(57)【要約】  機械的負荷の状態が変化してもほぼ一定の回転速度で機械エネルギィを出力するように構成した駆動エンジンを用いたハイブリッドエネルギィ変換システムが記載されている。この機械エネルギィを用いて、駆動エンジンに機械的に連結した発電機を回転させる。次いで、発電機からの電気エネルギィ出力を用いて機械的負荷に連結した電気モータに電力を供給する。【選択図】図１
2012503970.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて：
機械的負荷の状態が変化してもほぼ均一の回転速度で機械エネルギィを出力するように構成された駆動エンジンと；
前記駆動エンジンに機械的に連結された発電機であって、当該発電機のロータに固定した複数の希土類磁石を具え、当該複数の希土類磁石が、前記ロータが前記駆動エンジンによって回転するときにほぼ均一な機械的負荷の下で電気モータに動力を供給するのに十分な電気エネルギィ流を前記発電機のステータに誘導するように構成されている、発電機と；
前記発電機の出力に並列に機械的に連結された電気エネルギィ蓄積ユニットであって、前記発電機からの電気エネルギィ出力の不足分の少なくとも一部を補償するのに十分な電気エネルギィ蓄積能力を提供するように構成された容量性エネルギィ蓄積セルを有する電気エネルギィ蓄積ユニットと；
前記発電機の出力と前記電気エネルギィ蓄積ユニットに並列に電気的に接続された電気コントローラであって、前記電気モータへの電気エネルギィ流を制御するように構成された電気コントローラと；
を具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項２】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記駆動エンジンが、スチームエンジン、電気モータ、内燃機関、風力タービン、タービンエンジン、圧縮空気機関、及び水力機関からなる群から選択されることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項３】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記複数の希土類磁石がネオジムまたはサマリウムの合金でできていることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項４】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気エネルギィ蓄積ユニットが、更に、一又はそれ以上の電池を具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項５】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気エネルギィ蓄積ユニットを、機械的負荷の状態が減少する間に前記発電機によって発生する過剰電気エネルギィを用いて充電することを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項６】
請求項５に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムが更に、前記電気エネルギィ蓄積ユニットへおよび前記電気エネルギィ蓄積ユニットからの電気エネルギィ流を調整する電気レギュレータを具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項７】
請求項６に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気レギュレータが、前記機械的負荷の状態の変化に依存して、前記電気エネルギィ蓄積ユニットへおよび前記電気エネルギィ蓄積ユニットからの電気エネルギィの充放電率を調整することを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項８】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気モータが、直流直巻モータ、永久磁石直流モータ、及び三相交流誘導モータからなる群から選択されることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項９】
請求項８に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムが更に、前記三相交流誘導モータに十分な電気エネルギィを提供するように構成された直流−交流インバータを具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１０】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記発電機が少なくとも１０キロワットの電気エネルギィ出力容量を有することを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１１】
