(57)【要約】本発明は一方向あるいは二方向の電流を生成可能な発電機（１）を開示する。回転可能なディスク（７）は導電路（９）及び強磁性ブリッジ（８）を有している。ブラシ（１２，１３）はコイル１６を負荷抵抗（Ｒ）から開放するか負荷抵抗に接続するように作動する。ディスク（７）の動きによって、ブリッジ（８）がコイル（１６）のコア（１５）を分流するように作用する。これによりコイル（１６）に電磁力が生成する。回路が閉じていると抵抗（Ｒ）に電流が流れる。回路が開いていると電流は流れない。ブリッジ（８）が磁石（１４）に接近する際にのみ電流が流れ、ブリッジ（８）が遠ざかる際は流れないような構成になっている。このようにして、ブリッジ（８）が磁石（１４）から遠ざかるにしたがって、磁石（１４）によるブリッジ（８）の磁気的引きつけのみがディスク（７）の運動を妨害し、その際に生成する電流によっては妨害されない。
2005521362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１．第一の磁極から第二の磁極へと及ぶ磁場を生成し、
２．前記第一の磁極近辺から前記第二の磁極近辺へと及ぶ第一の透磁経路を生成し、
３．前記第一の透磁経路の周りにコイルを巻き、
４．前記コイル間に電気負荷を接続し、
５．前記コイルに直列に開閉手段を接続し、
６．前記第一の透磁経路を分流するため前記第一及び第二の磁極の間の位置に第二の透磁経路を前記磁極に対して相対的に移動可能とし、
７．前記第一及び第二の磁極の間の前記位置から前記第二の透磁経路を前記極に対して相対的に移動し、
８．前記第二の透磁経路が前記位置へと移動した際は前記開閉手段が閉となり、前記第二の透磁経路が前記位置から移動した際は前記開閉手段が開となるように前記開閉手段を開閉する
工程を含んで構成した電流生成方法。
【請求項２】
前記第二の透磁経路の回転工程も含んで構成したことを特徴とする請求項１記載の電流生成方法。
【請求項３】
前記第二の透磁経路の回転が弧状であることを特徴とする請求項２記載の電流生成方法。
【請求項４】
前記第二の透磁経路の回転が円形であることを特徴とする請求項３記載の電流生成方法。
【請求項５】
前記開閉手段は機械的な手段であり前記第二の透磁経路の回転に同期した前記開閉手段を操作する工程を含むことを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項記載の電流生成方法。
【請求項６】
複数のコイルを含んで構成されることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の電流生成方法。
【請求項７】
各コイルにそれぞれ磁場及び透磁経路を備えたことを特徴とする請求項６記載の電流生成方法。
【請求項８】
生成電流が二方向であることを特徴とする請求項７記載の電流生成方法。
【請求項９】
生成電流が一方向であることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項記載の電流生成方法。
【請求項１０】
前記第二の透磁経路の相対的移動が振動的であることを特徴とする請求項１記載の電流生成方法。
【請求項１１】
前記開閉手段が電子的開閉手段であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項記載の電流生成方法。
【請求項１２】
前記電子的開閉手段をＳＣＲ、サイリスタ及びダイオードで構成する群から選択することを特徴とする請求項１１記載の電流生成方法。
【請求項１３】
前記開閉手段を開放すると高抵抗回路が生成し、閉鎖すると低抵抗回路が生成することを特徴とする請求項１ないし請求項１２のいずれか１項記載の電流生成方法。
【請求項１４】
極間に磁場が拡がっている第一及び第二の磁極を有する磁場発生手段、前記第一磁極近辺から前記第二磁極近辺へと延びる第一の透磁経路、前記第一の透磁経路に付随するコイル、前記コイルに直列に接続した開閉手段、前記第一の透磁経路を分流するための前記第一の磁極と第二の磁極の間の位置への前記磁極に対して相対的に移動及びその位置から前記磁極に対して相対的に移動するための第二の透磁経路、前記第二の透磁経路が前記位置に移動する際には前記開閉手段を閉とし前記位置から移動する際には前記開閉手段を開とする手段を含んで構成していることを特徴とする電気装置。
