特表 2024-507008 充電式発電機システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-02-15

(54)【発明の名称】充電式発電機システム

(51)【国際特許分類】

   H02K 53/00 20060101AFI20240207BHJP

【ＦＩ】

H02K53/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023573492

(86)(22)【出願日】2022-02-16

(85)【翻訳文提出日】2023-10-12

(86)【国際出願番号】 EP2022053856

(87)【国際公開番号】W WO2022175348

(87)【国際公開日】2022-08-25

(31)【優先権主張番号】17/248,967

(32)【優先日】2021-02-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523311580

【氏名又は名称】ガーディナー，コットレル サリスバリー

【氏名又は名称原語表記】ＧＡＲＤＩＮＥＲ， Ｃｏｔｔｒｅｌｌ Ｓａｌｉｓｂｕｒｙ

【住所又は居所原語表記】１１０ Ｆｉｒｅ Ｔｒａｉｌ Ｒｏａｄ， Ｎｅｗ Ｐｒｏｖｉｄｅｎｃｅ， ＰＯ Ｂｏｘ ＣＲ５６９３０ （ＢＳ）

(71)【出願人】

【識別番号】523311591

【氏名又は名称】ガーディナー，サマンサ レネ

【氏名又は名称原語表記】ＧＡＲＤＩＮＥＲ， Ｓａｍａｎｔｈａ Ｒｅｎｅ

【住所又は居所原語表記】５０ Ｒｏｕｔｅ ｄｅ Ｖｅｒｓａｉｌｌｅｓ， ７８４３０ Ｌｏｕｖｅｃｉｅｎｎｅｓ （ＦＲ）

(74)【代理人】

【識別番号】110003487

【氏名又は名称】弁理士法人東海特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ガーディナー，コットレル サリスバリー

(72)【発明者】

【氏名】ガーディナー，サマンサ レネ

(57)【要約】

電気エネルギーを生成し、それ自体が充電される充電式発電機システム、及びその方法。充電式発電機システムは、少なくとも１つの反転装置と、システムを始動し、電気エネルギーを貯める少なくとも１つの電源／蓄電デバイスと、少なくとも１つのスイッチングデバイスと、電気エネルギーの電圧を調整するための少なくとも１つの変圧器ユニットと、電気エネルギーの一部を交流から直流に変換し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電するために電気エネルギーを伝送する少なくとも１つの整流ユニットと、更なる使用のために電気エネルギーを分配するための少なくとも１つの電源コンセント／出力端子と、を備える。充電式発電機システムは、異なる分野に適用することができ、先進国及び発展途上国の両方の条件に役立つ再生可能エネルギー源を提供しようとしている。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

