KR20140019306A

KR20140019306A - 전자기 발생기 및 그 이용 방법

Info

Publication number: KR20140019306A
Application number: KR1020137017596A
Authority: KR
Inventors: 칼 이. 주니어 코플랜드
Original assignee: 프로토투스 엘티디
Priority date: 2010-12-08
Filing date: 2011-11-23
Publication date: 2014-02-14
Also published as: EP2649712A4; WO2012078372A3; AU2011338804B2; US20150180321A1; US11705797B2; CA2820015A1; WO2012078372A8; IL226583B; AU2016201725A1; EP2649712A2; JP2015233411A; US20220263397A1; US20200028421A1; AU2016201725B2; NZ611021A; CN103283132A; AU2011338804A1; KR102044828B1; JP6132112B2; BR112013013901A2

Abstract

전자기 발생기는 갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체를 포함한다. 간섭 드럼은 상기 갭 내에 적어도 부분적으로 배치되고 그리고 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 구비하는 측벽을 가진다. 상기 갭 내부에서 상기 측벽의 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하기 위해서, 상기 간섭 드럼이 적어도 하나의 코일에 대해서 그리고 적어도 하나의 자기장 공급원에 대해서 이동가능하다. 상기 간섭 드럼이 이동될 때, 코일 내에서 자기 플럭스가 생성되고, 그리고 전류가 코일 내로 흐르도록 유도한다. 전류가 외부 회로를 통해서 흐를 수 있도록, 코일이 외부 회로에 연결될 수 있을 것이다.

Description

전자기 발생기 및 그 이용 방법{ELECTROMAGNETIC GENERATOR AND METHOD OF USING SAME}

본원은, 35 U.S.C §119(e) 하에서, 2010년 12월 8일자로 출원된 미국 가출원 제 61/421,000 호에 대한 우선권을 주장하며, 상기 가출원의 전체 내용이 본원에서 참조에 의해서 명백하게 포함된다.

본원에서 개시된 본원 발명의 개념들은 전자기 발생기들에 관한 것이고, 보다 특히, 그러나 비제한적으로, 하나 또는 둘 이상의 코일 조립체들 및 자석 조립체들 사이에 배치된 간섭 드럼을 가지는 전자기 발생기에 관한 것이다.

풍력(wind)은 사람들의 요구에 동력을 제공하도록 필요한 에너지를 제공하기 위해서 역사적으로 가장 널리 이용되고 있는 천연 자원들 중 하나이다. 곡물들을 가루로 연마하기 위해서 풍력의 에너지를 이용하기 위해서, 풍차들이 여전히 사용된다. 범선들 및 윈드서핑들은 수면을 가로질러 이동하기 위해서 풍력의 파워를 캡쳐하기 위한 돛들(sails)을 이용한다. 점점 줄어드는 화석 연료들의 공급들과 조합되어, 최근의 에너지에 대한 수요의 증가들로 인해서, 전기 설비 회사들은 전기적 파워를 생산하기 위한 대안적인 방법들을 새롭게 바라보게 되었다.

전기적 파워를 생산하기 위한 하나의 대안적인 방법은 전자기 발생기를 구동시키기 위한 풍력 터빈에 의한 풍력 에너지의 이용을 포함한다. 풍력 터빈들은 전형적으로 수평 축을 중심으로 샤프트를 회전시키기 위해서 타워의 상단부에 고정된 일련의 블레이드들을 이용한다. 그러한 블레이드들은 공기역학적 형상을 가지며, 그에 따라 바람(wind)이 블레이드들의 표면을 가로질러 불 때, 상승력이 발생되어 블레이드들이 샤프트를 그 샤프트의 축을 중심으로 회전시키게 한다. 샤프트는, 전형적으로 기어 박스를 통해서, 블레이드들 뒤쪽에 배치되는 나셀(nacelle)이라고 지칭되는 구조물 내에 위치된 전자기 발생기로 연결된다. 기어박스는 블레이드들의 회전 속도를, 파워를 공급하기 위한 전력망(electric grid)에 적합한 주파수의 전기를 생성을 위한 발생기(발전기)에 의해서 이용가능한 회전 속도로 변환한다. 나셀은 현대의 고용량 풍력 터빈들에서 요구되는 많은 수의 성분들을 수용한다. 전술한 기어박스 및 전자기 발생기에 더하여, 다른 성분들에는, 풍력 터빈을 회전시키는 요 구동부(yaw drive), 로드 밸런싱 시스템들과 같은 여러 가지 제어기들, 및 발생기를 감속시키기 위해서 이용되는 브레이크가 포함될 수 있을 것이다.

전자기 발생기들은 종래 기술에서 잘 공지되어 있다. 넓은 의미에서, 전자기 발생기들은 자기장을 변화시킴으로써 전기를 생산하고, 그러한 자기장의 변화는 인접 코일 내에서 전류를 유도한다. 전통적으로, 자기장 공급원은 영구자석이었으나, 전자석들이 또한 최근에 이용되고 있다.

전형적으로, 종래 기술의 장치들은, 코일에 인접하여 배치되는 자기장 공급원을 이용하며, 그에 따라 작은 공기 갭이 2개를 분리한다. 자기장 공급원들 및 코일들의 몇 개의 그러한 쌍들이 단일 장치 내에서 사용되어 효율을 증대시킬 수 있을 것이다. 대부분의 종래 기술의 장치들은 자기장 공급원을 코일에 대해서 이동시킴으로써, 또는 코일을 자기장 공급원에 대해서 이동시킴으로써 동작되어, 자기장 요동들(fluctuations)(또한 "자기 플럭스" 또는 "플럭스"라고 지칭된다)을 생성하고, 그에 따라 코일들 내로 전류를 유도한다. 이러한 목적을 위해서, 대부분의 종래 기술 장치들은 고정자 및 회전자를 이용하고, 상기 고정자는 정지형(stationary) 성분을 수용하고, 그리고 상기 회전자는 다른 성분을 상기 정지형 성분에 대해서 이동시킨다.

추가적으로, 코일들 또는 권선들 내에서 자기 플럭스를 생성하여 전류를 그 내부에서 유도하기 위해서 자기장 블록킹(blocking) 장치를 이용하는 몇 가지 종래 기술의 장치들이 있다. 자기장 블록킹 장치는, 전형적으로, 치형(tooth-like) 또는 윈도우형(window-like) 구성들로 컷팅된(cut out) 자기장 투과성 부분들을 가지는 자기장 불투과성 디스크이다. 그러한 디스크가 자기장 공급원과 코일 사이에서 공기 갭 내에 배치된다. 축방향 플럭스가 자기장 공급원으로부터 코일로 통과할 수 있도록, 또는 축방향 플럭스를 코일로부터 멀리 재지향시키도록 교번적으로(alternatively) 허용하기 위한 것과 같은 방식으로, 플럭스-블록킹 디스크가 회전된다. 그 대신에, 플럭스-블록킹 디스크가 정지 상태로 유지되고, 그리고 코일들 또는 자기장 공급원 중 하나가 회전된다. 그러한 종래 기술의 장치들의 예들에 대해서 미국 특허 제3,431,444호, 제3,983,430호, 제4,639,626호, 및 제6,140,730호를 참조할 수 있다.

그러한 종래 기술의 장치들의 주요 단점은 디스크에 대한 플럭스의 축방향 배향이며, 이는 3가지 주요 문제점들을 제기한다. 첫 번째로, 축방향 플럭스가 가로질러 형성되는 표면적이 디스크의 반경에 의해서 제한된다. 두 번째로, 유도된 전류의 주파수가 디스크의 반경을 길이에 걸쳐서 변화되는데, 이는 반경을 따른 여러 지점들의 변화되는 각속도 때문이다. 세 번째로, 디스크의 불투과성 부분들이 자기장 공급원에 의해서 당겨지고(pulled), 그리고 투과성 부분들이 자기장 공급원과 코일 사이의 공기 갭을 가로지르기 때문에 투과성 부분들은 자기장 공급원에 의해서 당겨지지 않는다. 이러한 교번적인 당김에 의해서, 디스크가 그 회전 축으로부터 측방향으로 공진하게 되고, 그러한 공진 운동은 이하에서 "동요(wobble)"로서 지칭될 것이다. 동요는 디스크의 반경, 자기장의 강도, 및 디스크가 회전하는 분당 회전수(rpm 또는 rpms)와 비례적으로 관련되고, 그리고 디스크의 두께와 역으로(inversely) 관련된다. 동요를 최소화하기 위해서, rpm을 낮춤으로써, 보다 두꺼운 디크스를 수용하기 위해서 자기장 공급원과 코일들 사이의 공기 갭을 증가시킴으로써, 및/또는 디스크의 반경을 감소시킴으로써 그리고 그에 따라 플럭스가 가로질러 생성되는 표면적을 감소시킴으로써, 효율이 희생된다.

따라서, 비교적 낮은 rpm에서 동작할 수 있고, 그리고 디스크 동요, 플럭스가 가로질러 형성되는 작은 표면적, 및/또는 공기 갭 크기로 인한 효율 손실이 최소화되는 상태로 전류를 생산할 수 있는 보다 효율적인 전자기 발생기에 대한 요구가 존재한다. 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 그러한 전자기 발생기 및 전자기 발생기의 이용 방법에 관한 것이다.

하나의 양태에서, 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 전자기 발생기에 관한 것이다. 전자기 발생기는 갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체 및 측벽을 가지는 간섭 드럼을 포함한다. 상기 측벽은 갭의 내부에 적어도 부분적으로 배치되고 그리고 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 구비한다. 상기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하기 위해서, 상기 간섭 드럼이 적어도 하나의 코일에 대해서 그리고 적어도 하나의 자기장 공급원에 대해서 이동가능하다.

다른 양태에서, 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 전기 에너지의 발생기에서 이용되도록 구성된 간섭 드럼에 관한 것이다. 그러한 간섭 드럼은 허브 및 상기 허브로부터 연장하는 측벽을 포함한다. 상기 측벽이 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함한다.

또 다른 양태에서, 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 방법에 관한 것으로서, 그러한 방법은 벽을 가지는 맨드릴을 허브에 부착하는 단계 및 하나 이상의 교호적인 자기장 투과성 구역 및 하나 이상의 자기장 불투과성 구역으로 간섭 드럼의 측벽을 형성하는 단계를 포함한다.

또 다른 양태에서, 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 방법에 관한 것으로서, 그러한 방법은 전기 에너지를 생성하기 위해서 전자기 발생기를 이용하는 단계를 포함한다. 상기 전자기 발생기는 (1) 갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체; (2) 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하고 그리고 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 갭 내에 적어도 부분적으로 배치되는 측벽을 구비하는 간섭 드럼을 포함한다. 상기 간섭 드럼은, 상기 적어도 하나의 코일 내로 전류가 유도되도록, 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 상기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하여 자기 플럭스를 상기 적어도 하나의 코일 내로 생성하기 위해서, 상기 갭 내부에서 이동가능하다. 그러한 방법은 전기 에너지가 전력망으로 흐를 수 있도록 허용하기 위해서 상기 적어도 하나의 코일과 상기 전력망 사이에 회로를 구축하는 단계를 더 포함한다.