請求項１に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記希土類磁石の各々が、少なくとも５，０００ガウスの表面場を発生することを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１２】
ハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて：
機械的負荷の状態が変化してもほぼ一定の回転速度で機械エネルギィを出力するように構成した内燃機関と；
前記内燃機関に機械的に連結された発電機であって、複数の希土類磁石が当該発電機のロータに固定されており、前記ロータが前記内燃機関によって回転するときにほぼ均一な機械的負荷状態で稼働する電気モータに動力を供給するのに十分な電気エネルギィ流を前記発電機のステータに誘導するように構成されている、発電機と；
前記発電機の出力に並列に電気的に接続された電気エネルギィ蓄積ユニットであって、前記電気モータが機械的負荷状態が変化しているときに、前記発電機からの電気エネルギィ出力の不足分の少なくとも一部を補償するのに十分な電気エネルギィ蓄積能力を提供するように構成された容量性エネルギィ蓄積セルを有する電気エネルギィ蓄積ユニットと；
前記発電機の出力と前記電気エネルギィ蓄積ユニットに並列に電気的に接続された電気コントローラであって、前記電気モータへの電気エネルギィ流を制御するように構成された電気コントローラと；
を具え、
前記電気モータが機械エネルギィを機械的負荷に出力するように構成されていることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記機械的負荷が、ホイール、プロペラ、又はジェットノズルを具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１４】
請求項１３に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記機械的負荷が、更にトランスミッションを具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１５】
請求項１２に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気エネルギィ蓄積ユニットが、少なくとも２５キロワットにピーク電力を出力するように構成されていることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１６】
請求項１２に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気モータが、少なくとも２０馬力を出力するように構成されていることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１７】
ハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて：
機械的負荷の状態が変化してもほぼ一定の回転速度で機械エネルギィを出力するように構成した内燃機関と；
前記内燃機関に機械的に連結された発電機であって、複数のネオジム合金の磁石が当該発電機のロータに固定されており、前記ロータが前記内燃機関によって回転するときにほぼ均一な機械的負荷状態で稼働する電気モータに動力を供給するのに十分な電気エネルギィ流を前記発電機のステータに誘導するように構成されている、発電機と；
前記発電機の出力に並列に電気的に接続された電気エネルギィ蓄積ユニットであって、前記電気モータが機械的負荷状態が変化しているときに、前記発電機からの電気エネルギィ出力の不足分の少なくとも一部を補償するのに十分な電気エネルギィ蓄積能力を提供するように構成された容量性エネルギィ蓄積セルを有する電気エネルギィ蓄積ユニットと；
前記発電機の出力と前記電気エネルギィ蓄積ユニットに並列に電気的に接続された電気コントローラであって、前記電気モータへの電気エネルギィ流を制御するように構成された電気コントローラと；
車輛の少なくとも一のホイールに前記電気モータからの機械的出力を伝達するように構成された、前記電気モータに機械的に連結されたトランスミッションと；
を具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１８】
