(57)【要約】      （修正有）【課題】化石燃料またはガス状炭化水素を使用しない、したがって環境への汚染物の放出を回避する発電機を提供する【解決手段】交流発電機１６、交流発電機１６のローターを駆動する回転トルク発生システム１５、回転トルク発生システム１５に電気入力を提供するエネルギー保存手段１１、１２、エネルギー保存手段１１、１２にわたる電圧を監視する電圧センサー１３、交流発電機１６のローターの回転速度を測定する周波数センサー１４、エネルギー保存手段１１、１２を充電する充電手段１７、負荷状態を検出する負荷センサー１９、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作を付随する操作制御スイッチ２１、２２、２３、２４、２５、および２６とともに制御するコントローラー１０、および連続型バッテリー操作の発電機システム５０を、使用者が入切を切り替えるための入切スイッチ３０、から構成される。【選択図】図２
2010259311.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エネルギー保存手段１１、１２、
コントローラー１０に接続されるエネルギー出力のための負荷１８手段、
供給スイッチ２１、２２、モータースイッチ２５を経由するエネルギー保存手段１１、１２への入力接続、およびコントローラー１０への入力接続を有する、回転トルク発生手段１５、
交流発電機１６、回転トルク発生手段１５のシャフト４０に機械的に連結される交流発電機１６のローター、および負荷１８に接続される交流発電機１６の出力を有する、
運動エネルギーの保存および拡大のため、回転トルク発生手段１５のシャフト４０に連結されるフライホイール３１、
フライホイール３１の縁３３に連結され、運動エネルギーをトランスミッションローラー４３に伝達する手段であるレール４２、
フライホイール３１の基部に取り付けられ、運動エネルギーをトランスミッションローラー４３に伝達する手段であるプレート４６、
フライホイール３１の回転運動によって産出される運動エネルギーを受信するため、レール４２またはプレート４６と係合するトランスミッションローラー４３、
トランスミッションローラー４３に連結され、回転運動エネルギーを受信システムに伝達する手段であるトランスミッションシャフト４４、
回転運動中にフライホイール３１に大きい推進力を与えるようフライホイール３１に連結される少なくとも一対のジャイロスコープ３５、
ジャイロスコープ３５のサスペンションのためのフライホイール３１手段上に取り付けられるブラケット３４、
回転トルク発生手段１５の入力端末で電圧を監視する、電圧センサー１３、
回転トルク発生手段１５のシャフト４０、または交流発電機１６のローターのどちらかの回転速度を監視する、周波数センサー１４、
負荷１８によって引き出される負荷電流を計測する、負荷センサー１９、
交流発電機１６の出力に接続される入力、および充電スイッチ２３、２４を経由してエネルギー保存手段１１、１２に接続される出力を有する、エネルギー保存手段１１、１２のための充電手段１７、
供給スイッチ２１、２２、モータースイッチ２５、および充電スイッチ２３、２４、２６の開閉の制御を経由して、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作を制御する、コントローラー１０、
ユーザーが連続型バッテリー操作の発電機システム５０の入切を切り替えるための入切スイッチ３０、
から構成され、
その中でフライホイール３１に保存され、およびジャイロスコープ３５によって拡大される運動エネルギーは、回転トルク発生手段１５のシャフト４０によって交流発電機１６のローターに伝達され、それにより、交流発電機１６は運動エネルギーを電気エネルギーに変換することが可能になり、および、フライホイール３１によって生成される運動エネルギーは、レール４２、トランスミッションローラー４３、およびトランスミッションシャフト４４を経由して受信システムに伝達される、
連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２】
エネルギー保存手段１１、１２は、第一エネルギー保存手段１１および第二エネルギー保存手段１２から成る、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項３】
エネルギー保存手段１１、１２はＤＣ蓄電池群から成り、ＤＣ蓄電池群は稼働時間より短い再充電時間を有する、請求項１または２に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項４】
システムは、少なくとも一つのエネルギー保存手段１１、１２を含む、請求項１または３に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項５】
エネルギー保存手段１１、１２はスーパーキャパシタ蓄電池群またはウルトラキャパシタ蓄電池群である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項６】
