JP2024508752A - 磁気駆動発電機およびアンチロック装置 - Google Patents

Abstract

【要約】アンチロックアセンブリ（１００）を有する磁気駆動発電機（１０８）は、シャフト（１０２）を回転させるために必要な力を減少させる反発力を発生させながら、完全なパルス波環境を示す電気を発生させる。前記発電機（１０８）は、３つのロータアセンブリを含み、各ロータは、外向きの極がＮ－Ｓ－Ｎパターンを確立するように配向された３つの長手方向に延びるロータ磁石（４３０、４３２、４３４）を有し、対応するコイル・パックに近接して渡されると、完全なパルス波形を有する電気を生成する。前記磁気アンチロック装置（１００）は、対向する磁石を利用して、前記シャフト（１０２）を回転させるために必要な力変化を減少させ、前記回転シャフト（１０２）の効率を高める。前記磁気アンチロック装置（１００）は、前記回転シャフト（１０２）に取り付けられた少なくとも１つの内側磁石（３０４）と前記回転シャフト（１０２）に対して位置を固定された少なくとも１つの外側磁石（３０８）とを含む。前記内側磁石（３０４）は、前記シャフト（１０２）が回転するたびに前記外側磁石（３０８）とすれ違い、前記シャフト（１０２）を回転させるために必要な力を減少させる反発力を生み出す。【選択図】 図１

Description

本出願は、２０１８年６月１５日に出願された米国非仮特許出願番号１６／００９、８５５の利益を主張するものであり、磁気アンチロック装置と題するものであり、２０１７年６月１５日に出願された米国仮特許出願番号６２／６０３、８７４の利益を主張するものであり、その開示は参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。

本開示は、回転シャフトを有する負荷装置の分野であり、より詳細には、アンチロック装置アセンブリを有する磁気駆動発電装置の分野である。

ある用途では、シャフトを回転させて、マグネトー、発電機、その他の同様の装置などの機器を駆動させる。回転シャフトによって駆動される前記装置は、前記装置を駆動するために前記シャフトが回転すると、可変抵抗または作業負荷を発生する可能性がある。前記シャフトを回転させるのに必要な力が変化するため、前記シャフトがデッドロックになる、または回転が非常に困難になることがある。これは、特に低回転数で顕著になることがある。

例えば、小型モーターの点火プラグを作動させるための電圧を発生させるためにマグネトーを使用することができる。前記マグネトーを回転させるのに必要な力は、前記マグネトー内の磁石と、前記磁石が電気を発生させるために相互作用するコイルの相対的位置に応じて変化する。モーターが作動し、前記マグネトーのフライホイール部品が回転すれば、前記マグネトーを回転させるのに必要な力は変化しても許容できる。しかし、前記モータのプルスタート時には、前記マグネトーを回転させる高抵抗が変化するため、ユーザーは前記プルスタートの操作が困難になる場合がある。通常運転中でさえ、前記変化する抵抗と抵抗力は、前記装置の通常運転中の効率を低下させる。

したがって、前記装置を駆動するために前記シャフトが回転される場合に、可変抵抗または作業負荷のために発生する可能性のあるシャフトのデッドロックの状態を克服するアンチロック装置を有する磁気駆動発電機が望まれるであろう。さらに、各ロータアセンブリが、３つのロータ磁石が前記発電機のそれぞれのコイル部材を通過するときに電気の完全なパルス波形が生成されるように特別に方向付けられた前記３つのロータ磁石を含むアンチロック装置を有する磁気駆動発電機を有することが望ましいであろう。さらに、本明細書に記載の磁気アンチロック装置は、発電機を回転させるのに必要な可変力の一部を打ち消すため、装置をより効率的にし、プルスタート・モーターのような状況での使用を容易にする。

上記で言及され、本出願が依拠する共同出願中の非仮出願において、磁気アンチロック装置は、回転シャフト、より具体的には、マグネトー、発電機、または他の同様の負荷装置などの回転シャフトを組み込んだ装置と共に使用するために開示された。本開示（一部継続出願）では、先に開示された磁気アンチロック装置と共に、あるいは前記磁気アンチロック装置を組み込んで使用される磁気駆動発電機に特定の注意が払われている。明瞭にするために、また、本明細書に開示される前記磁気駆動発電装置には先に開示された前記アンチロック装置が含まれるため、前記アンチロック装置の全開示を、それを例示する図１～図１０とともに再度記載する。次に、前記発電機のロータアセンブリの好ましい実施形態の詳細な説明を、対応する図と共に記載する。

様々な実施形態において、本明細書に記載の発明は、回転シャフトに取り付けられた少なくとも１つの内側磁石と、前記回転シャフトに対して固定位置に保持された少なくとも１つの外側磁石とを備えた回転シャフトのアンチロック装置を構成する。前記内側磁石と前記外側磁石の極は、前記回転シャフトの各回転において前記内側磁石の各々が前記外側磁石の各々を通過する場合に、前記内側磁石の各々と前記外側磁石の各々との間に反発力が存在するように配置される。

いくつかの実施形態では、前記アンチロック装置は、少なくとも３つの内側磁石を有し、少なくとも３つの外側磁石を有する。いくつかの実施形態では、前記アンチロック装置は、前記内側磁石が取り付けられた前記回転シャフトに固定された内側リングを備えることもできる。

いくつかの実施形態では、前記アンチロック装置はまた、前記外側磁石を受けるためのソケットを有する外側リングを有する。いくつかの実施形態では、前記外側磁石の各々は、前記内側磁石の各々と前記外側磁石との間の離間を調整できるように前記外側リングに調整可能に取り付けられている。好ましい実施形態では、前記外側磁石の各々の内側端部はテーパー部を含む。前記テーパー部の一実施形態は、錐形断面である。テーパー部の別の実施形態は、前記少なくとも１つの内側磁石の回転方向に整列した対向する斜面である。