充電式発電機システム（１）であって、
電流を生成及び遮断するように構成される少なくとも１つの反転装置（１０）であって、前記反転装置（１０）が、
少なくとも１つのモータ（１１）及び前記モータ（１１）に取り付けられる少なくとも２つの非導電性表面（１４ａ～ｂ）であって、前記モータ（１１）が、前記２つの非導電性表面（１４ａ～ｂ）の間に配置され、少なくとも１つの非導電性表面が穿孔される、少なくとも１つのモータ（１１）及び少なくとも２つの非導電性表面（１４ａ～ｂ）と、
一端が前記モータ（１１）に接続される少なくとも１つのコネクタ（１６）であって、前記コネクタ（１６）が、前記モータ（１１）が回転すると回転するように構成され、及び前記非導電性表面の前記穿孔を通過するように構成される、少なくとも１つのコネクタ（１６）と、
前記コネクタ（１６）に接続される少なくとも１つのシャフト（１２）であって、前記シャフト（１２）が、導電性材料で作られる２つの接続されたセグメント（１２ａ～ｂ）を備える、少なくとも１つのシャフト（１２）と、
前記非導電性表面に取り付けられた導電性材料で作られる少なくとも３つのブラシ（１３ａ～ｃ）であって、前記ブラシ（１３ａ～ｃ）が、前記シャフト（１２）と接触するように位置付けられ、前記ブラシの大部分が一度に前記シャフトの１つのセグメントのみと接触するように、位置付けられ、前記シャフト（１２）が回転するときに電流を生成及び遮断するように、構成される、少なくとも３つのブラシ（１３ａ～ｃ）と、
前記少なくとも３つのブラシ（１３ａ～ｃ）に接続される接続デバイス（１５ａ～ｃ）であって、前記接続デバイス（１５ａ～ｃ）が、導電性材料で作られ、電気エネルギーを前記少なくとも３つのブラシ（１３ａ～ｃ）から分配するように構成される、接続デバイス（１５ａ～ｃ）と
を備える、少なくとも１つの反転装置（１０）と、
前記反転装置（１０）に接続される少なくとも１つの電源／蓄電デバイス（２０）であって、前記電源／蓄電デバイス（２０）が、前記反転装置（１０）を始動し、エネルギーを貯めるために電力を供給するように構成される、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス（２０）と、
前記反転装置（１０）に接続される少なくとも１つの変圧器ユニット（４０）であって、前記変圧器ユニット（４０）が、前記反転装置（１０）から受け取った電流の電圧を、前記変圧器ユニット（４０）の構成に応じて上下に調整するように構成される、少なくとも１つの変圧器ユニット（４０）と、
前記変圧器ユニット（４０）及び前記電源／蓄電デバイス（２０）に接続される少なくとも１つの整流ユニット（６０）であって、前記整流ユニット（６０）が、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換し、前記電源／蓄電デバイス（２０）を充電するために、電気エネルギーを前記変圧器ユニット（４０）から前記電源／蓄電デバイス（２０）に伝送するように構成される、少なくとも１つの整流ユニット（６０）と、
前記電源／蓄電デバイス（２０）、前記反転装置（１０）、前記変圧器ユニット（４０）、及び前記整流ユニット（６０）に接続されるスイッチングデバイス（３０）であって、前記スイッチングデバイス（３０）が、前記充電式発電機システムを始動及び停止し、前記電源／蓄電デバイス（２０）と、前記反転装置（１０）と、前記変圧器ユニット（４０）と、前記整流ユニット（６０）との間の電気的接続を制御するように構成され、前記スイッチングデバイス（３０）が、用途に応じて、及び技術的に望ましいときに、電気エネルギーをアースするように構成され得る、スイッチングデバイス（３０）と、
前記変圧器ユニット（４０）に接続される少なくとも１つの電源コンセント／出力端子（７０）であって、前記電源コンセント／出力端子（７０）が、電気エネルギーを外部供給源に分配するように構成される、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子（７０）と
を備える、充電式発電機システム（１）。

【請求項2】

前記反転装置（１０Ｂ）が、
穿孔／はめ込み構造を有するように構成されるシャフト（１２）と、
少なくとも１つの磁石が永久磁石である少なくとも１つの磁石／磁石の区画（１７）であって、前記磁石／磁石の区画（１７）が、前記磁石／磁石の区画（１７）の底部に取り付けられたインサートを備えるように構成され、前記インサートが、前記磁石／磁石の区画（１７）よりも直径が小さい、少なくとも１つの磁石／磁石の区画（１７）と、
非磁性材料で構成されて、更に取付可能なキャップを有するように構成される取付デバイス（１９）であって、前記取付デバイス（１９）が、前記シャフト（１２）の前記穿孔／はめ込み構造に嵌合するように構成される、取付デバイス（１９）と
を更に備え、
前記少なくとも１つの磁石／磁石の区画（１７）が、前記取付デバイス（１９）に緩く嵌合し、前記取付デバイス（１９）が、前記磁石／磁石の区画（１７）が前記シャフトとは独立して回転し得るように構成され、
前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートが、
非磁性材料で作られ、
前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートが前記取付デバイス（１９）内に緩く位置するように、前記取付デバイス（１９）よりも直径が小さく、
前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートが前記取付デバイス（１９）の上部の上方に延在するように、前記取付デバイス（１９）よりも高く、
前記磁石／磁石の区画の前記インサートが、その底部でより広く、
前記取付デバイス（１９）の上部近くのレベルで狭くなるか、またはくぼみ、更に前記インサートが前記磁石／磁石の区画（１７）に取り付けられる上部で再び広くなるように、前記取付デバイス（１９）の上部近くのレベルで狭くなるか、またはくぼむように構成され、
潤滑剤が、自由な移動を容易にするために、前記取付デバイス（１９）と前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートとの間に塗布することができ、
前記取付デバイス（１９）が、前記取付デバイス（１９）の上部に取り付けられる取付可能なキャップを有するように更に構成され、前記取付可能なキャップが、
前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートが、直径がくぼむ、または狭いレベルで、前記取付デバイス（１９）に取り付けられるように構成され、
前記取付可能なキャップが非磁性材料であるように構成され、
前記シャフト（１２）が回転したときに、前記インサートが前記取付デバイス（１９）から外れることがないように、前記磁石／磁石の区画（１７）の動きを制限しないが、前記磁石／磁石の区画（１７）を固定する方式で、前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートの周りに緩く嵌合するように構成され、
前記反転装置（１０Ｂ）が、
前記シャフト（１２）の外面に接続される導電性材料で作られた複数のキャプタデバイス（１８）であって、前記キャプタデバイス（１８）が、前記磁石／磁石の区画（１７）によって生成された電気エネルギーを取り込み、前記シャフト（１２）の外面に電気エネルギーを伝達するために、前記磁石／磁石の区画（１７）に近接しているが直接接触していない、前記シャフト（１２）の上方に延在する、複数のキャプタデバイス（１８）と
を更に備える、請求項１に記載の充電式発電機システム。

