JPH02503261A

JPH02503261A - 高エネルギーパルス形成発電機

Info

Publication number: JPH02503261A
Application number: JP63504219A
Authority: JP
Inventors: ウェルドン，ウィリアム　エフ．; ドリガ，ミルセア　ディー．; プラタプ，シッドハルス　ビー．
Original assignee: ボード、オブ、リージェンツ、ザ、ユニバーシティー、オブ、テキサス、システム
Priority date: 1987-03-25
Filing date: 1988-03-23
Publication date: 1990-10-04
Anticipated expiration: 2013-05-20
Also published as: BR8807429A; IL85875A0; DE3887138D1; CA1286358C; AU1786388A; IL85875A; EP0353252A1; WO1988008219A2; DE3887138T2; WO1988008219A3; AU607510B2; JP2755638B2; US4935708A; EP0353252B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】高エネルギーパルス形成発電機本発明は電気エネルギーのパルス発生、更に詳しくは持続時間の短い高エネルギーの電力パルスを生成しかつ適応性の高いパルス波形を提供するための装置および材料、に関する。

パルス電源装置は、国土の防衛、核融合、宇宙産業の分野および製造工業に用途を有する技術の１つを代表するものである。用途に応じて種々の電流パルス波形と電圧パルス波形を発生することが、パルス電源装置に対して要求されている。

例えば、電磁式の発射装置は高電流の通例方形のパルスを必要とする。斯かる発射装置に供給されるエネルギーのレベルは一般に１０メガジユールのオーダーである。電磁発射装置および高エネルギーレーザーに於ける比較的最近の開発に伴ない、特殊な波形の高レベルの電気エネルギーが新たに必要とされるようになって来た。

最近まで、パルス電力はコンデンサその他の電気エネルギ貯蔵装置を用いて供給されてきた。しかし、これら装置、はコストが高く、エネルギー貯蔵能力が低いために全般的に不満足で、より適当な電源装置が求められている。

この様な、より適当なパルス電源装置の研究結果が、ＷｅｌｄｏｎらのＵ、Ｓ、Ｐａｔｅｎｔ　Ｎｏ、４．　２００．　８３１に示されている。補償パルス同期発電機では、補償巻線を用いて、ピーク出力の瞬間に同期発電機の内部インピーダンスを減少させることによって、短時間・高エネルギーパルスを発生している。その結果同期発電機の出力電流が増加する。しかし、補償パルス同期発電機に対する制約の１つに、発生した電流パルス波形と電圧パルス波形の性質上、その適応性に対する制限がある。

本発明は、前記の付加特性として、パルスの性質上高度の適応性を有する高エネルギー電力パルスを発生することの出来る補償パルス同期発電機を達成するものである。この装置には、慣性エネルギー貯蔵装置を有する単相で、２極間期発電機又は多極同期発電機を装え、通常方形、フラット電流パルスを必要とする電磁式の発射装置のような装置に出力を供給するために使うことができる。一方、この装置は、実質上特別の用途や望む波形によるどんな波形の電気パルスも生成できる。例えば、所定の負荷に対しては一定に増減する出力電流パルスが必要である。あるいは、通例、ディップの多い方形パルスが望ましい。本発明によりこのようなパルスの生成が可能である。

高エネルギーの電力パルスを生成する本発明による方法は、通例２つの段階をとる。まず最初に、励磁界磁巻線と電機子巻線を使用している発電機中に磁束が分布される。次に、磁束は、選択された領域において圧縮あるいは変形され、電機子巻線の起電力を励磁するような決った磁束パターンを生成する。誘起起電力が誘導されて発生した出力電力は、使用目的に応じた磁束パターンにより決定される特徴をもつ。

本発明によるパルス形成発電機は、通例、一様でなくまた対称的でないパターンの磁束を発生させる磁束パターン機構、すなわち、決った波形をもつ出力電気パルス波形を発生させる磁束が通る回転可能な電機子巻線から成り、そのパルスの波形は決ったパターンのない磁束による。一様でない磁束パターンは、調波する様に分布さされた励磁界磁巻線を使用して決まる。その励磁界磁巻線は、一様でない分布あるいは相関的な配置あるいはその組合せをとる。能動補償又は受動補償はそれ以上の波形に対しても又含まれ、磁束パターンを慣性化する。補償コイルを使用して磁束分布を積極的に強化したり、あるいは、選択された導電領域や不導電領域を持つシールドを使用し、磁束分布を受動的に強化することにより、選ばれた領域内の磁束を圧縮することができる。択一的に、又、更に付は加えて、電機子巻線は、一様でもなく、対称的でもない結果、異なったコイルの不均衡な磁束の連鎖となり、誘起起電力が変化しその結果、出力パルスが変化する。