또 다른 양태에서, 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 풍력 터빈에 관한 것으로서, 상기 풍력 터빈은 베이스 및 발생기 장착부를 가지는 타워 및 상기 발생기 장착부에 부착된 발생기 조립체를 포함한다. 상기 발생기 조립체는 갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체, 및 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하는 측벽을 구비하는 간섭 드럼을 포함한다. 상기 측벽은 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 갭 내에서 적어도 부분적으로 회전가능하게 배치된다. 상기 풍력 터빈은 상기 간섭 드럼 및 하나 이상의 플럭스 조립체 중 적어도 하나에 동작적으로(operatively) 연결된 회전가능한 프로펠러를 더 포함한다. 상기 간섭 드럼은, 상기 적어도 하나의 코일 내에서 전류가 유도되도록, 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 상기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하여 자기 플럭스를 상기 적어도 하나의 코일 내로 생성하기 위해서, 회전될 수 있다.

또 다른 양태에서, 본원에서 개시된 발명적인 개념들은 풍력 터빈에 관한 것으로서, 상기 풍력 터빈은: (1) 베이스; (2) 상기 베이스에 연결된 나셀; 및 (3) 하나 이상의 블레이드들 및 상기 나셀에 회전가능하게 연결된 제 1 샤프트를 구비하는 프로펠러를 포함한다. 전자기 발생기가 상기 나셀 내에 적어도 부분적으로 배치되고, 상기 전자기 발생기가: (a) 중심을 가지는 디스크-형상의 표면을 형성하는 베이스 플레이트; (b) 상기 베이스 플레이트에 부착되고 상기 베이스 플레이트 상에서 방사상으로 연장하며, 축방향 공기 갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 가지는 하나 이상의 플럭스 조립체; 및 (c) 상기 베이스 플레이트를 통해서 회전가능하게 연장되고 상기 프로펠러의 제 1 샤프트에 동작가능하게 연결되는 제 2 샤프트, 및 상기 축방향 갭 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하는 원통형 측벽을 가지는 간섭 드럼을 포함한다. 상기 간섭 드럼은, 적어도 하나의 코일 내에서 전류가 유도되도록, 상기 축방향 공기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하여 자기 플럭스를 상기 적어도 하나의 코일 내로 생성하기 위해서, 상기 샤프트 주위로 회전될 수 있다.

도면들에서 유사한 참조 번호들은 동일한 요소 또는 기능을 나타내고 지칭한다. 이하의 구체적인 설명을 고려할 때, 개시 내용의 구현예들이 보다 잘 이해될 수 있을 것이다. 그러한 설명은 부가된 도식적 설명들, 개략적인 내용들, 도표들, 도면들, 및 부속물들을 참조한다.
도 1은 본원에서 개시된 발명적인 개념들에 따라서 구축된 풍력 발생기 조립체의 부분적인 절개 사시도이다.
도 2는, 명료함을 위해서 도시된 간섭 드럼의 단면과 함께, 본원에서 개시된 발명적인 개념들에 따른 전기 에너지 발생기의 실시예를 도시한 측면도이다.
도 3a는 도 2에 도시된 전기 에너지의 발생기의 측면도이다.
도 3b는 도 3a의 라인 3B를 따른 부분적인 상세도이다.
도 4는 도 2에 도시된 발생기의 베이스 플레이트의 평면도이다.
도 5a는 도 2에 도시된 플럭스 베이스의 저면도이다.
도 5b는 도 5a의 라인 5B-5B를 따른 단면도이다.
도 6은 도 2에 도시된 발생기 상의 플럭스 조립체의 측면도이다.
도 7은 도 2에 도시된 발생기의 코일 장착부의 측면도이다.
도 8은 도 2에 도시된 발생기의 자석 조립체의 측면도이다.
도 9a는 도 8에 도시된 자석 조립체의 슬라이드의 단부도이다.
도 9b는 도 9a의 라인 9B-9B을 따른 단면도이다.
도 10a는 도 8에 도시된 자석 조립체의 자석 브래킷(bracket)의 정면도이다.
도 10b는 도 10a의 라인 10B-10B를 따라서 취한 단면도이다.
도 11은 도 8에 도시된 자석 조립체의 자석 장착부의 정면도이다.
도 12는 도 2에 도시된 발생기의 평면도이다.
도 13a는 도 2에 도시된 발생기의 샤프트 지지 조립체의 측면도이다.
도 13b는 도 13a에 도시된 샤프트 지지 조립체의 평면도이다.
도 14a는 도 13a에 도시된 샤프트 지지 조립체의 베어링 튜브의 측면도이다.
도 14b는 도 14a에 도시된 라인 14B-14B를 따라서 취한 단면도이다.
도 14c는 도 14a의 라인 14C-14C를 따라서 취한 단면도이다.
도 15a는 도 13a에 도시된 거싯(gusset)의 단부도이다.
도 15b는 도 15a의 라인 15B-15B를 따른 단면도이다.
도 15c는 도 15a에 도시된 거싯의 평면도이다.
도 16은 본원에 개시된 발명적인 개념들에 따른 전기 에너지의 발생기를 위한 간섭 드럼의 제조를 위한 방법의 실시예의 단계들의 흐름도이다.
도 17a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(402)에 따라 허브에 부착된 맨드릴의 부분적인 단면도이다.
도 17b는 도 17a의 라인 17B를 따라서 취한 부분적인 도면이다.
도 18a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(404)에 따라 허브 및 맨드릴에 도포된 재료의 제 1 층의 부분적인 단면도이다.
도 18b는 도 18a에 도시된 재료의 제 1 층의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 19a는 도 16에 도시된 도면의 단계(406)에 따라 허브 및 맨드릴에 도포된 재료의 제 1 층 내로 컷팅된 시트(seat)의 부분적인 단면도이다.
도 19b는 도 19a에 도시된 시트의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 20a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(408)에 따라서 재료의 제 1 층 내의 시트 내부에 도포된 재료의 제 2 층의 부분적인 단면도이다.
도 20b는 도 20a에 도시된 재료의 제 2 층의 부분적인 평면도이다.
도 21a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(410)에 따라서 재료의 제 1 층 및 제 2 층위로 도포된 재료의 제 3 층의 부분적인 단면도이다.
도 21b는 도 21a에 도시된 재료의 제 3 층의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 22a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(412)에 따라서 허브 및 맨드릴에 도포된 재료의 제 3 층 및 제 2 층을 통해서 컷팅된 개구들의 부분적인 단면도이다.
도 22b는 도 22a에 도시된 허브 및 맨드릴에 도포된 재료의 제 1, 제 2, 및 제 3 층의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 23a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(414)에 따라서 에폭시를 이용하여 제 3 층의 높이까지 개구들을 충진한 것의 부분적인 단면도이다.
도 23b는 도 23a에 도시된 허브 및 맨드릴에 도포된 재료의 제 1, 제 2, 및 제 3 층의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 24a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(416)에 따라서 드럼 내로 컷팅된 2개의 환형 홈들의 부분적인 단면도이다.
도 24b는 도 24a에 도시된 드럼의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 25a는 도 16에 도시된 흐름도의 단계(418)에 따른 드럼으로부터의 맨드릴의 제거를 도시한 부분적인 단면도이다.
도 25b는 도 25a에 도시된 드럼으로부터의 맨드릴 제거의 외부 축방향 표면의 부분적인 평면도이다.
도 26은 도 16에 도시된 흐름도의 단계(420)에 따라서 제조된 드럼의 마무리된 축방향 외부 표면의 부분적인 단면도이다.
도 27은, 다른 것에 대해서 각도적으로 오프셋된 복수의 플럭스 조립체의 행들(rows)을 가지는, 본원에 개시된 발명적인 개념들에 따른 전기 에너지의 발생기의 부분적인 측면도이다.
도 28은, 명료함을 위해서 간섭 드럼 조립체를 도시하지 않은, 도 27의 전기 에너지의 발생기의 부분적인 정면도이다.

본원에 개시된 발명적인 개념들에 따른 적어도 하나의 실시예를 설명하기에 앞서서, 발명적인 개념들은 그들의 적용에 있어서 이하의 상세한 설명에 개진된 또는 도면들에 도시된 성분들 또는 단계들 또는 방법론들의 구성 및 배열에 대한 상세한 내용들로 제한되지 않는다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 본원에 개시된 발명적인 개념들은 다른 실시예들이 될 수 있고 또는 여러 가지 방식으로 실행 또는 실시될 수 있을 것이다. 또한, 본원에서 채용된 표현법 및 용어법은 설명을 위한 것이고 그리고 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이하의 개시 내용의 실시예들에 관한 상세한 설명에서, 본원에 개시된 발명적인 개념들의 보다 완전한 이해를 제공하기 위해서, 많은 특정의 구체적인 사항들이 기술된다. 그러나, 그러한 개시 내용 내의 발명적인 개념들이 상기와 같은 특정의 구체적인 사항들이 없이도 실시될 수 있다는 것을 소위 당업자는 분명히 이해할 수 있을 것이다. 다른 경우들에서, 설명을 불필요하게 복잡하게 하는 것을 피하기 위해서, 주지의 특징들은 설명하지 않았다.

본원에서 사용된 바와 같이, 참조 번호에 부가된 "a-n"의 표기는 각각의 참조 번호(예를 들어, 100a-n)에 의해서 식별되는 요소 또는 특징부의, 하나, 또는 하나 초과, 및 무한까지 인용하기 위한 단순한 편의적인 약칭(shorthand)으로서 이해될 수 있을 것이다. 유사하게, 참조 번호에 이어지는 문자는, 동일한 참조 번호를 포함하는 앞서 설명된 요소 또는 특징부(예를 들어, 100, 100a, 100b, 등)와 유사한, 그러나 반드시 동일할 필요는 없는, 것일 수 있는 특징부 또는 요소의 실시예를 언급하기 위한 것이다. 다른 명백한 언급이 없다면, 그러한 약칭 표기들은 단지 명료함 및 편리함을 위해서 사용된 것이고, 그리고 본원에 개시된 발명적인 개념들을 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 이해되지 않아야 한다.

또한, 다른 명백한 언급이 없다면, "또는"은 포괄적인 '또는'을 지칭하는 것이고 배타적인 '또는'을 지칭하는 것은 아니다. 예를 들어, 조건 A 또는 B는 이하 중 임의의 하나에 의해서 만족된다: A가 참(또는 존재)이고 B가 거짓(false)(또는 존재하지 않음)이고, A가 거짓(또는 존재하지 않음)이고 B가 참(또는 존재)이고, 그리고 A와 B 모두가 참(또는 존재)이다.

또한, 부정관사("a" 또는 "an")의 이용은 본원에서 실시예들의 요소들 및 성분들을 설명하기 위해서 채용된다. 이는 단지 편의적으로 이루어진 것이고 그리고 발명적인 개념들의 일반적인 의미를 제공하기 위한 것이다. 이러한 설명은 하나 또는 적어도 하나를 포함하는 것으로 이해되어야 하고 그리고, 달리 의미하는 것이 명백하지 않은 경우에, 단수형은 또한 복수형을 포함한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "축방향", "축방향으로" 및 이들의 임의 변형들은 회전 축과 동일한 라인을 따라서, 또는 회전 축에 실질적으로 평행하게 연장하는 것을 포함하기 위한 것이다.

