JP2024520290A - トルク増大装置 - Google Patents

Abstract

トルク増大装置は、複数の回転ディスク、リング、またはロータを備え、それぞれが埋め込まれたまたは固定された磁石を備える。ディスクは、互いに向かって傾斜しており、したがって、回転の前半の間に互いに近づき、回転の後半の間に離れる。隣接する磁石が互いに引き寄せられると、引力は２つのベクトルに分割される：ディスクを分割する仮想平面に垂直なベクトル、およびロータの面に平行なトルクベクトル。ロータの上半分または下半分、または上半分または下半分のセグメントにおける磁石の引力の乱れは、ロータをアンバランスにし、トルクを捕捉する。

Description

関連出願の相互参照

本出願は、Ｔｏｒｑｕｅ－ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｄｅｖｉｃｅと題された２０２１年５月２１日出願の米国特許出願第１７／３２６，５０９号に対する優先権を主張する。

本発明は、回転エネルギーを生成する機械装置の分野に関し、より詳細には、回転システムにおいて追加のトルクを捕捉する装置に関する。

回転機械エネルギーは、我々の世界の主力である。液体の汲み上げから列車の移動にいたるまで、回転運動は極めて重要である。

馬力は、機械の能力を論じるときに最も頻繁に引用される測定基準であるが、機械が作業を達成することを可能にするのはトルクである。回転するトルクがなければ、作業はできない。

必要とされるのは、回転システムのトルクを増大させ、したがって作業の能力を増大させるためのシステムである。

トルク増大装置は、複数の回転ディスク、リング、またはロータを含み、それぞれが埋め込まれた磁石または固定された磁石を含む。ディスクは、互いに向かって傾斜し、したがって、回転の前半の間に互いに近づき、回転の後半の間に離れる。

隣接する磁石が互いに引き合うと、引力は２つのベクトルに分割される：ディスクを分割する仮想平面に垂直なベクトルおよびロータの面に平行なトルクベクトル。

磁気引力によって捕捉されるトルクは、常に、磁石が最近接するディスクの部分に向かい、磁石は、離れるのではなく互いにより近接することが好ましい。

磁石の上部１８０度セグメントは、互いに近づくように第１の方向に回転することを望み、磁石の下部１８０度セグメントは、互いに近づくように第２の方向に回転することを望む。第１および第２の方向は反対であり、したがってトルクは相殺される。

その結果、ロータは静止しており、対向するトルクによって運動は生じない。

解決策は、ロータの上半分または下半分、あるいは上半分または下半分のセグメントのいずれかにおける磁石の引力を妨害し、したがって、磁力をアンバランスにして、回転を引き起こすことである。

磁石が互いに相互作用するのを防ぐことはできないが、磁石の有無にかかわらず、鉄分流プレートを使用して、相互作用を修正または誘導することができる。磁石が磁束線分流のために使用される場合、ロータの最外磁石よりも大きい直径にまたは最内磁石の直径内に配置することができる。

磁束線分流磁石は、好ましくは、回転ディスクの間の間隙に配置される。

この干渉は、磁束線または磁場によって生成される磁力線に対する修正として視覚化される。

ディスク間の磁場の角度を変化させることによって、力ベクトルが修正される。この磁気的修正は、ディスクの一部のみに適用され、不均衡をもたらす。

目的は、磁束線の経路を変更し、したがって、回転の一部中のトルクの捕捉を防止することである。その結果、不均衡なトルクが生じる。

磁気ディスク、ロータ、またはリングは、共通のシャフト上で共に回転する。回転を機械的に結合することによって、ロータとリングとの間の磁気相互作用が維持され、ロータ面に平行なトルクベクトルがシャフトに伝達される。

好ましい実施形態は説明された通りであるが、代替実施形態が予想される。

例えば、永久磁石が好ましいが、電磁石が代用可能である。

個別の永久磁石が示されているが、個別の磁石が引き起こし得る「コギング」または段階的な回転効果ではなく、より滑らかな動作をもたらすように弧状磁石が代用され得る。

図面に示すように、磁石は、好ましくはハルバッハ配列で配置され、これにより磁束をロータおよびプレート面から遠ざけるように集束させる。

例えば、互いの上に積み重ねられた磁石の典型的なハルバッハ配置は以下の通りである：
・Ｎ－Ｓ磁石水平
・Ｎ－Ｓ磁石垂直
・Ｓ－Ｎ磁石水平。

磁束は、所与の領域を通過する磁場の測定値である。磁束の測定および図示は、所与の領域にわたって存在する磁場を理解および測定するために使用される。磁束線は磁場の可視化である。