【請求項3】

センサ／制御ユニットを更に備える前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）に貯められた電気エネルギーの量を検出するように構成され（図６の２１０）、更に、前記電源／蓄電デバイス（２０）の過充電を回避するために、前記電源／蓄電デバイス（２０）に伝達される電気エネルギーの量を制御するように構成され、
前記電源／蓄電デバイス（２０）のエネルギーレベルが下限閾値以下であるとき（図６の２１２）、センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）を充電するために、前記変圧器ユニット（４０）から前記整流ユニット（６０）を介して前記電源／蓄電デバイス（２０）に電気エネルギーを導き、更に、前記電源／蓄電デバイス（２０）から前記反転装置（１０）へのエネルギーの流れを遮断し（図６の２１４）、
前記電源／蓄電デバイス（２０）のエネルギーレベルが、上限閾値（２１６）以上であるときに、センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）が、前記変圧器ユニット（４０）から前記整流ユニット（６０）を介して前記電源／蓄電デバイス（２０）への電気エネルギーの流れを防止し、電気エネルギーを前記変圧器ユニット（４０）から前記電源コンセント／出力端子（７０）に導き直し、前記電源／蓄電デバイス（２０）から前記反転装置（１０）へのエネルギーの流れを許可し（図６の２１８）、
前記電源／蓄電デバイス（２０）のエネルギーレベルが、前記上限閾値と前記下側閾値との間にあるとき（図６の２２０）、センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）との間の電気エネルギーの伝送を許可し（図６の２２２）、
センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）、前記反転装置（１０）、前記変圧器ユニット（４０）、及び前記整流ユニット（６０）の動作状態を検出するように更に構成され、
電源／蓄電デバイス（２０）、反転装置（１０）、変圧器ユニット（４０）、または整流ユニット（６０）の動作状態が機能しているとき、前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）、前記反転装置（１０）、前記変圧器ユニット（４０）、及び前記整流ユニット（６０）への電気エネルギーの流れを許可し、追加の試験を行い（図７の３１６）、
動作状態が機能していないとき、前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）、反転装置（１０）、変圧器ユニット（４０）または整流ユニット（６０）への電気エネルギーの流れを遮断し（図７の３１４）、
前記センサ／制御（３０）ユニットが、システム装置の動作状態が非機能であると検出されたときにエラーメッセージを送信するように更に構成される、請求項２に記載の充電式発電機システム。