実施形態では、前記内側磁石と前記磁石の位置は、前記負荷装置の可変回転抵抗が増加したときに前記内側磁石の各々が前記外側磁石に反発するように選択される。

いくつかの実施形態では、前記ソケットはねじ付きソケットであり、前記外側磁石の各々は、前記ねじ付きソケットの１つによって受容されるねじ付き部材内に配置される。

追加的な実施形態では、前記内側磁石と前記外側磁石との間の前記離間は、前記ねじ部材を回転させて前記ねじ部材を前記ねじソケットから前進または後退させることによって調整することができる。

追加の実施形態では、前記アンチロック装置（アンチロックアセンブリとも呼ばれる）は、負荷装置（本明細書で開示する磁気駆動発電機など）に動力を供給するために使用される回転シャフトと共に使用され、前記アンチロック装置は、前記シャフトと共に回転するように前記回転シャフトに取り付けられた内側リングと、前記内側リングに取り付けられた第１の内側磁石、第２の内側磁石、および第３の内側磁石と、前記回転シャフトに固定された関係で負荷装置に取り付けられた第２のリングと、前記外側リングに取り付けられた第１の外側磁石、第２の外側磁石、および第３の外側磁石とを有する。前記内側リングが前記回転シャフトとともに回転する場合、前記外側磁石の各々の同種の磁極が、前記内側磁石が前記外側磁石のそばを通過する場合に、前記内側磁石の各々に反発力を及ぼす。前記内側磁石と前記外側磁石の同種の磁極は、それぞれ前記内側リングから外側に、前記外側リングから内側に延びる。

いくつかの実施形態では、前記内側磁石は、それらの同極が前記シャフトから外側に延び、前記他の内側磁石から１２０度の円弧分離で前記内側リング上に配置される。同様に、いくつかの実施形態では、前記外側磁石は、それらの同極が前記シャフトに向かって内側に延び、前記他の外側磁石から１２０度の円弧分離で前記外側リング上に配置される。

様々な実施形態において、前記外側磁石は、前記外側磁石の１つが前記内側磁石の１つと反発する場合に、反発力が前記負荷装置の負荷の一部を打ち消す、すなわちデッドロック状態を克服するように、前記負荷装置と整列される。

図１は、本発明のアンチロック装置の一実施形態を組み込んだ装置の透視図である。 図２は、本発明のアンチロック装置の一実施形態を組み込んだ装置の側面図である。 図３は、本発明のアンチロック装置の実施形態の断面図である。 図４は、本発明のアンチロック装置の実施形態の一部の詳細断面図である。 図５は、本発明のアンチロック装置の一部の実施形態の透視図である。 図６は、本発明のアンチロック装置の一部の実施形態の透視図である。 図７は、本発明のアンチロック装置の代替実施形態の断面図である。 図８は、本発明アンチロック装置の代替実施形態の一部の断面図である。 図９は、本発明アンチロック装置の代替実施形態の断面図である。 図１０は、本発明アンチロック装置の代替実施形態の一部の断面図である。 図１１は、本発明の好ましい実施形態による磁気駆動発電機の透視図である。 図１２は、図１１と同様の発電機の分解斜視図である。 図１３ａは、図１に示される装置から取り外された発電機の内側ロータ組立体モジュールの透視図である。 図１３ｂは、図１３ａの拡大図である。 図１４ａは、図１３ａに示す内側ロータアセンブリモジュールの分解斜視図である。 図１４ｂは、図１４ａから拡大した孤立図である。 図１５ａは、図１３ａの内側ロータアセンブリモジュールの側面図である。 図１５ｂは、図１５ａから線１５ｂ－１５ｂに沿って取った断面図である。 図１５ｃは、図１５ａから線１５ｃ－１５ｃに沿って取った断面図であり、２つの内側ロータ磁石のみを有する実施形態で図示されている。 図１５ｄは、図１５ａから線１５ｃ－１５ｃに沿って取った断面図であり、３つの内側ロータ磁石を有する実施形態において図示されている。 図１６ａは、全パルス波を示す正弦波の斜視図である。 図１６ｂは、半パルス波を示すのこぎり波の斜視図である。 図１７は、半パルス波と全パルス波の構造を対比した斜視図である。

次に、アンチロック装置を有する磁気駆動発電機について、添付の図を参照して詳細に説明する。まず、発電機１０８と共に使用するアンチロック装置１００について、図１～図１０を参照して詳細に説明する。

磁気アンチロック装置１００は、従来のベアリングやブッシングに取って代わるものではないが、シャフト１０２の回転が遅くなったり、完全に停止したりする可能性のある、前記シャフト１０２の回転中の周期的な抵抗を克服するのに役立つ。マグネトーや発電機など、回転シャフトによって作動する負荷装置の中には、前記回転駆動シャフトの回転に対して変動抵抗を発生させるものがある。この可変抵抗は、発電機におけるコイルと磁石の相互作用や、マグネトーにおける電機子、コイル、磁石の相互作用など、前記負荷装置の内部構成要素の相互作用に起因する場合がある。

駆動軸の回転に対する抵抗が最大となる位置は、前記負荷装置の内部構成に基づいて決定することもできるし、単に前記回転軸を回転させて前記負荷装置を作動させるのに必要なトルクを測定することもできる。本明細書で説明するアンチロック装置は、前記負荷装置の可変抵抗に位置合わせされ、反発する磁気を使用することでそれらの最大点における前記負荷装置の抵抗の一部を克服する。

以下に詳述するように、前記アンチロック装置は、前記回転軸に取り付けられて回転する内側磁石と、前記回転軸に対して固定された外側磁石とから構成される。前記内側磁石は、前記回転シャフトが１回転する間に１回ずつ前記外側磁石の近くを通過する。前記内側磁石と外側磁石の磁極は、２つの磁石が互いに近づくと反発するような向きになっている。前記内側と外側の磁石からの反発力のポイントは、（前記負荷装置の前記可変抵抗に対する前記磁石の位置決めによって）前記負荷装置の最大抵抗と一致するようにタイミングが調整され、前記負荷装置の抵抗の一部を打ち消す。

