JP4758983B2 - 波力エネルギー変換器のための回転防止構造 - Google Patents

Description

本出願は、その教示が本願明細書に参照で組み入れられる２００４年３月１６日に提出された「Ｗａｖｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ（ＷＥＣｓ） ｗｉｔｈ Ｌｉｎｅａｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ（ＬＥＧｓ）」という表題の米国仮特許出願番号６０／５５３，６６６号から優先権を主張するものである。

本発明は海洋表面の波にあるエネルギーを電気エネルギーへと変換するための装置、システム、および方法に関する。

海洋表面の波のエネルギーを捕捉するための知られている波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）システムは、（ａ）水域に置かれると概して水の波と同相で上下に移動し、その結果エネルギーを吸収および／または放出するように設計される第１の構成要素（本願明細書では「外郭構造」または「槽」または「フロート」とも称される）、（ｂ）静止しているかまたは波および第１の構造体に相対して概して異なる位相で移動するかのどちらかである第２の構成要素（本願明細書では「シャフト」、「スパー」、「支柱」、またはピストンとも称される）、および（ｃ）第１と第２の構造体の間の相対的運動に応答して電気エネルギーを作り出すように設計され、第１と第２の構成要素の間に連結されるパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置を有する。
米国仮特許出願番号６０／５５３，６６６号

波の力に起因して、ＷＥＣが水中にあるときに支柱に相対した外郭構造の捻れおよび方向転換（回転）が生じる傾向にある。すなわち、水域が外郭構造と支柱に力を加え、それは（望ましい垂直方向の上下動に加えて）外郭構造を支柱の周りで回転させるかまたは捻れさせる傾向がある。捻れまたは回転の運動は損傷になりかねず、極めて望ましくない。

外郭構造１０に相対した支柱の捻れを防止するための先行技術による解決策が図１に示されている。支柱の最上部が十字形の緩衝材１０３に接続されて示され、回転を防止するための垂直方向の回転防止パイプ１０１がそれらの接合部またはその付近でその十字形緩衝材のアームの間に設置される。そのような抑止部材を組み入れる措置は設計の複雑さおよび経費を追加するものの、回転防止メカニズムが支柱の一方の端部に導入されるだけであれば、まだ支柱に沿ったある程度の捻れを許容する。

本発明を具現化するＷＥＣは外郭構造と支柱を有し、ＰＴＯ装置が外郭構造と支柱との間に接続される。外郭構造と支柱は、水域に置かれるとき、水域の波に応答して外郭構造と支柱との間の回転および／または捻れ運動が阻止される一方で支柱に相対した外郭構造の垂直方向の運動を許容するように形状を定められる。

本発明を具現化するシステムでは、主中央支柱が含まれ、それは円形ではなく（すなわち長円形または多面体であることが可能である）、中央支柱を収容して回転もしくは捻れを防止するように形状を定められる外郭構造の中央開口部の中に位置決めされるかまたは嵌め込まれる。外郭構造の非円形の内壁は支柱の非円形の外壁に構造で相補的になるように形状を定められ、それにより、外郭構造は支柱に相対して容易に回転することは不可能となる。

特定の実施形態では、中央支柱は四角柱であり、外郭構造の中央開口部も同様の四角形である。この構造は、支柱に沿って延びる４つの平面を供給し、それらは外郭構造の内壁に沿って延びる４つの対応する平面に向き合う。これらの対向する表面は互いに平行であり、外郭構造が支柱に相対して上下に移動するときに広い動作範囲にわたってそのように保たれることが可能である。

本発明の構造の重要な態様は、この構造が、外郭構造と支柱との間の相対的運動に応答して電気エネルギーを直接作り出すように設計されたリニア発電機（ＬＥＧ）システムを有するＰＴＯの使用を容易にすることである。このＬＥＧシステムは永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）とインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）を有し、寸法と間隔が相対的に一定に維持されることが可能である平行した表面の間でかつ表面に沿って形成されるとき、それらは一層良好に機能する。この特徴はＬＥＧの構成要素（ＰＭＡとＩＣＡ）の良好で効率的な電磁結合を維持することに役立ち、一層効率的な動作を保証する。

