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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-11-18
(45)【発行日】2024-11-26
(54)【発明の名称】電力を送出するためのシステム及び方法
(51)【国際特許分類】
   H02K 47/04 20060101AFI20241119BHJP
   H02J 7/14 20060101ALI20241119BHJP
【FI】
H02K47/04
H02J7/14 C
【請求項の数】 20
(21)【出願番号】P 2019558332
(86)(22)【出願日】2017-11-30
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2020-02-20
(86)【国際出願番号】 US2017063894
(87)【国際公開番号】W WO2018132190
(87)【国際公開日】2018-07-19
【審査請求日】2020-11-27
【審判番号】
【審判請求日】2023-07-10
(31)【優先権主張番号】15/402,598
(32)【優先日】2017-01-10
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】519251405
【氏名又は名称】キム ヨン ビー
(74)【代理人】
【識別番号】100094569
【弁理士】
【氏名又は名称】田中 伸一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100103610
【弁理士】
【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦
(74)【代理人】
【識別番号】100109070
【弁理士】
【氏名又は名称】須田 洋之
(74)【代理人】
【識別番号】100067013
【弁理士】
【氏名又は名称】大塚 文昭
(74)【代理人】
【氏名又は名称】上杉 浩
(74)【代理人】
【識別番号】100120525
【弁理士】
【氏名又は名称】近藤 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100139712
【弁理士】
【氏名又は名称】那須 威夫
(74)【代理人】
【識別番号】100141553
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 信彦
(74)【代理人】
【識別番号】100210239
【弁理士】
【氏名又は名称】富永 真太郎
(72)【発明者】
【氏名】キム ヨン ビー
【合議体】
【審判長】河本 充雄
【審判官】中野 浩昌
【審判官】三浦 みちる
(56)【参考文献】
【文献】特表2015-523051(JP,A)
【文献】特開2015-100255(JP,A)
【文献】特表2018-521619(JP,A)
【文献】特開2011-60978(JP,A)
【文献】特開2014-68465(JP,A)
【文献】特開平9-294361(JP,A)
【文献】実公昭31-5726(JP,Y)
【文献】独国特許出願公開第102014201268(DE,A1)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02K47/04
H02J7/14
H02P11/04
H02K7/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力を伝送するためのシステムであって、
第1の合成磁界を生成する電源電流を流す電力供給導線と、
前記電力供給導線に接続された電力入力端子及び可動の出力部品を有し、前記電源電流を前記可動の出力部品の運動に変換するよう構成された電気モータと、
前記可動の出力部品に、前記可動の出力部品が可動の入力部品の運動を生じさせるように接続された前記入力部品と、電力出力端子とを有し、前記可動の入力部品の運動を前記電力出力端子への、前記第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を生成する電力出力電流へ変換するよう構成された発電機と、
前記第2の合成磁界の磁力線が結合されるように配置され、前記磁力線を螺旋形状へ案内するよう形成された複数の磁力線ガイドと、
を含み、
前記複数の磁力線ガイドは、第1の複数の磁力線ガイドを有する第1の組と、第2の複数の磁力線ガイドを有する第2の組とを有し、
前記第1の組と前記第2の組は、共通軸を挟んで対向し、前記第1の複数の磁力線ガイド及び前記第2の複数の磁力線ガイドは、前記共通軸が延びる方向に隙間を空けてそれぞれ一列に配置され、
前記第1の組の前記第1の複数の磁力線ガイドの各々の一端は、前記第1の組の隣り合う前記磁力線ガイドの一端と互いに接続され、前記第2の組の前記第2の複数の磁力線ガイドの各々の一端は、前記第2の組の隣り合う前記磁力線ガイドの一端と互いに接続される、システム。
【請求項2】
前記電力供給導線は、単相交流電力供給導線であり、さらに、
