KR20110114642A

KR20110114642A - 저감 드래그 고효율 발전기

Info

Publication number: KR20110114642A
Application number: KR1020117018661A
Authority: KR
Inventors: 로버트 레이 홀컴
Original assignee: 리뎀프티브 테크놀로지스 리미티드
Priority date: 2009-01-12
Filing date: 2010-01-12
Publication date: 2011-10-19
Also published as: IL213885A0; SG172815A1; MX2011007330A; WO2010079424A1; CR20110383A; PE20120604A1; BRPI1006138A2; US20110278975A1; CU20110149A7; ZA201105097B; AU2010204155A1; EP2386136A1; WO2010079424A9; CN102273053A; CL2011001691A1; JP2012515520A; TW201106578A; EA201190105A1; AP2011005804A0; CA2749360A1

Abstract

고정자 자극들과 회전자 자극들 사이의 파괴적인 상호작용력을 분리함으로써, 종래의 발전기에서 이러한 상호 작용으로 인해 낭비되었던, 최대 부하에서의 대략 80%의 추가적인 에너지를 내놓을 수 있도록, 드라이버 샤프트를 통해, 발전기로의 막대한 에너지 입력을 사용 가능한 전력 출력으로 변환하는 저감 드래그 고효율 발전기를 위한 방법, 장치 및 시스템이 개시되며, 그 결과 약 80%의 가능한 에너지 효율을 감소시킨다. 더 구체적으로, 종래의 발전기의 전기자 및 고정자는 고정자의 유도 코일 권선을 노출하며, 고정자의 외부 영역 위의 와이어 슬롯들을 갖는 고정자에 의하여 대체된다. 회전자는 고정자의 복수의 슬롯들에 가깝게 배치되는 복수의 회전자 부재들을 가지되, 각각의 회전자 부재는 활성화되고 상기 복수의 슬롯들을 따라 회전하는 자극성을 갖는 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 가지며, 회전을 하고 전류를 생성하기 위한 드라이버 샤프트(driver shaft)와 결합된 회전자를 갖는다. 차폐물이 드래그를 감소시키고 효율을 증가시키기 위하여 제공된다.

Description

저감 드래그 고효율 발전기{DECREASED DRAG HIGH EFFICIENCY ELECTRIC GENERATOR}

본 발명은 저감 드래그(drag) 고효율 발전기에 관한 것이고, 더욱 상세하게는 주위환경의 전자들을 교류 전류(AC) 또는 직류 전류(DC) 형태의 전기적 에너지로 변환하는 사용에 관한 방법 및 장치이며 이 변환을 만드는 발전기 장치 내의 저감된 전자기적 드래그가 사용된다.

우리가 살고 있는 지구는 알 수 없을 만큼 오래전부터 존재해왔다. 인류가 수천년에서 수백만년동안 존재했다고 말하는 것은 과언이 아니다. 단지 사천년을 통해 인류는 그들이 살고, 생명 유지의 모든 것을 의존하고 있는 지구를 파괴하기 시작했다. 우리는 지구의 사용할 수 있는 아주 많은 양의 에너지를 사용하고 있고, 그 대부분은 화석 연료의 형태이다. 우리는 우리의 에너지 자원을 급격히 고갈시키며, 환경을 오염시키고 지구 온난화를 야기하고 있다. 우리는 대체 에너지원이 필요하고 우리는 또한 현재의 에너지원을 보다 효율적으로 발전하고 사용할 필요가 있다.

유한한 기간동안 지구의 평형을 파괴하지 않는 전력 생성 장치의 필요는 자명하다. 가능한 신규 에너지원을 살펴볼 때 각각은 효용성, 신뢰성 및 비용의 심각한 문제점이 있다. 이러한 자원들은 태양열, 풍력, 수소에너지, 정전기력, 온도 차이 및 지열이다. 동력화가 가능하다면 중력이 가장 매력적이다.

현존하는 전통적인 전기 전력 발전기에서, 전기 발전 과정의 이론은 역학적 에너지 입력이 자기장의 변경 또는 이동을 발생시킴으로써 전기 에너지로 변환된다는 개념에 기반한다. 발전기 내의 모터 반응동안, 발전기는 부하에 전류를 공급하고, 부하 전류는 발전기 전기자(armature)의 회전과 반대되는 역기전력을 생성한다. 전도체 내의 전류가 증가하는 경우, 드래그 상의 반발력은 증가한다. 감속으로부터 전기자를 유지하기 위해 파괴적인 상호반응력(interactive force)을 극복하기 위하여 부하가 증가하는 만큼, 더 많은 힘이 전기자에 적용돼야 한다.

그러므로 이런 한계들을 처리 또는 감소시키고 적어도 종래의 전기 전력 발전기들의 전체 효율을 향상시키는, 전기 전력 발전기의 효율 증가와 드래그 감소의 필요성이 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 고정자 자극들과 회전자 자극들 사이의 파괴적인 상호작용력을 분리함으로써, 종래의 발전기에서 이러한 상호 작용으로 인해 낭비되었던, 최대 부하에서의 대략 80%의 추가적인 에너지를 내놓을 수 있도록, 드라이버 샤프트를 통해, 발전기로의 막대한 에너지 입력을 사용 가능한 전력 출력으로 변환하는 저감 드래그 고효율 발전기를 위한 방법, 장치 및 시스템이 개시되며, 이에 의해 약 80%의 가능한 에너지 효율을 감소시킨다.

본 발명의 한 측면은 고정자의 외부 표면을 따라 형성되는 복수의 슬롯들을 가지되, 상기 슬롯은 상기 고정자의 유도 코일 권선을 노출하는 고정자; 및 상기 고정자의 복수의 슬롯들에 가깝게 배열된 복수의 회전자 부재들을 가지되, 상기 회전자 부재 각각은 활성화되고 상기 복수의 슬롯들을 따라 회전하는 자극성을 갖는 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 가지며, 회전을 하고 전류를 생성하기 위한 드라이버 샤프트(driver shaft)와 결합된 회전자를 포함하는 발전기이다.

본 발명의 한 측면은 고정자의 외부 표면을 따라 형성되는 복수의 슬롯들을 가지되, 상기 슬롯은 상기 고정자의 유도 코일 권선을 노출하는 고정자를 정렬하는 단계; 및 상기 고정자의 복수의 슬롯들에 가깝게 배열된 복수의 회전자 부재들을 가지되, 상기 회전자 부재 각각은 활성화된 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 갖고, 상기 복수의 슬롯들을 따라 회전하는 자극성을 갖는 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 가지며, 회전을 하고 전류를 생성하는 드라이버 샤프트(driver shaft)와 결합된 회전자를 배치하는 단계를 포함하는 발전기의 발전 방법이다.

일 실시예에 따르면 회전자 및/또는 전통적인 발전기의 전기자는 전기자 조립체가 있는 복수의 회전자 부재들을 갖는 회전자로 대체된다. 회전자 부재들은 상기 고정자 와이어 슬롯 위에서 지정된 순서로 회전하며, 상기 회전에 의하여 상기 고정자 및 상기 회전자의 상호작용을 감소시킨다. 회전자 부재들은 각각 차폐되며 각각의 와이어 슬롯의 너비를 넘은 개방슬롯만을 가진 각각의 슬롯 회전자 주위의 적층된 뮤메탈 및 강(steel)과 같은 회전자 부재들의 표면을 구성하거나 표면에 적용되는 차폐물질로 구성된 관의 형태 또는 유사한 형태와 같은 자기 차폐물을 포함하며, 이에 의해 고정자와 회전자의 자극들 사이의 상호작용을 감소시킨다. 회전자의 차폐물은 회전자 부재들의 개구와 상기 고정자 슬롯들 사이의 회전자 부재의 개구에서 발생하는 상호작용을 제외하고, 상기 고정자 자기장들과 회전자 자기장들 사이의 상호작용을 방지한다. 소형의 개별 슬롯 자기 회전자들은 샤프트의 종단 각각에 지지 베어링 속으로 구성되며, 지지 베어링은 슬롯들에 회전자를 가깝게 유지하는 지지 수단들에 포함된다.

일 실시예에 따르면, 고정자의 조립체, 매우 얇은 강(steel)의 적층된 시트들은 표면 또는 고정자 원주의 주변을 따라 위치되는 와이어 슬롯들을 갖는 원형의 고정자의 위로/내부로 적용된다. 고정자 슬롯들의 수는 응용예에 의존하여 변형되며, 그러나, 일 실시예에서 내부 반경 또는 적층된 강(steel) 고정자의 외부 반경 위에 48개의 와이어 슬롯들이 있다. 고정자는 지지 수단들에 의하여 지지가 되고, 고정자는 고정자의 절연된 와이어 슬롯들 속으로의 유도 권선이 구성된다. 고정자 내의 유도코일들은 적절한 순서와 방향으로 연결되어 3상, 단상 또는 2상 전력의 생성을 하게 하나, 3상, 단상 또는 2상 교류 전류에 제한되지 않는다. 고정자는 차폐하는 물질을 포함하고 와이어 슬롯들을 제외하고 복수의 회전자 부재들로부터 차폐된다. 고정자의 표면을 향하여 차폐물은 얇은 탄소강(carbon steel) 또는 유사물질로 적층된 뮤 메탈처럼 적용되며, 회전자의 자극들로부터 고정자의 자극들을 분리하는 구성요소들 중 하나로써 각각의 와이어 슬롯들 사이의 고정자의 평평한 표면에 부착되며, 이에 의해 전자기적 드래그 힘들을 제거한다. 고정자의 차폐물은 고정자 슬롯들과 회전자 부재들이 개구들 사이의 고정자의 슬롯에서 발생하는 상호작용을 제외하고 고정자 자기장들 과 회전자 자기장들 사이의 상호작용을 방지한다.

