JP2019510920A5

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Publication number: JP2019510920A5
Application number: JP2018550412A
Authority: JP
Filing date: 2017-04-05
Publication date: 2020-05-14
Anticipated expiration: 2037-04-05

Description

発電機の長手方向断面に沿った、本発明の考えられる実施形態に係る発電機のいくつかの構成要素を示す概略立面図である。図１Ａの発電機の概略断面図である。この好ましい実施形態に係る発電機の振動ポールと、それを取り囲む流体に生じる渦との概略断面図である。本発明の一実施形態に係る、振動運動を電力に変換するためのサブシステムの一部を示す概略断面図である。本発明の一実施形態に係る、振動運動を電力に変換するためのサブシステムの一部を示す概略上面図である。本発明の一実施形態に係る、振動運動を電力に変換するためのサブシステムの一部を示す概略上面図である。本発明の一実施形態に係る、振動運動を電力に変換するためのサブシステムの一部を示す概略上面図である。好適な態様で力線を通すために強磁性体材料が追加された代替的な配置を概略的に示す図である。同調システムを有さない第１の部分の挙動の簡易モデルを示す図である。同調システムを有する第１の部分の挙動の簡易モデルを示す図である。ばね力（Ｆ_ｋ）と磁気反発力（Ｆ_ｂ）との変位（ｘ）に対する推移を示す図である。最初に瞬間力の作用を受けたときの、同調されていない装置（Ｉ）および同調された装置（ＩＩ）（磁気反発を伴なう振動）の振幅（変位ｘ）および振動数（時間軸ｔに沿った振動）の経時変化を示す図である。図３Ａに類似するもののコイルおよび磁石の代替的な配置を有する図である。図３Ｂに類似するもののコイルおよび磁石の代替的な配置を有する図である。図３Ｃに類似するもののコイルおよび磁石の代替的な配置を有する図である。図３Ｄに類似するもののコイルおよび磁石の代替的な配置を有する図である。上下に軸方向に配置されたポールを有する磁石を概略的に示す図である。本発明のある実施形態またはある動作モードにおける第１の部分の振動運動を概略的に示す図である。本発明の他の実施形態または他の動作モードにおける第１の部分の振動運動を概略的に示す図である。本発明の代替実施形態に係る発電機の長手方向軸に対するコイルの配置を概略的に示す図である。

