(57)【要約】      （修正有）【課題】高効率及び高電力密度の電動機及び発電機を提供する。【解決手段】傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、ディスク表面の中央の発電機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、前記周辺の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、前記中央の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、前記ディスク表面に固着された回転軸とを備えている。【選択図】図２
0003172205.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
（ｉ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の電動機部分及び少なくとも１つの中央の発電機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の電動機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の発電機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｉｉ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｉｉｉ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を備えたことを特徴とする一体化された電動発電機（ＩＥＭＧ）。
【請求項２】
前記角度Ａが、約０°より大きく、約１８０°より小さいことを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３】
電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項４】
電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項５】
前記磁石の形状が、円形形状又は多角形形状からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項６】
前記磁石の形状が、任意の寸法であることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項７】
前記磁石の少なくとも一部が、鉄又はその他の強磁性体成分から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項８】
前記磁界源が、互いに反対の極性で対向していることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項９】
前記磁界源が、互いに同一の極性で対向していることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１０】
磁界損を減少させるために前記磁石と前記コイルとの空隙が最小となるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１１】
前記整合磁気ペアの各々の間の前記磁界が、非磁性層を有する前記ディスク表面により区別され隔離されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１２】
前記コイル列を支持する複数の前記コイル支持構造を備えていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１３】
前記コイルが第１の方向に、又は同一の電流で逆の磁界を発生するべく反対方向に可逆的に巻回されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１４】
発電機の効率を最適化するために同一列に配列され、反対方向に巻回されたコイルを付加的に備えていることを特徴とする請求項１又は１１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１５】
前記周辺の電動機部分が前記ディスクの周辺にあり、前記中央の発電機部分が前記ディスクの中央にあることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１６】
前記部分間の分割ラインが、当該電動発電機の動作を最適化するように変化することを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１７】
全ての前記磁石デバイスが、１つのディスク上で同一の極性となっていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１８】
前記整合磁気ペアの向かい合う磁極が、引付力の磁界を発生することを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項１９】
頂部ディスクの頂面及び底部ディスクの底面が発電機筐体の鉄又は他の低磁界抵抗材料による壁に接触しており、磁界の低損失媒体通路を提供していることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２０】
前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、任意形状の曲線ライン上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２１】
前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、螺旋状ライン上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２２】
前記周辺の電動機部分の前記傾斜した角度が、前記ディスク表面上の種々の同心環について異なっていることを特徴とする請求項１６に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２３】
（ｉ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の発電機部分及び少なくとも１つの中央の電動機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の発電機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の電動機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｉｉ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｉｉｉ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を備えたことを特徴とする一体化された電動発電機（ＩＥＭＧ）。
【請求項２４】
前記角度Ａが、約０°より大きく、約１８０°より小さいことを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２５】