請求項１７に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記発電機が少なくとも１４個のネオジムまたはサマリウム合金の磁石を具えることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項１９】
請求項１７に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気モータが、直流直巻モータ、永久磁石直流モータ、及び三相交流誘導モータからなる群から選択されることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【請求項２０】
請求項１７に記載のハイブリッドエネルギィ変換システムにおいて、前記電気エネルギィ蓄積ユニットが、少なくとも２５キロワットのピーク電力を出力するように構成されていることを特徴とするハイブリッドエネルギィ変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願とのクロスリファレンス
本出願は、２００８年９月２６日に出願した本出願人の継続中の米国暫定出願第６１／１００，５２１号の３５ＵＳＣ§１１９（ｅ）に基づく利益と優先権を主張する非暫定出願である。本出願は、２００７年４月２０日に出願した、失効ＵＳ暫定出願第６０／９１３，２４５号にも関連する。上述の暫定出願は、全体を引用することによりここに完全に記載されているように、組み込まれている。
【０００２】
発明の関連分野
本発明の実施例は、一般的にエネルギィ変換システムに関し、特に、推進及びその他の実装に適したエネルギィ変換システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来のエネルギィ変換システムは、一般的に、化学エネルギィを機械エネルギィに変換する化石燃料エンジンに依存している。化石燃料に含まれる化学エネルギィを放出するには、制御された条件のもとで、通常燃焼チャンバ内で燃料を燃焼させる。燃焼プロセスは、化石燃料に酸素を結合させる空気燃料混合物に依存しており、熱と圧力として解放して、使用に適した機械エネルギィに化学エネルギィを変換する。化石燃料を用いたエネルギィ変換には、様々な不利益がある。限定するものではないが、２、３例をあげると、この不利益には化学エネルギィから機械エネルギィへの変換効率が比較的低いこと、毒性のある化学副産物が生じること、温室効果ガスが生じること、が含まれる。
【０００４】
容易に入手できる化石燃料の供給量が減少しているので、化石燃料の単独使用に代わるものが求められている。たとえば化石燃料は、スモッグと温室効果ガス生成の主な引き金となる自動車に広く用いられている。スモッグや温室効果ガスの発生及び化石燃料使用への依存を低減するために、電気エネルギィを機械エネルギィに変換するハイブリッド推進システムが開発されている。ハイブリッド推進システムは、より大きなエネルギィ変換効率を提供して、毒性のある副産物と温室効果ガスの放出を非常に少ないものにしている。
【０００５】
従って、様々な車輛及びその他の実装に適用可能なハイブリッドエネルギィ変換システムが強く望まれており、非輸送的必要性と地球環境保護のために、入手可能な化石燃料埋蔵量を蓄積する必要がある。
【発明の概要】
【０００６】
ハイブリッドエネルギィ変換システムが記載されており、このシステムは、機械的負荷条件が変化してもほぼ均一な回転速度で機械エネルギィを出力するように構成された駆動エンジンを使用している。この機械エネルギィは、駆動エンジンに機械的に連結した発電機のロータを回転させるのに使用される。発電機のロータを回転させるのに使用する駆動エンジンは、どのようなタイプのものでも良い。限定するものではなく、例示すると、スチームエンジン、電気モータ、内燃機関、風力タービン、タービンエンジン、圧縮空気機関、または水力機関を用いて特別な設計目標を達成することができる。
【０００７】
発電機は、駆動エンジンによって回転するロータに半径方向に均一に固定した希土類磁石をいくつか使用して、発電機のステータ巻線に電気エネルギィ流を誘導している。希土類磁石は、通常ネオジムまたはサマリウムの合金から構成される。各希土類磁石は、少なくとも５，０００ガウスの表面場を作る。発電機から出力する電気エネルギィは、通常１０キロワットであるが、特別な設計目標に対応するために、この出力より小さくあるいは大きく縮小拡大することができる。
【０００８】
次いで、発電機からの電気エネルギィ出力を使用して、ほぼ均一な機械的負荷で動作する電気モータに電力を供給する。電気モータのタイプは、直流直巻モータ、永久磁石直流モータ、あるいは、三相交流誘導モータであってもよい。
【０００９】