前記アンチロック装置は、このように前記負荷装置の前記可変抵抗を介して前記シャフトを回転させるのに必要な力を低減する。これによりロックが防止され、前記負荷装置の回転抵抗が全体的に平滑化されるため、前記負荷装置の駆動に使用されるモーターの最大電力要件が低減される。

次に図１および図２を参照すると、本発明のアンチロック装置を組み込んだ装置の透視図および側面図がそれぞれ描かれている。前記描かれているアンチロック装置１００は、回転シャフト１０２の回転抵抗を低減するために使用するために示されている。図１および図２の描写では、前記磁気アンチロック装置１００の２つが、前記シャフト１０２を（すなわち、反対側の端部で）支持する使用状態で示されている。

用途によっては、１つのシャフトに１つの磁気アンチロック装置１００を使用することもでき、同じシャフトに２つ以上の磁気アンチロック装置１００を使用することもできる。前記磁気アンチロック装置１００は、用途によって異なり得る構造フレームによって支持されており、その詳細は本発明装置を限定するものではない。描かれている実施形態では、構造体は、前記装置１００が取り付けられるプレート部材および梁部材１０４と、前記梁部材１０４に追加の支持を与えるための追加のリブ部材１０６とからなる。前記プレート部材、梁部材およびリブ部材の描かれた詳細は、特許請求された発明を限定するものではない。さらに、前記プレート部材、梁部材１０４、およびリブ部材１０６は、後に詳細に説明するように、磁気駆動発電機１０８などの負荷装置が結合されるフレームワーク１０１として一般的に参照できる。

シャフト１０２を前記構造体内および前記磁気アンチロック装置１００との関係で固定する従来のベアリングまたはブッシングがあってもよい。さらに、発電機、モータ、または他の装置１０８を前記シャフト１０２に取り付けて、前記シャフト１０２の回転によって動力を供給するか、または動力を供給されるようにしてもよい。

次に図３を参照すると、本発明装置１００の断面図が、図２上で３－３としてラベル付けされた軸に沿って描かれている。図４は、図３の破線の円の部分の断面図を描いている。内側リング３００は、シャフト１０２に取り付けるために設けられた環状リングである。図示の実施形態では、内側リング３００は止めねじ１０３によってシャフト１０２に取り付けられている。３つの止めねじを使用することにより、前記内側リング３００をシャフト１０２にしっかりと固定することができ、前記内側リング３００内で前記シャフト１０２の中心とバランスをとるための微調整制御が可能である。いくつかの実施形態では、前記内側リングは、前記シャフトに溶接されてもよく、前記シャフトのキー溝またはその逆のキー溝と一致するキーを備えてもよく、前記シャフトに何らかの他の方法で取り付けられてもよい。一部の実施形態では、前記内側リング３００はシャフト１０２と一体的に形成されていてもよい。前記内側リング３００は、前記シャフト１０２の回転軸から外側（すなわち半径方向）に延びている。

その外側に延びる幅は、本発明の実施形態において変化してもよいが、少なくとも１つの内側磁石部材３０４を外側リング３０６に所望の関係で受け入れ、固定するのに十分でなければならない。シャフト１０２が回転すると、内側リング３００も同じ速度で回転する。描かれている実施形態では、３つの内側磁石３０４が組み込まれているが、他の実施形態では、より多くのまたはより少ない内側磁石３０４を設けてもよい。幾つかの実施形態では、前記環状リングの外方への延びは、前記リングの外周で一様でなくともよいが、それに取り付けられる構成要素に応じて必要に応じて変化してもよい。前記内側磁石は、典型的には、重量を均等に配分し、前記シャフト１０２上の前記内側リング３００の回転バランスをとるために、前記内側リングの周囲に均等に配分される。３つの内側磁石を備えた実施形態では、前記３つの内側磁石の各々は、前記回転シャフトの中心から外側に延びる放射状の構造と整列しており、各磁石の整列と他の２つの磁石の整列とは１２０度の弧を隔てている。いくつかの実施形態では、前記内側磁石は６５ポンドの吸引力を有するが、様々な実施形態では異なる吸引力を有する可能性がある。各内部磁石は、対極を合わせて配置された複数のより小さな磁石から構成されてもよい。

外側構造部材は、追加の外側磁石３０８を支持するために設けられる。描かれている実施形態では、前記外側構造部材３０６は、前記磁気アンチロック装置１００が取り付けられている前記構造体（すなわち、要素１０４および１０６を参照して上述したフレームワーク）に固定的に取り付けられている環状リングである。少なくとも１つの外側磁石３０８が前記外側リング３０６に設けられている。前記外側磁石３０８は、前記外側磁石の一方の極が前記外側リング３０８8の前記内面３１０から前記内側リング３００に向かって内側に延びるように、前記外側リング３０８に固定されている。前記外側リング３０６の機能は、前記内側磁石３０４に対して前記外側磁石３０８を支持することである。

前記装置１００のいくつかの実施形態では、前記外側リング３０６は、固体のリングでなくてもよいが、隙間を有するか、一緒に貼り合わされた別々の部分から形成されるか、または前記磁石３０８を所望の位置で所望の剛性で支持するのに必要な十分な部分のみを含む。一部の実施形態では、前記磁石３０８はリング３０６によって支持されず、十分な剛性を有する支持構造によって支持される場合がある。前記内側磁石３０４に対して必要な位置で磁石３０８を支持するこのような構造は、いずれも本発明装置の実施形態とすることができる。

