(57)【要約】      （修正有）【課題】発電効率を高めることができる三相誘導電動機を動力源とする発電装置を提供する。【解決手段】使用可能な電気エネルギーを貯蔵することができる発電装置は、誘導形サーボ制御ユニット５、三相誘導電動機３、機械的減衰ユニット６、および、発電機４を含む。電動機３は、ロータとロータ３１の周りに配設される３つの強磁性コアコイルを含む。誘導形サーボ制御ユニット５は、三相誘導電動機３上で個々の位相制御を実行して、各位相によって強磁性コアコイルを励磁する。強磁性コアコイルのそれぞれが消磁される時、該強磁性コアコイルは、逆起電力によって電流を生成して、減衰コンデンサＣｄを充電する。【選択図】図２
2016146741.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
使用可能な電気エネルギーを貯蔵することができる磁電素子であって、
直流（ＤＣ）電源（Ｖｄｃ）に電気的に並列接続されるように構成される減衰コンデンサ（Ｃｄ）、および、３つのブリッジアーム（５１、５２、５３）を含み、前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のそれぞれは、前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に並列接続されるように構成される、誘導形サーボ制御ユニット（５）であって、該ブリッジアームは、
前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の正端子に電気的に接続されるように構成される第１の端部、および、第２の端部を有する第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）、
共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）で前記第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）の前記第２の端部に電気的に接続される第１の端部、および、前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の負端子に電気的に接続されるように構成される第２の端部を有する第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）、
前記第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）に電気的に並列接続され、前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の前記正端子に電気的に接続されるように構成される陰極を有する第１のフリーホイールダイオード（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）、および、
前記第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）に電気的に並列接続され、前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の前記負端子に電気的に接続されるように構成される陽極を有する第２のフリーホイールダイオード（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）を含む、誘導形サーボ制御ユニット（５）と、
ロータ（３１）、および、前記ロータ（３１）の周りに配設される３つの強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）を含み、前記強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれは、前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のそれぞれの対応する対の間に電気的に接続され、一端部が、前記対応する対の１つの前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）の前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）の前記共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続されており、他端部が、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの別のものの前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）の前記共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続されている電動機（３）と、を特徴とし、
前記強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに対して、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの１つの前記第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）、および、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの別の１つの前記第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）両方ともが入れられる時、前記強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は、前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に接続され、前記ロータ（３１）を駆動して回転させるように励磁され、