본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "공기 갭", "갭" 및 이들의 임의의 변형들은, 다른 명백한 언급이 없다면, 가스 또는 유체가 객체들(objects) 또는 표면들 사이에 있는지의 여부와 무관하게, 둘 이상의 객체들 또는 표면들을 분리하는 거리를 포함하기 위한 것으로 이해되어야 한다.

또한, 본원에서 사용된 바와 같이, 용어들 "방사상", "방사상으로" 및 이들의 임의의 변형들은 반경, 또는 회전 축에 실질적으로 수직한 라인을 따라서 연장하는 것을 포함하는 것으로 의도된 것이다.

마지막으로, 본원에서 사용된 바와 같이, "일 실시예" 또는 "실시예"에 관한 임의의 언급은 실시예와 관련하여 설명된 특별한 요소, 특징부, 구조 또는 특성이 적어도 하나의 실시예에 포함된다는 것을 의미한다. 명세서 중의 여러 개소들에서 "일 실시예에서"라는 문구의 출현들이 반드시 모두 동일한 실시예를 언급하는 것은 아니다.

본원에 개시된 발명적인 개념들은 전기 에너지의 발생기에 관한 것이다. 광범위하게, 발생기는 방사상으로 배향된 그리고 동심적으로 배치된 대향하는 자기장 공급원들의 대향하는 정지형 쌍들 및 축방향 공기 갭에 의해서 분리된 코일들의 하나 이상이 쌍들을 포함한다. 간섭 드럼은 자기장 공급원들과 코일들을 분리하는 공기 갭 내에 배치되고, 상기 간섭 드럼은 그 축방향 표면을 따라서 교번적인 자기장 투과성 구역들 및 자기장 불투과성 구역들을 가진다. 간섭 드럼이 회전될 때, 간섭 드럼 조립체의 교번적인 구역들에 의해서, 정적인(static) 자기장 공급원들 및 정적인 코일들 사이의 자기장이 교번적으로 코일들에 도달하도록 허용되거나, 또는 코일들로부터 멀리 재지향된다. 결과적인 방사상 플럭스는 코일들 내에서 전류를 유도한다.

이제 도면들 특히 도 1을 참조하면, 풍력 발생기 터빈(50)이 지지 조립체(54), 하나 이상의 블레이드들(52), 샤프트(56), 발생기 조립체 하우징(58), 및 발생기 조립체(100)를 가지는 것으로 도시되어 있다. 발생기 조립체(100)는 발생기 조립체 하우징(58)의 부분적인 컷아웃을 통해서 보여진다. 발생기 조립체 하우징(58)은 지지 조립체(54)에 연결된다. 발생기 조립체 하우징(58)은 또한 나셀(nacelle)로서 지칭될 수 있을 것이다. 발생기 조립체(100)는 발생기 조립체 하우징(58) 내에 위치되고, 그리고 샤프트(56)가 블레이드들(52)을 발생기 조립체(100)에 연결할 수 있을 것이다.

이제 도 2-3b를 참조하면, 발생기 조립체(100)는 베이스 플레이트(102), 하나 이상의 플럭스 조립체들(104a 및 104b)(명료함을 위해서 2개가 도시됨), 및 간섭 드럼 조립체(106)를 포함한다. 명료함을 위해서, 이하에서 베이스 플레이트(102)는 수평적으로 배향된 것으로서 임의적으로 지칭될 것이고, 그리고 플럭스 조립체들(104a 및 104b) 및 간섭 드럼 조립체(106)의 배향들은 수평으로 배향된 베이스 플레이트(102)에 대해서 논의될 것이다. 그러나, 그러한 배향 지정들은 단지 발생기 조립체(100)의 여러 성분들의 서로에 대한 배향을 지칭하는 것이고, 그리고 임의의 외부의 객체, 방향, 또는 배향과 반드시 관련되는 것은 아니라는 것을 이해하여야 할 것이다. 그러한 지정들은 단지 명료함 및 편리함을 위해서 이루어진 것이고, 그리고 본원에 개시된 발명적인 개념들을 어떠한 방식으로든 제한하는 것으로 간주되지 않는다.

바람직하게, 베이스 플레이트(102)는 중심(134, 도 4)을 가지는 실질적으로 수평의 디스크-형상의 편평한 표면(132, 도 4)을 형성한다. 플럭스 조립체들(104a 및 104b) 및 간섭 드럼 조립체(106)는 베이스 볼트(108)를 통해서 (그러나, 다른 장착 방법들이 이용될 수 있다) 베이스 플레이트(102) 상으로 장착될 수 있다. 바람직하게, 플럭스 조립체들(104a 및 104b)은 베이스 플레이트(102)로부터 실질적으로 수직으로 연장한다. 플럭스 조립체들(104a 및 104b)은 구성 및 기능이 실질적으로 동일하고, 그에 따라 이하에서는 플럭스 조립체(104a)만을 설명할 것이다. 플럭스 조립체(104a)는 플럭스 베이스(110), 코일 조립체(112), 및 자석 조립체(114)를 포함한다. 코일 조립체(112) 및 자석 조립체(114)는 바람직하게 플럭스 베이스(110) 상으로 장착되고, 그리고 서로에 대해서 대향하여 배치된다. 코일 조립체(112) 및 자석 조립체(114)는 바람직하게 베이스 플레이트(102)의 중심에 대해서 방사상 배향으로 배열되고, 그리고 바람직하게 축방향 환형 공기 갭(116)에 의해서 분리되며, 그러한 공기 갭 내에 간섭 드럼 조립체(106)가 바람직하게 적어도 부분적으로 배치된다. 코일 조립체(112)가 자석 조립체(114) 보다 베이스 플레이트(102)의 중심(134)에 더 근접한 것으로 도시되어 있지만, 대안적으로 자석 조립체(114)가 코일 조립체(112) 보다 베이스 플레이트(102)의 중심(134)에 더 근접하여 배치될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

발생기 조립체(100)는 베이스 플레이트(102) 상에 장착된 6개의 플럭스 조립체들(104a)을 포함할 수 있고, 그에 따라 플럭스 조립체들(104a)이 베이스 플레이트(102)에 의해서 형성된 디스크-형상의 표면(132)(도 4) 주위로 대칭적으로 배치된다. 6개의 플럭스 조립체들(104a) 중 임의의 2개 사이의 거리는 바람직하게 임의의 다른 2개의 플럭스 조립체들(104a) 사이의 거리와 동일하고, 그에 따라 베이스 플레이트(102)의 디스크-형상의 표면(132)(도 4)을 따라서 60°만큼 분리되고 그 중심(134)(도 4)으로부터 방사상으로 연장하는 6개의 플럭스 조립체들(104a)이 초래된다. 그러나, 본원 개시 내용의 범위로부터 벗어나지 않고도, 상이한 수의 플럭스 조립체들(104a)이 본원에 개시된 발명적인 개념들과 함께 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

바람직하게, 간섭 드럼 조립체(106)가 베이스 플레이트(102)로부터 실질적으로 수직으로 연장한다. 간섭 드럼 조립체(106)는 샤프트(118), 샤프트 하우징(230), 허브 조립체(128), 및 드럼(226)을 포함한다. 샤프트(118)는 중심 축(120)을 가지고, 그리고 바람직하게 베이스 플레이트(102)의 중심(134)을 통해서 베이스 플레이트(102)에 대해서 실질적으로 수직으로 연장한다. 예를 들어, 베이스 플레이트(102)의 아래에서 연장하는 샤프트(118)의 단부가 샤프트 칼라(122)(도 3a 참조)에 의해서 보유(retain)될 수 있다. 샤프트(118)는 실질적으로 원통형 형상일 수 있고 그리고 충분한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 적합한 재료들로 제조될 수 있고, 그리고 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서 바람직하게 비-전도성 및/또는 비-철계(non-ferrous) 재료들로 제조될 수 있다. 샤프트(118)는 임의의 적합한 배열체(arrangement)를 이용하여 허브 조립체(128)에 연결된다. 바람직하게, 허브 조립체(128)는 실질적으로 원통형의 허브(130)를 포함하고, 또는 샤프트(118)와 드럼(226)을 연결하는 하나, 2개, 또는 그 초과의 스포크들(spokes)(미도시)을 포함할 수 있다. 허브(130)는 바람직하게 베이스 플레이트(102)의 표면(132)에 대해서 실질적으로 평행하다. 허브(130)는 샤프트(118)에 연결된다. 허브(130)는 희망하는 강도 및 내구성을 가지는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있고, 그리고 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서 바람직하게 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들로 제조될 수 있다.

바람직하게, 드럼(226)은 실질적으로 원통형의 측벽(276)을 가진다. 드럼(226)은 허브(130)에 연결된다. 바람직하게, 드럼(226)은 베이스 플레이트(102)에 대해서 실질적으로 수직이 되고 그리고, 샤프트(118)가 중심 축(120) 주위로 회전될 때 베이스 플레이트(102)의 중심(134) 주위로 회전되도록 구성된다. 드럼(226)은 코일 조립체(112)와 자석 조립체(114) 사이의 공기 갭(116) 내부에 적어도 부분적으로 배치된다. 드럼(226)은 도 16-26을 참조하여 이하에서 설명하는 바와 같이 제조될 수 있다.

이제 도 4를 참조하면, 베이스 플레이트(102)는 임의의 적합한 형상일 수 있고, 그리고 바람직하게 실질적으로 편평한 실질적으로 디스크-형상의 표면(132)을 형성한다. 표면(132)은 중심(134), 바람직하게 상기 중심(134)에 위치되는 개구(136), 제 1 세트의 개구들(138), 및 제 2 세트의 개구들(140)을 가진다. 명료함을 위해서, 개구들(138 및 140)의 일부만이 도 4에 인용되어 있다.

제 1 세트의 개구들(138)은 비례적으로 반경들이 증가하는 4개의 동심적인 링들(144a-d)을 형성하는 방식으로 표면(132)을 따라서 배열되며, 그리고 약 60°만큼 분리된 6개의 방사상 라인들(142)을 형성하도록 정렬된다.