描かれている実施形態では、外側磁石３０８は、外側リング３０６の穴またはソケット３１４に受け入れられている部材３１２に取り付けられている。前記外側磁石３０８は、接着剤または他の取り付け手段によって部材３１２の端部に貼り付けてもよい。いくつかの実施形態では、磁石３０８は前記部材３１２の端部の空洞にはめ込まれることがある。

前記外側磁石は通常、前記内側磁石と外側磁石の間の磁気的相互作用が前記シャフトの回転の所望の時点で発生するように、必要に応じて前記外側リングの周囲に配置される。３つの外側磁石を備えた図示の実施形態では、前記３つの外側磁石の各々は、前記回転シャフトの中心から外側に延びる放射状の構造と整列し、各磁石の整列を他の２つの磁石の整列と１２０度の円弧で分離している。本装置のいくつかの実施形態では、前記シャフトの回転の負荷特性に合わせるために、必要に応じて追加の外側磁石を前記外側リングの周囲に配置することができる。いくつかの実施形態では、前記図に示す前記３つの外側磁石の間に、等間隔に離れた２つの追加の外側磁石を配置してもよい。

前記装置のいくつかの実施形態では、前記外側磁石は１３０から１９５ポンドの吸引力を有する。いくつかの実施形態では、すべての前記外側磁石が同じ吸引力を有するわけではない。いくつかの実施形態では、前記２つの追加磁石は、前記図に示す前記３つの外側磁石の半分の吸引力を有することができる。前記外側の磁石は、それぞれ、１つの大きな磁石を形成するために対極を合わせて配置されたより小さな磁石から形成されていてもよい。前記部材３１２のいくつかの実施形態では、前記磁石は、所望の磁場を形成することによって性能を向上させるように成形される。次に図５を参照すると、前記部材３１２の実施形態の透視図が描かれている。この実施形態では、前記磁石３０８の前記内側端部は、前記部材３１２の前記内側端部に近づくにつれて先細りになっている。前記磁石３０８の先細り部は、前記２つの磁石間の反発力を徐々に増加させる所望の磁界を形成するために、様々な形状にすることができる。前記先細り部がないと、前記内側磁石と外側磁石との間の磁気反発が急激に増大し、前記アンチロック装置の機能が低下する。最初に描かれた実施形態では、前記磁石３０８は、前記先細りを提供するが、平坦な円形の端面５０２を有する錐形断面５００を有する。

グリップ部５０６は、ユーザーが前記部材３１２を回転させ、外側リング３０６の前記ソケット３１４内で前進または後退させることにより、磁石３０４に対する前記磁石３０８の位置を調整することを可能にする。ロックリングまたはナット５０８は、前記部材３１２が所望の位置に調整されたときに、前記部材３１２を所定の位置にロックするために設けられてもよい。前記ロックリング５０８は、外側リング３０６の外面に固定されるまでねじ山５０４上で回転させることができ、これにより部材３１２が前記外側リング３０６に対して所定の位置にロックされる。前記部材には、前記外側リング３０６の前記ソケット３１４の前記ねじ山に係合するためのねじ５０４も設けられている。

図６に描かれた部材３１２の別の実施形態では、前記磁石３０８は、磁石３０８の反対側に配置された２つの斜角部６００を有する。この対向する射角部は、磁石３０８によって生じる磁場を所望の形状に成形する役割も果たす。この実施形態では、ソケット３１４に配置されたときに、ユーザーが前記内側磁石３０４の回転方向に前記射角部６００を合わせることができるように、開先の位置を示す指標がグリップ５０６に設けられている。

図示の実施形態では、前記部材３１２はねじ付きボルトである。他の実施形態では、前記部材３１２は、ボルトまたは円筒形でなくてもよいが、本発明装置の範囲内の他の形状であってもよい。図示の実施形態では、保持部３１４は、ボルト３１２のねじ山を受けるようにねじ付きである。前記ねじ付き穴とボルトを有する実施形態では、内側磁石３０４と外側磁石３０８の間の分離または隙間４００を調整するために、前記ボルト３１２を前記穴の中に進めることができる。また、ねじ付きであることによって、前記内側リング３００の回転に対する前記外側磁石３０８の向きを調整することができる。

前記負荷装置１０８（例えば、発電機）またはシステムの他の部分の動作によりシャフト１０２が回転すると、前記内側リング３００が回転し、内側磁石３０４が外側磁石３１０に近接して通過する。前記磁石３０４と３１０は、各磁石の同極が近接するように配向されているため、前記外側磁石３０８は前記内側磁石３０４と反発し、その逆も同様である。

次に図７および図８を参照すると、代替実施形態の断面図が描かれている。この代替実施形態は、先に説明した実施形態と同様であるが、前記内側磁石３０４の調整手段が追加されている。この実施形態では、内側磁石３０４は、ピン７００によって前記内側リング３００に回動可能に取り付けられている。前記内側磁石３０４が配置されるチャンバー７０２は、内側磁石７０４がピン７００の周りを旋回できるように弓状の内面７０４を有する。図９および図１０は、前記内側リング３００に対する前記内側磁石３０４の角度を調整するために使用され得る調整スケール９００の実施形態を示す。指針９０２は内側磁石３０４と整列して移動し、前記装置１００のユーザーに磁石３０２の整列を示す。

次に、本発明のより具体的な実施形態を図１１～図１７を参照して説明するが、以下に特に記す以外は、上述した実施形態と実質的に同様の構成である。さらに具体的には、先に述べた前記負荷装置１０８について詳細な開示がなされ、前記負荷装置１０８は、磁気駆動発電機である。参照数字は、構成要素の用語および変更された構造が以下で特に指摘されない限り、上記で開示されたものと同じままである。