本発明は、添付の図面と併せて考慮されると、以下の詳細な説明を参照することによって、当業者によって最もよく理解され得る。

トルク増大装置の第１の等角図 トルク増大装置の磁気アセンブリの上面図 トルク増大装置の磁気アセンブリの断面図 トルク増大装置の磁気アセンブリの底面図 トルク増大装置の磁気アセンブリの等角図。 トルク増大装置の回転リングが隠された状態の磁気アセンブリの等角図 トルク増大装置の回転アセンブリの断面図 トルク増大装置の回転リングの等角図 トルク増大装置の回転リングの断面図 トルク増大装置の回転リングの上面等角図 トルク増大装置のリング磁石とロータ磁石との間の相互作用の概略図 トルク増大装置の分流磁石を追加したリング磁石とロータ磁石との間の相互作用の概略図

ここで、本発明の現在好ましい実施形態を詳細に参照し、その例を添付の図面に示す。以下の詳細な説明を通して、全ての図において同じ参照番号は同じ要素を指す。

図１を参照すると、トルク増大装置の第１の等角図が示されている。

トルク増大装置１は、概して関連する付属部品と共に示されている。これらは、カップリング１１２を介してシャフト１１４に取り付けられたドライバ１１０を備えたフレーム１００を含む。シャフト１１４は、軸受ブロック１１６上で回転する。プーリ１１８およびベルト１２０を介してシャフトに接続された負荷１２２も示されている。

トルク増大装置１は、静止プレート１５０の間に配置された回転アセンブリ１３０から形成され、静止プレートの各々は、回転リング１５２を支持する。

回転リング１５２は、回転アセンブリ１３０に対して傾斜しているか、または角度が設定されている。

図２を参照すると、トルク増大装置の磁気アセンブリの上面図が示されている。

トルク増大装置１は、主にロータ１３２から形成される回転アセンブリ１３０と、回転リング１５２とを備えて示されており、回転リング１５２は静止プレート１５０に固定されている。

ロータ１３２は、ロータ回転方向２４０に回転し、回転リング１５２は、リング回転方向２４２として示される適合方向に回転する。

ロータ１３２とリング１５２との傾斜したまたは角度のある関係は、最小磁気ギャップ１７０、最大磁気ギャップ１７２、および静止プレート１７４に対するロータ角度をもたらす。

以下でさらに説明するように、分流磁石１８０および分流磁石プレート１８２は、静止プレート１５０および回転リング１５２に平行な平面に設定される。

図３を参照すると、トルク増大装置の磁気アセンブリの断面図が示されている。

回転リング１５２は軸受２５０によって支持されて示されており、その各々は軸受シャフト２５２の周りを回転し、軸受シャフト２５２は静止プレート１５０によって支持される。

図４を参照すると、トルク増大装置の磁気アセンブリの底面図が示されている。

ここでも、分流磁石プレート１８２に取り付けられた分流磁石１８０が示されている。分流磁石１８０は、それぞれの回転リング１５２に平行であり、ロータ１３２に対してある角度をなしている。回転方向は、ロータ回転方向２４０およびリング回転方向２４２として示されている。

図５を参照すると、トルク増大装置の磁気アセンブリの等角図が示されている。

ロータ１３２および回転リング１５２が回転していることが示されており、分流磁石１８０は回転リングの半径のすぐ外側に設定される。下部セグメントの回転中にロータ１３２の磁石と回転リング１５２の磁石との間の磁束線を分流させることによって、不均衡なトルクが捕捉される。

また、シャフト１１４内の駆動ピンスロット２６４が見える。駆動ピンスロット２６４は、駆動ピン２６０（図１０参照）および駆動ピンブロック２６２（図１０参照）と相互作用して、ロータ１３２および回転リング１５２をともに回転させ続ける。