前記強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに対して、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの前記１つの前記第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）、および、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの別の１つの前記第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）両方ともが切られる時、前記強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの前記１つの前記第２のフリーホイールダイオード（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）、および、前記対応する対の前記ブリッジアーム（５１、５２、５３）のうちの別の１つの前記第１のフリーホイールダイオード（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）を流れる逆起電力によって電流を生成して、前記減衰コンデンサ（Ｃｄ）を充電する、磁電素子。
【請求項２】
前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）は充電式電池であり、
前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の電圧が前記減衰コンデンサ（Ｃｄ）の電圧より低い時、前記減衰コンデンサ（Ｃｄ）は前記ＤＣ電源（Ｖｄｃ）を充電するように構成される、請求項１に記載の磁電素子。
【請求項３】
前記減衰コンデンサ（Ｃｄ）は、前記誘導形サーボ制御ユニット（５）の前記第１のスイッチおよび前記第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）のスイッチング周波数を整合させる周波数を有する無極性中周波コンデンサである、請求項１または２に記載の磁電素子。
【請求項４】
前記電動機（３）の前記ロータ（３１）によって駆動されて、電気エネルギー出力を生成するように構成される発電機（４）をさらに特徴とする、請求項１〜３のうちのいずれか一項に記載の磁電素子。
【請求項５】
前記発電機（４）は、リラクタンス発電機、交流発電機、および、ダイナモのうちの１つである、請求項４に記載の磁電素子。
【請求項６】
前記発電機（４）は、前記電動機（３）の前記ロータ（３１）に接続され、かつ、前記ロータ（３１）によって駆動され、前記磁電素子は、前記電動機（３）の前記ロータ（３１）と、前記発電機（４）の前記ロータ（４１）との間に接続される機械的減衰ユニット（６）をさらに含む、請求項４または５に記載の磁電素子。
【請求項７】
前記機械的減衰ユニット（６）はフライホイールである、請求項６に記載の磁電素子。
【請求項８】
前記発電機（４）は、前記電動機（３）の前記ロータ（３１）に接続され、かつ、前記ロータ（３１）によって駆動され、前記磁電素子は、
前記電動機（３）の前記ロータ（３１）に同軸上に接続される駆動プーリ（７１）と、
前記発電機（４）の前記ロータ（４１）に同軸上に接続される駆動プーリ（７２）と、
前記電動機（３）から前記発電機（４）へ機械的エネルギーを伝達するために、かつ、前記発電機（４）の前記ロータ（４１）の回転速度の増加と共に、前記駆動プーリ（７２）に対する前記駆動プーリ（７１）のギア比を増加させることで、一定のレートで、前記発電機（４）および前記電動機（３）のそれぞれの回転速度を保つようにする伝動ベルト（７３）と、を含む無段変速機（７）をさらに備える、請求項４または５に記載の磁電素子。
【請求項９】
前記電動機（３）の前記ロータ（３１）に配設される機械的減衰ユニット（６）をさらに特徴とする、請求項８に記載の磁電素子。
【請求項１０】
前記機械的減衰ユニット（６）はフライホイールである、請求項９に記載の磁電素子。
【請求項１１】
前記電動機（３）は三相誘導電動機である、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載の磁電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、磁電素子に関し、より具体的には、使用可能な電気エネルギーを貯蔵することができる磁電素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１を参照すると、従来の磁電素子は、三相誘導電動機１、および、三相誘導電動機１に接続される発電機２を含む。三相誘導電動機１は、交流電源（ＡＣ）を動力源とし、発電機２を一定の回転速度およびねじれ力で駆動するように構成される。例えば、交流電源（ＡＣ）によって三相誘導電動機１にもたらされる皮相電力が１ＫＶＡである時、発電機２は１ＫＷの有効電力を有する電気エネルギー出力を生成することができる。しかしながら、三相誘導電動機１（例えばそのコイル）は、無効電力を生成することができる誘導リアクタンスを有するため、三相誘導電動機１の有効電力は低減する。従って、従来の磁電素子の力率は低く、交流電源（ＡＣ）によって供給される電気エネルギーは浪費される。
【０００３】
関連分野における先行技術は特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】台湾実用新案第Ｍ４６５７２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、本開示の目的は、先行技術の欠点のうちの少なくとも１つを軽減することができる磁電素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示によると、使用可能な電気エネルギーを貯蔵することができる磁電素子は、誘導形サーボ制御ユニット、および、三相誘導電動機を含む。
【０００７】
誘導形サーボ制御ユニットは、減衰コンデンサおよび３つのブリッジアームを含む。減衰コンデンサは、直流（ＤＣ）電源に電気的に並列接続されるように構成される。ブリッジアームのそれぞれは、ＤＣ電源に電気的に並列接続されるように構成される。
【０００８】
