の一次および二次側の間に相対的移動を生成するようになっていることを特徴としている。
より一般的には、交流発電機は、任意のタイプの水中タービンと組み合わせて使用することができる。
本発明の他の特徴および利点は、添付図面を参照しながら非限定的な標示として提供されている以下の説明から明らかになる。
上述した通り、本発明は本質的に少なくとも1つの移動方向4において互いに対して移動可能である磁気一次側2および磁気二次側3を含む交流発電機1に関する。
状況に応じて、この移動方向は、以下のいずれかである:
・ 図1〜図10cおよび図12〜図14にあるような直線的移動方向;
・ または、図11〜図11gにあるような時計回り方向または反時計回り方向。
二次側および一次側は、これらの部分を互いに対して案内するためのガイド手段によって共に連結されている。
・ 図1〜図10cおよび図12〜図14にあるような直線的移動方向;
・ または、図11〜図11gにあるような時計回り方向または反時計回り方向。
二次側および一次側は、これらの部分を互いに対して案内するためのガイド手段によって共に連結されている。
移動方向4が直線的移動方向である場合、これらのガイド手段は線形ガイド手段である。
移動方向4が時計回り方向または反時計回り方向である場合、これらのガイド手段は回転式ガイド手段である。
本発明の全ての実施形態において、一次側2は、第1および第2の磁石セット5aおよび5bを有し、これらの磁石セット5aおよび5b内の各磁石6は、N極NとS極Sとを有していることが分かる。
第1の磁石セット5aの磁石6のN極Nは、第1の配向方向7aに配向されており、この第1の配向方向は、一次側と二次側との間の相対的運動が線形である場合(図1〜図8fおよび図12〜図14の場合のように)、これらの磁石全てについて平行であり、または、相対的運動に回転が含まれる場合(図9〜図11gの場合のように)、半径方向外向きである。
第2の磁石セット5bの磁石のN極Nは、前記第1の配向方向7aとは反対向きである同じ第2の配向方向7bに配向されている。具体的には、第2の磁石セット5bの磁石6のN極Nは、第2の配向方向7bに配向されており、この第2の配向方向7bは:
・ 一次側と二次側との間の相対的運動が線形である場合(図1〜図8fおよび図12〜図14の場合のように)、これらの磁石全てについて平行であり、
・ または、相対的運動に潜在的な回転が含まれている場合(図9〜図11gの場合のように)、半径方向に内向きである。
・ 一次側と二次側との間の相対的運動が線形である場合(図1〜図8fおよび図12〜図14の場合のように)、これらの磁石全てについて平行であり、
・ または、相対的運動に潜在的な回転が含まれている場合(図9〜図11gの場合のように)、半径方向に内向きである。
第1および第2の磁石セット5a、5bの磁石6は、第1の磁石セット5aの磁石および第2の磁石セット5bの磁石の交互配置8を形成するように配置されている。
本発明の全ての実施形態において、交流発電機は、コア9と、コア9を取り囲む電気コイル11と、を有する少なくとも1つの二次側3を有することが分かる。この少なくとも1つの二次側3は、コイル11の第1の極面11aが内部に広がる平面と、第1および第2の磁石セット5a、5bの磁石6のうちの少なくとも一部と、の間でコア9から延在している第1のコレクタ10を有する。
この第1のコレクタ10は、前記少なくとも1つの移動方向4における一次側2に対する二次側3の移動の間、交流発電機1が互いに明確に異なる第1および第2の構成を交互に取る形で、互いから離隔された歯10aを有する。歯およびコアを形成するように複数の層を積重ねることができるということを指摘しておかなければならない。代替的に、単一の部品を成形することによって、コアと、1つまたは複数のコレクタと、を含むアセンブリを形成することが可能である。
第1の構成において、第1のコレクタ10の歯10aは、専ら第1の磁石セット5aに属するそれぞれの磁石6に対面する。
第2の構成において、第1のコレクタ10の歯10aは、専ら第2の磁石セット5bに属するそれぞれの磁石に対面する。
第1のコレクタ10およびコア9は、同じ磁気アセンブリ、すなわち磁気ループを形成する磁束が内部を循環できるアセンブリに属している。図1、図1b、図2a〜図5dおよび図7a〜図12dを見れば分かるように、このコレクタ10は、コイル11の一方の側に延在するコア9からの少なくとも1つの突出部によって構成されてもよい。
代替的に、図6a〜図6dを見れば分かるように、第1のコレクタ10は、コア9とは明確に異なりコア9に対して接触している磁気部品によって構成され得る。
説明されている全ての実施形態を見れば分かるように:
・ 第1のコレクタ10の歯10aは、第1の離隔ピッチPx1と呼ばれる一定の歯離隔ピッチで、互いに離隔されており;
・ 第1の磁石セット5aの磁石は、第2の離隔ピッチPx2と呼ばれる第1の磁石セットの磁石についての一定の離隔ピッチで、互いに離隔されており;