図６および図７を参照すると、トルク増大装置のロータが隠された状態の磁気アセンブリの等角図および断面図が示されている。

回転アセンブリ１３０は、第１の磁石セット１３６を含む第１の面１３４と、第２の磁石セット１４０を含む第２の面１３８とを有するロータ１３２から形成される。

各磁石セット１３６／１４０は、ロータ外側磁石２２０と、ロータ内側磁石２２２と、ロータ中心磁石２２４とを含む。

図８および図９を参照すると、トルク増大装置の回転リングの等角図および断面図が示されている。

回転リング１５２は、リング外側磁石２２６と、リング内側磁石２２８と、リング中央磁石２３０とを含む。

回転リング１５２は、ベアリング２５０によって支持され、ベアリングは、回転リング１５２の重量を静止プレート１５０に伝達する。

図１０を参照すると、トルク増大装置の回転リングの上面等角図が示されている。

駆動ピン２６０は、駆動ピンブロック２６２を介して回転リング１５２をシャフト１１４内の駆動ピンスロット２６４に機械的に接続する。

回転リング１５２をシャフト１１４に接続するために駆動ピンスロット２６４を使用することは、適合した回転を確実にする１つの手段である。ギア、プーリ、ベルトなどの他の接続手段が予想される。

図１１および１２を参照すると、分流磁石のないおよび分流磁石のある、トルク増大装置のリング磁石とロータ磁石との間の相互作用の概略図が示されている。

図１１では、ロータ外側磁石２２０、ロータ内側磁石２２２、ロータ中心磁石２２４は、ロータ１３２（図６参照）に固定されて示されており、リング外側磁石２２６、リング内側磁石２２８、およびリング中心磁石２３０は、回転リング１５２（図８参照）に固定されて示されている。

磁場分流がない場合、連続磁束線２３２は、ロータ１３２の磁石（左側）からリング１５２の磁石（右側）に直接通過する。

図１２では、分流磁石１８０および上部分流磁石１８４が示されている。ここで、磁束線は、分流磁束線２３４として示される分流経路に従う。磁束線の分流により、ロータ１３２（左側）とリング１５２（右側）との磁気的相互作用が低減される。したがって、ロータ１３２およびリング１５２の全回転より少ない回転数にわたって磁束線を分流させることによって、不均衡／不均一なトルクが捕捉される。このトルクは、シャフト１１４（図５参照）に印加され、その回転を補助する。

実質的に同じ結果を達成するために実質的に同じ方法で実質的に同じ様式で機能するように、同等の要素を上記に記載されるものと置き換えることができる。

説明されるシステムおよび方法ならびにその付随する利点の多くは、前述の説明によって理解されるであろうと考えられる。また、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、またはその重要な利点のすべてを犠牲にすることなく、その構成要素の形態、構造、および配置に様々な変更を行うことができることも明らかであると考えられる。本明細書において前述した形態は、その例示的かつ説明的な実施形態にすぎない。以下の特許請求の範囲は、そのような変更を包含し、含むことを意図している。

Claims (20)