Claims

発電機であって、
長尺形状を有し、第１の端部（１１）と第２の端部（１２）とを有する第１の部分（１）を備え、前記第１の部分は前記第１の端部（１１）に対応して基部（１０００）に取付けられるために配置されており、前記第１の部分は、流体内に位置するように構成され、前記流体が移動すると前記第１の部分（１）の振動運動を生成する揚力が前記第１の部分（１）に発生するように、前記第１の部分が前記流体に渦を生じるように構成されており、
前記発電機はさらに、前記第１の部分の前記振動運動を電気エネルギーに変換するためのサブシステム（３）を備え、
前記サブシステム（３）は、前記第１の部分（１）内に少なくとも部分的に収容されていることを特徴とする、発電機。
前記サブシステム（３）は前記第１の部分（１）内に完全に収容されている、請求項１に記載の発電機。
前記第２の端部（２）は前記第１の端部の上方で距離Ｈの位置にあり、前記サブシステム（３）は前記第１の端部の上方で０．０５Ｈより大きな距離、好ましくは前記第１の端部の上方で０．１Ｈより大きな距離、さらに好ましくは、前記第１の端部の上方で０．３Ｈより大きなまたは０．４Ｈより大きな距離などの、０．２Ｈより大きな距離の位置にあり、必要に応じて、前記第２の端部の下方で０．２Ｈより大きなまたは距離０．３Ｈより大きな距離などの、前記第２の端部の下方より少なくとも０．１Ｈの距離の位置にある、請求項１または２に記載の発電機。
前記端部から軸方向に延在する第２の部分（２）をさらに備え、前記サブシステム（３）は少なくとも１つの第１のサブシステム要素および少なくとも１つの第２のサブシステム要素（３２）を含み、前記第１のサブシステム要素（３１）および前記第２のサブシステム要素（３２）は、前記第１のサブシステム要素（３１）の前記第２のサブシステム（３２）に対する運動によって電力を生成するために配置されており、前記第１のサブシステム要素（３１）は前記第１の部分（１）に取付けられ前記第２のサブシステム要素（３２）は前記第２の部分（２）に取付けられて、前記第１の部分（１）の前記振動運動によって前記第１のサブシステム要素（３１）の前記第２のサブシステム要素（３２）に対する振動運動を生成する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電機。
前記第１のサブシステム要素（３１）と前記第２のサブシステム要素（３２）とのうちの少なくとも一方は少なくとも１つの磁石（３１１、３１２）を含み、前記第１のサブシステム要素（３１）と前記第２のサブシステム要素（３２）とのうちの少なくとも他方は少なくとも１つのコイル（３２１、３２２、３２３）を含み、前記少なくとも１つのコイルは、前記少なくとも１つの磁石と前記少なくとも１つのコイルとの間の相対変位によって、前記第１のサブシステム要素（３１）の前記第２のサブシステム要素（３２）に対する前記振動運動によって前記少なくとも１つのコイルに起電力が生成されるように配置されている、請求項４に記載の発電機。
前記少なくとも１つのコイルは、共通の平面に配置され前記第２の部分の軸を取り囲む２つのコイル（３２１、３２２）を含み、前記コイルのうちの一方（３２１）は前記コイルのうちの他方（３２２）の外側に位置し、前記２つのコイルは、電流が時計回り方向に前記コイルのうちの一方を循環すると電流が前記コイルのうちの他方を通って反時計回り方向に流れるように、および逆の場合も同様になるように直列に接続されている、請求項５に記載の発電機。
前記サブシステムは、前記第１の部分（１）の長手方向軸（２０００）に垂直な平面に配置された少なくとも１つの環状磁石または少なくとも１つの環状コイル（３２３）を含み、前記環状磁石または前記環状コイルは前記長手方向軸に対して非対称的に位置決めされている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発電機。
発電機であって、
第１の端部（１１）および第２の端部（１２）を有する第１の部分（１）を備え、前記第１の部分は、流体内に位置するように構成され、前記流体が移動すると前記第１の部分（１）の振動運動を生成する揚力が前記第１の部分（１）に発生するように、前記第１の部分が前記流体に渦を生じるように構成されており、前記振動運動は振幅を有し、
前記発電機はさらに、前記第１の部分（１）内で少なくとも部分的に配置された第２の部分（２）を備え、
前記発電機は、前記第１の部分（１）と前記第２の部分（２）との間に磁気反発力を生成する磁場を発生させる手段（４１、３１１；４２、３１２）を備え、前記磁気反発力は、前記第１の部分（１）の前記振動運動とともに変動し、前記第１の部分（１）の前記振動運動の前記振幅が増加すると増加する最大値を有する、発電機。
前記磁場を生成する手段は、前記第１の部分（１）と関連付けられた少なくとも１つの第１の磁石（３１１、３１２）と前記第２の部分（２）と関連付けられた少なくとも１つの第２の磁石（４１、４２）とを含み、
前記少なくとも１つの第１の磁石（３１１、３１２）および前記少なくとも１つの第２の磁石（４１、４２）は、互いに反発し合うような態様で、および、前記第１の部分が振動運動を行なうと前記少なくとも１つの第１の磁石（３１１、３１２）と前記少なくとも１つの第２の磁石（４１、４２）との間の距離が前記振動運動に従って変動するような態様で配置されている、請求項８に記載の発電機。
前記少なくとも１つの第１の磁石は少なくとも２つの正反対の部分を含み、前記少なくとも１つの第２の磁石は、前記少なくとも１つの第１の磁石の少なくとも２つの正反対の部分に対向する少なくとも２つの正反対の部分を含み、前記少なくとも１つの第１の磁石および／または前記少なくとも１つの第２の磁石は少なくとも１つのリングとして任意に構成されている、請求項９に記載の発電機。
