JP2020005491A - 磁気電気エネルギー変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エネルギー変換過程における効率を高める。【解決手段】磁気電気エネルギー変換装置１０００は、制御モジュール７００、モータ始動モジュール３００、フライホイールモジュール、誘導回転子、および磁性回転盤を含む。制御モジュールは、磁気電気エネルギー変換装置の動作を制御する。モータ始動モジュールは、始動回路およびモータ始動巻線を含み、磁気電気エネルギー変換装置の動作に必要な初期電圧Ｖ０を提供する。フライホイールモジュールは、上記モータ始動モジュールと連結し、フライホイールモジュールを回転させ、磁気電気エネルギー変換装置に安定した動作回転速度を提供する。誘導回転子は、フライホイールモジュールの周囲に設置され、内部に単方向ベアリングを有する。磁性回転盤は、回転により、周囲の磁束を変化させ、誘導起電力を生成する。【選択図】図１

Description

本発明は、磁気電気エネルギー変換効率を高めた装置に関し、特に電動機の回転子の構造設計、およびその動作を組み合わせたユニット構成を指し、これにより磁気電気エネルギー変換効率を高める目的を達成する。

電動機は発明以来、一貫して工業の自動化に最も重要な核心装置となっており、普遍的に各種電気機器に利用されている。主な機能は力学的エネルギーまたは電気エネルギーを提供することであり、外部に対して働き、外部の電気機器を稼働させる。このうち、回転運動を行うモータについて、その利用は各種業界、執務空間、居住空間などに広がり、日常生活周辺にどこにでもある。直線運動を行うモータ、すなわち広く知られたリニアモータについては、その利用は半導体産業、自動化産業、大型機械および計器産業などに広がっている。

従来の電動機は、簡単に回転子（Ｒｏｔｏｒ）および固定子（Ｓｔａｔｏｒ）の２つの構成部品に分けることができる。このうち、回転子は回転することができる構成部品であり、コイルが取り囲んで電流を通すことができる。固定子は固定されて動かない構成部品であり、磁場を提供することができる磁極を有する。これにより、電動機に外部から電源が提供され、回転子のコイルに電流を通して磁場を発生させることができ、発生させた磁場は固定子が提供する磁場と磁極間の相互作用を行う。同極は反発し合い、異極は引き合う原理に基づき、最終的に回転運動を行い、外部の電気機器を駆動する。

しかし、従来の電動機はすでに広く使用されているが、依然として多くの欠点を有し、改良が必要な部分も存在する。例えば、電動機に外部から電源が提供され、回転子のコイルに電流を通して磁場を発生させることができるが、電気エネルギーが磁場を発生させてから、磁場が力学的エネルギーを発生させる過程において、異なる形態のエネルギー変換が過度に頻繁であるため、電気エネルギーから力学的エネルギーを発生させる効率が過度に低い。このほか、コイルが取り囲んで磁場を発生させる回転子に基づくと、それ自体の設計も一定程度の材料損失率を有し、全体として非の打ち所がないというには不足がある。

このほか、電動機の回転子に稼働中に生じる振動は、振動の周波数が一定値より大きいとき騒音の形式で現れ、電動機の性能に対する影響はとりわけ大きい。該種の電動機をロボット技術または電動車両などの精密アプリケーションに応用するとき、設計段階で比較的低い振動構造を検討要素に加えることができる場合、振動、騒音を低下させることができる以外に、電動機の動力出力時におけるトルクリップルを減少させることもでき、エネルギー変換過程における効率を高める。

このことを考慮して、本発明者は特に上記問題について検討し、「電気−電気複合利用」という一種の新しい概念、およびこの新しい概念を実現に移す「磁気電気エネルギー変換装置」を提供し、消費者が使用することができることを期待する。これは、実際に本発明で行おうとする革新的研究の動機である。

既知技術の欠点を改良するため、本発明は磁気電気エネルギー変換装置を示し、これは制御モジュール；モータ始動モジュール；フライホイールモジュール；誘導回転子；磁性回転盤；および伝動軸モジュールを含む。制御モジュールは、磁気電気エネルギー変換装置の動作を制御する。モータ始動モジュールは、始動回路およびモータ始動巻線をさらに含み、磁気電気エネルギー変換装置の動作に必要な初期電圧Ｖ０を提供する。フライホイールモジュールは、上記モータ始動モジュールと連結し、初期電圧Ｖ０を利用してフライホイールモジュールを回転させ、稼働または外部環境による振動が磁気電気エネルギー変換装置に与える影響を低下させる。誘導回転子は、フライホイールモジュールの周囲に設置され、誘導回転軸に取り付けられ、内部に単方向ベアリングを有し、フライホイールモジュールの回転方向を一定に維持する。磁性回転盤は、モータ始動モジュールを介して回転し、周囲の磁束を変化させる。伝動軸モジュールは、上記磁性回転子の力学的エネルギーをモータモジュールに伝送する。

本発明の観点において、上記モータ始動モジュールは、利用する回転速度の範囲および対応する出力トルクの大きさの違いに基づいて、三相巻線または２つからなる六相巻線でよい。本発明の好ましい実施例において、モータ始動モジュールは２組の三相巻線が並列接続してなる六相巻線でよい。モータ始動モジュールが比較的安定した高い回転速度を必要とするとき、２組の三相巻線からなる六相巻線が電気エネルギーを提供し、磁気電気エネルギー変換装置の変換効率を高める。