電気エネルギィ蓄積ユニットは、発電機の出力に並列に接続されている。電気エネルギィ蓄積ユニットは、電気モータの電気エネルギィの需要が発電機からの電気エネルギィ出力を超える場合の、一時的な電気エネルギィ不足を補償するのに十分な電気エネルギィを貯蔵するように構成された容量性エネルギィ蓄積セルを含む。この電気エネルギィ蓄積ユニットは、また、一又はそれ以上の蓄電池を具えていても良い。電気エネルギィの発生が電気モータの電気エネルギィ需要を超える場合、電気エネルギィ蓄積ユニットを発電機によって充電することができる。電気エネルギィ蓄積ユニットの充電は、通常、機械的負荷条件が下がっている間に生じる。
【００１０】
発電機及び／又は電気エネルギィ蓄積ユニットから電動モータへの電気エネルギィ流を調整する電気コントローラが設けられている。電気エネルギィ蓄積ユニットへの及び電気エネルギィ蓄積ユニットからの電気エネルギィ流を調整する整流装置を設けても良い。この整流装置は、電気エネルギィ蓄積ユニットの充放電率を制御する。整流装置は、発電機、電気エネルギィ蓄積ユニット、又は電気コントローラの回路に組み込むことができる。
【００１１】
使用する電気モータのタイプによっては、ハイブリッドエネルギィ変換システムが、三相交流誘導モータへ交流を提供するように構成した直流−交流インバータを具えていても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
本発明の特徴と利点は、図面を参照して考えると以下の詳細な説明から明らかになる。可能な場合は、同様の特徴、エレメント、構成要素あるいはサブシステムに同じ参照番号と参照符号を付している。破線で示す構成要素は、追加装置あるいは発明の環境を示すことを意図している。特許請求の範囲に基本的に定義されている本発明の実施例の真の範囲及び精神から外れることなく、様々な実施例に変更と改良を行うことができることを意図している。
【図１】図１は、例示的な実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムの全体を示す図である。図１Ａは、例示的な実施例による発電機の全体を示す図である。
【図２】図２は、例示的な実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムの車輛への実装を示す図である。
【図３】図３Ａは、例示的な実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムのモータボートへの実装を示す図である。図３Ｂは、例示的な実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムのモータボートへの別の実装を示す図である。
【図４】図４Ａは、例示的実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムの固定した実装を示す図である。図４Ｂは、例示的実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムの別の固定した実装を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
機械的負荷条件が変化しても、ほぼ均一な回転速度で機械エネルギィを出力するように構成された駆動エンジンを使用するハイブリッドエネルギィ変換システムが記載されている。この機械エネルギィを用いて、駆動エンジンに機械的に連結された発電機のロータを回転させる。
【００１４】
図１を参照すると、例示的な実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムの全体図が記載されている。一実施例においては、発電機１０のロータ１０ｂに機械的に連結された駆動エンジン５が示されている。駆動エンジン５を用いて、発電機１０のロータ１０ｂを回転させる。発電機１０のロータ１０ｂを回転させる駆動エンジン５は、どのようなタイプのエンジンでも良い。限定ではなく例示として、スチームエンジン、電気モータ、内燃機関、風力タービン、タービンエンジン、圧縮空気機関、または水力機関を用いて、特別な設計目的を達成することができる。駆動エンジン５は、発電機１０が全出力容量で稼働する場合にほぼ一定の回転速度で稼働するように構成されている。典型的な４気筒４サイクル内燃エンジン用では、通常、回転速度が１分当たり約３，０００回転である。駆動エンジン５の実際の回転速度を変えて、その他の駆動エンジンの回転に適用する及び／又はこの回転を最適化することができる。電動機１０のロータ１０ｂを回転させるのに用いる駆動エンジン５の選択には、燃費、エンジンのデューティサイクル、エンジン効率及び所望しない燃焼副産物の生成の最小化を考慮するべきである。
【００１５】
