(57)【要約】海洋の波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）が、発電するために永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリとの間の相対運動を利用する。この永久磁石アセンブリおよびインダクション・コイル・アセンブリは防水性の筐体に別々に収容されることで広い範囲の波力エネルギー変換器構造、殆ど制限されないストロークを可能にし、かつ密閉を伴なった共通の磁石／コイル筐体の必要性を排除する。磁石アセンブリは表面型または埋め込み型の磁石で構成される。波の運動は静止型のコイル・アセンブリに相対して磁石アセンブリを移動させ、またはその逆も可能である。磁石アセンブリ、またはインダクション・コイル・アセンブリのそれぞれが、望ましい移動動作範囲全域にわたって電力の発生を供給するのに十分な長さに作られる。磁石アセンブリとコイル・アセンブリとの間の空間（「隙間」）を相対的に一定に維持するために様々な手段が設けられる。
2007529688.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水域に置かれることを目的とされ、前記水域にある波に応じて互いに相対して移動するフロートおよび支柱と、
前記支柱とフロートのうちの一方に取り付けられた永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）、および前記支柱とフロートのうちの他方に取り付けられたインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）とを有することで前記ＰＭＡと前記ＩＣＡを互いに通過させ、かつ前記フロートと支柱に取り付けられた前記ＰＭＡと前記ＩＣＡが互いに相対して移動するときに前記ＩＣＡの両端に電圧を発生させ、それにより、前記フロートと支柱の相対的移動が電気エネルギーへと変換される波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）であって、
前記ＰＭＡが第１の筐体に入れられ、前記ＩＣＡが前記第１の筐体とは異なって独立した第２の筐体に入れられることで前記フロートと支柱のそれぞれの部分への前記ＰＭＡと前記ＩＣＡの設置を容易にし、前記ＷＥＣがさらに
前記ＰＭＡと前記ＩＣＡとの間の良好な電磁結合を保証するために、前記第１と第２の筐体が互いを通り過ぎるときにそれらの間で相対的に一定の隙間を維持するための手段を有するＷＥＣ。
【請求項２】
前記ＰＭＡおよび前記ＩＣＡを収容する前記第１および第２の筐体が水中に位置付けられることを可能にするために、前記第１および第２の筐体が防水性の材料で作られる、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項３】
前記第１および第２の筐体が非磁性の材料で形成される、請求項２に記載のＷＥＣ。
【請求項４】
渦電流損失を大幅に減少させるために前記筐体のカバーが極めて薄くされる、請求項３に記載のＷＥＣ。
【請求項５】
前記ＰＭＡおよび前記ＩＣＡが前記フロートおよび支柱のそれらのそれぞれの部分へと取り付けられ、前記フロートおよび支柱の壁に装着される、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項６】
前記ＰＭＡおよび前記ＩＣＡが前記フロートおよび支柱のそれらのそれぞれの部分へと取り付けられ、前記フロートよりも上に置かれる、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項７】
前記ＰＭＡおよび前記ＩＣＡが前記フロートおよび支柱のそれらのそれぞれの部分へと取り付けられ、前記フロートよりも下に置かれる、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項８】
前記ＰＭＡが表面型磁石構造で配列された永久磁石を有し、前記磁石が前記第１の筐体の中に収容された磁石支持構造体の上に乗り、前記ＩＣＡが、前記第２の筐体の中に収容された支持構造体の上に乗る長穴付きの接極子コアに巻かれた導電性のコイルを有する、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項９】
前記磁石支持構造体および前記コイル支持構造体が強磁性体のヨークを含む、請求項８に記載のＷＥＣ。
【請求項１０】
前記ＰＭＡが埋め込み型磁石構造に配列された永久磁石を有し、前記ＰＭＡが前記第１の筐体の中に収容された磁石支持構造体を有し、前記ＩＣＡが、前記第２の筐体の中に収容された支持構造体を含む長穴付きの接極子コアに巻かれた導電性のコイルを有する、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項１１】
前記磁石支持構造体が、非磁性の支持構造体の上に乗る強磁性のプレートを含む、請求項１０に記載のＷＥＣ。
【請求項１２】
対応する支持構造体を有する前記ＰＭＡが前記支柱と前記フロートのうちの一方に取り付けられ、対応する支持構造体を有する前記ＩＣＡが前記フロートと支柱のうちの他方に取り付けられる、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項１３】
対応する支持構造体を有する前記ＰＭＡと前記ＩＣＡのうちの一方が前記フロートの外壁へと取り付けられ、前記ＰＭＡと前記ＩＣＡのうちの他方が、前記外壁に取り付けられた前記ＰＭＡと前記ＩＣＡのうちの前記一方に対面して相互作用するように位置決めされる、請求項１に記載のＷＥＣ。
【請求項１４】
前記ＰＭＡが、前記フロートと支柱のうちの一方に取り付けられた第１の支持構造体に沿って端から端へと延びる複数の分節へと分割され、前記コイル・アセンブリが前記第１の構造体に対向して配置された第２の支持構造体に沿って延び、（ａ）前記ＰＭＡと前記ＩＣＡとの間に相対的に一定した隙間を維持するために、および（ｂ）前記ＰＭＡと前記ＩＣＡとの間の動きを容易にするために前記第１と第２の支持構造体の間に車輪と軸受けのうちの少なくとも一方が位置決めされる、請求項１に記載のＷＥＣ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、その教示が本願明細書に参照で組み入れられる２００４年３月１６日に提出された「Ｗａｖｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒｓ（ＷＥＣｓ）ｗｉｔｈ  Ｌｉｎｅａｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｇｅｎｅｒａｔｏｒｓ（ＬＥＧｓ）」という表題の米国仮特許出願番号６０／５５３，６６６号から優先権を主張するものである。
【０００２】
本発明は海洋表面の波にあるエネルギーを電気的エネルギーへと変換するための装置、システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
海洋表面の波のエネルギーを捕捉するための知られているシステムは（ａ）水域に置かれると概して水の波と同相で上下に移動し、したがってエネルギーを吸収および／または放出するように設計される第１の構造体（これは本願明細書では「外郭構造」または「容器」または「フロート」であるか、または置き換え可能に呼ばれることが可能である）、（ｂ）静止型であるかまたは波および第１の構造体に相対して概して異なる位相で移動するかのどちらかである第２の構造体（これは本願明細書では「シャフト」、「スパー」、「支柱」、またはピストンであるか、または置き換え可能に呼ばれることが可能である）、および（ｃ）第１と第２の構造体の間に連結され、第１と第２の構造体の間の相対運動に応答して機械式または油圧式の運動を作り出し、それがその後に電気エネルギーへと変換されるように設計される機械式または油圧式のパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置を有する。
【０００４】
先行技術によるパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置は油圧式装置、圧空式装置、および／または機械式変換装置（例えばラック／ピニオン式ギヤ・システム）、および様々なタイプと形体の回転式発電機（永久磁石発電機、誘導発電機）の組合せを含む。これらの装置は外郭構造とシャフトとの間の相対運動を機械式または油圧式の運動へと変換し、それがその後に電気エネルギーへと変換される。それらを使用するこれらの装置およびシステムは非効率的であり、製造するには高価格であり、および存続するように設計することが困難となる傾向を有する。
【特許文献１】米国仮特許出願番号６０／５５３，６６６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
これらの問題のうちのいくつかを回避するために、パワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置に関してリニア発電機（ＬＥＧ）を使用することが示唆された。しかしながら、リニア発電機を利用する知られている波力エネルギー変換器のシステムはその構造および／または示唆されたタイプのリニア発電機から結果として生じる性能、コスト、信頼性、および／または存続性の限界を有する。知られているリニア発電機を利用する既にある波力エネルギー変換器のシステムの欠陥は以下を含む。
【０００６】
１．知られているリニア発電機は限られた運動のストロークもしくは範囲を有し、抽出され得る電力の量を制限し、その結果として、パワー・テイクオフ装置に加えられる力の範囲を制限する複雑で費用の嵩む機械設計につながり、かつ／または波力エネルギー変換器のシステムの存続性を減少させ、かつ／または
２．知られているリニア発電機システムでは、インダクション・コイルは外郭構造または支柱の不可欠の部分（例えばインダクション・コイルが波力エネルギー変換器の構造要素のうちの１つを取り巻く）であり、その結果として複雑で費用の嵩む機械設計につながり、かつ／または
３．知られているリニア発電機の磁石アセンブリおよびインダクション・コイル・アセンブリは防水性筐体の中に一緒に収納されなければならず、空気／水の界面で信頼性に欠け、かつ／または費用の嵩む密封用装置を必要とする。
