JP2012515433A - ソリッドステート回転場電力コージェネレーション装置 - Google Patents

Abstract

システムの一次側すなわち電力側の電力状態を悪化させることなく任意の交流電力システムの中性リード線内を流れる電流（電子）の一部を、使用できる電力（エネルギ）に変換し、インピーダンスを下げることによりシステムの中性および／またはアース中性の部分のより効率的な機能を同時に達成するためのソリッドステート回転場電力コージェネレーション装置および方法が開示されている。
【選択図】 図５

Description

本発明の方法および装置は、ソリッドステート電力伝送コージェネレーション装置に関する。より詳細には、本発明は、可動部が全くないソリッドステート回転場電力コージェネレーション装置により電力が発生されるシステムの様々な実施形態に関する。

我々が住むこの地球は、数えきれない年数存在してきた。人類は数千年から数百年間にわたって地球上に住んできたと言っても過言ではない。自分たちが住み、生命維持すべてを依存する地球そのものを人類自ら破壊し始めたのは過去僅か４００年間のことである。人類は、地球から大量の有限エネルギを大部分は化石燃料の形で使用している。我々は自らのエネルギ資源を急速に枯渇させ、環境を汚染し、地球温暖化を加速させつつある。我々は代替エネルギ供給源を必要としている。人類が化石燃料に依存することの環境的影響に加えて、その経済的影響までもが制御不能になりつつある。

地球のエネルギの平衡を無限に破壊したりそれに悪影響を与えたりしない発電装置が必要なことは明白である。利用できる再生可能エネルギ源にはどれも、可用性、信頼性、および費用という大きな問題がある。そのような資源には太陽、風、水力電気、静電気、地熱、温度差、および重力がある。

電力のために別の電力源が必要とされている。したがって、電力コージェネレーションプロセスが必要とされている。

本発明の一態様は、コアの外面に沿って形成される複数のスロットを有するコージェネレーション装置コアと、発電コイルを受け取るために配置されるコアのスロット内に形成された誘導発電コイルの巻き線を有する複数の電磁極とを備える、交流電力システムから流れる電流の一部を受け取り、使用できる電力に変換するための電力コージェネレーション装置であり、誘導コイルおよび電磁極は、あるパターンで接続され配置されており、また、電流を受け取り、使用できる電力に変換するために一定の順序に配列される。

本発明の一態様は、コアの外面に沿って形成される複数のスロットを有するコージェネレーション装置コアを提供するステップと、発電コイルを受け取るために配置されるコアのスロット内に形成された誘導発電コイルの巻き線を有する複数の電磁極を配置するステップとを含む、交流電力システムから流れる電流の一部を受け取り、使用できる電力に変換するための電力コージェネレーション装置の方法であり、誘導コイルおよび電磁極は、あるパターンで接続され配置されており、また、電流を受け取り、使用できる電力に変換するために一定の順序に配列される。

本発明の実施形態が、システムの一次側すなわち電力側の電力状態を悪化させることなく任意の交流電力システムの中性リード線内を流れる電流（電子）の一部を、使用できる電力（エネルギ）に変換し、インピーダンスを下げることによりシステムの中性部分および／またはアース中性部分のより効率的な機能を同時に達成する方法を提供する。

一実施形態では、コアは、金属材料がコアの上に形づくられた薄層シートでもよい、コアの外面上の金属材料をさらに含む。金属材料は円形コアの上に絶縁体をコートしれた電気用鋼鉄Ｍ−１５またはＭ−１９（２９−ゲージまたは２６−ゲージ）である。

一実施形態では、コアは任意の数のスロットを、たとえば３６の電線スロットを備えることができる。３６よりも多くまたはそれ未満の電線スロットがあり得、複数の電線スロットがコアの内側または外側の半径の表面上に形成されることができることが理解されよう。コア固定子は支持手段により支持することができる。交流電力システムから流れる電流は中性リード線により受け取られ、誘導コイルは、単相、２相、または３相電力交流の発生を可能にする順序およびパターンとなるように配列することができる。また、交流は、誘導コイルからの出力にブリッジ整流器（全波整流器）（そのような全波整流器に限定されるものではない）を通るように経路設定することによりＤＣ（直流）装置を動作させるために使用される。コア固定子は、中性負荷電流を運ぶコンジットを使って適切なかつ所望の方向に巻かれることができる軟鉄（鋳鉄）または薄層状の励起磁極材料である。励起磁極コアは、誘導発電コイルのコイルスロットの適切な部分内部の誘導コイルのすぐ近くで終わることがある。電磁極を形成する巻かれる磁極コアは、少なくとも２つのＮ極が発電コイル上方部分の各スロットの上で時計回りに順に始動するように巻くことができる。次に、Ｎ極の流出による電流を運ぶ電流コンジット中性点が、発電コイル下方部分のスロット内に埋め込まれた電磁極まで横切ることができる。発電コイル下方部分のスロット内部に埋め込まれた電磁極の巻き線は、下方電線スロットの中に埋め込まれたこれらの磁極がＳ極で巻かれ、さらに時計回りに順に始動するように、発電コイル上方部分の上の磁極コイルに対して逆方向に巻くことができる。ちょうど、磁化された回転する回転子または電機子が電力を発生させるのと同じように、誘導により発電コイル内に電力を発生させるＮ極−Ｓ極の順序の始動を一定の順序で行うことができる。電磁極コアに電力を供給する間、３つの電磁極が、３相電流源（交流またはパルス直流の電流）の２つまたは３つのレッグ（ｌｅｇ）（ライン）を使用することにより順に始動する。電磁極にエネルギを与える順序は、第１の電磁極がエネルギを与えられ、第２の電磁極が６０°でエネルギを与えられるが６０°に限定されるものではなく、その後、第２の電磁極にエネルギを与えた後に第３の電磁極が６０°でエネルギを与えられるが６０°に限定されるものではないというものである。３相サイクルで第２の電磁極が１８０°（電気度：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ｄｅｇｒｅｅ）でエネルギを与えられると、磁極コイルは反対極性となり得る。この順序付けにより、固定子の誘導コイルがソリッドステート電機子の回転する動く磁場に遭遇できることになる。