【請求項4】

少なくとも１つの一次変圧器ユニット（４０）、及び１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）を含む複数の変圧器ユニットを更に備え、
前記一次変圧器ユニット（４０）が、前記反転装置（１０）に接続され、前記一次変圧器ユニット（４０）が、前記反転装置（１０）から受け取った前記電流の電圧を調整するように構成され、前記一次変圧器ユニット（４０）がまた、前記整流ユニット（６０）に接続され、前記整流ユニット（６０）が、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するように構成され、前記整流ユニット（６０）がまた、前記電源／蓄電デバイス（２０）に接続され、前記整流ユニット（６０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）を充電するために、前記変圧器ユニット（４０）から前記電源／蓄電デバイス（２０）に電気エネルギーを伝送するように構成され、
前記一次変圧器ユニット（４０）がまた、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）または一連の個々の追加の変圧器ユニットに接続され、前記１つまたは複数の追加の変圧器ユニットが、前記一次変圧器ユニット（４０）から、または一連の個々の追加の変圧器ユニット内の前の変圧器ユニットから受け取った前記電流の電圧を調整するように構成され、
前記１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）が、前記電源コンセント／出力端子（７０）に接続され、前記電源コンセント／出力端子（７０）が、電気エネルギーを分配するように構成される、請求項３に記載の充電式発電機システム。

【請求項5】

前記１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）が、前記反転装置（１０）に接続され、更に前記一次変圧器ユニット（４０）に接続され、前記１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）が、前記反転装置（１０）から受け取った電流の電圧を調整するように構成され、前記変圧器ユニットは、前記少なくとも１つの反転装置（１０）から受け取った前記電流の電圧を調整するように構成される、請求項４に記載の充電式発電機システム。

【請求項6】

少なくとも１つの一次変圧器ユニット（４０）、及び１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）を含む複数の変圧器ユニットを更に備え、
前記一次変圧器ユニット（４０）及び前記１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）が、前記反転装置（１０）に接続され、前記複数の変圧器ユニットが、前記反転装置（１０）から受け取った前記電流の電圧を調整するように構成され、
前記一次変圧器ユニット（４０）が、前記整流ユニット（６０）に接続され、前記整流ユニット（６０）が、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するように構成され、前記整流ユニット（６０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）に接続され、前記整流ユニット（６０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）を充電するために、前記変圧器ユニット（４０）から前記電源／蓄電デバイス（２０）に電気エネルギーを伝送するように構成され、
前記一次変圧器ユニット（４０）及び前記１つまたは複数の追加の変圧器ユニット（５０ａ～ｂ）が、前記電源コンセント／出力端子（７０）に接続され、前記電源コンセント／出力端子（７０）が、電気エネルギーを分配するように構成される、請求項３に記載の充電式発電機システム。