電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させるように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２６】
電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させるように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２７】
前記磁石の形状が、円形形状又は多角形形状からなる群から選択されることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２８】
前記磁石の形状が、任意の寸法であることを特徴とする請求項２２に記載の一体化された電動発電機。
【請求項２９】
前記磁石の少なくとも一部が、鉄又はその他の強磁性体成分から形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３０】
前記磁界源が、互いに反対の極性で対向していることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３１】
前記磁界源が、互いに同一の極性で対向していることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３２】
磁界損を減少させるために前記磁石と前記コイルとの空隙が最小となるように構成されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３３】
前記整合磁気ペアの各々の間の前記磁界が、非磁性層を有する前記ディスク表面により区別され隔離されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３４】
前記コイル列を支持する複数の前記コイル支持構造を備えていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３５】
前記コイルが第１の方向に、又は同一の電流で逆の磁界を発生するべく反対方向に可逆的に巻回されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３６】
発電機の効率を最適化するために同一列に配列され、反対方向に巻回されたコイルを付加的に備えていることを特徴とする請求項２３又は３３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３７】
前記周辺の発電機部分が前記ディスクの周辺にあり、前記中央の電動機部分が前記ディスクの中央にあることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３８】
前記部分間の分割ラインが、当該電動発電機の動作を最適化するように変化することを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項３９】
全ての前記磁石デバイスが、１つのディスク上で同一の極性となっていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項４０】
前記整合磁気ペアの向かい合う磁極が、引付力の磁界を発生することを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項４１】
頂部ディスクの頂面及び底部ディスクの底面が発電機筐体の鉄又は他の低磁界抵抗材料による壁に接触しており、磁界の低損失媒体通路を提供していることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項４２】
前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、任意形状の曲線ライン上に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項４３】
前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、螺旋状ライン上に配置されていることを特徴とする請求項２３に記載の一体化された電動発電機。
【請求項４４】
前記周辺の電動機部分の前記傾斜した角度が、前記ディスク表面上の種々の同心環について異なっていることを特徴とする請求項３８に記載の一体化された電動発電機。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、概して、電動機を駆動するために使用可能な電気エネルギを回帰する電動機及び発電機を組合せた構成に関する。特に本考案は、発電機部分を含み、この発電機部分と実質的に同様の構成を利用することにより高効率及び強力とした電動機に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気回路の反応デバイス、即ちインダクタンス及びキャパシタンスは、エネルギを蓄積するとして知られている。電動機に帰還される電気エネルギを生成する再生電動機は、機械的にエネルギを蓄積する機械的に等価な反応デバイスである。
【０００３】
エネルギ変換デバイスである電動機は、どちらか一方の方向にエネルギを変換可能である。電動機が発電機と組合わされた場合、発電機の電圧出力は電力増幅器によって供給され、電動機を駆動するのに要する電力を低減する。電気エネルギの入力に代えて、その機械的な供給源から引出した電気エネルギを代替的に供給する。巻線によって得られる効率的な再生の無視できない結果は、電動機駆動の設計に新たな発展の可能性をもたらす。
【０００４】
環境保護の配慮が世界的検討課題において必須の懸案事項となりつつあり、再生電動機制御の利点はさらに明らかとなりつつあると共にこの種の電動機の発展を駆動する力となっている。
【０００５】
特許文献１は、実質的に一定周波数及び実質的に一定電圧の交流を発生し、負荷に供給する小型で高効率の電動機及び発電機の常時電力システムが開示されている。この電動機は交流線路による不規則な通常電源によって通電可能な同期交流電動機であり、この発電機は交流線路電力の中断の後、多数秒にわたって、電動機の回転エネルギを交流出力に変換可能である。この電力システムは、高効率の同期型永久磁石交流電動機及びこの電動機に連結されて駆動される交流発電機を備えている。電動機及び発電機の両方は、外側の円筒状シェルが磁化可能な永久磁石材料による表面層を有する高透磁率の軟磁性材料による電動機及び発電機回転子素子を含んでいる共通の高回転慣性回転子を備えており、各固定子には、永久磁石材料層に隣接した磁極片を有し交流によって付勢可能な励磁コイルが設けられており、これによって永久磁石材料層を磁北及び南極の選択されたパターンに磁化するように構成されている。電動機の固定子は、共通回転子に囲まれてその内側にあり、回転磁界を発生する電力巻線を有しており、一方、発電機の固定子は、上述のように磁化された回転子の回転中に負荷への交流電力を発生する巻線を有している。両方の固定子は、さらに、帰還巻線を有している。電動機の固定子において、帰還巻線は、共振回路によって励磁コイルへ搬送され永久磁石材料層を選択されたパターンに磁化するような強度及び位相条件の交流によって励磁コイルを付勢するように一体化される、選択された大きさ及び位相の交流を発生する。発電機において、帰還巻線で発生した交流は、電気回路によって発電機励磁コイルへ搬送され、同期速度を通じて速度が変化する際に磁界により誘導される全ての交流を基本的に制圧する。