これらの欠陥は本発明を具現化するシステムの中で克服される。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明を具現化する波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）システムは、機械的エネルギーを電気エネルギーへと直接変換し、かつ上記にリストアップされた問題を緩和および／または回避するパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置を有する。
【０００８】
本発明を具現化するＷＥＣは、例えば外郭構造と支柱を有し、ＰＴＯ装置が外郭構造と支柱との間に接続される。外郭構造と支柱は、水域に置かれるとその水域にある波に応答して外郭構造と支柱との間に相対的な運動が生じるように構成される。このＰＴＯ装置は、外郭構造と支柱との間の相対的な運動に応答して電気エネルギーを直接作り出すように設計されたリニア発電機（ＬＥＧ）システムを含む。
【０００９】
本発明のパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置は永久磁石（ＰＭ）アセンブリを有し、これはＰＭアセンブリに電磁気学的に結合させられるインダクション・コイル・アセンブリから分離されて収容される。各々のアセンブリはその独自の防水性筐体に入れられることが可能である。パワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置は、リニア同期発電機（ＬＳＧ）と称されることもやはり可能であるリニア発電機（ＬＥＧ）として機能する。通常、永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリのうちの一方は外郭構造の上もしくは中に置かれるかまたは取り付けられて外郭構造の動く通りに動き、永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリのうちの他方は支柱上に置かれるかまたは取り付けられ、支柱の動く通りに動くか、または支柱が静止型であれば静止して留まるかのいずれかである。水域に置かれるときにその水域にある波に応答する外郭構造と支柱との間の相対運動は、取り付けられた（または装着された）永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリが波の運動に応答して互いを通り過ぎて駆動される事象を生じさせ、その結果として相対運動の関数である電圧の発生につながり、最終的に、コイルの両端に外部負荷が接続されるとコイル内に電流を発生させる。
【００１０】
例を挙げると、本発明を具現化するシステムが海洋のような水域に置かれると、通り過ぎる海洋の波が、支柱（これは静止型である必要はないが、しかし説明を容易にするために静止型であると仮定される）に相対して上下に移動することが自由である外郭構造に力を加える。この力は結果として支柱（例えば波力エネルギー変換器システムのうちの静止型の素子）のそれに相対した外郭構造の運動につながる。外郭構造と支柱との間に連結されたリニア発電機を有するＰＴＯ装置は、通り過ぎる波によって加えられるそれに「通常では」反対方向の（逆らう）力を作り上げる。本発明を具現化するシステムでは、ガイドと軸受けのシステムが磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの相対的な位置合わせ、およびそれらの間の空間を維持することが可能である。
【００１１】
本発明を具現化するＷＥＣでは、別々の筐体の中に収容された永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリはＷＥＣの中または上の多様な場所に置かれることが可能である。磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリは波力エネルギー変換器の機械的構造の不可欠部分ではない。それらは最も効率的な電力変換を供給するように、および／または設計の簡潔性、据え付けと修理の容易さを含めた外郭構造と支柱の設計を最適化するように設置されることが可能である。
【００１２】
本発明によると、磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリは共通の筐体に収容されることを必要とせず、したがってそのような筐体のための防水シールを必要としない。
【００１３】
別々に入れられる磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの別の利点は、システムのストロークが（大部分の実施形態に関して）軸受けと位置合わせのシステムの長さによってのみ制限されることである。軸受けと位置合わせのシステムは、移動する外郭構造の運動の行程の範囲の制限を回避し、したがって衝撃負荷およびこれら衝撃負荷を耐え抜くための構造設計を最小限にするように十分に長くされることが可能である。
【００１４】
外郭構造と中央支柱との間に置かれるＬＥＧは、支柱に相対した外郭構造の移動が予め決められた距離を超えると外郭構造と支柱との間にブレーキ作用または緩衝作用を供給するように使用されることが可能である。
【００１５】
波の力に起因して、ＷＥＣが水中にあるときに支柱に相対した外郭構造の捻れおよび方向転換（回転）が存在する傾向がある。回転防止の仕組みは、相補的構造を有するように形状を決められた外郭構造の内壁によって囲まれた多面体の中央支柱（例えば四角柱）の形成を含み、それにより、外郭構造が支柱に相対して回転することは不可能となる。この仕組みは外郭構造の内壁と中央支柱の側面との間での多数の平行した表面の形成を含む。そのときそれら平行した表面の間でＬＥＧアセンブリがさらに容易に形成されることが可能であり、それらの寸法は良好で効率的な結合を保証するように維持されることが可能である。
【００１６】
磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリを、これらのアセンブリの間の磁束の結合が最大限になり、かつ渦電流損失が削減されることで電力生産の効率に増大が得られるようにパッケージ化することもやはり重要である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
添付の図面の中で、類似した参照文字は類似した構成要素を示す。
Ｉ．本発明を実践するために適したシステム
本発明を実践するために適した波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）は図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃに示されるタイプのシステムを有することが可能である。図６Ａは、係留されるかまたは錨で固定された垂直の支柱（スパー）１２を備えた通常では海洋の水面よりも下に沈められる中立的浮揚性の外郭構造１０を示している。図６Ｂは、やはり係留されるかまたは錨で固定された垂直の支柱（スパー）１２を備えた通常では海洋の水面に浮いている浮揚性の外郭構造を示している。図６Ｃは二重式の波力エネルギー吸収装置を例示しており、ここでは外郭構造１０とスパー１２が互いに相対して移動し、外郭構造は波と概して同相であり、スパーは外郭構造および／または海洋の波と異なる位相で動く傾向を有する。図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃに示されるＷＥＣの各々は、「外郭構造」と「スパー」との間に接続されたリニア発電機（ＬＥＧ）装置２０を有するパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置を１つまたは複数有することが可能である。
【００１８】
概して、海洋の波によって作り出されるそれのような力に応答して互いに相対して動く第１と第２の構造体（例えば外郭構造とスパー）を有するどのようなＷＥＣも本発明を実践するために適切であることが可能である。本発明によると、リニア発電機（ＬＥＧ）２０を含むＰＴＯが第１と第２の構造体の間に連結されることでそれらの相対的な運動を電気エネルギーへと直接変換することが可能である。さらに、本発明によればＰＴＯは多くの異なる場所に置かれることが可能であり、システムの物理的構造の設計に高い自由度を与える。
【００１９】
リニア発電機（ＬＥＧ）
いくつかの理由でリニア発電機（ＬＥＧ）がＷＥＣのパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置として提案される。電気系統全体の推定の効率は定格の力と速度で９０％を超えると見積もられる。この効率は既にある水力発電システムの効率８０％未満を優に上回る。油圧部品もやはり高価であり、限られた寿命と信頼性を有し、据え付けと保守管理の課題を呈する。油圧部品の排除がＬＥＧを使用する重要な理由である。
【００２０】
ＬＥＧの大きな恩典は、効率と存続性の特性で大幅な改善の実施を可能にすることである。本発明の一態様は、各々の波のサイクルの中でのブイ（ＷＥＣ）への電力のフィードバック処理を含む能動性のインピーダンス整合システム（ＡＩＭＳ）を導入することを可能にすることである。フィードバックのために油圧系統を使用することは長期的な基準では不可能であることが見出された。ポンプとして使用されるときに油圧モータの寿命は大幅に短縮される。他方で、ＬＥＧは電流の流れおよび加えられる機械的力の方向に応じてモータおよび／または発電機として運転されることが可能である。したがって、ＬＥＧは能動性のインピーダンス整合を可能にし、ＷＥＣの効率に結果として得られる上昇を伴なう。
【００２１】
ＬＥＧは本質的に制限されないストロークを備えて構成されることもやはり可能である。この特徴はＷＥＣの構造設計および存続性の観点で膨大な恩典を有する。既にあるＷＥＣの設計では、波力ではなく衝撃力が構造設計を規制する。既にあるＷＥＣはまた、終端部および衝撃荷重を吸収するための緩衝器を備えた機械的システムを必要とする油圧シリンダまたは他の機械的ＰＴＯ装置の有限の長さによって駆動される限られたストロークを有する。錨、自在継手、および支柱もやはりこれらの荷重を扱うように設計されなければならない。本発明を具現化するシステムでは、これらの終端部を伴なうことなく構造部品への力はパワー・テイクオフ装置（このケースではＬＥＧ）によって行使される力に限定される。普通のパワー・テイクオフのストロークの端部での銅板もしくはアルミニウム板の追加でもって、受動的な緩衝作用（ブレーキ作用）が導入されることが可能である。この緩衝作用は荒天状況でブイからエネルギーを取り出すために役立つ。したがって、ＬＥＧシステムを使用するＷＥＣの構造設計は大幅に単純化される。