単相交流接地導線と、
前記単相交流電力供給導線及び前記単相交流接地導線に接続された速度コントローラと、
前記速度コントローラをモータに接続する少なくとも一つのモータ電力供給導線と、
を含み、
前記速度コントローラは前記可動の出力部品の速度をコントロールするよう動作可能である、請求項1に記載のシステム。
【請求項3】
さらに、前記速度コントローラを電気モータに接続する三つの三相モータ電力供給導線を含む、請求項2に記載のシステム。
【請求項4】
前記可動の出力部品は、回転出力軸である、請求項1に記載のシステム。
【請求項5】
前記可動の入力部品は、回転入力軸である、請求項1に記載のシステム。
【請求項6】
前記発電機には、
コイルと、
第1及び第2の磁石のあいだに電流発生磁界を生成するために、所定の位置に取り付けられ、前記第1の磁石に前記磁力線ガイドの少なくとも第1の組が取り付けられた前記第1及び第2の磁石と、
が含まれる、請求項1に記載のシステム。
【請求項7】
前記第2の磁石に前記磁力線ガイドの少なくとも第2の組が取り付けられた、請求項6に記載のシステム。
【請求項8】
前記可動の入力部品は、前記コイル及び磁石を互いに対して動かして前記コイルに電流を生成する、請求項5に記載のシステム。
【請求項9】
前記可動の入力部品は、前記コイル及び磁石を互いに対して回転させて前記コイルに電流を生成する、請求項8に記載のシステム。
【請求項10】
さらに、送出回路と、
前記コイルの第1の端部を送出回路へ接続する少なくとも一つの整流子と、
を含む、請求項9に記載のシステム。
【請求項11】
さらに、前記コイルの第2の端部を前記送出回路へ接続する少なくもと第2の整流子を含み、前記コイルは、前記磁石によって生成される電流発生磁界を通って移動して前記コイルに電流を生成する第1及び第2の端部のあいだの部分を有する、請求項10に記載のシステム。
【請求項12】
前記第1及び第2の磁石は、第1及び第2の永久磁石である、請求項6に記載のシステム。
【請求項13】
前記第1及び第2の磁石は、第1及び第2の電磁石であり、さらに、前記第1及び第2の電磁石へ接続された電磁石電力送出回路を含む、請求項6に記載のシステム。
【請求項14】
さらに、前記電力出力端子に接続された送出回路を含み、前記送出回路は、第1のバッテリを充電するために互いに相対的に配置された正の充電端子及び負の充電端子を含む少なくとも充電端子の第1の組を含む、請求項1に記載のシステム。
【請求項15】
さらに、前記充電端子の第1の組の前記正及び負の充電端子のあいだに接続される正及び負のバッテリ端子を有する少なくもと第1のバッテリを含む、請求項14に記載のシステム。
【請求項16】
さらに、第2のバッテリを充電するために互いに相対的に配置された正の充電端子及び負の充電端子を含む少なくとも充電端子の第2の組を含む、請求項14に記載のシステム。
【請求項17】
前記第2の合成磁界は、前記バッテリの回りに螺旋形状を有し、前記バッテリの回りの前記螺旋形状のピッチは、前記磁力線ガイドのピッチと同じである、請求項14に記載のシステム。
【請求項18】
前記第1の合成磁界は、前記第1の磁力線ガイドのピッチよりも大きいピッチを有する螺旋形状を有する、請求項1に記載のシステム。
【請求項19】
電力を伝送する方法であって、
第1の合成磁界を生成する電力供給電流を流すステップと、
前記電力供給電流を可動の出力部品の運動に変換するステップと、
前記運動を、前記第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を生成する第2の電流へと変換するステップと、
前記第2の合成磁界の磁力線を、前記磁界を螺旋形状へと案内するよう形成された複数の磁界ガイドへ結合するステップと、
を含み、
前記複数の磁力線ガイドは、第1の複数の磁力線ガイドを有する第1の組と、第2の複数の磁力線ガイドを有する第2の組とを有し、
前記第1の組と前記第2の組は、共通軸を挟んで対向し、前記第1の複数の磁力線ガイド及び前記第2の複数の磁力線ガイドは、前記共通軸が延びる方向に隙間を空けてそれぞれ一列に配置され、
前記第1の組の前記第1の複数の磁力線ガイドの各々の一端は、前記第1の組の隣り合う前記磁力線ガイドの一端と互いに接続され、前記第2の組の前記第2の複数の磁力線ガイドの各々の一端は、前記第2の組の隣り合う前記磁力線ガイドの一端と互いに接続される、方法。
【請求項20】
電力を伝送するためのシステムであって、
第1の合成磁力線を生成する電力供給電流を流す手段と、
前記電力供給電流を、可動の出力部品の運動に変換する手段と、
前記運動を、前記第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を生成する第2の電流へと変換する手段と、
前記第2の合成磁界の磁力線を、前記磁界を螺旋形状へと案内するよう形成された複数の磁界ガイドへ結合する手段と、
を含み、
前記複数の磁力線ガイドは、第1の複数の磁力線ガイドを有する第1の組と、第2の複数の磁力線ガイドを有する第2の組とを有し、