【０００６】
特許文献２は、回転子構造及び固定子構造を含む、電動機、電気発電機又は再生式電動機等のデバイスを開示している。固定子構造は、誘電体電磁ハウジングと、全アモルファス金属磁性コアを含む少なくとも１つの付勢可能な電磁アセンブリとを有している。全アモルファス金属磁性コアは、別個に形成された複数のアモルファス金属コア片から形成されている。誘電体電磁ハウジングは、電磁ハウジングに形成され、全アモルファス金属磁性コアを形成するように複数のアモルファス金属コア片を互いに隣合う位置に保持するコア片開口部を有している。このデバイスは、さらに、デバイスの速度、効率、トルク及び電力を制御するための複数の活性化及び非活性化パラメータの任意の組み合わせを用いて、電磁の活性化及び非活性化を可変制御可能な制御構造を含んでいる。
【０００７】
特許文献３は、外部からの駆動力によって任意の回転周波数で内部の機構に回転が生じている間に、新たな駆動力を付加的に及び常に発生させる目的を達成する発明を開示している。この発明は、永久磁石又は電磁石を有する発電機及び電動機を同期して回転又は移動（リニア駆動）するシステムを備えている。このシステムには、電力発電機が電力を発生できるように外部駆動力が供給される。発生した電力は、電動機の固定子によって生じる回転磁極と回転子の磁極との間に位相差を発生させるべく電動機に直接的に又は位相調整デバイスを介して同期して供給され、これによって電動機の回転子が外部駆動の任意の回転周波数で駆動力を付加的に発生可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第４６８４８１４号明細書
【特許文献２】米国特許第５７３１６４９号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／１０８１４６号パンフレット
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００９】
同様の構成の発電機と一体化された高効率の電動機について、与えられた物理的な寸法に対して機械的な出力を最大にするという、長年にわたる切実な要求は未だに存在している。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
従って、本考案の基本的構成は、相互間に磁界を有する整合磁気ペアの可動群列と、これら整合磁気ペアの各々の間に配置された整合固定群列とを収容した一体化された電動発電機を提供することにある。各ペアからの傾斜した磁界と傾斜した整合電磁コイルとが電動発電機の電動機部分のために用いられる。各整合磁気ペア及び整合電磁コイル間の垂直磁界が電動発電機の発電機部分のために用いられる。これにより一体化された電動機−発電機システムは、２つの列位置変化を組合わせることにより非常に巧みに組立てられている。この構成の概念は、高効率及び高電力密度の電動機を提供する。同様に、この構成の概念は、高効率及び高電力密度の発電機を提供する。この一体化された電動機−発電機システムは、帰還電圧に起因する電気エネルギの要求を低減することにより効率を向上する。
【００１１】
一体化された電動発電機は、
（ｉ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の電動機部分及び少なくとも１つの中央の発電機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の電動機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の発電機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｉｉ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｉｉｉ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を備えている。
【００１２】
複数の表面及び複数のコイル列の各々は、第１の同心の電動機部分と、第２の同心の発電機部分とを備えている。
【００１３】
電動機部分は、整合磁気ペアの傾斜した磁界と、同様に傾斜した電磁コイルとを提供する。
【００１４】
発電機部分は、整合磁気ペアの垂直の磁界と、同様に垂直のコイルとを提供する。
【００１５】
電動機部分の傾斜したコイルに印加される電圧は、各コイル内において軸方向の磁界を発生する。コイルの磁界と対応する整合磁気ペアの磁界との相互作用は、傾斜した磁界と共に軸方向に向いたベクトル力を発生する。ベクトル力は、回転軸に固着された磁気列表面に働く回転モーメント成分を有している。
【００１６】
軸が回転する際に、整合磁気ペアが発電機のコイルを横切って移動することによる時間変化する磁束によって、電力が、発電機部分の垂直コイルの各々で発生する。
【００１７】
この電動発電機は、強力な、他とは異なる、均一な複数の磁界及び整合コイルを構成することにより、さらに、発電機部分の電圧出力を電動機部分の駆動電圧として供給することにより、効率及び電力密度を最大にするべく適用できる。
【００１８】
本考案の一態様によれば、一体化された電動発電機（ＩＥＭＧ）は、
（ｉ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の電動機部分及び少なくとも１つの中央の発電機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の電動機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の発電機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｉｉ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｉｉｉ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を備えている。
【００１９】
本考案の一態様によれば、前記角度Ａが、約０°より大きく、約１８０°より小さいＩＥＭＧが提供される。
【００２０】
本考案の一態様によれば、電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させるように構成されているＩＥＭＧが提供される。
【００２１】
本考案の一態様によれば、電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させるように構成されているＩＥＭＧが提供される。
【００２２】
本考案の一態様によれば、前記磁石の形状が、円形形状又は多角形形状からなる群から選択されるＩＥＭＧが提供される。
【００２３】
本考案の一態様によれば、前記磁石の形状が、任意の寸法であるＩＥＭＧが提供される。
【００２４】
本考案の一態様によれば、前記磁石の少なくとも一部が、鉄又はその他の強磁性体成分から形成されているＩＥＭＧが提供される。
【００２５】
本考案の一態様によれば、前記磁界源が、互いに反対の極性で対向しているＩＥＭＧが提供される。