일 실시예에 따르면, 자극들을 운반하는 고정자의 내부 또는 외부에서 회전하는 역학적 회전자의 사용 없이, 종래의 전력 발전기의 회전자와 동일한 방법으로 자극들이 고정자 와이어 슬롯들 주위를 회전하는 중성 비자기적 영역에 의하여 분리하게 하도록 정렬된다. 각 회전자는, 2개의 극 회전자에 대해서 15°, 4개의 극 회전자들에 대해서 7.5°만큼 한 슬롯 회전자와 다른 한 슬롯과의 위치가 분리된다. 3상 48 슬롯 4극 교류 발전기가, 한 번의 360°패턴에서 8개의 와이어 슬롯들의 N극 자속에 의하여 커버되고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, S극 자속에 의하여 커버되는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속이 없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, N극 자속을 갖는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, S극 자속에 의하여 커버되는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지도록 회전자 자극들의 정렬은 배열된다. 드라이버 중에서, 트랜스미션은 고효율 발전기 출력 및/또는 전력계통으로부터 정류기를 통하여 재충전되는 DC배터리들을 통해 전원이 공급되는 구형파 가변 속도 제어기에 의하여 구동된 전기 3상 드라이버 모터로 구성될 수도 있다.

일 실시예에서, 전기 발전기는 모터 또는 터빈과 같은 드라이버 전원에 의하여 구동된 마스터 트랜스미션과 연결된 샤프트를 통하여 정렬된 회전자들을 구동하도록 구성된다. 슬롯 회전자는 정적 자기력 또는 바람직하게 의지대로 켜고 끌 수도 있기 때문에 바람직하게 전자기적 회전자들의 전자기력으로 구성될 수도 있다. 발전기는 직접적으로 지나가는 자극들이 경우 와이어 슬롯이 여자되고, 슬롯을 벗어나 버려서 슬롯 회전자들 사이에 원하지 않거나 불리한 상호반응이 없어지게 할 때 꺼지는, 브러시들과 슬립링들이 있는 정렬된 2극 또는 4극 회전자들의 전원 공급하도록 구성될 수도 있다.

슬롯 회전자들의 정렬은, 자극을 켜고 꺼서 원하는 효과를 얻을 수 있게 하는 고체 상태 메커니즘 또는 마스터 정류자 메커니즘에 의한 예와 같은 제어기에 의하여 제어될 수도 있다. 회전자들은 발전기 출력 및 전력계통으로부터 정류계를 통하여 충전되는 DC배터리를 통하여 전원 공급될 수도 있다.

발전기 내부의 상당한 전자기적 드래그 없이 완료될 수도 있는 전력 발전에 의한 방법이 제공된다. 고정자와 전기자 사이의 전자기적 드래그의 제거는 동일한 물리적 또는 역학적 에너지 입력의 전기 에너지의 4배(fold) 또는 상당한 증가가 가능해진다. 예를 들어 1마력의 전기모터의 역학적 입력이 본 발명의 발전기를 구동하는 것이 제공된다. 746와트 이상을 생성시키는 1마력 역학적 에너지는 약 3000와트 또는 그 이상을 발생시킨다. 그러므로 본 발명의 발전기를 구동할 때, 전통적인 전기모터는 746와트의 전기에너지를 소비하고, 3,000와트를 발전하며, 그에 따라 추가적으로 2254와트의 사용가능한 에너지를 발전한다. 또한, 본 발명의 3개의 실시예가 본 응용에서 나타난다. 제1실시예는 고정자의 외부 반경 상의 와이어 슬롯들이 있는 3상 50 싸이클 또는 60 싸이클 발전기가 본 응용에서 나타난다. 본 발명의 실시예에서, 회전하는 자석들은 2극 또는 4극이다. 고정자가 회전하는 요소들을 여자시킴으로써 사용되는 3상 4극 권선 및 2극 자석들이 있는 48개의 슬롯들을 포함하는 경우, 이러한 자석들은 이웃하는 이전 극 위치로부터 15 °늦은 순서로 회전할 것이다. 회전자가 48개의 슬롯들 및 4극 3상 권선을 포함하는 경우, 4극 회전자석들은 이웃하는 이전 4극 회전 자석 구성요소에 7.5° 늦은 순서로 회전한다. 4극의 경우, 회전하는 자석들의 두 섹션들은 N극 충전되고, 2섹션들은 S극으로 충전된다. 전자석들의 자화된 면은 N극, S극, N극, S극, 기타 극 사이의 비자화된 세그먼트들을 교대시킨다. 자화된 세그먼트들은 비자화된 세그먼트들과 비교하여 회전 자극들의 면의 전체 원주의 비율의 2배를 포함한다. 이러한 공간적 구성은 자석들이 1500rpm으로 회전할 때 전류의 50싸이클 또는 50 HZ이 발생하고, 자석들이 3600rpm으로 회전할 때 60싸이클 또는 60HZ가 생성되게 한다. 회전하는 자기 회전자들은 고정자 와이어 슬롯들과 가깝게 위치한 실린더형의 공간에 포함된다. 차폐된 공간은 와이어 슬롯의 개구보다 약 60% 넓지만 와이어 슬롯 위에 중심에 위치하며 와이어 슬롯의 길이와 같다. 이것은 와이어 슬롯을 침투하지만 고정자의 전자기적 드래그 힘의 상호작용으로부터 회전하는 자기적 회전자를 차폐하게 한다. 이 실시예의 고정자는 원형의 표준 전력 발전기의 경우에서처럼 내부표면상 보다 원형의 적층된 강(steel) 고정자의 외부 표면상의 와이어 슬롯들로 구성된다. 48개의 슬롯들이 있으나 외부 표면의 48개의 슬롯들로 제한되지 아니한다. 발전기는 바람직하게 12개의 코일들 즉 1그룹당 4개의 코일들의 3개의 상 그룹들을 포함하는 3상 권선으로 감기며, 3상 권선 패턴으로 감긴다. 고정자의 중심 공간은 전기자 메커니즘의 48개의 4극 또는 2극 전자기 회전자가 부착되는 원형의 지지수단에 의해 라이저(riser)를 지지하는 부착된 원형 구성요소를 포함한다. 이 새로운 전기자 메커니즘은 일 종단의 샤프트의 위 및 트랜스미션의 드라이버 샤프트에 대한 커플링을 통해 부착되는 다른 종단의 샤프트 위의 정류자 메커니즘이 있는 베어링 블록의 베어링들에 의하여 지지가 된다. 자석들은 정렬되고 트랜스미션 내에서 시간이 부여된다. 자석들이 정렬된 트랜스미션의 기어 메커니즘에 의하여 회전되는 경우, 드래그가 차폐 또는 소형 전기자가 고정자 필드 내에서 스핀하고 고정자 극들의 자속 라인들을 통해 이동하지 않는다는 사실에 의하여 차폐됨으로써 제거되는 것을 제외하고 대형의 회전하는 자화된 전기자(현재 기술에서 사용되는)와 동일한 효과가 있다. 발전기가 최대 효율의 발전을 위해서, 발전기의 4극 각각 사이에 중성점 또는 자기적인 데드존(dead zone)이 있어야 한다. 고정자의 48 개의슬롯들 중에서 각각의 자극들은 제시간에 어느 지점에서 8개의 슬롯들을 커버한다(8개의 슬롯들 - N극, 8개의 슬롯들-N극, 8개의 슬롯들-S극, 8개의 슬롯들-N극). 다른 16개의 슬롯들은 자기적으로 중성화되거나 데드존 회전자들에 의하여 커버된다(4개의 데드존 와이어 슬롯들 이 각각의 자극 사이에 있음). 자극들 사이의 데드존은 회전하는 자석 각각의 종단 상의 소형 정류자 또는 슬립링을 피드하는 마스터 정류기 메커니즘에 의해 달성된다. 뮤 메탈 차폐에 의하여, N극 및 S극은 와이어 슬롯들의 와이어를 통해서 온 반대 고정자 자극(자극들은 N극 또는 S극이 집중된 것 중 하나의 자속 밀도로 구성됨으로써 정의됨)들의 좁은 세그먼트만 본다. 반대되는 고정자 극들은 매우 불완전하게 와이어 슬롯으로 스며든다. N극 및 S극 자석들은 이웃하는 이전 극으로부터 7.5°늦어서 정렬되어 회전하므로 누군가 정적인 관점을 보는 경우, N극이 전력이 없고 자기장 기타도 없는 4개의 슬롯들에 연결되고 전체적으로 2N극들, 2S극들, 및 4중성 지역들을 보이게 하는 8개의 슬롯들을 본다. 이 정렬은 표준 발전기 전기자와 같은 위치 조정 및 효과의 4개의 회전하는 자극들 및 중성지역들을 산출한다. 그러나 이러한 배열은 표준 전력 발전기에서 현재 누구나 찾는 10%보다 적은 드래그의 발생을 허용한다. 이 배열은 전체 전력의 80000와트를 적어도 출력하는 발전기를 동작시키는 모터를 구동하기 위한 12000와트의 에너지를 허용한다.

이 배열은 고정자와 전기자 사이의 상당한 자기적 상호작용을 허용하지 않는다. 그러므로 전류가 고정자의 와이어 슬롯들에서 흐르는 것처럼 부하도 흐르기 시작할 때 존재하는 어떠한 상호작용과 어떠한 드래그도 감소한다.

본 발명의 실시예의 주된 목적은 발전기의 회전자와 고정자 사이의 전자기적 상호작용을 상당히 감소시키는 방법을 제공하는 것이며, 이에 의해 전자기적 드래그를 감소시켜 뛰어난 효율의 전력의 생산을 가능하게 한다.