通常、回転防止構造を有するＷＥＣではＰＭＡとＩＣＡのうちの一方は外郭構造の上もしくは中に設置されるかまたは取り付けられ、外郭構造が移動する通りに移動し、ＰＭＡとＩＣＡのうちの他方は支柱の上に設置されるかまたは取り付けられ、支柱が移動する通りに移動するか、または支柱が静止型であれば静止して留まるかのどちらかである。水域に置かれるとき、水域の波に応答した外郭構造と支柱との間の相対的運動は、取り付けられた（または装着された）ＰＭＡおよびＩＣＡアセンブリを波の運動に応答して互いを通り過ぎて垂直方向に駆動させ、相対的な垂直方向運動の関数である出力電圧の発生に結果的につながる一方で回転および捻れの運動を阻止する。

外郭構造の内壁と支柱の外壁によって供給される平行した表面は、磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの相対的位置合わせおよびそれらの間の間隔を維持するガイドと軸受けシステムの組み入れを容易にする。

支柱は多面体（星形状またはスポーク状）にされることが可能であり、外郭構造の中央開口部もまた、ＬＥＧ構成要素の配置に関してやはり使用され得る回転防止表面を提供するために相応して多面体にされることが可能である。

添付の（縮尺通りに描画されていない）図面の中で、類似した参照文字は類似した構成要素を示す。

図２Ａを参照すると、外郭構造１０の最上部１１１よりも上、および外郭構造の底部１１３よりも下に延びる四角柱の細長の支柱１２が示されている。外郭構造１０は、支柱１２が外郭構造１０の中央開口部を通って嵌合し、それにより、外郭構造と支柱が互いに相対して垂直方向に上下移動することが可能でありながらその一方でどのような回転運動も阻止することを可能にするために支柱の壁と相補的な方法で対応するように形状を定められた中央開口部を有する。図２Ａおよび２Ｂに示されるように、支柱の側面（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）は支柱に沿って延びる平面を画定する。支柱の各々の側面（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）に対応するものが外郭構造の内壁の側面（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）であり、各々の内側外郭構造側面は対応する支柱の側面もしくは面に概して平行した平面を画定する。この構造は、外郭構造と支柱が互いを通り過ぎてスライド移動することを可能にしながら、その一方で外郭構造と支柱との間の回転移動を事実上不可能にする。

図２Ｂは外郭構造１０の中央開口部の中に設置された四角柱１２の上から見た部分的断面図である。支柱と外郭構造の内壁１０３との間に摺動パッド１７が置かれる。摺動パッド１７は、外郭構造と支柱との間の間隔を相対的に一定に維持しながらその一方で支柱が滑らかに上下移動することを可能にする。インダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）２４ｃが外郭構造の内壁１０３ｃ沿いに取り付けられて示され、永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）２２ｃが支柱１２の外壁１２ｃ沿いに取り付けられて示される。場合によっては、ＩＣＡ２４ｄが支柱の外壁１２へと接続されて示され、ＰＭＡ２２ｄが外郭構造１０の内壁１０３ｄへと取り付けられて示される。このようにして、ＰＭＡとＩＣＡのうちの一方が外郭構造の内壁と支柱の外壁のうちの一方に接続される（取り付けられる、または装着される）ことが可能であり、ＰＭＡとＩＣＡのうちの他方が外郭構造の内壁と支柱の外壁のうちの他方に接続される（取り付けられる、または装着される）。したがって、ＰＭＡ（またはＩＣＡ）は、ＩＣＡ（ＰＭＡ）が装着される内側外郭構造壁１０３ｉに面した支柱部分に取り付けられる。支柱の平面およびそれに対応する外郭構造の内壁の平面は延びた長さに関して互いに平行となるようにされることが可能である。これは、予め決められた移動の長さにわたって比較的良好に制御された隙間を伴ってＰＭＡがコイルに沿って通り過ぎ、動作範囲を規定することを可能にする。