発電機は、前記回転シャフト１０２と関連して動作可能に使用され得る装置である。一実施形態において、前記発電機１０８は、複数のコイルパック１２０を含むことができ、関連する構成要素は、上述の前記フレームワーク要素１０４および１０６に結合されることができる。各コイルパック１２０は、巻線と呼ばれるコイルまたは巻かれた構成に配置された複数のワイヤを含む。巻線またはコイルに近接した磁石の回転は電流を発生させ、そのような機能性はこの実施形態では明らかであり、後述するように測定可能であることが理解される。各コイルパック１２０に関連し、それに近接する磁石の量および向きは、前記発電機のコアの各回転時に発生する電気の特性、効率、および量にとって重要である。ロータ磁石の各セットは、対応するコイルパック１２０から固定された距離に配置され、この距離は調整可能であることが理解される。以下、前記負荷装置と発電機は同義に使用され、番号１０８で参照される場合があることが理解されよう。

前記負荷装置としての前記発電機の構造は、装置の分解図である図１２を参照して最もよく説明される。具体的には、前記発電機負荷装置１０８の詳細な開示を明らかにするために、一対の外側リング３０６が外側に分解されている。さらに、図１２は、対応する外側リング３０６から変位し、前記発電機の端部支持リング３０２ｂに結合された前記内側リング３００を示す。各外側リング３０６は、（上述した前記アンチロック装置の機能のために）対応する内側リング３０２をそれに対して入れ子式に回転配置でその中に受け入れるのに十分な大きさの直径を有する主ボア３０７を画定していることが理解されよう。一実施形態では、各内側リング３０２は、各前記外側リングにそれぞれ回転可能に結合された磁石部分３０２ａ（すなわち、より小さい直径のリング）と、関連する内側ロータアセンブリにそれぞれ取り付けられた端部支持リング３０２ｂとを含むことができる。別の言い方をすれば、前記磁石部分３０２ａは、前記外側リング３０６およびアンチロック装置１００へのリンクであり、前記端部支持リング３０２ｂ3は、前記発電機１０８、またはより詳細には後述する前記内側ロータアセンブリへのリンクである。

一実施形態では、（前記負荷装置１０８としての）前記磁気駆動発電機は、コイルパック１２０の数に等しい数の、前記回転シャフト１０２と共に回転する内側ロータアセンブリを含む。この実施形態では、前記フレームワーク１０４および１０６に結合され、互いに対して１２０度の円弧分離を有する３組のコイルパック１２０がある。従って、前記発電機はまた、１２０度の円弧分離によって互いに間隔を隔てた第１、第２および第３の内側ロータアセンブリ４２０、４２２、４２４も含む。前記ロータアセンブリ４２０、４２２、４２４の説明は、前記３つのアセンブリが同一であるため、単一のロータアセンブリまたは前記第１のロータアセンブリ４２０を参照して達成される。

前記一対の端部支持リング３０２ｂは、互いにずれて配置され、それぞれ、ロータ組立体の対向する端部に配置されている。各端部支持リング３０２ｂは、前記回転シャフト１０２が延びるボアを画定しており、各端部支持リング３０２ｂは、前記回転シャフト１０２が回転するときに回転するように、または同様に、前記回転シャフト１０２を回転させるように、前記回転シャフト１０２に取り付けられていることが理解される。さらに、中央支持リング４１０は、前記端部支持リング３０２ｂの中間に位置し、前記端部支持リング３０２ｂと平行であり、前記回転シャフト１０２が延びるボアを画定し、それに取り付けられている。言い換えれば、前記端部支持リング３０２ｂおよび中央支持リング４１０は、前記回転シャフト１０２が回転するときに回転するように構成されており、実施形態では、前記内側リング３０２が前記外側リング３０６に対して磁気的に回転するときに回転するように構成されている。

一実施形態では、各内側ロータ組立体は、第１のロータ磁石４３０、第２のロータ磁石４３２、および第３のロータ磁石４３４を含み、各ロータ磁石は、それぞれ、前記対向する一対の端部支持リング３０２ｂの間を長手方向に延びる細長い構成を有する。好ましくは、各ロータ組立体は、本発明の実施形態に含まれるロータ磁石の数に等しい数のスロットを画定する磁石保持部材４４０を含む。好ましい実施形態では、例えば、前記磁石保持部材４４０は、前記第１のロータ磁石４３０を受け入れるための直線状で長手方向に延びる構成を有する第１のスロット４４２を画定する。同様に、前記磁石保持部材４４０は、前記第２のロータ磁石４３２を受けるための直線状で長手方向に延びる構成を有する第２のスロット４４４を画定する。また、前記磁石保持部材４４０は、前記第３のロータ磁石４３４を受けるための直線状で長手方向に延びる構成を有する第３のスロット４４６を画定する。分かりやすくするために、前記第１、第２、および第３のロータ磁石４３０、４３２、４３４を受ける１つの磁石保持部材４４０のみが図１４ａに図示されているが、第２の磁石保持部材および第３の磁石保持部材は同一の構造を有することが理解されよう。別の言い方をすれば、本発明の実施形態は、各々が３つの長手方向に延びるロータ磁石を受けるように構成された３つの磁石保持部材を含む。図示されるように、各磁石保持部材４４０（および３つのロータ磁石の各セット）は、少なくとも１つの端部支持リング３０２ｂに結合されることができ、前記回転シャフト１０２が回転されるときに回転可能である。

重要な局面では、３つのロータ磁石の各セットの向きは、それぞれのロータ磁石がそれぞれのコイルパック１２０を通過する際に誘導される電気の所定の波形をもたらす。好ましい実施形態では、前記第１のロータ磁石４３０と第３のロータ磁石４３４の外向きの極は、同じ極性、例えば、北（Ｎ）極性、を有する。この実施形態では、前記第１のロータ磁石４３０と第３のロータ磁石４３４の中間に位置する前記第２のロータ磁石４３２が、前記第１のロータ磁石４３０と第３のロータ磁石４３４のそれぞれの極と反対の極性を有する外向きの極を有することが好ましい。言い換えれば、それぞれのロータアセンブリの前記３つのロータ磁石の外向き極の極性パターンは、Ｎ－Ｓ－Ｎである。