・ 第2の磁石セット5bの磁石は、第3の離隔ピッチPx3と呼ばれる第2の磁石セット5bの磁石についての一定の離隔ピッチで、互いに離隔されている。
・ 第1のコレクタ10の歯10aは、第1の離隔ピッチPx1と呼ばれる一定の歯離隔ピッチで、互いに離隔されており;
・ 第1の磁石セット5aの磁石は、第2の離隔ピッチPx2と呼ばれる第1の磁石セットの磁石についての一定の離隔ピッチで、互いに離隔されており;
・ 第2の磁石セット5bの磁石は、第3の離隔ピッチPx3と呼ばれる第2の磁石セット5bの磁石についての一定の離隔ピッチで、互いに離隔されている。
第2および第3の離隔ピッチPx1およびPx2は、互いに等しく、第1の離隔ピッチPx1は、二次側3および一次側2の間の互いに対する移動の間、常に、第1のコレクタ5aの全ての歯10aが、磁石セット5a、5bのうちの一方のセットの1つの磁石に対面する瞬間的表面積を有し、歯10aのこれらの瞬間的表面積が互いに等しいものとなるような形で選択されているということを指摘しておかなければならない。
二次側および一次側が互いに対して自由に線形的に移動できる場合、これらのピッチPx1、Px2およびPx3は距離である。
二次側および一次側が互いに対して自由に回転的に移動できる場合、これらのピッチPx1、Px2、およびPx3は角度である。
二次側3と一次側1との間の一定の相対的速度での移動中のピッチPx1、Px2およびPx3のこれらの特徴の結果として、コイル11の端子を横断する電圧が、実質的に一定である周波数および振幅の交流波形で変動することが分かる。この交流波形は、三角形の周期信号に近い。さらに、交流発電機1のこれらの特徴によって、電圧についてのこの交流波形が、二次側3と一次側2との間の相対的移動方向に依存せず、この移動の相対的速度のみに依存することが分かる。
したがって本発明の交流発電機1は、一次側と二次側との間の相対的移動方向4とは独立した動作対称性を有する。こうして、移動方向4とは独立して、交流発電機はコイル11の端子を横断して同じ電圧変動を生成する。その結果、交流発電機を機械的に起動して強制的にその移動方向を周期的に逆転させるための機構に、交流発電機を連結することができる。
交流発電機1の全ての実施形態において、第1のコレクタ10は、6個以上である歯10aの数を有し、磁石の交互配置8の磁石6は互いに離隔されて:
・ 交流発電機がその第1の構成にある場合(図3a〜図3c、図5a、図7c〜図7e、図8e、図11b、図11c、図11d、図12a、図12bに示されている通り)、第1のコレクタの各歯10aが第1の磁石セット5aの対応する磁石に対面し;かつ
・ 交流発電機1がその第1の構成にある場合(図2a〜図2c、図5c、図10a〜図10c、図11e〜図11g、図12c〜図12dに示されている通り)、第1のコレクタ10の各歯10aが第2のセット5bの対応する磁石6に対面する、
ようになっている。
・ 交流発電機がその第1の構成にある場合(図3a〜図3c、図5a、図7c〜図7e、図8e、図11b、図11c、図11d、図12a、図12bに示されている通り)、第1のコレクタの各歯10aが第1の磁石セット5aの対応する磁石に対面し;かつ
・ 交流発電機1がその第1の構成にある場合(図2a〜図2c、図5c、図10a〜図10c、図11e〜図11g、図12c〜図12dに示されている通り)、第1のコレクタ10の各歯10aが第2のセット5bの対応する磁石6に対面する、
ようになっている。
したがって、二次側3と一次側2との間の相対的位置の如何に関わらず、交流発電機1がその第1および第2の構成のうちの一方になった時点で直ちに、第1のコレクタが、同じセットの少なくとも6つの磁石6に由来する磁束Fを常にコア9に向けて集中させ、それにより交流発電機の効率を改善していることが分かる。
本発明の全ての実施形態において、第1のコレクタ10の歯10aならびに第1および第2の磁石セット5aおよび5bの磁石6は、交流発電機1がその第1の構成またはその第2の構成にある場合に、対応する磁石に対面して配置された第1のコレクタの各歯10aが、この磁石から空隙により離隔されているような形で配置されていることが分かる。図2aおよび6bに詳細に示されているように、これらの空隙は全て形状が同じであり、空隙距離Eaは、空隙の奥行全体にわたり均一である。理想的には、第1のコレクタの歯および磁石は、所与の磁石に対面する第1のコレクタの全ての歯がこの所与の磁石に対して平行に延在し、こうしてこの空隙が歯奥行全体にわたり一定となるような形で形成されている。
図1、図2a〜図8f、図11〜図11dに示されている実施形態において、前記第1および第2の磁石セット5aおよび5bの磁石は、全て同じ棒形状を有している。各棒状磁石は、磁石奥行P1と呼ばれる棒長および磁石厚みE1と呼ばれる棒厚みを有する。これらの実施形態において、所与の磁石6の各N極NおよびS極Sは、棒形状に沿って、すなわち奥行P1に沿って延在し、これらのN極およびS極は、棒の厚みE1分だけ互いに離隔されている。