前記第1の組と前記第2の組は、共通軸を挟んで対向し、前記第1の複数の磁力線ガイド及び前記第2の複数の磁力線ガイドは、前記共通軸が延びる方向に隙間を空けてそれぞれ一列に配置され、
前記第1の組の前記第1の複数の磁力線ガイドの各々の一端は、前記第1の組の隣り合う前記磁力線ガイドの一端と互いに接続され、前記第2の組の前記第2の複数の磁力線ガイドの各々の一端は、前記第2の組の隣り合う前記磁力線ガイドの一端と互いに接続される、システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本発明は、電力を伝送するためのシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【0002】
[0002] 今日の多数の装置は、再充電可能なバッテリ、例えば、リチウムベースの再充電可能なバッテリを使用している。携帯電話、自動車、ドローン等は、通常作動時には電力供給網からは切り離されており、バッテリに充電された電力が失われる。その場合、バッテリを電力供給網に接続し、再充電しなければならない。
【0003】
[0003] 完全に消耗したバッテリを再充電するには、通常少なくとも30分、場合によってはそれ以上かかる。バッテリは、再充電時にかなりの熱を発生し、過剰な熱はバッテリに損傷を与え、それによりバッテリが破損し又はバッテリの平均寿命を短縮させうる。バッテリ充電器は、損傷が生じる温度よりも低く保つために、充電時にバッテリに供給される時間当たりの電力を制限するよう設計されている。
【0004】
[0004] バッテリ充電器は通常、壁付きコンセントに接続されるソケットを有する、単相交流電力導線を含んでいる。壁付きコンセントは、電力供給網に接続されている。バッテリ充電器は、電力供給網から受け取った交流を直流に変換する整流器を含んでいる。この直流は配送回路を介してバッテリの正及び負の端子に供給される。バッテリに供給される電力量を制御するための電力コントローラが含まれることもあり、これは複数のバッテリを直列又は並列に接続することによってバッテリに供給される電力をコントロールすることも可能であるかもしれない。
【0005】
[0005] バッテリ充電器を設計するときには、種々のファクタが考慮されるのが普通である。例えば、電力供給網によって供給される電圧及び電力、変圧器を含むかどうか、および、特に充電中のバッテリの温度を最小化することを目的としてバッテリの数及び寸法が考慮される。しかしながら、そもそもなぜバッテリが高温になるかについては満足のゆく説明はなされていない。例えば、閉ループにおける電圧の合計が常にゼロになるとするオームの法則は、充電時になぜバッテリが高温になるかについての満足できるようには説明しない。
【0006】
[0006] 熱の生成によって高温となり、これはどれだけ早くバッテリを充電できるかを制限する。高温はまた、バッテリが充電できる電圧を制限し、これはバッテリの充電電力が切れるまでの時間の減少とともに、バッテリの容量が減少することを意味する。充電時の高い温度は、「BU-606a:熱及び装荷がどうバッテリの寿命に影響するか(How Heat and Loading affects Battery Life)」に記載されているように、バッテリの寿命、すなわちバッテリを再充電できる回数が減少することを意味する。高い温度はまた、Robert Triggsによる「なぜ電話はときどき爆発するか、そして自分を守るために何ができるか(Why phones explode sometimes, and what you can do to protect yourself)」に記載されているように、爆発の危険につながる。再充電可能ではないされるバッテリを、再充電することはできない。例えば、リチウムベースのバッテリは再充電可能であるが、アルカリベースのバッテリは再充電可能ではない。Kathy Kattenburgによる「バッテリが適切にリサイクルされないとバッテリは環境に対し何をするか(What Do Batteries Do to the Environment If Not Properly Recycled?)」に記載されているように、アルカリベースのバッテリが廃棄されると、結局は環境には負の影響が及ぶ。
【0007】
[0007] バッテリ充電器の分野外で、他の電力送出システムがしばしばすぐには説明できない過剰熱の同様の結末を被っている。例えば、ある種の電気火災について、現時点で普通に利用可能な工学的原理を用いてシステムの不良をその後に調べたときに、なぜそれが起こったかを説明することはいつも可能であるとはいえない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
[0008] 本発明は、電力を伝送するためのシステムを提供し、これは、第1の合成磁界を生成する電源電流を流す電力供給導線と、前記電力供給導線に接続された電力入力端子及び可動の出力部品を有し、前記電源電流を前記可動の出力部品の運動に変換するよう構成された電気モータと、前記可動の出力部品に、前記可動の出力部品が可動の入力部品の運動を生じさせるように接続された前記入力部品と、電力出力端子とを有し、前記可動の入力部品の運動を前記電力出力端子への、前記第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を生成する電力出力電流へ変換するよう構成された発電機と、前記第2の合成磁界の磁力線が結合されるように配置され、前記磁力線を螺旋形状へ案内するよう形成された複数の磁力線ガイドと、を含む。