1. トルク捕捉装置であって、
   シャフト；
   第１の磁石を有する第１のロータ、第２の磁石を有する第２のロータ、および第３の磁石を有する第３のロータ
   を備え、
   前記第１のロータ、第２のロータ、および第３のロータはそれぞれ、前記シャフトに固定され、したがって、ともに回転し、
   前記第１のロータは、前記第２のロータに対して第１の角度にあり、それによって、前記第１の磁石および前記第２の磁石は、回転中に互いに近づいたり離れたりするように移動し、
   前記第３のロータは、前記第２のロータに対して第３の角度にあり、それによって、前記第３の磁石および前記第２の磁石は、回転中に互いに近づいたり離れたりするように移動し、
   前記第１の磁石、第２の磁石、および第３の磁石は、前記第１のロータ、第２のロータ、および第３のロータの回転中に相互作用して、トルクを捕捉する
   ことを特徴とする、装置。
2. 磁気分流プレートをさらに備え、
   前記磁気分流プレートは、前記第１のロータおよび前記第２のロータに隣接し、
   前記磁気分流プレートは、前記第１の磁石および前記第２の磁石によって生成される磁場と相互作用し、
   前記磁気分流プレートは、前記第１のロータの全回転より少ない回転にわたって、前記磁場と相互作用し、それによって、磁場に不均一な影響を及ぼし、したがって、不均一なトルクを引き起こし、
   前記磁気分流プレートは、前記第１のロータおよび前記第２のロータによって捕捉されるトルクに影響を及ぼし、前記シャフト上に不均一なトルクをもたらし、したがって、回転を補助する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のトルク捕捉装置。
3. 前記磁気分流プレートは、鋼鉄などの鉄材料から形成されることを特徴とする、請求項２に記載のトルク捕捉装置。
4. 前記磁気分流プレートは、分流磁石のセットをさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載のトルク捕捉装置。
5. 第２の磁気分流プレートをさらに備え、
   前記第２の磁気分流プレートは、前記第３のロータおよび前記第２のロータに隣接し、
   前記磁気分流プレートは、前記第３の磁石および前記第２の磁石によって生成される磁場と相互作用し、
   前記磁気分流プレートは、前記第１のロータの全回転より少ない回転にわたって、前記磁場と相互作用し、それによって、磁場に不均一な影響を及ぼし、したがって、不均一なトルクを引き起こし、
   前記磁気分流プレートは、前記第３のロータおよび前記第２のロータによって捕捉されるトルクに影響を及ぼし、前記シャフト上に不均一なトルクをもたらし、したがって、回転を補助する
   ことを特徴とする、請求項２に記載のトルク捕捉装置。
6. 前記磁気分流プレートは、前記第１の磁石および前記第２の磁石と、３６０度の半分以下の回転にわたって相互作用することを特徴とする、請求項２に記載のトルク捕捉装置。
7. 前記シャフトに接続された回転エネルギー源；
   前記シャフトに接続された負荷
   をさらに備え、
   前記回転エネルギー源によって捕捉されたトルクは、前記シャフトを通過することによって前記負荷を駆動する
   ことを特徴とする、請求項１に記載のトルク捕捉装置。
8. トルク増大装置であって、
   ロータ；
   第１の回転リング；
   分流磁石のセット
   を備え、
   前記ロータは、第１の軸の周りに回転するように自由であり、
   前記ロータは、第１の磁石セットを有する第１の面を有し、
   前記ロータは、第２の磁石セットを有する第２の面を有し、
   前記第１の回転リングは、第１の上部磁石セットを有する内面を有し、
   前記第１の回転リングは、前記ロータに対してある角度で設定され、
   前記角度は、
   前記ロータと前記第１の回転リングとの間の最も近い点で測定される最小磁気ギャップ；
   前記ロータと前記第１の回転リングとの間の最も遠い点で測定される最大磁気ギャップ
   を生成し、
   前記ロータは、１８０度の減少する間隔と１８０度の増大する間隔とに分割される３６０度にわたって回転し、
   前記第１の磁石セットは、前記第１の上部磁石セットと磁気的に相互作用し、
   前記角度は、前記第１の磁石セットと前記第１の上部磁石セットとの間に不均衡な磁力をもたらし、
   前記分流磁石のセットは、１８０度の増大する間隔の間、前記ロータと前記第１の回転リングとの間の増大するギャップに隣接し、
   前記不均衡な磁力がトルクを捕捉する
   ことを特徴とする、トルク増大装置。
9. 第２の回転リングをさらに備え、
   前記第２の回転リングは、第２の上部磁石セットを有する第２の内面を有し、
   前記第２の回転リングは、前記ロータに対して第２の角度で設定され、
   前記第２の角度は、
   前記ロータと前記第２の回転リングとの間の最も近い点で測定される第２の最小磁気ギャップ；
   前記ロータと前記第２の回転リングとの間の最も遠い点で測定される第２の最大磁気ギャップ
   を生成し、
   前記ロータは、１８０度の減少する間隔と１８０度の増大する間隔とに分割される３６０度にわたって回転し、