【請求項7】

充電式発電機システムのための方法であって、
少なくとも１つの電源／蓄電デバイス（２０）、少なくとも１つの反転装置（１０）、少なくとも１つの変圧器ユニット（４０）、及び少なくとも１つの整流ユニット（６０）を、センサ／制御ユニットを備えるスイッチングデバイス（３０）に接続するステップと、
少なくとも１つのモータ（１１）と、少なくとも１つのシャフト（１２）と、少なくとも３つのブラシ（１３ａ～ｃ）と、少なくとも２つの非導電性表面（１４ａ～ｂ）と、複数の接続デバイス（１５ａ～ｃ）と、少なくとも１つのコネクタ（１６）と、を備えるように、前記反転装置（１０）を、
前記モータ（１１）を前記コネクタ（１６）に取り付けるステップであって、前記コネクタ（１６）が、前記モータ（１１）が回転するときに回転するように構成される、ステップと、
前記モータ（１１）が２つの非導電性表面（１４ａ～ｂ）の間に位置するように、前記コネクタ（１６）を有する前記モータ（１１）を前記非導電性材料（１４ａ～ｂ）で作られた少なくとも２つの表面に取り付けるステップと、
前記コネクタ（１６）が前記非導電性表面の少なくとも一方（１４ａ）を貫通するように穿孔するステップと、
前記コネクタ（１６）を回転可能なシャフト（１２）に取り付けるステップであって、それによって、前記コネクタ（１６）が、一方の側で前記モータ（１１）に取り付けられ、他方の側で前記回転可能なシャフト（１２）に取り付けられる、ステップと、
前記モータ（１１）が回転するときに前記シャフト（１２）を回転するように前記コネクタ（１６）を構成するステップと、
前記シャフト（１２）を２つの接続されたセグメント（１２ａ～ｂ）に構成するステップであって、各セグメントが、導電性材料で作られた外部と、別の導電性材料または前記外部と同じ材料で作られたコアと、を備える、ステップと、
前記シャフト（１２）を複数のブラシ（１３ａ～ｃ）と接触させるステップであって、前記ブラシ（１３ａ～ｃ）が、導電性材料で作られ、前記非導電性表面（１４ａ）に取り付けられ、前記シャフト（１２）の外面と接触して配置され、前記ブラシの大部分が一度に前記シャフト（１２）の１つのセグメントのみと接触するように構成され、前記シャフト（１２）が回転するときに電流を生成及び遮断するように構成される、ステップと、
前記反転装置（１０）の前記モータ（１１）を電源／蓄電デバイス（２０）に接続するステップであって、前記電源／蓄電デバイス（２０）が、前記モータ（１１）を始動するために電気エネルギーを供給するように構成される、ステップと、
前記変圧器ユニット（４０、５０ａまたは５０ｂ）を、１つまたは複数のセル（１４２ａ～ｂ、１５２ａ～ｆ）を備えるように構成するステップであって、前記セル壁（１４４ａ～ｂ、１５４ａ～ｆ）が、磁気的に充電可能な材料で作られ、複数の一次コイル（１４８ａ～ｂ、１５８ａ～ｆ）及び二次コイル（１４６ａ～ｂ、１５６ａ～ｆ）が、前記１つまたは複数のセル（１４２ａ～ｂ、１５２ａ～ｆ）内に配置された導電性材料で作られる、ステップと
によって、構成するステップと、
前記変圧器ユニット（４０、５０ａまたは５０ｂ）を、
前記セル（１４２ａ～ｂ、１５２ａ～ｆ）を磁気的に充電するために前記一次コイル（１４８ａ～ｂ、１５８ａ～ｆ）を介して前記セルを電気エネルギーが通過するように、一端で前記一次コイル（１４８ａ～ｂ、１５８ａ～ｆ）を前記反転装置（１０）の前記接続デバイス（１５ａ～ｃ）に接続し、他端で前記スイッチングデバイス（３０）に接続するステップと、
前記セル（１４２ａ～ｂ、１５２ａ～ｆ）から電流を取り込み、前記コイル内のループの数を増減することによって電圧を上下に調整するように、前記二次コイル（１４６ａ～ｂ、１５６ａ～ｆ）を構成するステップと、
前記電気エネルギーを分配するために、前記変圧器ユニット（４０、５０ａまたは５０ｂ）の前記二次コイル（１４６ａ～ｂ、１５６ａ～ｆ）を少なくとも１つの電源コンセント／出力端子（７０）に接続するステップと、
前記変圧器ユニット（４０、５０ａまたは５０ｂ）の前記二次コイル（１４６ａ～ｂ、１５６ａ～ｆ）を前記整流ユニット（６０）に更に接続するステップであって、前記整流ユニット（６０）が、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換するように構成される、ステップと、
前記整流ユニット（６０）を前記電源／蓄電デバイス（２０）に接続し、前記電源／蓄電デバイス（２０）を充電するために、前記変圧器ユニット（４０、５０ａまたは５０ｂ）から前記電源／蓄電デバイス（２０）に電気エネルギーを伝送するように、前記整流ユニット（６０）を構成するステップと、
前記電源／蓄電デバイス（２０）に貯められた電気エネルギー量を監視するための、及び前記電源／蓄電デバイス（２０）の過充電を回避するために前記変圧器ユニット（４０）から前記整流ユニット（６０）を介して前記電源／蓄電デバイス（２０）に伝送される電気エネルギー量を調整するための、センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）を構成するステップであって、
前記電源／蓄電デバイス（２０）のエネルギーレベルが下限閾値以下であるとき（図６の２１２）、前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）を充電するために、電気エネルギーを前記変圧器ユニット（４０）から前記整流ユニット（６０）を介して前記電源／蓄電デバイス（２０）に導き、前記電源／蓄電デバイス（２０）から前記反転装置（１０）へのエネルギーの流れを遮断し（図６の２１４）、
前記電源／蓄電デバイス（２０）のエネルギーレベルが上限閾値以上であるとき（図６の２２０）、前記スイッチングデバイス（３０）が、前記変圧器ユニット（４０）から前記整流ユニット（６０）を介して前記電源／蓄電デバイス（２０）への電気エネルギーの流れを防止し、電気エネルギーを前記変圧器ユニット（４０）から前記電源コンセント／出力端子（７０）に導き直し、前記電源／蓄電デバイス（２０）から前記反転装置（１０）へのエネルギーの流れを許可する（図６の２２２）、ステップと、
前記電源／蓄電デバイス（２０）、前記反転装置（１０）、前記変圧器ユニット（４０）、及び前記整流ユニット（６０）の動作状態の試験を行うように、センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）を更に構成するステップであって、動作状態が機能しているとき、前記スイッチングデバイス（３０）が、前記電源／蓄電デバイス（２０）、前記反転装置（１０）、前記変圧器ユニット（４０）、及び前記整流ユニット（６０）への電気エネルギーの流れを許可し、追加の試験を行い（図７の３１６）、動作状態が機能していないとき、前記スイッチングデバイス（３０）が、電気エネルギーの流れを遮断する（３１４）、ステップと、
システム装置の動作状態が非機能であると検出されたとき、エラーメッセージを送信するように、センサ／制御ユニットを備える前記スイッチングデバイス（３０）を更に構成するステップと
によって、更に構成するステップと
を、含む方法。