本発明において、フライホイールモジュールは数個のフライホイール、基板および回転軸を含む。このうち、フライホイールについて、リムは利用の需要に基づいて平らであるか、または歯を有することができ、さらに回転軸に設置される。モータ始動モジュールが動作するとき、伝送ベルトで力学的エネルギーをフライホイールモジュールに伝送し、磁気電気エネルギー変換装置に対する振動の影響を減少させる。磁性回転盤を安定して動作させることができ、これによりそのエネルギー変換効率を高める。

このうち、磁性回転盤は主に金属回転体および複数の磁性ユニットを含む。前記金属回転体は金属を含み、前記複数の磁性ユニットは金属回転体の周囲に均等に設置される。前記各磁性ユニットはそれぞれ第１磁極部および第２磁極部を含み、前記すべての第１磁極部および第２磁極部は、それぞれ前記各磁性ユニットの上部および下部に属する。このうち、前記すべての磁性ユニットにおいて、どの磁性ユニットも、第２磁極部の下側が、別の磁性ユニットにおける第１磁極部の上側と部分的に相互に吸着し、これにより前記金属回転体の周囲外側に第１磁極部の磁力線のみが分布する。

本発明の好ましい実施例において、前記金属回転体の周囲は、前記磁性ユニットを吸着させて設置するために、数量に対応する複数の設置溝を有する。前記金属回転体は、円盤または円環でよい。前記磁性ユニットの数量は２×３×Ｎまたは６×Ｎでよく、このうちＮは１から１６までの正の整数でよい。前記磁性ユニットは、曲がりを有する薄片構造でよい。前記磁性ユニットの第１磁極部および第２磁極部はそれぞれその半分を占める。

本発明の好ましい実施例において、前記第１磁極部がＮ極である場合、前記第２磁極部はＳ極であり；前記第１磁極部がＳ極である場合、前記第２磁極部はＮ極である。どの前記磁性ユニットも、第１磁極部の上側が、さらに追加の磁性ユニットと相互に吸着することができ、これにより付近の磁力を強化する。前記追加の磁性ユニットにおける第１磁極部はさらに磁力集中部を含み、前記追加の磁性ユニットの上側は斜面を有し、前記磁力集中部は前記斜面に位置する。前記金属回転体は鉄を含む。

本発明が提供する磁性回転盤は、それ自体が永久磁石の特性を有し、直接外部の磁場と磁極間の相互作用を行うことができ、コイルに電流を通すことにより、磁場を発生させるのを省略することができる。このほか、金属回転体の周囲外側に第１磁極部のみが露出し、さらに前記複数の磁性ユニットが均等に設置されることにより、金属回転体の周囲外側に、均等に分布し、単一磁極である磁場が発生する。磁性回転盤は極めて小さな電気エネルギーを必要とするのみで、外部の磁場と高効率で磁極間の相互作用を行うことができる。言い換えると、本発明が提供する磁性回転盤を介して、極めて小さな電気エネルギーを提供するだけで、極めて大きな力学的エネルギーを生成することができ、この力学的エネルギーはより効率的に電気エネルギーを生成することができ、これにより前記電気−電気複合利用の新しい概念を実現する。

本発明は、明細書中のいくつかの好ましい実施例および詳細な叙述と、添付の図とを利用して理解することができる。図中の同じ符号のユニットは、本発明で同一のユニットを指す。しかしながら、本発明のすべての好ましい実施例は説明のみに用いられ、特許請求の範囲を制限するものではないことを理解しなければならない。

磁気電気エネルギー変換装置の装置構成を説明する。 フライホイールモジュールおよび磁性回転子のユニット構成であり、このうちフライホイールモジュールは同心円の方式で、磁性回転子の下端に設置される。 本発明の一実施例における磁性回転子および誘導回転子の構成である。 フライホイールモジュールの一実施例の上面図を示す。 伝動軸モジュールの構成を示す。 本発明の磁性回転子の立体図である。 本発明の磁性回転子の立体分解図である。 本発明の磁性回転盤の立体図である。 本発明の磁性回転盤の上面図である。 本発明の磁性回転盤の部分立体図１である。 本発明の磁性回転盤の部分断面図１である。 本発明の磁性回転盤の部分断面図２である。 本発明の磁性回転盤の部分断面図３である。 本発明の磁性回転盤の部分立体図２である。 本発明の磁性回転盤の部分断面図４である。 本発明のモータモジュールの外観を示す。

本発明について、好ましい実施例および観点により詳細に叙述する。以下の記載は、本発明における特定の実施形態の細部を提供しており、読者はこれらの実施例の実施方式を徹底的に理解できる。しかし、当業者は本発明がこれらの細部を備えない条件下でも実施することができることを理解しなければならない。このほか、本発明はその他の具体的な実施例により利用および実施することもでき、本明細書に詳述する各細部は、異なる需要に基づいて利用することもでき、さらに本発明の主旨を逸脱せずに、各種の様々な修飾または変更を行う。本発明について、好ましい実施例および観点により叙述するが、この種の叙述は本発明の構造を解釈するものであり、説明のみに用いられ、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。以下の記載において使用した用語は、たとえそれが本発明におけるある特定の実施例の細部と共に使用されていても、最も広義の合理的な方式で解釈する。