본 발명의 실시예의 추가적인 목적은 본 발명의 전력 발전기의 고정자의 단일 와이어 슬롯들을 통해 원하는 극이 회전할 때에만 활성화되는 소형의 연장된 DC 전원의 2극 또는 4극 전자기적 전기자를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2실시예는 차폐된 실린더로 둘러싸여 있는 일련의 2극 영구 자성체에서 보여진다. 소형 실린더가 더 큰 실린더 부속품 내에 자리 잡고 있으며, 큰 실린더는 발전기의 고정자 속으로 압력을 받아, 와이어 슬롯을 덮는 영역만 회전하는 2극 영구 자성체들의 자기장에 노출되게 한다. 이러한 자성체들은 와이어 슬롯의 길이를 연장시킨다. 이러한 자성체들은 발전기의 종단 벨들을 통해 중심 샤프트에 의하여 회전되고 역학적 드라이버 시스템에 접속된 기어 메커니즘에 의하여 회전된다. 이러한 구성은 고정자와 전기자 사이의 상당한 자기적 상호작용을 다시 허용하지 않는다. 그러므로 와이어 슬롯들 내의 전류가 증가하는 것처럼 부하가 발전기에 적용될 때, 존재하는 어떠한 상호작용과 어떠한 드래그는 감소한다.

본 발명의 제2실시예의 주요한 목적은 전자기적 드래그를 상당히 감소시키고 높은 효율로 전력을 생산할 수 있도록 개선될 수도 있는 표준 발전기에 의한 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 실시예의 추가적인 목적은 새롭게 설계된 고효율 발전기의 다양한 구성요소를 나타내는 것이다. 본 발명의 제1실시예에 기술된 중성 지역들은 또한 이 실시예에서 중요하고, 전력 출력을 최대화하려는 경우의 회전하는 차폐물에 의하여 얻어질 수도 있다.

본 발명의 실시예들이 제한되지 않는 사례로써 전체로 보다 명확하게 이해되기 위하여, 후술할 상세한 설명은 유사 또는 상응하는 구성요소, 지역, 구역을 지칭하는 비슷한 참조번호의 첨부되는 도면과 관련하여 서술될 것이다.
도1은 4극(quadrapole)의 자기장이 본 발명의 실시예에 따라 고정자의 360° 주위에서 생성되도록 7.5° 이격된 채 정렬된 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도2는 도1에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도3는 도2에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도4는 도3에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도5는 도4에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도6는 도5에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도7는 도6에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도8는 도7에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도9는 도8에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도10는 도9에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도11는 도10에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도12는 도11에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도13는 도12에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도14는 도13에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도15는 도14에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도16는 도15에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도17는 도16에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도18는 도17에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도19는 도18에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도20는 도19에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도21는 도20에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도22는 도21에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도23는 도22에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도24는 도23에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도25는 도24에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도26는 도25에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도27는 도26에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도28는 도27에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도29는 도28에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도30는 도29에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도31는 도30에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도32는 도31에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도33는 도32에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도34는 도33에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도35는 도34에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도36는 도35에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도37는 도36에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도38는 도37에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도39는 도38에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도40는 도39에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도41는 도40에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도42는 도41에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도43는 도42에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도44는 도43에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도45는 도44에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도46는 도45에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도47는 도46에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도48는 도47에 비해 시계 방향으로 7.5° 앞선 484개의 극 전기자 부속물들을 도시하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도49는 본 발명의 전자기적 슬롯 극의 도해로, 본 발명의 실시예에 따른 극 권선 및 뮤메탈(mu metal) 차폐물을 도시한다.
도50은 본 발명의 실시예에 따른 전자기 슬롯 극의 상부 측면도이다.
도51은 본 발명의 실시예에 따른 뮤메탈 스테인레스 강(steel) 차폐 슬리브 봉쇄 수단 및 슬롯 극 봉쇄를 위한 자기적 차폐 수단들의 도해이다.
도52는 전력 계통과 상호작용하는 본 발명의 실시예의 개략적인 관점의 도해이다.
도53은 하우징 또는 종단 벨들의 도시 없는 전기자를 봉쇄하는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 도해이다.
도54는 본 발명의 실시예에 따른 전기자 메커니즘의 자극들을 봉쇄하는 전기자 부속물의 비-강자성 실린더 부속 부분의 도해이다.
도55는 본 발명에 따른 전기자의 비-강자성 실린더 부속 부분 내에서 봉쇄되는 뮤 메탈 적층된 슬리브로 봉쇄되는 자극들의 도해이다.
도56은 본 발명에 따른 베어링들 및 기어 메커니즘에 따라 본 발명의 전기자 메커니즘의 자극들을 위한 비-강자성 봉쇄 수단들의 도해이다.
도57은 도56의 극 봉쇄 수단을 위한 뮤메탈 스테인레스 강(steel) 차폐 봉쇄 수단들 및 자기적 차폐 수단들의 상부 측면도이다.
도58은 본 발명의 실시예에 따른 전기자의 기어 드라이버 메커니즘에 따른 본 발명의 종단 벨(end bell)들의 측면 경사도이다.
도59는 본 발명의 실시예에 따른 고정자의 측면 경사도이다.
도60은 본 발명의 실시예에 따라 180° 회전을 통한 상위 코일 슬롯들을 상위하는 N극의 동기 회전의 도해이다.
도61은 본 발명의 실시예에 따라 180° 회전을 통한 하위 코일 슬롯을 상위하는 S극의 동기 회전의 도해이다.
도62는 본 발명의 실시예에 따라 계통으로부터의 전력을 확대하고 새로 생성된 전력을 전기 전력계통으로 다시 전달하는 본 발명의 사용도이다.
도63은 본 발명의 3상 4극 시계방향으로 감긴 권선의 도해이다.
도64은 본 발명의 실시예의 3상 4극 반시계방향으로 감긴 권선의 도해이다.
도65는 본 발명의 실시예에 따른 48 슬롯 3상 4극 권선 발전기로의 도해로, 발전기는 회전자의 360°원주를 완성하기 위해 하나에서 다른 하나와 15° 이격되어 정렬된 48개의 2극 회전자를 나타내며, 8개의 슬롯을 커버하는 4개의 회전 자극들을 생산하며, 4개의 슬롯 각각을 커버하는 4개의 중립 지역에 의하여 분리된다.
도66은 본 발명의 실시예의 3상 4극 하이 와이(high wye)권선의 내부 연결의 도해적 표시의 도해이다.
도67a 내지 67b는 본 발명의 실시예의 전자기적 슬롯 극의 도해로, 본 발명의 실시예에 따라 극 권선, 코그 휠 드라이버 및 뮤 메탈 차폐물을 도시한다.
도68은 본 발명의 실시예의 전자기적 슬롯 극의 상위 측면도의 도해이다.

본 발명의 실시예의 방법과 장치들은 주위의 전자들을 AC 또는 DC 형태의 전기 에너지로 변환하는 역학적 에너지의 사용과 관련이 있으며, 이러한 변환을 생성하는 발전기 장치 내부의 저감된 전자기적 드래그로 인해 매우 향상된 효율을 갖는다.

본 발명의 실시예들은 역학적 에너지 입력으로부터 전기적 출력을 증가시키는 방법을 개시한다. 일반적으로 보통의 전기 발전기는 공급받은 역학적 에너지의 99%에 가깝게 전력으로 변환할 것이다. 그러나 이것은 100%의 효율로 746와트의 전기를 생성하는데 사용된 1마력의 기술에 의한 형태에 기반하며, 전류 발전기 설계에 기반한다. 과학자들은 초전도 코일들이 아마도 더 효율적일 것이라고 믿는다. 초전도 발전기는 종래의 발전기보다 10배만큼 크기가 작을 수 있다. 초전도 발전기가 DC 또는 AC 발전기의 전기자로부터의 반발력 또는 자기적 드래그를 줄이는 경우, 효율은 400~500% 증가할 수 있다. 그러므로 1마력은 3730와트를 발전할 수 있다. 초전도성과 전력 드래그 제거를 결합함으로써, 10배 이상의 에너지 효율의 증가가 예상된다.

원자 각각은 양(plus)으로 대전된(charged) 양성자와 대전되지 않은 중성자로 구성된 핵을 갖고 있다. 대부분의 원자들에서, 전자들의 수는 핵 내부의 양성자들의 수와 같아서, 전체 순전하(net charge)는 0이다. 전자들의 수가 양성자의 수보다 적은 경우, 원자는 양의 순전하를 갖는다. 전자들의 수가 양성자들의 수보다 많은 경우, 원자는 음의 순전하를 갖는다. 우주는 전기적으로 중성이나, 생물학 및 물리적 시스템을 통해 전하의 부분적 집중이 있다. 이러한 부분적 집중들이 모든 전기적 현상을 초래한다. 우주에는 모든 전자가 물질의 구조 속에 포함되어 있는 것은 아니고; 느슨하게 속박되어있는 다수의 전자들 즉 “자유전자(electrons at large)”가 존재한다. 이러한 자유전자들은 주위환경(environment)의 원자의 외부 껍질의 전자들과 평형을 이룬다. 이런 전자들의 풀로부터 전류가 생성된다. 이러한 전자들은 대기중에 있거나 지하에 있다. 이동하는 전자들은 전류를 구성한다. 그래서 발전기로부터의 전기적 압력이 구리선과 같은 전기적 도체에 적용되고 회로가 닫히면, 전자들은 권선을 따라 음으로부터 양으로 흘러 마침내 지하로 간다. 이러한 전자들이 원자에서 원자로 이어지며 전류가 발생한다. 자유롭게 이동하는 전자들은 전자들 또는 자유전자들로부터 느슨하게 묶여있다. 그들은 종단의 도미노들과 비교될 수도 있다. 첫번째 도미노를 밀면, 그것은 다음 도미노를 넘어트린다. 에너지 이동의 진행은 빛의 속도 또는 초당186,000마일의 속도로 발생한다. DC 전력원에 연결된 와이어는 파이프를 통해 물을 흘리는 것과 유사한 방법으로 와이어를 통해 전자를 흐르게 한다. 이것은 임의의 한 전자의 경로는 본질적으로 권선의 체적의 어느부분(즉 중심, 중간, 반지름 또는 표면)에도 존재할 수 있다는 것을 의미한다. AC 전압이 와이어 사이에 적용되는 경우 전자들이 앞 뒤로 진동하도록 할 것이다. 진동 과정에서, 전자들은 자기장을 생성할 것이다. 자기장은 전자들을 와이어의 표면을 향해 밀어낸다. 적용된 신호의 주파수가 높아질수록, 전자들은 중심으로부터 표면을 향해 더 밀릴 것이다.