【請求項8】

取付デバイス（１９）と、磁石のうちの少なくとも１つが永久磁石である、少なくとも１つの磁石または磁石の区画（１７）と、複数のキャプタデバイス（１８）と、を更に備えるように、前記反転装置（１０Ｂ）を、
穿孔／はめ込み構造を有するように前記シャフト（１２）を構成するステップと、
非磁性材料で作られる前記取付デバイス（１９）を、取付可能なキャップを有し、前記シャフト（１２）の前記穿孔／はめ込み構造に嵌合するように構成するステップと
によって構成するステップと、
前記磁石／磁石の区画（１７）が前記取付デバイス内に緩く嵌合し、前記シャフト（１２）とは無関係に回転し得るように、前記取付デバイス（１９）を、
前記磁石／磁石の区画（１７）の底部に取り付けられたインサートを有するように、前記磁石／磁石の区画（１７）を構成するステップと、
前記インサートが、前記磁石／磁石の区画（１７）のよりも直径が小さく、非磁性材料で作られるように、前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートを構成するステップと、
前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートを、
前記インサートが、前記取付デバイス（１９）の中に緩く位置するように前記取付デバイス（１９）よりも直径が小さく、前記取付デバイス（１９）の上部の上方に延在するように前記取付デバイス（１９）よりも高く、
前記インサートが、その底部でより広く、前記取付デバイス（１９）の上部近くのレベルで狭くなるか、またはくぼみ、更に前記インサートが前記磁石／磁石の区画（１７）に取り付けられる上部で直径が再び広くなる
ように更に構成するステップと、
自由な移動を容易にするために、前記取付デバイス（１９）と前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートとの間に潤滑剤を塗布するステップと、
前記取付デバイス（１９）を、前記取付デバイス（１９）の上部に取り付けられ、非磁性材料で作られる取付可能なキャップを有するように更に構成するステップと、
前記取付可能なキャップが、前記シャフト（１２）が回転したときに、前記インサートが前記取付デバイス（１９）から外れることがないように、前記磁石／磁石の区画（１７）の動きを制限しないが、前記磁石／磁石の区画（１７）を固定する方式で、前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートの周りに緩く嵌合するように、前記磁石／磁石の区画（１７）の前記インサートが、直径がくぼむ、または狭いレベルで、前記取付デバイス（１９）に取り付けるように、前記取付可能なキャップを構成するステップと、
前記キャプタデバイス（１８）が、前記少なくとも１つの磁石／磁石の区画（１７）に近接しているが接触していない状態で前記シャフト（１２）の上方に延在し、前記磁石／磁石の区画（１７）によって生成された電気エネルギーを取り込み、前記シャフト（１２）の外面に前記電気エネルギーを通すように、前記シャフト（１２）の外面に導電性材料で作られた複数のキャプタデバイス（１８）を接続するステップと
によって更に構成するステップと
を更に含む、請求項７に記載の充電式発電機システムのための方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書は、電気エネルギーを生成し、それ自体が充電されるシステム及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