前記第１の部分（１）は、前記振動運動の前記振幅が少なくとも速度の特定の範囲内で前記流体の速度とともに増加するように配置されており、前記少なくとも１つの第１の磁石と前記少なくとも１つの第２の磁石との間の前記反発力は前記第１の磁石と前記第２の磁石との間の距離の二乗に反比例し、前記流体の速度が増加すると、前記振動運動の前記振幅は増加する傾向にあり、それによって、前記磁石は各振動周期のうちの最も接近する部分の間により接近し、各振動周期において前記少なくとも１つの第１の磁石と前記少なくとも１つの第２の磁石との間で生成される最大反発力はそれに応じて増加し、前記反発力の増加によって前記第１の部分の共振振動数が増加し、前記発電機の構造が、前記流体の速度が増加すると前記第１の部分の前記共振振動数の自動的な増加に寄与する、および逆の場合も同様である、請求項９または１０に記載の発電機。
前記第２の端部（２）は前記第１の端部（１１）の上方で距離Ｈの位置にあり、前記磁場を生成する手段（４１、３１１；４２、３１２）は、前記第１の端部の上方で０．０５Ｈより大きな距離、好ましくは前記第１の端部の上方で０．１Ｈより大きな距離、さらに好ましくは、前記第１の端部の上方で０．３Ｈより大きな距離などの０．２Ｈより大きな距離、必要に応じて、前記第２の端部の下方で０．２Ｈより大きなまたは０．３Ｈより大きな距離などの前記第２の端部（１２）の下方で少なくとも０．１Ｈの距離の位置にある、請求項８〜１１のいずれか１項に記載の発電機。
前記第１の部分は、前記第１の部分の前記振動運動によって繰り返し変形または変位されるように配置された取付け要素（５）を介して前記基部に取付けられており、前記取付け要素（５）は前記第１の部分内へと延在しており、前記第２の部分（５）は前記第１の部分内へと延在しており、前記第２の部分（２）は前記第１の部分（１）内で少なくとも部分的に前記取付け要素（５）を取り囲む、請求項４〜６または８〜１２のいずれか１項に記載の発電機。
前記第１の部分は、前記基部（１０００）から前記第１の部分（１）内に延在するロッド部材（５）を介して前記基部に取付けられており、前記第２の部分（２）は、前記ロッド部材（５）を軸方向に越えた位置まで前記第１の部分（１）内へと延在する、請求項４〜６または８〜１２のいずれか１項に記載の発電機。
発電機であって、
長尺形状を有し、第１の端部（１１）と第２の端部（１２）とを有する第１の部分（１）を備え、前記第１の部分は前記第１の端部（１１）に対応して基部（１０００）に取付けられるために配置されており、前記第１の部分は流体内に位置するように構成され、前記流体が移動すると前記第１の部分（１）の振動運動を生成する揚力が前記第１の部分（１）に発生するように、前記第１の部分が前記流体に渦を生じるように構成されており、
前記発電機はさらに、前記第１の部分の前記振動運動を電気エネルギーに変換するためのサブシステム（３）を備え、
前記第１の部分は前記第１の端部と前記第２の端部との間の高さ（Ｈ）を有し、
前記第１の部分は直径を有する実質的に円形の断面を有し、
前記直径は前記第１の端部から前記第２の端部に向かって、前記第１の端部から前記第２の端部に向かう前記第１の端部の前記高さの少なくとも７０％、好ましくは少なくとも８０％、より好ましくは少なくとも９０％に沿って増加し、
前記第１の端部よりも前記第２の端部に近い位置から、前記第１の部分の前記直径は前記第１の端部から前記第２の端部への方向に減少し始め、前記第１の部分の長手方向の断面は、前記位置において外側に向かう凸部（１２１）を特徴として有し、前記凸部の後に前記凸部と前記第２の端部（１２）との間の凹部（１２２）が続くことを特徴とする、発電機。
前記第１の部分（１）と前記第２の部分（２）との間に磁気反発力を生成する磁場を生成する手段の一部を形成する少なくとも１つの磁石（３１１、３１２）は、前記第１の部分の前記振動運動を電気エネルギーに変換するための前記サブシステム（３）の一部も形成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載のおよび請求項８〜１２のいずれか１項に記載の発電機。
前記第１の部分（１）は、前記第１の端部（１１）と前記第２の端部（１２）との間の前記第１の部分の少なくとも主要部分に沿って、前記第１の端部と前記第２の端部との間の前記第１の部分の好ましくは少なくとも６０％に沿って、より好ましくは少なくとも７０％に沿って、さらに好ましくは少なくとも８０％に沿って、前記第１の端部（１１）からの距離とともに増加する直径を有する、請求項１〜１６のいずれか１項に記載の発電機。
前記第１の部分（１）は前記第１の端部（１１）と前記第２の端部（１２）との間で前記第１の部分（１）に沿って変動する直径を有し、前記直径の最大値は前記第１の端部と前記第２の端部との間の距離の２０％以下である、請求項１〜１７のいずれか１項に記載の発電機。
発電機を風速と同調させるための方法であって、前記発電機は、
第１の部分（１）を含み、前記第１の部分（１）は、流体内に位置するように構成され、前記流体が移動すると前記第１の部分（１）の振動運動を生成する揚力が前記第１の部分（１）に発生するように、前記第１の部分が前記流体に渦を生じるように構成されており、
前記発電機はさらに、前記第１の部分内で少なくとも部分的に延在する第２の部分（２）を含み、
前記方法は、前記少なくとも１つの第１の磁石（３１１、３１２）および前記少なくとも１つの第２の磁石（４１、４２）が互いに反発するように、前記第１の部分の上に少なくとも１つの第１の磁石（３１１、３１２）を、前記第２の部分（２）の上に少なくとも１つの第２の磁石（４１、４２）を配置するステップを備える、方法。
発電機における複数の磁石の使用であって、前記発電機は第１の部分（１）と第２の部分（２）とを備え、前記第１の部分（１）は流体内に位置するように構成され、前記流体が移動すると前記第１の部分（１）の振動運動を生成する揚力が前記第１の部分（１）に生じるように、前記第１の部分が前記流体に渦を発生させるように構成されており、前記第２の部分（２）は前記第１の部分内で少なくとも部分的に延在しており、
前記第１の部分（１）の固有振動数を風速に自動的に適合させるための、使用。