【００２２】
リニア発電機（ＬＥＧ）を使用する利点は以下である。
１．油圧式または他の機械式の変換装置を除外する。油圧式または機械式の変換システムに付随してかなりのパワーの（効率の）損失があるので、これは効率の大幅な利得に結果としてつながるはずである。
２．ＬＥＧシステムのライフ・サイクル・コストは油圧ポンプ／発電機システムよりも安価なはずである。
３．ＬＥＧの効率の利得は油圧システムよりも信頼性がある。
４．ＬＥＧシステムは双方向の電力の流れの動作を可能にする。
【００２３】
ＩＩ．パワー・テイクオフのためにＬＥＧを使用するシステムの構成
図６Ａ、６Ｂ、および６Ｃに示されたＷＥＣは図１Ａから１Ｈに示されるようなＬＥＧアセンブリを組み入れることが可能である。本発明の或る態様はこれらの図を参照して説明されることが可能である。これらのＷＥＣは水域（例えば海洋）に置かれることを目的とされ、波が中央の支柱（ピストンまたはスパー）１２に相対して外郭構造１０を上下に移動させる。すなわち、海洋の波の上下運動が外郭構造１０に力を加え、波力エネルギー変換器システムの静止型部材であることが可能なスパー１２に相対した外郭構造の上下運動を生じさせる。場合によっては、スパー１２もまた移動型部材であることが可能であるが、しかしその動きは外郭構造の運動と異なる位相となる傾向を有する。図１Ａ〜１Ｄでは、スパー１２は錨で固定されて静止型で示され、外郭構造１０が上下に移動する。図１Ｅ〜１Ｈでは、外郭構造１０とスパー１２が両方共に互いに相対して移動することが可能であり、外郭構造は概してスパーとは逆の方向に移動する傾向を有する。
【００２４】
図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄはリニア発電機（ＬＥＧ）アセンブリ２０を利用する波力エネルギー変換器（ＷＥＣ）の４つの異なる構造を示している。ＬＥＧアセンブリ２０は普通、永久磁石（ＰＭ）アセンブリ２２およびインダクション・コイル・アセンブリ２４を有する。本発明によると、永久磁石アセンブリ（ＰＭＡ）２２とインダクション・コイル・アセンブリ（ＩＣＡ）２４は共通の密閉ハウジングに入れられる必要がない。別々に封入される磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリは知られている共通ハウジング式のリニア発電機では不可能な選択肢を提供する。図１Ａ〜１Ｄに示されるように、ＬＥＧアセンブリは波力エネルギー変換器の外郭構造の上、下、内側、または外側に置かれることが可能である。図１ＡではＬＥＧアセンブリ２０は外郭構造１０よりも上に装着される。図１ＢではＬＥＧアセンブリは外郭構造１０の中（内側）に装着される。図１ＣではＬＥＧアセンブリ２０は外郭構造１０よりも下に装着される。また、図１Ｃ１では、永久磁石アセンブリ２２がＷＥＣの支柱１２に貼り付けられ、インダクション・コイル・アセンブリ２４が外郭構造へと連結される。図１Ｃ２では、永久磁石２２がＷＥＣの外郭構造１０へと機械的に連結され、インダクション・コイル・アセンブリ２４が支柱１２へと貼り付けられる。
【００２５】
図１ＤではＬＥＧアセンブリ２０は外郭構造１０の外側に装着される。図１Ａでは、図１Ａ１および１Ａ２に詳細に示されるように、ＬＥＧ２０はＷＥＣの外郭構造１０よりも上に延びるマスト支柱に据えられる。このＷＥＣは外郭構造１０および上端部１３と下端部１４を有する連結型（枢動型）の中央支柱（スパー）１２を含む。スパー１２は、その下端部１４で自在継手１５を介してスパー１２を静止して保持するように設計されたアンカー１６へと接続されて示される。スパーはその上端部１３で支柱フロート１８へと接続される。スパー１２およびフロート１８から上方へと延びるものは機械的連結部または「プッシュ・ロッド」１２０であって、これはＬＥＧの磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリのうちの一方が取り付けられる外郭構造とマストが上下に移動する間にＬＥＧの磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリのうちの他方を安定に保持するように機能する。外郭構造１０の最上部１０１の上に延びるプッシュ・ロッド１２０の部分１２０ａ上にリニア発電機の一方の部分が装着され、他方の部分はマスト・ヘッドの内壁から保持されるかまたは内壁に固定される。ＩＣＡアセンブリとＰＭＡアセンブリ（２４、２２）は、それらの間に小さい隙間が存在することで互いに相対した「妨害の無い」物理的な直線（垂直方向）運動を可能にしながらその一方でコイルと磁石との間の強い電磁結合を保証するように互いに相対して位置決めされる。すなわち、望ましい電力発生と電力抽出に起因して行使される力を除いて相対的移動が妨げられることはない。
【００２６】
図１Ａ１では、磁石アセンブリ２２がプッシュ・ロッド１２０ａ（これは係留されて静止型であること、あるいは係留されずに外郭構造と概して異なる位相で移動することが可能である）に固定され、インダクション・コイル・アセンブリ２４は外郭構造１０が上下に移動する通りに上下に移動するようにマスト・ヘッドの内壁に沿って物理的に装着される。図１Ａ２では、コイル・アセンブリ２４は静止型であると仮定されるプッシュ・ロッド１２０ａへと固定され、永久磁石アセンブリ２２がは外郭構造１０が上下に移動する通りに上下に移動するようにマスト・ヘッドの内壁に沿って物理的に装着される。このようにして、図１Ａ１にあるようにコイルが磁石に相対して動くか、または図１Ａ２にあるように磁石がコイルに相対して動くかのどちらかである。どちらの構造でも外郭構造が上下に移動するとコイルと磁石との間の相対的な移動がある。場合によっては、図１Ｅ〜１Ｈに例示されるようにコイルと磁石が互いに相対して移動することが可能であることに留意すべきである。
【００２７】
図１Ｂでは、ＬＥＧはＷＥＣの外郭構造の内側に置かれる。この実施形態では、外郭構造とＬＥＧの軸受けアセンブリが一体化される（またはされない）ことが可能である。この構造では、外郭構造の内壁と中央支柱１２との間の捻れがさらに著しくなってＬＥＧの動作に悪影響を与える可能性が高い。
【００２８】
概して、問題は外郭構造１０と中央支柱１２との間の捻れおよび回転の力が存在して外郭構造を支柱に相対して回転させる（またはその逆の）傾向を有するという点にある。この問題に対して図１Ｂ１および１Ｂ２に示される解決策は、多数の側面（例えば３つ以上の側面）を有するように中央の支柱１２の形状を作ることであって、支柱は外郭構造の中央を通して装着され、外郭構造の内壁もしくは中心区分は支柱の側面に対して相補的な構造を有する。外郭構造１０の内壁１１０は支柱の外壁もしくは側面に平行した表面を備えて形成されることが可能である。図１Ｂ１および１Ｂ２は外郭構造１０の内壁１１０の断面が中央支柱１２の四角の形状に相補的な様式で四角の形状にされることを示している。この「回転防止」タイプの設計については、外郭構造が支柱に相対して回転する傾向は取り除かれることがないとしても大幅に削減された。また、ＬＥＧを配置して保持することをさらに容易にする平行で対面する表面が形成される。インダクション・コイル・アセンブリ２４は支柱１２の（複数の）外側側面と外郭構造の（複数の）内壁１１０のうちの一方に装着されることが可能であり、永久磁石アセンブリは支柱１２の（複数の）外側側面と外郭構造の（複数の）内壁１１０のうちの他方に装着されることが可能である。下記でさらに検討されるように、平行した表面に沿ってＬＥＧアセンブリを形成することは、寸法および運動が制御し易いＬＥＧアセンブリの形成に役立ち、結果としてさらに信頼性があってさらに効率的なＬＥＧにつながる。
【００２９】
図１Ｂ１は１つの強力で高出力のＬＥＧの断面を示している。このユニットは４つのＬＥＧアセンブリを含んでおり、各々が移動型の磁石アセンブリ２２と静止型ステータのインダクション・コイル・アセンブリ２４を備えている。このＬＥＧは２つの理由でボックス構造に構成される。第１に、もしも磁石が支持構造体によって離れて保持されるのであれば大きい磁石ステータの引力はある程度否定される。第２に、４−ＬＥＧの全長は単一ＬＥＧの全長の１／４にされることが可能である。他の構造が考慮されることは可能である。例えば、ＬＥＧは図１Ｂ２に示されるように１つまたは複数の背中合わせの磁石−ステータのアセンブリとして導入されることが可能である。
【００３０】
図１Ｃでは、ＬＥＧ２０は外郭構造１０よりも下に置かれる。この構造では、ＬＥＧアセンブリは図１Ｂのシステムと比較するとＷＥＣの外郭構造の屈曲および捻れの荷重から切り離される。この手法は比較的単純な機械設計でもって延長されたストロークを可能にする。この構造は据え付けと修理をやはり容易にし、外郭構造に付随する屈曲および捻れの機械的荷重から（複数の）ＬＥＧアセンブリを切り離す。
【００３１】
図１ＣのＬＥＧ２０の考え得る２つの異なる構造のいくらか詳しい図が図１Ｃ１と１Ｃ２に示されている。図１Ｃ１では、永久磁石アセンブリ２２が静止型（これは必然的ではないが仮定されている）のシャフト１２に沿って配置されて示され、その一方でＩＣＡ２４は一方の端部で外郭構造１０へと接続され、外郭構造１０がシャフト１２に相対して上下に移動するとＰＭＡ２２を横切って上下に移動する。２つのアセンブリ２２と２４の間に空隙（液体による隙間でもよい）が維持されることに留意すべきである。図１Ｃ２では、ＩＣＡ２４がシャフト１２（これは必然的ではないが静止型であると仮定されている）に沿って配置されて示され、その一方でＰＭＡ２２は一方の端部で外郭構造１０へと接続され、外郭構造１０がシャフト１２に相対して上下に移動するとＩＣＡ２４を横切って上下に移動する。外郭構造１０によってＰＭＡ２２を横切って推進されるＩＣＡ２４の側面図を図１Ｃ３が示していることに留意すべきである。図１Ｃ１に示された実施法では、縦方向の運動が制約されて横方向の運動が許容されるような方式で海底に固定される支柱１２の下側部分に磁石アセンブリ２２が装着される。いくつかの永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリが下側の支柱（これは円筒またはいずれかの多面体の構造であることが可能である）の周囲に配置されることが可能である。
【００３２】
本願明細書に示されるすべての構成で、波の作用が外郭構造を上下に押し進め、インダクション・コイルと永久磁石との間の相対運動を生じさせる。コイル・アセンブリと磁石アセンブリが互いを通り過ぎ、それらのアセンブリ間に小さい「隙間」が相対的に一定に維持されることで常時良好な電磁結合を保証するように設計されることに留意すべきである。この方式で、機械的な力および運動が効率的な方法で電流と電圧に変換される。