【0009】
[0009] 前記システムにおいて、さらに、前記電力供給導線は、単相交流電力供給導線であり、さらに、単相交流接地導線と、前記単相交流電力供給導線及び前記単相交流接地導線に接続された速度コントローラと、前記速度コントローラをモータに接続する少なくとも一つのモータ電力供給導線と、を含み、前記速度コントローラは前記可動の出力部品の速度をコントロールするよう動作可能である。
【0010】
[0010] 前記システムにおいて、さらに、前記速度コントローラを電気モータに接続する三つの三相モータ電力供給導線を含む。
【0011】
[0011] 前記システムにおいて、さらに、前記可動の出力部品は、回転出力軸である。
【0012】
[0012] 前記システムにおいて、さらに、前記可動の入力部品は、回転入力軸である。
【0013】
[0013] 前記システムにおいて、前記発電機には、コイルと、第1及び第2の磁石のあいだに電流発生磁界を生成するために、所定の位置に取り付けられ、前記第1の磁石に前記磁力線ガイドの少なくとも第1の組が取り付けられた前記第1及び第2の磁石と、が含まれる。
【0014】
[0014] 前記システムにおいて、前記第2の磁石に前記磁力線ガイドの少なくとも第2の組が取り付けられている。
【0015】
[0015] 前記システムにおいて、前記可動の入力部品は、前記コイル及び磁石を互いに対して動かして前記コイルに電流を生成する。
【0016】
[0016] 前記システムにおいて、前記可動の入力部品は、前記コイル及び磁石を互いに対して回転させて前記コイルに電流を生成する。
【0017】
[0017] 前記システムは、さらに、送出回路と、前記コイルの第1の端部を送出回路へ接続する少なくとも一つの整流子と、を含む。
【0018】
[0018] 前記システムは、さらに、前記コイルの第2の端部を前記送出回路へ接続する少なくもと第2の整流子を含み、前記コイルは、前記磁石によって生成される電流発生磁界を通って移動して前記コイルに電流を生成する第1及び第2の端部のあいだの部分を有する。
【0019】
[0019] 前記システムにおいて、前記第1及び第2の磁石は、第1及び第2の永久磁石である。
【0020】
[0020] 前記システムにおいて、前記第1及び第2の磁石は、第1及び第2の電磁石であり、さらに、前記第1及び第2の電磁石へ接続された電磁石電力送出回路を含む、請求項6に記載のシステム。
【0021】
[0021] 前記システムは、さらに、前記電力出力端子に接続された送出回路を含み、前記送出回路は、第1のバッテリを充電するために互いに相対的に配置された正の充電端子及び負の充電端子を含む少なくとも充電端子の第1の組を含む。
【0022】
[0022] 前記システムは、さらに、さらに、前記充電端子の第1の組の前記正及び負の充電端子のあいだに接続される正及び負のバッテリ端子を有する少なくもと第1のバッテリを含む。
【0023】
[0023] 前記システムは、さらに、さらに、第2のバッテリを充電するために互いに相対的に配置された正の充電端子及び負の充電端子を含む少なくとも充電端子の第2の組を含む。
【0024】
[0024] 前記システムにおいて、前記第2の合成磁界は、前記バッテリの回りに螺旋形状を有し、前記バッテリの回りの前記螺旋形状のピッチは、前記磁力線ガイドのピッチと同じである。
【0025】
[0025] 前記システムにおいて、さらに、前記第1の合成磁界は、前記第1の磁力線ガイドのピッチよりも大きいピッチを有する螺旋形状を有する。
【0026】
[0026] 本発明は、さらに、電力を伝送する方法を提供し、これは、第1の合成磁界を生成する電力供給電流を流すステップと、前記電力供給電流を可動の出力部品の運動に変換するステップと、前記運動を、前記第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を生成する第2の電流へと変換するステップと、前記第2の合成磁界の磁力線を、前記磁界を螺旋形状へと案内するよう形成された複数の磁界ガイドへ結合するステップと、を含む。
【0027】
[0027] 本発明は、さらち、電力を伝送するためのシステムを提供し、これは、第1の合成磁力線を生成する電力供給電流を流す手段と、前記電力供給電流を、可動の出力部品の運動に変換する手段と、前記運動を、前記第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を生成する第2の電流へと変換する手段と、前記第2の合成磁界の磁力線を、前記磁界を螺旋形状へと案内するよう形成された複数の磁界ガイドへ結合する手段と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【0028】