図２Ｃ１、２Ｃ２、２Ｃ３は、四角柱および四角形の中央開口部を備えた外郭構造で形成されるＷＥＣを示している。これらのＷＥＣは、「外郭構造」と「スパー」との間に接続されたリニア発電機（ＬＥＧ）装置２０を有する１つまたは複数のパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置を含むことが可能である。図２Ｃ１は、係留されるかまたは錨で固定された垂直の支柱（スパー）１２を備えて通常では海面よりも下に沈められる中間位置の浮揚性の外郭構造１０を示している。図２Ｃ２は、やはり係留されるかまたは錨で固定された垂直の支柱（スパー）１２を備えて通常では海面に浮いている浮揚性の外郭構造を示している。図２Ｃ３は外郭構造１０とスパー１２が互いに相対して移動する二重式波力エネルギー吸収装置を例示しており、外郭構造は波と概して同相であり、スパーは外郭構造および／または海洋の波と異なる位相で動く傾向を有する。

図２Ｄは（２Ｂに類似して）外郭構造１０の４つの内壁（１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ、１０３ｄ）、およびそれらに対応する支柱１２の外側小平面（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ）を示している。（ａ）永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）２２が支柱の壁に取り付けられてインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）２４がそれに対応する外郭構造の内壁に取り付けられることが可能であるか、または場合によっては（ｂ）ＩＣＡが支柱に取り付けられてＰＭＡがそれに対応する外郭構造の内壁に取り付けられることが可能であるかのどちらかであることに留意すべきである。

図２Ｄは強力で高出力のＬＥＧの断面を示している。このユニットは４つのＬＥＧアセンブリを有し、各々が（移動型の）ＰＭＡ２２および（静止型の）ステータＩＣＡ２４を備えている。このＬＥＧは２つの理由でボックス構造の中に構成される。第１に、磁石が支持構造によって別々に保持される場合、大きな磁石ステータの引力はある程度否定される。第２に、４ＬＥＧ式の全長は単一ＬＥＧの長さの１／４にされることが可能である。他の構造が考えられることは可能である。例えば、ＬＥＧは１つまたは複数の連続型の磁石ステータのアセンブリとして実装されることが可能である。

図２Ｅは四角柱の２つの側面に装着されるＬＥＧの装着法のある程度の詳細を示している。ＰＭＡ２２ｃは磁石支持プレート４０５によって外郭構造の内壁１０３ｃに取り付けられて示される。対応するＩＣＡ２４ｃ（ステータとも称される）はコイル支持プレート４０３によって支柱１２の外壁１２ｃに取り付けられる。図２Ｅでは、（ａ）支柱に相対した外郭構造の滑らかな動き、および（ｂ）構成要素（外郭構造と支柱、およびＰＭＡとＩＣＡ）間の隙間間隔を移動行程全長にわたって相対的に一定に維持することを可能にするために車輪付きアセンブリ４０７がＰＭＡおよびＩＣＡの支持プレート（４０３、４０５）の間に接続されて示される。この構造の意義は下記でさらに述べられる。

図３Ａおよび３Ｂはそれぞれ、対応する中央の切り抜き部を有する外郭構造１０の中に装着された三角柱１２、および永久磁石（２２）とインダクション・コイル（２４）のアセンブリを示す支柱とシャフトの部分的断面を示している。

図４は、広範囲の平行表面を提供するために支柱の外側表面と外郭構造の中央部分が十字形状にされることが可能であることを示しており、それら平行表面に沿って永久磁石アセンブリとコイル・アセンブリが取り付けられ、その一方で同時に、有意義な回転防止構造を供給する。