【請求項１５】
前記第二の透磁経路が回転可能に配置されていることを特徴とする請求項１４記載の電気装置。
【請求項１６】
前記回転が弧状であることを特徴とする請求項１５記載の電気装置。
【請求項１７】
前記回転が円形であることを特徴とする請求項１６記載の電気装置。
【請求項１８】
前記開閉手段が機械的手段であり前記第二の透磁経路の移動と同期して作動可能であることを特徴とする請求項１４ないし請求項１７のいずれか１項記載の電気装置。
【請求項１９】
前記開閉手段が電子的開閉手段であることを特徴とする請求項１４ないし請求項１７のいずれか１項記載の電気装置。
【請求項２０】
前記電子的開閉手段をＳＣＲ、サイリスタ及びダイオードで構成する群から選択することを特徴とする請求項１９記載の電気装置。
【請求項２１】
前記開閉手段を高抵抗状態と低抵抗状態の間で開閉することを特徴とする請求項１４ないし請求項２０のいずれか１項記載の電気装置。
【請求項２２】
複数のコイルを含んで構成されることを特徴とする請求項１４ないし請求項２１のいずれか１項記載の電気装置。
【請求項２３】
各コイルにそれぞれ磁場及び透磁経路を備えたことを特徴とする請求項２２記載の電気装置。
【請求項２４】
生成電流が二方向であることを特徴とする請求項２３記載の電気装置。
【請求項２５】
生成電流が一方向であることを特徴とする請求項１４ないし請求項２３のいずれか１項記載の電気装置。
【請求項２６】
前記第二の透磁経路の相対的移動が振動的であることを特徴とする請求項１４記載の電気装置。
【請求項２７】
発電機を含んで構成し、前記コイルに直列に接続した負荷を有していることを特徴とする請求項１４ないし請求項２６のいずれか１項記載の電気装置。
【請求項２８】
電動機を含んで構成することを特徴とする請求項１４ないし請求項２６のいずれか１項記載の電気装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電流を生成する発電機及び電動機を含む電気装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大部分の電気装置は相対運動に関与する磁場及び透磁的構造を含んでいる。相対運動時には通常対称的な運動があり、その際の一部分の磁気反発は不都合であり、他の部分の磁気減速も不都合である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は不都合な磁気減速を減ずる電気装置及び電流生成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の第一の目的は電流生成方法を提供することにあり、その方法は下記の工程を含んで構成される。
１．第一の磁極から第二の磁極へと及ぶ磁場を生成、
２．前記第一の磁極近辺から前記第二の近辺へと及ぶ第一の透磁経路を生成、
３．前記第一の透磁経路の周りにコイルを巻く、
４．前記コイル間に電気負荷を接続、
５．前記コイルに直列に開閉手段を接続、
６．前記第一の透磁経路を分流するため前記第一及び第二の磁極の間の位置に第二の透磁経路を前記磁極に対して相対的に移動可能とする、
７．前記第一及び第二の磁極の間の位置から前記第二の透磁経路を前記磁極に対して相対的に移動、
８．前記第二の透磁経路が前記位置へと移動した際は前記開閉手段が閉となり、前記第二の透磁経路が前記位置から移動した際は前記開閉手段が開となるように前記開閉手段を開閉する。
【０００５】
本発明の第二の目的は電気装置の提供にあり、該装置は極間に磁場が拡がっている第一及び第二の磁極を有する磁場発生手段、前記第一磁極近辺から前記第二磁極近辺へと延びる第一の透磁経路、前記第一の透磁経路に付随しているコイル、前記コイルに直列に接続している開閉手段、第一の透磁経路を分流するため前記第一及の磁極と第二の磁極の間の位置へと及びその位置からの前記磁極に対して相対的に移動する第二の透磁経路、前記第二の透磁経路が前記位置に移動する際には閉とし前記位置から移動する際には開とする前記開閉手段を含んで構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