交流発電機１６のローターは、プーリーおよびベルトトランスミッションシステムによって回転トルク発生手段１５のシャフト４０に機械的に連結される、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項７】
交流発電機１６のローターは、ステップ上昇／下降歯車駆動によって回転トルク発生手段１５のシャフト４０に機械的に連結される、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項８】
回転トルク発生手段１５のシャフト４０の速度は交流発電機１６のローターの速度の少なくとも三倍であり、また逆も同じである、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項９】
交流発電機１６のローター速度の、回転トルク発生手段１５のシャフト４０速度に対する比率は、ローターおよびシャフト４０にそれぞれ連結される、プーリーまたは歯車の直径の寸法決め方法によって制御される、請求項８に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１０】
回転トルク発生手段１５は、フライホイール３１が規定の速度に達するとき運動エネルギーを保存するため、フライホイール３１に連結される、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１１】
少なくとも一対のジャイロスコープ３５は、フライホイール３１が運動エネルギーを拡大できるようその回転運動中にフライホイール３１に大きい推進力を与えるため、フライホイール３１に連結される、請求項１または１０に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１２】
前記ブラケット３４は、ジャイロスコープ３５の位置決めかつ平衡のため、およびジャイロスコープ３５の回転および上昇／下降の動きを可能にするため、フライホイール３１に連結されるブラケット３４のスロット内に取り付けられるベアリングから成る、請求項１または１１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１３】
レール４２およびトランスミッションローラー４３は、トランスミッションシャフト４４を通して受信システムに運動エネルギーを伝達するよう回転軸が交差するように配置されるかさ歯車である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１４】
レール４２は好ましくは、しかし制限的ではなく、歯車およびトランスミッションローラー４３の回転運動を誘導するのに適するいずれの手段であることが可能である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１５】
レール４２、トランスミッションローラー４３、およびトランスミッションシャフト４４は、回転運動エネルギーを伝達する既知のいずれの型のトランスミッション手段に代用されることが可能である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１６】
さらに、周波数センサー１４が提供され、周波数センサー１４は、モータースイッチ２５入切を調製するコントローラー１０への入力を提供する、回転トルク発生手段１５のシャフト４０または交流発電機１６のローターのどちらかの回転速度をそれぞれに監視するため、回転トルク発生手段１５または交流発電機１６に取り付けられ、およびそれにより、回転トルク発生手段１５の励起または脱励起、および従って、電気生成に回転トルク発生手段１５に電源出力を最小化させる、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１７】
連続型バッテリー操作の発電機システム５０はさらに、負荷センサー１９が備わり、負荷センサー１９は負荷１８から引き出される負荷電流を測定するよう適合され、負荷が低いとき空転するエネルギー保存手段１１、１２の充電を有効にするよう、または必要とされるときにフル電力を使用する負荷を可能に有効にするよう、適切なコマンドを送るコントローラー１０に入力信号提供するため、コントローラー１０の入力ポートに接続される負荷センサー１９の出力を有する、請求項１または１６に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１８】
交流発電機１６は単相の交流発電機である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項１９】
交流発電機１６は三相の交流発電機である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２０】
交流発電機１６は永久電池交流発電機である、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２１】
コントローラー１０は、分離デジタル回路、分離アナログ回路、ハイブリッド分離アナログおよびデジタル回路、デジタルマイクロプロセッサ、またはデジタルマイクロコントローラーである、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２２】