   前記第２の磁石セットは、前記第２の上部磁石セットと磁気的に相互作用し、
   前記第２の角度は、前記第２の磁石セットと前記第２の上部磁石セットとの間に不均衡な磁力をもたらし、
   前記不均衡な磁力が前記ロータを回転させる
   ことを特徴とする、請求項８に記載のトルク増大装置。
10. シャフトをさらに備え、
    前記ロータおよび前記第１の回転リングはいずれも、前記シャフトに回転可能に連結され、
    前記ロータおよび前記第１の回転リングがともに回転する
    ことを特徴とする、請求項８に記載のトルク増大装置。
11. 前記分流磁石のセットは、鋼鉄などの鉄材料から形成される磁気分流プレートに取り付けられることを特徴とする、請求項８に記載のトルク増大装置。
12. 第２のセットの分流磁石をさらに備え、
    前記第２のセットの分流磁石は、前記第２の回転リングに隣接し、
    前記第２のセットの分流磁石は、前記第２の磁石セットおよび前記第２の上部磁石セットによって生成される磁場と相互作用し、
    前記第２のセットの分流磁石は、前記第２の回転リングの全回転より少ない回転にわたって、前記磁場と相互作用し、それによって、磁場に不均一な影響を及ぼし、したがって、不均一なトルクを引き起こし、
    前記第２のセットの分流磁石は、前記第２の回転リングおよび前記ロータによって捕捉されるトルクに影響を及ぼし、不均一なトルクが回転を補助する
    ことを特徴とする、請求項９に記載のトルク増大装置。
13. 前記分流磁石のセットは、前記第１の磁石セットおよび前記第１の上部磁石セットと、３６０度の半分以下の回転にわたって相互作用することを特徴とする、請求項８に記載のトルク増大装置。
14. 前記シャフトに接続された回転エネルギー源；
    前記シャフトに接続された負荷
    をさらに備え、
    前記回転エネルギー源によって捕捉されたトルクは、前記シャフトを通過することによって前記負荷を駆動する
    ことを特徴とする、請求項１０に記載のトルク増大装置。
15. 不平衡なトルクを捕捉する装置であって、
    第１のセットの磁石を有する第１のロータ、第２のセットの磁石を有する第２のロータ、および第３のセットの磁石を有する第３のロータ；
    第１の磁気分流プレート
    を備え、
    前記第１のロータは、前記第２のロータに対して角度を有し、該角度は、非平行かつ非垂直であり、
    前記第１のロータ、前記第２のロータ、および前記第３のロータは、それぞれ共通のシャフトに接続され、
    前記第１のロータ、前記第２のロータ、および前記第３のロータは、回転を整合させ、前記第１のセットの磁石は、単一回転中に前記第２のセットの磁石に近づいたり離れたりして移動し、前記第３のセットの磁石は、単一回転中に前記第２のセットの磁石に近づいたり離れたりして移動し、
    前記第１の磁気分流プレートは、前記第１のセットの磁石および前記第２のセットの磁石によって捕捉された磁場と相互作用し、
    前記第１の磁気分流プレートは、前記第１のプレートおよび前記第２のプレートが互いから離れるように移動する回転段階中に、前記第１のセットの磁石および前記第２のセットの磁石の引力を減少させ、不均一なトルクをもたらし、
    不均衡なトルクは、前記共通のシャフトの回転を補助する
    ことを特徴とする、不平衡なトルクを捕捉する装置。
16. 前記第１の磁気分流プレートは、鋼鉄などの鉄材料から形成されることを特徴とする、請求項１５に記載の不平衡なトルクを捕捉する装置。
17. 前記第１の磁気分流プレートは、分流磁石のセットをさらに備えることを特徴とする、請求項１５に記載の不平衡なトルクを捕捉する装置。
18. 第２の磁気分流プレートをさらに備え、
    前記第２の磁気分流プレートは、前記第３のロータおよび前記第２のロータに隣接し、
    前記第２の磁気分流プレートは、前記第３のセットの磁石および前記第２のセットの磁石によって生成される磁場と相互作用し、
    前記第２の磁気分流プレートは、前記第１のロータの全回転より少ない回転にわたって、前記磁場と相互作用し、それによって、磁場に不均一な影響を及ぼし、したがって、不均一なトルクを引き起こし、
    前記磁気分流プレートは、前記第３のロータおよび前記第２のロータによって捕捉されるトルクに影響を及ぼし、前記共通のシャフト上に不均一なトルクをもたらし、したがって、回転を補助する
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の不均衡なトルクを捕捉する装置。
19. 前記第１の磁気分流プレートは、前記第１のセットの磁石および前記第２のセットの磁石と、３６０度の半分以下の回転にわたって相互作用することを特徴とする、請求項１５に記載の不均衡なトルクを捕捉する装置。
20. 前記共通のシャフトに接続された回転エネルギー源；
    前記共通のシャフトに接続された負荷
    をさらに備え、
    前記回転エネルギー源によって捕捉されたトルクは、前記共通のシャフトを通過することによって前記負荷を駆動する
    ことを特徴とする、請求項１５に記載の不均衡なトルクを捕捉する装置。

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