제 2 세트의 개구들(140)은 2개의 동심적인 링들(146a-b)을 형성하는 방식으로 표면(132)을 따라서 배열될 수 있고, 그리고 바람직하게 제 1 세트의 개구들(138)에 의해서 형성된 방사상 라인들(142)로부터 약 30°만큼 오프셋된, 6개의 방사상 라인들(148)을 형성하도록 배열된다. 간섭 드럼 조립체(106) 및 플럭스 조립체(104a)를 베이스 플레이트(102)에 부착하기 위해서, 개구들(138)이 베이스 볼트들(108)을 수용하도록 구성될 수 있다. 베이스 플레이트(102)는 Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성(thermoset) 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱들(acrylic plastics), 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료가 이용될 수 있다. 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 베이스 플레이트(102)가 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들로 제조될 수 있다. 베이스 플레이트(102)의 디스크-형상의 표면(132)이 바람직하게 약 24 인치 지름을 가질 수 있으나, 베이스 플레이트(102)의 제조를 위해서 이용되는 재료 및/또는 발생기 조립체(100)가 직면할 것으로 예상되는 동작적 및 환경적 변수들에 따라서, 베이스 플레이트(102)의 치수들이 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

베이스 플레이트(102)는 발생기 조립체(100)의 여러 가지 성분들을 구조적으로 지지하는 기능을 할 수 있다. 개구들(138 및 140)의 형상, 크기, 배향 및 수가 변경될 수 있을 것이다. 개구(136)는 샤프트(118)를 통과시켜 수용하도록 구성된다. 베이스 플레이트(102)는 환경적 변수들로부터 발생기 조립체(100)를 보호하는 외부 하우징(미도시)의 일부를 형성할 수 있다. 그 대신에, 발생기 조립체(100)가, 예를 들어, 도 1에 도시된 발생기 조립체 하우징(58)과 같은, 분리된 보호용 하우징에 의해서 완전하게 또는 부분적으로 둘러싸일 수 있다. 베이스 플레이트(102)의 표면(132)을 따른 간섭 드럼 조립체(106), 자석 조립체(114), 및 코일 조립체(112)의 동심적인 방사상 배향을 허용하기만 한다면, 베이스 플레이트(102)가 임의의 크기 또는 형상을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 할 것이다.

이제 도 5a-5b를 참조하면, 플럭스 베이스(110)가 바람직하게, Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료가 이용될 수 있다. 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 플럭스 베이스(110)가 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들로 제조될 수 있다. 플럭스 베이스(110)가 바람직하게 약 1 인치 두께이나, 플럭스 베이스(110)의 제조에 이용되는 재료 및/또는 발생기 조립체(100)가 직면할 것으로 예상되는 동작적 및 환경적 변수들에 따라서, 플럭스 베이스(110)의 치수들이 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

바람직하게, 플럭스 베이스(110)는 세장형 형상, 제 1 단부(150), 제 2 단부(152), 노치형(notched) 중간 부분(154), 및 하단부(156)를 가진다. 하단부(156)는, 플럭스 베이스(110)를 베이스 플레이트(102)에 장착하기 위해, 바람직하게 4개의 베이스 볼트들(108)을 내부에서 나사식으로 수용하도록 구성된 4개의 베이스 개구들(158)을 가진다. 비록 다른 구성들이 이용될 수 있지만, 플럭스 베이스(110)가 베이스 플레이트(102)의 표면(132)으로부터 실질적으로 수직으로 연장하도록, 플럭스 베이스(110)가 베이스 플레이트(102)의 표면(132)과 같은 높이로(flush with) 피팅(fit)되도록 보장하기 위해서, 플럭스 베이스(110)의 하단부(156)가 실질적으로 편평한 직사각형 표면을 가질 수 있을 것이다. 플럭스 베이스(110)는, 예를 들어, 나사들, 리벳들, 용접부들, 접착제들, 및 이들의 조합들과 같이, 당업계에 공지된 임의의 적합한 수단에 의해서 표면(132)에 부착될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그 대신에, 플럭스 베이스(110) 및 베이스 플레이트(102)가 단일 피스로서 형성될 수 있고, 또는 다른 요소(미도시)를 이용하여 플럭스 베이스(110)를 베이스 플레이트(102)에 연결할 수 있을 것이다. 플럭스 베이스(110)는 그 제 1 단부(150) 및 그 제 2 단부(152)의 편평한 표면들 내로 컷팅된 또는 달리 형성된 장착 개구들(160)을 또한 가질 수 있을 것이다. 바람직하게, 개구들(160)은 실질적으로 직사각형 배향으로 배열되고, 그리고 베이스 개구들(158)에 대해서 실질적으로 수직이 된다. 개구들(160)은 플럭스 베이스(110)에 대한 자석 조립체(114) 및 코일 조립체(112)의 부착을 허용하는 기능을 한다.

이제 도 6을 참조하면, 플럭스 조립체(104a)가 코일 조립체(112) 및 자석 조립체(114)를 포함한다.

코일 조립체(112)는 코일 장착부(190), 및 코일(192)을 가진다. 코일(192)은, 그러한 코일(192)을 코일 장착부(190) 상으로 장착하기 위해서 이용되는 2개의 장착 개구들(195)을 가질 수 있다. 코일 장착부(190)는 플럭스 베이스(110)의 개구들(160)과 실질적으로 정렬되도록 구성된 개구들(194)을 가진다. 개구들(194) 및 장착 개구들(160)을 통해서 볼트들(196)을 삽입함으로써, 플럭스 베이스(110) 상에 코일 장착부(190)가 장착될 수 있다. 또한, 코일 장착부(190)는 내부로 컷팅된 또는 달리 형성된 2개의 장착 개구들(195)을 가질 수 있으며, 상기 장착 개구들(195)은 장착 개구들(160)에 상응하도록 그리고 코일(192)을 코일 장착부(190)에 고정하기 위한 볼트들(197)을 수용하도록 구성된다. 코일(192)은 임의의 통상적인 코일(192)일 수 있고 그리고, 코일(192)로부터의 전자들이 코일(192)의 외부일 수 있는 전기 회로(미도시)를 통해서 흐르게 강제되도록, 코일(192)이 자석(172)으로부터의 자기 플럭스를 수용할 수 있는 한, 임의 타입의 또는 수의 권선들, 코어들 및/또는 폴들(poles)을 가질 수 있다.

이제 도 7을 참조하면, 코일 장착부(190)가 약 0.5 인치 두께일 수 있으나, 코일 장착부의 제조를 위해서 이용되는 재료 또는 발생기 조립체(100)가 직면할 것으로 예상되는 동작적 및 환경적 변수들에 따라서, 코일 장착부(190)의 치수들이 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 코일 장착부(190)는 개구들(194)을 통해서 코일 조립체(112)를 플럭스 베이스(110)에 대해서 구조적으로 부착하는 기능을 한다. 코일 장착부(190)는, 예를 들어, 볼트들, 너트들, 나사들, 용접부들, 접착제들을 통해서, 또는 임의의 다른 적합한 수단에 의해서 플럭스 베이스(110)에 직접적으로 부착될 수 있다. 코일 장착부(190)가 바람직하게, Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료로 제조될 수 있으며, 그리고 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들이 이용될 수 있다. 코일 장착부(190)가 고정된 위치에서 플럭스 베이스(110) 상으로 장착될 수 있다. 그 대신에, 예를 들어, 코일 장착부(190)가 플럭스 베이스(110)에 대해서 상대적으로 슬라이딩될 수 있게 허용하는 슬롯을 이용함으로써, 코일 장착부(190)가 조정가능한 위치에서 플럭스 베이스(110) 상으로 장착될 수 있다.

이제 도 8-11을 참조하면, 자석 조립체(114)는 바람직하게 자석(162), 자석 슬라이드(164), 자석 장착부(166), 및 선택적인 자석 브래킷(198)을 가진다.

자석(162)은 바람직하게, 자기적으로-전도적인 바아(magnetically-conductive bar)(170)로 연결된 자석들(168)의 쌍을 포함하고, 그에 따라 그들이 일체형 자석(172)을 형성한다. 자석들(168)은 임의의 자석들을 수 있고, 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있고, 그리고 등방적(isotropic) 또는 이방적 및 그들의 조합들일 수 있다. 자석들(168)은 임의의 강도를 가질 수 있고, 그리고 발생기 조립체(100)의 크기 및 출력 요건들에 따라서 가변적인 크기들 및 형상들을 가질 수 있다. 자석들(168)은 자석 조립체(114)와 코일 조립체(112) 사이의 공기 갭(116)의 적어도 일부를 형성하는 것, 그리고 바람직하게 코일 조립체(112)와 자기적으로 소통하는 것과 일치되는 임의의 구성으로 배열될 수 있다. 자석들(168)은 영구 자석들, 전자석들, 및 이들의 조합들일 수 있을 것이다. 자석들(168)의 쌍은 바람직하게 바아(170)를 통해서 연결되고, 그에 따라 일체형 자석(172)이 형성된다. 바아(170)는 바람직하게 스틸로 제조되나, 2개의 자석들(168)을 일체형 자석(172)으로 연결하는 기능을 하는 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있다. 그 대신에, 자석(172)이 단일 자석(미도시)을 포함할 수 있다. 바아(170)는 관통하여 형성된 중심 개구(200)를 가질 수 있고, 중심 개구(200)는 볼트(202)를 수용하도록 구성된다. 바아(170)는 또한 다우엘(dowel) 핀(206)을 부분적으로 수용하도록 구성된 다우엘 핀 개구(204)를 가질 수 있을 것이다.

이제 도 9a-9b를 참조하면, 자석 조립체(114)는 자석 슬라이드(164)를 더 포함하고, 그러한 자석 슬라이드에는 볼트들(214a 및 214b)을 통해서 또는 이하에서 설명하는 바와 같은 다른 적합한 수단에 의해서 선택적인 자석 브래킷(198)이 부착될 수 있다. 바람직하게, 자석 슬라이드(164)는 관통하여 형성된 2개의 개구들(216a 및 216b)을 가지며, 그 개구들(216a 및 216b)은 바람직하게 내부에 형성된 나사산들(threads)을 가진다. 자석 브래킷(198)을 자석 슬라이드(164)에 고정하기 위해서, 개구들(216a 및 216b)이 볼트들(214a 및 214b)을 수용하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 자석 슬라이드(164)는 또한 컷팅된 또는 달리 관통 형성된 중심 개구(218)를 가진다. 이하에서 설명하는 바와 같이, 중심 개구(218)는 자석 브래킷(198)을 지나서 연장하는 볼트(202)의 임의 부분을 수용하도록 구성된다. 중심 개구(218)는 또한 슬라이드 조정 로드(182)를 내부에 수용하고 보유하도록 설계될 수 있을 것이다. 바람직하게, 슬라이드 조정 로드(182)는, 예를 들어, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱 재료, 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료로 제조될 수 있고, 그리고 바람직하게 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들이 이용될 수 있다. 슬라이드 조정 로드(182)가, 예를 들어, 에폭시, 에폭시 수지들, 또는 다른 적합한 접착제들의 이용에 의해서 중심 개구(218) 내부에 고정될 수 있다. 바람직하게, 슬라이드 조정 로드(182)는 자석 장착부(166)로부터 적어도 부분적으로 측방향으로 연장하는 나사산형 단부(220)를 가지며, 그에 따라 슬라이드 조정 와셔(222) 및 조정 너트(224)가 슬라이드 조정 로드(182)의 나사산형 단부(220)에 부착될 수 있다. 슬라이드 조정 와셔(222)가 자석 브래킷(198)에 대항하여(against) 놓일 수 있다. 스프링(미도시)이 슬라이드 조정 로드(182) 위로 삽입될 수 있고, 또는 임의의 다른 적합한 수단을 이용하여 슬라이드 조정 와셔(222)를 자석 브래킷(198)에 대항하여 가압되게 유지할 수 있을 것이다. 자석 슬라이드(164)는 또한 관통하여 형성된 둘 이상의 개구들(226a 및 226b)을 포함할 수 있고, 그러한 개구들(226a 및 226b)은 바람직하게 개구들(216a 및 216b)에 대해서 실질적으로 수직이 된다.