多くの技術を使うためには、設計・製造の過程においてその技術が装置に組立てられるようになるまでに高められなければならないが、含まれるべき特徴は択一的に使用したりしなかったりするが、磁束パターンや出力パルスを大幅に慣性化する。例えば、選択された励振コイルは様々な電力源から供給され、この供給源の変化は磁束パターンを変化させる。

第１図Ａは、励振コイルをもつダラム・リングを示す。

第１図Ｂは、磁束密度の波形と第１図Ａのコイルにより生ずる電機子誘起起電力の波形を示す。

第２図Ａは、２つの励振コイルのみをもつダラムリングを示す。

第２図８１第２図Ｃは、磁束密度分布と、第２図Ａの分布のために発生した電機子の電圧を示す。

第３図Ａは、−塊の界磁巻線とそれに対する放射性磁束密度分布を示す。

第３図Ｂは、全ピッチ全振幅巻線、半ピッチ半振幅巻線、１／４ピッチ１／４振幅巻線の組合せから成る磁束密度分布を示す。

第３図Ｃは、第３図Ｂのそれぞれの巻線の成分磁束分布を示す。

第４図は、補償巻線が電機子に付加した発生電圧の効果を示す。

第５図は、異なったコイルピッチをもつ波形コイルとラップコイルの組合せである電機子巻線を示す。

第６図Ａ及び第６図Ｂは、それぞれに、電流フラットパルス装置の電機子巻線とそれにかかわる補償巻線を示す。

第７図は、基盤的で調波的に分布された磁界巻線と、配列が一様でないシールドを示す本発明の好ましい実施態様のローターの断面図である。

第８図は、好ましい実施態様により発生した出力電流波形を示す。

１ｅｌｄｏｎらの米国特許Ｎｃｉ４，２００，８３０は、電機子のまわりに導伝シェルをもつすえ付けの界磁コイル内に回転電機子をもつ補償パルス同期発電機を示している。

すえ付あるいは逆回転補償コイルは、同期発電機出力電圧を増加させるためや出力のピーク時の同期発電機の内部インピーダンスを減少させるために使用される。前記特許の完全な開示は引例によって包含される。本発明は、前記特許に開示された発明に対し、特許すべき利点があると考えられる。

また、補遺Ａとしてここに添付されたものは、Ｓ、Ｂ。

Ｐｒａｔａｐ、　Ｍ、Ｄ、　Ｄｒｉｇａ、　Ｖ、Ｆ、　Ｗｅｌｄｏｎ、　Ｍ、Ｌ、　５ｐａｎの４氏の著作「コンパルセータ−ドライブ・レールガン」と題する記事である。この記事の完全な記述は引例により包含される。

基本的に、発電機、同期発電機は２つの基本的構成部品をもつ。磁界、励磁、巻線は電流が通るコイルあるいはコイル群である。この励磁電流はコイルの近くに磁界を起こし、この磁界は「磁力線」として通例、引用される。電機子巻線は励振コイルから離れたコイルであり、界磁巻線や励磁電流により発生した磁束の列を通過する。

この通過時に、熟知された電磁理論の原則に従って、電機子巻線上に誘起起電力、あるいは電圧が生じる。電気的負荷が電機巻線に接続された時、誘起起電力により流れる。このように、出力電圧と出力電流は発電機により生成される。この発電機と同期発電機の操作の諸原理は、本技術分野では公知である。

本発明は、特別な構成の磁界コイル、もしくは何らかの形の能動補正および受動補正を用いたパルス発電機内に使用者別の磁束パターンを発生することを含む。

更に、または別法として、不均一もしくは非対称の電機子巻線を出力電圧もしくは電力電流の波形を使用目的に合せるために使用することも出来る。本発明は、電流パルスの波形に高度の適応性を有する短期間・高エネルギーパルスを生成を可能とするものである。パルス波形は励磁界磁巻線に依って形成され、電機子巻線に回転させる磁束分布を変えること、即ち使用目的に合せることに依って制御することが出来る。磁束分布は、下記に説明する種々の方法で、または各種の方法を組褪せて使用目的に合せることが出来る。