【００３３】
図１Ｄは、複数の異なるＬＥＧアセンブリ（例えば２０ａ、２０ｂ）がＷＥＣの外郭構造の外側に置かれることが可能であることを示している。図１Ｄでは、ＬＥＧの一方の部分（例えば永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリのうちの一方）が外郭構造１０の外壁に沿って装着され、ＬＥＧの他方の部分（例えば磁石アセンブリとコイル・アセンブリのうちの他方）が第１の部分を通り過ぎるように対向して装着される。いくつかの連結用（放射状）アーム９２０ａ、９２０ｂが枢動点９０１を介して支柱１２に繋がれることに留意すべきである。各々の連結用アーム（９２０ａ、９２０ｂ）は、外郭構造の動きに応答してコイル・アセンブリの移動と磁石アセンブリの移動との間に運動を生じさせるように一方の端部で外郭構造１０へと接続され、他方の端部でＬＥＧの一部へと接続される。この設計の望ましい特徴は、さらに大きな電気的出力を作り出すように相対的なステータ−磁石速度が大幅に上げられることが可能であることである。結果として、ＬＥＧの力の必要条件およびサイズが半分にされることが可能である。この手法の短所は達成されることが可能な限定されたストロークである。
【００３４】
図１Ａ、１Ｃ、および１Ｄに示された構造は、外郭構造の屈曲および捻れの荷重がＬＥＧアセンブリから切り離されるという点で利点を有する。図１Ａ、１Ｂ、および１Ｃに示された構造は、結果として機械設計の課題につながる衝撃荷重を回避するためにストロークが外郭構造の運動の範囲よりも長くされることが可能であるという点で利点を有する。図１Ａ〜１Ｄの各々は２つのＬＥＧ磁石／コイル・アセンブリを示しているが、しかし本発明を具現化するシステムが１つまたは同時に動作する多数のＬＥＧアセンブリのどちらで構成されることも可能であることは明らかであるはずである。
【００３５】
図１Ａ〜１Ｄに概略で示されたＬＥＧの構造の複数の部分が図２Ａ〜２Ｄに多少詳しく提示されている。図２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、および２Ｄは図１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、および１Ｄに示されたＷＥＣに使用されることが可能なＬＥＧの断面、およびＷＥＣの上もしくは中にアセンブリが装着され得る方法を示している。これらの図面の各々の中で、多数のＬＥＧアセンブリが示されている。各々の構造は１つまたは複数のＬＥＧアセンブリを有することが可能である。図２Ａはプッシュ・ロッド１２０ａを示しており、プッシュ・ロッドの４つの側面上にＬＥＧ支持構造体１２３を備えている。ＬＥＧ支持体１２３はインダクション・コイル・アセンブリ２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを保持するための構造体を与える。そこから空隙１２５によって隔てられて、かつ各々のコイル・アセンブリに対応して磁石アセンブリ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄがある。各々の磁石アセンブリは磁石受け板上に装着されて示され、それが今度は他方でＬＥＧ支持体１２７ａ、ｂ、ｃ、ｄ上に装着され、それらが外郭構造またはマスト・ヘッドの内壁１１１へと接続される。
【００３６】
図２Ｂは図２Ａと同様であって、支柱１２と外郭構造１０の内壁１１０との間に装着されたＬＥＧを備えており、図１Ｂおよび１ＦのＷＥＣ構造に対応する。
【００３７】
図２Ｃは図１Ｃまたは１ＧのＷＥＣ（またはいずれかの他のＷＥＣ）で使用されることが可能な４−ＬＥＧアセンブリの断面を示している。図１Ｃおよび２Ｃによると、中央の支柱１２の下側部分（および支柱全体もやはり）四角柱として形状を定められる。支柱１２の４つの側面の各々に接続または装着されているものはＬＥＧ支持体アセンブリ１２３であり、コイル・アセンブリ２４が各々のＬＥＧ支持体１２３上に装着される。各々のコイル・アセンブリに対向して、空隙１２５によってコイル・アセンブリから隔てられた磁石アセンブリ２２が配置される。個々のＬＥＧ支持体１２７は場合によって使用されるＬＥＧ外側支持体１１２（図２Ｃでは八角形で示されるが、いずれかの他の形状であることは可能である）と相互接続されてＬＥＧアセンブリを有することが可能である。
【００３８】
図２Ｄは図１Ｄまたは１ＨのＷＥＣおよび図１Ｄ１、１Ｄ３、１Ｄ４、１Ｄ５のＷＥＣ（またはいずれかの他のＷＥＣ）で使用されることが可能な４−ＬＥＧアセンブリの断面を示している。図１Ｄおよび２Ｄによると、内側の支柱（シャフト）１２は四角柱であることが可能であり、外郭構造１０の内壁１１０もやはり四角柱を形成して支柱１２を取り囲むことで支柱に相対した外郭構造の回転を阻止する。図２Ｄは外郭構造の外壁上に装着された４−ＬＥＧアセンブリを示している。他の図のように、各々のＬＥＧアセンブリはＬＥＧ支持体１２３、支持体１２３に装着されたコイル・アセンブリ２４、空隙、磁石アセンブリ２２、磁石支持プレート１２２、およびＬＥＧ支持プレート１２７を有する。ＰＭＡ２２とその支持体は、図１Ｄ、１Ｈ、および図１Ｄ１、１Ｄ３、１Ｄ４、１Ｄ５に示される外郭構造の運動と反対の方向にアセンブリを移動させるように接続用アーム９２３へと接続される。既に検討されたように、概してＩＣＡ２４とＰＭＡ２２の場所および装着法が入れ換えられることが可能であることに留意すべきである。
図１Ａ〜１Ｄおよび図２Ａ〜２ＤはＬＥＧアセンブリのいくつかの考え得る場所および外郭構造とシャフトへの機械的連結を例示している。これらの異なった構造は、部分的には、本発明を具現化する「可撓性の」ＬＥＧ構造の使用のせいで可能にされる。
【００３９】
図３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、および３Ｄは４通りの考え得る永久磁石とインダクション・コイルの幾何学形状を例示している。図３Ａでは、磁石アセンブリ２２ａが相対的に短く、かつ相対的に長くなるように（かつ静止するかまたは磁石アセンブリに相対して異なる位相で移動するように）設計されるインダクション・コイル・アセンブリ２４ａに相対して移動するように設計される。図３Ｂでは、インダクション・コイル・アセンブリ２４ｂが相対的に短く、かつ相対的に長くなるように（かつ静止するかまたはコイル・アセンブリに相対して異なる位相で移動するように）設計される磁石アセンブリ２２ｂに相対して移動するように設計される。図３Ｃでは、磁石アセンブリ２２ｃが相対的に長くなるように、かつ相対的に短くなるように（かつ静止するかまたは磁石アセンブリに相対して異なる位相で移動するように）設計される対応するインダクション・コイル・アセンブリ２４ｃに相対して移動するように設計される。図３Ｄでは、インダクション・コイル・アセンブリ２４ｄが相対的に長くなるように、かつ相対的に短くなるように（かつ静止するかまたはコイル・アセンブリに相対して異なる位相で移動するように）設計される対応する磁石アセンブリ２２ｄに相対して移動するように設計される。これはコイル・アセンブリと磁石アセンブリの幾何学形状の多数の見込まれる変形例のうちの４つを示している。
【００４０】
磁石アセンブリとコイル・アセンブリが両方共に同時に（好ましくは異なるスピードおよび／または異なる方向で）動くことが可能であり得ることは気付かれるはずである。
【００４１】
既に検討され、いくつかの図に示されたように、磁石アセンブリとコイル・アセンブリの場所は入れ換えられることが可能である。例えば、磁石が内側の中央支柱（スパーまたはシャフト）上に装着されることが可能であり、コイルが外側の部材上（外郭構造の内側または外側）に装着されることが可能である。場合によっては、コイルが内側の中央支柱（スパーまたはシャフト）上に装着されることが可能であり、磁石が外側の部材（外郭構造または容器）上に装着されることが可能である。図３Ａおよび３Ｂに示された構造は図３Ｃおよび３Ｄに示された構造よりも実施することが容易である可能性が高い。図３Ａに示された構造（移動型の短い磁石、静止型の長いコイル）はケーブルを移動させる必要性を回避するが、しかし長いコイル内の散逸損失に起因する問題を呈する（散逸損失を削減するためにコイルのスイッチングを必要とする可能性が高い）。図３Ｂに示された構造（移動型の短いコイル、静止型の長い永久磁石）は一層良い機械−電気変換効率を生じさせ、かつコイルのスイッチングの必要性を回避することが可能である。短いステータ（コイル・アセンブリ）と長い磁石を有する実施形態はインダクション・コイルの巻き線のインピーダンスを低く保つ。その他の構造は、それらを或る特定のシステムにとって好ましくすることが可能である利点を有する。しかしながら、長くかつ強力な磁石に伴なう問題が原因で、短い磁石と長いコイルの構造が好ましい場合の構造が存在する。
【００４２】
図４Ａおよび４Ｂは２通りの異なる永久磁石アセンブリとコイル・アセンブリの構造を示す断面図である。図４Ａは「表面型」永久磁石構造と称されることが可能な構造を示している。図４Ａの構造では、永久磁石２２ｓは強磁性体のプレート１２２ｓ上に装着され、それが磁石支持構造体１２７ｓ上に装着される。この磁石アセンブリは非磁性の筐体４１１内に封入されることが可能である。磁石アセンブリの磁石（ｍｉａ、ｍｉｂ）は「磁石」プレートの表面に貼り付けられ、これらの磁石はインダクション・コイルと磁石（ｍｉａ、ｍｉｂ）との間の相対運動の方向に対して直角の方向に着磁されている。各々の磁石（ｍｉａ、Ｎ−Ｓ極）は隣の磁石（ｍｉｂ、Ｓ−Ｎ極）のそれと反対の極性を有する。
【００４３】
多数の磁石によって各々の磁極を形成することが可能である（すなわち一方の磁極が実際にはいくつかの同じ極性に磁化された隣り合う磁石であることが可能である）。隣り合う（逆の極性の）磁石の中心間の縦方向距離が「磁極ピッチ」である。複数の磁石は逆の極性にされ、アセンブリ当たりの磁石の数は通常では２の倍数である。
【００４４】