本発明の目的は、既知技術において、電動機に外部から電源が提供され、回転子のコイルに電流を通して磁場を発生させることができるが、磁場および外部コイルが誘導起電力を生成し、続いて外部に対して働き、力学的エネルギーを生成する過程で効率が低下する問題を改善することである。したがって、本発明は磁気電気変換装置を示す。該磁気電気変換装置は、外部を経由して初期電圧Ｖ０、または初期運動エネルギーが提供され、磁気電気変換装置中の磁性回転盤を回転させる。磁性回転盤は最適化した環状積層構造を有するため、磁気電気変換装置は磁気エネルギーを電気エネルギーに変換させる過程で良好なエネルギー変換効率を有することができる。このほか、既知の電動機において、関連する安定構造が不足しているため、電動機の動作時、比較的大きな振動により電動機性能に影響を及ぼし、トルクリップルを増加させ、電気エネルギーの出力が比較的不安定になる可能性がある。本案は、磁気電気変換装置の安定構造を最適化することにより、トルクリップルを減少させ、磁気電気変換の効率を高める。その詳細な技術手段を下記に詳述する。

上記目的に基づき、図１および図２Ｂを参照されたい。本発明は、磁気電気エネルギー変換装置１０００を示し、これは制御モジュール７００；モータ始動モジュール３００；フライホイールモジュール６００；誘導回転子２００；磁性回転子１００；および伝動軸モジュール４００を含む。制御モジュール７００は、磁気電気エネルギー変換装置１０００の動作を制御する。モータ始動モジュール３００は、始動回路３１をさらに含み、モータ始動巻線３３の動作に必要な初期電圧Ｖ０を提供する。フライホイールモジュールは、上記モータ始動モジュール３００と連結し、フライホイールモジュール６００を回転させ、磁性回転子１００に安定した動作回転速度を提供するか、または磁性回転子１００を介して直接もしくは間接的にフライホイールモジュール６００を駆動する。上記フライホイールモジュール６００中のフライホイールの半径は、需要に基づいて調整することができる。誘導回転子２００は、フライホイールモジュール６００の周囲に設置され、誘導回転軸２００Ａに取り付けられ、内部に単方向ベアリングを有し、フライホイールモジュール６００の回転方向を一定に維持する。図２Ｂに誘導回転子２００の設置、配置構成を示す。上記誘導回転子２００の半径は需要に基づいて調整することができる。磁性回転子１００は磁性回転盤１を含み、磁性回転子１００および誘導回転子２００の磁性間の相互作用を利用し、それ自体を回転させ、回転の力学的エネルギーを生成する。磁性回転盤１の回転は磁束も変化させ、誘導起電力εを生成する。伝動軸モジュール４００は、回転の力学的エネルギーをモータモジュール５００に伝送する。このうち、本発明の好ましい実施例において、モータ始動モジュール３００は２組の三相巻線が並列接続してなる六相巻線でよい。モータ始動モジュールが大トルク、低回転速度を必要とするとき、このうちの１組の三相巻線がフライホイールモジュールに電気エネルギーを提供する。モータ始動モジュールが比較的安定した高回転速度を必要とするとき、２組の三相巻線からなる六相巻線が電気エネルギーを提供し、磁気電気エネルギー変換装置の変換効率を高める。

本発明の別の実施例において、モータ始動モジュール３００に含まれる始動回路は、数個のトランジスタスイッチ３１１〜３１６を含み、制御モジュール７００がフィードインした制御信号に基づいて、第１電圧Ｖａ０、第２電圧Ｖｂ０および第３電圧Ｖｃ０の位相を調整し、モータ始動巻線３３の回転速度を調整する。磁性回転子１００が稼働する過程で安定した初期電圧Ｖ０を得ることができ、初期電圧Ｖ０が不安定であるために、磁性回転子１００が稼働する過程で生成する可能性があるコギングトルク（Ｃｏｇｇｉｎｇ Ｔｏｒｑｕｅ）により、磁気電気エネルギー変換装置１０００のエネルギー変換効率が低下するのを防止する。本発明の実施例において、トランジスタスイッチ３１１〜３１６はショットキーダイオード（Ｓｃｈｏｔｔｋｙ Ｄｉｏｄｅｓ）、ファストリカバリーダイオード（Ｆａｓｔ−Ｒｅｃｏｖｅｒｙ Ｄｉｏｄｅｓ）、および線周波数ダイオード（Ｌｉｎｅ−Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｏｄｅｓ）でよいが、これに制限されない。このうち、第１電圧Ｖａ０、第２電圧Ｖｂ０および第３電圧Ｖｃ０はモータ始動巻線３３の第１相電圧Ｖａ、第２相電圧Ｖｂおよび第３相電圧Ｖｃにフィードインされる。さらに初期電圧Ｖ０について、基本的な電気学に基づくと、その数学的関係は、以下の数１であり、Ｖ０＝Ｖａ０＋Ｖｂ０＋Ｖｃ０である。