図２〜４は、回転防止を提供し（すなわち支柱に相対した外郭構造の回転を阻止し）、同時にその一方で外郭構造と支柱との間に平行の表面を与えることで一層効率的なＬＥＧの形成を可能にするように設計される多面体の支柱および外郭構造上へのＬＥＧアセンブリの装着法を例示している。

様々な図は、本発明に従ってＷＥＣの中央支柱が多面体（例えば４つの側面を有する四角柱）にされることが可能であり、支柱に面する外郭構造の内壁の側面が中央支柱の各々の側面に平行の面を有すること、および中央支柱の各側面とそれに対応する内側外郭構造壁の面との間にＬＥＧアセンブリが設置されることが可能であることを例示している。

本発明を実践するために適した波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）は多様なタイプのシステムを有することが可能である。概して、海洋の波によって作り出されるそれらのような力に応答して互いに相対的に移動する第１と第２の構造体（例えば外郭構造とスパー）を有するいずれのＷＥＣも本発明を実践するために適切であることが可能である。本発明によると、リニア発電機（ＬＥＧ）２０を有するＰＴＯが第１と第２の構造体の間に連結されることでそれらの相対的運動を電気エネルギーへと直接変換することが可能である。さらに、本発明によると、ＰＴＯは多くの異なる場所に置かれることが可能であり、システムの物理的構成の設計に高い自由度を提供する。

本発明はいずれのタイプのＰＴＯと共に使用されることも可能であるけれども、リニア発電機（ＬＥＧ）の使用はいくつかの理由でＷＥＣのパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置として極めて望ましい。電気システム全体の計画される効率は定格の力と速度で９０％を超えると見積もられる。この効率は現在ある水力発電システムの８０％未満という効率を優に上回っている。油圧部品はやはり高価であり、限られた寿命と信頼性を有し、据え付けと保守管理の難題を提示する。

ＬＥＧの重要な利点は、それが効率と存続能力の特性に大幅な改善の導入を可能にすることである。本発明の一態様は、各々の波のサイクルの一部の中でブイ（ＷＥＣ）に電力をフィードバックする工程を含む能動性インピーダンス整合システム（ＡＩＭＳ）を導入することを可能にすることである。フィードバックのために油圧システムを使用することは長期的基準では不可能である。ポンプとして運転されるときの油圧モータの寿命は大幅に短縮される。他方でＬＥＧはモータとして、および／または発電機として運転されることが可能であり、それは電流の流れの方向および加えられる機械的力によって決まる。このようにして、ＬＥＧは能動性のインピーダンス整合を可能にし、ＷＥＣの効率に結果的に生じる上昇を伴う。

ＬＥＧは本質的に制限の無いストロークを備えて構成されることもやはり可能である。この特徴は、ＷＥＣの構造設計および存続能力という観点で膨大な恩典を有する。現在あるＷＥＣ設計では、波力ではなく衝撃力が構造設計を規制する。また、現在あるＷＥＣは、停止端部および衝撃負荷を吸収するための緩衝器を備えた機械的システムを必要とする限られた長さの油圧シリンダまたは他の機械的ＰＴＯ装置によって駆動される限られたストロークを有する。アンカー、自在継手、および支柱もやはりこれらの負荷を扱うように設計されなければならない。本発明を具現化するシステムでは、これらの停止端部を伴うことなく、構造部品への力はパワー・テイクオフ装置（このケースではＬＥＧ）によって行使されるそれに限定される。通常のパワー・テイクオフのストロークの端部に銅またはアルミニウムのプレートを追加することで、受動性の制動（ブレーキ作用）が導入されることが可能である。この制動は荒天状況でブイからエネルギーを取り出すために役立つ。したがって、ＬＥＧシステムを使用するＷＥＣの構造設計は大幅に単純化される。