インダクション・コイル・アセンブリ２４ｓは、コイル支持構造体１２３ｓ上に装着されてヨークとして機能する強磁性材料の長穴の開いた接極子を有する。このインダクション・コイル・アセンブリは非磁性の筐体４１３の中に封入される。図４Ａに示されるように、永久磁石アセンブリ２２に面する側でヨークに多数の長穴が形成され、これらの長穴の中に導電性コイル（導電性で絶縁処理されたワイヤ・コイル、もしくは棒、もしくは箔）が挿入される。これらの長穴は磁石アセンブリとコイル・アセンブリとの間の相対運動の方向に対して直角である。各々のコイルは導電性の材料（例えば銅線）で形成され、それがヨークの一方の側の長穴から入って他方の側の長穴から出て、縦方向で１磁極ピッチの距離に配置された別の長穴に向かって進み、ヨークの他方の側で同じ長穴を出る。長穴およびコイルの数は磁石アセンブリの磁極ピッチ当たり２のいずれかの倍数であることが可能である。
【００４５】
例えば、三相の実施例は磁極ピッチのそれに等しい縦方向距離にわたる６個の長穴に配置された３つのコイルを有するであろう。コイルのこのパターンがコイル・アセンブリの長さ全体にわたって繰り返されることが可能であり、電圧出力を上げるためにこれらのコイルが電気的に直列に接続されることが可能である。
【００４６】
磁石に相対したコイルの運動はコイル内に電圧が誘導される事象を生じさせ、それは磁束の変化の大きさと速度に比例する。コイルの端子の間に外部負荷が接続されるとコイルを通って電流が流れる。
【００４７】
図４Ａを参照すると、磁気「回路」はＮ極の磁石、Ｎ極の磁石とインダクション・コイル・アセンブリとの間の空隙、コイルとヨークのアセンブリ、Ｓ極の磁石とコイル・アセンブリとの間の空隙、Ｓ極の磁石、および強磁性体の磁石受け板で構成される。機械的な力および運動がこの電磁変換によって電流と電圧へと変換される。
【００４８】
図４Ｂは磁石支持プレート１２７ｘを示しており、その上に非磁性のヨーク１２２ｘが装着され、その上に強磁性のプレートが装着され、それが強磁性プレート内に収容された永久磁石を有する。図４Ｂに示されたタイプの特定の実施形態では、２つのＮ極が互いに隣り合って（かつ対向して）置かれ、２つのＳ極が互いに隣り合って置かれた。この構造は概して「埋め込み型」永久磁石構造と称される。磁石アセンブリとコイル・アセンブリの各々は図４Ａに示されるように非磁性の筐体に別々に封入される。図４Ａの「表面型磁石」構造ならびに図４Ｂの「埋め込み型磁石」構造は本発明を実施するための実行可能な選択肢である。
【００４９】
インダクション・コイル・アセンブリと磁石アセンブリが互いを通り過ぎるときに２つのアセンブリの間の「隙間」距離を相対的に一定に維持する過程に問題が存在する。意図されるシステムに使用するための長い磁石アセンブリの製造にもやはり問題が存在する。図４Ｃおよび４Ｃ１は、悪条件下で磁石および／またはコイルが互いに相対して移動しなければならなくなる可能性の高い相対的長距離にわたってコイル・アセンブリと磁石アセンブリとの間の隙間が維持されることが可能となる方法を例示している。これらの図に示される設計の２つの特徴が気付かれるはずである。第１に、複数の磁石が相対的に小さい分節（例えば２２ａ、２２ｂ、２２ｃなど）へと分割されることであり、第２に、様々な分節が軸受け４０１によって隔てられ、支えられることである。この構造は、正確な寸法を有する長い単一の磁石アセンブリを形成する必要性を排除し、長い単一の磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリとの間で極めて正確で小さい隙間が維持される必要条件を緩和する。図４Ｃおよび４Ｃ１では、中央支柱１２または外郭構造１０へと取り付けられる（または連結される）ことが可能であるコイル支持構造体４０３にインダクション・コイル・アセンブリ２４が装着されてかつ支えられる。分節化された磁石アセンブリ２２ａ、ｂ、ｃは、外郭構造１０または支柱１２へと取り付けられることが可能である磁石支持構造体４０５に装着されてかつ支えられる。軸受け４０１はコイル・アセンブリと磁石アセンブリを離して保持することで２つのアセンブリの間の望ましい隙間距離を維持するように機能する。同時に、軸受け４０１は互いに相対した２つのアセンブリの移動にもやはり役立つ。軸受け４０１は容易な移動を可能にするように円形（車輪）であることが可能である。見込まれる構造が図１Ｂ２に示されており、ここではこれらの車輪がレールの上に乗ることが可能である。
【００５０】
図５は、コイル・アセンブリ内に三相電圧の発生を誘導するためにコイル・アセンブリ上を通過する磁石アセンブリの輪郭を伴なった三相コイル配列を例示している。ｅ＝（Ｎ）（ｄφ／ｄｔ）であって、ここでφはコイルに結び付く磁束であるので、各々のコイルの両端に発生する電圧を上げるために多数のコイル巻き数（Ｎ）が各々の磁極位置に巻かれることが可能である。
【００５１】
図７は、波力エネルギー変換器の機械設計およびＬＥＧ構造のいくつかの異なった見込まれる組合せを例示する図表である。この図表は、本発明に従って網羅される可能性の高い広範囲の構造を示している。
【００５２】
速度増倍
ＬＥＧから得られる電力の電圧と周波数は、磁石とコイルが相互作用する速度（すなわち一方が他方の上または傍を通り過ぎるスピード）の関数である。概して、ＬＥＧの磁石（またはコイル）を通り過ぎるコイル（または磁石）の速度を２倍にすることは結果として所定のコイル構造に関してＬＥＧから得られる出力の電圧と周波数を２倍にすることにつながる。一定の電力入力に関しては、ＬＥＧの磁石（またはコイル）を通り過ぎるコイル（または磁石）の速度を２倍にすることは結果としてＬＥＧ上に、またはＬＥＧによって行使される力を半分にし、したがってコイル・アセンブリのサイズを半分にすることにつながる。その結果、磁石沿いに通過するコイルの速度を上げることがしばしば望ましい。この結果を達成するためのシステムが図１Ｄに示されており、これはＷＥＣの外郭構造の外壁上に配置された背中合わせのＬＥＧを示している。
【００５３】
図１Ｄ１は、図１Ｄに示され、１つのＬＥＧアセンブリを備えたＷＥＣの細部を示しており、リニア発電機速度増倍システムと称されることが可能であるものを例示している。このシステムの構造を理解するために、シャフト１２と外郭構造１０の典型的な位置、および空隙によって隔てられたコイル・アセンブリと永久磁石アセンブリを有するＬＥＧアセンブリを示す図２Ｄの断面図もやはり参照する。図１Ｄ１では、シャフト１２が係留され、外郭構造１０はシャフトの周りに位置付けられてそのような位置に留まる。しかしそれは上下にスライド移動することを可能にされたシャフト軸受け９１０、９１１によって中央シャフト１２に相対して上下に移動することが可能である。ＬＥＧアセンブリ２０は、（ａ）外郭構造の外壁上またはこれに沿って配置され、外郭構造１０の長さに沿って走る永久磁石アセンブリ２２、および（ｂ）やはり外郭構造の外側で磁石アセンブリの外部に配置されたインダクション・コイル・アセンブリ２４を有する。放射状アーム９２０が枢動点（支点）９０１で支柱シャフト１２へと接続され、それにより、放射状アーム９２０の２つの端部はシーソーのように上下に揺れ動くことが可能である。放射状アーム９２０の一方の端部９２５は外郭構造１０へと結び付けられ、外郭構造と共に上下に動く。放射状アーム９２０の他方の端部９２１、９０２はコイル・アセンブリ（または磁石アセンブリ）へと連結され、それを外郭構造が動いている方向と逆の方向に移動させる。枢動点から放射状アームの端部への距離の比を変えることによって速度増倍が得られる。図１Ｄ１では、枢動点から外郭構造１０に連結された一方の端部９２５への放射状アームの長さが「ａ」として規定され、枢動点から他方の端部９２１、９０２への放射状アームの長さが「ｂ」として規定される。枢動アーム９２０の一方の端部９２１は枢動点９０２へと連結され、それが接続用アーム（ロッド）９２３を介して枢動点９０５へと連結され、それがコイル・アセンブリ２４の一方の端部へと接続される。枢動アーム９２０の他方の端部９２５は枢動点９０３へと連結され、それがリンク・アーム９２７を介して枢動点９０４へと連結され、それが図１Ｄ１に示されるように外郭構造１０の底部の右手側へと接続される。
【００５４】
ＷＥＣ１０（すなわち外郭構造１０）の最上部と底部の表面の間の圧力差は図１Ｄ１に示されるように外郭構造を速度ｖ１で下方向に移動させる。外郭構造１０はスパー（シャフト）に概して平行の経路で進み、シャフト１２が軸受け９１０、９１１を通り過ぎる。外郭構造１０はリンク・アーム９２７によって放射状アーム９２０へと接続される。外郭構造１０が下に移動すると、点９０３が押し下げられ、点９０１と９０２が上方向に駆動される事象を生じさせる。点９０３から中央の枢動点９０１へのリンク・アームの長さが「ａ」であり、中央の枢動点９０１から点９０２へのリンク・アームの長さが「ｂ」であると仮定する。枢動点９０１でシャフトへと接続される放射状アーム９２０は、「ａ」および／または「ｂ」の寸法を変えることによって異なった増倍比を作り出すことが可能である。すなわち、放射状アーム９２０は枢動点９０１とアーム９２０の端部９２５との間で距離「ａ」延び、枢動点９０１とアーム９２０の端部９２１との間で距離「ｂ」延びる。アーム９２０は距離「ａ」が距離「ｂ」以下にされることが可能となるように動かされて固定されることが可能であると仮定する。「ａ」が「ｂ」に等しいと速度ｖ１は速度ｖ２に等しく、「ｂ」が「ａ」よりも大きいと速度ｖ２はｖ１よりも大きい。実際では、「ｂ」が「ａ」の値の２倍であるとき、ｖ２はｖ１の値の２倍である。ｖ２対ｖ１の関係は次のように表現されることが可能であり、すなわちｖ２はｖ１のｂ／ａ倍にほぼ等しい。
【００５５】
ＬＥＧ２０の永久磁石アセンブリ２２はＷＥＣの外郭構造１０の長さに沿って取り付けられて示される。インダクション・コイル・アセンブリ２４は磁石アセンブリ２２に磁気的に（堅く）結合させられ、磁石アセンブリに沿って進むように物理的に制約される。コイル・アセンブリは接続用ロッド９２３によって放射状アーム９２０の端部９２１へと接続される。ＷＥＣが下方向に移動するとコイル・アセンブリ２４は上方向に移動し、外郭構造が上方向に移動するとその逆となる。放射状アームの「ａ」と「ｂ」の比を調節することによって、ＬＥＧの（ロータとして機能する）永久磁石アセンブリ２２（ステータとして機能する）とコイル・アセンブリ２４との間で異なった相対速度が得られることが可能である。
【００５６】
相対速度（Δｖ）は以下のように記述されることが可能である。
Δｖ＝ｖ１＋ｖ２＝ｖ１（ｂ＋ａ）／ａ
注）式１Ａを正確に解釈するために、ｖ１とｖ２が逆方向に進んでおり、それにより、一方の方向に正符号が割り当てられれば逆方向が負であることを思い出すべきである。
【００５７】
図１Ｄ２は、ＬＥＧアセンブリが外郭構造１０の内壁上に置かれることが可能であることを例示している。この構造の動作は別の方式で図１Ｄ１のそれに類似している。