３つのブリッジアームのそれぞれは、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第１のフリーホイールダイオード、および、第２のフリーホイールダイオードを含む。第１のスイッチは、ＤＣ電源の正端子に電気的に接続されるように構成される第１の端部、および、第２の端部を有する。第２のスイッチは、共通ノードで第１のスイッチの第２の端部に電気的に接続される第１の端部と、ＤＣ電源の負端子に電気的に接続されるように構成される第２の端部とを有する。第１のフリーホイールダイオードは、第１のスイッチに電気的に並列接続され、ＤＣ電源の正端子に電気的に接続されるように構成される陰極を有する。第２のフリーホイールダイオードは、第２のスイッチに電気的に並列接続され、ＤＣ電源の負端子に電気的に接続されるように構成される陽極を有する。
【０００９】
三相誘導電動機は、ロータ、および、ロータの周りに配設される３つの強磁性コアコイルを含む。強磁性コアコイルのそれぞれは、ブリッジアームのそれぞれの対応する対の間に電気的に接続される。強磁性コアコイルのそれぞれでは、一端部が、対応する対のブリッジアームのうちの１つの第１のスイッチおよび第２のスイッチの共通ノードに接続されており、他端部が、対応する対のブリッジアームのうちの別の１つの第１のスイッチおよび第２のスイッチの共通ノードに接続されている。
【００１０】
強磁性コアコイルのそれぞれに対して、対応する対のブリッジアームのうちの１つの第１のスイッチ、および、対応する対のブリッジアームのうちの別の１つの第２のスイッチ両方ともが入れられる時、強磁性コアコイルは、ＤＣ電源に電気的に接続され、ロータを駆動して回転させるように励磁される。
【００１１】
強磁性コアコイルのそれぞれに対して、対応する対のブリッジアームのうちの１つの第１のスイッチ、および、対応する対のブリッジアームのうちの別の１つの第２のスイッチ両方ともが切られる時、強磁性コアコイルは、対応する対のブリッジアームのうちの１つの第２のフリーホイールダイオード、および、対応する対のブリッジアームのうちの別の１つの第１のフリーホイールダイオードを流れる逆起電力によって電流を生成して、減衰コンデンサを充電する。
【００１２】
本開示の他の特徴および利点は、添付の図面を参照して、以下の実施形態の詳細な説明において明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来の磁電素子の略ブロック図である。
【図２】本開示による磁電素子の第１の実施形態の略ブロック図である。
【図３】磁電素子の三相誘導電動機の、ロータおよび３つの強磁性コアコイルを示す概略図である。
【図４】磁電素子の発電機の、ロータおよび３つの強磁性コアコイルを示す概略図である。
【図５】本開示による磁電素子の誘導形サーボ制御ユニットの回路図である。
【図６】三相誘導電動機の強磁性コアコイルのうちの１つを励磁する誘導形サーボ制御ユニットを示す回路図である。
【図７】強磁性コアコイルのうちの前記１つに逆起電力によって電流を生成させて減衰コンデンサを充電する誘導形サーボ制御ユニットを示す回路図である。
【図８】本開示の第２の実施形態による磁電素子の三相誘導電動機と発電機との間に接続される無段変速機を示す概略図である。
【図９】本開示の第２の実施形態による磁電素子の三相誘導電動機と発電機との間に接続される無段変速機を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示をより詳細に説明する前に、本開示を通して、同様の要素は同じ参照符号によって示されることに留意されたい。
【００１５】
この開示による磁電素子の第１の実施形態は図２に示される。磁電素子は、使用可能な電気エネルギーを貯蔵することができ、直流（ＤＣ）電源（Ｖｄｃ）を動力源とし、三相電気エネルギー出力を生成する。磁電素子は、誘導形サーボ制御ユニット５、三相誘導電動機３、機械的減衰ユニット６、および、発電機４を含む。この実施形態では、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）は充電式電池である。
【００１６】
誘導形サーボ制御ユニット５は、三相誘導電動機３に連結され、三相誘導電動機３の動作を制御するように構成される。図５を参照すると、誘導形サーボ制御ユニット５は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に連結され、減衰コンデンサ（Ｃｄ）、および、３つのブリッジアーム５１〜５３を含む。減衰コンデンサ（Ｃｄ）は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に並列接続される。ブリッジアーム５１〜５３のそれぞれは、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に並列接続され、第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）、第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）、第１のフリーホイールダイオード（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）、および、第２のフリーホイールダイオード（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）を含む。この実施形態では、第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）のそれぞれは、パワー金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（パワーＭＯＳＦＥＴ）である。
【００１７】