回転トルク発生手段１５は、ＤＣモーターまたはインバータが備わるＡＣモーターでありうる、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２３】
回転トルク発生手段１５は、永久磁石モーターまたは誘導モーターである、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２４】
コントローラー１０に接続される電圧センサー１３は、前記電圧が既定の設定またはコントローラー１０内に設計または事前にプログラム化された電圧より下がり、それにより前記電圧が消耗したと見なされるとき検出できるよう、エネルギー保存手段の出力端末全体の電圧を測定する、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【請求項２５】
コントローラー１０への電源供給は、ＤＣバッテリーのような内部電源、または同時に操作するエネルギー保存手段１１、１２から引き出される出力でありうる、請求項１に記載の連続型バッテリー操作の発電機システム５０。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気エネルギーに変換される、運動エネルギーを保存および拡大させるためフライホイールおよびジャイロスコープを使用する、連続型バッテリー操作の発電機システムに関する。本発明の連続型バッテリー操作の発電機はまた、電気エネルギーから運動エネルギーを生成する。本発明の連続型バッテリー操作の発電機システムは、電気自動車、オートバイ、ボート、飛行機などを含む、様々な機械的および電気的機器への適用のための、電気および運動エネルギーを生成する手段を提供する。
【背景技術】
【０００２】
従来の発電の方法にはそれぞれに、費用が異なる構造、事業リードタイム、利点および欠点がある。発電の従来の方法は、火力発電所、ガスタービン、および水力発電所を含む。 火力発電所は化石油、または原料としての石炭を使用するが、ただし化石燃料の燃焼は汚染物質を放出する。ガスタービンは、企画、操作の試運転でずっと短いリードタイムであるが、しかし ＭＶＡあたりの資本コストと操作コストの両点において、比較的高い。重ねて、メタンガスなどのような、ガス状炭化水素の燃焼からの環境汚染の放出がある。水力発電力を使用する発電では、通常遠隔地域となる多大な土木工事に関する巨大な規模のこの手の事業により、リードタイムが長くおよび資本コストは莫大である。 マレーシアでは、サラワク州を除いて、水力発電所プラントの実現可能性を支援する継続的な１０年間の水文学データによれば、地域が限られている。水力発電プラントの他の欠点は、それらは一般的に遠いジャングルに位置され、費用加算につながる、離れた積載所への積載を運ぶ長い輸送路が必要となることである。
【０００３】
また、風力および太陽エネルギーなど環境に優しいエネルギー源は、資源開発されうる。太陽エネルギー電気に変換する光起電力技術の採用は、太陽電池アレイの高費用によって阻害される。電気を生成する風力の使用もまた、いくつかの場所では実現が不可能である。最初に、風力を利用するために適切な場所であるかの決定のため、風力マッピングが実行されなければならない。風力を使用するのに適する場所の発見は、エネルギーが必要とされる場所と一致するとは限らない。
【０００４】
先行技術では様々な発電機が既知である。従来のガソリンまたはディーゼル発電機は、環境によくない影響のある化石燃料の使用が必要とされる。操作時には、従来の発電機はまた、燃料燃焼による空気およびノイズの環境汚染を発生させ、それによりそのような発電機に関連する環境の問題を悪化させる。バッテリー操作の発電機は、いくつかのこれらの問題を解決するため発明されている。例として、米国特許２００７／０２１６２４７ Ａ１は、この事例で共に統合されるモーター発電機と回路ユニットを含む、自動モーター発電機充電器を開示した。前記発明のモーター発電機は、電気エネルギーをバッテリーから受容する。回路ユニットは、この電気エネルギーをモーター発電機のモーター風へ選択的に供給する。バッテリーはモーター発電機の発電操作によって充電される。この引用された発明は化石燃料の使用を必要としないが、モーター発電機自体へのバッテリーからの継続的な電気エネルギー補給を必要とする。車両トランスミッションおよび他の機械を駆動する運動エネルギーは提供しない。また、入力エネルギーが拡大される手段も提供しないので、そのためエネルギーの能率が制限される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許２００７／０２１６２４７ Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、化石燃料またはガス状炭化水素を使用しない、したがって環境への汚染物の放出を回避する発電機を提供することである。
【０００７】
本発明の他の目的は、特に、積載所にエネルギーを運ぶインフラ費用、発電プラントまたは輸送システムが経済的に不適当である、離れた積載所がある遠隔地にエネルギーを供給する、費用効率の良い発電システムを提供することである。
【０００８】