単相電力だけが利用可能とされる一実施形態では、電磁極の周波数は、コンデンサバンクの使用により分離される。単相中性電流が電磁極＃１に供給され、電磁極＃３が磁極＃１と同じ単相サービスから供給されるが、電流は、磁極＃３に入る前に、電圧および電流がさらに相角度シフトだけ遅延させられるように、コンデンサバンクを通過させられる。ソリッドステートの動かない回転する場の発電機の回転する電機子は、旧来の発電機内の電機子の回転に抗する負荷により生成される磁気的「反力」から電磁的抵抗を全く受けない。本発明の一実施形態は、単相または３相システムの中性またはアース中性電力からの電力のコージェネレーションの新しい方法を説明している。伝送システムの中性レッグがシステムを通して進路を変えられる。Ｎ極／Ｓ極の順序付けがシステムの周囲３６０°で行われ、ちょうど、磁化された回転する電機子が電力を発生させるのと同じように、発電コイル内に電力を発生させるような方法で、電力コージェネレーション発電機のスロットの中に埋め込まれた磁極鉄の周囲に、電流を運ぶコンジットが巻かれる。

したがって、伝送される電力も、中性またはアース中性電流の流れに対するインピーダンスも損失せずに追加の電力を生成するために電力コージェネレーション装置を通して中性レッグを伝送される電力の進路を変える方法を提示することが、本発明の一実施形態の主要な目的である。中性レッグから電力を除去することは、実際にはインピーダンスを減少させ、それにより、１つまたは複数の電力レッグ内の正常な電流の流れを可能にする。

電力伝動装置システムの中性レッグが追加電力を発生させるために使用され、電力レッグはシステムを迂回してもしなくてもよく、したがって、負荷が全く関与せず、アースの流れが妨げられないようにインピーダンスが最小である限りシステム内のエネルギが全く損失されない方法を明らかにすることが本発明の一実施形態の別の目的である。システム内の中性点から電力を除去することが、中性点のより効果的働きを可能にする。

システムが中性コンジット（ｎｅｕｔｒａｌ ｃｏｎｄｕｉｔ）内部でわずかのインピーダンスを生じさせることを実証することが、本発明の一実施形態の別の目的である。

多数の応用のために電気的エネルギを生成する基本技術を利用することができる様々な実施形態を明らかにすることが、本発明の一実施形態の別の目的である。

現在理解されている発電機の薄層状の鉄コアの様々な構造および寸法を明らかにすることが、本発明の一実施形態の別の目的である。

単相電力および３相電力のための発電固定子コイルの配置および構造を明らかにすることが、本発明の一実施形態の別の目的である。３相中性伝送ラインは珍しく、３相中性伝送ラインが使用される場合、すべての３つの電力レッグが１つの中性ラインに作り上げられる。この中性点は単相中性点と類似した方法で使用することができる。

発電機鉄コアおよび発電磁極構造に関係するような固定子（集電装置）コイルの巻き線製法を明らかにすることが、本発明の一実施形態の別の目的である。

本発明の発電機磁極鉄の構造および働きだけでなく、発電効率に関する磁極鉄のサイジングも明らかにし説明することが、本発明の一実施形態の別の目的である。

外部電源から通過している、システムを通る中性電流を伝送する発電磁極を巻くための巻き線製法および方法を明らかにし説明することが、本発明の一実施形態の別の目的である。

接続の順序付けが３相電力伝送システムの２つまたは３つのレッグそれぞれのレッグ内の周波数遅延に関係しているときの接続の順序付けを明らかにし説明することが、本発明の一実施形態の別の目的である。これらのレッグそれぞれが、コージェネレーションシステムを通過するように中性電流を通している電力伝送システムからの中性コンジットである。単相電力および３相電力のコージェネレーションのための製法が提示される。このデータの応用も説明される。

電力発生磁極のための超伝導体コイルの利点を明らかにすることが、本発明の一実施形態の別の目的である。

３相発電機および電気モータの外部「Ｙ」接続の中性点側を含む任意の電力システム内部へのコージェネレーションシステムの配置の多数の状況を明らかにすることが、本発明の一実施形態の別の目的である。

非限定的な実施例によって本発明の実施形態が完全に、およびより明白に理解できるように、同様の参照番号が同様のまたは対応する要素、領域、および部分を示す添付の図面と併せて以下の説明が行われる。

本発明の一実施形態に使用される薄層状の鋼鉄固定子コアの端面図である。 上記図１の薄層状の鋼鉄固定子コアの側面図である。 本発明の一実施形態の発生させる磁極鉄を含む図１および図２の実施形態の図である。 磁極を発生させるコイルが巻かれる、本発明の一実施形態の磁極鉄の図である。 磁極を発生させるコイルが巻かれる、本発明の一実施形態の磁極鉄の図である。 図１、図２、および図３に描かれる実施形態の一実施形態の誘導磁界の巻かれるコイルの図である。 図１、図２、および図３に描かれる実施形態の発生させる磁極の巻かれるコイルと共に誘導磁界の巻かれるコイルを示す図である。 図１、図２、および図３に描かれる実施形態のための本発明の一実施形態の電力を発生させる磁極の巻き線接続の図である。 相１から３までの順序付けの指標を有する、３相電力の個々の相のパターンの図である。 本発明の第２の実施形態に使用される薄層状の鋼鉄固定子コアの端面図である。 上記の図７の薄層状の鋼鉄固定子コアの側面図である。 本発明の一実施形態の発生させる磁極鉄を含む、図７および図８の実施形態の図である。 図７、図８、および図９に描かれる実施形態の単相誘導磁場の巻かれるコイルの図である。 図７、図８、図９、および図１０に描かれる実施形態の発電機磁極の巻かれるコイルに加えて、単相誘導磁場の巻かれるコイルの図である。 １）単相電力および２）３相電力をもたらす、本発明の一実施形態のコージェネレーション装置による発電のための巻き線図である。 ３相機械内の電圧変動を示す曲線の図である。１サイクルの回転が１Ｈｚの交流を生成する。 発生される電力が、１磁極だけからエネルギを捕獲する装置と比べて２倍を超えるように、磁極コイルにより発生させられるエネルギがＮ極とＳ極のエネルギの両方から収集される単相電力コージェネレーション装置の図である。入力電力は、「Ｙ」接続で作り上げられる３相発電機、電気モータ、または別の機器の中性レッグである。 第２世代プロトタイプを試験するために使用される試験回路コンジットの概略図である。