本発明の１つの応用例は、短期間方形波の大量の電気エネルギーを電磁発射装置に使用するためパルス形成発電機に関する。この応用例では、立上り時間の速いフラット・パルスが特に好ましい。斯かる波形を発生するために使用することの出来る各種の別法について述べ、好ましい実施態様について説明する。

方形のフラット電流パルスまたはその他の所要の波形を本発明に従って発生する場合、一般に２段階で行なわれる。第一に、基本磁束分布が磁界コイルを用いて作られる。次に、磁束は“圧縮″されるか、または非選択区域に対する選択区域に変化を生じ、その結果基本分布に変化を生じ、更に磁束分布を使用目的に合せられる。

方形フラット・パルスを発生するための好ましい方法は、ランプ磁束分布を生成するために磁場に調波巻線を利用するものである。選択区域内の磁束を他の選択区域に対して圧縮するために、磁界と電機子の間に不均一分布の導電性シールドが挿入される。

第２図Ａは２個の界磁コイルを巻いたダラムリングを示す。矢印の示す方向に流れる励磁電流に依って、磁束密度分布が第２図Ｂに示す様に確立される。第２図Ｂに示した磁束密度に依って回転する電機子巻線は、第２図Ｃに示す電圧を発生する。第２図ＢおよびＣから、−次もしくは基本励磁巻線のみを使用すると、電圧パルスを発生し、その大きさに可成り変動を生じることがわかる。

第１図Ａに、数個の界磁コイルを配置しダラムリングを示す。隣接するコイル中では、電流は矢印で示す様に反対方向に流れ、コイル間の間隔を通って内側と外側へ交互に向かう磁束パターンを生じ、その結果励磁と電機子との間の結合が改善される。第１図Ｂに、第１図Ａの励磁コイルから生じる磁束密度Ｂと電機子内に誘起された起電力の波形を示す。

方形のフラット電流波形に対しては、所要の励磁磁束分布中では第２調波および第４調波が支配的である。この２種の調波は第２図Ｂの磁束分布内に存在し、半ピッチ巻きおよび４分の１ピツチ巻と基本ピッチ巻きまたは全ピッチ巻きとの結合に依って発生される。半ピッチ巻は、基本巻のスパンに於ける極間角度の半分の極間角度を持つ巻線である。同様に４分の１巻は基本巻のスパンに於ける極間隔の４分の１の極間角度を持つ巻線である。

従って、例えば、基本巻の極間スパンが１８０°であれば、半ピッチ巻のスパンは９０＠であり、また４分の１ピツチ巻のスパンは４５°である。これは、鉄芯を有する電機を考えることに依って、より良く図解することが出来る。

第３図Ａに図解した突極または集成界磁巻線の場合には、放射状磁束密度分布を第３図Ａに示した様になる。

この分布は電機のすべての極について同じである。この集成界磁巻線は、全ピッチ、全振幅巻線と呼ばれ、基本巻である。この巻線に加えて、半ピツチ、半振幅巻線と４分の１ピツチ、４分の１振幅巻線も可能であり、その時に生じる放射状磁束密度分布は第３図Ｂに示す通りである。第３図Ｃに全ピッチ、半ピツチおよび４分の１ピツチ巻の夫々によって得られる成分磁束密度分布を図解した。従って半ピツチ、全振幅巻線および４分の１ピツチ、４分の１振幅巻線は界磁巻線に依って生じる放射状磁束密度分布、従って生成磁束中を回転する電機子中に誘起される起電力を変化させる効果を有する。

勿論、半ピツチ巻線および４分の１ピツチ巻線中の励起電流の振幅は変化し、また全ピッチ巻線中の電流の振幅の半分および４分の１であることは要しない。夫々の巻線中の電流の振幅は互いに影響されず、磁束密度分布の成分の大きさにも無影響であることが出来る。

半ピツチ巻線および４分の１巻線は、全ピッチ巻線に対応する位置に配置されるか、または所要の角度だけ、もしくは所要の間隔でオフセットさせることが出来る。

これらの変数は、全ピッチ、半ピツチおよび４分の１巻線の間の極間角度と同様に、所要の出力パルスの特性に依って決定される。また全ピッチ、半ピツチおよび４分の１ピツチ巻線の数が変ると、磁束のパターンが変化し、夫々の種類の巻線の数は、それと異なる種類の巻線の数と異なることが出来る。フラットな電流パルスについては、半ピツチ巻線と４分の１巻線は、好ましくは全ピッチ巻線に対応する位置に、等間隔の巻線間隔で配置される。この好ましい実施態様を、更に詳細に下記に説明する。