後述するように、この極性の構成は、それぞれのコイルパック１２０を通過するロータ磁石のセットが通過／回転する毎に、電気の第１のハーフパルス波に続いて電気の第２のハーフパルス波を誘導する。より詳細には、前記第１および第２のロータ磁石４３０、４３２は、対応するコイルパックを通過する際にハーフパルス波を誘導する逆極性の外向きの極を含む。前記一組のロータ磁石がコイルパック１２０を通過すると、前記磁石の極性が反転することが理解されよう。同様に、前記第２および第３のロータ磁石４３２、４３４も、対応するコイルパックを通過する際にハーフパルス波を誘導する逆極性の外向き極を含む。この通過も極性を反転させる。一緒になって、電気の完全なパルス波は、上記のように方向づけられた３つのロータ磁石のグループの各通過（回転）の際に生成される。電気のフルパルス波は安定して効率的であるのに対し、電気のハーフパルス波は不安定で不規則で非効率的である。試験時や運転時には、発生または誘導された電気信号を分析する目的で、一組のロータ磁石と対応するコイル１２０の接続部との間の狭い隙間１２２から電線がオシロスコープに延びることがあることを理解されたい。上記の説明と一致して、ハーフパルス波を特徴とする電流（対応するコイルパック１２０を通過する反対極性を有する一組のロータ磁石によって生成される）は、図１６ｂに示すように、オシロスコープで分析すると、のこぎり波波形４５０を生成する。対照的に、フルパルス波形（Ｎ－Ｓ－Ｎ極性パターンを有する３つの隣接するロータ磁石によって生成される）を特徴とする電流は、前記オシロスコープ上で滑らかな正弦波形４５２を生成し、滑らかで安定した電源を示す（図１６ａ）。

図１５ｃは、３つのロータアセンブリを含むが、各ロータアセンブリは、ハーフパルス波装置を示すように、１組のロータ磁石のみを有する発電機を示す。対照的に、図１５ｄは、３つのロータアセンブリを含む発電機を示しており、各ロータアセンブリは、上述のように３つのロータ磁石のセットを備え、フルパルス波装置を示している。すべての前記磁石は、意図的に、同様の構造を示す同じ参照数字を使って番号付けされており、これは、同じ参照数字を持つ異なる要素ではない。

図１７を参照して、さらに、ハーフパルス波とフルパルス波、および磁界の反転について説明し、対比する。

ハーフパルス波とは、交流電流の半分を模した一方向の磁束パルスである。ピークパルスはフルパルス波よりも鋭い。フルパルス波が正弦波のような滑らかなピークを持つのに対し、前記ハーフパルス波は、前記図に対比されるように、鋭いピークを特徴とするカミソリ波やサメの歯波に近い。

図１７に示す図を参照すると、このコイルの半分がまず一方向に発火し、その後、変圧器のもう半分またはインターフェイス変圧器で界磁が反転する。交流電流を参照する場合、一方の磁場は時計回りに回転し、他方の磁場は反時計回りに回転する。前記磁石でまたは前記電子の、１つは前記磁界が不規則なＤＣの極を得る。これは磁気的な静止反転磁場であり、プラスを別のプラスに当てるとマイナス磁場に反転し、ミラー磁場にぶつかって安定しようとするだけで、交流電流が生成されている限り続く反応力である反対側の磁場に毎回反転する。

磁北極が別の磁北極と向かい合うと、互いに近づくにつれ、一方の磁石が反転して磁場を南北にする。つまり、互いに釣り合うのである。同じ極性の磁石がぶつかると、磁場は互いに抵抗するまたは弾く。これを電子の鞭打ちという。電子が動いている限り、連鎖反応は持続する。直流電流はブルドーザーのようなものだ。直流電流はブルドーザーのようなものだ。電線の長さが長くなればなるほど、より深く押し込まれる。そのため、直流は遠くに電力を送るために太い電線を使わなければならない。対照的に、交流電力は水上で平らな岩を飛ばすようなものだ。

一実施形態では、前記発電機（負荷装置１０８）は分岐構造を含むことができる。図示されているように、各コイルパック１２０は、第１の部分と、前記第１の部分に隣接する第２の部分（図示されているが番号は付されていない）とを含んでいてもよい。同様に、各ロータアセンブリは、２倍の数のロータ磁石を含んでもよい。つまり、各ロータアセンブリは、先に説明した３つの磁石の代わりに６つの磁石を含んでもよい。例えば、前記第１のロータ磁石４３０は、第１の磁石部分３０２ａおよび第２の磁石部分３０２ａを含んでもよい。同様に、前記第２のロータ磁石４３２は、第３の磁石部分３０２ａおよび第４の磁石部分３０２ａを含んでもよい。そして、前記第３のロータ磁石４３４は、第５の磁石部分３０２ａおよび第６の磁石部分３０２ａを含むことができる。図１４Ａをさらに参照すると、前記中央支持リング４１０は、分岐点に配置されてもよく、そのように、前記コイルパック部分を分離する。

使用中、アンチロックアセンブリ１０を有する磁気駆動発電機１０８は、前記シャフトを回転させるのに必要な力を減少させる反発力を発生させながら、フルパルス波環境を示す電気を発生させることができる。前記装置は、前記磁気駆動発電機を前記アンチロックアセンブリから選択的に取り外すことができるようにモジュール化されているが、デッドロック状態を防止する手段なしに複雑な発電機を作動させることは好ましくない。

本発明の精神および範囲から逸脱することなく、図示されている様々な構成要素および図示されていない構成要素の多くの異なる配置が可能である。本発明の実施形態は、制限的ではなく例示的であることを意図して説明されてきた。その範囲から逸脱しない代替の実施形態が当業者には明らかになるであろう。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、前述の改良を実施する代替手段を開発することができる。