本発明のまたほかの目的は、供給停止期間がなく、確実にエネルギーを供給する発電システムを提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、電気エネルギーに変換されることの可能な運動エネルギーを保存および拡大するため、回転するフライホイール上の回転トルクを上昇させるジャイロスコープの使用に関する発電システムを提供することである。
【００１０】
本発明の目的はまた、前記システムが、車両を含む様々な電気的機器に出力を供給する従来の発電機と交換することが可能な、発電システムを提供することである。
【００１１】
本発明の目的はまた、車両トランスミッションシステムまたは他の機械で使用される、運動エネルギーを生成する発電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的は、本発明の連続型バッテリー操作の発電機システムを使用することにより達成されることが可能である。連続型バッテリー操作の発電機システムは、少なくとも二つのエネルギー保存手段、回転トルク発生手段、フライホイール、複数のジャイロスコープ、レール、プレート、トランスミッションローラー、交流発電機、電圧センサー、負荷センサー、周波数センサー、充電手段、コントローラー、一連のスイッチと入切スイッチから構成される。回転トルク発生手段は、運動エネルギーを保存および拡大するフライホイールとジャイロスコープを回転するため、エネルギー保存手段によって駆動される。この運動エネルギーは、電気エネルギーを生成するため交流発電機のローターの回転に伝達される。ジャイロスコープは、ジャイロスコープとフライホイールの運転中にフライホイールの慣性力を上昇させるので、これはフライホイールの回転速度を上昇させることになり、およびそれにより、交流発電機のローターに伝達されることのできる運動エネルギーの量を増加させる。これにより、回転トルク発生手段に出力を与えるためのエネルギー保存手段で消費される、化学エネルギーの量が削減されることができる。従って、本発明の重要な特色は、フライホイールの回転周波数を動作中になると拡大させることができるジャイロスコープに、フライホイールが連結されることである。フライホイールの縁に固定されるレールは、回転するフライホイールの運動エネルギーをトランスミッションローラーに伝達し、その後、車のトランスミッションシステムなど受信システムに運動エネルギーを伝達する。操作期間の後第一エネルギー保存手段が排出されると、第二エネルギー保存手段が、回転トルク発生手段にエネルギーを供給するため交代する。その間に、第一エネルギー保存手段の出力は交流発電機による産出からエネルギーを引き出す充電手段によって、再保存される。従って、本発明の他の重要な特徴は、エネルギー保存手段の充電時間が操作時間よりもずっと短いことである。連続型バッテリー操作の発電機システムの操作を制御するため、コントローラーが組み込まれる。コントローラーは、エネルギー保存手段の間の切り替えと、一連のコントロールスイッチの開閉を通して充電手段を可能にするよう制御する。コントローラーはまた必要に応じて、エネルギー保存手段から回転トルク発生手段へのエネルギーの供給入切を制御する。電圧センサー、負荷センサー、および周波数センサーは、スイッチング論理決定上のコントローラーのために必要な信号を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
本発明の特徴および実用性は、添付の図とともに読むと、追随する詳細な説明からより迅速に理解および認識される。
【００１４】
【図１】連続型バッテリー操作の発電機システムの透視図である。
【図２】連続型バッテリー操作の発電機システムの略図である。
【図３】運動エネルギーを受信システムに伝達する手段を含む、発電機の断面図である。
【図４】運動エネルギーを受信システムに伝達する交流発電機手段を含む、発電機の断面図である。
【図５】運動エネルギーを受信システムに伝達する手段を含む、フライホイールが停止しているときの、フライホイールとジャイロスコープの側面図である。
【図６】運動エネルギーを受信システムに伝達する手段を含む、フライホイールが動作中のときの、フライホイールとジャイロスコープの側面図である。
【図７】運動エネルギーを受信システムに伝達する手段を含む、フライホイールとジャイロスコープの上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明はここで、添付の図の参照とともに説明される。本発明により、連続型バッテリー操作の発電機システム５０が提供される。
【００１６】
図１から３を参照に、連続型バッテリー操作の発電機システム５０は、交流発電機１６、交流発電機１６のローターを駆動する回転トルク発生システム１５、回転トルク発生システム１５に電気入力を提供するエネルギー保存手段１１、１２、エネルギー保存手段１１、１２にわたる電圧を監視する電圧センサー１３、交流発電機１６のローターの回転速度を測定する周波数センサー１４、エネルギー保存手段１１、１２を充電する充電手段１７、負荷状態を検出する負荷センサー１９、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作を付随する操作制御スイッチ２１、２２、２３、２４、２５、および２６とともに制御するコントローラー１０、および連続型バッテリー操作の発電機システム５０を、使用者が入切を切り替えるための入切スイッチ３０、から構成される。