바람직하게, 자석 슬라이드(164)는 1 인치 두께의 Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱들, 에폭시 수지들, 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료가 이용될 수 있을 것이며, 그리고 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들이 이용될 수 있다. 추가적으로, 자석 슬라이드(164)가 자석(172)을 지지할 수 있다면, 그리고 공기 갭(116)의 크기를 조정하기 위해서, 바람직하게 자석(172)의 위치를 플럭스 베이스(110) 및 코일 조립체(112)에 대해서 슬라이딩식으로 조정할 수 있다면, 자석 슬라이드(164)가 임의의 적합한 두께, 크기, 또는 형상을 가질 수 있다. 자석 슬라이드(164)는, 록다운(lockdown) 볼트들(180)을 자석 장착부(166)의 조정 슬롯들(178a 및 178b)을 통해서 그리고 개구부들(226a 및 226b) 각각의 내로 삽입함으로써, 플럭스 베이스(110) 상으로 장착될 수 있다. 자석 슬라이드(164)의 위치는 조정 너트(224)를 조이거나 느슨하게 함으로써 조정될 수 있고, 이는 록다운 볼트들(180)의 조정 슬롯들(178a 및 178b) 내로 슬라이딩시키는 결과를 초래하여, 자석 슬라이드(164)를 자석 장착부(166)에 대해서 그에 따라 플럭스 베이스(110) 및 코일 조립체(112)에 대해서 이동시킨다. 자석 슬라이드(164)를 제위치에서 고정하기 위해서, 록다운 볼트들(180)이 조여질 수 있다.

이제 도 10a-10b를 참조하면, 선택적인 자석 브래킷(198)이 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있고 그리고 실질적으로 편평한 표면들을 가질 수 있을 것이다. 자석 브래킷(198)이 2개의 장착 개구들(212a 및 212b), 중심 개구(208), 및 다우엘 핀 개구(204)를 가질 수 있다. 다우엘 핀 개구(204)는 다우엘 핀(206)을 적어도 부분적으로 수용하도록 구성될 수 있고, 그에 따라 다우엘 핀(206) 및 볼트(202)가 자석(172) 및 자석 브래킷(198)과 결합하게 되어, 자석(172) 및 자석 브래킷(198)의 서로에 대한 상대적인 회전을 방지한다. 그러나, 예를 들어, 복수의 다우엘 핀, 복수의 볼트, 그리고 나사들, 리벳들, 용접부들 또는 접착제들 중 하나 이상과 같은, 임의의 다른 적합한 수단을 이용하여 자석(172) 및 자석 브래킷(198)을 함께 고정할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 바람직하게, 자석 브래킷(198)은 컷팅된 또는 달리 관통하여 형성된 개구들(212a 및 212b)의 측방향 쌍을 가지며, 개구들(212a 및 212b)은 볼트들(214a 및 214b)을 각각 수용하도록 구성될 수 있다. 바람직하게, 자석 브래킷(198)이 알루미늄으로 제조되나, 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료로 제조될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이고, 그리고 바람직하게 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들이 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 자석 브래킷(198)은, 자석(172)을 자석 슬라이드(164)에 연결하는 기능을 하는 한, 여러 가지 형상들 및 크기들을 가질 수 있다. 그 대신에, 자석 브래킷(198)이 생략될 수 있고, 그리고 자석(172)이 자석 슬라이드(164)에 직접적으로 연결될 수 있다.

이제 도 11을 참조하면, 자석 장착부(166)가 바람직하게 실질적으로 직사각형 형상이고 그리고 바람직하게 Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱들, 에폭시 수지들 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료가 이용될 수 있으며, 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들로 제조될 수 있다. 자석 장착부(166)는 플럭스 베이스(110)의 장착 개구들(160)과 실질적으로 정렬되도록 이격되는 4개 이상의 장착 개구들(174)을 가질 수 있을 것이다. 자석 장착부(166)는, 볼트들(미도시)을 상응하는 장착 개구들(174) 및 장착 개구들(160)을 통해서 삽입함으로써, 플럭스 베이스(110) 상으로 장착될 수 있을 것이다. 자석 장착부(166)는 또한 내부로 컷팅된 2개의 조정 슬롯들(178a 및 178b)을 가질 수 있을 것이다. 조정 슬롯들(178a 및 178b)은 자석 슬라이드(164)의 개구들(212a 및 212b)에 상응할 수 있다. 조정 슬롯들(178a 및 178b)은 록다운 볼트들(180)(미도시)이 조정 슬롯들(178a 및 178b) 및 개구들(212a 및 212b)을 통해서 삽입될 수 있게 허용하고, 그리고 록다운 볼트들(180)이 조정 슬롯들(178a 및 178b) 내로 슬라이딩될 수 있게 허용하여, 자석 슬라이드(164)가 자석 장착부(166)에 대해서 슬라이딩식으로 조정될 수 있게 하는 기능을 할 수 있을 것이다. 코일 조립체(112)가 플럭스 베이스(110) 상에 장착됨에 따라, 자석 슬라이드(164)가 자석 장착부(166) 상으로 장착되고, 그리고 자석 슬라이드(164)를 자석 장착부(166)에 대해서 슬라이딩시킴으로써, 공기 갭(116)의 크기가 조정될 수 있다. 자석 슬라이드(164)가 희망하는 위치에 있게 되면, 록다운 볼트들(180)을 조이는 것에 의해서 자석 슬라이드(164)가 고정될 수 있다.

이제 도 12-14c를 참조하면, 간섭 드럼 조립체(106)가 샤프트(118), 원통형 드럼(226), 및 상기 샤프트(118)가 회전될 때 상기 드럼(226)이 회전될 수 있게 허용할 수 있도록 상기 드럼(226)을 상기 샤프트(118)에 연결하는 허브(130)를 포함할 수 있다. 샤프트(118)는 샤프트 하우징(230) 내부에 수용될 수 있고, 상기 샤프트 하우징은 베이스 플레이트(102) 상에 장착될 수 있을 것이다. 상기 샤프트 하우징(230)은 베어링 튜브(232), 샤프트 베어링들(124), 거싯(234), 긴 거싯 볼트들(236a), 및 짧은 거싯 볼트들(236b)을 포함할 수 있을 것이다. 바람직하게, 샤프트 하우징(230)은 베이스 볼트들(108)을 통해서 베이스 플레이트(102) 상으로 장착되고, 그에 따라 샤프트 하우징(230)이 베이스 플레이트(102)의 중심 개구(136) 위에서 실질적으로 센터링되고, 그리고 샤프트(118)가 베이스 플레이트(102)의 중심 개구(136)를 통해서 연장한다. 베어링 튜브(232)가 실질적으로 원통형 형상일 수 있고, 그리고 제 1 행의 개구들(240a) 및 컷팅된 또는 달리 관통 형성된 제 2의 수직으로 오프셋된 세트의 개구들(240b)을 가질 수 있을 것이다. 개구들(240a 및 240b)은 그들 내부로 형성된 나사산들을 가지고 그리고 내부로 긴 거싯 볼트들(236a) 및 짧은 거싯 볼트들(236b)을 각각 수용하도록 구성된다. 개구들(240a 및 240b)은 베어링 튜브(232)의 길이방향 축에 대해서 실질적으로 수직이 될 수 있다.

베어링 튜브(232)가 또한 그 하단 단부 및 상단 단부 내에 형성된 둘 이상의 환형 리세스들(246)을 가질 수 있을 것이다. 2개의 환형 리세스들(246)은 환형 샤프트 베어링들(124)을 내부에서 수용 및 보유하도록 구성될 수 있다. 샤프트 베어링들(124)은 베어링 튜브(232)와 협력하여 샤프트(118)를 회전가능하게 고정 및 수용할 수 있고, 그리고 샤프트의 중심 축(120) 주위로 샤프트(118)가 매끄럽게 회전하도록 보장한다. 개구들(240)은 베어링 튜브(232)의 원통형 표면을 따라서 대각선방향으로 대향될 수 있다. 바람직하게, 베어링 튜브(232)는 Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱들, 에폭시 수지들, 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 재료로 제조될 수 있으며, 그리고 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들이 이용될 수 있다.

이제 도 15a-15c를 참조하면, 거싯(234)은 상기 표면(132)에 실질적으로 수직한 베어링 튜브 표면(252) 및 하단부 표면(250)을 가질 수 있다. 하단부 표면(250)은 내부에 형성된 2개의 개구들(254)을 가진다. 개구들(254)은 내부에 형성된 나사산들을 가질 수 있고, 그리고 거싯(234)을 베이스 플레이트(102) 상에 장착하기 위해서 베이스 볼트들(108)을 수용하도록 구성될 수 있을 것이다. 베어링 튜브 표면(252)은 내부로 컷팅된 또는 달리 형성된 둘 이상의 개구들(256a 및 256b)을 가질 수 있다. 베어링 튜브(232)를 거싯(234)에 대해서 고정하기 위해서, 개구들(256)은 긴 거싯 볼트들(236a) 및 짧은 거싯 볼트들(236b) 각각을 관통 수용하도록 구성될 수 있다. 거싯들(234)의 베어링 튜브 표면들(252)이 베어링 튜브(232)를 베이스 플레이트(102)에 대한 실질적으로 수직인 배향으로 지지하도록 하기 위해서, 몇 개의 거싯들(234)이 베어링 튜브(232)에 고정될 수 있다.

베어링 튜브(232)에 장착된 거싯들(234)의 수가 하나와 같이 적을 수 있고, 그리고 베어링 튜브(232) 및 거싯들(234)의 크기에 따라서 임의의 홀수 또는 짝수가 될 수 있다. 짝수의 거싯들(234)이 이용될 때, 거싯들(234)은 바람직하게 대각선 방향으로 대향된 위치들에서 베어링 튜브(232) 상에 장착된다. 홀수의 거싯들(234)이 이용될 때, 거싯들(234)은 바람직하게 베어링 튜브(232)의 원통형 표면을 따라서 규칙적인 간격들로 배치되며, 그에 따라 임의의 2개의 거싯들(234) 사이의 거리가 임의의 다른 2개의 거싯들(234) 사이의 거리와 실질적으로 동일하게 된다. 그 대신에, 거싯(234)이 생략될 수 있고 그리고 베어링 튜브(232)가 당업계에 공지된 통상적인 수단에 의해서 베이스 플레이트(102)에 대해서 고정될 수 있다. 예를 들어, 베어링 튜브(232)가 베이스 플레이트(102)에 대해서 용접될 수 있을 것이다. 그 대신에, 베어링 튜브(232) 및 베이스 플레이트(102)가 일체형 본체로서 형성될 수 있을 것이다.