更に、種々の界磁巻線を設計し、特定の機械に組込むことも出来るが、それらの使用を磁束密度を、また従って出力パルスの波形を別の使用目的に合う様に選択的に調整することも出来る。

基本の磁束パターンを、例えば種々の界磁巻線構成から選択することに依って作成したのち、電機子巻線をその電機子中に電圧を発生させるためにその磁束パターン中を回転させることも出来る。しかし、負荷を電機子に接続し、電流が流れ始めると、電機子のインピーダンスに依って横流を生じる。斯かるインピーダンスに寄与する因子に電機子巻線中を流れる電流に依って電機子の回りに発生する磁束がある。横流の結果、出力電圧の低下と、それに対応する出力電流低下を生じる。能動補償と受動補償とは、電流に依って発生する磁界に依る電機子中の横流を消去するために使用することが出来る。

第４図に、電機子に補償巻線として追加の巻線を使用する能動補償に依って、所要の電圧パルスと電流パルスの波形を得ることも出来ることを示した。能動補償は、電流が補償巻線中を通過することに依って、電機子電流に依って供給される磁界を補償する磁界が効果的に発生されることを意味している。

Ｗｅｌｄｏｎ等のＵ、Ｓ、、Ｐａｔｅｎｔ　Ｎｏ、　４．　２００．　８３１には、電機子巻線中を流れる電流に依って生じる磁界を消去するために用いられ、出力パルスの末端付近の電機子のインピーダンスを効果的に低下させる補償巻線が開示されている。斯かる用途向けの代表的な補償巻線は、その構成に関しては電機子巻線と同一である。補償に依って磁束を圧縮することが出来る。しかし、電機子巻線と補償巻線との間の変化に依って過大補償もしくは過少補償を行なうことが出来、また発電機内の磁束の選択的補償を達成することが出来る。磁束圧縮は、２本の平行に置かれ、反対方向に電流が流れる導体が互いに近接するときに生じる。夫々の磁界は、互いに反撥し合う傾向を有し、磁力線が圧縮される様になる。補償巻線は磁界と電機子の間に配置され、その磁界と電機子の間の磁束を圧縮する。

最終的にパルス波形を決定する磁束圧縮のパターンは、補償巻線用の極間ピッチ、移相分布、および巻数分布を変えることに依って調節することが出来る。即ち巻線の極間ピッチが大きいほど、電機子中の誘起される起電力に対する効果は漸進的に大きくなり、またピッチが小さいほど、電機子が界磁巻線を通過する時に起電力に急激な変化を生じる。更に、補償巻線の使用を選択的に制御し、その結果出力パルス波形の自動調整を大幅に行なうことも出来る。

受動補償シールドが存在する場合に電機子中に発生する電圧についての曲線を第２図Ｃおよび第４図に示す。

不均一シールドの場合には、殆んどの使用目的別のパルス波形を得ることが出来る。この不均一構造は、シールドが低導電性の領域または平らな孔（絶縁体で満されてもよい）と交互に高導電性の領域から成っているという事実に依るものである。磁束はシールドの高導電性の領域で捕捉され、圧縮され、またシールドの斯かる領域に依って覆れた電機子の巻線部の内部インピーダンスは低い。磁束はシールドの非導電性の領域に自由に現れ、斯かる非導電性のシールドの部分で覆れた電機子巻線の部分の内部インピーダンスは高い。シールドは好ましくは、界磁コイルに対して静止しており、電機子に対しては回転している。従ってシールドの導電部は回転して常に電機子の常に変化する部分を覆っている。内部インピーダンスの高低の組合せ時間を変えることに依って、電機の電圧および電流用に所要のパルス波形を発生させることが出来る。方形のフラット電流パルスを発生させるために用いることの出来るシールド構成を更に詳しく下記に説明する。

シールドについての１つの設計形態にかご形構造があるので、不均一シールド型の補償は、このかご形構造の長手方向の種々の棒材の間の不均一ピッチまたは高導電性と低導電性の棒材の組合せに依って達成することが出来る。