本発明の方法および装置は、ソリッドステート電力伝送コージェネレーション装置に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、可動部が全くなく、したがって、より安定し永続性があり効率的なソリッドステート回転場電力コージェネレーション装置により電力が発生される、システムの様々な実施形態に関する。このシステムは、ソリッドステート電力コージェネレーション装置を通してＡＣ（交流）電力伝送システムの電力中性またはアース中性のコンジットの分流により動作する。伝送システムからの給電線または電力ホットラインは本装置に入らない。コージェネレーション装置を通る通過中に、電流を運ぶコンジットは、電流を運ぶコンジットが装置の外側の単なる標準的コンジットの場合以下のインピーダンスを示す。これは、インピーダンスが抑制する要因にならないように、装置を通る導体のサイズを増大させることにより達成される。電流負荷を運ぶ中性またはアース中性の電線が、薄層状の鋼鉄の発電機フレームの適切なスロットの中に巻かれる発電コイルのコイルスロットのすぐ近くに配置される適切な鋳鉄または薄層状の鋼鉄コア上に巻かれる。コイルはグループあたり多数のコイルから形成され、多数のグループが必要に応じて使用される。３つ以上のＮに巻かれる磁極が発電コイル上方部分の各スロットの中に時計回りに順次始動するように、巻かれる鉄磁極コイルが巻かれる電磁極を形成する。次に、中性電流を運ぶコンジットが、発電コイル下方部分のスロットの中に配置された電磁極まで横切る。これらの磁極コイルは、発電コイル上方部分上方の磁極コイルに対して反対方向に巻かれる。Ｓ極に巻かれる磁極も、時計回に順次始動する。Ｎ極−Ｓ極の順序の順次の始動が、ちょうど、磁性が回転する電機子が電力を発生させるのと同じように、発電コイル内に電力を発生させる。電磁極は、３相交流電源（相Ａ、Ｂ、およびＣ）の２つまたは３つのレッグ（ライン）を使用することにより順に始動する。それにより、第１の電磁極がエネルギを与えられ、第２の電磁極が６０°後にエネルギを与えられ、第３の電磁極が、第２の電磁極の６０°後にエネルギを与えられる。一部の応用例では、磁極＃１および＃３だけが使用される。単層電力しか利用できない場合、磁極を通って流れる電流の周波数が、リード線２つまたは３つに対してコンデンサバンクを使って制御される。単相電流が磁石＃１のリード線に供給される。第２の単相ラインが、電圧および電流が磁石＃１に対して磁石＃３で９０°遅延されるように、コンデンサを通して供給される。

回転する電機子タイプの発電機と異なり、このソリッドステートの動かない発電機は、電機子の回転に抗する負荷電流により生成される磁気的「反力」による電磁抵抗を全く受けない。中性送電線に沿ったコージェネレーション、あるいは中性またはアース中性の末端ユーザ位置でのコージェネレーションが、有意な電力を供給する。別の主要な応用は、装置を通した３相発電機または３相電気モータの「Ｙ」接続を作り上げることを伴う。

本発明の一実施形態のコージェネレーション電力装置は、ソリッド・ステート・コージェネレーション装置を通して電力システムの中性またはアース中性のレッグの分流により動作する。中性伝送ラインは、大部分が単相に限定される。３相応用は、３相発電機、電気モータ、または別の機器の「Ｙ」接続の中性側に大部分が限定される。この装置は交流、またはパルス直流の電流だけを扱う。伝送システムからのホットワイヤは、単相応用ではコージェネレーション装置に入らない。コージェネレーション装置を通る通過中、回路の距離が要求に比例して増大されるので、中性電線ではインピーダンスは増大しない。電流負荷を運ぶ電線は、適切な軟鉄（鋳鉄）または薄層状の鋼鉄コア上に巻かれる。磁極末端は、誘導発電コイルのコイルスロットの適切な部分内部のコイルのすぐ近くに配置される。これらの発電コイルは、薄層状の鋼鉄発電機コアの適切なスロットの中に巻かれる。これらのコイルは、適切に使用されている多数のグループから形成される。巻かれた磁極コアは、２つ、３つ、またはそれより多いＮ極が発電コイル上方部分の各スロット上方で時計回りに順次始動するように巻かれた磁極を形成する。このとき、この中性電流を運ぶコンジットが、発電コイル下方部分のスロット内部に埋め込まれた磁極まで横切る。下方の発電コイルスロット内部の磁極コイルが、発電コイル上方部分上方の磁極コイルに対して反対の方向に巻かれる。これらの磁極はまた、時計回りに順次始動する。Ｎ極−Ｓ極の順序の順次始動は、ちょうど、磁化された回転する電機子が電力を発生させるのと同じように、誘導により発電コイル内に電力を発生させる。３つの磁極が、交流電流の３相電流源の２つまたは３つのレッグ（ライン）を使用することにより順に始動する。第１の磁極がエネルギを与えられ、第２の磁極が６０°遅れてエネルギを与えられ、第３の磁極が、第２の磁極の６０°後にエネルギを与えられる。これにより、誘導コイルが、回転し移動する磁場、すなわちソリッドステート電機子に遭遇できることになる。