현존하는 전통적인 전력 발전기는, 자기장의 변화의 또는 이동을 생성함으로써 역학적 에너지의 입력을 전기 에너지로 전환하는 이론에 기반한다. 이것은 표면적인 개념이다. 우리가 전력 생성과정을 분석하는 경우, 우리는 역학적 에너지 입력이 자기장으로 이동한다는 것을 인지한다. 전기 발전기의 고정자의 와이어 슬롯의 도체 와이어를 통과하는 자기장의 변화는 발전기 고정자의 코일에서 전류가 흐르게 한다. 고정자 코일에서 흐르는 전류는 코일들의 물리적 구성 및 감겨서 적층된 강(steel)의 장점으로써 자기장을 생성한다. 이렇게 새로이 생성된 자기장은, 발전기로부터 전력이 증가되도록 생성됨에 따라, 크기가 증가하며, 대략 자기장의 기존 발생원(즉 회전자 또는 전기자)과 크기는 같고 극성이 반대이다. 이러한 고정자 자계는 역학적 에너지 입력을 시스템으로 결국 발산시키는 기존 발생원과 상호 작용한다.

그러므로 역학적에너지는 전기적 에너지로 변환될 수도 있다. 그러나 기존의 자기장 여기 에너지의 방향과 반대로 가하는 역학적 에너지 입력을 발산하는 발전기 설계의 장점으로 인하여, 사실상 역학적 에너지는 유일하게 전기적 에너지를 도출한다. 발전 과정의 필요성보다 발전기 설계가 더 문제이다. 발전기 설계의 변화는, 발전 과정에 영향을 주지 않는 2차 기자력에 의한 드래그의 형태, 그 자체로 명백한 역기전력의 원하지 않는 부산물을 제거할 수 있다. 역학적 에너지의 입력은 더 이상 전기적 출력과 관련이 없다. 본 발명은 이러한 이슈들에 대해 언급하고 다룬다. 더 구체적으로, 본 발명은 전기 발전기 시스템의 다양한 실시예에 관한 것으로, 시스템 내에서 자기적으로 극화된 회전자는 부착된 일련의 차폐 처리된(예를 들어, 뮤 메탈-75% 의 니켈, 15%의 강(steel), 추가적으로 구리 및 몰리브덴, 기타로 열처리됨) 자기 극들에 의하여 대체되며, 차폐된 자기 극들은, 각각 소형의 영구 자기적 전기자들 또는 감긴 유도 자기적 전기자로 구성된 자기체가 있는 고정자 내부의 와이어 슬롯 각각에 가깝다.

바람직한 디자인의 독특한 설계는 DC 전류 공급원에 의해 전력을 받는데, DC 전류 전원은 자극들이 차폐되지 않은 와이어 슬롯을 넘어서 회전할 때에만 활성화되도록 하는 브러시 및 슬립링 또는 정류자 메커니즘을 통해 극 코일들을 활성화한다. 고정자의 와이어 슬롯들을 상위하는 개방 슬롯들을 제외하고 고정자 자기장과 회전자 자기장 사이의 상호작용을 차폐하는 고정자의 치면(tooth surface) 상에 위치한 뮤 메탈 차폐물에 의하여, 소형의 전기자 메커니즘은 역 기자력으로부터 분리된다. 또한, 뮤 메탈 차폐 실린더들은 완전히 소형 전기자 메커니즘을 감싼다. 이러한 실린더들은 고정자의 와이어 슬롯들에게만 개방된다. 차폐된 자기적 또는 전자기적 극들의 경우, 그들은 유도 코일들의 슬롯들을 넘어선 이동하는 자기장을 향하여 고정자의 와이어 슬롯들을 효율적으로 노출하는 트랜스미션 메커니즘에 의하여 회전된다. 전기자 메커니즘들의 자극들은 자극들이 와이어 슬롯들을 상위하여 회전할 때에만 동작한다. 극 동작 순서에 따라 교류 전류(AC) 또는 직류 전류(DC)가 생성될 수 있다. 본 발명의 특징은 실용적이게 제한되지 않는 크기로 뛰어나게 향상된 효율을 갖는 발전기를 구성하는 것이다. 현재의 전기 발전 기술과 비교하는 경우, 효율 증가는 탁월하다.

일반적으로, 발전기의 모터 반응에서, 발전기가 전류를 부하에 공급하는 경우, 부하 전류는 발전기 전기자의 회전과 반대인 힘을 생성한다. 전도체의 전류가 증가하는 경우, 드래그 상의 반발력은 증가한다. 부하가 증가함으로써 부하가 감속하지 않게 하기 위해서는 더 많은 힘이 전기자에 적용되어야 한다. 본 발명의 실시예에서, 모터 반발력은, 발전기의 와이어 슬롯 각각의 자기적 차폐에 의하여 차폐되는 자석들의 축 상의 2극 또는 4극 자석들의 회전으로 인하여 감소될 수도 있다. 뮤 메탈, 스테인레스 강(steel) 적층 실린더로 봉쇄된 자석은 슬롯과 동일한 길이이며, 본 발명에서, 자기장은 구리 자철선에 의하여 감긴 극에 의하여 생성되고 DC전류 및 뮤 메탈의 차폐물이 있는 슬롯들 사이에서 차폐된 고정자의 적층된 강(steel)에 의하여 작동된다.

실시예1 - 드래그 감소 전기 3상 발전기

본 발명의 실시예의 구조 및 방법은 에너지원으로부터 도출된 현존하는 화석 연료에 의하여, 매우 향상된 효율을 갖고 전기 에너지를 생성시키며, 그 결과 화석 연료가 덜 소비되며, 온실가스가 덜 배출될 수 있다.

향상된 효율은 시스템으로부터 전자기적 드래그의 제거에 기인하여 얻어진다. 전통적 전기자 및 고정자는 외부 영역에 와이어 슬롯들이 존재하고, 내부 원주(circumference)에는 백아이런(back iron)이 존재하는 와이어 슬롯들이 있는 적층된 강(steel) 고정자에 의하여 대체되었다. 지지수단들은 고정자의 종단 부분의 판이 지지 수단들의 기초와 평형이 되도록 고정자를 지지하는 내부 영역에 부착되었다. 지지 수단의 기초에의 부착은 또한 전기자의 베어링 블록들 및 지지 수단들에 부착된다. 이 전기자 지지 수단들은 적절한 자속을 와이어 슬롯들에 전달하기 위하여 고정자 슬롯들에 적절하게 근접하여 48 개의 4극 전기자 메커니즘들을 지지한다. 48개의 전기자 메커니즘들은 고정자 와이어 슬롯을 직접적으로 넘어 차폐물 내부의 적절한 개방 슬롯이 있는 뮤 메탈(자기 차폐 재료)실린더들에 의해 봉쇄된다. 4극 전자기적 바 조립체는 회전되어, 변화하는 N극 및 S극 에너지를 고정자의 유도코일의 개방 와이어 슬롯에 제공한다. 자극들은 브러시 및 슬립링 장치 또는 자극이 와이어 슬롯을 통과하는 경우에만 동작하는 자극들과 같은 다른 결집 고체 상태 메커니즘을 통해, DC 전류로 동작한다. 뮤 메탈 적층 차폐물은 와이어 슬롯을 넘어 정확하게 개방된다. 전기자 메커니즘은 고정자의 자극들의 소형 부분의 축에서 회전한다. 이러한 특징들은 4극 전자기적 전기자를 회전하는 동안 전자기적 드래그를 최소화한다.

도면으로 돌아와서, 첫째로 도1로부터 참조가 이루어지며, 와이어 슬롯들을 넘어 도시된 48개의 전기자 메커니즘들이 있는 본 발명의 고정자의 개략적인 단면도가 도시된다. 적층된 강(steel) 고정자(11)는, Y자 연결을 갖고 있는 3상(1상(5), 2상(6), 3상(7)) 발전기의 유도 코일들을 봉쇄하는 일련의 49개의 슬롯들(8)을 봉쇄한다. 회전하는 N-S-N-S 극 에너지는 각 극들 사이의 자기적 빈 공간에 의해서 분리된다(N/빈공간/S/빈공간/N/빈공간/S/빈공간). 이러한 구성 및 정렬은 정확하게 표준 4극 3상 교류 발전기를 본뜬 것이다. 484극 슬롯 전기자들은 전체 360°또는 48개의 슬롯들을 위하여 7.5°씩 이격되어 정렬된다. 이러한 정렬은 자극 에너지가 극 영역 마커들(1, 2, 3, 4)에 의하여, 도시된 바와 같은 회전 형태의 8개의 슬롯들의 유도 코일 와이어들을 통해 자속을 전달하도록 한다. 슬롯 전기자(9)는 60HZ에서 1800rpm으로, 50HZ에서 1500rpm으로 회전한다. 이러한 슬롯 전기자(9)는 시계 방향으로 회전하며 고정자 주위의 자극들은 반시계 방향으로 회전한다. 극들 사이의 자기적 빈 공간은 극 발전에 필요한 슬롯 전기자에게 전력을 공급하는 마스터 정류자에 의하여 얻어진다. 예를 들어, 도1에서 N극 전기자가 전력을 얻으면, 극 전기자[45]가 전력을 잃고 그에 따라 자기장의 빈 공간이 존재한다. 슬롯 전기자(9)의 꽉 찬 명암은 전력이 있고 극이 여자되어 개방됨을 나타내며, 상이한 명암은 극이 폐쇄되거나 여자되어 있지 않음을 나타낸다. 동일한 순서로 전기자[9]가 전력을 잃음으로써 S극(4), 전기자[17]이 전력을 얻는다. 전기자[29]처럼 N극(3)은 전력을 얻고, 전기자[21]는 전력을 잃는다. 전기자[41]처럼 S긋(2)는 전력을 얻고 전기자[33]는 전력을 잃으며 이러한 순서는 대단히 감소된 자기적 드래그가 있는 채로 종래의 발전기와 동일한 방법으로 전력을 발전하는 자속조건을 생성하는 것을 지속한다. 도2 내지 도48은 도1로부터 시계 방향으로 7.5° 회전하는 슬롯 전기자의 연속적인 도면이다.