化石燃料の排出が環境及び呼吸器の健康に及ぼし得る悪影響の認識が高まっていることを考慮して、例えば、燃焼機関車両の効率を高めることによって、または電気車両もしくはハイブリッド車両の使用を増加させることによって、排出物を削減するために相当な努力がなされてきた。自動車産業の域を超えて、クリーンで、生態学的に優しいエネルギー源、例えば太陽、風、水、清浄炭などを使用する努力もなされている。

【0003】

これらの努力は注目に値するが、依然としていくつかの制限、非効率性、及び改善のための領域がある。電気車両及びハイブリッド車両の使用は、大気汚染の問題を解決するのではなく、大気汚染の問題を一定程度そらすだけである。これは、電気車両及びハイブリッド車両の使用の増加が、再生可能エネルギー源から限られた部分の電気しか生成されないことを認識することなく、化石燃料から電気への切替えを単に意味するからである。

【0004】

更に、電気自動車が内燃機関車両と比較して過去に不利であった主な理由のいくつかは、自律性の制限、適用範囲の制限、及び高い初期コストなどの問題を含む。しかしながら、例えば電気自動車の自律性を高めるためにこの分野で行われた努力は、費用効果の高い方法でこれらの制約を十分に解決しない。例えば、「環境に優しい」技術の適用は、コストがかかり、その結果、電気自動車の購入価格は燃料ベースの同等物よりも高価になる傾向がある。ハイブリッド車両は、程度は低いが、化石燃料が使用され続けているため、排出物の問題の対処に十分に効果的ではない。電気及びバッテリ駆動車両の使用は、その適用範囲が限定される。一般に、電気車両では、家庭や充電ステーションの電源に接続して充電する必要がある。そのような解決策は、車両所有者が信頼できる電力供給に、個人的なアクセスがある先進国の都市部にとって有益である。しかしながら、大気汚染が問題である都市部では、十分な充電ステーションの欠如は、例えば、コンセント付きの個人ガレージの数が限られていること、一般的に駐車スペースが不足していること、充電ステーションの数が限られていること、及び新規の充電ステーションを設置するコストがかかること、によって制約される、かなりの制限要因である。誘導充電及び無線電力伝送システムはまた、舗装道路などのインフラが整備されておらず、電力の供給が制限されているかまたは一貫していない多くの発展途上国に見られる状況に貢献しないため、その適用範囲は限定される。

【0005】

したがって、上記の制約を克服するために、電気を生成し、自身を充電し得るシステムが必要とされている。

【発明の概要】

【0006】

本明細書に記載の主題は、上述の制約を克服しようとするものである。本明細書に記載の主題の一態様は、充電式発電機システムにおいて具現化される。

【0007】

充電式発電機システムは、電流を生成及び遮断するように構成される少なくとも１つの反転装置を備える。充電式発電機システムは、少なくとも１つの反転装置に接続される少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを備える。少なくとも１つの電源／蓄電デバイスは、少なくとも１つの反転装置を始動し、電気エネルギーを貯めるために、電気エネルギーを供給するように構成される。充電式発電機システムは、少なくとも１つの反転装置に接続される少なくとも１つの変圧器ユニットを備え、各上記変圧器ユニットは、少なくとも１つの反転装置から受け取った電流の電圧を上昇するように構成される。上記少なくとも１つの変圧器ユニットはまた、必要に応じて、二次コイル内のループの数を減らすことによって、少なくとも１つの反転装置から受け取った電流の電圧を下降するように構成されてもよい。充電式発電機システムは、少なくとも１つの変圧器ユニットに接続される少なくとも１つの整流ユニットを備える。上記少なくとも１つの整流ユニットは、交流（ＡＣ）を直流（ＤＣ）に変換する。少なくとも１つの整流ユニットはまた、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに接続される。上記整流ユニットは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電するために電気エネルギーを伝送し、それによってシステムに持続可能なエネルギー源を提供するように構成される。充電式発電機システムは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに、少なくとも１つの反転装置に、少なくとも１つの変圧器ユニットに、及び少なくとも１つの整流ユニットに接続されるスイッチングデバイスを備える。スイッチングデバイスは、充電式発電機システムを始動し、停止し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスと、少なくとも１つの反転装置と、少なくとも１つの変圧器ユニットと、少なくとも１つの整流ユニットとの間の電気接続を制御し、電流をアースする、ように構成される。充電式発電機システムはまた、少なくとも１つの変圧器ユニットに接続される少なくとも１つの電源コンセント／出力端子を備える。上記少なくとも１つの電源コンセント／出力端子は、電気エネルギーをシステムの外部の供給源、例えば、車両、電化製品、送電網、蓄電デバイス及び他のデバイスに分配するように構成されてもよい。少なくとも１つの電源コンセント／出力端子は、無線手段によって電気エネルギーを外部供給源に分配するように更に構成されてもよい。