바람직하게, 거싯(234)은 Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료로 제조될 수 있으나, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱들, 에폭시 수지들, 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 다른 재료로 제조될 수 있고, 그리고 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들이 이용될 수 있다.

이제 도 16을 참조하면, 도 2에 도시된 발생기 조립체(100)의 드럼(226)을 제조하는 바람직한 방법(400)이 단계들(402-420)을 포함하며, 이에 대해서는 이하에서 구체적으로 설명할 것이다.

이제 도 17a-17b를 참조하면, 단계(402)는 허브(130)를 맨드릴(260)에 부착하는 단계를 포함한다. 허브(130)는 2개의 개구들(258a 및 258b)을 가지는 것으로 도시되어 있다. 바람직하게, 개구들(258a 및 258b)은 그들 내로 형성된 나사산들을 가진다. 맨드릴(260)은 그러한 맨드릴에 부착된 2개의 디스크-형상의 측부들(sides)(262)을 가질 수 있고, 그리고 각각의 개구들(258a 및 258b) 내로의 긴 볼트(266) 및 짧은 볼트(264)의 삽입을 통해서 허브(130)에 부착되는 것으로 도시되어 있다. 바람직하게, 허브(130)는 디스크 형상이고 그리고 편평한 표면(268) 및 축방향 표면(270)을 가질 수 있을 것이다. 환형 리세스(272)는 바람직하게 허브(130)의 축방향 표면(270) 내에 형성된다. 환형 리세스(272)는 드럼(226)의 원통형 측벽(276)의 여러 층들에 대한 구조적 지지를 제공하는 기능을 한다. 허브(130)는 Garolite G-10라는 명칭으로 판매되는 타입의 재료와 같은 열경화성 플라스틱 라미네이트 재료와 같은 임의의 적합한 재료로 제조될 수 있으나, Plexiglas™ 와 같은 아크릴계 플라스틱들, 또는 적합한 강도 및 내구성을 가지는 임의의 재료가 이용될 수 있다. 바람직하게, 와전류가 발생기 조립체(100) 내에서 유도될 가능성을 제한하기 위해서, 허브(130)가 비-전도성 및/또는 비-철계 재료들로 제조된다. 바람직하게, 맨드릴(260)은 실질적으로 원통형인 외부 표면(278)을 가진다.

몰드 이형제, 또는 필름이 표면(278) 상으로 도포되나, 허브(130) 상으로는 도포되지 않는다. 몰드 이형제 또는 필름은, 예를 들어, 왁스-기반의 몰드 이형제들, 수성 몰드 이형제들, 실리콘-기반의 몰드 이형제들, Teflon^® 기반의 몰드 이형제들, 및 이들의 조합들과 같이, 당업계에서 공지된 임의의 통상적인 몰드 이형제 또는 필름일 수 있다. 몰드 이형제는 마무리된 원통형 측벽(276)을 맨드릴(260)로부터 추후에 분리하는 기능을 하는 한편, 동시에 원통형 측벽(276)이 허브(130)에 부착된 상태로 유지될 수 있게 허용한다. 맨드릴(260)은 제조, 가공, 및 분해/재조립 중에 그 형상을 유지할 수 있는, 예를 들어, 항공기-등급의 알루미늄 또는 비-금속들과 같은 다른 재료들과 같은 임의의 재료로부터 제조될 수 있다.

이제 도 18a-18b를 참조하면, 단계(404)는 표면(278)의 상단부 상에 그리고 환형 리세스(272) 내로 에폭시-기반의 유리섬유의 제 1 층(280)을 구축하는 것을 포함한다. 바람직하게, 제 1 층(280)은 맨드릴(260)의 표면(278) 위에서 약 0.157 인치의 실질적으로 균일한 두께를 가지고, 그리고 바람직하게 환형 리세스(272) 위에서 상이한 두께를 가진다. 그러나, 드럼(226)의 크기 및 발생기 조립체(100)에 대한 예상되는 동작 변수들에 의해서 요구되는 바에 따라서, 제 1 층(280)이 가변적인 두께를 가질 수 있고 그리고 상이한 두께를 가지는 둘 초과의 부분들을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직하게, 제 1 층(280)은 에폭시-기반의 유리 섬유들로 제조되나, 당업계에 공지된 바와 같은 임의의 다른 적합한 재료가 이용될 수 있다. 제 1 층(280)은 드럼(226)의 원통형 측벽(276)의 최내측 층이고, 그리고 원통형 측벽(276)의 남은 층들에 대한 구조적인 지지를 제공하는 기능을 할 수 있을 것이다.

이제 도 19a-19b를 참조하면, 단계(406)는 제 1 층(280) 내로 시트(282)를 기계가공하는 것을 포함한다. 바람직하게, 시트(282)는, 환형 리세스(272) 위로 적어도 부분적으로 그리고 표면(278) 위로 적어도 부분적으로 연장하는 폭을 가지고, 그리고 바람직하게 균일한 두께(또는 깊이)를 가진다. 그러나, 시트(282)가 상이한 두께 또는 깊이들을 가지는 둘 이상의 지역들(areas)을 가질 수 있으며, 그리고 환형 리세스(272) 위로 연장하지 않을 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 20a-20b를 참조하면, 단계(408)는, 제 2 층(284)의 폭이 바람직하게 시트(282)의 폭과 실질적으로 동일하도록, 자기 차폐 필름의 제 2 층(284)을 제 1 층(280) 주위로 랩핑하는 것을 포함한다. 제 2 층(284)은 상표명 Metglas^®로 판매되고, 그리고 미국 특허출원 11/320,744 에 개시된 바와 같은 자기 차폐 필름으로 제조될 수 있다. 그 대신에, 영구자석화가 되는 것에 대한 저항을 가지고 그리고 자기장을 재지향시킬 수 있는 임의 재료를 이용하여 제 2 층(284)을 형성할 수 있다. 하나의 비-제한적인 예에서, 희망하는 기계적 및 전자기적 성질들을 가지는 하나 이상의 적합한 비정질 또는 결정질 금속 합금 리본, 필름, 또는 와이어를 이용하여 제 2 층(284)을 구성할 수 있다. 바람직하게, 제 2 층(284)은 약 0.200 인치의 두께를 가지나, 그 두께는 드럼(226)의 크기, 이용되는 자기장의 강도, 또는 발생기 조립체(100)의 다른 동작 변수들에 따라서 달라질 수 있다. 제 2 층(284)은 드럼(226)의 원통형 측벽(276)의 자기장 불투과성 원통형 층(284)을 생성하는 기능을 한다.

이제 도 21a-21b를 참조하면, 단계(410)는, 제 3 층(286)의 폭이 바람직하게 제 1 층(280)의 폭과 실질적으로 동일하도록, 표면(278) 및 측방향 표면(270)의 상단부 상에 에폭시 기반의 유리 섬유로 이루어진 제 3 층(286)을 구축하는 것을 포함한다. 바람직하게, 제 3 층(286)은 제 2 층(284) 위에서 실질적으로 균일한 두께를 가지고, 그리고 바람직하게 제 1 층(280) 위에서 상이한 두께를 가진다. 그러나, 드럼(226)의 크기 및 발생기 조립체(100)의 예상되는 동작 변수들에 의해서 요구되는 바에 따라서, 제 3 층(286)이 가변적인 두께들을 가질 수 있고 그리고 상이한 두께를 가지는 2개 초과의 구역들을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 바람직하게, 제 3 층(286)은 에폭시-기반의 유리섬유들로 제조되나, 임의의 다른 적합한 재료가 이용될 수 있다. 바람직하게, 제 3 층(286)이 제 1 층(280)과 협력하여, 실질적으로 완전하게 제 2 층(284)을 둘러싸고, 그리고 제 2 층(284)에 대한 구조적 지지를 제공한다.

이제 도 22a-22b를 참조하면, 단계(412)는 자기장 투과성 개구들(288)을 원통형 측벽(276) 내로 형성하는 것을 포함한다. 개구들(288)은, 예를 들어, 제 3 층(286) 및 제 2 층(284)을 통해서 실질적으로 완전하게 컷팅함으로써, 그리고 바람직하게 제 1 층(280)을 통해서 부분적으로만 컷팅함으로써 형성될 수 있다. 바람직하게, 2개의 개구들(288)이 원통형 측벽(276) 상에서 직선적인 축방향 라인을 따라서 형성되고, 그러한 2개의 개구들은 바람직하게 중간 구역(290)에 의해서 분리되며, 그러한 중간 구역에서 제 3 층(286), 제 2 층(284) 및 제 1 층(280) 중 어느 것도 컷팅되지 않는다. 2개의 개구들(288)은 2개의 단부 구역들(292)을 추가적으로 형성할 수 있고, 그러한 단부 구역들에서 층들이 컷팅되지 않는다. 하나의 개구(288) 만이 또는 둘 초과의 개구들(288)이 원통형 측벽(276)의 층들 중 하나 이상의 내부로 컷팅될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 개구들(288)이 제 2 층(284)을 통해서 실질적으로 완전하게 연장하는 경우에, 개구들(288)이 제 1 층(280) 내로 연장하지 않을 수 있을 것이다. 개구들(288)은 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해서 형성될 수 있을 것이다.

개구들(288)은 원통형 측벽(276) 내로 자기장 투과성 구역들(294)을 생성하는 기능을 한다. 개구들(288)은 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있고 그리고, 예를 들어, 1 인치 x 1.75 인치의 치수들을 가질 수 있다. 그러나, 개구들(288)의 크기들 및 형상들은, 본원에 개시된 발명적인 개념들의 범위로부터 벗어나지 않고도 변경될 수 있을 것이다.

색인(indexing) 메커니즘을 이용하여 정확하게 12°로 맨드릴(260)을 회전시킨 후에, 개구들(288)의 제 2 세트가 전술한 바와 같이 형성될 수 있을 것이다. 바람직하게, 30쌍의 개구들(288)이 드럼(226)의 층들 내로 컷팅되고, 그러한 30쌍들은 드럼(226)의 원통형 측벽(276)의 전체 360°를 커버하기 위해서 12°만큼 이격된다. 개구들(288)의 이러한 바람직한 수 및 배향들은 다음과 같이 6개의 플럭스 조립체들(104a)의 바람직한 수와 관련된다: 6개의 플럭스 조립체들(104a)은 드럼(226)의 원통형 측벽(276) 주위로 균일하게 이격되어, 플럭스 조립체들(104a) 사이에 60°의 분리를 초래한다. 각각의 개구(288)는 드럼(226)의 원통형 측벽(276)을 따라서 자기장 투과성 구역(294)을 형성한다. 나머지 구역들(296)은 제 2 층(284)으로 인해서 자기장 불투과성이 된다.