도49는 극 권선 및 뮤 메탈 차폐물을 도시하는 본 발명의 전자기 슬롯 극 전기자 메커니즘의 도해이다. DC 전도체 와이어에 적응하기 위하여 중심을 내린 속이 빈 개구를 갖는 샤프트(18, shaft) 상의 슬립링 및 정류자로부터 발산하는 전력 회로와 중성점(neutral)을 통해 DC 전력이 극들(15, 17, 19, 20)에 공급된다. 샤프트(18)는 베어링 블록에서 봉쇄된 베어링 조립체에 의하여 지지되며 각각의 종단에 지지 수단들로 지지가 된다. N극들(17, 20)은 반 시계 방향으로 구리 자철선에 의하여 감긴다. S극들(15, 19)은 시계 방향으로 구리 자철선에 의하여 감긴다. 중성점은 브러시를 통해, 샤프트(18)의 중심에 있고 극 권선 각각의 중성점에 부착된 도23의 개구를 통하여 가는 와이어에 의하여, 샤프트(18)에 부착된 슬립링으로부터 피드된다. DC 전류 리드는 정류자 섹터와 연결된 브러시를 통해 4극 권선들이 피드(feed)되어, 한 시점에 유도 코일들(12)을 봉쇄하는 와이어 슬롯(13)을 넘어 통과하는 경우 오직 하나의 극이 여자되도록 한다. 전자석들(15, 17, 19, 20)의 상단이 뮤 메탈 차폐물(16)의 개구(21)를 회전할 때, 유도 코일들(12)의 구리 자철선을 통해 이동하는 자속은 전력을 생성할 수 있는 적절한 방향으로 전자를 밀어낸다. 고정자의 뮤 메탈 차폐물(14) 및 뮤 메탈 실린더 차폐물(16)은 고정자의 자극으로부터 전기자 메커니즘(31)의 자극들을 분리한다.

도50은 본 발명의 전자기적 슬롯 극(31)의 측면도의 도해이다. 전자기적 슬롯 극(31)은 적절한 지지 수단 내부에 의해 봉쇄된 베어링 블록이 위치하고 있는 적절한 베어링 메커니즘 내부의 샤프트(18)에 의하여 고정자 슬롯에 가까이 위치한다. N극(17)은 시계 반대 방향으로 감겨서 극 코일(33)을 형성한다. S극(19)은 시계 방향으로 감겨서 극 코일(26)을 형성한다. N극(15)은 시계 방향의 형태로 감겨서 극 코일(26)을 형성한다. S극(19)은 시계 방향으로 감겨서 극 코일(35)을 형성한다.

도51은 실린더 개구(36) 내부에서 전자기적 슬롯 극(31)이 포함되어 있는 뮤 메탈 스테인레스 강(steel)이 적층된 슬리브(16)의 측면도의 도해이다. 적층은 뮤 메탈(39)의 한 층, 스테인레스 강(steel, 38) 한 층 및 다른 뮤 메탈(39)의 한 층으로 구성된다. 슬롯 브릿지(40, 42, 43)는 실린더의 형태를 유지한다. 와이어 슬롯으로 유입되는 자속은 슬롯(44)을 통과한다.

도52는 응용 분야에서 전력 계통과 상호 작용하는 본 발명의 실시예의 개략적인 모습의 도해이다. 고효율 발전기의 지지 프레임(45)은, 도1의 3상 4극 고정자 권선들이 감겨 있는 48개의 와이어 슬롯들(8)을 봉쇄하는 적층된 강(steel) 고정자(11)를 지지한다. 권선은 도66의 제2실시예에서처럼 하이 와이(HIGH “WYE”) 접속으로 연결된다. 발전기의 출력은 (1)상(71), 2상(70), 3상(69)을 통과한다. 3상 레그들(L1, L2, L3)은 전도체(57, 58, 59)를 통해 전력계통과 연결될 수 있다. 3상 레그들은 또한 AC/DC 브릿지 정류기(72, 73, 74) 연결된다. DC전류가 정류된 이후의 3상 전력은 배터리들(75, 76, 77)과 연결된다. 배터리의 그라운드들은 전도체(81, 82, 83)를 통해 그라운드(56)와 연결된다. 발전기에 전원을 공급하는데 사용되는 구형파(square wave) 가변속 3상 모터(64)는 전도체(65) 및 가변 속도 제어기(85) 및 도체를 통해 전력을 받는다. 드라이버 모터(64)는 자신의 회로의 중성측을 전도체(68)를 통해 그라운드(56)에 연결한다. 드라이버 모터(64)는 풀리(62)를 구동하는데, 풀리(62)는 벨트(82)를 작동하여 풀리(63)를 구동하고, 풀리(63)는 정류기를 수행하고 슬롯 극들(31)을 연결하는 드라이버 샤프트들(67)을 구동하는 트랜스미션 기어 메커니즘을 구동한다. 슬롯 극들(31)은 베어링들(52, 53)에 의하여 지지되며, 베어링들은 지지수단들(88, 89)에 의해 지지가 된다. 슬롯 극들(31)의 4개의 자극들의 전기적 순서는 마스터 정류기(90) 및 브러시 콜러(51, collar) 에 의하여 달성된다. 정류기(90)는 정류기(90) 위의 링 컨택트(78)과 접촉하는 마스터 브러시(79)에 전력을 전달하는 전도체(60)를 통해 전력이 전달된다. 링 컨택트(78)는 정류기(90)의 4개의 세그먼트들에 전력을 전달한다. 이러한 4개의 세그먼트들(61) 각각은 8개의 슬롯 극들에 전력을 전달하며 4개의 슬롯 극들을 커버하는 4개의 절연 세그멘트들에 의하여 분리된다. 48개의 슬롯 극들 각각은 전도체(50)를 통해 브러시 리드(80)에 의해 전력이 전달되며, 전도체(50)는, 극 세그먼트들이 와이어 슬롯(8)을 통과할 때에만 극 세그먼트들이 여자되는 2개의 N극 세그먼트들 및 2개의 S극 세그먼트들을 봉쇄하는 슬롯 극 정류기(47)와 접촉하는 브러시(48)와 연결된다. 회로는 슬립 링(46)을 통해 브러시(49)로, 전도체(55)를 통해 중성점(56)으로 연결되어 완성된다. 전술한 바와 같이 마스터 정류기(90)의 설계는 전력이 전달되지 않은 4개의 슬롯 극들에 의하여 전력이 전달된 8개의 슬롯 극들의 세그먼트들을 분리하게 한다. 그럼으로써, 8개의 슬롯들을 각각 커버하는 2개의 N극들 및 8개의 슬롯들을 각각 커버하는 2개의 S극들 및 전력이 공급되지 않은 4개의 슬롯들에 의해서 분리된 모든 극들의 생성은 이러한 경우이며 표준 4극 3상 발전기 회전자에 의하여 생성되는 동일한 자계를 생성한다.

도67a, 도67b, 도68에 나타난 다른 실시예에서, 공간(cavity)은 봉쇄(containment) 수단들 및 도67a, 도 67b, 도68에 나타난 2극 전자기 바(bar)들(217)을 위한 베어링을 봉쇄한다. 봉쇄 수단들 및 자기적 바들은 정렬되어 회전되어서, 수반되는 전자기적 드래그 없이 회전 자기장이 회전하는 전기자의 효과와 가까워진다. 봉쇄 수단들 내부의 2극의 전자기적 바들은, 도67B의 기어 메커니즘을 통하여, 샤프트(223)에 의하여 구동된 휠과 접촉한 지지 수단들 상의 기어 코그들(216)을 접촉함으로써, 봉쇄 수단의 축을 따라 회전한다. 고정자 철은 발전기 하우징(housing)을 향해 압력을 받는다. 리드들은 구성되어 껍질의 외부로 당겨진다. 도67a, 도 67b, 도68의 전자기적 바들(217)은 고정자를 향해 압력받는 실린더에 앞서 순서대로 정렬된다. 전자기적 물체들이 적절한 순서에 있고 기어 휠들이 적절하게 코그(218)들과 맞물리는 경우, 기어휠과 코그들은 핀 같은 수단처럼 함께 고정된다. 그때 실린더는 고정자 내부의 장소를 향해 압력을 받고 접촉 수단들은 안정화된다. 고정 핀들은 그때 제거된다. 전자기적 슬롯 극 지지수단은, 샤프트(223)니 지지 수단들의 베어링을 통해 위치하는 것처럼, 실린더 부속품에 부착된다. 도67a, 도 67b의 전자기적 코일들(221,222)로부터의 리드 권선들은 도67a, 도 67b의 샤프트(223)의 중심의 빈 공간을 통하여 당겨지고 슬립링들로 빠져나오고 회로는 DC 전력원을 부착하는 리드들에 부착된 브러시들로 진행된다. 슬립링들은 전선 슬롯을 통과하는 극들이 여자되는 경우의 시간 중 어느 점에서의 여자를 허용하며, 교대로 N극 및 S극들이 각각 여자시킨다. 브러시들은 지지 수단들에 의하여 슬립링들과 연결된다. 종단 벨들은 베어링을 향한 종단 벨 개발을 통해 샤프트를 밀어 넣음으로써 적용된다. 볼트들은 종단 홀들을 통해 위치하고, 너트들은 회전시 적절한 토크로 조여지는 볼트들에 적용된다.