【００１７】
エネルギー保存手段１１、１２は、既定の等級またはアンペア時で容量のＤＣ蓄電池群であることが好ましい。より詳細に、ＤＣ蓄電池群は操作時間より再充電時間がずっと短い型である。エネルギー保存手段１１、１２はまた、電気エネルギーの保存能力のある他の装置、またはウルトラキャパシタ、スーパーキャパシタなどのような充電機でありうる。エネルギー保存手段１１、１２は、回転トルク発生システム１５の操作のための電気入力を提供する。
【００１８】
電圧センサー１３は、第一または第二のエネルギー保存手段１１または１２全域の電圧を監視するため、回転トルク発生システム１５の入力電圧を経由して、エネルギー保存手段１１、１２にわたって接続される。電圧センサー１３の好適な実施例はアンダーボルテージリレーである。回転トルク発生システム１５は、インバータを備えたＤＣモーターまたはＡＣモーターでありうる。
【００１９】
周波数センサー１４は、交流発電機１６のローターの回転速度を測定する。負荷センサー１９は、充電手段１７によって引き出される負荷を除いた、負荷１８によって引き出される負荷電流を測定する。負荷センサー１９は電流変換器でありうる。
【００２０】
電圧センサー１３、周波数センサー１４、および負荷センサー１９の出力は、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作を制御する適切な装置に送られるコマンドを決定するため、コントローラー１０の入力を提供するようコントローラー１０の入力ポートに接続される。
【００２１】
入力ポートで受信された信号によって、コントローラー１０は、後に記述されるように種々のスイッチの閉鎖および開放に必要なコマンドを実行することにより、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作を制御する。コントローラー１０は、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の電源の入切に対するユーザーからのコマンドを受信する入切スイッチ３０に電気的に接続される、一つの入力ポートを有する。コントローラー１０は、電圧センサー１３、周波数センサー１４、および負荷センサー１９出力を受信するようそれぞれに電気的に接続される、三つの入力ポートを有する。コントローラー１０は、コントローラー１０に設計または事前にプログラム化された既定のアンダーボルテージ状態に対し、電圧センサーによって測定される電圧を監視かつ比較するよう適合される。コントローラー１０はまた、コントローラー１０に設計またはプログラム化された既定の周波数状況に対し、周波数センサー１４によって測定される回転速度を監視かつ比較するよう適合される。コントローラー１０はさらに、コントローラー１０に設計または事前にプログラム化された既定の電流状態に対し、負荷センサー１９によって測定される電流を監視かつ比較するよう適合される。コントローラー１０は、離散デジタル回路、離散アナログ回路、ハイブリッド離散アナログおよびデジタル回路、デジタルマイクロプロセッサ、またはデジタルマイクロコントローラーであることが可能である。コントローラー１０は、電圧センサー１３によって測定される電圧を既定のアンダーボルテージ状態と比較する、コンパレーターを含む。コントローラー１０は、スイッチ２１から２６の開閉を制御する複数の出力ポートを有する。コントローラーは、ＤＣバッテリーなど内部の電源ソースか、またはエネルギー保存手段１１、１２からコントローラー１０を操作する駆動電源ソースを有しうる。
【００２２】
エネルギー保存手段１１、１２は、供給スイッチ２１、２２それぞれを経由して、回転トルク発生システム１５の入力端末に平行に接続される。コントローラー１０によって制御される供給スイッチ２１、２２は、エネルギー保存手段１１、１２が回転トルク発生システム１５に同時に接続されないよう、好ましくは電気的に、互いにインターロックするよう設計または事前にプログラム化される。回転トルク発生システム１５のシャフト４０は、ベルトおよびプーリートランスミッションシステムまたは歯車駆動システムによって、交流発電機１６のローターに機械的に連結される。回転トルク発生システム１５のシャフト４０の一端は、連続型バッテリー操作の発電機システム５０が動作中のときに安定性を提供するように、連続型バッテリー操作の発電機システム５０を包囲する閉じ込め４１の頂部に固定されることが好ましい。閉じ込め４１への回転トルク発生システム１５のシャフト４０間のこの接続は、フライホイール３１の回転軸のためのピボット点として作用し、および連続型バッテリー操作の発電機システム５０が動作中のときに回転トルク発生システム１５のシャフト４０が回転運動できるよう作用する、ベアリングの使用を含みうる。回転トルク発生システム１５のシャフト４０の第二端は、同様の方法、または安定性を提供し、かつトルク発生システム１５のシャフトの回転運動を可能にするようないずれの他の方法で、閉じ込め４１の底部に固定されうる。
【００２３】