【００５８】
図１Ｄ３は、インダクション・コイル・アセンブリ２４が外郭構造の長さに沿ってレイアウトされることが可能であること、およびコイル・アセンブリを横切って、かつそれに沿って前後に移動するように永久磁石アセンブリ２２がロッド９２３の一方の端部へと連結されることが可能であることを例示している。
【００５９】
図１Ｄ４は、分節１５０ｕが外郭構造１０の最上部またはそれよりも上に形成され、分節１５０ｄが外郭構造１０の底部またはそれよりも下に形成されることが可能であることを例示している。分節１５０ｕと１５０ｄはＬＥＧアセンブリの一部であることが可能であり、コイル・アセンブリまたは磁石アセンブリにとって追加的な行程を与える。場合によっては、分節１５０ｕと１５０ｄは磁石アセンブリの移動を制動または緩衝するため、およびそれが外郭構造１０の最上部または底部を越えて進むことを阻止するための手段を有することが可能である。分節１５０ｕと１５０ｄは、例えば、磁石アセンブリの移動に強い反発力を与えるであろう短絡されたコイルまたは銅の棒または類似した装置を有することが可能である。
【００６０】
図１Ｄ５は、ＬＥＧが外郭構造の外壁内の溝の中に形成されることが可能であることを例示している。
【００６１】
図１Ｄ６は、ＬＥＧアセンブリが外郭構造の中で支柱に沿って配置されることもやはり可能であることを例示している。
【００６２】
電磁的ブレーキ作用／緩衝作用システム
図８は先行技術による機械的な緩衝作用システムを例示しており、ここではＰＴＯは外郭構造１０と中央支柱１２との間に接続され、外郭構造１０がシャフト・ヘッド８０３に相対して或る一定のレベルよりも上に進むこと、およびシャフト・ヘッドに相対して或る一定のレベルよりも下に進むことを阻止するために機械的な緩衝手段８０１ａ、８０１ｂ、８０１ｃ、および８０１ｄが使用される。このタイプのシステムでは、停止部８０１ａ、ｂ、ｃ、およびｄへと加えられる過剰の力が存在することが可能である。本発明によると、外郭構造と支柱との間に連結される電磁的な手段を使用して動的なブレーキ作用／緩衝作用が達成されることが可能である。
【００６３】
図９Ａ１は表面型磁石（図４Ａ参照）で形成されたＬＥＧの磁石アセンブリ２２を示しており、これは実用的な電気エネルギーを発生させるためにＬＥＧのコイル・アセンブリ２４に相対して移動することを目的とされる。この磁石アセンブリは外郭構造と支柱のうちの一方へと接続され、コイル・アセンブリは外郭構造と支柱のうちの他方へと接続される。上記で述べられたように、ＬＥＧのコイル・アセンブリ２４が磁石アセンブリ２２の望ましい移動範囲に沿って存在することで電力信号を発生させ、それが電力変換器へと供給される。コイル領域２４０ｕはコイル・アセンブリ２４よりも上に形成され、コイル領域２４０ｄはコイル・アセンブリ２４よりも下に形成される。領域２４０ｕと２４０ｄのコイルは短絡される。場合によっては、コイル２４０ｕと２４０ｄは、磁石アセンブリがコイルのすぐ近辺で移動するときにそれらを短絡させるためにコイルの両端に接続されたスイッチによって選択的に短絡されることが可能である。
【００６４】
動作時では、磁石アセンブリ２２がコイル・アセンブリ２４を越えて上向きの方向に進み、２４０ｕで示されたコイル領域上を通り過ぎるとき、短絡されたコイルに相対した磁石アセンブリの運動に反発する極めて強い電磁力が作り出され、磁石アセンブリが短絡されたコイルの領域を越えて上に移動することを阻止する傾向を有する。これは、磁石とコイルが取り付けられる外郭構造と支柱を互いに向かい合った位置に係止させる傾向を有する。同時に、コイルの巻き線に誘導されるいずれかの電流が多くのエネルギーを熱の形で消散させる。
【００６５】
同様の方式で、磁石アセンブリ２２がコイル・アセンブリ２４を越えて下方向に進み、２４０ｄで示されるコイル領域上を通り過ぎるとき、短絡されたコイルに相対した磁石アセンブリの運動に反発する極めて強い電磁力が作り出され、磁石アセンブリが短絡されたコイル・アセンブリを越えて下に移動することを阻止する傾向を有する。
【００６６】
図９Ｂ１では、図９Ａ１の短絡されたコイル・アセンブリはリアクション・プレート２４２ｕおよび２４２ｄで置き換えられる。図９Ａ１の短絡されたコイルで作り上げられるそれと同様のタイプの電磁的なブレーキ作用／緩衝作用の力を誘導するためにリアクション・プレートは高度に導電性の材料（例えば銅）である。リアクション・プレートの背後に強磁性材料を追加することによってブレーキ効果が促進されることが可能であることに留意すべきである。
【００６７】
図９Ｃ１では、ＬＥＧの磁石アセンブリ２２は図４Ｂに示されたそれらと同様のタイプの埋め込み型磁石を有する。コイル・アセンブリ２４は図４Ｂに示されたそれと同様であり、ブレーキ作用／緩衝作用の動作は図９Ａ１に関して述べられたそれと同様である。
【００６８】
図９Ｄ１では、ＬＥＧの磁石アセンブリは埋め込み型磁石を有し、ブレーキ作用／緩衝作用は図９Ｂ１に関して例示されたようなリアクション・プレート２４２ｕ、２４２ｄを使用して達成される。
【００６９】
図９Ａ２、９Ｂ２、９Ｃ２、９Ｄ２は本発明を実践するために使用されることが可能な緩衝作用／ブレーキ作用構造体の一部の断面を示している。
【００７０】
図１０Ａおよび１０Ｂは、動的なブレーキ作用システムではＰＴＯ装置が外郭構造と支柱との間の相対運動を実用的な電気エネルギーへと変換するためのいずれかの適切な（例えば油圧式または電磁式の）手段であることが可能であることを例示している。しかしながら、外郭構造と支柱との間の移動の距離が予め決められた値を超えるとブレーキ作用／緩衝作用を与えるために磁石とコイル（もしくはリアクション・プレート）の電磁気学的配列が使用されることが可能である。したがって、「緩衝作用を受けない移動」の表示範囲の間では外郭構造と支柱との間の機械的運動を電気エネルギーへと変換するためにいずれかのＰＴＯ装置が使用されることが可能である。「緩衝作用を受けない」移動の領域で、システムによる電力の抽出に起因するある程度の緩衝作用があることは理解されるはずである。しかしながら、この緩衝作用は実用的な電力を抽出するために為されるものであって、システムの部品が互いに相対して移動することを停止させようとするものではない。明らかに、外郭構造の移動が「緩衝作用を受けない」範囲を超えるとき、外郭構造と中央支柱との間の移動を阻止するために磁石アセンブリとリアクション・プレートもしくは短絡されたコイル・アセンブリから成る電磁的緩衝作用システムが使用され、それにより、磁石アセンブリとコイルが取り付けられる外郭構造と支柱のブレーキ作用／緩衝作用を与える。
【００７１】
図１０Ｃおよび１０Ｄは、ＬＥＧをＰＴＯ装置として使用するＬＥＧアセンブリのブレーキ効果に起因する外郭構造と支柱の、緩衝作用を受けない移動の範囲と緩衝作用を受ける移動の範囲を例示している。磁石アセンブリ（図１０Ｃ）および／またはコイル・アセンブリ（図１０Ｄ）が緩衝作用を受けない（もしくは部分的に緩衝作用を受けない）移動の範囲を超えると、電磁的ブレーキが働き始めて激しく緩衝作用を受ける移動の範囲を生じさせ、支柱に相対した外郭構造のどのようなさらなる移動も制限される傾向を有する。これらの構造およびシステムは、電気エネルギーを発生させるために使用される既にある磁石とコイル、および／または同様の磁石／コイル・アセンブリを活用し、少数の類似した部品を追加することによって、ＷＥＣが防護モード（例えば下方に係止する状態）に置かれることを必要とする荒海および荒天状況時にＷＥＣを保護するために極めて効果的なブレーキ作用／緩衝作用システムを導入するように機能する。上記で言及したように、動的なブレーキ作用を供給するためのコイルは選択的に短絡されるかまたは恒久的に短絡されることが可能である。
【００７２】
ＬＥＧのパッケージ化
図１１は、本発明に従って磁石アセンブリ２２がインダクション・コイル・アセンブリ２４から独立してパッケージ化されることを例示している。磁石アセンブリ２２はスチールの容器２２２に封入され、インダクション・コイル・アセンブリはスチールの容器２２４に封入される。このパッケージ化に伴なう問題は、磁石アセンブリがコイル・アセンブリ上を通り過ぎる（またはその逆の）とき、導電性のスチール容器の中の変化磁束に起因する渦電流損失が存在することである。磁石が上を通り過ぎると、変化磁束がカバーの中に電圧（ｅ＝（ｋ）（ｄφ／ｄｔ））を誘導し、カバーの高い導電性を前提とすると結果として高いカバー材料の電流につながり、それが今度は他方で寄生の電力損失と磁場につながり、それがＬＥＧの性能を低下させる可能性が高い。パッケージ化の手法に伴なう別の問題は、磁束が隣りの磁極もしくは複数磁極と結合するための低い磁気抵抗経路を磁石アセンブリとコイル・アセンブリのカバーが供給することである。結果として、コイル・アセンブリ内の導体を取り巻く磁束が少なくなり、したがって磁気回路、およびそれゆえにＬＥＧの効率を低下させる。
【００７３】
出願人らはこの問題を認識し、図１２に示される装置を使用してそれを解決した。図１２では、インダクション・コイル・アセンブリ２４は非磁性のハウジング内に封入され、それは例えばプラスティックの筐体、または磁力線透過性のステンレス・スチールの容器であることが可能である。また、この筐体は渦電流損失を排除しないとしても大幅に削減するために極めて薄く（例えば０．０１０”（０．２５４ｍｍ）から０．０２０”（０．５０８ｍｍ）の位数）されることが可能である。容器を超薄型にすることによって図１１に示されるように渦電流損失の大幅な削減を伴なうスチールの容器でさえ使用されることが可能であることに留意すべきである。
【００７４】
錨で固定されたＷＥＣの単純化されたブロック図が図１４に示される。このＷＥＣに関して運動の単純化された式は
【数１】
2007529688.tif 000003
であり、ここでＶＳは外郭構造の速度であり、ＦＩＮは海洋の波によって外郭構造に加えられる差の力であり、ｄＶＳ／ｄｔはＷＥＣの外郭構造の加速度であり、ＦＣは電力が負荷から抽出されるときに外郭構造へと行使される反発力である。
【００７５】
システムのパラメータの観点で式（１）を書き直すと抵抗性の負荷については
【数２】
2007529688.tif 000004
が得られ、ここでρは水の密度であり、ｇは重力であり、Ａは外郭構造プラットホーム面積であり、Ｈは波高（頂上から谷）であり、Ｌはブイの長さであり、ＫＥおよびＫＦは発電機の電圧および力定数であり、ＲＬは発電機負荷抵抗である。
【００７６】
ＫＥパラメータは発電機の電圧をＬＥＧの磁石アセンブリとコイル・アセンブリの相対速度へと関連付ける。