[0028] 本発明についてさらに、以下の図面を参照して例を用いて説明する。
図1A】導線に電圧を印加して電流を流したときに生成される磁力線を例示する平面図である。
図1B】導線に電圧を印加して電流を流したときに生成される磁力線を例示する斜視で図である。
図2】直径の大きな、および直径の小さな磁力線を例示する側面図である。
図3】電力供給網に接続された充電されているバッテリの周囲の単相交流電力供給導線の磁力線の螺旋形状を例示した側面図である。
図4図3における二つの螺旋形状が互いに一致しようとするときにどのように熱が生成されるかを例示した側面図である。
図5】本発明の一実施形態に係る電力を伝送するためのシステムを、一部をブロック図、一部を斜視図で示した図である。
図6図5に示したシステムによって形成される第1の合成磁界及び第2の合成磁界の螺旋形状を例示した側面図である。
図7A】隣接するバッテリを充電するときの磁界の併合を例示した側面図である。
図7B】隣接するバッテリを充電するときの磁界の併合を例示した平面図である。
図7C】隣接するバッテリを充電するときの磁界の併合を例示した略図化した側面図である。
図8】本発明の別の一実施形態に係る電力を伝送するためのシステム示す、一部をブロック図、一部を正面図として示した図である。
図9】従来の充電器で充電したバッテリと本発明による充電器との比較を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【0029】
[0038] 図1A及び図1Bは、図1Aのページから出る方向に、図1Bで上方向12に電流を流す導線10を例示している。図1Bにより明瞭に示すように、磁界14が導線10の回り及び導線10の内部に生成される。
【0030】
[0039] 磁界14は、複数の一次磁力線16及び二次磁力線18を形成する。右手の法則により、一次磁力線16及び二次磁力線18は図1Aで反時計回りとなる。一次磁力線16のそれぞれは、導線10の内部に位置し、それぞれのコア(朝鮮語「HEK」)の付近に形成される。コア20は一緒にあって、導線10の周囲に形成される二次磁力線18のためのコアを形成する。
【0031】
[0040] 図1Bにから明瞭に分かるように、二次磁力線18は導線10の回りに螺旋形状を有する。二次磁力線18によって形成される螺旋は、下がS極で、上がN極である。二次磁力線18によって形成される螺旋は、直径22及びピッチ24を有する。
【0032】
[0041] 同様に、図1Aに示す一次磁力線16のそれぞれも導線10の内部にそれぞれの螺旋を形成する。一次磁力線16のそれぞれは、図1Bにおいて下にS極、上にN極を有する。一次磁力線16の各々は、直径22よりずっと小さい直径26を有する。一次磁力線16及び二次磁力線18のそれぞれは、同じピッチ24を有する。
【0033】
[0042] 導線10内には電荷は存在しないので、導線10を通る電流は流れない。一方、磁界14によって、主としてS極からN極へ、磁界14の二次磁力線18によって電流は流れる。こうして電流は、導線10の近く又は表面上で螺旋状に流れ、螺旋の方向は図1において右手の法則によって反時計方向である。導線10に印加される電圧が、合成された二次磁力線18(朝鮮語「Rasun」)を生成し、これは電流を螺旋状に生じさせる。螺旋状の磁界は、Rasunによる大きさを有する。電流の量が増加し又は減少しても、Rasunでの磁界の大きさは変化しない。図2に示すように、合成磁力線の直径が2倍になった場合、ピッチは同じであり、Rasunで計った大きさも2倍になる。
【0034】
[0043] 図3は、バッテリ32を充電するのに用いる単相交流電力供給導線30を例示している。第1の合成磁力線34が単相交流電力供給導線30の回りに形成され、第2の合成磁力線36がバッテリ32の周囲に形成される。第1の合成磁力線34は、約20メートルのピッチ38の螺旋形を形成し、第2の合成磁力線36は、1ミリメートルと2ミリメートルのあいだのピッチ40の螺旋形を形成する。このようにピッチ40はピッチ38よりも小さい。
【0035】
[0044] 図4は、図3の第1及び第2の合成磁力線34及び36がバッテリ32において、又はこの近くで出くわすときの加熱効果を例示する。より長いピッチ38が、複数の位置42においてそれをより短くするために切り取られる。コア粒子44が空気中に放出される。このようなコア粒子44の放出が、熱を生成する。バッテリが充電されているときに、このような熱がバッテリに対する損傷を生じさせうる。バッテリ内に蓄積される熱を減少させる一つの方法は、バッテリ32の充電のために供給される電力を減らすことである。バッテリの充電のための電力の減少は、充電時間を長くする。アルカリベースのバッテリの場合は、例えばリチウムベースのバッテリよりも熱に対する耐性がずっと小さいので、これらを充電することは可能でないかもしれない。
【0036】
[0045] 図5は、電力を伝送するためのシステム110を例示している。システム110は、図5の実施形態においてバッテリ充電器として使用される。システム110には、電力を機械的なパワーに変換するための第1のサブシステム112、機械的なパワーを電力に変換するための第2のサブシステム114、そしてバッテリを充電するための第3のサブシステム116を含んでいる。