リニア発電機（ＬＥＧ）を使用する利点は以下である。
１．油圧または他の機械的並進装置を撤廃する。これは結果として効率の大幅な利得につながるものであって、なぜならば油圧および機械的並進転換システムに付随して大きな電力の（効率の）損失が存在するからである。
２．ＬＥＧシステムのコストは油圧ポンプ／発電機システムよりも安価であるはずである。
３．ＬＥＧの効率の利得は油圧システムよりも信頼性がある。
４．ＬＥＧシステムは双方向の電力フロー動作を可能にする。

ＷＥＣは水域（例えば海洋）に置かれることを目的とされ、波が外郭構造１０を中央支柱（ピストンまたはスパー）１２に相対して上下に移動させる。海洋の波の上下運動が外郭構造１０に力を加え、波力エネルギー変換システムの静止型部材であることが可能なスパー１２に相対した外郭構造の上下運動を生じさせる。場合によっては、スパー１２もやはり移動型部材であることも可能であるが、しかしその動きは外郭構造の運動と異なる位相である傾向を有する。

ＬＥＧアセンブリ２０は普通では永久磁石（ＰＭ）アセンブリ２２およびインダクション・コイル・アセンブリ２４を有する。本発明によれば、永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）２２およびインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）２４は共通の密閉ハウジングに入れられる必要はない。別々に封入された磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリは知られている共通ハウジング式リニア発電機では不可能な選択肢を提供する。このＬＥＧアセンブリは波力エネルギー変換器の外郭構造の上、下、内側、または外側に置かれることが可能である。永久磁石２２がＷＥＣの外郭構造１０と支柱のうちの一方に機械的に連結され、インダクション・コイル・アセンブリ２４が外郭構造と支柱１２のうちの他方に貼付される。

ＩＣＡおよびＰＭＡアセンブリ（２４、２２）は、それらの間に小さい隙間が存在することでコイルと磁石の間の強力な電磁結合を保証しながら、その一方で互いに相対した「妨害の無い」物理的な直線（垂直）運動を可能にするように互いに相対して位置決めされる。すなわち、相対的移動は、所望の電力発生および電力抽出に起因して行使される力以外に妨害を受けない。すべての構成で、外郭構造が上下に移動するとコイルと磁石との間に相対的な垂直方向移動が生じる。しかしながら、回転または捻れの動きは阻止される。

概して、外郭構造１０と中央支柱１２との間に、支柱に相対して外郭構造を回転させる（またはその逆の）傾向を有する捻れおよび方向転換の力があるという点に存在する問題を本発明は解決する。本発明を具現化するシステムでは、中央の支柱１２は、それが多数の側面を有して外郭構造の中央、および支柱の側面に相補的な構造を有する外郭構造の内壁または中心区分を通して支柱が装着されるように形状を定められる。多数の側面ではなく、支柱が長円形（すなわち円形ではない）にされることが可能であり、中央の外郭構造開口部が相補的な対応構造で作られることが可能である。外郭構造１０の内壁１０３は支柱の外壁または側面に平行の表面を有して形成されることが可能である。「回転防止の」タイプの設計については、支柱に相対して回転する外郭構造の傾向は除外されないとしても大幅に削減された。

また、平行かつ対面する（対向する）平面が形成され、それはＬＥＧアセンブリを位置決め、設置、および保持することを容易にする。ＩＣＡ２４は支柱１２の（複数の）外側側面と外郭構造の（複数の）内壁１０３のうちの一方に装着されることが可能であり、ＰＭＡ２２は支柱１２の（複数の）外側側面と外郭構造の（複数の）内壁１０３のうちの他方に装着されることが可能である。検討されたように、平行の表面に沿ってＬＥＧアセンブリを形成する工程は、その寸法および移動が制御容易であるＬＥＧアセンブリの形成に役立ち、結果として一層信頼性があって一層効率的なＬＥＧにつながる。