【００２６】
本考案の一態様によれば、前記磁界源が、互いに同一の極性で対向しているＩＥＭＧが提供される。
【００２７】
本考案の一態様によれば、磁界損を減少させるために前記磁石と前記コイルとの空隙が最小となるように構成されているＩＥＭＧが提供される。
【００２８】
本考案の一態様によれば、前記整合磁気ペアの各々の間の前記磁界が、非磁性層を有する前記ディスク表面により区別され（距離を置かれ）かつ隔離されているＩＥＭＧが提供される。
【００２９】
本考案の一態様によれば、前記コイル列を支持する複数の前記コイル支持構造を備えているＩＥＭＧが提供される。
【００３０】
本考案の一態様によれば、前記コイルが第１の方向に、又は同一の電流で逆の磁界を発生するべく反対方向に可逆的に巻回されているＩＥＭＧが提供される。
【００３１】
本考案の一態様によれば、発電機の効率を最適化するために同一列に配列され、反対方向に巻回されたコイルを付加的に備えているＩＥＭＧが提供される。
【００３２】
本考案の一態様によれば、前記周辺の電動機部分が前記ディスクの周辺にあり、前記中央の発電機部分が前記ディスクの中央にあるＩＥＭＧが提供される。
【００３３】
本考案の一態様によれば、前記部分間の分割ラインが、当該電動発電機の動作を最適化するように変化するＩＥＭＧが提供される。
【００３４】
本考案の一態様によれば、全ての前記磁石デバイスが、１つのディスク上で同一の極性となっているＩＥＭＧが提供される。
【００３５】
本考案の一態様によれば、前記整合磁気ペアの向かい合う磁極が、引付力の磁界を発生するＩＥＭＧが提供される。
【００３６】
本考案の一態様によれば、頂部ディスクの頂面及び底部ディスクの底面が発電機筐体の鉄又は他の低磁界抵抗材料による壁に接触しており、磁界の低損失媒体通路を提供しているＩＥＭＧが提供される。
【００３７】
本考案の一態様によれば、前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、任意形状の曲線ライン上に配置されているＩＥＭＧが提供される。
【００３８】
本考案の一態様によれば、前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、螺旋状ライン上に配置されているＩＥＭＧが提供される。
【００３９】
本考案の一態様によれば、前記周辺の電動機部分の前記傾斜した角度が、前記ディスク表面上の種々の同心環について異なっているＩＥＭＧが提供される。
【００４０】
本考案に関連する、電動機を発電機に一体化する方法は、特に、
（ｉ）（ａ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の電動機部分及び少なくとも１つの中央の発電機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の電動機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の発電機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｂ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｃ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を有する一体化された電動発電機（ＩＥＭＧ）を提供するステップと、
（ｉｉ）前記傾斜した電磁コイルに電圧を印加することにより、前記コイル内に軸方向の磁界を発生するステップと、
（ｉｉｉ）前記傾斜したコイルによって発生した前記磁界と前記整合磁気緒エアとを磁気的に相互作用させるステップと、
（ｉｖ）前記中央の発電機部分の前記垂直のコイルの各々に電力を発生させるステップと、
（ｖ）前記垂直のコイルによって発生した前記磁界と前記整合磁気緒エアとを磁気的に相互作用させるステップと、
（ｖｉ）前記整合磁気ペアが前記コイルを横切って回転することにより前記ＩＥＭＧの効率及び電力密度を増大させつつ時間変化する磁束が発生するように、前記回転シャフトを回転させるステップと
を備えている。
【００４１】
本考案に関連する方法の一態様によれば、電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させる。
【００４２】
本考案に関連する方法の一態様によれば、電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させる。
【００４３】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記角度Ａを、約０°より大きく、約１８０°より小さい角度に選択するステップを付加的に備えている。
【００４４】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁石の形状が、円形形状又は多角形形状からなる群から選択するステップを付加的に備えている。
【００４５】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁界源を、互いに反対の極性で対向するように調整するステップを付加的に備えている。
【００４６】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁界源を、互いに同一の極性で対向するように調整するステップを付加的に備えている。
【００４７】
本考案に関連する方法の一態様によれば、磁界損を減少させるために前記磁石と前記コイルとの空隙が最小となるように構成するステップを付加的に備えている。
【００４８】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記整合磁気ペアの各々の間の前記磁界が距離を置きかつ隔離されるように、前記ディスク表面を非磁性層で被覆するステップを付加的に備えている。
【００４９】
本考案に関連する方法の一態様によれば、ＩＥＭＧの動作を最適化するように前記部分間を分割するステップを付加的に備えている。
【００５０】
本考案に関連する方法の一態様によれば、全ての前記磁石デバイスを、１つのディスク上で同一の極性に向かせるステップを付加的に備えている。
【００５１】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁石を、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、任意形状の曲線ライン上に配置するステップを付加的に備えている。
【００５２】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁石を、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、螺旋状ライン上に配置するステップを付加的に備えている。
【００５３】
本考案に関連する方法の一態様によれば、電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させるステップを付加的に備えている。
【００５４】
本考案に関連する方法の一態様によれば、電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させるステップを付加的に備えている。