交流発電機１６は、そのローターがベルトおよびプーリートランスミッションシステムまたは歯車駆動システムを含む、適切なトランスミッションシステムを通して回転トルク発生システム１５のシャフト４０に連結される、単相または三相交流機、または永久磁石交流機であることが可能である。さらに、回転トルク発生システム１５の等級は、馬力で、交流発電機１６のそれより比較的小さくなる。
【００２４】
充電手段１７は充電スイッチ２６を経由して、交流発電機１６の出力に接続される。充電スイッチ２６の開閉は、コントローラー１０によって制御される。コントローラー１０は、全負荷が必要とされるとき充電スイッチ２６を開放するコマンドを送る。
【００２５】
図３、４、５、および６を参照に、回転トルク発生システム１５は、回転トルク発生システム１５の外に垂直に伸長するシャフトによってフライホイール３１に連結される。フライホイール３１は、縁３３に接着される複数の輪止め３２から構成される。少なくとも二つのブラケット３４が、縁３３に対称的に相対して固定される。ブラケット３４それぞれは、ジャイロスコープ３５に連結される。ジャイロスコープ３５は、ジャイロスコープシャフト３７の端に接着される車輪３６、およびジャイロスコープシャフト３７の反対の端に接着されるローラー３８から構成される。
【００２６】
ジャイロスコープシャフト３７は、ブラケット３４のスロットの中のベアリングに取り付けられる。ブラケット３４のスロットの中のベアリングは、平衡、回転、およびジャイロスコープ３５の上昇／下降動作のため、ジャイロスコープ３５の位置決めをするサスペンション手段が備わる。ジャイロスコープ３５の位置決めのためのサスペンション手段の好適な実施例は、ベアリングの筺体をブラケット３４に接続する、一対のピンである。フライホイール３１が固定されるとき、車輪３６は水平軸の下に１０度より小さい角度で停止し、それにより、ローラー３８を固定翼３９に反して停止するよう持ち上げる。従って車輪３６の平衡は、ジャイロスコープ３５の正しい機能を確実にするため重要である。
【００２７】
レール４２はフライホイール３１の縁３３に固定される。レール４２は、回転軸がレール４２の軸と好ましくは９０度で交差するトランスミッションローラー４３に係合される。トランスミッションシャフト４４は、ベアリングを経由してトランスミッションローラー４３に連結され、および例として車のトランスミッションシステムなど、車両または機械のトランスミッションシステムのようなシステムを受容するため、連続型バッテリー操作の発電機システム５０を接続する。
【００２８】
連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作はここで、図１から７に関して説明される。
【００２９】
連続型バッテリー操作の発電機システム５０の運転を開始するため、使用者はコントローラー１０の入切スイッチ３０を始動する。入切スイッチ３０が始動される前に、エネルギー保存手段１１、１２は完全に充電される。入切スイッチ３０が始動されると、コントローラー１０は、コントローラー１０の中に設定されるプログラムモードによって、供給スイッチ２１、２２を閉鎖する。
【００３０】
説明の便宜上、供給スイッチ２１は初めに閉鎖するよう設定されていると仮定する。供給スイッチ２１の閉鎖に続いて直ちに、コントローラー１０によるモータースイッチ２５と充電スイッチ２４の閉鎖が生じる。電源供給の受信で、回転トルク発生システム１５は励起され、エネルギー保存手段１１からの電気エネルギー入力を出力で運動エネルギーに、すなわち、回転トルク発生システム１５のシャフト４０の回転に変換する。回転トルク発生システム１５のシャフト４０の回転は、フライホイール３１の回転を引き起こす。フライホイール３１の回転は、固定翼３９に反して停止するローラー３８の回転を引き起こし、結果としてジャイロスコープ３５の回転が生じる。ジャイロスコープ３５が回転するにつれて、車輪３６は回転かつ上昇し、それによりローラー３８を上昇、および固定翼３９からの係合を外すよう促進する。車輪３６の回転は、フライホイール３１に運動エネルギーの拡大を可能にする、その回転中に大きな推進力をフライホイール３１に提供する。運動エネルギーの保存および拡大により、連続型バッテリー操作の発電機システム５０はエネルギー保存手段１１、１２からのエネルギー入力より大きいエネルギー出力の産出が可能になる。
【００３１】
フライホイール３１によって保存かつ拡大された運動エネルギーは、回転トルク発生システム１５のシャフト４０を経由して、交流発電機１６のローターの回転機械エネルギーに変換される。好ましくは、回転トルク発生システム１５のシャフト４０は、プーリーおよびベルトトランスミッションシステムによって、交流発電機１６のローターに連結される。好ましくは、交流発電機１６のローターに連結されるプーリーは、回転トルク発生システム１５でのプーリーの直径より少なくとも３倍の大きさの直径を有する。ゆえに回転トルク発生システム１５のシャフト４０は、交流発電機１６に大きな回転を与えることができるよう、交流発電機１６のローターより、同じ比率で早い速度で回転することが可能である。 交流発電機１６のローターが回転トルク発生システム１５のシャフト４０より速い速度で回転する反対の配置もまた、交流発電機１６か回転トルク発生システム１５が使用される選択により、本発明で適用されることが可能であることが、同業者には明確にされるべきである。交流発電機１６は、ローターからの運動エネルギーを、負荷１８または充電手段１７適切に供給される電気エネルギーに変換する。