このうち、上記式中、δ１１、δ１２、δ１３、δ２１、δ２２、δ２３、δ３１、δ３２、δ３３は、それぞれ第１電圧Ｖａ０、第２電圧Ｖｂ０および第３電圧Ｖｃ０の位相因子（Ｐｈａｓｅ Ｆａｃｔｏｒ）である。本発明の別の実施例において、制御モジュール７００は、第１電圧Ｖａ０、第２電圧Ｖｂ０および第３電圧Ｖｃ０のフィードイン状況に基づいて、位相因子の大きさを調整することができる。モータ始動巻線３３を加速または減速させることができ、さらに初期電圧Ｖ０の安定を保持し、トルクリップルが磁気電気エネルギー変換装置１０００のエネルギー変換効率を低下させるのを減少させる。

本発明の内容において、磁気電気エネルギー変換装置１０００はフライホイールモジュール６００を有する。フライホイールモジュール６００を本発明で設置する目的は、重力と、歯車ユニットにそれ自体または地面の振動により生じる動作の誤差とを補正することにある。磁気電気エネルギー変換装置１０００が比較的高い効率で磁気エネルギー、電気エネルギーおよび力学的エネルギー間の変換を行うことができることについて、１つの原因は、制御モジュール７００が設定した回転速度に基づいて、磁性回転子１００が動作することが可能であることである。磁性回転子１００自体の動作が充分に精確でない場合、磁性回転子１００の構造をどのように設置しても、エネルギー変換効率は低下する。したがって、本発明の実施例において、フライホイールモジュール６００の動作により、磁性回転子１００がある位置である方向の振動の影響を受けるか、または磁気電気エネルギー変換装置１０００自体の位置が地面に平行な状態でなくなったとき、対応するもう１つの位置は、角運動量保存により、地面に平行な元の状態に戻る傾向を有し、各種方向の影響を相互に相殺する。外力の影響を受ける作用を最低まで低下させるのに等しく、これにより磁気電気エネルギー変換装置１０００の動作における安定を維持する。このほか、フライホイールモジュール６００中のフライホイールは、回転するとき、回転運動エネルギーの形式で力学的エネルギーを保存することができる。入力される力学的エネルギーが増加したとき、フライホイールの回転速度は増加し、相対して、フライホイールが環境に対して仕事を行う必要があるとき、その回転速度は減少し、力学的エネルギーを放出する。したがって、フライホイールが回転速度の変化に抵抗する特性を有するため、磁性回転子１００が回転するとき、フライホイールを磁性回転子１００の回転速度を安定させるユニットとすることができ、動作の過程をより平穏にする。

図２Ａおよび図２Ｃを参照されたい。本発明の一実施例において、フライホイールモジュール６００は第１段フライホイール６１を含み、好ましくは３個であり、磁性回転子１００の下側に配置され、第１回転軸６７Ａにより運動する。好ましくは第２段フライホイール６３が配置され、好ましくは３個であり、磁性回転子１００の下側に配置され、第２回転軸６７Ｂにより運動する。このうち、第１段フライホイール６１および第２段フライホイール６３は、同心円の構成で第１回転軸６７Ａおよび第２回転軸６７Ｂに設置される。一実施例において、第１回転軸６７Ａおよび第２回転軸６７Ｂは、それぞれ異なる同心円上に配置されるため、第１段フライホイールセットおよび第２段フライホイールセットを構成する。注意すべきこととして、本発明において、第１段フライホイール６１および第２段フライホイール６３は、フライホイールモジュール６００と総称することができ、フライホイールモジュール６００の数量は、利用の需要に基づいて、様々な個数および物体の次元、例えば直径を有することができる。このうち、本実施例の第１の実施形態において、回転軸６７Ａおよび回転軸６７Ｂは、例えばベルトまたは歯車セットなどの伝送メカニズムを介してモータ始動モジュール３００と接続し、回転軸６７Ａおよび回転軸６７Ｂを回転させて、個別または同時に、直接または間接的に第１段フライホイール６１、第２段フライホイール６３および磁性回転子１００を回転させる。本実施例の第２の実施形態において、伝送ベルトがモータ始動モジュール３００と接続し、第１段フライホイール６１および／または第２段フライホイール６３を回転させて、磁性回転子１００を回転させる。本実施例の第３の実施形態において、伝送ベルトがモータ始動モジュール３００と接続して、力学的エネルギーを磁性回転子１００に伝送し、磁性回転子１００が第１段フライホイール６１および第２段フライホイール６３を回転させることができる。このほか、図２Ａを参照されたい。本発明の好ましい実施例において、フライホイールモジュール６００および磁性回転子１００の周囲に複数の誘導回転子２００が設置され、内部に単方向ベアリングを有する。磁気電気エネルギー変換装置１０００中に、磁性回転子１００およびフライホイールモジュール６００の各歯車ユニットを含むが、稼働の過程において、慣性により逆回転が生じることはなく（つまり、その回転方向が単一方向であることを保証する）、歯車ユニットの回転の安定性に影響を及ぼすのを防止する。本発明の一観点において、フライホイールにより、磁気電気エネルギー変換装置１０００は動作中に振動の影響を受けず、安定することができるが、過度に多くのフライホイールを設置すると、磁気電気エネルギー変換装置１０００における各歯車部材の回転の慣性が過度に大きくなり、逆にエネルギー変換効率に影響を及ぼす可能性がある。したがって、本発明の実施例において、好ましくは１〜６個配置し、エネルギー変換効率および動作安定性の間で最適なバランスを求める。