【００５５】
本考案の一態様によれば、一体化された電動発電機（ＩＥＭＧ）は、
（ｉ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の発電機部分及び少なくとも１つの中央の電動機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の発電機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の電動機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｉｉ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｉｉｉ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を備えている。
【００５６】
本考案の一態様によれば、前記角度Ａが、約０°より大きく、約１８０°より小さいＩＥＭＧが提供される。
【００５７】
本考案の一態様によれば、電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させるように構成されているＩＥＭＧが提供される。
【００５８】
本考案の一態様によれば、電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させるように構成されているＩＥＭＧが提供される。
【００５９】
本考案の一態様によれば、前記磁石の形状が、円形形状又は多角形形状からなる群から選択されるＩＥＭＧが提供される。
【００６０】
本考案の一態様によれば、前記磁石の形状が、任意の寸法であるＩＥＭＧが提供される。
【００６１】
本考案の一態様によれば、前記磁石の少なくとも一部が、鉄又はその他の強磁性体成分から形成されているＩＥＭＧが提供される。
【００６２】
本考案の一態様によれば、前記磁界源が、互いに反対の極性で対向しているＩＥＭＧが提供される。
【００６３】
本考案の一態様によれば、前記磁界源が、互いに同一の極性で対向しているＩＥＭＧが提供される。
【００６４】
本考案の一態様によれば、磁界損を減少させるために前記磁石と前記コイルとの空隙が最小となるように構成されているＩＥＭＧが提供される。
【００６５】
本考案の一態様によれば、前記整合磁気ペアの各々の間の前記磁界が、非磁性層を有する前記ディスク表面により区別され（距離を置かれ）かつ隔離されているＩＥＭＧが提供される。
【００６６】
本考案の一態様によれば、前記コイル列を支持する複数の前記コイル支持構造を備えているＩＥＭＧが提供される。
【００６７】
本考案の一態様によれば、前記コイルが第１の方向に、又は同一の電流で逆の磁界を発生するべく反対方向に可逆的に巻回されているＩＥＭＧが提供される。
【００６８】
本考案の一態様によれば、発電機の効率を最適化するために同一列に配列され、反対方向に巻回されたコイルを付加的に備えているＩＥＭＧが提供される。
【００６９】
本考案の一態様によれば、前記周辺の発電機部分が前記ディスクの周辺にあり、前記中央の電動機部分が前記ディスクの中央にあるＩＥＭＧが提供される。
【００７０】
本考案の一態様によれば、前記部分間の分割ラインが、当該電動発電機の動作を最適化するように変化するＩＥＭＧが提供される。
【００７１】
本考案の一態様によれば、全ての前記磁石デバイスが、１つのディスク上で同一の極性となっているＩＥＭＧが提供される。
【００７２】
本考案の一態様によれば、前記整合磁気ペアの向かい合う磁極が、引付力の磁界を発生するＩＥＭＧが提供される。
【００７３】
本考案の一態様によれば、頂部ディスクの頂面及び底部ディスクの底面が発電機筐体の鉄又は他の低磁界抵抗材料による壁に接触しており、磁界の低損失媒体通路を提供しているＩＥＭＧが提供される。
【００７４】
本考案の一態様によれば、前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、任意形状の曲線ライン上に配置されているＩＥＭＧが提供される。
【００７５】
本考案の一態様によれば、前記磁石が、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、螺旋状ライン上に配置されているＩＥＭＧが提供される。
【００７６】
本考案の一態様によれば、前記周辺の電動機部分の前記傾斜した角度が、前記ディスク表面上の種々の同心環について異なっているＩＥＭＧが提供される。
【００７７】
本考案に関連する、電動機を発電機に一体化する方法は、特に、
（ｉ）（ａ）主縦軸、少なくとも１つの周辺の発電機部分及び少なくとも１つの中央の電動機部分を有する複数のディスク表面であり、
前記ディスク表面の前記周辺の発電機部分の各々がオフセットされた磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の傾斜した磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該傾斜した磁界が前記主縦軸に関して角度Ａで傾斜しており、
前記ディスク表面の前記中央の電動機部分の各々が磁石の列に結合しており、該磁石が整合磁気ペアとして該整合磁気ペア間に複数の垂直の磁界を形成するように２つの隣接するディスク表面上に配列されており、該垂直の磁界が前記主縦軸に関して垂直となっている複数のディスク表面と、
（ｂ）各々が電磁コイルの列を支持しており、該コイルの各々が前記整合磁気ペアの中間に配列されており、
前記周辺の発電機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して前記角度Ａで傾斜しており、
前記中央の電動機部分における前記整合磁気ペアの中間に配列された前記コイルが前記主縦軸に関して垂直となっている複数の固定の支持構造と、
（ｃ）前記ディスク表面に固着された回転軸と
を有する一体化された電動発電機（ＩＥＭＧ）を提供するステップと、
（ｉｉ）前記傾斜した電磁コイルに電圧を印加することにより、前記コイル内に軸方向の磁界を発生するステップと、
（ｉｉｉ）前記傾斜したコイルによって発生した前記磁界と前記整合磁気緒エアとを磁気的に相互作用させるステップと、
（ｉｖ）前記周辺の発電機部分の前記垂直のコイルの各々に電力を発生させるステップと、
（ｖ）前記垂直のコイルによって発生した前記磁界と前記整合磁気緒エアとを磁気的に相互作用させるステップと、
（ｖｉ）前記整合磁気ペアが前記コイルを横切って回転することにより前記ＩＥＭＧの効率及び電力密度を増大させつつ時間変化する磁束が発生するように、前記回転シャフトを回転させるステップと
を備えている。
【００７８】
本考案に関連する方法の一態様によれば、電力発生効率をＩＥＣ６００３４−３０による約９０％まで増大させる。
【００７９】
本考案に関連する方法の一態様によれば、電力発生効率をＥｄｉｃｔ５５３／２００５による約９０％まで増大させる。
【００８０】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記角度Ａを、約０°より大きく、約１８０°より小さい角度に選択するステップを付加的に備えている。