上記二つの実施例を、図面を引用して説明する。
【０００７】
図１に示すように、第一の実施例の発電機１は基部２を有し、基部には電動機３の形で原動機を配置している。原動機は内燃機関、タービン、油圧モータなど他の形式でもよい。電動機３は軸受け５、６に支持されている軸４を有している。軸４には共に回転する絶縁性で非透磁性のディスク７が取り付けられている。強磁性ブリッジ８及び湾曲状の導電路９がディスク７に組み込まれている。絶縁性支持部材１１には一対の炭素製ブラシ１２、１３が取り付けられている。図１に破線で示すＮ極及びＳ極を有するＵ字状の永久磁石１４（図２参照）がディスク７の裏側に取り付けられている。スチールなどを重ね合わせたＵ字状の透磁性コア１５が永久磁石１４に対面して設置され、コアにはコイル１６が巻かれている。
【０００８】
コイル１６、ブラシ１２、１３及び抵抗Ｒで示した負荷は直列に接続されている。当業者にとって導電路９及びブラシ１２、１３がディスク７の位置に応じてコイル１６と抵抗Ｒの回路を開放するか接続するロータリスイッチとして機能することは明らかである。ブリッジ８がコア１５に接近している時及びブリッジ８とコア１５が一列に配列する時にはコイル１６と抵抗Ｒが接続されるように、導電路９とブラシ１２、１３を配置している。しかし、ディスク７の回転に応じてブリッジ８がコア１５から離れ始めると導電路９がブラシ１２．１３の下から外れブラシ１２、１３は開いた回路となる。
【０００９】
図２、３はコア１５、磁石１４及びブリッジ８によって形成する磁気回路を模式的に示した図である。ブリッジ８はディスク７の垂直方向へは極めて薄いが、ディスク７においてかなりの広がりを有しており、その磁気抵抗は低い。図２ではブリッジ８の断面を実際より大きく図示している。
【００１０】
図３に示すようにブリッジが無い場合は磁石１４の起磁力がコア１５内にある大きさの磁束Φ２を生成する。ブリッジ８が無い場合には、空隙が比較的大きいので図３に示す磁気回路は比較的高い磁気抵抗を有する。しかし、コア１５を分流するブリッジ８を有する図２に示すように、ブリッジ８及び二つの比較的小さな空隙を介して磁石１４のＮ極からＳ極へと比較的低い磁気抵抗路が得られる。このようにして磁石１４からの磁束の大部分は磁束Φ１としてブリッジ８に生成する。磁束はコア１５を殆ど通過しない。
【００１１】
主として空隙の大きさが変わるため図２に示す構成の磁気回路の磁気抵抗は図３に示す構成の磁気回路の磁気抵抗よりも小さい。すなわち、Φ１はΦ２よりも大きい。
【００１２】
その結果、図２の構成の磁気回路の磁位エネルギーは図３の構成の磁気回路のそれよりも低い。このことはディスク７を手動で静かに回すことによって説明できる。（通常ディスク７が減速しながら数回振動して）ディスク７はブリッジ８が磁石１４及びコア１５と直線状に並んだ位置に静止する。すなわち、図２に示す構成となる。
【００１３】
別の言い方をすれば、ブリッジ８が磁石１４に接近するにしたがって図２の低磁位エネルギー状態はブリッジ８を磁石１４に引き寄せるように作用する。同様に、ディスクが回転しブリッジ８が磁石１４から離れるにしたがって、高い磁位エネルギー状態を得るように回転を維持する力が必要となる。ディスク回転ごとのブリッジ８を磁石１４から離す力はブリッジ８が磁石１４に接近する際にディスク７が得る運動量と実質的に同等である。
【００１４】
ブリッジ８が磁石１４に接近する前半周期において、安定した磁束Φ２がコア１５に生じコイル１６と連結する。ブリッジ８がコア１５の磁束を分流するにしたがい、コイル１６内の磁場は消滅していく。
【００１５】
このようにしてコイル１６に起電力が生成する。コイル１６はブラシ１２、１３及び導電路９を介して抵抗Ｒに接続しているので、図２に示すようにコイル１６に電流が流れる。
【００１６】
逆に、ブリッジ８が磁石１４から離れる後半周期において、最初コア１５に存在している少量の磁束が次第に増加し磁束Φ２となる。このようにしたコイル１６に起電力が生成する。コイル１６が開いた回路でない場合には、図３の破線で示す（図２の電流とは逆の極性の）電流が流れる。しかし、ブラシ１２、１３と導電路９は開いた回路となっているので、電流は流れない。