ＶＬＩＮＥ−ＬＩＮＥ＝ＫＥ・ＶＳ                      （３）
ＫＦパラメータはＬＥＧの後進力を発電機のライン電流の関数として関連付け、
ＦＬＥＧ＝ＫＦ・ＩＧＥＮ                            （４）
ここでＩＧＥＮは発電機のライン電流である。
沈水させられたＷＥＣブイについては、パラメータδが波動方程式の解から直接導き出され、縦方向寸法での圧力の減少を表わす。それは
【数３】
2007529688.tif 000005
によって与えられ、ここでＤＷは水深であり、λは関係式
【数４】
2007529688.tif 000006
を満たす。正弦曲線の運動（規則的な波動）については複雑な表記法が使用されることが可能である。外郭構造に入射する波によって引き起こされる実効入力の力の関数としてＦＩＮ＝０．５ρｇＡＨ・δｓｉｎ（ωｔ）を規定すると、抵抗性の負荷ＲＬでの外郭構造の速度に関する解は
【数５】
2007529688.tif 000007
であり、ここでＲｅ［Ｘ］はＸの実数部分を示し、
【数６】
2007529688.tif 000008
は最高の外郭構造速度であって、ω＝２π／Ｔは入来する波の角周波数であり、τ＝ＲＬＣＥＦＦおよび
【数７】
2007529688.tif 000009
は円筒の中の水柱の質量に比例する等価容量である。
【００７７】
式（６）から、抵抗性の負荷でのシステムの運動力学がω３＝１／τの３ｄＢ点を備えた一次のローパスフィルタとして表わされ得ることが分かる。すべての機械的および電気的パラメータが式（１）に与えられる外郭構造速度の解から導き出され得ることが指摘されるはずである。外郭構造のストロークＳ、電力出力Ｐｏｕｔ、および最適の抵抗性負荷（ＲＬ）ＯＰＴに関して対応する式が下記で提示される。
【００７８】
外郭構造のストロークに関する式は以下の通りであり、
【数８】
2007529688.tif 000010
発電機の出力電力に関する式は以下で与えられ、
【数９】
2007529688.tif 000011
ここでＶＬはライン電圧であり、ωＳは発電機のシャフトの角速度である。
【００７９】
式（８）のＭＷＥＣの項が実効容量に電気的に等価であることが分かる。そのとき、もしも電気的負荷が電源インピーダンスの複雑な共役（すなわち実効インダクタと抵抗器）であれば、最大電力が発電機負荷へと移送される。これが電力移送効率を大幅に向上させることが可能である。「誘導性」素子の追加はシステムの運動の式（１）を変え、結果として速度で二次のシステムにつながる。
【００８０】
図１５ａはＬＥＧの出力電圧をＷＥＣの外郭構造と支柱の差速度（すなわち支柱に相対した外郭構造のスピード）の関数として示している。図示されるように、ＬＥＧの出力電圧の振幅はスピードに比例する。ＬＥＧの出力電圧は磁束とコイル構成にもやはり比例する。ＬＥＧの出力電圧の周波数もやはりスピードに比例して示される。これは以下のように説明されることが可能である。コイルが磁極対（Ｎ−Ｓ磁石）の上を通り過ぎる度に電圧のサイクルが作り出される。もしもコイルが（増大した速度のせいで）少ない時間で磁極対の上を通り過ぎると出力電圧の周波数は増大させられる。
【００８１】
図１５ｂはＬＥＧの出力電力をＷＥＣの外郭構造と支柱の差速度の関数として示している。図示された範例では、ＬＥＧの電力は支柱に対する外郭構造のスピードが最も大きいときに最大である。ＷＥＣの平均電力はピーク電力の約半分である。
【００８２】
理解されるはずであるが、
１．ＰＭＡまたはＩＣＡのスピードがレバー・アームの比で上げられる［ｖｌｅｇ＝ｖｆｌｏａｔ×（ａ＋ｂ）／ａ］と、実効の力はレバー・アームの比で下がる［パワー（スピード×力）は変化しない］。１：１のレバーについては、相対速度が２倍になり、その一方で実効の力は半分に削減される。
２．しかし、ほぼ力（通常では１平方メートル当たり２０〜２５ｋＮ）に比例する磁石アセンブリの必要とされるサイズは、もしも力が半分に削減されれば、半分に削減されることが可能である。正味の結果は、ＰＭＡのサイズが大幅に（例えば６平方メートルから３平方メートルへと）減らされ得るということである。
３．一方の構成要素（すなわちＰＭＡ）のサイズをレバー比で減らすことは、概して、他方の構成要素（例えばステータとして機能するＩＣＡ）のサイズ（すなわち長さ）がレバー比だけ上昇することを必要とする事態を引き起こす。１：１のレバーについては、ステータの長さが２倍になり、その一方で磁石アセンブリの長さが半分になる。磁石アセンブリとコイル・アセンブリがゼロ以外のいくらかの長さを有することを前提として、その比はレバー・アーム比に完全に比例するわけではない。
【００８３】
これらの特徴を組み入れる恩典は以下を含む。
１．ＩＣＡの出力部で作り出される電圧がＰＭＡの一定の磁極ピッチに関してスピードに比例する。最小磁極ピッチは維持されることが可能な空隙の幅によって概して決められる。磁極ピッチは空隙の幅の少なくとも２５倍でなければならない。効率は概して電圧と共に上昇する。したがって、一層高い速度と電圧は概して一層高い効率と解釈される。一層高い電圧は、電流が減少してＩ２Ｒ損失が下がるので望ましい。また、電力変換器のスイッチング装置は一定の電圧降下（例えばＩＧＢＴトランジスタについては１．８Ｖ）をしばしば有するので、一層高い電圧は望ましい。
２．周波数が一定の磁極ピッチに関してスピードに比例する。最小磁極ピッチは維持されることが可能な空隙の幅によって概して決められる。受動性の整流システム（複数のダイオードとキャパシタのセットから成る）が概してさらに良好に機能し、かつ／または一層高い電気的周波数に関して一層小型である。もしも電圧リップルが懸案事項であれば、一層高い周波数はキャパシタのサイズまたは電圧リップルの量を下げるために役立つ。
３．永久磁石アセンブリは通常ではＬＥＧシステムのうちの重く、かつ費用の嵩む部分である。したがって、ステータのサイズを上げることを犠牲にして磁石のサイズを下げることは概してシステムの質量と経費を救済する。
４．磁石アセンブリのサイズを縮小することは
ａ．塵を拾うことから防護し易い、
ｂ．作業員を防護し易い、
ｃ．さらに少ないＰＭＡ−ＩＣＡ引力となり、これは軸受けの設計を簡素化する（例えば小型の１ｋＷのＬＥＧは４トンの引力を有したのでこれは重要である）、
といったいくつかの恩典を有する。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１Ａ】本発明のよる、ＷＥＣの外郭構造よりも上でのリニア発電機（ＬＥＧ）アセンブリの据え付けを例示的に示す（縮尺通りではない）図である。
【図１Ａ１】図１Ａの構造の中の永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの場所をさらに詳しく例示する図である。
【図１Ａ２】図１Ａの構造の中の永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの場所をさらに詳しく例示する図である。
【図１Ｂ】本発明のよる、ＷＥＣの外郭構造の内側でのリニア発電機（ＬＥＧ）アセンブリの据え付けを示す（縮尺通りではない）図である。
【図１Ｂ１】四角柱上に装着されたＬＥＧアセンブリを示す断面図であって、この四角柱は回転防止を提供しながら（すなわち支柱に相対した外郭構造の回転を阻止しながら）その一方で同時に外郭構造と支柱との間に平行の表面を供給してさらに効率的なＬＥＧの形成を可能にするように設計される。
【図１Ｂ２】四角柱上に装着されたＬＥＧアセンブリを示す断面図であって、この四角柱は回転防止を提供しながら（すなわち支柱に相対した外郭構造の回転を阻止しながら）その一方で同時に外郭構造と支柱との間に平行の表面を供給してさらに効率的なＬＥＧの形成を可能にするように設計される。
【図１Ｃ】本発明のよる、ＷＥＣの外郭構造よりも下でのＬＥＧアセンブリの据え付けを示す（縮尺通りではない）図である。
【図１Ｃ１】図１Ｃの構造の中の永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの代替選択肢の場所をさらに詳しく例示する図である。
【図１Ｃ２】図１Ｃの構造の中の永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの代替選択肢の場所をさらに詳しく例示する図である。
【図１Ｃ３】本発明による、永久磁石アセンブリを横切って移動するコイル・アセンブリを例示する側面図である。
【図１Ｄ】本発明のよる、速度増倍を提供するための手段を備えたＷＥＣの外郭構造の外側でのＬＥＧの永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの据え付けを示す（縮尺通りではない）図である。
【図１Ｄ１】図１Ｄのシステムを示すさらに詳細な（縮尺通りではない）図であって、速度の増倍を例示している。
【図１Ｄ２】速度の増倍を例示する図１Ｄのシステムを示す（縮尺通りではない）図であって、ＬＥＧはＷＥＣの外郭構造の内側内壁に置かれる。
【図１Ｄ３】速度の増倍を例示する図１Ｄのシステムを示す別の（縮尺通りではない）図であって、ＬＥＧの電磁コイルがＷＥＣの外郭構造の外壁に沿って据え付けられ、永久磁石がコイルの外側沿いに通り過ぎる。
【図１Ｄ４】本発明の変形例を例示する図である。
【図１Ｄ５】本発明の変形例を例示する図である。
【図１Ｄ６】本発明の変形例を例示する図である。
【図１Ｅ】外郭構造（フロート）が波と概して同相で動き、支柱もしくはシャフトが波の運動と概して異なる位相で動くことが可能であり、外郭構造と支柱によって動かされるようにＬＥＧアセンブリが接続される本発明の実施形態を例示する（縮尺通りではない）図である。
【図１Ｆ】外郭構造（フロート）が波と概して同相で動き、支柱もしくはシャフトが波の運動と概して異なる位相で動くことが可能であり、外郭構造と支柱によって動かされるようにＬＥＧアセンブリが接続される本発明の実施形態を例示する（縮尺通りではない）図である。
【図１Ｇ】外郭構造（フロート）が波と概して同相で動き、支柱もしくはシャフトが波の運動と概して異なる位相で動くことが可能であり、外郭構造と支柱によって動かされるようにＬＥＧアセンブリが接続される本発明の実施形態を例示する（縮尺通りではない）図である。
【図１Ｈ】外郭構造（フロート）が波と概して同相で動き、支柱もしくはシャフトが波の運動と概して異なる位相で動くことが可能であり、外郭構造と支柱によって動かされるようにＬＥＧアセンブリが接続される本発明の実施形態を例示する（縮尺通りではない）図である。