発電機１０は更に、複数の固定子巻線１０ａと、ロータ１０ｂに固定した複数の希土類磁石１０ｃとを具える。固定子巻線１０ａは、車輛推進実装に使用する場合、少なくとも１００アンペアの電流を連続的に流すような累積的寸法になっている。固定子巻線１０ａのワイヤゲージは、直流というよりは三相交流に基づいて寸法が決められており、従って、発電機１０全体の重量とコストが低減される。
【００１６】
希土類磁石１０ｃは、駆動エンジン５によってロータ１０ｂが回転すると発電機１０の固定子巻線１０ａに電気エネルギィ流（電流）を誘導するように構成されている。希土類磁石１０ｃは、使用した直流磁界コイルに代わって、現在の車輛オルタネータに電磁石を形成する。このように、希土類磁石１０ｃを使用することによって、発電機１０を自励式にすることができる。
【００１７】
一実施例では、誘導された電気エネルギィ流を複数の整流装置１０ｄで整流して、内部で発生した三相交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換する。この整流装置の配置は、現在のオルタネータの設計で誘導する構成と同様であり、車輛推進実装用に連続的に１００アンペアを出力するような寸法となっている。発電機の出力電圧は、通常１００−１５０ボルトＤＣである。
【００１８】
発電機１０からの電気エネルギィ出力は、電気コントローラ２５によって調整される。電気コントローラ２５は、電気モータ４０への電気エネルギィ流を調整して、機械的負荷４５を駆動する。一実施例では、電気コントローラ２５にスロットル３０が電気的に接続されている。スロットル３０は、電気コントローラ２５から電気モータ４０への電気エネルギィ流をユーザが制御できるように構成されている。スロットル３０は、電気モータ４０への電気エネルギィを制御するためのアクセル、レバーまたはダイアルとして構成されている。好適な商業的に製造されたコントローラは、Ｃｌｏｕｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｉｃｌｅｓ，２０４  Ｅｌｌｉｓｏｎ  Ｓｔ．，Ｃｌａｒｋｅｓｖｉｌｌ，ＧＡ  ３０５２３（例えば、Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｃｕｒｔｉｓ  １２３１Ｃ−８６０１），Ｋｅｌｌｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｓ，ｗｗｗ．ｋｅｌｌｙｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ．ｃｏｍ（例えば、ｋｄｈ１４６５０ｂ）；  ＥＶ  Ｓｏｕｒｃｅｓ  ＬＬＣ，６９５  Ｗｅｓｔ  １７２５  Ｎ，Ｌｏｇａｎ，ＵＴ８４３２１（例えば、Ｚｉｌｌａ  Ｚ１Ｋ）から入手可能である。商業的に製造された電気コントローラのほとんどがコンピュータ通信インターフェース（例えば、ＲＳ−２３２Ｃ）を具えており、これによって、様々な電気制御パラメータの設定及び／又は稼働中の様々なコントローラ機能の自動制御が可能になる。
【００１９】
電気モータ４０は、直流直巻モータ、永久磁石ＤＣモータ、あるいは三相ＡＣ誘導モータであっても良い。車輛実装用には、電気モータは１００−１５０ボルトの電圧範囲で作動する。三相ＡＣ誘導モータを使用する実施例では、インバータ３５を設けて、発電機１０からの整流したＤＣ電圧出力を三相ＡＣに変換する。好適な商業的に製造されたインバータは、Ｍｅｔｒｉｃ  Ｍｉｎｄ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，９８０８  ＳＥ  Ｄｅｒｅｋ  Ｃｏｕｒｔ，Ｈａｐｐｙ  Ｖａｌｌｅｙ，ＯＲ  ９７０８６から入手可能である。三相ＡＣ誘導モータを使用することの利点の一つは、車輛実装において回生制動を提供できることであり、これによって、車輛のブレーキングの間にＡＣ誘導電気モータ４０が補助発電機として動作する。三相ＡＣ誘導モータを使用するもう一つの利点は、電気エネルギィを電気モータ４０に伝達するのに必要なワイヤゲージを少なくできることである。
【００２０】
好適な商業的に製造されたモータは、Ｄ＆Ｄ  Ｍｏｔｏｒ  Ｓｙｓｔｅｍｓ，Ｉｎｃ．，２１５  Ｐａｒｋ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｓｙｒａｃｕｓｅ，ＮＹ  １３２０４（例えば、ＥＳ−３１Ｂ，ＥＳ−６３）；  Ｃｌｏｕｄ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｖｅｈｉｃｌｅｓ，２０４  Ｅｌｌｉｓｏｎ  Ｓｔ，Ｃｌａｒｋｅｓｖｉｌｌｅ，ＧＡ  ３０５２３（例えば、高水準ＤＣ  ＦＢ１−４００１Ａ）；  ＥＶ  Ｓｏｕｒｃｅ  ＬＬＣ，６９５  Ｗｅｓｔ  １７２５  Ｎ，Ｌｏｇａｎ，ＵＴ  ８４３２１（例えば、ＴｒａｎｓＷａｒｐ  ９）から入手可能である。車輛実装用には、一般的に１０−１００馬力（ＨＰ）の範囲の電気モータ４０で十分である。