特定の特徴およびサブコンビネーションは有用であり、他の特徴およびサブコンビネーションを参照することなく採用することができ、特許請求の範囲内で企図されることが理解されるであろう。様々な図に記載された全てのステップが、記載された特定の順序で実施される必要はない。

Claims (24)

1. 回転シャフトと、フレームワークと、前記フレームワークに取り付けられた少なくとも１つのコイルパックを有する型の磁気駆動発電機であって、
   互いに対向し、かつ互いにずれて配置された一対の外側ロータアセンブリであって、各外側ロータアセンブリは、
   内側リングがシャフトと共に回転するように前記回転シャフトに取り付けられた前記内側リングと、
   前記内側リングに取り付けられた第１の内側磁石、第２の内側磁石、第３の内側磁石と、
   前記発電機に取り付けられ、前記内側リングと前記回転シャフトから一定の距離を置いて配置された外側リングと、
   前記外側リングに取り付けられた第１の外側磁石、第２の外側磁石、第３の外側磁石と
   を有し、
   前記内リングが前記回転シャフトと共に回転すると、前記外側磁石の同種の磁極が前記シャフトの回転時に前記外側磁石を通過する際に前記内側磁石に反発力を及ぼすものである
   一対の外側ロータアセンブリと、
   前記回転シャフトと共に回転するように前記各外側ロータアセンブリの前記内側リングに動作可能に結合された、第１の内側ロータアセンブリ、第２の内側ロータアセンブリ、および第３の内側ロータアセンブリと
   を有し、
   各内側ロータアセンブリは、互いに隣接し、それぞれ前記内側リングの間に長手方向に延びる第１のロータ磁石、第２のロータ磁石、および第３のロータ磁石を含み、前記ロータ磁石は、前記第１および第３のロータ磁石に関連する外向きの極が同じ極性を有し、前記第２のロータ磁石の外向きの極が、前記第１および第３の磁石の前記外向きの極とは反対の極性を有するように配向されるものであり、
   前記外向きの極は、前記少なくとも１つのコイルパックから一定の距離にあるものであり、
   前記内側リングが前記回転シャフトとともに回転する場合、前記第１および第２のロータ磁石のそれぞれの外向きの極が、前記第１および第２のロータ磁石が前記少なくとも１つのコイルパックのそばを通過するときにハーフパルス波の電気を発生させ、前記第２および第３のロータ磁石のそれぞれの外向きの極が、前記第２および第３のロータ磁石が前記少なくとも１つのコイルパックのそばを通過するときに別のハーフパルス波の電気を発生させるようにするものである
   磁気駆動発電機。
2. 請求項１記載の磁気駆動発電機において、前記少なくとも１つのコイルパックは、第１のコイルパック、第２のコイルパック、および第３のコイルパックを含み、前記第１、第２、および第３のコイルパックは、それぞれ、前記内側リングの間の前記フレームワークに沿って長手方向に延びている、磁気駆動発電機。
3. 請求項１記載の磁気駆動発電機において、前記内側リングの各々は、前記外側リングの各々にそれぞれ回転可能に結合された磁石部分と、関連する内側ロータアセンブリにそれぞれ取り付けられた端部支持リングとを含む、磁気駆動発電機。
4. 請求項３記載の磁気駆動発電機において、各内側ロータアセンブリは、長手方向に延び前記第１のロータ磁石を受けるための寸法にされた第１のスロット、長手方向に延び前記第２ロータ磁石を受けるための寸法にされた第２スロット、および長手方向に延び前記第３ロータ磁石を受けるための寸法にされた第３スロットを画定する磁石保持部材を含む、磁気駆動発電機。
5. 請求項４記載の磁気駆動発電機において、前記各内側ロータアセンブリに関連する然器磁石保持部材は、それぞれの外側ロータアセンブリのそれぞれの内側リングのそれぞれの端部支持リングに取り付けられている、磁気駆動発電機。
6. 請求項１記載の磁気駆動発電機において、前記内側ロータアセンブリは、他の内側ロータアセンブリから１２０度の円弧分離で配置されている、磁気駆動発電機。
7. 請求項４記載の磁気駆動発電機において、
   前記内側ロータアセンブリはそれぞれ、第１の部分と第２の部分を有する分岐構造を含み、
   前記第１のロータ磁石は、前記第１の内側ロータアセンブリの前記第１の部分に位置する第１の磁石部分と、前記第１の内側ロータアセンブリの前記第２の部分に位置する第２の磁石部分とを含み、
   前記第２のロータ磁石は、前記第１の内側ロータアセンブリの前記第１の部分に位置する第３の磁石部分と、前記第１の内側ロータアセンブリの前記第２の部分に位置する第４の磁石部分とを含み、
   前記第３のロータ磁石は、前記第１の内側ロータアセンブリの前記第１の部分に位置する第５の磁石部分と、前記第１の内側ロータアセンブリの前記第２の部分に位置する第６の磁石部分とを含むものである、磁気駆動発電機。
8. 請求項２記載の磁気駆動発電機において、前記コイルパックはそれぞれ、第１のコイルパック部分と前記第１のコイルパック部分に横方向に隣接する第２のコイルパック部分とを有する分岐構造を含むものである、磁気駆動発電機。
9. 請求項５記載の磁気駆動発電機において、さらに、
   前記内側リングに関連する前記端部支持リングの中間に配置された中央支持リングを有するものであり、前記中央支持リングは前記回転シャフトに取り付けられている、磁気駆動発電機。
10. 請求項１記載の磁気駆動発電機において、前記内側磁石と前記外側磁石の前記同種の磁極は、それぞれ前記内側リングから外側に、前記外側リングから内側に延びているものである、磁気駆動発電機。
11. 請求項１０記載の磁気駆動発電機において、前記内側磁石は、その同極が前記シャフトから外側に延び、他の内側磁石から１２０度の円弧分離で前記内側リング上に配置されている、磁気駆動発電機。