理想的には、第1のコレクタの各歯10aは、同じ歯幅L2および同じ歯奥行P2を有しており、その高さのみが変動可能である。第2のコレクタの各歯10bは、同じ歯幅L2’および同じ歯奥行P2’を有しており、その高さのみが変動可能である。歯幅L2およびL2’は互いに同一であり、好ましくは歯長P2およびP2’も同様に互いに等しい。歯奥行P2およびP2’は、棒状磁石の奥行P1と平行である。各磁石は、その厚みE1に垂直に測定される磁石幅L1を有する。第1のコレクタの歯10aは、寸法に関して互いに均一である。第2のコレクタの歯10bは、寸法に関して互いに均一である。第1および第2の磁石セット5aおよび5bの磁石は、寸法に関して互いに均一である。磁石幅L1は、それぞれ第1および第2のコレクタの歯幅L2およびL2’よりも大きい。
交流発電機1は、二次側3と一次側2との間の相対的移動4を案内するように構成された、一次側に対して二次側を案内するためのガイド手段を有する。これらのガイド手段は、二次側と一次側との間の相対的移動の間、磁石に対面して配置された第1または第2のコレクタの全ての歯が、それが対面している磁石の奥行P1に平行なその歯奥行P2、P2’を有するようになっている。歯奥行P2は理想的には、磁束が歯長全体に沿ってそして磁石長全体に沿って移動するように、磁石奥行P1に等しいべきである。
より厳密には、図1〜図8fおよび図9、図10、図10a、図10b、図10c、図12、図12a、図12b、図12c、図12d、図13および図14の実施形態において、ガイド手段は、線形並進移動(図示せず)するための案内を提供するための手段を含み、この手段は、二次側および一次側の互いに対する直線移動方向での直線的並進移動を案内するように構成されており、移動方向4は、この直線的移動方向に対し平行な方向である。
これらの図において、第1の磁石セットの各磁石についてS極SからN極Nに向う第1の配向方向7aは、直線的移動方向4に対して垂直に配向されている。第2の磁石セットの各磁石についてS極SからN極Nに向う第2の配向方向7bは、直線的移動方向4に対して垂直に配向されており、これは、第1の方向7aと反対向きである。
図11、図11a、図11b、図11c、図11d、図11e、図11fおよび図11gの実施形態において、ガイド手段は、交流発電機の交流発電機回転軸X−Xを中心にした回転ガイド手段(図示せず)を含む。これらの状況下で、移動方向4は、時計回り方向または反時計回り方向である。これらの実施形態において、第1および第2の磁石セットの磁石のN極は、回転軸X−Xに対して半径方向に配向されている。
第1の磁石セットの各磁石について、第1の配向方向7aは、S極SからN極Nに向かい、これは外向きに方向づけされている。
第2の磁石セットの各磁石について、第2の配向方向7bは、S極SからN極Nに向かい、これは内向きに方向づけされている。
図2a、図3a、図5a〜図5d、図6b、図7a、図7c、図8b、図8e、図10a、図12aおよび図12cに示されている本発明の特定の実施形態においては、以下のことが分かる:
・ 第1のコレクタ10の歯10aは、第1および第2の磁石セット5a、5bの磁石の交互配置8に向かってコア9から延在するように配置されている;
・ 第1のコレクタ10は、歯10aの間の離隔距離を維持するように配置されたスペーサ12を有しており、これらのスペーサ12および第1のコレクタ10の歯10aは、前記移動方向4に対し平行な交流発電機1の縦断面平面Pc内で見たとき、磁石の交互配置8に対面して延在する銃眼状の断面形状を形成している;
・ 第1のコレクタ10の銃眼状の断面形状の各銃眼は、銃眼の2つの隣接する歯間の距離に対応する銃眼幅L0を有しており、第1のコレクタ10の各歯10aは、歯10aに隣接する2つの銃眼の間で測定した歯10aの寸法に対応する歯幅L2を有している;
・ 交互配置8のうちの各磁石6は、磁石の極NおよびSを含む極軸Xpに垂直な方向で交流発電機1の縦断面平面Pc内で測定された磁石6の寸法に対応する磁石幅L1を有し、各々の銃眼幅L0は、磁石の交互配置8の磁石幅L1のいずれよりも大きい。
・ 第1のコレクタ10の歯10aは、第1および第2の磁石セット5a、5bの磁石の交互配置8に向かってコア9から延在するように配置されている;
・ 第1のコレクタ10は、歯10aの間の離隔距離を維持するように配置されたスペーサ12を有しており、これらのスペーサ12および第1のコレクタ10の歯10aは、前記移動方向4に対し平行な交流発電機1の縦断面平面Pc内で見たとき、磁石の交互配置8に対面して延在する銃眼状の断面形状を形成している;
・ 第1のコレクタ10の銃眼状の断面形状の各銃眼は、銃眼の2つの隣接する歯間の距離に対応する銃眼幅L0を有しており、第1のコレクタ10の各歯10aは、歯10aに隣接する2つの銃眼の間で測定した歯10aの寸法に対応する歯幅L2を有している;
・ 交互配置8のうちの各磁石6は、磁石の極NおよびSを含む極軸Xpに垂直な方向で交流発電機1の縦断面平面Pc内で測定された磁石6の寸法に対応する磁石幅L1を有し、各々の銃眼幅L0は、磁石の交互配置8の磁石幅L1のいずれよりも大きい。