続いて、フライホイールモジュール６００は、本発明の別の実施例において、フライホイールモジュール６００中のフライホイールが磁性回転子１００の下方に設置され、リムの歯を介して回転軸６７と噛合する。磁性回転子１００は回転軸６７上に取り付けられ、回転軸６７を介してフライホイールモジュール６００を磁性回転子１００と連動させることができ、好ましくは、フライホイールの個数は３の倍数でよい。このうち、本実施例の第１の実施形態において、回転軸６７が伝送ベルトを介してモータ始動モジュール３００と接続し、回転軸６７を回転させて、同時にフライホイールおよび磁性回転子１００を回転させる。本実施例の第２の実施形態において、伝送ベルトがモータ始動モジュール３００と接続し、フライホイールを回転させて、磁性回転子１００を回転させる。本実施例の第３の実施形態において、伝送ベルトがモータ始動モジュールと接続して、力学的エネルギーを磁性回転子１００に伝送し、磁性回転子１００がフライホイールを共に回転させることができる。

このほか、図３を参照されたい。本発明の実施例において、磁気電気エネルギー変換装置１０００は伝動軸モジュール４００を有し、上記磁性回転子１００と接続する。このうち、該伝動軸モジュール４００は、伝動支持具４７上に設置される第２歯車４３を含み、伝動軸４５を介して第２歯車４３および伝動ホイール４９が接続される。第２歯車４３が上記磁性回転子１００に駆動されるとき、伝動軸４５の回転により、力学的エネルギーはもう１つの伝動支持具４７上に設置された伝動ホイール４９に伝送される。

このほか、上記実施例において、伝動軸モジュール４００は、第２歯車４３およびフライホイールモジュール６００と連結する少なくとも１つの第１歯車４１を含むことができる。このようにフライホイールモジュール６００が伝動軸モジュール４００の下端に位置するとき、第１歯車４１は回転軸６７上に取り付けることができ、第１歯車４１および第２歯車を相互に垂直に取り付けることができ、磁気電気エネルギー変換装置１０００の水平方向の設置空間を節約する。

図４および図５を参照されたい。図４および図５は、それぞれ本発明の磁性回転子の立体図および分解図を示す。本発明の主な目的を達成する具体的な実施例であり、図４および図５は磁性回転盤の技術的特徴を含む。図に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、本発明の磁性回転子１００は、おおよそ磁性回転盤１、緩衝バッフル３、緩衝バッフル５および伝動基板７などの構成部品からなる。前記部材は軸心が同じである軸心孔を有し、この軸心孔により、同時に回転運動を行うことができ、さらに前記部材は複数の固定素子９（例えばネジ）により固定される。

続いて、磁性回転盤１は磁性回転子１００の核心の構成部品であり、これは永久磁石の特性を有し、さらに均等に分布し、単一磁極である磁場を発生させることができる。緩衝バッフル３および緩衝バッフル５は、それぞれ磁性回転盤１の上側および下側に設けられ、その機能は磁性回転盤１を保護すると同時に、磁性回転盤１の上側および下側の磁場を断絶することにより、磁場の分布を一平面に制限し、さらに不必要な磁力により相殺されるのを防止する。伝動基板７は緩衝バッフル５の下側に設けられ、これは複数の伝動歯を有し（伝動基板７の周囲に設けられる）、伝動基板７の回転により、磁性回転子１００が生成する力学的エネルギーはその他の電気機器を効果的に駆動することができる。

さらに同時に図４から図７を参照されたい。このうち、図６および図７は、それぞれ本発明の磁性回転盤の立体図および上面図を示す。図に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、本発明の磁性回転盤１は、おおよそ金属回転体１３および複数の磁性ユニット１１からなる。金属回転体１３は金属（例えば鉄）を含み、円盤または円環の外形でよいが、ここでは制限されず、どのような適切な外観でもよい。複数の磁性ユニット１１は、金属回転体１３の周囲に均等に設置される。金属回転体１３の材質は金属鉄を含むため、複数の磁性ユニット１１は直接金属回転体１３の周囲表面に吸着することができ、その他の媒体により固定する必要はない。

続いて、複数の磁性ユニット１１は直接金属回転体１３の周囲表面に吸着することができ、互いの間は完全に重ね合わさない方式で相互に吸着することができ、このつながりにより、金属回転体１３の周囲に均等に設置される。１つまたは複数の具体的な実施例において、磁性ユニット１１は曲がりを有する薄片構造でよく、この曲がりの存在により、複数の磁性ユニット１１は完全に重ね合わさない方式で、より順調に互いをつなぐことができ、さらには金属回転体１３の周囲に均等に設置される。同じ道理で、この曲がりの大きさは磁性ユニット１１の総数量に影響を及ぼす。１つまたは複数の具体的な実施例において、複数の磁性ユニットの数量は２×３×Ｎまたは６×Ｎでよく、このうちＮは１から１６までの正の整数でよい。これにより、複数の磁性ユニットの最適な数量の範囲は６から９６の間である。