【図２Ａ】図１ＡのＷＥＣの一部とパワー・テイクオフ（ＰＴＯ）装置を示す断面図である。
【図２Ｂ】図１ＢのＷＥＣの一部とＰＴＯ装置を示す断面図である。
【図２Ｃ】図１Ａ〜１Ｈに示されたＷＥＣ構造の中で、中央の支柱が多面体（例えば４つの側面を有する四角柱）であって外郭構造の内壁が中央の支柱の各々の側面に平行した面を有し、ＬＥＧアセンブリが中央の支柱の各々の側面とそれに対応する外郭構造内壁の面との間に置かれることが可能であることを例示する断面図である。
【図２Ｄ】図１ＤのＷＥＣの一部とＰＴＯ装置を示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の実践に使用するために適した磁石アレイとインダクション・コイル・アセンブリの多様な構造を例示的に描く図である。
【図３Ｂ】本発明の実践に使用するために適した磁石アレイとインダクション・コイル・アセンブリの多様な構造を例示的に描く図である。
【図３Ｃ】本発明の実践に使用するために適した磁石アレイとインダクション・コイル・アセンブリの多様な構造を例示的に描く図である。
【図３Ｄ】本発明の実践に使用するために適した磁石アレイとインダクション・コイル・アセンブリの多様な構造を例示的に描く図である。
【図４Ａ】「表面の」永久磁石アセンブリ構造を備えたＬＥＧを例示する図であって、本発明を実践するために導電性のワイヤ、コイル棒、または箔を使用する。
【図４Ｂ】「埋め込み型」永久磁石アセンブリ構造を備えたＬＥＧを例示する図であって、本発明を実践するために導電性のワイヤ、コイル、棒、または箔を使用する。
【図４Ｃ】本発明を実践するために使用されるＬＥＧのコイルと永久磁石との間に一定の隙間を確立して維持するための装置を例示する図である。
【図４Ｃ１】本発明を実践するために使用されるＬＥＧのコイルと永久磁石との間に一定の隙間を確立して維持するための装置を例示する図である。
【図４Ｃ２】本発明を実践するために使用されるＬＥＧのコイルと永久磁石との間に一定の隙間を確立して維持するための装置を例示する図である。
【図４Ｃ３】本発明を実践するために使用されるＬＥＧのコイルと永久磁石との間に一定の隙間を確立して維持するための装置を例示する図である。
【図４Ｃ４】本発明を実践するために使用されるＬＥＧのコイルと永久磁石との間に一定の隙間を確立して維持するための装置を例示する図である。
【図５】本発明の実践に使用するための三相リニア発電機のコイル構造を示す図である。
【図６】本発明の実践に使用するための様々なＷＥＣを描く図である。
【図７】本発明を実践するための設計特徴の様々な見込まれる組合せを例示するブロック図である。
【図８】ＷＥＣの外郭構造とシャフトの行程の長さを制限するために機械的手段を使用する先行技術のブレーキ用／緩衝用配列を例示する図である。
【図８Ａ】ＷＥＣの外郭構造と支柱との間の垂直方向移動量が予め決められた値を超えるとブレーキ作用（「緩衝作用」とも称される）を与えるための本発明のＬＥＧの使用法を例示する（図１Ａ〜１Ｄに対応する）図である。
【図８Ｂ】ＷＥＣの外郭構造と支柱との間の垂直方向移動量が予め決められた値を超えるとブレーキ作用（「緩衝作用」とも称される）を与えるための本発明のＬＥＧの使用法を例示する（図１Ａ〜１Ｄに対応する）図である。
【図８Ｃ】ＷＥＣの外郭構造と支柱との間の垂直方向移動量が予め決められた値を超えるとブレーキ作用（「緩衝作用」とも称される）を与えるための本発明のＬＥＧの使用法を例示する（図１Ａ〜１Ｄに対応する）図である。
【図８Ｄ】ＷＥＣの外郭構造と支柱との間の垂直方向移動量が予め決められた値を超えるとブレーキ作用（「緩衝作用」とも称される）を与えるための本発明のＬＥＧの使用法を例示する（図１Ａ〜１Ｄに対応する）図である。
【図８Ｅ】本発明を具現化するＷＥＣシステムを例示する図である。
【図９Ａ１】本発明に従ってブレーキ作用もしくは緩衝作用を与えるためのＬＥＧの使用法を例示する概略図である。
【図９Ａ２】本発明に従って電磁的緩衝作用（ブレーキ作用）を与えるために使用されることが可能な構造を例示する図である。
【図９Ｂ１】本発明に従ってブレーキ作用もしくは緩衝作用を与えるためのＬＥＧの使用法を例示する概略図である。
【図９Ｂ２】本発明に従って電磁的緩衝作用（ブレーキ作用）を与えるために使用されることが可能な構造を例示する図である。
【図９Ｃ１】本発明に従ってブレーキ作用もしくは緩衝作用を与えるためのＬＥＧの使用法を例示する概略図である。
【図９Ｃ２】本発明に従って電磁的緩衝作用（ブレーキ作用）を与えるために使用されることが可能な構造を例示する図である。
【図９Ｄ１】本発明に従ってブレーキ作用もしくは緩衝作用を与えるためのＬＥＧの使用法を例示する概略図である。
【図９Ｄ２】本発明に従って電磁的緩衝作用（ブレーキ作用）を与えるために使用されることが可能な構造を例示する図である。
【図１０】ＡおよびＢは、いずれかのＰＴＯ装置が使用されるときに緩衝作用を受けない移動の範囲、および本発明によるＬＥＧアセンブリのブレーキ作用の効果に起因して緩衝作用を受ける外郭構造と支柱の移動の範囲を例示する図である。ＣおよびＤは、緩衝作用を受けない場合、およびＬＥＧアセンブリのブレーキ作用の効果に起因して緩衝作用を受ける場合の外郭構造と支柱の移動の範囲を例示する図であって、ＬＥＧがＰＴＯ装置として使用される。
【図１０Ｄ１】複数の異なる移動領域を通って移動するときにコイルを選択的に短絡するためのコイルのスイッチングの使用法を例示する図である。
【図１１】大幅な渦電流損失に晒されるＬＥＧパッケージ化配列を例示する図である。
【図１２】永久磁石アセンブリとインダクション・コイル・アセンブリの間の渦電流損失を減少させるための本発明によるＬＥＧのパッケージ化を例示する図である。
【図１３Ａ】受動性の整流器の構成を使用するＬＥＧ電力変換システムを示すブロック図である。
【図１３Ｂ】能動性の整流器の構成を使用するＬＥＧ電力変換システムを示すブロック図である。
【図１３Ｃ】能動性の整流器の構成を使用するＬＥＧ電力変換システムを示すブロック図である。
【図１４】ＬＥＧであるＰＴＯを備え、かつＬＥＧへと連結された負荷を備えたＷＥＣを示すブロック図である。
【図１５ａ】本発明に従ってＷＥＣの中に組み込まれるＬＥＧによって発生する電圧と電力を例示する波形図である。
【図１５ｂ】本発明に従ってＷＥＣの中に組み込まれるＬＥＧによって発生する電圧と電力を例示する波形図である。
【図１Ａ】
2007529688.tif 000012
【図１Ａ１】
2007529688.tif 000013
【図１Ａ２】
2007529688.tif 000014
【図１Ｂ】
2007529688.tif 000015
【図１Ｂ１】
2007529688.tif 000016
【図１Ｂ２】
2007529688.tif 000017
【図１Ｃ】
2007529688.tif 000018
【図１Ｃ１】
2007529688.tif 000019
【図１Ｃ２】
2007529688.tif 000020
【図１Ｃ３】
2007529688.tif 000021
【図１Ｄ】
2007529688.tif 000022
【図１Ｄ１】
2007529688.tif 000023
【図１Ｄ２】
2007529688.tif 000024
【図１Ｄ３】
2007529688.tif 000025
【図１Ｄ４】
2007529688.tif 000026
【図１Ｄ５】
2007529688.tif 000027
【図１Ｄ６】
2007529688.tif 000028
【図１Ｅ】
2007529688.tif 000029
【図１Ｆ】
2007529688.tif 000030
【図１Ｇ】
2007529688.tif 000031
【図１Ｈ】
2007529688.tif 000032
【図２Ａ】
2007529688.tif 000033
【図２Ｂ】
2007529688.tif 000034
【図２Ｃ】
2007529688.tif 000035
【図２Ｄ】
2007529688.tif 000036
【図３Ａ】
2007529688.tif 000037
【図３Ｂ】
2007529688.tif 000038
【図３Ｃ】
2007529688.tif 000039
【図３Ｄ】
2007529688.tif 000040
【図４Ａ】
2007529688.tif 000041
【図４Ｂ】
2007529688.tif 000042
【図４Ｃ】
2007529688.tif 000043
【図４Ｃ１】
2007529688.tif 000044
【図４Ｃ２】
2007529688.tif 000045
【図４Ｃ３】
2007529688.tif 000046
【図４Ｃ４】
2007529688.tif 000047
【図５】
2007529688.tif 000048
【図６】
2007529688.tif 000049
【図７】
2007529688.tif 000050
【図８】
2007529688.tif 000051
【図８Ａ】
2007529688.tif 000052
【図８Ｂ】
2007529688.tif 000053
【図８Ｃ】
2007529688.tif 000054
【図８Ｄ】
2007529688.tif 000055
【図８Ｅ】
2007529688.tif 000056
【図９Ａ１】
2007529688.tif 000057
【図９Ａ２】
2007529688.tif 000058
【図９Ｂ１】
2007529688.tif 000059
【図９Ｂ２】
2007529688.tif 000060
【図９Ｃ１】
2007529688.tif 000061
【図９Ｃ２】
2007529688.tif 000062
【図９Ｄ１】
2007529688.tif 000063
【図９Ｄ２】
2007529688.tif 000064
【図１０】
2007529688.tif 000065
【図１０Ｄ１】
2007529688.tif 000066
【図１１】
2007529688.tif 000067
【図１２】
2007529688.tif 000068
【図１３Ａ】
2007529688.tif 000069
【図１３Ｂ】
2007529688.tif 000070
【図１３Ｃ】
2007529688.tif 000071
【図１４】
2007529688.tif 000072
【図１５ａ】
2007529688.tif 000073
【図１５ｂ】
2007529688.tif 000074
【国際調査報告】
2007529688.tif 000075