換言すると、図2a、図3a、図5a〜図5d、図6b、図7a、図7c、図8b、図8e、図10a、図12aおよび図12cに示されているように、第1のコレクタ10の歯10aは、交流発電機1の縦断面平面Pc内で見た場合、銃眼状の断面形状を形成している。第1および第2の磁石セット5aおよび5bの磁石は、この平面Pcに対して垂直に延在しており、こうして、一次側2と二次側3との間の相対的移動の間、磁石6が、銃眼状の断面形状に従って移動し、銃眼の前および歯10aの前を交互に通過するようになっている。銃眼の幅L0は厳密に磁石の幅L1よりも大きいことから、如何なる時でも、磁石が第1のコレクタ10の2つの歯10aに同時に対面することは不可能である。
この特定の実施形態において、第1および第2のセット5a、5bの磁石6は全て、同じ磁石幅L1を有することができ、銃眼は全て同じ銃眼幅L0を有しており、第1のコレクタ10の歯10aは全て、同じ歯幅L2を有し、第1のコレクタ10の歯幅L2は厳密に磁石幅L1よりも小さい。
所与の歯幅および歯ピッチについて、この特徴は、磁石の体積を最大限にし、こうして潜在的に歯により収集され得る磁束Fを最大限にするのに役立つ。
交流発電機が、図4、図5a、図5b、図5c、図5dにある通り磁気トラック17の両側に設置された複数の二次側3、3’を有している実施形態においては、これらの二次側3、3’は、好ましくは、極ピッチpの4分の1だけ互いに対しオフセットされており、こうして、二次側の一方が第1または第2の構成にある場合には、そのコア9を通る磁束Fは、極ピッチpの4分の1だけオフセットされている他方の二次側の中の歯の存在によってループされるようになっている。これは、図5a、図5b、図5c、図5d中でも見ることができる。このオフセットは同様に、図11〜図11gに示されている通り、交流発電機の回転式の変形形態にも適用可能である。図10にあるように、共に連結され共通の一次側に対面する3つの二次側が存在する場合、二次側の歯間のオフセットは、3相ACを生成できるようにするため極ピッチpの3分の1であり得ることを指摘しておかなければならない。
図5a、図5b、図5c、図5dの交流発電機は、それぞれ第1および第2の二次側3、3’と呼ばれる複数の二次側3、3’を有し、これらの二次側は共に機械的に連結されて、前記移動方向4に沿って共に移動するようになっている。これらの第1および第2の二次側3、3’の第1のコレクタ10a、10a’は、これらの第1のコレクタ10a、10a’の一方の歯が、専ら第1の磁石セット5aまたは第2の磁石セット5bに属する磁石6に対面している場合には、これらの第1のコレクタ10a、10a’の他方の歯が第1または第2の磁石セットの磁石に対して、
・ 磁石の交互配置の極ピッチpの8分の1より大きく、かつ好ましくは、
・ 磁石の交互配置の極ピッチpの4分の1に等しいオフセット値、
だけオフセットされるようになっている。
・ 磁石の交互配置の極ピッチpの8分の1より大きく、かつ好ましくは、
・ 磁石の交互配置の極ピッチpの4分の1に等しいオフセット値、
だけオフセットされるようになっている。
このオフセットは、第1および第2の二次側3、3’に対する一次側2の移動に対抗する最大磁力を制限することを可能にする。
交互配置の磁石は、均一な形状を有し、極ピッチpは、同じ磁石セットの2つの連続する極軸Xpの間の距離に対応する。
磁石の極軸Xpは、そのS極SおよびN極Nを通過する軸である。
セット内の磁石が同じ均一な形状を有する図示されている実施形態の特定の状況において、極ピッチpが同様に、移動方向4で測定された磁石幅L1の2倍に、磁石の交互配置の2つの隣接する磁石間の距離の2倍を加えたものに対応していることが分かる。交互配置の2つの隣接する磁石の間の距離は、概して、磁石の交互配置の隣接する磁石の間に挿入されるスペーサ14の厚みに対応する。スペーサ14は同様に互いに均一な形状を有する。
コレクタ10、15およびコアが、鉄、鉄/シリコン合金、および/または鉄コバルト合金などの磁気ループを提供するために好適な材料で製造され得るということを指摘しておくべきである。好ましくは、これらの要素は、磁気ループの平面内で分離された材料の薄片の形をしており、これらの薄片は、少なくともいくつかの場所において、例えば電気抵抗性ワニスにより互いに絶縁されている。
典型的には、本発明の交流発電機中で使用される磁石は、
・ 高エネルギー磁石を得ることを可能にするネオジム/鉄/ホウ素合金、もしくは、サマリウム/コバルト合金で製造される;または
・ より安価であるもののエネルギーは低い磁石を得ることを可能にする軽合金もしくはアルミニウム/ニッケル/クロム合金で製造される。
・ 高エネルギー磁石を得ることを可能にするネオジム/鉄/ホウ素合金、もしくは、サマリウム/コバルト合金で製造される;または
・ より安価であるもののエネルギーは低い磁石を得ることを可能にする軽合金もしくはアルミニウム/ニッケル/クロム合金で製造される。
コイルは、銅線、または、アルミニウムのコアを伴う銅を含む線、または、グラフェンタイプの材料、または、銀被覆された銅線から製造される。