さらに同時に図８から図１１までを参照されたい。このうち、図８は本発明の磁性回転盤の部分立体図１を示し、図９から図１１は本発明の磁性回転盤の部分断面図１〜３を示す。図９および図１１に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、本発明の金属回転体１３は、複数の磁性ユニット１１を吸着させて設置するために、その周囲に数量に対応する複数の設置溝１３１を含む。前記に基づくと、本発明の最適な実施例において、複数の磁性ユニット１１の数量は６から９６までの間であるため、複数の設置溝１３１の数量も６から９６までの間でなければならない。複数の設置溝１３１の設置により、複数の磁性ユニット１１は金属回転体１３の周囲に、より堅固に均等に吸着されるが、これらは事前に予め設定することができるためである。注意すべきこととして、どの磁性ユニット１１も、下側が対応する設置溝１３１にすべて吸着されるのではないが、これは一部が別の磁性ユニットの上側に吸着されるためである。

図８から図１０に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、複数の磁性ユニット１１はそれぞれ第１磁極部１１１および第２磁極部１１３を含み、複数の第１磁極部１１１および複数の第２磁極部１１３は、それぞれ各複数の磁性ユニット１１の上部および下部に属する。１つまたは複数の具体的な実施例において、どの磁性ユニット１１も、第２磁極部１１３の下側は、別の磁性ユニット１１における第１磁極部１１１の上側と部分的に相互に吸着する。このつながりにより、金属回転体１３の周囲外側に、複数の第１磁極部１１１の磁力線のみが分布する。本発明の最適な実施例において、複数の磁性ユニット１１の第１磁極部１１１および第２磁極部１１３は、それぞれ磁性ユニット１１の半分の容積を占め、つまり各磁性ユニット１１の外形および寸法はいずれも同じである。さらに第１磁極部１１１および第２磁極部１１３を同じように磁化することができ、両者はそれぞれ半分を占める。これにより、どの磁性ユニット１１も、第２磁極部１１３の下側は、別の磁性ユニット１１における第１磁極部１１１の上側をちょうど半分覆うことができ、これにより金属回転体１３の周囲外側に、複数の第１磁極部１１１の磁力線のみが分布することを実現する。

言及すべきこととして、１つまたは複数の具体的な実施例において、複数の磁性ユニット１１に含まれる第１磁極部１１１および第２磁極部１１３は、どの種の磁極であるかに制限されない。言い換えると、複数の第１磁極部１１１がＮ極である場合、複数の第２磁極部１１３はＳ極であり；反対に、複数の第１磁極部１１１がＳ極である場合、複数の第２磁極部１１３はＮ極である。本発明の重要な点は、磁極がＮ極またはＳ極であるかに関わらず、金属回転体１３の周囲外側に単一磁極の磁力線のみが存在して分布することにある。このほか、金属回転体１３の材質は金属鉄を含み、複数の磁性ユニット１１はその周囲表面に直接吸着するため、複数の磁性ユニット１１の下側と、金属回転体１３との間の磁場は相殺される。同じ道理で、どの磁性ユニット１１も、第２磁極部１１３の下側と、別の磁性ユニット１１における第１磁極部１１１の上側との間の磁場は相殺される。

図１２および図１３を参照されたい。このうち、図１２は本発明の磁性回転盤の部分立体図２を示し、図１３は本発明の磁性回転盤の部分断面図４を示す。図に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、磁力線を集中および強化させる効果をより良好にするため、一定数ごとの磁性ユニット１１について、どの複数の磁性ユニット１１も、第１磁極部１１１の上側が、追加の磁性ユニット１５と相互に吸着することができ、これにより付近の磁力を強化する。１つまたは複数の具体的な実施例において、追加の磁性ユニット１５は曲がりを有する薄片構造でもよいが、注意すべきこととして、面積の原則において、吸着した磁性ユニット１１より小さくなければならず、それは吸着した磁性ユニット１１における第１磁極部１１１の上側と、別の磁性ユニット１１における第２磁極部１１３の下側とが相互に吸着するためである。同じ道理で、本発明の最適な実施例において、複数の磁性ユニット１１の数量は６から９６までの間であるため、６個ごとの磁性ユニット１１における第１磁極部１１１の上側が、追加の磁性ユニット１５と相互に吸着することができ、これにより、複数の追加の磁性ユニット１５の数量は１から１６までの間でよい。

図１３に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、追加の磁性ユニット１５は、それぞれ第１磁極部１５１および第２磁極部１５３を含む。どの複数の磁性ユニット１１も、上側が追加の磁性ユニット１５と相互に吸着するとき、磁性ユニット１１の第１磁極部１１１により、追加の磁性ユニット１５の第２磁極部１５３と相互に吸着し、その互いの間の磁場も相互に相殺される。同じ道理で、どの複数の磁性ユニット１１も、上側が追加の磁性ユニット１５と相互に吸着するとき、追加の磁性ユニット１５は、これと相互に吸着する磁性ユニット１１の第１磁極部１１１を半分覆い、これにより金属回転体１３の周囲外側に複数の第１磁極部１１１および複数の第１磁極部１５１の磁力線のみが分布することを実現する。つまり数個の第１磁極部１１１は磁性ユニット１５に覆われ、つまり数個の第１磁極部１１１の磁力線の分布は第１磁極部１５１の磁力線の分布に置換される。