電機子巻線自体の構成は、単独または励磁巻線、シールドおよび補償巻線の組合せでの、磁束の捕捉および圧縮に対して効果を持っている。例えば対称励起磁界は従来の方法で発生させることも出来るが、非対称電機子巻線をこの磁界中で回転させてもよい。電機子巻線の構成に依って出力電圧電流の波形が決定される。

電機子巻線は、第５図に示した様に、種々のコイルピッチを持つ波巻コイルと重ね巻コイルの組合せであることが出来る。非対象構造の巻線は、主として異なるコイルの不等磁束連鎖に依って、電圧と電流パルスを形成するための手段を提供する。１例として、フラット電流パルス電機用の単純な形の電機子巻線を第６図Ａに示す。

第６図Ｂには、それに対応する補償巻線を示す。

上に説明した使用目的に依る磁束パターンを発生するための各種の方法は、単独で用いてもよく、また組合せて用いることも出来る。組合せて用いる時には、励磁コイル、電機子コイル、補償コイルおよびシールド間の角度およびこれらの組合せは、所要のパルスの継続期間、波形および振幅に依って決まる。

本発明のパルス発生機械は初期エネルギーを貯蔵する電気機械式の変換機であるので、高エネルギー・パルス中は減速し、その結果パルスの波形が変化する。上記の方法は、この減速作用を補償するために使用することが出来、また所要のパルス特性に基づいて減速作用を強めるために用いることも出来る。

本発明の機械は、外側もしくは内側のいずれかの励磁に依って位相数学的に構成することが出来る。更に外側もしくは内側のいずれも回転させることが出来る。

尚その他の可能な構成は励磁及び電機子回転の両方を含むものである。本発明の機械はまたディスクもしくはドラム状に構成することも出来る。

高エネルギー・パルス形成発電機の好ましい実施態様は、受動補償された電気機械、ローターの不均一分布のシールドに依る補償である。励磁は磁界および電機子中に誘起される起電力中に第２および第４調波を生成する様に配置された種々の界磁巻線に依って提供される。発電機は、７７メガジユール（ＭＪ）の運動エネルギーを貯蔵し、４．６ミリ秒（ｍｓ）で放電し、５．４５メガアンペア（Ｎｉ　Ａ　）の電流を、はぼ方形のパルスとして発射台に供給する。発射台は、質ｆｆｉ　１２キログラム（ｋｇ）を２キロメ一タ／秒（ｌｃ／ｓ）の速度に一一定の電流に依って−５，８Ｘ１０　　メーター７秒２　（ｒｎ／ｓ２）の一定の加速度で加速する様に設計される。発電機のローターを通る断面図を第７図に示す。同図には励磁巻線ＡおよびＢ、ならびにシールドの相対的な配列が示されている。

方式Ａの励磁コイルはダラム・リングとして構成され（第２図Ａ参照）、また所要の励磁用アンペア回数の大半を提供する。磁束の空間分布は第２図Ｂに示す通りであり、第２図Ｃに示す波形の電機子電圧が発生される。

方式Ａの励磁コイルは集中巻コイルである。即ちコイルに依って形成される極間角度は、コイル導体が分布巻の様に“拡大する°よりもむしろ互いに“積重なる ”ので、非常に小さい。第７図の方式Ａのコイルのピッチ−１つの極から次の極までの距離−は１８０°であり、全ピッチ巻、即ち基本巻を表わしている。

方式Ｂの励磁コイルによって補足の起磁力（強力な第１および第２調波に依る）が得られ、パルスの初期に電機子に誘起される電圧を増加し、負荷中の電流が急上昇し、かつパルスの立下りの時に発射台に電圧降下と電圧帰還起電力を補償することになる。方式Ｂのコイルは分布巻であり、巻線間の極間角度は、励磁磁束パターン中に基本巻に対して第２および第４調波を生成する様になっている。方式Ｂのコイル内を測れる励磁電流の方向は１つの脚から次の脚へと交替し、反対方向に磁力線を構成する。巻線間のコイルの巻線間の間隔は、上で論じた様に、生成する調波の主要決定因子である。方式Ｂのコイルは、方式Ａのコイルの約１８％の起磁力を発生する。