一般に、極の配向方向7a、7bに対して平行な断面平面内で見た歯の断面は、歯を介してコア9に向かう磁束経路に沿って進むにつれて増大し得る。詳細には、第1および第2のコレクタの歯の各々は、歯を介してコア9に向かう磁束経路に沿って進むにつれて増大する前記第1および第2の配向方向7a、7bに対して平行な歯の断面平面で見た場合の歯の断面を有している。これは特に、コア9に近づくにつれて高さが増大する図1cまたは図11a内の歯10aについて見られる。これは同様に、コア9に向かう磁束経路に沿って進むにつれて高さが増大する図2cおよび図11bの歯10bを通しても見ることができる。この高さの増大は、断面を増大させることを可能にし、こうして、歯の形状を最適化して、磁気飽和または磁場漏出のいかなるリスクも制限しながらその重量を最小限に抑えることができるようにする。
上述の通り、かつ図13および14に示されている通り、本発明は最終的に、流体流32中に浸漬されたときに波打つように構成されたダイヤフラム31を担持するダイヤフラム支持体30を含む水中タービンに関する。ダイヤフラム31は、本発明の少なくとも1つの実施形態の少なくとも1つの交流発電機1に対して機械的に連結されている。ダイヤフラム31と前記少なくとも1つの交流発電機1との間のこの連結33は、ダイヤフラムが波打つ場合に、この少なくとも1つの交流発電機1の一次側2および二次側3の間に相対的移動を生成して、交流発電機のコイル11の端子を横断して電圧を生成するようになっている。
図14では、交流発電機1が、ダイヤフラムの相対する面のそれぞれに対面して配置された2つの交流発電機のグループを形成していることが分かる。各交流発電機は、第1には、ダイヤフラム31上の1つの場所から交流発電機1の二次側3が担持するヒンジまで延在する第1のレバー33を介して、そして第2には、ダイヤフラム31の別の場所から交流発電機1の一次側2が担持するヒンジまで延在する第2のレバー33を介して、ダイヤフラムに連結されている。交流発電機のグループの各々は、ダイヤフラム31の好ましい波打ち方向に対し実質的に平行に整列されている複数の交流発電機で構成されており、このことはすなわち、波がダイヤフラムに沿って伝播するにつれて、レバーはダイヤフラムと共に運動し、所与の交流発電機を担持するレバーの端部は、互いに向かって移動するかまたは互いに離れる方向に移動することを意味している。こうして一対のレバーが担持する交流発電機は、その二次側と一次側との間の相対的移動の作用下で電気を生成する傾向を有する。この移動の間、交流発電機は、その第1および第2の構成の間で連続的に交番し、そのコイルの端子を横断して交流電圧を生成する。タービンの任意の所与の交流発電機について、一次側と二次側との間の相対的移動方向4は、周期的に逆転し、こうして、交流発電機は各移動方向4において交流電圧を生成できるようになることが分かる。交流発電機のグループは、交流発電機がダイヤフラムに対して対称的に設置され、こうしてダイヤフラムが湾曲した場合に、湾曲の内側にある交流発電機が短縮され一方外側にある交流発電機が伸長されるような形で、配置され得るということを指摘しておかなければならない。同様に、ダイヤフラムの相対する面に対面して位置する交流発電機のグループをオフセットすることで、波打ちがダイヤフラムに沿って移動する場合に、ダイヤフラムの相対する側にある2つの対面する交流発電機が同時にそのストロークの終端に至ることが決してないようにすることも可能である。交流発電機の「ストロークの終端」なる用語は、交流発電機を伸長させるかまたは短縮するために、その二次側および一次側の移動方向が逆転する場合に、交流発電機が取る位置を意味するために使用されている。これは、ダイヤフラムに沿った波の伝播をより容易に開始できるようにするために有用である。
このタービンは、交流発電機1から遠隔のコンバータ回路を含むことができ、交流発電機のコイルの少なくとも一部は、電流導体を介してコンバータ回路に電気的に接続されている。コンバータ回路は、このとき、それに接続されているコイル11の少なくとも一部によって生成される電圧を取出し、この少なくとも1つの遠隔コンバータ回路の出力端子において出力電気を生成するように構成されている。
このようなコンバータ回路は、たとえコンバータに接続されているコイルの一部が故障しても、タービンが作動し続けることを可能にする。こうしてタービンは、メンテナンス作業を必要とせずに劣化モードで作動し続けることができる。
このコンバータ回路の別の利点は、それが複数のコイルに由来する電気エネルギーを蓄積することを可能にし、こうして、調節されかつコイル5により個別に生産される電力よりも大きい電力を送出することができるという点にある。
これらの交流発電機は、ダイヤフラムの片面のみまたは両面に配置可能であるということを指摘しておかなければならない。
複数のコンバータ2がダイヤフラムの相対する面に配置される場合、それらは、好ましくはダイヤフラムの縦断面平面に対し平行な平面内で整列され、ダイヤフラムの両側から等距離のところに存在して、前記平面に対して対称的に配置される。