図１２および図１３に示すように、１つまたは複数の具体的な実施例において、複数の追加の磁性ユニット１５の第１磁極部１５１は、それぞれ磁力集中部１５５および斜面も含み、磁力集中部１５５は前記斜面に位置する。磁力集中部１５５の機能は、属する磁極の磁力を集中および強化させるため、属する磁極の磁力がさらに段階および指向性を有するようにし、さらにはより効率的に外部の磁場と磁極間の相互作用を行うようにすることである。言及すべきこととして、複数の追加の磁性ユニット１５は、面積の原則において、その吸着した磁性ユニット１１より小さくなければならないが、薄片構造の磁性ユニット１５は、本発明の最適な実施例において、その斜面の比較的薄い側の厚さが、薄片構造の磁性ユニット１１と等しくなければならない。このようにして、磁性ユニット１５は磁力を集中および強化させる効果をより最適化する。好ましい実施例において、磁性ユニット１５の表面における磁場強度の範囲は、１０００〜１５０００ガウス（Ｇａｕｓｓ）である。

本発明の一実施例において、同時に図１および図６を参照されたい。これは本発明の磁性回転子の動作概要図を示す。このうち、モータモジュール５００は、図１４に示すように、固定子および回転子を含み、モータ筐体５１中に取り付けられる。伝動ホイール４９は磁性回転盤１と連結し、磁性回転盤１を介して伝動ホイール４９および回転子を回転させる。磁性回転盤１が回転する過程において、回転子は周囲の磁力線分布の変化を引き起こす。電磁学のレンツの法則（Ｌｅｎｚ’ｓ Ｌａｗ）に基づくと、固定子は磁束の変化に抵抗する方向に誘導起電力εを発生させることができる。好ましくは、誘導起電力εの電圧の増加幅は、初期電圧Ｖ０の増加幅と比較して０．５〜４倍以上である。

このほか、１つまたは複数の具体的な実施例において、磁性回転子１００の周囲外側に複数の誘導回転子２００を設置することができ、誘導回転子２００は主に磁性誘導ユニット２１および伝動基板２７からなる。誘導回転子２００の磁性誘導ユニット２１は、磁性回転子１００の複数の磁性ユニット１１または複数の磁性ユニット１５に対応して設けられ、両者の間に磁極間の相互作用を有する。誘導回転子２００の磁性誘導ユニット２１はさらに傾斜面を有し、これは磁性回転子１００中の追加の磁性ユニット１５における斜面の磁力集中部１５５に対応する。磁性回転子１００が回転するとき、磁性誘導ユニット２１は、同極は反発し合い、異極は引き合う原理により、磁性回転子１００の接線の方向が回転時に絶えず推進するようにし、磁性回転子１００が回転時に摩擦抵抗力を受けない理想の状態に近づくことができることを達成し、これにより磁性回転子１００の力学的エネルギーの損失を減少させる。このうち、誘導回転子２００の伝動基板２７は、磁性回転子１００の伝動基板７に対応して設けられ、両者は相互に噛合する関係である。

言及すべきこととして、誘導回転子２００における磁性誘導ユニット２１の伝動基板２７も複数の伝動歯を有し、その数量の合計は、磁性回転子１００における伝動基板７の複数の伝動歯の数量と等しくなければならず、これにより同時に回転運動を行う。誘導回転子２００の磁性誘導ユニット２１および伝動基板２７と、磁性回転子１００との間の相互作用により、磁性回転子１００は極めて小さな電気エネルギーを必要とするのみで、誘導回転子２００と高効率で磁極間の相互作用を行うことができ、さらには順調で高速な回転運動を生成する。これにより、本発明が提供する磁性回転子１００は、極めて小さな電気エネルギーを提供するだけで、極めて大きな力学的エネルギーを生成することができ、この力学的エネルギーはより効率的に電気エネルギーを生成することができ、確実に前記電気−電気複合利用の新しい概念を実現に移すことができる。

上記叙述は、本発明の好ましい実施例である。当業者はこれが本発明を説明するものであり、本発明が主張する特許範囲を限定するものではないことを理解すべきであり、その具体的な特許範囲は、添付する特許請求の範囲およびその同等の領域により画定されると見なすべきである。当業者が本特許の主旨または範囲を逸脱せずに行う置換または潤色は、いずれも本発明で開示した主旨の下で行った同等の変更または設計に属し、下記の特許請求の範囲内に包含されるべきである。

本文に記載する「一実施例」または「いくつかの実施例」は、少なくとも１つの実施例中の実施例に記載する特定の特徴、構造および特性を包含することを意味する。したがって、本文全編における各所の語句「一実施例で」または「いくつかの実施例で」は、必ずしも同じ実施例を意味するのではないが、同じ実施例を指す可能性がある。このほか、本文で開示した内容から、１つまたは複数の実施例において、当業者は特定の特徴、構造または特性をいずれかの適当な方式で組み合わせることができることがわかる。本発明の特許請求の範囲から逸脱しない、比較的広い状況下で、明細書に対して各種修正を行うことができ、上記詳細のいくつかを支持することができる。本発明は特定の形式、図および明細書で開示した詳細な情報のみに限定されない。したがって、明細書および図は説明するものとすることができ、本発明を制限するものではない。