자석들(172)을 자기장 불투과성 구역들(296) 상으로 당기는 것의 밸런싱을 위해서 그리고 동요를 피하기 위해서, 개구들(288)의 쌍들의 수가 바람직하게 2 및 3 모두에 의해서 나누어질 수 있고, 그에 따라 임의의 2개의 대각선 방향으로 대향된 플럭스 조립체들(104a)의 쌍들이 바람직하게 개구(288)와 동시에 정렬되도록 또는 자기장 불투과성 구역(296)과 동시에 정렬되도록 개구들(288)의 쌍들이 배치되도록 보장된다. 다른 적합한 수의 개구들의 쌍들 즉: 예를 들어, 36개(10°만큼 이격됨), 24개(15°만큼 이격됨), 18개(20°만큼 이격됨), 12개(30°만큼 이격됨), 또는 6개(60°만큼 이격됨)이 가능할 수 있다. 만약 6개가 아닌 플럭스 조립체들(104a)의 수가 이용된다면, 플럭스 조립체들(104a)의 수와 개구들(288)의 수 사이의 상이한 관계가 이용될 수 있을 것임을 이해하여야 할 것이다. 플럭스 조립체들(104a)의 수와 개구들(288)의 수 사이의 관계의 계산은 본 개시 내용의 이점을 취득한 당업자에게는 용이한 것이 될 수 있을 것이다.

개구들(288)의 수가 개구들(288)의 형상 및 크기, 그리고 개구들(288)의 몇 개의 쌍들 사이의 각도들의 거리(distance in degrees)에 따라서 변경될 수 있을 것임을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 개구들(288)의 하나의 쌍이 본원에서 개시된 발명적인 개념들의 일부 예시적인 실시예들에서 이용될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 23a-23b를 참조하면, 단계(414)는, 바람직하게 제 3 층(286)의 두께와 실질적으로 동일한 두께까지 에폭시 또는 다른 적합한 재료로 개구들(288)을 충진하는 것을 포함한다. 에폭시 대신에 임의의 적합한 재료를 이용할 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 에폭시의 두께가 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 24a-24b를 참조하면, 단계(416)는 드럼(226)의 전체적인 원통형 측벽(276)을 따라서 둘 이상의 환형 홈들(298)을 형성하는 것을 포함한다. 환형 홈들(298)은 당업계에 공지된 임의의 방법에 의해서 형성될 수 있을 것이다. 바람직하게, 환형 홈들(298)은 제 3 층(286)의 두께 보다 얕은 깊이로 형성된다. 환형 홈들(298)이 제 2 층(284)에 도달하지만 않는다면, 환형 홈들(298)의 깊이가 변경될 수 있을 것이다. 바람직하게, 환형 홈들(298)은 서로 평행하고, 그리고 개구들(288)을 둘러쌀 수 있다. 바람직하게, 환형 홈들(298)은, 개구들(288)을 또한 분리하는 상승된 중간 구역(290)에 의해서 분리된다. 또한, 환형 홈들(298)은 바람직하게 상승된 단부 구역들(292)에 의해서 양 측부들 상에서 바람직하게 프레임화된다(framed). 환형 홈들(298)은 드럼(226)의 원통형 측벽(276)에 대해서 구조적 지지 및 강도를 제공하는 기능을 하는 한편, 동시에 공기 갭(116) 내측에 배치된 원통형 측벽(276)의 두께를 최소화하는 기능을 한다. 환형 홈들(298)의 수가 개구들(288)의 수에 상응하여 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 예를 들어, 복수의 환형 홈들(298)과 반대로, 본원에 개시된 발명적인 개념(들)의 대안적인 실시예들이 환형 홈들(298)을 가지지 않을 수 있고, 또는 하나의 환형 홈(298)을 가질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 25a-25b를 참조하면, 단계(418)는 드럼(226)으로부터 맨드릴(260)을 제거하는 것을 포함한다. 짧은 볼트(264) 및 긴 볼트(266)가 제거될 수 있고, 그리고, 예를 들어, 2개의 볼트들(300)을 이용하여 맨드릴(260)을 드럼(226)으로부터 멀리 밀어 낼 수 있다. 맨드릴(260)이 당업계에 공지된 임의의 다른 적합한 수단에 의해서 제거될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

이제 도 26을 참조하면, 단계(420)는 마무리된 드럼(226)을 세정 및 밸런싱하는 것을 포함한다. 만약 드럼(226)이 밸런스를 벗어난다면(off-balanced), 하나 이상의 중량경감(lightening) 홀들(302)이 허브(130) 내로 드릴가공될 수 있을 것이다. 추가적으로, 허브(130)로부터 가장 멀리 배치된 원통형 측벽(276)의 모서리가 라운딩처리될 수 있을 것이다. 또한, 드럼(226)의 원통형 측벽(276)이, 예를 들어, 매끄럽게 처리되거나 폴리싱될 수 있을 것이다. 드럼(226)은, 예를 들어, 샌드 블래스팅, 연마, 또는 밸런싱 또는 중량 교정, 및 이들의 조합과 같이, 당업계에 공지된 임의의 다른 수단에 의해서 밸런싱될 수 있을 것이다.

드럼(226)의 원통형 측벽(276)을 포함하는 층들의 수가, 예를 들어, 하나의 층으로부터 4개 이상의 층들까지 변경될 수 있고, 그리고 이용되는 다른 층들의 상대적인 위치들이 변경될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 또한, 허브(130)는 드럼(226)의 제 1 층을 또한 포함할 수 있을 것이다. 또한, 본원에 개시된 발명적인 개념들로부터 벗어나지 않고도, 드럼(226)이 다른 방법들 및 재료들을 이용하여 제조될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 이러한 발명적인 개념들의 일부 실시예들에서 측벽을 따라서 자기장 불투과성 구역을 형성하도록, 자기장 투과성 재료의 특정 배열체들이 구성될 수 있을 것이다.

동작 중에, 본원에 개시된 발명적인 개념들에 따른 발생기 조립체(100)가 다음과 같이 전기를 생성할 수 있을 것이다: 바람직하게, 샤프트(118)가 풍력 발생기 터빈(50)의 샤프트(56)에 연결된다. 풍력이 풍력 발생기 터빈(50)의 블레이드들(52)을 회전시킴에 따라서, 기계적인 에너지가 제공되어 샤프트(118)를 회전시키고, 이는 다시 자석(172)을 코일(192)로부터 분리시키는 공기 갭(116) 내부의 원통형 측벽(276)을 회전시킨다. 드럼(226)이 회전됨에 따라, 원통형 측벽(276)의 교번적인 자기장 투과성 구역들(294) 및 자기장 불투과성 구역들(296)이 바람직하게 자석(172)과 코일(192) 사이에서 교번적으로 배치된다. 바람직하게, 자기장 투과성 구역들(294)은 자기장이 드럼(226)의 원통형 측벽(276)을 통과할 수 있게 허용하고, 그리고 자기장 불투과성 구역들(296)은 자기장을 재지향시키며, 그에 따라 그러한 자기장이 원통형 측벽(276)을 통과하지 못하게 된다. 이러한 교번적인 자기장은 방사상 플럭스를 생성하고, 그러한 플럭스는 코일(192) 내로 전류를 유도한다. 이어서, 전류가 외부 회로를 통해서 유동하도록 허용되고, 그리고 필요에 따른 이용가능한 전압 및 주파수를 위한, 정류기들, 인버터들, 및 변압기들과 같은 장치들에 의한 의도된 이용을 위해서 최적화된 출력을 가질 수 있을 것이다.

발생기 조립체(100)의 샤프트(118)를 회전시키기 위해서 이용되는 기계적인 에너지가, 예를 들어, 수력 터빈, 증기 터빈, 내연기관, 증기 엔진, 석탄 터빈, 또는 수차(water wheel)와 같은(그러나, 명백하게 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다), 임의의 적합한 공급원으로부터 공급될 수 있다. 풍력 발생기 터빈(50)의 샤프트(56)와 발생기 조립체(100)의 샤프트(118) 사이의 연결은 직접적인 기계적인 연결일 수 있고, 또는 대안적으로 기어박스, 속도 제어 조립체, 또는 브레이크 조립체가 샤프트(56)를 샤프트(118)에 연결하기 위해서 이용될 수 있을 것이다. 또한, 복수의 개구들 및 플럭스 조립체들로 드럼(226)을 재구성할 수 있는 능력 및 설계의 본질로 인해서, 하나 초과의 자기장 변화가 드럼(226)의 단일 회전에서 유도될 수 있음에 따라서, 이러한 장치는 풍력 또는 수력 구동형 터빈들과 같은 저 rpm 환경들에 매우 적합하나, 이러한 것으로 제한되는 것은 아니다.

본원에서 주어지고 설명된 치수들은 본원에 개시된 발명적인 개념들에 따른 발생기 조립체(100)의 상업적인 실시예에 적합하지 않을 수도 있을 것이다. 본원에 개시된 발명적인 개념들을 이용하여 구축된 발생기 조립체(100)의 상업적인 실시예는 치수들이 상당히 더 클 수 있을 것이고, 그리고 많은 수의 플럭스 조립체들(104a)을 포함할 수 있을 것이다. 본원에 개시된 발명적인 개념들의 예시적인 상업적인 실시예가 도 27-28에 도시되어 있다. 발생기 조립체(100)의 출력을 높이기 위해서, 발생기 조립체(100)가 복수의 행(310)으로 배열된 플럭스 조립체들(104a, 104b, 및 104c)의 복수의 행을 가진다. 예를 들어, 드럼(226)을 따라서, 둘 이상의 플럭스 조립체들(104a)이 행(310a)을 형성하도록, 둘 이상의 플럭스 조립체들(104b)이 행(310b)을 형성하도록, 그리고 둘 이상의 플럭스 조립체들(104c)이 행(310c)을 형성하도록, 복수의 플럭스 조립체(104a, 104b, 및 104c)가 배치될 수 있다. 효율 증가를 위해서, 하나, 둘, 또는 셋 이상의 행들(310a, 310b, 및 310c)이 복수의 플럭스 조립체(104a, 104b, 및 104c)에 의해서 형성될 수 있다. 도 28에 도시된 바와 같이, 각각의 행(310) 내의 플럭스 조립체들(104)이 고정된(fixed) 양(Φ) 만큼(이러한 예에서는 60°만큼) 각도적으로 오프셋될 수 있다. 또한, 각각의 행(310) 사이의 플럭스 조립체들(104)이 고정된 양(θ) 만큼 각도적으로 오프셋될 수 있으며, 이러한 예에서 상기 고정된 양이 20°이다. Φ 및 θ이 변경될 수 있고 그리고 발생기 조립체(100)의 각각의 행(310) 내의 플럭스 조립체들(104)의 수 및 행들(310)의 수에 의존할 것이다.

영구 자석들이 자기장 공급원으로서 설명되었지만, 본원에 개시된 발명적인 개념들의 범위 및 사상으로부터 벗어나지 않고도, 전자석들, 영구 자석들의 조합들 및 전자석들, 또는 임의의 다른 적합한 자기장 공급원이 또한 본원에 개시된 발명적인 개념들과 함께 이용될 수 있을 것이다.