【００８１】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁石の形状が、円形形状又は多角形形状からなる群から選択するステップを付加的に備えている。
【００８２】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁界源を、互いに反対の極性で対向するように調整するステップを付加的に備えている。
【００８３】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁界源を、互いに同一の極性で対向するように調整するステップを付加的に備えている。
【００８４】
本考案に関連する方法の一態様によれば、磁界損を減少させるために前記磁石と前記コイルとの空隙が最小となるように構成するステップを付加的に備えている。
【００８５】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記整合磁気ペアの各々の間の前記磁界が距離を置きかつ隔離されるように、前記ディスク表面を非磁性層で被覆するステップを付加的に備えている。
【００８６】
本考案に関連する方法の一態様によれば、ＩＥＭＧの動作を最適化するように前記部分間を分割するステップを付加的に備えている。
【００８７】
本考案に関連する方法の一態様によれば、全ての前記磁石デバイスを、１つのディスク上で同一の極性に向かせるステップを付加的に備えている。
【００８８】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁石を、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、任意形状の曲線ライン上に配置するステップを付加的に備えている。
【００８９】
本考案に関連する方法の一態様によれば、前記磁石を、前記ディスクの中央から該ディスクの端縁まで、螺旋状ライン上に配置するステップを付加的に備えている。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本考案の一実施形態として、電力増幅器によって駆動される一体化された電動発電機を含むシステムの概略ブロック図である。
【図２】本考案の一実施形態として、円筒形形状の一体化された電動発電機の不定縮尺比の断面図である。
【図３】本考案の一実施形態として、周辺の電動機部分及び中央の発電機部分を有し磁石列を固着するために用いられる円形ディスク表面の不定縮尺比の頂面図である。
【図４】本考案の一実施形態として、電動機構成及び発電機構成を有し、磁石に固着された円形ディスクの２つの隣接する部分の不定縮尺比の断面図である。
【図５ａ】本考案の一実施形態として、第１の放射方向ラインに沿って配列された円形形状磁石及び第２の放射方向ラインに沿って配列された六角形状磁石を固着したディスク表面の不定縮尺比の頂面図である。
【図５ｂ】本考案の一実施形態として、ディスクの中心からディスクの端縁に向かって寸法が増大するように放射方向ラインに沿って配列された円形形状磁石を固着したディスク表面の不定縮尺比の頂面図である。
【図５ｃ】本考案の一実施形態として、曲線である放射方向ラインに沿って配列された円形形状磁石を固着したディスク表面の不定縮尺比の頂面図である。
【図５ｄ】本考案の一実施形態として、螺旋状ラインに沿ってディスクの中心からディスクの端縁に向かって配列された円形形状磁石を固着したディスク表面の不定縮尺比の頂面図である。
【考案を実施するための形態】
【００９１】
実施形態に関連して本考案をより理解するために、参照符号が明細書全体にわたって対応する要素を示している添付の図面を以下参照する。
【００９２】
本考案の全章と以下の記載は、全ての当業者が本考案を使用できるようにすると共に、本考案を実施する考案者によって考えられた最良の形態を提示するものである。しかしながら、本考案の一般的な原理が電動発電機を提供することと特に規定されているので、当業者は種々の変更態様を容易に想到することが可能である。
【００９３】
以下の詳細な説明において、数々の特定の詳細は、本考案の実施形態を完全に理解するために説明するものである。しかしながら、当業者は、特定の詳細無しにこれら実施形態を実施できると理解するであろう。本明細書全体にわたって参照している「１つの実施形態」又は「一実施形態」は、その実施形態に関連して記載した特定の特徴、構造又は特性が本考案の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。従って、本明細書全体の種々の箇所に現れる「１つの実施形態において」又は「一実施形態において」なる語句は、同一の実施形態又は考案を必ずしも全て参照はしない。さらに、特定の特徴、構造又は特性は、１つ又はそれ以上の実施形態において、任意の適切な方法で組合わせることができる。
【００９４】
図面は本考案の好ましい実施形態を説明している。ここで述べる本考案の実施形態は、本考案の特徴の範囲において種々の変更態様が成し遂げられると理解されるにもかかわらず、本考案を実施する考案者によって商業的環境下で考えられた最良の形態である。
【００９５】
用語「電気電動機」又は「電動機」は、非限定的な用法で、電圧を回転機械力に変換する機械であると以下参照する。
【００９６】
用語「回転子」は、非限定的な用法で、電動機軸の回りを回転する、電動機の回転部分であると以下参照する。
【００９７】
用語「固定子」は、非限定的な用法で、回転子に磁界を印加する、電動機の固定部分であると以下参照する。
【００９８】
用語「電磁コイル」又は「コイル」は、非限定的な用法で、強磁性体コアに巻回された複数の導体線によって構成される要素であると以下参照する。
【００９９】
用語「コイル支持構造」又は「支持構造」は、非限定的な用法で、コイル列の支持に使用可能な電動機固定子構造であると以下参照する。
【０１００】
用語「強磁性体コア」は、非限定的な用法で、極めて高い透磁率、特性飽和点及び磁気ヒステリシスを示す、鉄、ニッケル若しくはコバルト及び種々の合金等の材料構造物質であると以下参照する。
【０１０１】
用語「永久磁界源」は、非限定的な用法で、長期間にわたってそれ自体が磁界を発生する特別な材料で形成されたデバイスであると以下参照する。
【０１０２】
用語「磁気デバイス」又は「磁石」は、非限定的な用法で、永久磁界源又は整合鉄部であると以下参照する。磁界は、互いに対向する任意の磁石のペア間で発生する。
【０１０３】
用語「非磁性材料」は、非限定的な用法で、ランダムに配列された個別原子の、従って相殺される傾向の、磁界を有する材料であると以下参照する。
【０１０４】
用語「約」は、基準値に対してその２５％下か又は上の範囲であると以下参照する。
【０１０５】
用語「国際電気標準会議（ＩＥＣ）６００３４−３０」は、ＩＥＣによって設定された新たな標準「ＩＥＣ６００３４−３０、単一速度かご型三相誘導電動機の効率分野」であると以下参照する。
【０１０６】
この標準の目的は、単一速度かご型三相誘導電動機のエネルギ効率分野を分類する性能ラベルの全体的整合規格を提供することにある。ここで対象となる電動機の範囲は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚのかご型三相誘導電動機であって：
０．７５ｋＷ及び２００ｋＷの範囲の定格電力を有し、
１０００Ｖまでの定格電圧を有し、