単相電力しか利用できない場合、電磁極の周波数がコンデンサバンクの使用により制御される。単相電流は電磁極＃１に供給され、また、電圧および電流が位相角の追加のシフトにより遅延されるように、電磁極＃３は直列のコンデンサバンクを通して磁極＃１と同じ単相サービスから供給される。回転する電機子と異なり、このソリッドステートの動かない回転する場の発電機は、旧来の発電機内の電機子の回転に抗する負荷電流により生成される磁気的「反力」による電磁抵抗を全く受けない。

すべての原子が、正に帯電した陽子および帯電していない中性子からなる核を有する。負に帯電した電子が核の周りを回る。大半の原子では、電子の数は核内の陽子の数に等しく、その結果、正味の電荷はない。電子の数が陽子の数よりも少ない場合、原子は正味の正電荷を有する。電子の数が陽子の数よりも多い場合、原子は正味の負電荷を有する。宇宙内部では電気的中性が存在するが、生物学的システムおよび物理的システムでは至る所で電荷の局所的集中がある。これらの局所的集中はすべての電気的活動の原因となる。宇宙では、すべての電子が物質の構造に関与するわけではない。宇宙には原子の外殻電子と平衡状態にある膨大な数の「自由な」電子がある。電流が発生されるのは、地球（アース）内の自由電子と共に、伝動コイル内の外殻電子と平衡にある電子のこのプールからである。動いている電子が電流を構成する。動く電子は、外殻電子、および外殻電子と平衡状態にある「自由な」電子である。直流電源に接続される電線は、水が管を通って流れるのと同様に、電子が電線を通って流れるようにする。これは、どの電子の経路も、本質的に電線の容積範囲内の任意の場所（すなわち、中心、中間、半径、または表面）にあり得ることを意味する。高周波交流電圧が電線の両端に印加されるとき、高周波交流電圧は電子を前後に振動させる。振動過程で、電子は磁場を発生させる。これらの磁場は電子を電線の表面に向けて押す。印加される電流の周波数が増大するにつれて、電子は中心から次第に離れて表面に向けて押される。この過程で、電線の中心領域が、伝動する電子の空隙になる。周波数が増加し続けると、電子雲が表面の周りに形成される。この雲内の電子の流れは、流れに対する抵抗が非常に小さいという点で超伝導体内の電子の流れに類似している。本発明の実施形態は、負荷を通って中性点に戻るように放電されている流れる伝送される電力により放出される磁場を利用して、伝導体が適切なサイズのときに、伝送される電力のインピーダンスを全く増加せずに追加の電力を発生させる。超伝導体材料が本発明の実施形態の「磁極コイル」内で使用されるとき、効率が、したがってコージェネレートされる電力の総量が大きく増加する。一部の増大した効率は、液体ＣＯ_２または液体窒素を含むハウジング内に装置を配置することにより達成することができる。

本発明の実施形態の上記の概観を、装置の逐次的な構築の詳細な説明と、続いて機器の機能の繰り返しによりさらに説明する。

図に戻り、図１をまず参照すると、中心の穴７および電力誘導コイルの電線を含むために適切な幅および深さに切断される開放スロット３を有する機器の薄層状の円形鋼鉄コア１が示される。コアの全体サイズだけでなく薄層２の構造および厚さのサイズは具体的要求に従って変えられる。図２は、薄層２および電線スロット３を明らかにする薄層状の鋼鉄コア１の側面図である。図３は、薄層２、電線コイルスロット、および電磁極鉄４を明らかにする薄層状のコア１の図である。磁極鉄４は、中性またはアース中性の電流が通過する大きな定格の誘導コンジットが巻かれるコアを表す。図３ａ〜図３ｂは、磁極鉄４を側面投影図および端面投影図で表す。中心部分（本体）４ａは絶縁され、大きな定格のマグネットワイヤが適切な方向に適切な巻数で巻かれる。溝５ａが基部の末端内にあり、巻かれたマグネチックワイヤで満ちた電線スロット内側のスロット端の最上部でその平坦な表面７が滑動するように、溝５ａは電線スロット内に滑るように入り込む。溝５ａは、電線スロットの２つの歯の間を滑動する。磁極鉄の周りに巻かれた電線は、図３ａの真端部分６ａおよび７ｂにより保持される。図４は、スロット絶縁体と、スロット１および４内に置かれたコイル＃１、スロット２および５内に置かれたコイル＃２、ならびにスロット３および６内に置かれたコイル＃３という１つのグループに対して３コイルの方式で中に巻かれ置かれた誘導コイル５とを含む薄層状の鋼鉄コア１を表す。コイル５は、図４に示すように、５ｂを正または中性、５ｃを負または電力リード線として直列に作り上げられる。

図５はスロット３の中に置かれた誘導コイル５を含む、本発明の一実施形態の薄層状の鋼鉄コア１の図である。磁極鉄４は、中性またはアース中性の電力伝送コンジットからシステムに入り、次に電力伝送コンジットまたはアースに戻るように出る電流コンジット６で巻かれる。