【００３２】
本発明の連続型バッテリー操作の発電機システム５０はまた、運動エネルギーを生成するために使用されることが可能である。この実施例では、フライホイール３１は縁３３の円周に沿ってレール４２が備わる。レール４２は、トランスミッションローラー４３の回転軸がレール４２の回転軸と交差するように、トランスミッションローラー４３と係合する。好適な実施例では、トランスミッションローラー４３の回転軸は、レール４２の回転軸に正しい角度で交差する。レール４２およびトランスミッションローラー４３は、かさ歯車であることが好ましい。トランスミッションシャフト４４は、ベアリングを経由してトランスミッションローラー４３に連結される。フライホイール３１が動作中のとき、そこで産出される運動エネルギーは、レール４２によってトランスミッションローラー４３に変換される。トランスミッションローラー４３の回転運動は、トランスミッションシャフト４４の回転を引き起こす。トランスミッションシャフト４４はその後、連続型バッテリー操作の発電機システム５０によって産出された運動エネルギーを、車両または機械のトランスミッションシステムなどの受信システムに変換する。例として、トランスミッションシャフト４４は、運動エネルギーを車のトランスミッションシステムに変換しうる。
【００３３】
周波数センサー１４は、交流発電機１６のローターの回転速度を監視するため、交流発電機１６に取り付けられる。周波数センサー１４はまた、回転トルク発生手段１５のシャフト４０の回転速度を測定するため、回転トルク発生手段１５に取り付けられることも可能であることは、同業者に明確にされるべきである。周波数センサー１４の出力は、モータースイッチ２５の入切を調節するため、コントローラー１０の入力ポートに接続される。それにより、周波数センサー１４によって検出された回転速度が規定値を超えるとき、コントローラーは回転トルク発生手段１５の電源を切るためモータースイッチ２５を開放する。逆に、周波数センサー１４によって検出された回転速度が規定の最小限より落ちるとき、コントローラーは回転トルク発生手段１５を活性化するためモータースイッチ２５を閉鎖する。従って、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作に必要とされる入力エネルギーは、コントローラー１０、モータースイッチ２５、および周波数センサー１４によって効果的に調節される。
【００３４】
次第に、第一エネルギー保存手段１１に保存されたエネルギーは消耗してゆき、および電圧センサー１３によって測定される、第一エネルギー保存手段１１の出力全域の電圧は落ちてゆく。第一エネルギー保存手段１１の出力全域の電圧が既定の電圧レベルまで下がるとき、コントローラー１０は供給スイッチ２２と充電スイッチ２３を閉じ、および直ちに、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作に必要な出力が第二エネルギー保存手段１２から調達されるよう、コントローラーは供給スイッチ２１と充電スイッチ２４を開く。第二エネルギー保存手段１２は第一エネルギー保存手段１１の切断の前に、システムに接続されるので、負荷１８への電源供給は遮断されずに継続される。供給スイッチ２２の閉鎖の後すぐに、コントローラー１０は充電スイッチ２６を閉鎖し、充電手段１７の入力に交流発電機１６の出力を接続させる。同時に、コントローラー１０は充電スイッチ２３を閉鎖させる。このように、第二エネルギー保存手段１２から変換された出力の一部は、負荷１８と第一エネルギー保存手段１１の一部に供給するため使用される。この実施例では、第一エネルギー保存手段１１は、操作時間よりも充電時間がずっと短い型のＤＣ蓄電池群である。結果として、第一エネルギー保存手段１１は第二エネルギー保存手段１２の出力が消耗する前に、完全に充電される。第一エネルギー保存手段１１が完全に充電されると、コントローラー１０は充電スイッチ２６と充電スイッチ２３を開放させる。同様の工程が、供給スイッチ２１に代わって供給スイッチ２２ と、充電スイッチ２３に代わって充電スイッチ２４に関して、第二エネルギー保存手段１２が消耗すると交替する。このように、回転トルク発生手段１５へのエネルギー供給は、必要な時必要に応じて、第一エネルギー保存手段１１と第二エネルギー保存手段１２の間で切り替えられる。
【００３５】
負荷センサー１９は、負荷１８によって引き出される負荷を測定する。前記のように、負荷センサー１９はコントローラー１０の入力ポートに接続される。コントローラー１０が既定値の低負荷電流を検出するとき、コントローラー１０は、充電スイッチ２６と、空転するエネルギー保存手段１１または１２、すなわちその時点で回転トルク発生手段１５にエネルギーを供給していないエネルギー保存手段１１または１２に関連する、充電スイッチ２３か２４のどちらかを閉鎖する。これにより、空転するエネルギー保存手段１１または１２と負荷１８の充電は、低負荷電を引き出すことが可能になる。コントローラー１０が規定値の高負荷電流を検出するときは、コントローラー１０は、負荷１８にフル容量の負荷を与えられるよう、充電スイッチ２６と、充電されるエネルギー保存手段１１または１２に関連する充電スイッチ２３または２４のどちらかを開放する。