図５Ａおよび５Ｂに、ＬＥＧ２０の構成の異なった態様が示されている。図５Ａでは、ＰＭＡ２２が支柱１２に沿って（仮定されるが必ずしも必要ではなく）静止型に設置されて示され、その一方でＩＣＡ２４は外郭構造１０へと接続され、外郭構造１０がシャフト１２に相対して上下に移動するとＰＭＡ２２全体にわたり上下に移動する。２つのアセンブリ２２と２４との間に空隙（液相の隙間であってもよい）が維持されることに留意すべきである。図５Ｂでは、ＩＣＡ２４がシャフト１２に沿って（仮定されるが必ずしも必要ではなく）静止型に設置されて示され、その一方でＰＭＡ２２は外郭構造１０へと接続され、外郭構造１０がシャフト１２に相対して上下に移動するとＩＣＡ２４全体にわたり上下に移動する。図５Ｃが外郭構造１０によってＰＭＡ２２全体にわたり推進されるＩＣＡ２４の側面図を示していることに留意すべきである。

関心対象の構成では、波の作用力が外郭構造を押して上下に移動させ、インダクション・コイルと永久磁石との間の相対運動を生じさせる。コイル・アセンブリと磁石アセンブリが互いを通り過ぎるように設計されそれらアセンブリの間の小さい「隙間」が相対的に一定に維持されることで常に良好な電磁結合を保証することに留意すべきである。この方式で、機械的な力および運動が電流および電圧へと効率的な方法で変換される。

四角柱および外郭構造内の四角形の中央開口部を備えた構成（例えば図２Ｂ、２Ｃ１、２Ｄ）については、支柱１２の４つの側面の各々に接続または装着されるものは、各々のＬＥＧ支持体１２３上にコイル・アセンブリ２４が装着されているＬＥＧ支持アセンブリである。各々のコイル・アセンブリに対向して、磁石アセンブリ２２が空隙によってコイル・アセンブリから隔てられて設置される。各々の磁石アセンブリはＬＥＧ支持体に取り付けられる磁石受け板に装着される。ＬＥＧアセンブリを封じ込めるために個々のＬＥＧ支持体は場合によって使用されるＬＥＧ外側支持体で相互接続されることが可能である。

２つのアセンブリが互いに通り過ぎるときにコイル・アセンブリと磁石アセンブリとの間の「隙間」距離を相対的に一定に維持する過程の中に課題が存在する。意図されるシステムに使用するための長い磁石アセンブリの製造過程の中にもやはり課題が存在する。図６Ａおよび６Ｂは、悪条件下で磁石および／またはコイルが互いに相対して移動しなければならない可能性の高い比較的長い距離全体にわたってコイル・アセンブリと磁石アセンブリとの間の隙間がいかに維持されることが可能となるかを例示している。これらの図面に示される設計の２つの特徴が気付かれるはずである。すなわち（１）磁石は比較的小さい分節（例えば２２ａ、２２ｂ、２２ｃなど）へと分割され、（２）様々な分節は軸受け４０１によって分離および支持される。この構成は正確な寸法を有する長い統一型磁石アセンブリを形成する必要性を取り除き、かつ極めて正確で小さい隙間が長い統一型磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリとの間に維持されるという必要条件を簡単にする。図６Ａおよび６Ｂでは、インダクション・コイル・アセンブリ２４は中央支柱１２または外郭構造１０に取り付けられる（または連結される）ことが可能なコイル支持構造４０３上に装着されて支持される。分節化された磁石アセンブリ２２ａ、ｂ、ｃは外郭構造１０または支柱１２に取り付けられることが可能な磁石支持構造４０５上に装着されて支持される。軸受け４０１はコイル・アセンブリと磁石アセンブリを別々に保持して２つのアセンブリの間の望ましい隙間距離を維持するように機能する。それと同時に、軸受け４０１は２つのアセンブリの互いに相対した移動をもやはり補助する。この軸受け４０１は移動を容易にするために円形（車輪）であることが可能である。考え得る構成が図２Ｅに示されており、そこでは車輪がレールの上に乗ることが可能である。