図６は、外部「Ｙ」接続を有する３相発電機または電気３相モータの電力中性ラインの入力の３つの電力レッグ（相Ａ、相Ｂ、および相Ｃ）から電流を伝導する適切なサイズの絶縁された銅マグネットワイヤ６で巻かれた磁極鉄４（図３ａ〜図３ｂ）の図である。電流は銅マグネットワイヤを通って流れ、電力コージェネレーションシステム内部で電力の損失なしに「Ｙ」接続を通って進んでいく。本発明の一実施形態の３つの誘導コイルの６スロット内部に６つの磁極が配置されているとき、上方の３つの磁極がスロット内でＮ極を生成するように巻かれ、下方の３つの磁極がスロット内でＳ極を生成するように巻かれるように、図６に描かれる磁極電磁石は巻かれる。磁極の先端（すなわちコイルスロットから離れた末端）を見下ろした場合の電流の流れに対して反時計回りにコイルを巻くことにより、スロット内のＮ極が生成される。磁極の先端（すなわちコイルスロットから離れた末端）を見下ろして時計回りにコイルを巻くことにより、スロット内のＳ極が生成される。極性は、電磁石内の極性を決定するための左手の法則を使用することにより決定される。各グループの誘導コイル５は、３相電流の周波数に応じて６０サイクルまたは５０サイクルの単相交流を発生させる。誘導コイルは、誘導コイルを通過する動く磁場により電力を発生させる。Ｓ極がコイルの下方部分上方を移動するとき、Ｎ極はコイルの上方部分上方を移動する。この動く場が図６に表されるような以下の機構により時計回りに繰り返し回転する。相１の電流が、Ｎ極を形成する磁極の先端を見下ろして反時計回りに巻かれる磁極４／１のコイルに供給される。次に銅マグネットワイヤが４／１を離れ、４／４の上に巻かれたコイルと共に進んでいく。しかし、このことが、磁極の先端を見下ろして時計回りにマグネットワイヤが巻かれることによりＳ極を形成する。次に、コイル４／４の末端からのマグネットワイヤが、誘導コイルの隣接するグループの４／１コイルと接続し、時計回りに進む。相Ｃの電流（相Ａの電流から６０°遅延される）が、磁極の先端を見下ろして時計回りに巻かれる４／２磁極コイルに供給される。図６ａに示すように、３相電力ラインＡ、Ｂ、およびＣは、Ｎ極およびＳ極のパルスを１秒６０回発生できるように利用される。３つのＮ極は、スロット内のＮ極に対する第１の磁極をＡ相が正のときに巻いて、第２の磁極を負である相Ｃにより供給される反対方向に巻くことにより順に始動できるようになり、ちょうど第１の磁極のように第３の磁極を巻いて、正で最大になる（相Ａは正で最大になる）相Ｂを供給し、相Ｃが負で最大になり、最後に正で最大になる相Ｂが続く。次に、この順序が次の１８０°の間逆になり、１秒間に６０回繰り返す。したがって、ＮＮＮおよびＳＳＳの順次の励磁がある。銅マグネットワイヤはコイル４／２の末端を離れ、４／５上に巻かれるコイルと共に進んでいく。４／５での巻き線は、磁極の先端を見下ろして反時計回りにマグネットワイヤが巻かれることによりＳ極を形成し、それにより、電線スロット内にＳ極を発生させる。次に、コイル４／５の末端からのマグネットワイヤが、図５のように巻かれた薄層状の鋼鉄発電機の周りで時計回りに動く誘導コイルの隣接するグループの４／２コイルと接続する。相Ｂの電流（相Ｃの電流から６０°遅延する）が、磁極の先端を見下ろして反時計回りに巻かれた４／３磁極コイルに供給される。この反時計回り巻き線が電線スロット内にＮ極を誘発する。銅マグネットワイヤがコイル４／３の末端を離れ、４／６上に巻かれるコイルと共に進んでいく。４／６上の巻き線が、磁極の先端を見下ろして時計回りにマグネットワイヤが巻かれることによりＳ極を形成し、それにより、対応する電線スロット内にＳ極を発生させる。次に、コイル４／６の末端からの銅マグネットワイヤが、誘導コイルの隣接するグループの４／３コイルと接続し、図５のような絶縁され巻かれた薄層状の鋼鉄発電機の周りを時計回りに移動する。上記の方法で誘導コイルのすべての６グループ（図５）が接続されるとき、回転し交番する磁極の磁気効果が右側に連続して回転し、回転する電機子発電機の効果と本質的に同一の発電機効果をもたらす。このコージェネレーションシステムは、磁極コイルを通過する電流のさらなるインピーダンスを全く生じさせないが、「Ｙ」接続される発電機、電気モータ、または別の機器の中性点の中を流れる電力の１０％以上の電力をさらに発生させる。