이하 우리는 본 실시예의 몇몇 자세한 구성에 대해 살펴본다. 도67a, 도67b는 2극 전자기적 유도 바(217), 샤프트(223), 풀리(218) 및 차폐 수단들(219. 220), 와이어 슬롯(204), 차폐 수단들(219, 220)의 단면도이다. N극과 S극 모두가, 속이 빈 샤프트(223)를 통하여 리드들(224, 225, 224a, 225a)로 연결되는 리드 선들 내부의 슬립링에 의한 DC 여자 전류를 통해 전달되는 경우에만 자속이 활성화된다. 회로의 중성측은 360°영역을 통틀어 도체 표면을 갖고 있는 슬립링을 통해 항상 닫혀있다. 회로의 전원측은 슬립 링을 통하여 도67a, 67b의 코일들(221, 222)에 전원을 공급하여, N극이 와이어 슬롯을 최대 120°동안 회전하는 경우 슬립링의 120°는 N극에 전원을 공급한다. 브러시가 N극 세그먼트의 120°를 활성화 한 이후, 슬립링의 절연 영역은, 브러시가 슬립링의 절연 세그먼트를 가로질러 이동하는 경우에 회로가 개방되도록 하며, S극이 슬립링의 반대 활성화 세그먼트를 가로지름으로써 DC회로가 상기 S극 세그먼트를 위하여 DC 회로를 닫게 되는 때에 슬립링은 와이어 슬롯의 120°노출의 S극 좌표를 활성화시킨다. 고정자와 회전 전기자 극 사이의 임의의 자속 상호작용은 도67a의 고정자 슬롯 개방(213)을 제외하고, 적층된 스테인레스 강(steel) 및 뮤 메탈 차폐물(219)에 의하여 차폐된다. 도67a, 67b의 개방 슬롯(213)은 자속이 도67a, 67b의 차폐물 슬롯(23)을 통하여 이동하게 하며, 와이어 슬롯의 권선 자철선을 지나감으로써 코일을 통해 전자를 밀어내고 유도 코일 내부의 전압을 발생시킨다. 유도 코일 회로가 부하에 연결된 경우, 전류는 흐르고 암페어(전류)에 의하여 증가된 전압은 전자기적 드래그가 적거나 없게, 전력을 생성한다. 이 설계는 종래의 발전기에 비교하여 더 좋은 효율을 가져온다.

실시예2 - 드래그가 감소된 전기 발전기

본 발명의 실시예의 구성 및 메커니즘은 화석 연료에서 도출된 역학적 에너지원에 의하여 매우 증가된 효율로, 전기 에너지를 생성하게 하며, 그 결과 화석연료들이 적게 소비되며, 이에 따라 적은 온실 가스의 생성을 가져오게 된다. 본 발명은 또한 전기 에너지의 확장도 가능하게 한다.

향상된 효율은 시스템으로부터 전자기적 드래그를 제거함에 의하여 얻어진다. 전통적인 전기자는 고정자를 향해 압력을 받는 실린더에 의하여 대체된다. 실린더는 뮤 메탈 차폐 공간을 포함하며, 뮤 메탈 차폐 공간은 고정자의 유도 코일의 개방 와이어 슬롯들에 교류하는 N극, S극 에너지를 제공하기 위하여 회전하는 자기 2극 바 조립체를 차례로 포함한다. 뮤 메탈 적층된 차폐물은 와이어 슬롯을 넘어 정확하게 개방된다. 그러므로 2극 자기 바들이 회전하는 동안 최소의 드래그가 발생한다.

도면으로 돌아와서, 참조가 도53으로 이루어지며, 도53에는 전기자 메커니즘 부속품을 포함하는 본 발명의 고정자의 개략적인 측면도가 도시된다. 적층된 강(steel) 고정자(101)는 코일들의 상부 부분(109)을 포함하고 코일들의 하부 부분을 포함하는 일련의 슬롯들(102)을 포함한다. 이 상세한 도해에서 권선은 4개의 코일 그룹이며 1그룹당 3개의 코일이다. 6의 그룹 중 제1코일은 슬롯#1 및 슬롯#4으로 박힌다(enlaid). 그룹의 제2코일은 슬롯#2 및 슬롯 #5로 박힌다. 그룹의 제3코일은 슬롯#3 및 슬롯 #6으로 박힌다. 남은 3개의 코일 그룹들은 동일한 방식으로 와이어 슬롯들에 위치하게 된다. 제1코일 그룹의 리드(104)는 자유롭게 유지되며 발전기의 중성점(neutral)이 된다. 각 코일 그룹은 각 그룹당 중성점을 향한 각 그룹의 전원 리드(110) 사이의 연결을 만듦으로써 연결그룹이 된다. 4그룹의 전원 리드(105)는 모든 코일 그룹들이 함께 와이어된 경우 발전기의 전원 리드가 된다. 스테인레스 강(steel) 부속품(103)은 벽(wall)을 통해 적층된 고정자(101) 내부의 각각의 와이어 슬롯에 가깝게 통과하는 다수의 회전 공간을 포함한다. 도54의 공간(117)은 도53의 적층된 고정자(101) 와이어 슬롯 개방의 너비와 맞추기 위하여 상부가 벗겨져 있다(unroofed). 도 54의 공간(117)은 도 53의 2극 자석 바들을 위한 봉쇄 수단들 및 베어링들을 포함한다 봉쇄 수단들 및 자기적 바들은 정렬되어 회전되어 수반되는 전자기적 드래그 없이 회전 자기장이 회전하는 전기자의 효과와 가까워진다. 봉쇄 수단들 내부의 2극의 전자기적 바들은, 도56의 기어 메커니즘(119)을 통하여, 도 53 및 도 58의 샤프트(111)에 의하여 구동된 도 53 및 도 58의 휠(133b)과 접촉한 도58의 지지 수단들(133a) 상의 기어 코그들(133)을 접촉함으로써, 봉쇄 수단의 축을 따라 회전한다. 고정자 강(steel, 101)은 발전기 하우징(housing)을 향해 압력을 받는다. 도59의 리드들(104. 105)은 구성되어 도56의 껍질(114)의 외부로 당겨진다. 도53의 자기체들(107)은 고정자로 압력받고 있는 도54의 실린더(103)에 앞서 정렬되어 정렬된다. 자기체들이 적절한 순서에 있고 기어 휠(133a) 및 실린더(103)가 도53의 핀들(113)에 의하여 함께 잠긴다. 실린더(103)는 이후 고정자(101) 내부의 장소로 압력을 받고 도53의 부착수단들(108)은 안정화된다. 잠금 핀들(113)은 그 후 제거된다. 도58의 종단 벨들(130,134)은, 도58의 133c를 가이드로 사용하여, 도58의 샤프트(111)를 도58의 베어링들(131,135)로 밀어 넣음으로써 적용된다. 볼트들은 종단 홀들(132)을 통해 자리 잡으며 볼트 너트들은 적용되며 부착된다.

다양한 구성의 상세에 대해서 고려해 보자. 도55는 2극 자속 바 봉쇄 수단들 및 차폐물 (126)의 단면도이다. 자속은 적층된 스테인레스 강(steel, 121), 뮤 메탈(120) 및 강(steel, 122)에 의하여 고정자 와이어 슬롯 개구(118)를 제외하고는 차폐한다. 자석 바(107)는 스테인레스 강(steel) 봉쇄 수단(126a)에 부착된다. 도56은 자석 바 봉쇄 수단들(126a)의 측면도를 나타낸다. 개방 슬롯(125)은 자속이 차폐 슬롯(118)을 통해 이동하여 와이어 슬롯들의 권선 자석 와이어들을 지나감으로써 코일들을 통해 전자들을 밀어내게 한다. 봉쇄 수단들(126a)은 도 56의 기어 메커니즘(119)에 의하여 당겨지는 도56의 베어링들(124) 상의 도 54 및 도57의 적층된 차폐물 (126) 내부에서 회전한다. 도57은 베어링 레스트들(127, 128, 129)을 보여주는 극 차폐수단을 위한 뮤메탈 스테인레스 강(steel) 차폐물의 상부 측면도이다. 도60은 45° 증가에서 보여지는 본 발명의 N극 자석들의 180° 동기 회전을 나타낸다. 도61은 45° 증가에서 보여지는 S극 자석들의 180° 동기 회전을 나타낸다.

도62는 본 발명이 계통 및 새로 생성된 전력을 전력 계통으로 다시 보내는 장소로부터 전력을 확대하는 데에 사용될 수 있게 하는 방법의 개념적 표현이다. 인용되는 수치들은 예비 데이터에 기반하여 추산된다. 전력은 전선(169, 7.46KW)을 통해 전기 계통(166)으로부터 취해져서 10hp 모터(180)를 동작시킨다. 10hp 모터(170)는 샤프트(171)를 통하여 25kw 발전기(172)를 가동한다. 25kw 전력 출력으로부터 10.08kw가 전력 계통으로 피드백되고 7.46kw가 전선(173, 174)을 통하여 2개의 전기 모터들(177, 175)로 피드된다. 발전기(178,176)는 전선(167, 168)을 통하여 전력 계통으로 피드백되는 각각의 25kw를 발전한다. 계통으로 피드되는 전력이 연속적으로 확장될 수 있는 것은 당업자에게는 이미 공지되어있다. 대체적인 방법은 미국 특허 가출원 #61/269,755 - 그래그가 감소된 전기 발전기의 구성요소로서 유도 자기적 전기자의 실시예에서처럼 전자기체가 감긴 회전자의 영구형태로 대체하는 것이다.