ブリッジアーム５１〜５３のそれぞれにおいて、第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）は、第１の端部および第２の端部を有する。第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）の第１の端部は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の正端子に電気的に接続される。第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）は、第１の端部および第２の端部を有する。第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）の第１の端部は、共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）で第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）の第２の端部に電気的に接続される。第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）の第２の端部は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の負端子に電気的に接続される。第１のフリーホイールダイオード（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）は、第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）に電気的に並列接続され、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の正端子に電気的に接続される陰極と、共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気的に接続される陽極とを有する。第２のフリーホイールダイオード（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）は、第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）に電気的に並列接続され、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の負端子に電気的に接続される陽極と、共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に電気的に接続される陰極とを有する。
【００１８】
図２および図３を参照すると、三相誘導電動機３は、固定子（図示せず）、ロータ３１、および、固定子に巻きつけられる３つの強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）を含む。強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は、ロータ３１の周りに配設され、デルタ回路構成（Δ）において互いに電気的に接続される。他の実施形態では、強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は、Ｙ回路構成において互いに電気的に接続可能である。強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれは、ブリッジアーム５１〜５３のそれぞれの対応する対の間で電気的に接続される。特に、強磁性コアコイル（ａ）はブリッジアーム５１とブリッジアーム５２との間で電気的に接続され、強磁性コアコイル（ｂ）はブリッジアーム５２とブリッジアーム５３との間で電気的に接続され、強磁性コアコイル（ｃ）はブリッジアーム５１とブリッジアーム５３との間で電気的に接続される（図５を参照）。
【００１９】
強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれでは、一端部が、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの１つの第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋、Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）の共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続されており、他端部が、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの別の１つの第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｕ＋およびＵ−、Ｖ＋およびＶ−、Ｗ＋およびＷ−）の共通ノード（Ｕ、Ｖ、Ｗ）に接続されている。
【００２０】
この実施形態において、強磁性コアコイル（ａ）では、一端部が、ブリッジアーム５１の第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｕ−）の共通ノード（Ｕ）に接続されており、他端部が、ブリッジアーム５２の第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｖ＋、Ｖ−）の共通ノード（Ｖ）に接続されている（図５を参照）。同様に、強磁性コアコイル（ｂ）の一端部は、ブリッジアーム５２の第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｖ＋、Ｖ−）の共通ノード（Ｖ）に接続されており、強磁性コアコイル（ｂ）の他端部は、ブリッジアーム５３の第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｗ＋、Ｗ−）の共通ノード（Ｗ）に接続されている。強磁性コアコイル（ｃ）の一端部は、ブリッジアーム５３の第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｗ＋、Ｗ−）の共通ノード（Ｗ）に接続され、強磁性コアコイル（ｃ）の他端部は、ブリッジアーム５１の第１のスイッチおよび第２のスイッチ（Ｕ＋、Ｕ−）の共通ノード（Ｕ）に接続される。
【００２１】