第７図の方式Ａと方式Ｂのコイルの重畳に依って得られる磁束密度分布は、第１図Ｂに示す様な３角波の波形をとる。斯かる磁束分布中を回転する電機子巻線中に誘起する起電力は、第１図Ｂに示す波形を持つ。しかし、上に論じた様に、負荷を電機子に接続することに依って電機子中を流れる電流を生じ、また損失を生じて出力電圧と電流の波形に歪を生じる。

方形パルスの規則性を高めるために、アルミニウムのシールドで界磁コイルを囲み、これらのコイルに対してシールドを相対的に固定する。２対の長手方向のスロワ）　（ＣおよびＤ）が厚さ１．５国アルミニウム製シールドに切込まれている。第１の対の各スロットは幅３０゜でその中心は方式Ａの励磁コイルの中心から約２５°変位している。第２の対の各スロットは、第１の対の１つのスロットの中心から約５５°変位している。この不均一分布状のシールドに依ってその導電部に近い磁束は圧縮され、またその非導電部内を磁束が自由に拡がることが出来る。磁束密度分布は、界磁コイルとシールドがローター上を回転するとき、予測可能な方法で°力学的に。

変化する。

電機子巻線は、ステータ上に在り、規則的な全ピッチの重ね巻きである。ステータには更に発電機の自己励磁に用いられる３相巻線が付加されている。しかし励磁巻線は１個以上の電源から別々に励磁することも出来る。

出力電流パルスの波形を第８図に示す。発射台に供給される電流は５．４５Ｘ１０６Ａ　（第２図）で、継続期間は４．６Ｘ１０−”ｓｅｃで、立上りは急勾配で、減衰は急激もある。発射中の電流の振幅変化、即ちリップルは、５パ一セント未満である。シールドのスロットＣおよびＤが比較的広いとき、またはスロットの配置が密接しているか、比較的離れて配置されているときは、出力電流のパルス波形は、第８図に示した波形よりも大きなリップルを示す。波形の中央部の “たるみ”は比較的大きく、バンブは変位する。その結果出力波形の頂部は比較的大きく変化するが、この様な結果は、その用途に依っては望ましいこともあり得る。

ここに説明した実施態様の変更は、付属の請求項に記載された本発明から離れることなく発展させることが可能であることは高く評価されるであろう。

浄書（内容に変更なし）遡１ｚ液、デフ２Ｓｏ−＃ｆｒｂｔｙ＋−ｍ＊ｈ　１）ンナｊ１コ□（内金に火入′Ｊし）補正帯の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成　１　年　９　月　２５日特許庁長官　吉　１）文　毅　殿１、　特許出願の表示ＰＣＴ／ＵＳ　　　８８１００９２８３、特許出願人住　所　　アメリカ合衆国テキサス用、オースチン、ウェスト、セブンス、ストリート、２０１名　称　　　ボード、オブ、リージエン゛人ザ、ユニバージティー、オブ、テキサス、システム４、代理人（郵便番号１００）東京都千代田区丸の内三丁目２番３号５、　補正帯の提出年月日浄８（内容に変更なし）（１）　　明細書の第５頁第１０行目のｒＶｅｌｄｏｎらの米国特許織４，２００，８３０は」を「第９図および第１０図はｖｅｌｄｏｎらの米国特許嵐４，２００，８３０から取った先行技術の図であって」に訂正する。

（２）　　明細書の第１１頁第１行の「ｖｅｌｄｏｎ等の米国特許磁４，２００．８３１には、」を「既に述べた様に、米国特許Ｎａ４，２００，８３１には、」に訂正する。

請求の範囲１、　電流および電圧パルスを発生するためのパルス形成発電機に於て、磁束パターンを発生するための励磁界磁巻線と、不均一もしくは非対象な磁束パターンを形成するために、選択した面積内に、他の選択した面積に対して相対的に磁束を圧縮するための補償装置と、所定の波形を有する出力電気パルスを発生するための不均一もしくは非対象な磁束パターン中を回転可能な電機子巻線と、磁束パターンに依存するパルス波形より成ることを特徴とするパルス形成発電機。

２、　請求項１記載の発電機であって、更に１個の基本励磁界磁巻線と、および複数の調波分布された界磁巻線であって、極間隔を有する複数の調波分布された界磁巻線各々の中を流れる励磁電流に応じて基本および調波磁束を発生するための界磁巻線とを含む発電機。

３、　請求項２記載の発電機であって、各調波分布された巻線中の励磁電流の振幅がその他の複数の調波分布された各巻線中の励磁電流の振幅に無関係であり、基本巻線中の励磁電流の振幅に依存することを特徴とする発電機。