도63은 본 발명의 실시예의 권선이 감긴 고정자의 개략적인 도해이다. 고정자 강(steel, 301)은 내부에 12상 코일들이 감긴 비전도적 와이어 슬롯들(305)을 포함한다. 1상 코일의 4개의 코일에 대한 3상이 있다. 상 코일들 366(위상1), 368(위상2) 및 367(위상3)은 겹쳐지고 정렬되어 4극 회전자가 분리된 3상 120 ° 의 전기적 각도를 생성한다. 권선 겹침은 시계방향이다. 도64는 권선 겹침이 반시계방향인 것을 제외하고 도63과 동일하다. 도65는 도63 및 도64와 동일한 3상 권선들을 나타낸다. 또한, 도65는 영구 슬롯 극 자기체들(369)을 나타내며, 영구 슬롯 극 자기체들(369)은 정렬되어 배열되어, 자신들이 슬롯들을 넘어 회전하는 것처럼 자신들이 이동하는 자극들을 형성한다. N극 도해(370)는 N극 자속을 슬롯들(4, 3, 2, 1, 48, 47, 46, 45)로 보낸다. 슬롯들(5, 6, 7, 8)은 중성이고 S극(371) 도해는 회전하는 자극들이 S극 자속을 중성인 와이어 슬롯들(9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20)로 보내는 영역을 커버한다. N극 도해(372)는 회전 자극들이 N극 자속들을 와이어 슬롯들(21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28)로 보내는 영역을 커버한다. 슬롯들(29, 30, 31, 32)은 회전 자속들이 S극 자속을 와이어 슬롯들(33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40)으로 보내는 영역을 커버하는 S극 도해(373)에서 중성이다. 슬롯들(41, 42, 43, 44)은 중성이다.

도66은 본 발명의 실시예의 3상 4극 12코일 발전기의 내부 연결부(hookup)의 개략적인 도해이다. 연결부는, 각 상이 직렬로 연결될 수도 있는 2개의 회로들을 갖고 480볼트를 생산하는 “하이와이(high wye)”로 불리우는 '하이와이'로 언급되거나 각 상이 병렬로 연결될 수도 있는 2개의 회로들을 갖고 240볼트와 '로우하이'의 전류의 2배를 생산하여 각각의 연결부의 전력 출력이 같아지는 “로우와이(low wye)” 연결로 언급된다. 우리는 중성 와이(wye) 연결로의 회로를 통한 전력 출력으로부터 상회로들을 따른다. 상A 레그(370)는 시계 반대(N극)방향((1)로 들어가서 (2)로 나옴)으로 감긴 코일 그룹(389)로 구성된다. 출력 리드(376)은 시계 방향((1)로 들어가서 (4)로 나옴, S극)으로 감긴 코일 그룹(392)을 구성한다. 이러한 2코일그룹들(377)의 출력 리드는 시계 반대 방향(N극, (7)로 들어가서 (10)으로 나옴)으로 감긴 코일 그룹(395)를 구성한다. 출력 리드(378)은 시계방향(S극, (7)로 들어가서 (10)으로 나옴)으로 감긴 코일 그룹(398)을 구성한다. 출력 리드(379)는 다른 2상들과 Y(384)를 구성한다.

상B 레그(370)는 시계 반대(N극)방향((2)로 들어가서 (5)로 나옴)으로 감긴 코일(391)로 구성된다. 출력 리드(380)은 시계 방향((2)로 들어가서 (5로 나옴, S극)으로 감긴 코일 그룹(397)을 구성한다. 출력 리드(381)는 시계 반대 방향((8)로 들어가서 (11)로 나옴, N극)으로 감긴 코일 그룹(392)을 구성한다. 출력 리드(382)는 시계 방향((8)로 들어가서 (11)로 나옴, S극)으로 감긴 코일 그룹(400)을 구성한다. 리드(374)를 통한 출력 리드(383)는 와이(wye) 384 연결을 구성한다.

상C 레그(370)는 시계 반대(N극)방향((3)로 들어가서 (6)로 나옴)으로 감긴 (393)로 구성된다. 출력 리드(385)은 시계 방향((3)로 들어가서 (6로 나옴, S극)으로 감긴 극(396)을 구성한다. 출력 리드(386)는 시계 반대 방향((9)로 들어가서 (12)로 나옴, N극)으로 감긴 코일 그룹(399)을 구성한다. 출력 리드(387)는 시계 방향((8)로 들어가서 (12)로 나옴, S극)으로 감긴 코일 그룹(390)을 구성한다. 출력 리드(388)는 와이(wye) 연결(384)을 형성하는 375를 구성한다.

고정자의 특별한 공간과 내부적 연결부를 가지며, 120°만큼 전기적으로 분리된 위상 레그를 가진 3상 전력은, 각각의 슈(shoe) 상의 60 °및 각각의 슈 사이에 60 °인 4극 모터가 사용되어 적절한 속도로 회전하는 경우에, 생성된다.

본 발명의 실시예가 기술되고 도시되었지만, 본 발명을 벗어나지 않고 만들어질 수도 있는 디자인 또는 구성 측면의 다양한 변형과 수정들이 기술 분야의 당업자에게 이해될 것이다.

1, 2, 3, 4: 극 영역 마커들
5: 1상
6: 2상
7: 3상
8: 슬롯
9: 전기자
12: 코일
15, 19: S극
16: 차폐물
17, 20: N극
18: 샤프트
21: 개구
26: 극 코일
31: 슬롯 극
33: 코일
35: 극 코일
38: 스테인레스 강
39: 뮤 메탈
40, 42, 43: 슬롯 브릿지
44: 슬롯
45: 지지 프레임
48, 49: 브러시
51: 브러시 콜러
52, 53: 베어링
56: 그라운드
57, 58, 59: 전도체
60: 전도체
61: 세그먼트
62, 63: 풀리
64: 가변속 3상 모터
65: 전도체
67: 드라이버 샤프트
69: 3상
70: 2상
71: 1상
72, 73, 74: 정류기
75, 76, 77: 배터리
78: 링 컨택트
79: 마스터 브러시
80: 브러시 리드
81, 82, 83: 전도체
85: 가변 속도 제어기
88, 89; 지지수단들
90: 마스터 정류기
101: 고정자
102: 슬롯
103: 실린더
104, 105: 리드
107: 자기체
109: 코일들의 상부
111: 샤프트
113: 코그
113a: 지지 수단
117: 공간
118: 슬롯 개구
119: 기어 메커니즘
120: 뮤 메탈
121: 스테인레스 강
122: 강
124: 베어링
125: 개방슬롯
126: 차폐물
126a: 봉쇄 수단
127, 128, 129: 베어링 레스트
130, 134: 종단 벨
131, 135: 베어링
132: 종단 홀
133: 코그
133a: 지지수단
133b: 휠
166: 전기 계통
167, 168, 169: 전선
170: 10hp 모터
171: 샤프트
172: 25kw 발전기
173, 174: 전선
175, 177: 전기 모터
176, 178: 발전기
214: 개방 슬롯
216: 코그
217: 전자기 바
218: 풀리
219, 220: 차폐수단들
221, 222: 전자기절 코일
224, 224a, 225, 225a
223: 샤프트
301: 고정자 강
305: 와이어 슬롯
366: 위상1
367: 위상3
368: 위상2
369: 슬롯 극 자기체
370: N극
376, 379, 383, 385, 387: 출력 리드
377, 387, 389, 390, 391, 392, 395, 397, 398,399, 400: 코일 그룹

