JP7149071B2 - 磁束機械 - Google Patents
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Description
Claims (24)
- ステータと、
複数のロータであって、前記複数のロータの中心軸の周囲を回転方向に回転するように構成され、かつ前記複数のロータが第1のロータおよび第2のロータを備え、前記第1のロータおよび第2のロータは前記中心軸の周囲を前記回転方向に互いに独立して回転するように構成される、複数のロータと、
複数のコイルアセンブリであって、前記複数のコイルアセンブリは前記ステータに接続され、かつ前記中心軸の周囲に周方向に配置されており、前記複数のコイルアセンブリの各々はコイルおよびコア積層体を備え、前記コア積層体は第1の部分および第2の部分を有し、前記複数のコイルアセンブリの前記コイルは前記コア積層体の前記第1の部分の周囲に少なくとも部分的に巻かれ、前記複数のコイルアセンブリの各々は前記複数のコイルアセンブリの内部の電流が前記回転方向に垂直な平面を流れるように、各々の前記コイルアセンブリが配向される、複数のコイルアセンブリと、および
複数の磁石のセットであって、前記複数の磁石のセットは前記複数のロータに接続されており、前記複数の磁石のセットの各々は前記中心軸の周囲に周方向に配置された複数の磁石を備え、前記複数の磁石のセットは、前記第1のロータに接続された第1の磁石のセットと、前記第2のロータに接続された第2の磁石のセットを備え、前記第1の磁石のセットにおいて前記複数の磁石は、前記複数のコイルアセンブリの第1の側面に向かう第1の半径方向に向かい合い、前記第2の磁石のセットにおいて前記複数の磁石は、前記複数のコイルアセンブリの第2の側面に向かう第1の軸方向に向かい合い、それによって、前記複数のコイルアセンブリの少なくとも1つは、前記第1の磁石のセットの前記複数の磁石のうちの1つによって前記第1の側面に囲まれるように構成され、かつ前記第2の磁石のセットの前記複数の磁石のうちの1つによって前記第2の側面に囲まれるように構成される、複数の磁石のセットと、
を備える、磁束機械であって、
前記複数のコイルアセンブリの各々の前記コア積層体の第2の部分は、前記コイルの前記第1の側面と前記第1の磁石のセットに由来する磁石との間に位置付けされ、
前記第1のロータは、第1の軸および前記第1の軸に接続した第1の構造フレームを備え、前記第1の軸は前記中心軸の周囲を回転するように構成され、前記第1の構造フレームは前記第1の軸から前記複数のコイルアセンブリに向かって延在し、前記第1の磁石のセットにおいて各々の磁石が前記第1の構造フレームに接続され、それによって前記第1の磁石のセットにおいて各々の磁石が前記複数のコイルアセンブリの前記第1の側面に向かって、隣接し、かつ半径方向で面するように位置合わせされるようにして構成され、
前記第2のロータは、第2の軸および前記第2の軸に接続した第2の構造フレームを備え、前記第2の軸が前記中心軸の周囲を回転するように構成され、前記第2の構造フレームが前記第2の軸から前記複数のコイルアセンブリに向かって延在するように構成され、前記第2の軸は前記第1の軸に対して、同軸に位置合わせされると共に相互に自由回転するように構成され、前記第2の磁石のセットにおいて各々の磁石が前記第2の構造フレームに接続され、それによって前記第2の磁石のセットにおいて各々の磁石が前記複数のコイルアセンブリの前記第2の側面に向かって、隣接し、かつ軸方向で面するように位置合わせされるように構成され、前記複数のコイルアセンブリの1つまたは複数に前記電流が流れた場合に、前記第1の磁石のセットにおける複数の磁石が、前記第2の磁石のセットにおける複数の磁石に対し相対的に移動するように構成され、かつ
前記第2のロータがモータとして機能すると同時に、前記第1のロータが発電機として機能するように構成される、
磁束機械。 - 前記複数の磁石のセットのうち各々の前記磁石は、永久磁石、電磁石、またはそれらの組合せである、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記複数のコイルアセンブリの各々が側端を有し、前記第1の磁石のセットにおいて各々の磁石が前記複数のコイルアセンブリの前記第1の側面の前記側端に適合するように構成され、かつ前記第2の磁石のセットの各々の磁石が前記複数のコイルアセンブリの前記第2の側面の前記側端に適合するように構成され、かつ前記複数のコイルアセンブリと、前記第1の磁石のセットおよび前記第2の磁石のセットにおける前記複数の磁石の間の空隙が最小化されるように構成される、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記第1の磁石のセットと前記第2の磁石のセットにおける前記複数の磁石が、磁束を前記回転方向に対して直交するように配向する、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記複数のコイルアセンブリの各々が矩形またはほぼ矩形である、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記複数のコイルアセンブリの各々が、長円形の形状であり、前記複数の磁石のセットの各々が曲線形の形状である、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記第1のロータが、前記第1の構造フレームに接続する第3の磁石のセットと第4の磁石のセットを備える、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記磁束機械が、第3の軸に接続する第3の構造フレームを有する第3のロータを更に備え、前記複数の磁石のセットの各々が第3の磁石のセットおよび第4の磁石のセットを備え、前記第3の磁石のセットにおける複数の磁石が、前記第2のロータの前記第2の構造フレームに接続され、前記第3の磁石のセットにおける前記複数の磁石は前記複数のコイルアセンブリの第3の側面に配向する第2の半径方向に向かい合っており、前記第2の半径方向は、前記第1の半径方向と平行しかつ対向するように配向しており、前記第4の磁石のセットにおける前記複数の磁石は前記第3のロータの前記第3の構造フレームに接続され、かつ前記第4の磁石のセットにおける前記複数の磁石は、前記複数のコイルアセンブリの第4の側面に配向する第2の軸方向に向かい合い、それによって、前記ステータ上の前記複数のコイルアセンブリの少なくとも1つが、前記第1の磁石のセットのうちの1つの磁石、前記第2の磁石のセットのうちの1つの磁石、前記第3の磁石のセットのうちの1つの磁石、および前記第4の磁石のセットのうちの1つの磁石によって囲まれるように構成される、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記第1の軸、前記第2の軸、および前記第3の軸の各々が、他とは独立して回転するように各々構成される、請求項8に記載の磁束機械。
- 前記複数のコイルアセンブリの各々が、透過性コアのチャネル内に配置される電気コイルを備える、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記複数の磁石のセットが、第3の磁石のセットおよび第4の磁石のセットを備え、前記第3の磁石のセットにおける前記複数の磁石が、前記第1のロータの前記第1の構造フレームと接続し、前記第4の磁石のセットにおける前記複数の磁石が前記第2のロータの前記第2の構造フレームと接続し、前記第3の磁石のセットにおける前記複数の磁石は前記複数のコイルアセンブリの第3の側面に向かって配向する第2の軸方向に向かい合い、前記第4の磁石のセットにおける前記複数の磁石は前記複数のコイルアセンブリの第4の側面に向かって配向する第2の半径方向に向かい合う、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記第1の磁石のセットのうち各々の磁石が、前記第1の半径方向に磁束を配向させ、前記第2の磁石のセットのうち各々の磁石が、前記第1の軸方向に磁束を配向させ、前記第3の磁石のセットのうち各々の磁石が、前記第1の軸方向と対向する前記第2の軸方向に磁束を配向させ、かつ前記第4の磁石のセットのうち各々の磁石が、前記第1の半径方向に対向する前記第2の半径方向に磁束を配向するように構成される、請求項11に記載の磁束機械。
- 前記複数の磁石のセットが第3の磁石のセットを備え、前記第3の磁石のセットのうち各々の磁石が前記第1のロータの前記第1の構造フレームに接続され、かつ前記第3の磁石のセットのうち前記複数の磁石が、前記複数のコイルアセンブリの前記第2の側面に配向する前記第1の軸方向に向かい合う、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記磁束機械が、第3の軸に接続した第3の構造フレームを有する第3のロータを更に備え、前記複数の磁石のセットの各々が、第3の磁石のセットと、第4の磁石のセットと、第5の磁石のセットを備え、前記第3の磁石のセットおよび前記第5の磁石のセットにおける各々の磁石が、前記第2のロータの前記第2の構造フレームに接続し、前記第4の磁石のセットにおける各々の磁石が前記第3のロータの前記第3の構造フレームに接続するように構成される、請求項1に記載の磁束機械。
- 前記第3の磁石のセットにおける前記複数の磁石が前記複数のコイルアセンブリの第3の側面に配向する第2の半径方向に向かい合い、前記第3の磁石のセットにおける磁石の前記第2の半径方向が、前記第2の磁石のセットにおける前記磁石の前記第1の軸方向に対し垂直であって、かつ前記第1の磁石のセットにおける前記磁石の前記第1の半径方向に対し平行でかつ対向するように構成される、