多相電流を生成するために交流発電機1のコイルを、コンバータ回路に接続することも同様に可能である。
第2および第3の離隔ピッチPx2およびPx3は、互いに等しく、第1の離隔ピッチPx1は、二次側3および一次側2の間の互いに対する移動の間、常に、第1のコレクタ10の全ての歯10aが、磁石セット5a、5bのうちの一方のセットの1つの磁石に対面する瞬間的表面積を有し、歯10aのこれらの瞬間的表面積が互いに等しいものとなるような形で選択されているということを指摘しておかなければならない。
二次側3と一次側2との間の一定の相対的速度での移動中のピッチPx1、Px2およびPx3のこれらの特徴の結果として、コイル11の端子を横断する電圧が、実質的に一定である周波数および振幅の交流波形で変動することが分かる。この交流波形は、三角形の周期信号に近い。さらに、交流発電機1のこれらの特徴によって、電圧についてのこの交流波形が、二次側3と一次側2との間の相対的移動方向に依存せず、この移動の相対的速度のみに依存することが分かる。
このコンバータ回路の別の利点は、それが複数のコイルに由来する電気エネルギーを蓄積することを可能にし、こうして、調節されかつコイル11により個別に生産される電力よりも大きい電力を送出することができるという点にある。
Claims (16)
- 少なくとも1つの移動方向(4)において互いに対して移動可能である磁気一次側(2)と磁気二次側(3)とを含む交流発電機(1)において:
・ 前記一次側(2)が、第1および第2の磁石セット(5a、5b)を含み、前記磁石セット(5a、5b)のうちの磁石(6)の各々が、N極(N)とS極(S)とを含み、前記第1の磁石セット(5a)の前記磁石(6)のN極(N)が、同じ第1の配向方向(7a)に配向されており、前記第2の磁石セット(5b)の前記磁石のN極(N)が、前記第1の配向方向(7a)とは反対向きの同じ第2の配向方向(7b)に配向されており、前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の磁石(6)が、第1の磁石セット中の磁石と第2の磁石セット中の磁石との交互配置を形成するような形で配置されており;
・ 前記二次側(3)が、コア(9)と、前記コア(9)を取り囲むコイル(11)と、を含み;
前記二次側(3)が、前記コイル(11)の第1の極面(11a)が内部に広がる平面と、前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の前記磁石(6)のうちの少なくとも一部と、の間で前記コア(9)から延在している第1のコレクタ(10)を有しており;前記第1のコレクタ(10)が、前記少なくとも1つの移動方向(4)に沿った前記一次側(2)に対する前記二次側(3)の移動中に、前記交流発電機(1)が第1および第2の互いに明確に異なる構成を交互に取る形で互いに離隔された歯(10a)を有し、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が、前記第1の構成にあるとき、専ら前記第1の磁石セット(5a)に属するそれぞれの磁石(6)に対面し、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が、前記第2の構成にあるとき、専ら前記第2の磁石セット(5b)に属するそれぞれの磁石に対面することを特徴とする、交流発電機。 - ・ 前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が、第1の離隔ピッチ(Px1)と呼ばれる一定の歯離隔ピッチで互いに離隔されており;
・ 前記第1の磁石セット(5a)の前記磁石が、第2の離隔ピッチ(Px2)と呼ばれる前記第1の磁石セットの前記磁石のための一定の離隔ピッチで互いに離隔されており;
・ 前記第2の磁石セット(5b)の前記磁石が、第3の離隔ピッチ(Px3)と呼ばれる前記第2の磁石セット(5b)の前記磁石のための一定の離隔ピッチで互いに離隔されており;
・ 前記第2および第3の離隔ピッチ(Px2、Px3)が互いに等しく、前記第1の離隔ピッチ(Px1)が、前記二次および一次側の互いに対する移動の間の各瞬間において、前記第1のコレクタ(5a)の各歯が前記磁石セット(5a、5b)の一方のうちの1つの磁石に対面する瞬間的表面積を有するようになっており、これらの瞬間的表面積が互いに同一である、
請求項1に記載の交流発電機。 - 前記第1のコレクタ(10)が、6個以上の数の歯を有しており、前記磁石の交互配置(8)のうちの磁石は、前記交流発電機がその第1の構成にあるとき、前記第1のコレクタの各歯が前記第1の磁石セット(5a)の対応する磁石に対面するような形で、かつ前記交流発電機(1)がその第2の構成にあるとき、前記第1のコレクタ(10)の各歯(10a)が前記第2の磁石セット(5b)の対応する磁石(6)に対面するような形で互いに離隔されている、請求項1または2に記載の交流発電機。