【0037】
[0046] 第1のサブシステム112には、単相交流電力供給導線118、単相交流接地導線120、速度コントローラ122、第1、第2、第3の三相モータ電力供給導線124、そして電気モータ126が含まれる。
【0038】
[0047] 単相交流電力供給導線118及び単相交流接地導線120は、速度コントローラ122に接続されている。三相モータ電力供給導線124のそれぞれは、速度コントローラ122を電気モータ126のそれぞれの電力入力端子128に接続する。速度コントローラ122は、単相交流電力供給導線118を通して単相交流を受け取る。速度コントローラ122は、三相モータ電力供給導線124を通して電気モータ126に三相電力を供給する。
【0039】
[0048] 電気モータ126には、電力入力端子128のそれぞれに接続されるそれぞれのコイル(不図示)が含まれる。コイルは通常、電気モータのステータを形成する。電気モータ126はさらに、複数の永久磁石を伴うロータ(不図示)を有する。三相電力が電力入力端子128及びコイルに供給されたとき、コイルはロータの回転を生じさせる。電気モータ126はさらに、電気モータ126のロータによって回転される回転出力軸130を有する。回転出力軸130は、可動の出力部品としての役割を果たす。単相交流電力供給導線118を通して電力が供給されたときに、電力は速度コントローラ122及び電気モータ126により、回転出力軸130の回転運動を生じることによって機械的なパワーに変換される。速度コントローラ122は、調整可能入力132を有する。オペレータは、電力量及び回転出力軸130へ供給される速度を変えるために、調整可能入力132を調整することができる。
【0040】
[0049] 第2のサブシステム114には、回転入力軸134、発電機136、第1及び第2の整流器138、140、そして電力送出回路142が含まれる。
【0041】
[0050] 発電機136には、第1及び第2の永久磁石144、146、そしコイル148が含まれる。第1及び第2の永久磁石144、146は、コイル148の対向する両側に取り付けられる。第1及び第2の永久磁石144、146は、第1及び第2の永久磁石144、146のあいだに電流発生磁界150を生成する位置に取り付けられる。
【0042】
[0051] コイル148は、第1及び第2の永久磁石144、146のあいだに回転可能に取り付けられる。回転入力軸134は、コイル148に取り付けられる。回転入力軸134の回転は、コイル148を回転させる。コイル148が回転するとき、そのある部分は電流発生磁界150を通過する。コイル148のその部分が電流発生磁界150を通過するとき、その相対運動がコイル148に電流を発生させる。
【0043】
[0052] 整流器138及び140の各々は、それぞれのコンタクト152及びそれぞれのブラシ154を有する。第1の整流器138のコンタクト152は、コイル148の第1の端部160に永久的に接続され、かつ一緒に回転する。第2の整流器140のコンタクト152は、コイル148の第1の端部162に永久的に接続され、かつ一緒に回転する。コイル148に発生する電流は交流である。ブラシ154は、コイル148から送出回路142へ流れる電流が送出回路142内でパルス直流(DC)であるように、2つのコンタクト152と交互に接触する。
【0044】
[0053] 第3のサブシステム116には、充電端子の複数の組164及び複数のバッテリ166が含まれる。各バッテリには、それぞれの正のバッテリ端子170とそれぞれの負のバッテリ端子172を含むバッテリ端子の組168が含まれる。充電端子の各組164には、それぞれの正の充電端子174及びそれぞれの負の充電端子176が含まれる。各バッテリ166は、それぞれの正のバッテリ端子170がそれぞれの正の充電端子174に接続され、それぞれの負のバッテリ端子172がそれぞれの負の充電端子176に接続されるように、送出回路142に接続される。バッテリ166は並列に送出回路142に接続され、送出回路142からDC電圧を受け取る。
【0045】
[0054] 第1の永久磁石144は磁力線ガイド180の第1の組を有するように形成される。第1の永久磁石144には複数のスロット182が、それぞれのスロット182がそれぞれの磁力線ガイド180と交互になるように形成される。磁力線ガイド180及びスロット182は、コイル148の回転軸の回りの方向に延びている。スロット182は空気からできているので、磁力線ガイド180の中に集中する磁力線よりも少ない磁力線が生じる。
【0046】
[0055] 同様に、第2の永久磁石146は、スロット186と交互に形成ささる磁力線ガイド184の組と共に形成される。磁力線ガイド184及びスロット186は、コイル148の回転軸の回りの方向に延びている。
【0047】