誘導形サーボ制御ユニット５は、三相誘導電動機３上で個々の位相制御を実行して、各位相によって三相誘導電動機３の強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）を励磁するように構成される。強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに対して、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの１つの第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）、および、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの別の１つの第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）両方ともが入れられる時、強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に接続され、ロータ３１を駆動して回転させるように励磁される。強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）のそれぞれに対して、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの１つの第１のスイッチ（Ｕ＋、Ｖ＋、Ｗ＋）、および、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの別の１つの第２のスイッチ（Ｕ−、Ｖ−、Ｗ−）両方ともが切られる時、強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は、即座に消磁され、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの前記１つの第２のフリーホイールダイオード（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）、および、対応する対のブリッジアーム５１〜５３のうちの別の１つの第１のフリーホイールダイオード（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）を流れる逆起電力によって電流を生成して、減衰コンデンサ（Ｃｄ）を充電する。
【００２２】
例えば、ブリッジアーム５１の第１のスイッチ（Ｕ＋）、およびブリッジアーム５２の第２のスイッチ（Ｖ−）両方ともが入れられる時（図６を参照）、強磁性コアコイル（ａ）は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に接続され、かつ、励磁される。次いで、ブリッジアーム５１の第１のスイッチ（Ｕ＋）およびブリッジアーム５２の第２のスイッチ（Ｖ−）両方ともが切られることで、強磁性コアコイル（ａ）が、ブリッジアーム５１の第２のフリーホイールダイオード（Ｄ１２）、および、ブリッジアーム５２の第１のフリーホイールダイオード（Ｄ２１）を流れる逆起電力によって電流を生成して、減衰コンデンサ（Ｃｄ）を充電するようにする（図７を参照）。その後、ブリッジアーム５２の第１のスイッチ（Ｖ＋）およびブリッジアーム５３の第２のスイッチ（Ｗ−）両方ともが入れられ、強磁性コアコイル（ｂ）は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）に電気的に接続され、かつ、励磁される。次いで、ブリッジアーム５２の第１のスイッチ（Ｖ＋）およびブリッジアーム５３の第２のスイッチ（Ｗ−）両方ともが切られ、強磁性コアコイル（ｂ）は、ブリッジアーム５２の第２のフリーホイールダイオード（Ｄ２２）、および、ブリッジアーム５３の第１のフリーホイールダイオード（Ｄ３１）を流れる逆起電力によって電流を生成して、減衰コンデンサ（Ｃｄ）を充電する。その後、強磁性コアコイル（ｃ）は励磁され、次いで、上記説明と同様のやり方で、減衰コンデンサ（Ｃｄ）を充電するために電流を生成する。強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）の励磁を連続して繰り返すことによって、強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）は連携して三相交番磁界（すなわち、回転磁界）を連続して生成することで、ロータ３１を回転磁界と同期的に回転させるようにする。さらに、逆起電力のエネルギー（すなわち、使用可能な電気エネルギー）は貯蔵され、浪費されることはない。また、減衰コンデンサ（Ｃｄ）によって、瞬時の過電流によって引き起こされるＤＣ電源（Ｖｄｃ）に対する損傷を回避することができる。
【００２３】
さらに、強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）が強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）の動作中に減衰コンデンサ（Ｃｄ）を充電するために電流を連続して生成するため、減衰コンデンサ（Ｃｄ）は常に完全に充電された状態である。従って、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）の電圧が減衰コンデンサ（Ｃｄ）の電圧より低い時、減衰コンデンサ（Ｃｄ）はＤＣ電源（Ｖｄｃ）を充電することができ、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）が電気エネルギーを供給できる継続時間が増加する。この実施形態では、減衰コンデンサ（Ｃｄ）は、第１のスイッチ（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）および第２のスイッチ（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）のスイッチング周波数を整合させる周波数を有する無極性中周波コンデンサである。
【００２４】