外郭構造と支柱の壁が対面していてかつ互いに平行であるとき、隙間維持構造体の製造は容易にされる。しかしながら、支柱が丸く、かつ外郭構造と支柱の壁が面平行の表面ではない場合であっても軸受け４０１の使用およびＰＭＡの分節化が、ＰＭＡとＩＣＡとの間の隙間が維持されることを可能にすることは理解されるはずである。

ＷＥＣの外郭構造と支柱が互いに相対して回転するのを阻止するための先行技術による構造を例示する（縮尺通りではない）図である。 本発明による回転防止支柱およびそれに対応するフロートの構造を例示する図である。 図２Ａの構造に関してインダクション・コイル・アセンブリと永久磁石アセンブリのレイアウトを例示する断面図である。 本発明による、四角柱および四角形の中央開口部を持つ外郭構造を備えたＷＥＣを示す図である。 支柱の外側平面と外郭構造の内側表面に沿ったインダクション・コイル・アセンブリと磁石アセンブリの位置決めを例示する断面図である。 支柱と外郭構造の運動および間隔、およびＷＥＣに取り付けられたＬＥＧを制御するためのメカニズムを例示する図である。 本発明による、別の回転防止支柱とそれに対応するフロートの構造を例示する図である。 図３Ａの構造に関してインダクション・コイル・アセンブリと永久磁石アセンブリのレイアウトを例示する図である。 本発明による十字形の支柱とそれに対応する十字形の中央外郭構造開口部の構造を例示する図である。 本発明を具現化する構造に使用するために適したＬＥＧの構成要素のレイアウトを例示する極めて単純化された図である。 本発明を具現化する構造に使用するために適したＬＥＧの構成要素のレイアウトを例示する極めて単純化された図である。 本発明を具現化する構造に使用するために適したＬＥＧの構成要素のレイアウトを例示する極めて単純化された図である。 本発明による外郭構造と支柱の面平行表面がＬＥＧの構成要素間の隙間を相対的に一定に維持することを容易にすることを例示する図である。 本発明による外郭構造と支柱の面平行表面がＬＥＧの構成要素間の隙間を相対的に一定に維持することを容易にすることを例示する図である。

Claims (11)