図７は、本発明の第２の実施形態で使用される薄層状の鋼鉄固定子コアの端面図である。この実施形態では、誘導コイルスロットは、コアの内面上ではなくコアの外側の周囲上に配置される。電線スロット９は、コア８の外面に切り込まれる。図８は、図７の薄層状の鋼鉄固定子コアの側面図である。薄層状の鋼鉄コア８は、薄層２および電力誘導コイルスロット９を明らかにする。図９は、本発明の一実施形態の発生させる磁極鉄４を含む図７および図８による実施形態の図である。薄層状の鋼鉄コア８は、薄層２に切り込まれたコイルスロット９を含む。最終的に、磁極鉄４は、誘導コイルのできるだけ近傍に磁場が届けられるように、誘導コイルをカバーするスロット端上に滑るように入れられる。図１０は、単相コージェネレーション装置の巻かれた誘導コイルの図である。誘導コイルグループ５は、絶縁されたスロットの中に置かれる３つのコイルを含む。コイル＃１がスロット１および４の中に置かれ、コイル＃２がスロット２および５の中に置かれる。コイル＃３がスロット３および６の中に置かれる。図１１は、図６、図７、図８、図９、および図１０で描かれる実施形態の発生させる磁極の巻かれるコイルと共に単相誘導コイルの巻かれたコイルを示す図である。電力を発生させる磁極の順序付けは、図６で説明されている。この図１１は、電磁極６を形成するために銅マグネットコイルを使って巻かれる磁極鉄を明らかにする。磁極６が装置の各誘導コイル内のスロット端上方でスロットの中に滑るように入れられ、その一部分が図１１に描かれている。磁極巻き線は、図６で説明されるように、３相電力の３相レッグ（ｐｈａｓｅ ｌｅｇ）に対する簡単なコンジットである。６グループのそれぞれのグループ中で３つの誘導コイルが直列に接続され、発生させられる電力の中性点５ｂおよびホットワイヤ５ｃを形成する。図１２は、本発明の一実施形態のコージェネレーション装置による３相電力の発生のための巻き線図である。３相は、３６０°サイクルのそれぞれの正の相およびそれぞれの負の相に対して、磁極磁石６の３つの別個のグループに供給される電圧および電流の６０°遅延により分離される。したがって、３相入力のリード線を操作することで、発生させる電流の遅延が可能になる。図１２ａから理解できるように、相Ａ内の電流が最大の正の電流の流れになるとき、相Ｃの電流が６０°後に最大の負の電流の流れに到達し、相Ｂは相Ｃの６０°後で最大の正の電流の流れに到達する。この現象は、磁極が、ちょうど標準的発電機内の回転子と同様に、固定子の周囲で順に励磁するように、３つの磁極の各グループの第２の磁極上の磁極巻き線のリード線の順序付けと逆転の操作を可能にする。この現象は、本発明の一実施形態のリード線順序付けの操作を可能にして、本ソリッドステート発明での３相電力の発生を可能にする。相Ａは、入力電力から第１の相のコイルグループ（図１２）の第１の磁極コイルに電流を供給することにより発生される。Ｎ極が誘導コイルスロット９内にある末端上で発生されるように、この第１の磁極は巻かれる。次に、＃１磁極のこの磁極コイルのマグネットワイヤの末端は、Ｓ極が誘導コイルスロット９内にある末端上で発生されるように、磁極コイル＃４に接続される（図１２）。次に、この磁極コイル＃４の末端が、次の相１コイルグループ内の磁極コイル＃１に接続される（図１２）。この場合も、このコイル＃１は、誘導コイルスロット内でＮ極エネルギを発生させるような方法で巻かれる。次に、この場合も、この磁極コイル＃１の末端が、Ｓ極が誘導コイルスロット９内にある末端上で発生されるように、コイルグループの磁極コイル＃４に接続される。入力相１リード線が磁極コイルのすべての相１グループの磁極１および４にエネルギを与えた後、入来相１リード線は、３相電気発電機または３相電気モータまたは別の機器の中性点への伝送または「Ｙ」接続の伝送の中に続く。発生された相１の残りの磁極コイルは、同じ方法で入来電力相の順序により次の順序、相Ａ−Ｃ−Ｂで接続される。発生された相２レッグは、次の順序すなわち相Ｃ−Ｂ−Ａで磁極コイルに入来相電力の順序により順序正しく供給される。この順序が、発生される相２レッグを１２０°遅延させる。発生された相３レッグは、次の順序すなわち相Ｂ−Ａ−Ｃで磁極コイルに入来３相電力の順序により順序正しく供給される。この順序が、相２の発生されるレッグに続き、発生される相３レッグを１２０°遅延させる。

図１３は、磁極コイルにより発生されたエネルギがＮ極エネルギとＳ極エネルギの両方から収集され、その結果、発生された電力が１つの磁極だけからエネルギを捕獲する装置と比較して２倍を超える単相電力コージェネレーション装置の図である。図１３の装置は、薄層状のコア８のスロット内に含まれる磁極鉄４が１３の誘導コイルスロットに適合する第２の薄層状の鉄コア１３があることを除いて、図１１の装置と同一である。コア８およびコア１３は単一平面内にあり、同じ厚さがある。コア１３の内側の周囲は、１３の内側の円周および８の外側の円周が、十分な製造公差で磁極鉄４が両方のスロットの中に十分に滑るように入り込むことができるように、誘導コイルスロットが８の誘導コイルと整列するようなものである。上方スロットコイル内の１３の誘導コイルスロット中にＮ極シーケンスを届けるために、薄層状のコア１３が、薄層状のコア８に対して３つのスロットだけ反時計回りに回転した。内側のコージェネレーション装置（薄層状のコア８）の機能は、図１１で説明されるものと同じである。外側のコージェネレーション装置は同じ方法で機能する。発生される電気は、適切な負荷に接続される誘導コイル５および１４上で収集される。

このコージェネレーション技術は、交流またはパルス直流の電流が中性点上を、または回転する３相発電機の中性点を含むアースに流れている任意の応用で使用されることができる。数例を挙げると、発電所、変電所、住宅、工場設備、企業、および電動装置である。この装置が磁極発生コイルに適用される超伝導コイルと併用されると、化石燃料を追加せずに無制限の量の電力を発生させることができる。液体窒素内に装置全体を浸すことで超伝導効果が得られる。コージェネレーションコイルを起動するために必要とされる電力（電流の流れ）は、化石燃料源だけでなく太陽、水力発電、地熱、および風力により提供することができる。

本発明の第２の実施形態による試験結果
本発明の第２の実施形態が、電流、電圧、およびワット数を監視するために適切な位置にワット／アンペア計と共に設置された。ロードセル（表１参照）に接続された商用３相電流からの３相ラインにより３相磁極が供給された。

図１４は、第２世代プロトタイプを試験するために使用された試験コンジットの概略図である。データは表１に要約され、２分にわたり得られた３つの安定した読み取り値の平均を表す。図１４の読み取り値の位置を示す参照番号は、要約データ点に続く括弧の中にある。本発明の一実施形態を含むこの試験セルは、アース中性点を備える３相商用電源により電力を供給される。アース中性点１５は、プラグ１９の中のＬ−１、１６と共に進んでいく３相発電機または３相電気モータまたは別の機器における「Ｙ」接続に相当するものである。ワット／アンペア計２２が１９に接続する。次に、電力レッグ１６が単極単投ブレーカ２５を通り静的負荷３２の給電側まで直接達する。次に、電流はアース中性点１５に入り、単極単投ブレーカ３３を通りプラグ３４およびワット／アンペア計３５を通りプラグ３６の上まで横断し、誘導コイルグループ＃１の磁極１と接続する。巻き線は、薄層状の鋼鉄の中心コアのスロット９に向かって先端から見下ろしてＮ極方向で巻かれる。次に、リード線は磁極＃１から出て、第１のコイルグループに含まれる６つの磁極のグループの磁極＃４と共に進んでいく。次に、磁極＃４からの出口リード線が第２のコイルグループの磁極＃１と共に進んでいき、電流が６番目のコイルグループの磁極＃４から出るまでこの方法で続け、プラグ３６内に進んでいく。次に、電流は計器３５を通りプラグ３４へ至り計器２２へ、プラグボックス１９へ、そしてシステムのアース中性点１５まで流れる。相Ｃが同じ方法で磁極＃２に給電し、相Ｂが磁極＃３に給電する。