전술한 설명으로부터, 본원에 개시된 발명적인 개념들은, 본원에 개시된 발명적인 개념들의 고유의 목적들 및 장점들 뿐만 아니라, 본원에서 언급된 목적들을 실행하고 그리고 장점들을 획득하도록 구성될 수 있다는 것이 명백하다. 본원에 개시된 발명적인 개념들의 이러한 바람직한 실시예들이 본원의 개시를 위해서 설명되었지만, 당업자에게 용이하게 제시될 수 있고 그리고 본원에 개시된 그리고 청구된 발명적인 개념들의 범위 및 사상 내에서 달성될 수 있는 많은 변화들이 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims

전자기 발생기로서:
갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체; 및
측벽을 가지는 간섭 드럼으로서, 상기 측벽은 갭의 내부에 적어도 부분적으로 배치되고 그리고 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하는, 간섭 드럼을 포함하고;
상기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하기 위해서, 상기 간섭 드럼이 적어도 하나의 코일에 대해서 그리고 적어도 하나의 자기장 공급원에 대해서 이동가능한, 전자기 발생기.
제 1 항에 있어서,
상기 갭이 축방향 갭인, 전자기 발생기.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 간섭 드럼이 적어도 하나의 코일 내에서 자기 플럭스를 생성하도록 구성되는, 전자기 발생기.
제 3 항에 있어서,
상기 자기 플럭스가 방사상 자기 플럭스인, 전자기 발생기.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
서로로부터 60°만큼 분리된 6개의 플럭스 조립체들을 더 포함하는, 전자기 발생기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기장 공급원이 영구 자석을 포함하는, 전자기 발생기.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 자기장 공급원이 전자석을 포함하는, 전자기 발생기.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽은 둘 이상의 자기장 투과성 구역들에 의해서 분리된 둘 이상의 자기장 불투과성 구역들을 포함하는, 전자기 발생기.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽이 원통형 구성을 가지는, 전자기 발생기.
전기 에너지의 발생기에서 이용되도록 구성된 간섭 드럼으로서:
허브; 및
상기 허브로부터 연장하는 측벽을 포함하고;
상기 측벽이 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하는, 간섭 드럼.
제 10 항에 있어서,
상기 허브가 하나 이상의 스포크들을 포함하는, 간섭 드럼.
제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
상기 측벽은 코일과 자기장 공급원을 분리하는 갭 내부에 적어도 부분적으로 위치될 수 있는, 간섭 드럼.
제 12 항에 있어서,
자기 플럭스가 상기 코일 내에 생성되도록, 상기 코일과 자기장 공급원을 분리하는 갭 내부에서 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 위치시키기 위해서, 상기 간섭 드럼이 중심 축 주위로 회전될 수 있는, 간섭 드럼.
제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽은 둘 이상의 자기장 불투과성 구역들에 의해서 분리된 둘 이상의 자기장 투과성 구역들을 더 포함하는, 간섭 드럼.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
상기 갭이 축방향 갭인, 간섭 드럼.
제 10 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽이 원통형 구성을 가지는, 간섭 드럼.
벽을 가지는 맨드릴을 허브에 부착하는 단계; 및
간섭 드럼의 측벽을 하나 이상의 교호적인 자기장 투과성 구역 및 하나 이상의 자기장 불투과성 구역으로 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제 17 항에 있어서,
상기 허브가 상기 허브의 축방향 표면 상의 환형 리세스를 더 포함하는, 방법.
제 18 항에 있어서,
상기 허브가 하나 이상의 스포크들을 더 포함하는, 방법.
제 18 항 또는 제 19 항에 있어서,
자기장 투과성 재료의 제 1 층이 상기 벽 위에서 제 1 두께를 가지고 그리고 상기 환형 리세스 위에서 제 2 두께를 가지도록, 자기장 투과성 재료의 제 1 층을 상기 벽 상으로 그리고 상기 환형 리세스 내로 구축하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 20 항에 있어서,
상기 제 1 층 내로 시트를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 시트는 환형 리세스 위로 적어도 부분적으로 그리고 상기 벽 위로 실질적으로 완전하게 연장하는 제 1 깊이 및 제 1 폭을 가지는, 방법.
제 21 항에 있어서,
자기장 불투과성 재료의 제 2 층을 상기 시트 내로 구축하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 2 층은 상기 시트의 제 1 깊이와 실질적으로 동일한 제 3 두께를 가지는, 방법.
제 22 항에 있어서,
자기장 투과성 재료의 제 3 층을 상기 벽 상으로 그리고 상기 환형 리세스 내로 구축하는 단계를 더 포함하고, 상기 제 3 층이 제 4 두께를 가지는, 방법.
제 23 항에 있어서,
상기 벽 위에 적어도 하나의 개구를 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 적어도 하나의 개구가 상기 제 3 층을 완전히 통해서 그리고 실질적으로 상기 제 2 층을 완전히 통해서 연장하는, 방법.
제 24 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구가 상기 간섭 드럼의 측벽 내에 자기장 투과성 구역을 형성하는, 방법.
제 24 항 또는 제 25 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 개구를 상기 제 3 층의 제 4 두께와 실질적으로 동일한 제 5 두께까지, 자기장 투과성 재료로 충진하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 17 항 내지 제 26 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 맨드릴을 상기 허브로부터 제거하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 17 항 내지 제 27 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 드럼을 밸런싱하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 17 항 내지 제 28 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 맨드릴의 벽 상으로 몰드 이형제를 도포하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제 23 항 내지 제 29 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 벽 위에 축방향으로 오프셋된 개구들의 쌍을 형성하는 단계를 더 포함하고, 상기 축방향으로 오프셋된 개구들의 쌍이 상기 제 3 층을 완전히 통해서 그리고 상기 제 2 층을 실질적으로 완전히 통해서 연장하는, 방법.
제 30 항에 있어서,
상기 축방향으로 오프셋된 개구들의 쌍이 중간 구역에 의해서 분리되는, 방법.
제 30 항 또는 제 31 항에 있어서,
상기 축방향으로 오프셋된 개구들의 쌍이 2개의 환형 단부 구역들을 형성하는, 방법.
전기 에너지를 생성하기 위해서 전자기 발생기를 이용하는 단계로서, 상기 전자기 발생기는:
갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체; 및
적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하고 그리고 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 갭 내에 적어도 부분적으로 배치되는 측벽을 구비하는 간섭 드럼을 포함하고,
상기 적어도 하나의 코일 내로 전류가 유도되도록, 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 상기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하여 자기 플럭스를 상기 적어도 하나의 코일 내로 생성하기 위해서 상기 간섭 드럼이 상기 갭 내부에서 이동가능한, 전자기 발생기 이용 단계; 및
전기 에너지가 전력망으로 흐를 수 있도록 허용하기 위해서 상기 적어도 하나의 코일과 상기 전력망 사이에 회로를 구축하는 단계를 포함하는, 방법.
제 33 항에 있어서,
상기 갭이 축방향 갭인, 방법.
제 34 항에 있어서,
상기 자기 플럭스가 방사상 플럭스인, 방법.
제 33 항 내지 제 35 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전자기 발생기가 6개의 플럭스 조립체들을 더 포함하는, 방법.
제 36 항에 있어서,
상기 6개의 플럭스 조립체들이 서로로부터 약 60°만큼 오프셋되는, 방법.
제 33 항 내지 제 37 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측벽은, 상기 갭 내에 적어도 부분적으로 배치되는, 둘 이상의 자기장 불투과성 구역들에 의해서 분리된 둘 이상의 자기장 투과성 구역들을 더 포함하는, 방법.
풍력 터빈으로서:
베이스 및 발생기 장착부를 가지는 타워;
상기 발생기 장착부에 부착되는 발생기 조립체를 포함하고;
상기 발생기 조립체는:
갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 구비하는 하나 이상의 플럭스 조립체; 및
적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하는 측벽을 구비하는 간섭 드럼으로서, 상기 측벽이 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 갭 내에서 적어도 부분적으로 회전가능하게 배치되는, 간섭 드럼; 및
상기 간섭 드럼 및 하나 이상의 플럭스 조립체 중 적어도 하나에 동작적으로 연결된 회전가능한 프로펠러를 포함하고;
상기 적어도 하나의 코일 내에서 전류가 유도되도록, 적어도 하나의 코일과 적어도 하나의 자기장 공급원을 분리하는 상기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하여 자기 플럭스를 상기 적어도 하나의 코일 내로 생성하기 위해서 상기 간섭 드럼이 회전가능한, 풍력 터빈.
제 39 항에 있어서,
상기 갭이 축방향 갭인, 풍력 터빈.
제 39 항 또는 제 40 항에 있어서,
상기 자기 플럭스가 방사상 자기 플럭스인, 풍력 터빈.
풍력 터빈으로서:
베이스;
상기 베이스에 연결된 나셀;
상기 나셀에 회전가능하게 연결된 제 1 샤프트 및 하나 이상의 블레이드를 구비하는 프로펠러; 및
상기 나셀 내에 적어도 부분적으로 배치되는 전자기 발생기를 포함하고;
상기 전자기 발생기는:
중심을 가지는 디스크-형상의 표면을 형성하는 베이스 플레이트;
상기 베이스 플레이트에 부착되고 상기 베이스 플레이트 상에서 방사상으로 연장하며, 축방향 공기 갭에 의해서 분리된 적어도 하나의 코일 및 적어도 하나의 자기장 공급원을 가지는 하나 이상의 플럭스 조립체;
상기 베이스 플레이트를 통해서 회전가능하게 연장되고 상기 프로펠러의 제 1 샤프트에 동작가능하게 연결되는 제 2 샤프트, 및 상기 축방향 갭 내부에 적어도 부분적으로 배치되는 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 포함하는 원통형 측벽을 가지는 간섭 드럼을 포함하고;
상기 적어도 하나의 코일 내에서 전류가 유도되도록, 상기 축방향 공기 갭 내부에서 상기 적어도 하나의 자기장 투과성 구역 및 상기 적어도 하나의 자기장 불투과성 구역을 교번적으로 배치하여 자기 플럭스를 상기 적어도 하나의 코일 내로 생성하기 위해서 상기 간섭 드럼이 상기 샤프트 주위로 회전가능한, 풍력 터빈.
제 42 항에 있어서,
상기 전자기 발생기가 디스크-형상의 표면을 따라서 약 60°만큼 분리된 6개의 플럭스 조립체들을 포함하는, 풍력 터빈.
제 42 항 또는 제 43 항에 있어서,
상기 프로펠러의 샤프트에 그리고 상기 간섭 드럼의 샤프트에 작동 연결된 기어박스를 더 포함하는, 풍력 터빈.
제 42 항 내지 제 44 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 간섭 드럼의 샤프트에 동작적으로 연결된 브레이크를 더 포함하고 있어, 상기 브레이크가 상기 간섭 드럼의 회전을 감속시키기 위해서 선택적으로 이용될 수 있는, 풍력 터빈.
제 42 항 내지 제 45 항 중 어느 한 항에 있어서,
전류가 적어도 하나의 코일로부터 전력망으로 흐를 수 있도록, 상기 적어도 하나의 코일이 외부 전기 회로에 전기적으로 연결되는, 풍력 터빈.
제 42 항 내지 제 46 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적어도 하나의 코일이 로드 밸런싱 시스템에 전기적으로 연결되는, 풍력 터빈.