- 前記第1のコレクタ(10)の前記歯が、前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の前記磁石の交互配置(8)に向かってコア(9)から延在するように配置されており、前記第1のコレクタ(10)が、これらの歯(10a)の間の離隔距離を維持するように配置されたスペーサ(12)を有しており、前記スペーサ(12)および前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が、前記移動方向(4)に対し平行な前記交流発電機(1)の縦断面平面(Pc)内で見たとき、前記磁石の交互配置(8)に対面して延在する銃眼状の断面形状を形成しており、前記第1のコレクタ(10)の前記銃眼状の断面形状の各銃眼が、前記銃眼に隣接する2つの歯間の距離に対応する銃眼幅(L0)を有しており;前記第1のコレクタ(10)の各々の歯(10a)が、前記歯(10a)に隣接する2つの銃眼の間で測定した前記歯(10a)の寸法に対応する歯幅(L2)を有しており、前記交互配置(8)のうちの各磁石(6)が、前記磁石の前記N極およびS極(N、S)を通る極軸に垂直な方向で、前記交流発電機(1)の前記縦断面平面(Pc)内で測定された前記磁石(6)の寸法に対応する磁石幅(L1)を有し、各々の銃眼幅(L0)が、前記磁石の交互配置(8)の前記磁石幅(L1)のいずれよりも大きい、請求項1〜3のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 前記第1および第2のセット(5a、5b)の前記磁石(6)が全て同じ磁石幅(L1)を有しており、前記銃眼が全て同じ銃眼幅(L0)を有しており、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が全て同じ歯幅(L2)を有し、前記第1のコレクタ(10)の前記歯幅(L2)が厳密に前記磁石幅(L1)よりも小さい、請求項4に記載の交流発電機(1)。
- 前記コア(9)が前記コイル(11)の内部に配置され、前記第1のコレクタ(10)が前記コイル(11)の外側に延在し、前記第1のコレクタ(10)の中央部分が前記コア(9)と前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の前記磁石(6)の一部との間に位置しており、前記第1のコレクタ(10)の2つの側方部分がそれぞれ、前記第1のコレクタ(10)の前記中央部分の両側に配置され、これらの側方部分が前記コイル(11)と前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の前記磁石(6)との間で前記コイル(11)の前記第1の極面(11a)に対面しており、前記第1のコレクタ(10)の中央または側方部分の各々が、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)の少なくとも1つを担持していることをさらに特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 前記コイル(11)が第2の極面(11b)を有し、前記コイル(11)の前記第1および第2の極面(11a、11b)が前記コイル(11)の両側に位置しており、前記交流発電機がさらに、前記コイル(11)の前記第2の極面(11b)の傍に位置する前記コア(9)の側から前記コイル(11)の周囲に延在する第2のコレクタ(15)を含んでおり、前記第2のコレクタ(15)の一部分が歯(10b)を有しており、当該歯(10b)が、前記交流発電機(1)が前記第1および第2の構成のうちの1つにあるとき、前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が、それぞれ、前記磁石セット(5a、5b)の一方に専ら属している磁石(6)に対面するような形で、互いに離隔されており、前記第1および第2のコレクタ(10、15)の前記歯が同様に、前記第1のコレクタ(10)の前記歯が専ら前記磁石のN極(N)に対面しているときには前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が専ら前記磁石(6)のS極(S)に対面し、前記第1のコレクタ(10)の前記歯が専ら前記磁石のS極(S)に対面しているときには前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が専ら前記磁石(6)のN極(N)に対面するような形で形成されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 前記第2のコレクタの前記歯が、前記第1の極面(11a)と前記第1および第2の磁石セットの磁石の交互配置の面との間に延在しており、前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)から離隔されており、前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が、交流発電機がその第1および第2の構成のいずれか一方に置かれたとき、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の一方に属する磁石(6)に対面し、このとき前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の他方に属する磁石に対面するような形で、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)の間に延在している、請求項7に記載の交流発電機。