12. 請求項１１記載の磁気駆動発電機において、前記外側磁石は、その同極が前記シャフトに向かって内側に延び、他の外側磁石から１２０度の円弧分離で前記外側リング上に配置されている、磁気駆動発電機。
13. 請求項１２記載の磁気駆動発電機において、前記外側磁石の１つが前記内側磁石の１つと反発する場合、その反発力が前記発電機の負荷の一部を打ち消すように、前記外側磁石は前記発電機と位置合わせされている、磁気駆動発電機。
14. 回転シャフトと、フレームワークと、前記フレームワークに取り付けられた少なくとも１つのコイルパックとを有する型の磁気駆動発電機であって、
    互いに対向し、かつ互いにずれて配置された一対の端部支持リングであって、前記一対の端部支持リングは、前記回転シャフトと共に回転するように前記回転シャフトに取り付けられている、一対の端部支持リングと、
    フレームワークと、
    第１のコイルパック、第２のコイルパック、および第３のコイルパックであって、前記第１、第２、および第３のコイルパックは、それぞれ、前記フレームワークに取り付けられ、前記一対の端部支持リングの間で前記フレームワークに沿って長手方向に延びている、第１のコイルパック、第２のコイルパック、および第３のコイルパックと、
    前記回転シャフトと共に回転するように、前記一対の端部支持リングに動作可能に結合された第１の内側ロータアセンブリ、第２の内側ロータアセンブリ、および第３の内側ロータアセンブリと
    を有し、
    各内側ロータアセンブリは、互いに隣接し、前記一対の端部支持リングの間をそれぞれ長手方向に延びる第１のロータ磁石と、第２のロータ磁石と、第３のロータ磁石とを含み、前記ロータ磁石は、前記第１および第３のロータ磁石に関連する外向きの極が同じ極性を有し、前記第１および第３のロータ磁石の中間に位置する前記第２のロータ磁石の外向きの極が、前記第１および第３の磁石の前記外向きの極とは反対の極性を有するように配向されるものであり、
    前記外向きの極は、対応するコイルパックから一定の距離にあるものであり、
    前記一対の端部支持リングが前記回転シャフトと共に回転する場合、前記第１および第２のロータ磁石のそれぞれの外向きの極が、前記第１および第２のロータ磁石が対応するコイルパックを通過するときにハーフパルス波の電気を発生させ、前記第２および第３のロータ磁石のそれぞれの外向きの極が、前記第２および第３のロータ磁石が前記少なくとも１つのコイルパックを通過するときに別のハーフパルス波の電気を発生させるようにするものである、磁気駆動発電機。
15. 請求項１４記載の磁気駆動発電機において、各内側ロータアセンブリは、長手方向に延び前記第１のロータ磁石を受けるための寸法にされた第１のスロット、長手方向に延び前記第２ロータ磁石を受けるための寸法にされた第２のスロット、および長手方向に延び前記第３のロータ磁石を受けるための寸法にされた第３のスロットを画定する磁石保持部材を含む、磁気駆動発電機。
16. 請求項１５記載の磁気駆動発電機において、前記各内側ロータアセンブリに関連する前記磁石保持部材は、それぞれの端部支持リングに取り付けられている、磁気駆動発電機。
17. 請求項１４記載の磁気駆動発電機において、前記内側ロータアセンブリは、他の内側ロータアセンブリから１２０度の円弧分離で配置されている、磁気駆動発電機。
18. 請求項１４記載の磁気駆動発電機において、前記コイルパックの各々は、第１のコイルパック部分と前記第１のコイルパック部分に横方向に隣接する第２のコイルパック部分とを有する分岐構造を含む、磁気駆動発電機。
19. 請求項１４記載の磁気駆動発電機において、さらに、
    前記端部支持リングの中間に位置する中央支持リングを有するものであり、前記中央支持リングは前記回転シャフトに取り付けられている、磁気駆動発電機。
20. 請求項１４記載の磁気駆動発電機において、さらに、
    互いに対向し、かつ互いにずれて配置された一対の外側ロータアセンブリであって、各外側ロータアセンブリは、
    内側リングがシャフトと共に回転するように前記回転シャフトに取り付けられた前記内側リングであって、前記内側リングは隣接する前記端部支持リングに固定的に取り付けられている、前記内側リングと、
    前記内側リングに取り付けられている第１の内側磁石、第２の内側磁石、および第３の内側磁石と、
    前記発電機に取り付けられ、前記内側リングおよび前記回転シャフトから一定の距離を置いて配置された外側リングと、
    前記外側リングに取り付けられている第１の外側磁石、第２の外側磁石、第３の外側磁石と
    を有するものであり、
    前記内側リングが前記回転シャフトとともに回転する場合、前記外側磁石のそれぞれの同種の磁極が前記シャフトの回転時に前記外側リングの磁石を通過するときに前記内側磁石のそれぞれに反発力を及ぼすものである、磁気駆動発電機。
21. 請求項２０記載の磁気駆動発電機において、前記内側磁石と前記外側磁石の前記同種の磁極は、それぞれ前記内側リングから外側に、前記外側リングから内側に延びている、磁気駆動発電機。
22. 請求項２１記載の磁気駆動発電機において、前記内側磁石は、その同極が前記シャフトから外側に延びており、他の内側磁石から１２０度の円弧分離で前記内側リング上に配置されている、磁気駆動発電機。
23. 請求項２２記載の磁気駆動発電機において、前記外側磁石は、その同極が前記シャフトに向かって内側に延びており、他の外側磁石から１２０度の円弧分離で前記外側リング上に配置されている、磁気駆動発電機。
24. 請求項２３記載の磁気駆動発電機において、前記外側磁石は、前記外側磁石の１つが前記内側磁石の１つと反発する場合、その反発力が前記内側ロータアセンブリの負荷の一部を打ち消すように配置されている、磁気駆動発電機。

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