【００３６】
加えて、図３に示される発電機のいずれかの構成材が機能しない場合は、結果として発電機全体の機能不全を引き起こし、その後コントローラー１０は、負荷１８にエネルギーを供給するため、機能しない発電機を迂回して、エネルギー保存手段１１、１２からのエネルギー補給を引き起こす。これにより、発電機構成材が機能しなくなるとしても、負荷１８はエネルギー保存手段１１、１２からエネルギー補給を受けることが確実になる。
【００３７】
上記の操作順は、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の構成材がその使用寿命に達するまで、およびその構成材が再操作時に連続型バッテリー操作の発電機システム５０に選択的に交換されることが可能である、環境に優しいエネルギーを生成するよう繰り返される。
【００３８】
上記の説明は、二つのエネルギー保存手段１１、１２に関してなされる。本発明は一つのみのエネルギー保存手段が含まれたとしてもまた操作可能であることが、同業者に明らかである。また、連続型バッテリー操作の発電機システム５０の操作時間および耐用年数を拡張するため、三つ以上のエネルギー保存手段がシステムに含まれうることも、同業者に明らかである。エネルギー保存手段１１、１２は、直列または並列に配置されるいずれの型のエネルギー保存であることが可能である。
【００３９】
本発明は特定の好適な実施例で上記に詳細が説明されたが、本発明の新規の教授から著しく逸脱しない範囲で、上記の模範的な実施例に多くの変更が可能であることが同業者に容易に理解される。本発明のいくつかの明白な変更は、ジャイロスコープ３５およびフライホイール３１の寸法、重量、および形状を含む。
【００４０】
連続型バッテリー操作の発電機システム５０によって生成される運動エネルギーはまた、図４に示されるように、ＣＴＶトランスミッションシステムとして機能する、トランスミッションローラー４３およびトランスミッションシャフト４４によって使用されることが可能であることもまた、他の実施例で同業者に明らかである。この実施例では、プレート４６は、フライホイール３１の回転がプレート４６の回転を引き起こすように、フライホイール３１の基部に固定される。トランスミッションローラー４３は、フライホイール３１の回転運動がトランスミッションローラー４３も同様に回転させるよう、プレート４６と接する。トランスミッションシャフト４４に連結されるアクチュエーター４５によって、トランスミッションローラー４３が、プレート４６の中心に近づいたり離れたりするよう、プレート４６の半径に沿って横方向に押されることが可能になる。プレート４６の中心周辺の円周はプレート４６の外円周より小さいので、トランスミッションローラー４３の回転速度は、プレート４６の半径に沿って動くにつれて変わる。フライホイール３１からの運動エネルギーはそれにより、トランスミッションローラー４３に、およびそこから次にトランスミッションシャフト４４へ、可変的に伝達される。フライホイール３１、トランスミッションローラー４３、およびプレート４６の直径の比率は、様々なシステムに適合するよう調節されることが可能である。このように、トランスミッションローラー４３およびトランスミッションシャフト４４は、様々な異なる車両用のＣＶＴトランスミッションシステムとして機能する。
【００４１】
連続型バッテリー操作の発電機システム５０によって産出された運動エネルギーを伝達するためのここで記述された方法はしかし、多くの可能な配列のひとつであることもまた、同業者に明らかである。例として、シャフト４０の回転運動によって産出された運動エネルギーを受信システムに伝達するため、回転トルク発生手段１５のシャフト４０にベルトおよびプーリーシステムが取り付けられることが可能である。従って、すべてのそのような変更は追随する特許請求の範囲またはその同等のものに定められるものとして、本発明の範囲に含まれるものであることを意図する。
【符号の説明】
【００４２】
１０コントローラー
１１エネルギー保存手段
１２エネルギー保存手段
１３電圧センサー
１４周波数センサー
１５回転トルク発生システム
１６交流発電機
１７充電手段
１８負荷
１９負荷センサー
２１供給スイッチ
２２供給スイッチ
２３充電スイッチ
２４充電スイッチ
２５モータースイッチ
２６充電スイッチ
３０入切スイッチ
３１フライホイール
３２縁
３３輪止め
３４ブラケット
３５ジャイロスコープ
３６車輪
３７ジャイロスコープシャフト
３８ローラー
３９固定翼
４０シャフト
４１閉じ込め
４２レール
４３トランスミッションローラー
４４トランスミッションシャフト
４５アクチュエーター
４６プレート
５０連続型バッテリー操作の発電機システム
【図１】
2010259311.tif 000003
【図２】
2010259311.tif 000004
【図３】
2010259311.tif 000005
【図４】
2010259311.tif 000006
【図５】
2010259311.tif 000007
【図６】
2010259311.tif 000008
【図７】
2010259311.tif 000009