請求項14に記載の磁束機械。 - 前記第4の磁石のセットにおける前記複数の磁石および前記第5の磁石のセットにおける前記複数の磁石が、前記複数のコイルアセンブリの第4の側面に向かって配向する第2の軸方向に向かい合い、前記第4の磁石のセットおよび前記第5の磁石のセットにおける前記複数の磁石の第2の軸方向が、前記第1の磁石のセットにおける前記複数の磁石の前記第1の半径方向に対し垂直であり、かつ前記第3の磁石のセットにおける前記複数の磁石の前記第2の半径方向に対し垂直であり、かつ、前記第2の磁石のセットにおける前記複数の磁石の前記第1の軸方向に対し平行でかつ対向するように構成される、請求項15に記載の磁束機械。
- 前記磁束機械が第3のロータおよび第4のロータをさらに備え、前記第3のロータは第3の軸に接続した第3の構造フレームを備え、前記第4のロータは第4の軸に接続した第4の構造フレームを備え、前記複数の磁石のセットが第3の磁石のセットと、第4の磁石のセットを更に備え、前記第3の磁石のセットにおける各々の磁石は前記第3のロータの前記第3の構造フレームに接続し、前記第4の磁石のセットにおける各々の磁石は前記第4のロータの前記第4の構造フレームに接続する、請求項1に記載の磁束機械。
- 磁束機械を提供する工程であって、前記磁束機械が、
ステータと、
複数のロータであって、前記複数のロータの中心軸の周囲を回転方向に独立して回転するように構成された第1のロータと第2のロータを備える、複数のロータと、
前記ステータに接続された複数のコイルアセンブリであって、前記複数のコイルアセンブリの各々がコイルおよびコア積層体を備え、前記コア積層体が第1の部分および第2の部分を有しており、前記複数のコイルアセンブリの内部の電流が前記回転方向に対して垂直な平面に流れるように前記複数のコイルアセンブリの各々が配向される、複数のコイルアセンブリと、
前記複数のロータに接続された複数の磁石のセットであって、前記複数の磁石のセットが、前記第1のロータに接続された第1の磁石のセットと、前記第2のロータに接続された第2の磁石のセットを備え、前記第1のロータは、第1の軸と、前記第1の軸に接続した第1の構造フレームを備え、かつ前記第1の軸は、前記中心軸の周囲を回転するように構成され、前記第1の構造フレームは前記第1の軸から前記複数のコイルアセンブリに向かって延在し、前記第1の磁石のセットにおける各々の磁石は、前記第1の構造フレームに接続するように構成され、それによって、前記第1の磁石のセットにおける各々の磁石は前記複数のコイルアセンブリの第1の側面に向かって隣接して、かつ半径方向に面するように位置合わせされ、前記第2のロータは、第2の軸と、前記第2の軸に接続した第2の構造フレームを備え、前記第2の軸は、前記中心軸の周囲を回転するように構成され、前記第2の構造フレームは前記第2の軸から前記複数のコイルアセンブリに向かって延在するように構成され、前記第2の軸は前記第1の軸に対して同軸に位置合わせされると共に相互に自由回転するように構成され、前記第2の磁石のセットにおける各々の磁石は前記第2の構造フレームに接続することにより、前記第2の磁石のセットにおける各々の磁石が前記複数のコイルアセンブリの第2の側面に向かって隣接して、かつ軸方向に面するように位置合わせされるように構成され、前記第1の磁石のセットおよび前記第2の磁石のセットにおける磁石が回転方向に対し直角に磁束を配向するように構成され、前記複数のコイルアセンブリの各々のコア積層体の前記第2の部分が前記コイルの前記第1の側面と前記第1の磁石のセットに由来する磁石の間に位置付けされる、複数の磁石のセット、を備える
工程と、
前記複数のコイルアセンブリを入口電流源に電気的に接続して、前記複数のコイルアセンブリを介して入口電流を生じさせる工程と、および
前記第1のロータを駆動して前記複数のコイルアセンブリに補充電流を外的に誘導する工程であって、一方で、前記複数のコイルアセンブリを介して少なくとも前記入口電流を流すことにより、前記第2のロータを同時に駆動させ、それによって、前記第2のロータがモータとして作動すると同時に、前記第1のロータが発電機として作動するように構成される、工程
を備える、方法。 - 前記複数の磁石のセットの各々の磁石が、永久磁石、電磁石、またはそれらの組合せである、請求項18に記載の方法。
- 前記複数のコイルアセンブリのうちの1つと前記第1の磁石のセットと前記第2の磁石のセットの両方のうち1つの磁石との間の空隙が最小化される、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の軸と前記第2の軸が同軸である、請求項18に記載の方法。
- 前記第1のロータが第1の周波数で駆動し、かつ前記第2のロータが第2の周波数で駆動し、前記第1の周波数が前記第2の周波数と異なる、請求項18に記載の方法。
- 前記第1のロータが第1の周波数で駆動し、かつ前記第2のロータが第2の周波数で駆動し、前記第1の周波数が前記第2の周波数と等しい、請求項18に記載の方法。
- 前記第1の磁石のセットにおける前記複数の磁石が、半径方向に磁束を配向するように構成され、かつ前記第2の磁石のセットにおける前記複数の磁石が軸方向に磁束を配向するように構成される、請求項18に記載の方法。
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