- 前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の前記磁石が両方共、透磁性部品(16)上に設置されており、前記第1の磁石セットの前記磁石の前記N極及び前記第2の磁石セット(5b)の前記磁石の前記S極(S)が、前記透磁性部品(16)に対面している、請求項7または8に記載の交流発電機。
- 前記第1および第2のコレクタの前記歯の各々が、前記第1および第2の配向方向(7a、7b)に平行な前記歯の断面平面で見た場合に、前記コア(9)に向かって前記歯を経由して通る磁束経路に沿って進むにつれて増大する歯断面を有している、請求項7〜9のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 前記第2のコレクタの各歯が、閉じた環状の形状の対応する層の周縁部分に沿って形成されており、一方、前記第1のコレクタの各歯が、平らでかつ一定の厚みの対応する層の端部において形成され、前記層が、前記コアから前記歯の前記端部に向かって進むにつれて幅広になっていく、請求項7〜10のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 前記第1および第2の磁石セット(5a、5b)の磁石(6)が、磁気トラック(17)の第1および第2の相対する面を有する磁気トラック(8)を形成しており、前記第1のコレクタ(10)の前記歯(10a)が前記磁気トラック(17)の前記第1の面(17a)に対面して、前記第2のコレクタ(15)の前記歯(10b)が前記磁気トラック(17)の前記第2の面(17b)に対面し、前記第1および第2のコレクタ(10、15)の前記歯が、前記交流発電機がその第1および第2の構成の一方にあるとき、前記第1および第2のコレクタの前記歯(10a、10b)が前記第1および第2の磁石セットのうちの同じセットに属する磁石(6)に対面するような形で形成されている、請求項7に記載の交流発電機。
- 前記コイル(11)がコア(9)の周りに巻回され、前記交流発電機がその第1および第2の構成のうちの一方にあるとき、前記コア(9)を通る磁束(F)の方向に垂直な平面内において断面で見た場合に、矩形の形状を有している、請求項1〜12のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 前記コア(9)は、前記交流発電機がその第1および第2の構成のうちの一方にあるとき、前記コア(9)を通る前記磁束(F)の前記方向に垂直な前記平面内において断面で見た場合に、矩形の形状を有している、請求項13に記載の交流発電機。
- 複数の二次側を有し、前記二次側(3、3’)がそれぞれ第1および第2の二次側(3、3’)と呼ばれ、これらの二次側が前記移動方向(4)に共に移動するように共に機械的に連結されており、これらの第1および第2の二次側(3、3’)の前記第1のコレクタ(10a、10a’)が、これらの第1のコレクタ(10a、10a’)のうちの一方のコレクタの前記歯が前記第1の磁石セット(5a)または前記第2の磁石セット(5b)に専ら属している磁石(6)に対面しているときには、前記第1のコレクタ(10a、10a’)の他方のコレクタの前記歯が前記第1または第2の磁石セットの前記磁石に対して前記磁石の交互配置の極ピッチ(p)の8分の1より大きく好ましくは前記磁石の交互配置の前記極ピッチ(p)の4分の1に等しいオフセット値だけオフセットされるようになっており、このオフセットは、前記第1および第2の二次側(3、3’)に対して前記一次側(2)の移動に対抗する最大磁力を制限する役目を果たし、前記極ピッチ(p)が、同一の磁石セットの連続する磁石の2つの極軸間の距離に対応している、請求項1〜14のいずれか一項に記載の交流発電機。
- 流体流(32)中に浸漬されたときに波打つように構成されたダイヤフラム(31)を担持するダイヤフラム支持体(30)を含む水中タービンにおいて、前記ダイヤフラム(31)が請求項1〜15のいずれか一項に記載の少なくとも1つの交流発電機(1)に対して機械的に連結されており、前記ダイヤフラム(31)と前記少なくとも1つの交流発電機(1)との間の連結(33)が、前記ダイヤフラム(31)が波打つときに、前記少なくとも1つの交流発電機(1)の前記一次および二次側(2および3)の間に相対的移動を生成するようになっていることを特徴とする、水中タービン。
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