−Ｓ１の定格連続デューティを有し、
定格ＩＰ４ｘ又はそれ以上で保護されるものである。
【０１０７】
用語「Ｅｄｉｃｔ５５３／２００５」は、２００５年末から更新された規則であると以下参照する。
【０１０８】
電動機用の「エネルギ効率法」の最初の規則は、２００２年に発足し、（強制的な）「標準」及び（自発的な）「高効率」の電動機の最小効率性能標準（ＭＥＰＳ）の２つの規格を制定している。エジェナー  ゴメス  ピント  ガルシア、アレクサンダー  エス．  スクローア  シャフェーラ、マイケル  エー．  マックネイル、「ブラジル工業における電動機のエネルギ効率標準」、エネルギポリシー、３５巻、６刊、２００７年６月、ページ３４２４〜３４３９を参照のこと。
【０１０９】
本考案は、相互間に磁界を有する整合磁気ペアの可動群列と、これら整合磁気ペアの各々の間に配置された整合固定群列とを使用する。各ペアからの傾斜した磁界と傾斜した整合電磁コイルとが電動発電機の電動機部分に用いられる。各整合磁気ペア及び整合垂直電磁コイル間の垂直磁界が電動発電機の発電機部分に用いられる。これにより一体化された電動機−発電機デバイスが非常に巧みに組立てられる。この構成の概念は、高効率及び高電力密度の電動機を提供する。同様に、この構成の概念は、高効率及び高電力密度の発電機を提供する。この一体化された電動機−発電機デバイスは、効率を実質的にさらに向上する。
【０１１０】
以下、一体化された電動機−発電機システムのブロック図である図１を参照する。一体化された電動発電機１０は、基本構成にわずかな変更を施すことにより、電動機として動作する第１の部分として適応すると共に発電機として動作する第２の部分として適応する独特の構成を有している。電動機の入力電圧１４は、電動機の回転子を回転させるために、電動機部分の電磁コイルに印加される。発電機部分の、異なる方向に巻回された同様の電磁コイルは、電圧出力１１を発生する。この出力電圧１１は、入力電圧１３が印加される電力増幅器１２に帰還される。電力増幅器１２は、入力電圧１３から帰還電圧１１を差引くことによって、より少ない電力を使用して入力電圧１３と発電機出力電圧１１との位相を整合し、これにより電動機の効率を向上する。
【０１１１】
次に、電動発電機の実施形態の不定縮尺比の断面図である図２を参照する。円筒形形状の電動発電機は、円筒の対称軸上に配置された軸２２を中心として回転する。電動機軸２２に固着されたディスク２３ａ、２３ｂ及び２３ｃは、電動発電機の回転子の基礎構造である。磁石の列がディスク２３ａの底面に固着されている。同様に、磁石の列がディスク２３ｂの頂面に固着されている。これら隣り合う面の磁石列は、互いに対向する整合ペア（整合磁気ペア）として配置されている。同様に、互いに対向する磁石列ペアがディスク２３ｂの底面及びディスク２３ｃの頂面に固着されている。コイル支持構造２４ａ及び２４ｂは、電動発電機の固定子の基礎構造である。コイル支持構造２４ａは、ディスク２３ａ及び２３ｂに固着された各整合磁気ペア間に複数のコイルを支持する。同様に、コイル支持構造２４ｂは、ディスク２３ｂ及び２３ｃに固着された各整合磁気ペア間に複数のコイルを支持する。周囲部分２０ａ及び２０ｂに配置された整合磁気ペアからの磁界と対応するコイルとは等しく傾斜している。この部分のコイルに印加される電圧によって軸方向に傾斜した磁界が発生する。コイルの磁界と整合磁気ペアの磁界との相互作用によって、回転子に回転ベクトルを与える成分を有する同一方向のベクトル力が発生する。従って、この部分はデバイスの電動機部分である。中央部分２１ａ及び２１ｂに位置する整合磁気ペア及び対応するコイルの磁界は、垂直配置である。回転子が回転している際、整合磁気ペアの垂直磁界は、垂直コイルを通り時間変化する磁束を誘起し、コイルに電圧を発生する。垂直コイルは、発電機部分の電圧出力に接続されている。このように、傾斜した配置から垂直の配置を使用することにより、電動機は発電機となる。
【０１１２】
上述した実施形態において、電動機は、非限定的な用法で、４つの磁気列面を有する３つのディスクを含んでいる。しかしながら、いかなる数のディスクを使用することも本考案の範囲である。
【０１１３】
ディスクの主の縦軸に関していかなる方向についても０°より大きく１８０°までのいかなる値をも有することができる傾斜角度は、電動機の動作及び効率を最適化するために、電動発電機内の種々の位置において異ならせても良い。
【０１１４】
複数の磁石は、多角形形状又は円形形状を有しており、サマリウム、ネオジム等のレアアース材料から一般的に製造される磁界源から構成されるか又は一部が鉄から構成される。その構造は、損失を最小にしつつ磁力線を近接させるために用いられる、低磁気損失の鉄製壁の筐体内に設けられている。
【０１１５】
複数のディスクは、各ペアの磁界に対して低磁気抵抗の通路を提供するために、磁性材料で作製されており、鉄製の電動機軸及び鉄製の電動機筐体に接触している。このコイル列及び対応する整合磁気ペア間の空隙は、磁界損を最小にするために最小化されている。
【０１１６】
複数の整合磁気ペアによって得られる高磁束密度、整合磁気ペア及び整合発電機コイルの高密度構造、並びにコイル及び磁界損を最小にするための磁石間の空隙の最小寸法化は、本考案において、高効率及び高密度の電動発電機を提供するために適応可能である。
【０１１７】
電磁コイルは、互いに反対の２方向に巻回することができ、これにより反対方向の磁界、従って反対方向の力ベクトルを形成する。一実施形態において、コイル列は、整列配置され電動発電機の効率を最適化するために使用される、逆方向に巻回されたコイルを含んでいるかもしれない。
【０１１８】
以下、電動機部分及び発電機部分を表す、電動発電機のディスクの頂面図である図３を参照する。周辺の電動機部分３０は、ディスクの端縁から内側方向に広がっている。発電機は、ディスクのより小さい中央部分３１を含む。回転子に印加される回転モーメントは、ディスクの端縁において最大となる。このため、回転ディスクの外側部分は電動機のために使用され、ディスクの中央の内側部分は構成するために使用される。
【０１１９】
以下、互いに対向する磁石ペアを有すると共にこれら磁気ペアが固着された２つの隣接するディスクの一部の断面図である図４を参照する。整合磁気ペアは、傾斜した磁界を形成するために電動機部分においては変位し、それらの間で垂直の磁界を形成するために発電機部分においては変位しない。
【０１２０】
発電機部分において、ディスク４０ａに固着された磁石４５ａとディスク４０ｂに固着された磁石４５ｂとは、永久磁界源ペアである。永久磁気源４５ｂは上方に向いたＮ極を有し、永久磁気源４５ａは下方に向いたＳ極を有している。その結果、このペア間の磁界は、垂直の引付力を発生する。発電機部分において、さらに、磁石４４ａ及び磁石４４ｂは、共通してＮ極を有する永久磁石である。その結果、このペア間の磁界は、垂直の反発力を発生する。
【０１２１】
電動機部分において、磁石４３ａは鉄部品であり磁石４３ｂは任意の極性の永久磁界源である。鉄部品４３ａが永久磁界源４３ｂによって磁化されることにより、この磁石ペア間に傾斜した磁界が発生する。
【０１２２】
電動機部分において、磁石４２ａは永久磁界源であり磁石４２ｂは鉄部品である。従って、この磁石ペアは、磁石ペア４３ａ及び４３ｂとは反対に配列されておりかつ同様に傾斜した磁界を有している。
【０１２３】