【００２１】
一実施例では、電気エネルギィ蓄積ユニット２０が、発電機１０と電気モータ４０に電気的に並列に接続されている。電気エネルギィ蓄積ユニット２０は、発電機１０の電気エネルギィ出力容量が一次的に超過した場合に電気モータ４０に追加の電気エネルギィを提供する。整流装置１５が、電気エネルギィ蓄積ユニット２０と平衡に接続されており、電気エネルギィ蓄積ユニット２０からの充放電を調整している。整流装置１５は、発電機１０、電気エネルギィ蓄積ユニット２０、あるいは電気コントローラ２５に関連する回路に直接的に組み込むことができる。好適な商業的に製造された整流装置は、Ａｍｅｒｉｃａｎ  ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ，Ｉｎｃ．，３  Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ  Ｄｒｉｖｅ，Ｗｉｎｄｈａｍ，ＮＨ  ０３０８７から入手可能である。
【００２２】
一実施例では、電気エネルギィ蓄積ユニット２０が、容量性ストレージ２０ａとして構成されている。別の実施例では、電気エネルギィ蓄積ユニット２０は、更に、電池ストレージ２０ｂを具えており、これが容量性ストレージ２０ａと並列にワイヤ接続されている。好適な商業的に入手可能な電気エネルギィ蓄積ユニットは、Ｘｓｔａｔｉｃ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ，ＬＬＣ，９５４０  Ｗｅｓｔ  ＵＳ  ８４，Ｎｅｗｔｏｎ，ＡＬ  ３６３５２（例えば、ＢＡＴＣＡＰ  ２０００）；  Ｍａｘｗｅｌｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ，９２４４  Ｂａｌｂｏａ  Ａｖｅｎｕｅ，Ｓａｎ  Ｄｉｅｇｏ，ＣＡ  ９２１２３  （例えば、ＢｏｏｓｔＣａｐ ＨＴＭ シリーズ）によって製造されている。車輛実装用には、電気エネルギィ蓄積ユニット２０は、少なくとも２５キロワットのピーク電気エネルギィを提供する必要がある。
【００２３】
一実施例では、発電機１０は、１００−１５０アンペアの連続電流定格で１００−１５０ボルトＤＣを出力するように構成されている（２２．５ｋＷ）。しかしながら、上述したように、発電機１０の寸法の選択は、機械的負荷４５によって生じる予測需要によって決まる。ハイブリッド電気エネルギィ変換システムを構成する様々な構成要素を特別な設計目的に合うように拡大縮小することは当業者には自明である。
【００２４】
一実施例では、希土類磁石１０ｃは、ネオジムまたはサマリウムのいずれかの金属合金でできており、少なくとも５，０００ガウスの表面磁場強度を発生する。希土類磁石１０ｃは、締結具を用いてロータに固定されている。各希土類磁石１０ｃは、オーステナイトのクラッディング又はコーティングを具えており、より脆い希土類合金を保護している。
【００２５】
一実施例では、ロータ１０ｂを形成するシャフト上に半径方向に１４個の希土類磁石１０ｃが均一に配置されている。希土類磁石１０ｃの数を変えて特別な設計目的に合わせることは当業者には自明である。
【００２６】
特別な設計目的に合わせる必要がある場合、図１に示す基本ハイブリッドエネルギィ変換システムに並列に、一又はそれ以上の追加の発電機１０、電気エネルギィ蓄積ユニット２０、電気コントローラ２５、及び／又は電気モータ４０を設けるようにしても良い。同様に、特別な設計目的に合わせて、複数セットの希土類磁石１０ｃを共通ロータ１０ｂと複数の並列ステータ１０ａに取り付けた発電機１０でできた連動構成を設けるようにしても良い。発電機１０の連動構成の一例が図１Ａに示されている。より少ないあるいはより多いロータとステータアッセンブリを提供して特別な設計目的に合わせることは、当業者には自明である。
【００２７】
図２を参照すると、ハイブリッドエネルギィ変換システムの車輛実装が例示的実施例に基づいて記載されている。一実施例では、内燃機関５を用いて発電機１０を回転させている。発電機１０からの電気エネルギィ出力は、電気コントローラ２５を介して供給される。電気エネルギィ流は電気コントローラ２５によって調整されており、ここではアクセルとして構成されているスロットル３０が設けられている。車輛２００の運転者は、アクセルによって電気モータ４０への電気エネルギィ流を制御することができる。内燃エンジン５の馬力は、機械的負荷が全開のときに発電機１０のロータ１０ｂ（図１）を回転させるのに必要な馬力と同じか、あるいはそれより大きくなくてはならない。
【００２８】