Claims

고정자의 외부 및/또는 내부 표면을 따라 형성되는 복수의 슬롯들을 가지되, 상기 슬롯은 상기 고정자의 유도 코일 권선을 노출하는 상기 고정자; 및
상기 고정자의 상기 복수의 슬롯들에 가깝게 배열된 복수의 회전자 부재들을 가지되, 상기 회전자 부재들 각각은 활성화되고 상기 복수의 슬롯들을 따라 회전하는 자극성을 갖는 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 가지며, 회전을 하며 전류를 생성하는 드라이버 샤프트(driver shaft)와 결합된 회전자를 포함하는, 발전기.
제 1항에 있어서,
상기 고정자는 상기 고정자의 상기 슬롯 각각을 제외하고, 고정자 자기장과 회전자 자기장 사이의 상호작용을 차폐하는 차폐물을 갖는, 발전기.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 회전자 부재는 개구를 갖는 차폐물을 가지되, 상기 차폐물은 상기 회전자 부재의 상기 개구와 상기 고정자의 상기 슬롯들 사이의 회전자 부재의 개구에서 발생하는 상호작용을 제외하고, 고정자 자기장들과 회전자 자기장들 사이의 상호작용을 차폐하는, 발전기.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자는 전기강(electrical steel)으로 코팅된 절연물의 적층된 시트들을 포함하는, 발전기.
제4항에 있어서,
상기 고정자는 M15 또는 M19(29 게이지 또는 26 게이지)의 적층된 강 또는 다른 전기강을 포함하는, 발전기.
제4항에 있어서,
상기 차폐물은, 상기 회전자의 자극들로부터 상기 고정자 내부의 자극들을 분리하는 구성요소들 중 하나로서 각각의 와이어 사이의 고정자의 표면에 탄소강(Carbon steel)으로 적층된 뮤 메탈(Mu Metal)시트들을 포함하는, 발전기.
제6항에 있어서,
상기 뮤 메탈 시트들의 두께는 0.01 내지 0.05인치의 범위에 있고, 적층된 탄소강의 두께는 0.03 내지 0.09인치의 범위에 있는, 발전기.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자는 원형인, 발전기.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬롯들의 수는 48개의 와이어 슬롯인, 발전기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬롯들은 상기 고정자의 반경 내부에 위치한, 발전기.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬롯들은 상기 고정자의 반경 외부에 위치한, 발전기.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자 및 상기 회전자는 적절한 방향의 지지수단들에 의하여 지지가 되는, 발전기.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유도 코일들은 상기 고정자의 절연된 상기 슬롯 내부로 감기는, 발전기.
제13항에 있어서,
상기 유도 코일들은 정해진 순서와 패턴으로 연결되어 전력의 1상, 2상, 3상 또는 전력의 전기 위상의 다른 적절한 상들의 발생을 하게 하는, 발전기.
제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자 부재들은 각각 고정자 와이어 슬롯 위에서 지정된 순서로 회전하며, 상기 회전에 의하여 상기 고정자 및 상기 회전자의 극력(polar forces) 들과의 상호작용을 감소시키는, 발전기.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자 부재들은 관 형태의 샤프트들이며, 상기 샤프트의 종단들 각각의 위의 놓인 베어링 상에서 지지되며, 상기 지지는 샤프트들은 상기 고정자 와이어 슬롯들에 가깝게 상기 회전자들을 받치는 지지 수단들에 포함되는, 발전기.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자극을 키고 끄며 상기 자극들을 회전시키는 상기 고정자 부재에서 각각의 전기자 메커니즘의 자극들을 정렬하는 제어기를 더 포함하는, 발전기.
제17항에 있어서,
상기 제어 장치는, 자극들을 운반하는 고정자의 내부 또는 외부에서 회전하는 역학적 회전자의 사용 없이, 종래의 전력 발전기의 회전자와 동일한 방법으로, 자극들이 상기 고정자 와이어 슬롯들 주위를 회전하는 중성 비자기적 영역에 의하여 분리하게 하도록 정렬하는, 발전기.
제18항에 있어서,
48개의 와이어 슬롯 고정자에 사용되는 경우, 2 극 회전자에 대해서는 15°, 4 극 회전자들에 대해서는 7.5°만큼 한 슬롯과 다음 슬롯과의 위치를 분리하는 것을 더 포함하는, 발전기.
제 18항 또는 제19항에 있어서,
3상 48 슬롯 4극 교류 발전기가, 한 번의 360°패턴에서 8개의 와이어 슬롯들이 N극 자속에 의하여 커버되고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, S극 자속에 의하여 커버되는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속이 없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, N극 자속을 갖는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, S극 자속에 의하여 커버되는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지도록 정렬하는 것을 더 포함하는, 발전기.
제 18항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
모터 또는 터빈과 같은 드라이버 전원에 의하여 구동된 마스터 트랜스미션과 연결된 상기 샤프트를 통하여, 정렬된 상기 회전자를 구동하는 것을 더 포함하는, 발전기.
제 18항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
자화된 슬롯 회전자들을 상기 고정자의 와이어 슬롯들에 가깝게 배치하는 것을 포함하며, 상기 슬롯 회전자들은 영구 자기력을 받거나 전자기적 회전자들에 의해 전자기력을 받는 회전자들로 구성되는, 발전기.
제18항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
직접적으로 지나가는 상기 자극들이 전기적으로 여자되고, 상기 와이어 슬롯을 벗어나 버려서 상기 슬롯 회전자들 사이에 원하지 않거나 불리한 상호반응이 없을 때 꺼지는, 브러시들과 슬립링들이 있는 정렬된 2극 또는 4극 회전자들의 전원 공급하는 메커니즘의 조립을 포함한, 발전기.
제 1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
자극을 켜고 꺼서 원하는 효과를 얻을 수 있게 하는 고체 상태 메커니즘 또는 마스터 정류자 메커니즘에 의하여 상기 슬롯 회전자들을 정렬하는 메커니즘을 더 포함하는, 발전기.
제 1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발전기 출력 및/또는 전력계통으로부터 정류계를 통하여 충전되는 DC배터리를 통하여 전원 공급되게 하는 상기 회전자 구성을 더 포함하는, 발전기.
제 1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 발전기 출력 및/또는 전력계통으로부터 정류기를 통하여 재충전되는 DC배터리들을 통해 전원이 공급되는 구형파 가변 속도 제어기에 의하여 구동된 전기 3상 드라이버 모터를 더 포함하는, 발전기.
발전기의 전기를 발전하는 방법에 있어서,
고정자의 외부 및/또는 내부 표면을 따라 형성되는 복수의 슬롯들을 가지되, 상기 슬롯은 상기 고정자의 유도 코일 권선을 노출하는 상기 고정자를 배열하는 단계; 및
상기 고정자의 상기 복수의 슬롯들에 가깝게 배열된 복수의 회전자 부재들을 가지되, 상기 회전자 부재 각각은 활성화된 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 갖고, 상기 복수의 슬롯들을 따라 회전하는 자극성을 갖는 자극들을 형성하는 전기자 메커니즘을 가지며, 회전을 하고 전류를 생성하는 드라이버 샤프트(driver shaft)와 결합된 회전자를 포지셔닝하는 단계를 포함하는 발전기의 발전 방법.
제27항에 있어서,
상기 고정자는 상기 고정자의 상기 슬롯 각각을 제외하고, 고정자 자기장과 회전자 자기장 사이의 상호작용을 차폐하는 차폐물을 갖는, 발전기의 발전 방법.
제 27항 또는 제 28항에 있어서,
상기 회전자 부재는 개구를 갖는 차폐물을 가지되, 상기 차폐물은 상기 회전자 부재의 상기 개구와 상기 고정자의 상기 슬롯들 사이의 회전자 부재의 개구에서 발생하는 상호작용을 제외하고, 고정자 자기장들과 회전자 자기장들 사이의 상호작용을 차폐하는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자는 전기강(electrical steel)으로 코팅된 절연물의 시트들을 적층하는 단계를 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제30항에 있어서,
상기 고정자는 M15 또는 M19(29게이지 또는 26게이지)의 적층된 강 또는 다른 전기강을 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제30항에 있어서,
상기 차폐물은, 상기 회전자의 자극들로부터 상기 고정자 내부의 자극들을 분리하는 구성요소들 중 하나로서 각각의 와이어 사이의 고정자의 표면에 탄소강으로 적층된 뮤 메탈시트들을 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제32항에 있어서,
상기 뮤 메탈 시트들의 두께는 0.01 내지 0.05인치의 범위에 있고, 적층된 탄소강의 두께는 0.03 내지 0.09인치의 범위에 있는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자는 원형인, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬롯들의 수는 48개의 와이어 슬롯인, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬롯들은 상기 고정자의 반경 내부에 위치한, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 슬롯들은 상기 고정자의 반경 외부에 위치한, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 고정자 및 상기 회전자는 적절한 방향의 지지수단들에 의하여 지지가 되는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 유도 코일들은 고정자의 절연된 슬롯 내부로 감기는, 발전기의 발전 방법.
제39항에 있어서,
상기 유도 코일들은 정해진 순서와 패턴으로 연결되어 전력의 1상, 2상, 3상 또는 전력의 전기 위상의 다른 적절한 상들의 발생을 하게 하는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자 부재들은 각각의 고정자 와이어 슬롯 위에서 지정된 순서로 회전하며, 상기 회전에 의하여 상기 고정자 및 상기 회전자의 극력(polar force)들과의 상호작용을 감소시키는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제41항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 회전자 부재들은 관 형태의 샤프트들이며, 상기 샤프트의 종단들 각각의 위의 놓인 베어링 상에서 지지되며, 상기 지지는 상기 고정자 와이어 슬롯들에 가깝게 상기 회전자들을 받치는 지지 수단들에 포함되는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제42항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자극을 키고 끄며 상기 극성들을 회전시키는 상기 고정자 부재에서, 각각의 전기자 메커니즘의 극성을 배열하는 제어기를 더 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어 장치는, 자극들을 운반하는 상기 고정자의 내부 또는 외부에서 회전하는 기계 회전자의 사용 없이, 종래의 전력 발전기의 회전자와 동일한 방법으로, 자극들이 상기 고정자 와이어 슬롯들 주위를 회전하는 중성 비자기적 영역에 의하여 분리하게 하도록 정렬하는 단계를 더 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제44항 중 어느 한 항에 있어서,
48개의 와이어 슬롯 고정자에 사용되는 경우, 2극 회전자에 대해서는 15°, 4극 회전자들에 대해서는 7.5°만큼, 한 슬롯과 다음의 슬롯과의 위치를 분리하는 단계를 더 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제 44항 또는 제45항에 있어서,
3상 48 슬롯 4극 교류 발전기를, 한 번의 360°패턴에서 8개의 와이어 슬롯들이 N극 자속에 의하여 커버되고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, S극 자속에 의하여 커버되는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속이 없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, N극 자속을 갖는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, S극 자속에 의하여 커버되는 8개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지고, 자속없는 4개의 슬롯들에 의하여 뒤따라지도록 정렬하는 단계를 더 포함하는, 발전기의 발전방법.
제 44항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서,
모터 또는 터빈과 같은 드라이버 전원에 의하여 구동된 마스터 트랜스미션과 연결된 상기 샤프트를 통하여 정렬된 모터를 구동하는 것을 더 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제 44항 내지 제47항 중 어느 한 항에 있어서,
자화된 상기 슬롯 회전자들을 가깝게 상기 고정자의 와이어 슬롯들에 배치하는 것을 포함하며, 상기 슬롯 회전자들은 영구 자기력을 받거나 전자기 회전자들에 의해 전자기력을 받는 회전자들로 구성되는, 발전기의 발전 방법.
제27항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
직접적으로 지나가는 상기 자극들이 전기적으로 여자되고, 와이어 슬롯을 벗어나 버려서 슬롯 회전자들 사이에 원하지 않거나 불리한 상호반응이 없을 때 꺼지는, 브러시들과 슬립링들이 있는 정렬된 2극 또는 4극 회전자들의 전원 공급하는 메커니즘의 조립하는 단계를 포함한, 발전기의 발전 방법.
제 27항 내지 제49항 중 어느 한 항에 있어서,
자극을 켜고 꺼서 원하는 효과를 얻을 수 있게 하는 고체 상태 메커니즘 또는 마스터 정류자 메커니즘에 의하여 상기 슬롯 회전자들을 정렬하는 메커니즘을 더 포함하는, 발전기.
제 27항 내지 제50항 중 어느 한 항에 있어서,
발전기 출력 및/또는 전력계통으로부터 정류기를 통하여 충전되는 DC배터리를 통하여 전원 공급되게 하는 상기 회전자를 배열하는 단계를 더 포함하는, 발전기의 발전 방법.
제 27항 내지 제51항 중 어느 한 항에 있어서,
고효율 발전기 출력 및/또는 전력계통으로부터 정류기를 통하여 재충전되는 DC배터리들을 통해 전원이 공급되는 구형파 가변 속도 제어기에 의하여 구동된 전기 3상 드라이버 모터를 더 포함하는, 발전기의 발전 방법.