４、　請求項２記載の発電機であって、各調波分布された巻線の極間隔がその他の複数の調波分布された各巻線の極間隔とは無関係であることを特徴とする発電機。

５、　請求項１記載の発電機であって、補償装置が、電機子巻線に隣接し、かつ界磁巻線に隣接し、また選択された導電部と選択された非導電領域とを有する不均一シールドから成り、前記シールドが選択された導電部内の空間中での磁束の分布を、選択された非導電部内の磁束に対して相対的に変化させるように構成されている発電機。

６、請求項５記載の発電機であって、シールドが電機子巻線と励磁界磁巻線の間に配置されている発電機。

７、　請求項６記載の発電機であって、非導電領域が励磁界磁巻線に沿って配置された長手方向のスロットより成る発電機。

８、請求項５記載の発電機であって、出力パルスがシールドの導電領域および非導電領域の構成に依って選択的に決定される波形を有する発電機。

９、請求項１記載の発電機であって、更に不均一の間隔を有する複数の励磁界磁を含んでおり、各界磁巻線がその中を流れる励磁電流に応じて磁束成分を生成する様に作用し、磁束成分が電機子巻線を回転せしめる不均一もしくは非対称の磁束パターンに寄与する発電機。

１０、　　請求項１記載の発電機であって、補償装置が、電機子巻線の構成と異なる構成を有し、電機子巻線と組合せて出力パルスの波形を変化させる様に作用する補償巻線を含む発電機。

１１、　　請求項１記載の発電機であって、電機子巻線が非対称であり、また更にパルス波形が電機子巻線の構成に依存する発電機。

１２、　　請求項１１記載の発電機であって、電機子巻線が不均一間隔の波巻および重ね巻コイルを含む、発電機。

１３、　　パルス形成発電機に於て、通過する電流に応じて磁束を発生させるための励磁界磁巻線と、選択された部分内の前記磁束の空間分布を選択されたその他の部分に対し相対的に変化させる様に構成された不均一シールドと、出力電気パルス波形を発生するために前記磁束中を回転するための電機子巻線と、更に前記電機子と組合せて、磁束分布を変化せしめ、また出力波形の振幅を増大せしめるための補償巻線とを有するパルス形成発電機。

１４、　実質的に方形波の出力電流を発生するための１個のローターと１個のステーターとを有する発電機であって、前記ステータ上の１個の全間隔、重ね巻の電機子と、複数の一次および調波励磁コイルで、その−次励磁コイルが一次励磁を生じる様に配置されており、調波励磁コイルが調波励磁を生ずる様に配置されている前記コイルと、および前記ローター上の一般に円筒状の不均一に分布された導電性のシールドであって、前記シールドが第１対および第２対の長手方向のスリットを有し、第１対の各スリットの中心が１次励磁コイルから約２５°変位して約３０°の円弧距離にあり、また第２対の各スロットの中心が第１対のスロットの中心から約５５°変位して約１５°の円弧距離にある前記シールド、より成る発電機。

１５、　　請求項１４記載の発電機に於て、調波励磁が第２および第４調波励磁である、発電機。

１６、　電流パルスと電圧パルスを発生する方法であって、基本成分および調波成分を有する磁束パターンを確立する段階と、不均一もしくは非対称の磁束パターンを形成するために、選択された部分内のパターンを他の選択された部分に対して相対的に圧縮する段階と、および所定の磁束パターンの部分に電気巻線を通過せしめる段階とを含む、電流パルスおよび電圧パルスの生成方法。

浮醤（１・３谷に変更なし）手続補正帯（方式）％式％２　発明の名称高エネルギーパルス形成発電機３　補正をする者事件との関係　　　　特許出願人発送日　　平成　２年　６月　２６日６　補正の対象手続補正帯（方式）平成　２年　７月２３日ＰＣＴ／ＵＳ　８８１００９２８２　発明の名称高エネルギーパルス形成発電機３　補正をする者事件との関係　　　　特許出願人発送日　　平成　２年　６月　２６日国際調査報告国際調査報告Ｓ＾　２３９４８０発　明　者　　プラタプ、シツドノ１ルス　ビアメリカ合衆国テキサス州、オースチン、ファー、ウェスト、ブー