1. 外郭構造と、
   非円形の支柱と、
   パワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置とを備える波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）であって、
   前記外郭構造は、水域に置かれる浮体であって、波および前記支柱に同調して動き、外壁および中央開口部を有し、
   前記中央開口部は、前記支柱が前記中央開口部内に配置されそこを通ずるように、前記支柱の非円形の外面に一致するよう成形された非円形の内面を有し、
   前記支柱は、前記外郭構造を通じ、前記外郭構造よりも上下に延びており、
   前記外郭構造および前記支柱は、前記外郭構造および前記支柱が、前記水域に置かれるとき、前記水域の波に応答して、互いに上下に動くことを可能にするように、相隔たっており、
   前記支柱は、前記外郭構造の前記中央開口部の内部に配置され、
   前記水域に置かれるとき、前記水域の波に応答して、前記外郭構造と前記支柱との間の回転および捻れの運動は妨げられるが、前記外郭構造の前記支柱に対する相対的な垂直方向に上下する運動が妨げられないために、前記外郭構造の前記非円形の内面および前記支柱の前記非円形の外面は相隔たり平行に延びるように、前記外郭構造の非円形の内面および前記支柱の非円形の外面が成形され、
   前記パワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置は、前記外郭構造と前記支柱との間に接続され、波の影響による前記外郭構造と支柱との間の相対的な垂直運動を、電気エネルギーに変換する、波力エネルギー変換器。
2. 前記ＰＴＯが永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）およびインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）を有するリニア発電機であり、
   前記外郭構造と支柱が互いに相対的に垂直方向に上下移動するときに電気エネルギーを直接作り出すために、前記ＰＭＡが前記中央開口部の非円形の内面と前記支柱の非円形の外面のうちの一方に取り付けられ、前記ＩＣＡが前記中央開口部の非円形の内面と前記支柱の非円形の外面のうちの他方に取り付けられている、請求項１に記載の波力エネルギー変換器。
3. 前記支柱が四角柱であり、
   前記外郭構造の前記中央開口部が四角形であり、
   前記支柱の側面が前記外郭構造の前記中央開口部の平面に対して平行の平面を画定し、
   前記外郭構造と支柱が互いに相対的に移動するときに、前記外郭構造と支柱との間で間隔を維持するために前記外郭構造の前記中央開口部と前記支柱との間に減摩性の摺動パッドが配置され、前記減摩性の摺動パッドが垂直方向での前記外郭構造と支柱の自由な移動を可能にする、請求項１に記載の波力エネルギー変換器。
4. 前記ＰＴＯが永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）およびインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）を有するリニア発電機であり、
   前記外郭構造と支柱が互いに相対的に垂直方向に上下移動するときに電気エネルギーを直接作り出すために、前記ＰＭＡが前記中央開口部の非円形の内面と前記支柱の非円形の外面のうちの一方に取り付けられ、前記ＩＣＡが前記中央開口部の非円形の内面と前記支柱の非円形の外面のうちの他方に取り付けられる、請求項３に記載の波力エネルギー変換器。
5. 前記ＰＭＡと前記ＩＣＡとの間に配置されてそれらの間に隙間を確立するため、および前記外郭構造と支柱が互いに相対的に移動するときに前記隙間を一定に維持するための手段をさらに有する、請求項４に記載の波力エネルギー変換器。
6. 前記支柱が多面体であり、前記外郭構造の前記中央開口部が前記支柱に対応する多面体であり、前記支柱の各々の側面が前記支柱に沿って延びる平面を画定し、前記外郭構造の各々の側面が対応する前記支柱の側面に対して平行の平面を画定する、請求項１に記載の波力エネルギー変換器。
7. 前記ＰＴＯが永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）およびインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）を有するリニア発電機であり、
   前記外郭構造と支柱が互いに相対的に垂直方向に上下移動するときに電気エネルギーを直接作り出すために、前記ＰＭＡが前記中央開口部の非円形の内面と前記支柱の非円形の外面のうちの一方に取り付けられ、前記ＩＣＡが前記中央開口部の非円形の内面と前記支柱の非円形の外面のうちの他方に取り付けられる、請求項６に記載の波力エネルギー変換器。
8. 前記ＰＭＡと前記ＩＣＡとの間に配置されてそれらの間に隙間を確立するため、および前記外郭構造と支柱が互いに相対的に移動するときに前記隙間を一定に維持するための手段をさらに有する、請求項７に記載の波力エネルギー変換器。
9. 水域に置かれることを目的とされ、前記水域にある波に応じて互いに相対的に移動するフロートおよび支柱を有する波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）であって、
   前記フロートが中央開口部を有し、それを通って前記支柱が配置され、
   前記中央開口部が非円形であって、前記支柱の外壁が非円形であって前記フロートの中央開口部の内壁と平行になるように形状を決められ、それにより、前記フロートと支柱との間の回転移動が妨げられ、その一方で上下の運動が可能にされる、波力エネルギー変換器。
10. 前記フロートの前記中央開口部が四角形であり、前記支柱が四角柱であってその外壁が前記フロートの内壁に対向して立つ、請求項９に記載の波力エネルギー変換器。
11. ＰＭＡとＩＣＡのうちの一方が前記支柱の外壁に沿って形成され、前記ＰＭＡとＩＣＡのうちの他方が前記フロートの内壁に沿って形成されることで、アクティブ電力発生範囲を規定する所定の動作範囲の中で前記フロートおよび支柱に装着された前記ＰＭＡおよび前記ＩＣＡが互いに相対的に移動するときに前記インダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）の両端に電圧が発生させられる、請求項１０に記載の波力エネルギー変換器。

Images