図２および図４を参照すると、発電機４は、固定子（図示せず）、固定子に巻き付けられる３つの強磁性コアコイル（Ａ、Ｂ、Ｃ）、および、ロータ４１を含む。強磁性コアコイル（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、ロータ４１の周りに配設され、デルタ回路構成（Δ）において互いに電気的に接続される。他の実施形態では、強磁性コアコイル（Ａ、Ｂ、Ｃ）は、Ｙ回路構成において互いに電気的に接続可能である。発電機４のロータ４１は、三相誘導電動機３のロータ３１に接続され、かつ、ロータ３１によって駆動されて、位相Ａ、位相Ｂおよび位相Ｃを有する三相交流の形で三相電気エネルギー出力を生成する。詳細には、三相誘導電動機３のロータ３１は発電機４のロータ４１を駆動して回転させるため、強磁性コアコイル（Ａ、Ｂ、Ｃ）は磁界の変化による誘導電流を生成する。誘導電流は互いに対して１２０度の位相差を有し、共に、三相交流としての役割を果たす。三相誘導電動機３のロータ３１が発電機４のロータ４１を駆動して５０／６０Ｈｚの一定の回転速度で連続して回転させる時、強磁性コアコイル（Ａ、Ｂ、Ｃ）によって生成した誘導電流から成る三相交流を、商用電源の代わりに使用することができる。発電機４は、リラクタンス発電機、交流発電機、および、ダイナモのうちの１つである。
【００２５】
また、機械的減衰ユニット６は、三相誘導電動機３のロータ３１と、発電機４のロータ４１との間に接続される。この実施形態では、機械的減衰ユニット６は、三相誘導電動機３の加速および減速中に生成される対向力を解消するために使用されるフライホイールである。機械的減衰ユニット６によって、磁電素子の安定性が向上し、発電機４を駆動させるための三相誘導電動機３の電力消費は減少する。
【００２６】
ＤＣ電源（Ｖｄｃ）によって出力された電流および電圧は同じ位相を有するため、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）は、誘導形サーボ制御ユニット５に対して有効電力（実効電力）のみをもたらす。さらに、この実施形態の磁電素子は三相誘導電動機３と発電機４との間に接続される機械的減衰ユニット６を備え、かつ、電力供給として交流電源の代わりにＤＣ電源（Ｖｄｃ）を使用するように構成され、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）はコンデンサの機能を果たす充電式電池であるため、発電機４に出力される皮相電力に対する、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）によって出力される有効電力の電力比は、非常に低い。例えば、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）が誘導形サーボ制御ユニット５に１００Ｗの有効電力を出力する時、三相誘導電動機３および機械的減衰ユニット６は協働して９００Ｗの無効電力を生成するため、発電機４に出力される全皮相電力は１ＫＶＡである（すなわち、電力比は０．１である）。換言すると、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）によって出力される有効電力は比較的低く、誘導形サーボ制御ユニット５は、第１のスイッチ（Ｄ１１、Ｄ２１、Ｄ３１）および第２のスイッチ（Ｄ１２、Ｄ２２、Ｄ３２）のスイッチング周波数、および、パルス幅変調を制御することによって、１ＫＶＡの皮相電力を三相誘導電動機３に出力する。次いで、三相誘導電動機３は、回転磁界の変動による、９００Ｗの大無効電力を生成することができる。すなわち、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）によって供給される電気エネルギーは、三相誘導電動機３によって全て使用され、浪費されない。
【００２７】
図８および図９を参照すると、この開示による磁電素子の第２の実施形態は、無段変速機７をさらに含む。この実施形態では、機械的減衰ユニット６は、三相誘導電動機３のロータ３１に接続され（図２を参照）、無段変速機７は、三相誘導電動機３のロータ３１と発電機４のロータ４１との間に接続される（図２を参照）。無段変速機７は、三相誘導電動機３のロータ３１に同軸上に接続される駆動プーリ７１と、発電機４のロータ４１に同軸上に接続される駆動プーリ７２と、伝動ベルト７３とを含む。伝動ベルト７３は、三相誘導電動機３から発電機４へ機械的エネルギーを伝達するために、駆動プーリ７１および駆動プーリ７２に懸架される。伝動ベルト７３は、発電機４のロータ４１の回転速度の増加と共に、駆動プーリ７２に対する駆動プーリ７１のギア比を増加させることで、例えば、１８００回転／分の一定のレートで、発電機４および三相誘導電動機３のそれぞれの回転速度を保つようにする。例えば、三相誘導電動機３を稼働させたばかりの時、伝動ベルト７３は、より大きい半径で駆動プーリ７２上で作動し（図８を参照）、発電機４を稼働させるのに十分なトルクをもたらす。発電機４のロータ４１の回転速度が増す時、伝動ベルト７３はより小さい半径で駆動プーリ７２上で作動し、それによって、一定のレートで、発電機４および三相誘導電動機３のそれぞれの回転速度を保つ。無段変速機７によって、三相誘導電動機３の電力消費は比較的低く、発電機４は、比較的高い効率で三相電気エネルギー出力を生成することができる。
【００２８】
要するに、誘導形サーボ制御ユニット５は、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）を充電できる、減衰コンデンサ（Ｃｄ）における強磁性コアコイル（ａ、ｂ、ｃ）からの逆起電力のエネルギーを貯蔵することで、ＤＣ電源（Ｖｄｃ）が電気エネルギーを供給できる継続時間が増加するようにする。さらに、誘導形サーボ制御ユニット５はＤＣ電源（Ｖｄｃ）から有効電力を受け、かつ、皮相電力を三相誘導電動機３に出力することで、三相誘導電動機３は、回転磁界の変動による大量の実効電力を生成することができる。
【００２９】
例示の実施形態で考慮されたことに関連して本開示を説明したが、この開示は、開示された実施形態に限定されず、最も広範な解釈の趣旨および範囲内に含まれるさまざまな配置構成を対象として含むことが意図され、それによって、かかる修正および同等の配置構成全てを包含することは理解されたい。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【外国語明細書】
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