[0056] 使用時には、単相交流電力供給導線118及び単相交流接地導線120が交流源に接続される。単相交流電力供給導線118及び単相交流接地導線120の端子は、導線118及び120を壁付きコンセントへ挿入できるよう、典型的にはプラグコネクタとして形成される。壁付きコンセントは、例えば220ボルトの交流又は110ボルトの交流を、速度コントローラ122へ供給することができる。速度コントローラ122は、壁付きコンセントから受け取った交流を三相交流に変換し、この三相交流を三相モータ電力供給導線124を通して電気モータ126に供給する。電力が電気モータ126に供給されると、回転出力軸130が回転する。オペレータは、速度コントローラ122の調整可能入力132を調整することによって、回転出力軸130が回転する速度を変えることができる。
【0048】
[0057] 電気モータ126の出力軸130は、発電機136の回転入力軸134に直接つながっている。電気モータ126の回転は、コイル148の対応する回転を生じさせる。本実施形態において、回転出力軸130と回転入力軸134とのあいだには、1対1比率が存在する。他の実施形態では、回転速度の異なる比率を与えるために変速機を設けることができる。
【0049】
[0058] コイル148が電流発生磁界150内で回転すると、コイル148の部分の中に交流電流が発生する。第1及び第2の整流器138及び140は、コイル148内に存在する交流電流をDCに変換し、バッテリ166にDC電圧を供給する。
【0050】
[0059] 第1のサブシステム112は、電力供給網に接続される。電力供給網は、第1のサブシステム112の導線についてコイルを形成する第1の合成磁界を有する。第1のサブシステム112は第2のサブシステムに電気的には接続されていないが、回転出力軸130及び回転入力軸134を通して機械的に接続されている。これらは電気的には切り離されているので、第1のサブシステム112の内部に存在する第1の合成磁界が第2のサブシステム114に伝達されることはなく、第2のサブシステム114に干渉することはない。第2のサブシステム114は、第1のサブシステム112の第1の合成磁界から切り離された第2の合成磁界を形成する。第2のサブシステム114によって生成された第2の合成磁界は、磁力線ガイド180及び184に従う磁力線を有する。磁力線ガイド180及び184は、磁力線を螺旋形状に案内するように形成されている。第2の合成磁界の螺旋形状のコアは、最初にコイル148の回転軸を通り、螺旋形状は磁力線ガイド180及び184に従いながらコイル148の回りに形成される。
【0051】
[0060] 第2の合成磁界は、伝送回路142及びバッテリ166に移転する。複数のバッテリ166は、同じ第2の合成磁界を共有する。さらに、各バッテリ166の回りの第2の合成磁界のピッチは、磁力線ガイド180の一つから隣り合う磁力線ガイド180へのピッチと同じである。
【0052】
[0061] 図6は、図5における単相交流電力供給導線118上の第1の合成磁界190を例示する。第1の合成磁界190は、単相交流電力供給導線118の中心におけるコアと共に螺旋形状を形成する。第1の合成磁界190の螺旋形状は、約20メートルのピッチ192を有する。
【0053】
[0062] 図6はさらに、図5のコイル148の回りの第2の合成磁界194を例示する。第2の合成磁界194は、図5におけるコイル148の回転軸と一致するコアを有する螺旋形状を有する。第2の合成磁界194は、図5において磁力線ガイド180の一つから隣り合う磁力線ガイド180へのピッチと同じピッチ196を有する。ピッチ196は、典型的には1ミリメールから2ミリメートルのあいだである。注目すべきことは、ピッチ196はピッチ192と異なってずっと小さいことである。図5における第2のサブシステム114と第1のサブシステム112の部品は、電気的に切り離されている。したがって、第1の合成磁界190は、第2の合成磁界194に対して、影響せず、遮断せず、干渉もしない。
【0054】
[0063] 図6はさらに、バッテリ166の一つの回りの第2の合成磁界194を示している。第2の合成磁界194は、バッテリ166の中央線に対応するコアと共に螺旋形状を有する。第2の合成磁界194の螺旋形状は、コイル148の回りの第2の合成磁界194の螺旋形状と同じピッチ196を有する。第2の合成磁界194のピッチ196は一定なので、第2及び第3のサブシステム114及び116の内部に熱は発生しないか、第3のサブシステム116が電力供給網に直接接続されている場合に比べて非常に小さい熱が発生するだけである。
【0055】
[0064] バッテリの受電サイクルにおいて熱の発生が排除され、あるいは事実上排除されたので、バッテリが加熱する場合よりも、バッテリに損傷を与えることなくずっと早くバッテリを充電することが可能である。熱の排除は、バッテリをより高い電圧に充電できることを意味し、これはバッテリの充電電力が切れるまでの時間の増加に対応してバッテリの容量が増加することを意味する。熱の排除はまた、バッテリの寿命が伸びること、すなわちバッテリを再充電できる回数が増加することを意味する。熱の排除はまた、充電サイクルによって生じる爆発の危険性を減少させることを意味する。これはまた、再充電可能と考えられていなかったバッテリを再充電することを可能とする。例えば、一般的にはリチウムベースのバッテリは再充電可能であるがアルカリベースのバッテリは再充電可能でないと考えられている。しかしながら、熱を排除したことによって、図5に示すシステム110を用いることによって、アルカリベースのバッテリを再充電することが可能である。アルカリベースのバッテリが廃棄される代わりに再充電されるときには、最終的に環境にポジティブな影響が生み出される。