Claims

【特許請求の範囲】

１．電流および電圧パルスを発生するためのパルス形成発電機に於て、磁束パターンを発生するための励磁界磁巻線と、選択した面積内に、他の選択した面積に対して相対的に磁束を圧縮するための補償装置と、所定の波形を有する出力電気パルスを発生するための圧縮された磁束中を回転可能な電機子巻線と、磁束パターンに依存するパルス波形より成ることを特徴とするパルス形成発電機。
２．請求項１記載の発電機であって、更に１個の基本励磁界磁巻線と、および複数の調波分布された界磁巻線であって、その中を流れる励磁電流に応じて基本および調波磁束を発生するための界磁巻線とを含む発電機。
３．請求項２記載の発電機であって、各調波分布された巻線中の励磁電流の振幅がその他の複数の調波分布された各巻線中の励磁電流の振幅に無関係であり、基本巻線中の励磁電流の振幅に依存することを特徴とする発電機。
４．請求項２記載の発電機であって、各調波分布された巻線の極間ピッチがその他の複数の波調分布された各巻線の極間ピッチとは無関係であることを特徴とする発電機。
５．請求項１記載の発電機であって、補償装置が、電機子巻線に隣接し、かつ界磁巻線に隣接し、また選択された導電領域と選択された非導電領域とを有する不均一シールドから成り、前記シールドが選択された導電領域内の空間中での磁束の分布を、選択された非導電部間の磁束に対して相対的に変化させるように構成されている発電機。
６．請求項５記載の発電機であって、シールドが電機子巻線と励磁界磁巻線の間に配置されている発電機。
７．請求項６記載の発電機であって、非導電領域が励磁界磁巻線に沿って配置された長手方向のスロットより成る発電機。
８．請求項５記載の発電機であって、出力パルスがシールドの導電領域および非導電領域の構成に依って選択的に決定される波形を有する発電機。
９．請求項１記載の発電機であって、更に不均一の間隔を有する複数の励磁界磁を含んでおり、各界磁巻線がその中を流れる励磁電流に応じて磁束成分を生成する様に作用し、磁束成分が電機子巻線を回転せしめる非対称の磁束パターンに寄与する、発電機。
１０．請求項１記載の発電機であって、補償装置が、電機子巻線の構成と異なる構成を有し、電機子巻線と組合せて出力パルスの波形を変化させる様に作用する補償巻線を含む、発電機。
１１．請求項１記載の発電機であって、電機子巻線が非対称であり、また更にパルス波形が電機子巻線の構成に依存する発電機。
１２．請求項１１記載の発電機であって、電機子巻線が不均一ピッチの波巻および重ね巻コイルを含む、発電機。
１３．パルス発電機に於て、通過する電流に応じて磁束を発生させるための励磁界磁巻線と、選択された部分内の前記磁束の空間分布を選択されたその他の部分に対し相対的に変化させる様に構成された不均一シールドと、出力電気パルス波形を発生するために前記磁束中を回転するための電機子巻線と、更に前記電機子と組合せて、磁束分布を変化せしめ、また出力波形の振幅を増大せしめるための補償巻線とを有するパルス形成発電機。
１４．実質的に方形波の出力電流を発生するための１個のローターと１個のステーターとを有する発電機であって、前記ステータ上の１個の全ピッチ、重ね巻の電機子と、複数の一次および調波励磁コイルで、その一次励磁コイルがグラムリングとして一次励磁を生じる様に配置されており、調波励磁コイルが調波励磁を生ずる様に配置されている前記コイルと、および前記ローター上の一般に円筒状の不均一に分布された導電性のシールドであって、前記シールドが２対の長手方向のスリットを有し、第１対の各スリットの中心が１次励磁コイルから約２５°変位して約３０°の円弧距離にあり、また第２対の各スロットの中心が第１対のスロットの中心から約５５°変位して約１５°の円弧距離にある前記シールド、より成る発電機。
１５．請求項１４記載の発電機に於て、調波励磁が第２および第４調波励磁である、発電機。
１６．電流パルスと電圧パルスを発生する方法であって、基本成分および調波成分を有する磁束パターンを確立する段階と、選択された部分内のパターンを他の選択された部分に対して相対的に圧縮する段階と、および所定の波形を有するパルスを発生するために圧縮された磁束パターンの部分に電気巻線を通過せしめる段階とを含む、電流パルスおよび電圧パルスの生成方法。