誘導磁場コイル１４は、十分な電流の流れを発生させるにはサイズの小さすぎる電線で多すぎる回数巻かれた。現在存在する装置は、誘導磁場コイル５および１４が最大にされるだけでなくすべての他のパラメータを最大にして、装置を通って流れるアース中性電流の約５〜１０％を取り出すが、この装置は、この装置を通って流れるアース中性電流の１５〜２０％を発生させると見積もられている。この電流は、現在は使用されてない、利用できる電力に相当する。

本発明の実施形態が説明され図示されてきたが、本発明から逸脱することなく設計または構成の詳細において多くの変更または修正が行われ得ることが当業者に理解されよう。

本明細書は以下の表を引用し、以下の表により支持される。

Claims (50)

1. 交流電力システムから流れる電流の一部を受け取り、使用できる電力に変換するための電力コージェネレーション装置であって、
   コージェネレーション装置コアの外面に沿って形成される複数のスロットを有する前記コージェネレーション装置コアと、
   誘導発電コイルの巻き線が前記発電コイルを受け取るために配置される前記コアのスロット内に形成される複数の電磁極であって、前記誘導コイルおよび前記電磁極が、あるパターンで接続され配置され、前記電流を受け取り、使用できる電力に変換するように配列される複数の電磁極と、
   を備えるコージェネレーション装置。
2. 前記コージェネレーション装置コアが、前記コアの前記外面上に金属材料をさらに備える、請求項１に記載のコージェネレーション装置。
3. 前記金属材料が、前記コア上に形成される薄層シートである、請求項２に記載のコージェネレーション装置。
4. 前記金属材料が、絶縁材をコートされた電気用鋼鉄Ｍ−１５またはＭ−１９（２９−ゲージまたは２６−ゲージ）である、請求項２または３に記載のコージェネレーション装置。
5. 前記コアは、形状が円形または丸い、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
6. 前記コアが３６電線スロットを備える、請求項１〜５のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
7. 前記コアが、前記コアの内側の半径表面上に複数の電線スロットを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
8. 前記コアが、前記コアの外側の半径表面上に複数の電線スロットを備える、請求項１〜６のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
9. コア固定子が支持手段により支持される、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
10. 前記交流電力システムから前記流れる電流が前記中性リード線の中で受け取られる、請求項１〜９のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
11. 前記誘導コイルの接続が、単相、２相、３相の電力交流の発生を可能にする順序およびパターンとなっている、請求項１〜１０のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
12. 交流が、前記誘導コイルからの出力をブリッジ整流器または全波整流器を通るように経路設定することによりＤＣ（直流）装置を動作させるために使用される、請求項１１に記載のコージェネレーション装置。
13. 前記コア固定子が、前記中性負荷電流を運ぶ前記コンジットを使って適切な所望の方向に巻かれる軟鉄（鋳鉄）または薄層状の鋼鉄の励起磁極材料である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
14. 励起磁極コアが、前記誘導発電コイルの前記コイルスロットの適切な部分内部の誘導コイルのすぐ近くで終わる、請求項１〜１３のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
15. 前記巻かれる磁極コアが、前記電磁極を形成し、少なくとも２つのＮ極が前記発電コイルの上方部分の各スロットの上で時計回りに順に始動するように巻かれる、請求項１４に記載のコージェネレーション装置。
16. 前記Ｎ極の流出から前記電流を運ぶ前記電流コンジット中性点が、次いで前記発電コイルの下方部分の前記スロット内部に埋め込まれた前記電磁極まで横切る、請求項１５に記載のコージェネレーション装置。
17. 前記発電コイルの前記下方部分の前記スロット内部に埋め込まれた前記電磁極がＳ極に巻かれ、その上、時計回りに順に始動するように、前記発電コイルの前記下方部分の前記スロット内部に埋め込まれた前記電磁極の前記巻き線が、前記発電コイルの前記上方部分の上の前記磁極に対して反対方向に巻かれる、請求項１５に記載のコージェネレーション装置。
18. 前記Ｎ極−前記Ｓ極の順序の前記順次の始動が、ちょうど、磁化された回転する回転子または電機子が電力を発生させるのと同じように、誘導により前記発電コイル内に電力を発生させる、請求項１７に記載のコージェネレーション装置。
19. 前記電磁極コアへの前記電力の供給が、前記３つの電磁極が、３相電流源（交流またはパルス直流の電流）の２つまたは３つのレッグ（ライン）を使用することにより順に始動する、請求項１６または１７に記載のコージェネレーション装置。
20. 前記電磁極にエネルギを与える順序が、第１の電磁極にエネルギが与えられ、第２の電磁極が６０°でエネルギを与えられるが６０°に限定されず、その後、前記第２の電磁極の前記エネルギ付与後に第３の電磁極が６０°でエネルギを与えられるが６０°に限定されない、請求項１９に記載のコージェネレーション装置。
21. 前記３相サイクルの前記２回目の１８０°（電気度）は、前記磁極コイルが反対極性である、請求項２０に記載のコージェネレーション装置。
22. 前記順序付けにより、前記固定子内の前記誘導コイルが、ソリッドステート電機子の回転する動く磁場に遭遇することができるようにする、請求項２０に記載のコージェネレーション装置。