【００１７】
この時点では、磁石１４のブリッジ８を引きつける力のみがディスク７を妨げている。その結果ディスク７の回転を妨げる力は最小となり発電機１の効率が増大する。
【００１８】
コイル１６を流れる電流がコア１５に誘導磁束を生成し、コア１５の磁束が増大する。この誘導磁束はディスク７の速度と共に増大する。ディスク７は、誘導磁束の大きさが磁石１４による磁束の大きさと同じとなる速度に達する。以後は速度が増すと、コア１５に増大した誘導磁束が生成し装置はモータとして回転する。
【００１９】
図１に示す構成により生成する電流は、間欠的に生成する一方向のであることが分かる。しかし、図４に示す二重の構成により、二つの導電路９、１０９、二対のブラシ１２、１３及び１１２、１１３並びにそれぞれに対応する磁石（１４、１１４）を伴った二つのコイル１６、１１６と共に二つのブリッジ８、１０８が提供される。このようにして、図４のディスク１０７の構成によりディスク１０７の一回転当り二つのパルスが生成する。コイル１６、１１６の相対的な位相に応じて、抵抗Ｒへ供給される電流は同じ極性の二つのパルス（すなわち一方向の電流）あるいは異なった極性の二つのパルス（すなわち二方向の電流あるいは交流）となる。
【００２０】
すなわち、直流あるいは単相の交流が生成する。同じ軸４に１２０度ずつ回転した３枚のディスク１０７により、発電業界では良く知られたＹ状あるいはΔ状に接続した三つの抵抗を伴う三相交流が生成できる。
【００２１】
上述の記載は本発明の実施例そのほんの一部であり、本発明を逸脱することなく当業者がそれを改造できることは明らかである。例えば、永久磁石１４、１１４は電磁場生成電流を有する電磁石に置き換えできる。生成した電流値あるいは電動機の速度は装置の電磁場を制御することにより制御できる。例えば磁石１４と置き換えた電磁石の界磁電流を制御することができる。電磁場を制御する他の方法には電磁回路の空隙部の大きさを調整するかあるいは例えばコア１５の大きさを変えて磁気路の磁気抵抗を調節する構成なども含まれる。あるいは、磁場を増大あるいは縮小するように磁石１４の周りに小さな巻線を巻いてもよい。
【００２２】
さらに、上記の開放回路の代わりに、コイル１６に直列に接続した制御用抵抗器によっても制御できる。そのような制御用抵抗器は初期の高抵抗値から抵抗値を次第に下げるので生成電流あるいは電動機の速度は減少していく。その他、コイル１６の電圧を電子的に縮小する方法及び／あるいはコイル１６の電流を電子的に制御する方法も制御方法に含まれる。
【００２３】
同様に、導電路９、１０９及びブラシ１２、１３、１１２、１１３を組み合わせた機械的開閉器の代わりに、ＳＣＲ、サイリスタ、トランジスタあるいはダイオードさえ利用した固体開閉器を用いることができる。そのようなＳＣＲ及びサイリスタはディスク７、１０７に配置した小さな補助磁石によってトリガ電流を生成する固定した検出コイルによって起動することができる。閉回路／開回路を開閉手段として用いる代わりに、低抵抗／高抵抗回路を用いることもできる。
【００２４】
上述のように、ディスク７、１０７を一方向に回転させることが好ましいが、回転よりも、（図１に破線で示すように）ディスク７、１０７の振動も可能であることは当業者には明らかである。そのような実施例では、振動の静止した終点はブリッジ８が磁石１４とコア１５に完全に挿入された位置になると思われる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第一の実施例による単一コイルの発電機を示す斜視図
【図２】図１に示す装置の前半周期の動作を示す電磁回路及び電流波形の模式図
【図３】図２と同様に後半周期の動作を示す模式図
【図４】複数コイルを有した装置のディスク平面図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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