【0056】
[0065] 第2の合成磁界194は、コイル148の回りで直径200、バッテリ166の回りで直径202を有する。直径200は直径202と同じになることが示される。しかしながら、直径202は直径200よりも小さくても又は大きくてもよい。直径200と202が同じでない場合は、直径200及び202の違いにもかかわらずコイル148の回り及びバッテリ166の回りのピッチ196が同じになるので、非常に小さい熱が生じるか又はまったく生じない。
【0057】
[0066] 図7A図7B図7Cは、互いに隣接する二つのバッテリ116A及び116Bを示す。各バッテリ166A、116Bは、バッテリ166A及び166Bのそれぞれの回りに第2の合成磁界194を有する。第2の合成磁界194は併合して、結合された第2の合成磁界194Aを形成する。併合された第2の合成磁界194Aは、バッテリ166A及び166Bの回り及び図6に示すコイル148の回りの第2の合成磁界194と同じピッチを有する。ピッチが一定なので、第2の合成磁界194と併合された第2の合成磁界194Aとのあいだの相互作用によって、熱はほとんど又はまったく発生しない。
【0058】
[0067] 図8は、本発明の他の実施形態に係るシステム110Aを示す。システム110Aには、第1及び第2の電磁石144A及び146A、及び電磁石電力伝送回路206が含まれる。第1及び第2の電磁石144A及び146Aは、図5における第1及び第2の永久磁石144及び146それぞれに置き換わる。電磁石電力伝送回路206には、単相交流電源208及び整流器210が含まれる。単相交流電源208には交流が供給される。整流器210は交流をDCに変換し、DC電流を第1及び第2の電磁石144A及び146Aに供給する。
【0059】
[0068] システム110Aには、第1及び第2の電磁石それぞれに取り付けられた磁力線ガイド180及び184が含まれる。磁力線ガイド180及び184は、図8のシステム11Aにおいて、図5のシステム110と同じ役割を果たす。図8のシステム110Aのその他のすべての部品は、図5におけるシステム110の部品と同じか類似のものであり、同じ符号は同じ部品を示す。図示されていないが、図8のシステム110Aには、図5のシステム110の送出回路142及び第3のサブシステム116と類似の送出回路及び第3のサブシステムが含まれると理解されたい。
【0060】
[0069] 図9は、従来技術(「旧」)に係る充電器と本発明(「新」)に係る充電器との比較を示す。同じバッテリを4.65VDCで充電したものを、古い充電器での4.345VDCと比較して、より早い充電時間となった。新しい充電器を使った場合、バッテリの充電は4.47Vであり、古い充電器を使ったときの4.29Vと比較した。新しい充電器で充電したバッテリは、古い充電器を用いたバッテリの充電電圧に到達する前に5分継続した。合計で、新しい充電器で充電したバッテリは、古い充電器で充電したバッテリよりも74%長く継続した。
【0061】
[0070] 代表的な実施形態を説明し図に示してきたが、これらの実施形態は単に例示的なものであり、本発明を限定するものではなく、そして通常の知識を有する者は変形例を思いつくので、本発明がここで示され説明された特定の構成や配置に限定されないと理解されるべきである。
【符号の説明】
【0062】
10 :導線
11A :システム
14 :磁界
16 :一次磁力線
18 :二次磁力線
30 :単相交流電力供給導線
32 :バッテリ
34 :第1の合成磁力線
36 :第2の合成磁力線
116A :バッテリ
116B :バッテリ
118 :単相交流電力供給導線
120 :単相交流接地導線
122 :速度コントローラ
124 :第3の三相モータ電力供給導線
126 :電気モータ
128 :電力入力端子
130 :回転出力軸
132 :調整可能入力
134 :回転入力軸
136 :発電機
138 :整流器
140 :第2の整流器
142 :伝送回路
144 :第1の永久磁石
144A :第2の電磁石
146 :第2の永久磁石
148 :コイル
150 :電流発生磁界
152 :コンタクト
154 :ブラシ
160 :第1の端部
162 :第1の端部
166 :バッテリ
166A :バッテリ
170 :バッテリ端子
172 :バッテリ端子
174 :充電端子
176 :充電端子
180 :磁力線ガイド
182 :スロット
184 :磁力線ガイド
186 :スロット
190 :第1の合成磁界
194 :第2の合成磁界
194A :第2の合成磁界
206 :電磁石電力伝送回路
208 :単相交流電源
210 :整流器
図1A
図1B
図2
図3
図4
図5
図6
図7A
図7B
図7C
図8
図9