23. 単相電力しか利用できない場合、前記電磁極の周波数がコンデンサバンクの使用により分離される、請求項１〜２２のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
24. 単相中性電流が電磁極＃１に供給され、電磁極＃３が磁極＃１と同じ単相サービスから給電されるが、磁極＃３に入る前に、電圧および電流がさらに位相角シフトだけ遅延させられるように、電流がコンデンサバンクを通過させられる、請求項２３に記載のコージェネレーション装置。
25. 前記ソリッドステートの動かない回転する場の発電機の前記回転する電機子が、旧来の発電機内の前記電機子の前記回転に抗する負荷により生成される磁気的「反力」から電磁抵抗を全く受けない、請求項１〜２４のいずれか一項に記載のコージェネレーション装置。
26. 交流電力システムから流れる電流の一部を受け取り、使用できる電力に変換するための電力コージェネレーション装置の方法であって、
    コージェネレーション装置コアの外面に沿って形成される複数のスロットを有する前記コージェネレーション装置コアを提供するステップと、
    誘導発電コイルの巻き線が前記発電コイルを受け取るために配置される前記コアの前記スロット内に形成される複数の電磁極を配置するステップであって、前記誘導コイルおよび前記電磁極が、あるパターンで接続され配置され、前記電流を受け取り、使用できる電力に変換するように配列されるステップと、
    を含む方法。
27. 前記コージェネレーション装置コアが、前記コアの前記外面上に金属材料をさらに備える、請求項２６に記載の方法。
28. 前記金属材料が、前記コアの上に形成される薄層シートである、請求項２７に記載の方法。
29. 前記金属材料が、絶縁材をコートされた電気用鋼鉄Ｍ−１５またはＭ−１９（２９−ゲージまたは２６−ゲージ）である、請求項２７または２８に記載の方法。
30. 前記コアは、形状が円形または丸い、請求項２６〜２９のいずれか一項に記載の方法。
31. 前記コアが３６の電線スロットを備える、請求項２６〜３０のいずれか一項に記載に記載の方法。
32. 前記コアが、前記コアの内側の半径表面上に複数の電線スロットを備える、請求項２６〜３１のいずれか一項に記載の方法。
33. 前記コアが、前記コアの外側の半径表面上に複数の電線スロットを備える、請求項２６〜３０のいずれか一項に記載の方法。
34. コア固定子が支持手段により支持される、請求項２６〜３３のいずれか一項に記載の方法。
35. 前記交流電力システムから前記流れる電流が前記中性リード線の中で受け取られる、請求項２６〜３４のいずれか一項に記載の方法。
36. 前記誘導コイルの接続が、単相、２相、３相の電力交流の発生を可能にする順序およびパターンとなっている、請求項２６〜３５のいずれか一項に記載の方法。
37. 交流が、前記誘導コイルからの出力をブリッジ整流器（全波整流器）を通るように経路設定することによりＤＣ（直流）装置を動作させるために使用される、請求項３６に記載の方法。
38. 前記コア固定子が、前記中性負荷電流を運ぶ前記コンジットを使って適切な所望の方向で巻かれる軟鉄（鋳鉄）または薄層状の鋼鉄の励起磁極材料である、請求項２６〜３７のいずれか一項に記載の方法。
39. 励起磁極コアが、前記誘導発電コイルの前記コイルスロットの適切な部分内部の誘導コイルのすぐ近くで終わる、請求項２６〜３８のいずれか一項に記載の方法。
40. 前記巻かれる磁極コアが、前記電磁極を形成し、少なくとも２つのＮ極が前記発電コイルの上方部分の各スロットの上で時計回りに順に始動するように巻かれる、請求項３９に記載の方法。
41. 前記Ｎ極の流出から前記電流を運ぶ前記電流コンジット中性点が、次いで前記発電コイルの下方部分の前記スロット内部に埋め込まれた前記電磁極まで横切る、請求項４０に記載の方法。
42. 前記発電コイルの前記下方部分の前記スロット内部に埋め込まれた前記電磁極がＳ極に巻かれ、その上、時計回りに順に始動するように、前記発電コイルの前記下方部分の前記スロット内部に埋め込まれた前記電磁極の前記巻き線が、前記発電コイルの前記上方部分の上の前記磁極に対して反対方向に巻かれる、請求項４０に記載の方法。
43. 前記Ｎ極−前記Ｓ極の順序の前記順次の始動が、ちょうど、磁化された回転する回転子または電機子が電力を発生させるのと同じように、誘導により前記発電コイル内に電力を発生させる、請求項４２に記載の方法。
44. 前記電磁極コアへの前記電力の供給が、前記３つの電磁極が、３相電流源（交流またはパルス直流の電流）の２つまたは３つのレッグ（ライン）を使用することにより順に始動する、請求項４１または４２に記載の方法。
45. 前記電磁極にエネルギを与える順序が、第１の電磁極にエネルギが与えられ、第２の電磁極が６０°でエネルギを与えられるが６０°に限定されず、その後、前記第２の電磁極の前記エネルギ付与後に第３の電磁極が６０°でエネルギを与えられるが６０°に限定されない、請求項４４に記載の方法。
46. 前記３相サイクルの前記２回目の１８０°（電気度）は、前記磁極コイルが反対極性である、請求項４５に記載の方法。
47. 前記順序付けにより、前記固定子内の前記誘導コイルが、ソリッドステート電機子の回転する動く磁場に遭遇することができるようにする、請求項４５に記載の方法。
48. 単相電力しか利用できない場合、前記電磁極の周波数がコンデンサバンクの使用により分離される、請求項２６〜４７のいずれか一項に記載の方法。
49. 単相中性電流が電磁極＃１に供給され、電磁極＃３が磁極＃１と同じ単相サービスから給電されるが、磁極＃３に入る前に、電圧および電流がさらに位相角シフトだけ遅延させられるように、電流がコンデンサバンクを通過させられる、請求項４８に記載の方法。
50. 前記ソリッドステートの動かない回転する場の発電機の前記回転する電機子が、旧来の発電機内の前記電機子の前記回転に抗する負荷により生成される磁気的「反力」から電磁抵抗を全く受けない、請求項２６〜４９のいずれか一項に記載の方法。

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