この車輛の実施例では、電気モータ４０がトランスミッション２０５に機械的に連結されており、電気モータ４０の機械エネルギィ出力を車輛の機械的負荷（車輪）４５に伝達している。トランスミッション２０５は、自動車の標準的なマニュアルあるいはオートマティックトランスミッションである。代替的に、現在トヨタ、ホンダ、マツダ、フォード、ＧＭＣ、ＢＭＷ、及びダイムラークライスラーによって製造されている無段変速機を使用することもできる。
【００２９】
一実施例では、内燃エンジン５を、別のタイプの駆動エンジンで置き換えてもよい。例えば、電気モータ（図示せず）を、電気エネルギィ蓄積ユニット２０を維持する充電用電源を設けている車輛実装に使用することができる。この例では、ソーラーパネルアレイ２１０を設けて、電気エネルギィ蓄積ユニット２０を充電し、維持することができる。
【００３０】
電気エネルギィ蓄積ユニット２０の配置は、車輛２００の後部に任意に示されている。ハイブリッドエネルギィ変換システムの構成部品の物理的な配置を、特別な設計目的に合わせて変えることは当業者には自明である。
【００３１】
図３Ａ及び３Ｂを参照すると、例示的実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムのモータボート実装が記載されている。この実施例では、内燃エンジン５を用いたハイブリッドエネルギィ変換システムによって、通常のファンベルト構成によって発電機１０のロータ１０ｂを回転させている。一実施例では、発電機１０からの電気エネルギィ出力が、上述したように、電気コントローラ２５を介して供給されている。電気エネルギィ流は、電気コントローラ２５によって制御されており、ここではレバー３０として構成されているスロットル３０が設けられている。モータボート３００の運転者は、レバー３０によって電気モータ４０への電気エネルギィ流を制御して、モータボートの速度を制御することができる。
【００３２】
モータボートの実施例では、電気モータ４０がトランスミッション３０５に機械的に連結されており、電気モータ４０によって提供される機械エネルギィを機械的負荷４５に伝達する。図３Ａでは、機械的負荷４５がモータボート３００を推進させるプロペラである。図３Ｂでは、機械的負荷４５がジェット水力エンジンであり、高圧ウオータージェットを放出することによってモータボート３００を推進する。プロペラ４５（図３Ａ）またはジェットドライブ４５（図３Ｂ）を駆動するシャフトに電気モータ４０が直接連結されている直接駆動実装においては、トランスミッション３０５を選択的なものにできることは当業者には自明である。
【００３３】
図４Ａ及び４Ｂを参照すると、例示的実施例によるハイブリッドエネルギィ変換システムの固定実装が示されている。図１に示すハイブリッドエネルギィ変換システム（例えば電気エネルギィ蓄積ユニット２０、電気コントローラ２５、電気モータ４０）の主な構成部品は、ブロック１００に含まれていると考えるべきである。
【００３４】
一実施例では、駆動エンジン５がタービンエンジンとして構成されている。タービンエンジンは、例えばポンピング及び／又は注水の実装など、機械的負荷４５を駆動するのに必要な機械エネルギィがほぼ一定に維持される実装に好適であると考えられる。図４Ｂでは、風力タービンを駆動エンジン５として用いて、発電機１０のロータ１０ｂを回転させている。一実施例では、トランスミッション４０５を用いて、風力タービン５で発生した機械エネルギィを発電機１０に伝達するようにしても良い。代替的に、風力タービン５を用いて、モータ−発電機セット（図示せず）に電力を供給して、発電機１０のロータ１０ｂを回転させるのに使用しても良い。
【００３５】
上述した例示的実施例は、図解及び説明として提供されている。これらは、様々な発明の実施例を上述した詳細な形と構造に限定することを意図するものではない。特に、発電機１０、整流装置１５、電気エネルギィ蓄積ユニット２０（図１）、電気コントローラ２５（図１）、又は電気モータ４０（図１）を具えるハイブリッドエネルギィ変換システムの互換性のある部品を用いて、機能的実装を行うことは意図されている。特別な設計目的に合わせて、特定の部品又は部品型、あるいは特定の数の同様の部品を配置するための特別な限定は意図していない。上述の教示に照らして、その他の変形例及び実施例も可能であり、詳細な説明は発明の実施例の範囲を制限することを意図するものではなく、むしろ特許請求の範囲によって制限を受ける。
【図１】
2012503970.tif 000003
【図１Ａ】
2012503970.tif 000004
【図２】
2012503970.tif 000005
【図３Ａ】
2012503970.tif 000006
【図３Ｂ】
2012503970.tif 000007
【図４】
2012503970.tif 000008
【国際調査報告】
2012503970.tif 000009
2012503970.tif 000010