電動機部分において、整合磁気ペア間に配置され電圧が印加される電磁コイルの磁界は、これらペアの傾斜した磁界と相互に作用する。磁石ペア間のオフセットはディスクの放射方向ラインとは一致しない。その結果、整合磁気ペアの磁界と関連するコイルの磁界との相互作用は、電動機の回転子に回転モーメントを働かせる、ディスクの接線成分を有するベクトル力を発生する。
【０１２４】
発電機部分において、回転子が回転している際に、時間変化する垂直磁束が垂直コイルに印加され、各発電機コイルに電圧を発生させる。
【０１２５】
以下、電動発電機のディスク５０における磁石構成の実施形態を示す電動機のディスクの頂面図である図５ａを参照する。磁石列は、ディスクの隣接する放射方向ラインに沿ってジグザグに配列できる。例えば、円形形状磁石５１のラインは、放射方向ラインに沿って配列されており、磁石の隣接するラインがこの放射方向ライン５１に関してジグザグ配置となっている。同様に、六角形形状磁石５６のラインは、放射方向ラインに沿って配列することができる。これに隣接する六角形形状の放射方向ラインは、隣接する放射方向ラインと並んで良好に適合されることによって、ジグザグ配置されるべきではない。
【０１２６】
ディスクは、低磁界抵抗を与えるために磁性材料で形成されている。ディスクの表面は、磁石間の磁界隔離に適応するために非磁性材料で被覆されている。磁気ディスクは、整合磁気ペアに低磁界抵抗を与えるために鉄製の電動機軸及び鉄製の電動機筐体に接触している。
【０１２７】
以下、電動発電機のディスク５０における磁石構成の実施形態を示すディスクの頂面図である図５ｂを参照する。磁石列は、ディスクの放射方向ラインに沿って配列できる。例えば、円形形状磁石５２のラインは、放射方向ラインに沿って配列されている。放射方向ラインに沿って配列された磁石は、徐々にその寸法が増大している。これは、隣接する放射方向ラインに沿った磁石の配列を容易にする。
【０１２８】
ディスクは、整合磁気ペアの磁界に低磁界抵抗を与えるために磁性材料で形成されている。ディスクの表面は、磁石間の磁気的隔離に適応するために非磁性材料で被覆されている。磁気ディスクは、整合磁気ペアに低磁界抵抗を与えるために鉄製の電動機筐体に接触している。
【０１２９】
以下、電動発電機のディスク５０における他の磁石構成を示す頂面図である図５ｃを参照する。磁石列５４は、前述した図のように直線状の放射方向ラインに沿ってではなく、曲線である放射方向ラインに沿ってディスクの中心からディスクの端縁に向かって配列されている。
【０１３０】
ディスクは、磁石の磁界に低磁界抵抗を与えるために磁性材料で形成されている。ディスクの表面は、磁石間の磁気的隔離に適応するために非磁性材料で被覆されている。磁気ディスクは、整合磁気ペアに低磁界抵抗を与えるために鉄製の電動機筐体に接触している。
【０１３１】
以下、電動発電機のディスク５０における他の磁石構成を示す頂面図である図５ｄを参照する。磁石列５５は、螺旋状ラインに沿って、ディスクの中心から始まりディスクの端縁に向かって幅広く伸長して配列されている。
【０１３２】
ディスクは、磁石の磁界に低磁界抵抗を与えるために磁性材料で形成されている。ディスクの表面は、磁石間の磁気的隔離に適応するために非磁性材料で被覆されている。磁気ディスクは、整合磁気ペアに低磁界抵抗を与えるために鉄製の電動機筐体に接触している。
【０１３３】
本考案の範囲である磁石構成の実施形態は、磁石列として種々に配列することができる、複数のデバイス寸法及び形状を含んでいる。
【０１３４】
磁石ペアの磁界の傾斜角度は、ディスクの主縦軸に対する種々の角度及び方向とすることができる。
【０１３５】
前述した方法は、ステップ（手順）の順序を変えること及び／又は複数のステップを同時に実行することを含む種々の方法に変更することができる。
【０１３６】
また、前述した方法及び装置は、方法を実施する装置並びに装置を用いた方法を含むものと解釈するべきである。
【０１３７】
本考案の主たる実施形態について、具体的に特定してはいるもののこれは関連性を有しており、形式及び型の特別の選択は重要ではない。本考案についてその実施形態の詳細な説明により記載しているが、これらは例として提供するものであり本考案の範囲を限定するものではない。一般的、又は「かもしれない」、「すべきである」、「好ましくは」、「ねばらならない」等の単語、若しくは重要性や動機の度合を示す他の用語による非限定的記載は、実用新案登録請求の範囲の文言による限定がこれら請求の範囲に表現されている場合を除いて、請求の範囲又はその均等の範囲における限定であると考えるべきである。１つの実施形態に関して記載された特徴及びステップは他の実施形態において使用されるかもしれず、本考案の全てではない実施形態は実施形態の１つに関して記載され又は特定の図において示された全ての特徴及び／又はステップを有していると理解すべきである。即ち、開示は、各要素の他の実施形態の各々に関連して（さらに、もちろん、同一の要素の変更態様における両立できる実施の種々の組み合わせに）記載されていると考えられる各要素の各実施形態との組み合わせの観点から完全であると考えるべきである。当業者は、記載されている実施形態の変更態様を発生させるであろう。さらに、用語「備える」、「含む」、「有する」及びそれらの同根語は、請求の範囲に使用した場合、「必ずしもこれに限定されないが含んでいる」ことを意味するであろう。請求の範囲に現れる単数の各要素は、請求の範囲に記載されたように１つ又はそれ以上の要素を意味するであろう。１つ又はそれ以上の群について選択肢が用意されている場合、請求の範囲は、種々の選択肢から選択されたただ１つの群を必要とし、各選択肢の１つは必要としないと解釈されるであろう。要約は、本願の範囲又は請求の範囲を限定すると解釈されないであろう。
【０１３８】
上述した実施形態のいくつかは本考案者等によって熟考された最良の形態を開示しており、従って、本考案に必須なものではなく例として記載されている、構造、動作、又は構造及び動作の詳細を含むであろうことが分かる。ここで記載した構造及び動作は、構造又は動作が異なるものであっても、この技術分野において知られている同一の機能を発揮する等価物で置き換えられる。従って、本考案の範囲は、請求の範囲で用いられている要素及び限定によってのみ規定されるものである。
【符号の説明】
【０１３９】
１０  電動発電機
１１  電圧出力
１２  電力増幅器
１３  入力電圧
１４  電動機の入力電圧
２０ａ、２０ｂ  周囲部分
２１ａ、２１ｂ、３１  中央部分
２２  電動機軸
２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、４０ａ、４０ｂ、５０  ディスク
２４ａ、２４ｂ  コイル支持構造
３０  電動機部分
４２ａ、４２ｂ、４３ａ、４３ｂ、４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂ、５１、５２、５４、５５、５６  磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図５ｃ】
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【図５ｄ】
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