本発明は、実際に新規性、進歩性および産業利用可能性を有し、特許法に規定される特許出願の要件に間違いなく符合するため、法に基づき、特許出願を行う。一日も早く特許が授与されることを願っております。

１０００ 磁気電気エネルギー変換装置
１００ 磁性回転子
１ 磁性回転盤
１１ 金属回転体
１１１ 第１磁極部
１１３ 第２磁極部
１３ 磁性ユニット
１３１ 設置溝
１５ 磁性ユニット
１５１ 第１磁極部
１５３ 第２磁極部
１５５ 磁力集中部
３ 緩衝バッフル
５ 緩衝バッフル
７ 伝動基板
９ 固定素子
２００ 誘導回転子
２１ 磁性誘導ユニット
２７ 伝動基板
３００ モータ始動モジュール
３１ 始動回路
３１１〜３１６ トランジスタスイッチ
３３ モータ始動巻線
Ｖａ０ 第１電圧
Ｖｂ０ 第２電圧
Ｖｃ０ 第３電圧
Ｖａ 第１相電圧
Ｖｂ 第２相電圧
Ｖｃ 第３相電圧
Ｖ０ 初期電圧
ε 誘導起電力
４００ 伝動軸モジュール
４１ 第１歯車
４３ 第２歯車
４５ 伝動軸
４７ 伝動支持具
４９ 伝動ホイール
５００ モータモジュール
５１ モータ筐体
６００ フライホイールモジュール
６１ 第１段フライホイール
６３ 第２段フライホイール
６５ 基板
６７ 回転軸
６７Ａ 第１回転軸
６７Ｂ 第２回転軸
７００ 制御モジュール
２００Ａ誘導回転軸

Claims (10)

1. 磁気電気エネルギー変換装置であって、
   装置の動作を制御する制御モジュールと；
   制御モジュールと連結し、磁性回転盤を含む磁性回転子であって、このうち該磁性回転盤は金属回転体、および該磁性回転子の周囲に均等に設置される複数の磁性ユニットを含み、該複数の磁性ユニットは、互いに吸着し、上端に位置する第１磁極部、および下端に位置する第２磁極部を含み、該金属回転体の周囲外側に、該第１磁極部の磁力線のみが分布する磁性回転子と；
   該磁性回転子の周囲外側に設けられ、該第１磁極部と相互作用する磁性誘導ユニットを含む複数の誘導回転子と；
   該磁性回転子と連結して動作し、稼働または外部環境による振動が装置に与える影響を低下させるフライホイールモジュールと；
   該磁性回転子の力学的エネルギーを伝送する伝動軸モジュールと；
   該伝動軸モジュールと連結し、該磁性回転子が伝送する力学的エネルギーを利用し、誘導起電力を生成するモータモジュールと；を含む装置。
2. 該磁気電気エネルギー変換装置を動作させるモータ始動モジュールをさらに含み、
   このうち、該フライホイールモジュールは該モータ始動モジュールと連結し、さらに少なくとも１つのフライホイール、基板および回転軸を含み、該少なくとも１つのフライホイールは同心円の構成で該回転軸に設置され、基板は該少なくとも１つのフライホイールの上端に設けられ、該磁性回転子に振動により生じる動作の誤差を減少させる、請求項１に記載の磁気電気エネルギー変換装置。
3. 該複数の誘導回転子が伝動基板を含み、該磁性誘導ユニットは傾斜面を有し、該傾斜面における磁力線の密度を増大させ、該磁性回転子の稼働中における力学的エネルギーの消耗を減少させる、請求項１に記載の磁気電気エネルギー変換装置。
4. 該伝動軸モジュールは第２歯車を含み、伝動軸を介して該第２歯車および伝動ホイールが接続され、該第２歯車が該フライホイールモジュールに駆動されるとき、該伝動軸を介して力学的エネルギーが該伝動ホイールに伝送される、請求項１に記載の磁気電気エネルギー変換装置。
5. 該金属回転体の周囲が、該磁性ユニットを吸着させて設置するために、数量に対応する複数の設置溝を含む、請求項１に記載の磁性回転盤。
6. 該磁性ユニットの数量は２×３×Ｎまたは６×Ｎでよく、このうちＮは１から１６までの正の整数でよい、請求項１に記載の磁性回転盤。
7. 該磁性ユニットは曲がりを有する薄片構造でよい、請求項１に記載の磁性回転盤。
8. 該第１磁極部がＮ極である場合、該第２磁極部はＳ極であり；該第１磁極部がＳ極である場合、該第２磁極部はＮ極である、請求項１に記載の磁性回転盤。
9. どの該磁性ユニットも、第１磁極部の上側が、追加の磁性ユニットと相互に吸着することができ、これにより付近の磁力を強化する、請求項１に記載の磁性回転盤。
10. 該追加の磁性ユニットの第１磁極部がさらに磁力集中部および斜面を含み、該磁力集中部は該斜面に位置する、請求項９に記載の磁性回転盤。