【0008】

充電式発電機システムのこれら及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を更に含み得る。スイッチングデバイスは、センサ／制御ユニットを更に含むことができ、上記センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイスは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに、少なくとも１つの反転装置に、少なくとも１つの変圧器ユニットに、及び少なくとも１つの整流ユニットに接続され、以下、システム装置と総称する。上記スイッチングデバイスは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに貯められた電気エネルギーの量を監視し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスの過充電を回避するために、少なくとも１つの変圧器ユニットから少なくとも１つの整流ユニットを介して少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに伝送される電気エネルギーの量を調整するように構成され得る。センサ／制御ユニットを有する少なくとも１つのスイッチングデバイスは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス内の電気エネルギーレベルを検出するように構成することができ、エネルギーレベルが下限閾値以下（例えば、＝＜１０％）である場合、スイッチングデバイスは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電するために、少なくとも１つの変圧器ユニットから少なくとも１つの整流ユニットを介して電気エネルギーを導き、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスから少なくとも１つの反転装置へのエネルギーの流れを禁止する。少なくとも１つの電源／蓄電デバイスのエネルギーレベルが上限閾値以上（例えば、＝＞９０％）である場合、スイッチングデバイスは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスから少なくとも１つの反転装置へのエネルギーの流れを許可し、少なくとも１つの変圧器ユニットから少なくとも１つの整流ユニットを介して少なくとも１つの電源／蓄電デバイスへのエネルギーの流れを禁止し、少なくとも１つの変圧器ユニットから少なくとも１つの電源コンセント／出力端子に電気エネルギーを導き直す。少なくとも１つの電源／蓄電デバイスのエネルギーレベルが下限閾値と上限閾値との間にある場合（例えば１０％～９０％の間）、スイッチングデバイスは、様々なシステム装置へのエネルギーの流れを許可する。センサ／制御ユニットを有する少なくとも１つのスイッチングデバイスは、ユーザがその必要性に基づいて閾値を調整することを可能にするように構成されてもよい。センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイスは、システム装置の動作状態を監視するように更に構成することができ、システム装置の動作状態が機能している場合、センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイスは、システム装置への電気エネルギーの流れを許可し、追加の試験を行う。動作状態が機能していない場合、センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイスは、非機能動作状態を有するシステム装置への電気エネルギーの流れを禁止する。センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイスは、システム装置の動作状態が非機能であると検出されたとき、エラーメッセージを送信するように構成されてもよい。

【0009】

充電式発電機システムのこれら及び他の実施形態は、以下の特徴のうちの１つまたは複数を、任意選択的に含んでもよい。１つの構成では、少なくとも１つの反転装置が、少なくとも１つの変圧器ユニット（一次変圧器ユニット）に接続される。上記少なくとも１つの一次変圧器ユニットは、少なくとも１つの反転装置から受け取った電流の電圧を調整するように構成される。上記少なくとも１つの一次変圧器ユニットは、少なくとも１つの整流ユニットに接続され、上記少なくとも１つの整流ユニットは、ＡＣをＤＣに変換する。上記少なくとも１つの整流ユニットは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに接続される。上記少なくとも１つの整流ユニットは、上記少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電するために、電気エネルギーを伝送するように構成される。上記少なくとも１つの一次変圧器ユニットはまた、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット、あるいは一連の１つまたは複数の個々の追加の変圧器ユニットに接続され、これにより、電気エネルギーの一部は、少なくとも１つの整流ユニットを通過することなく、少なくとも１つの一次変圧器ユニットから１つまたは複数の追加の変圧器ユニットに伝送され得る。上記１つまたは複数の追加の変圧器ユニットは、一次変圧器ユニットから、または直列で前の変圧器ユニットから、受け取った電流の電圧を調整するように構成される。１つまたは複数の追加の変圧器ユニットは、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子に接続され、上記少なくとも１つの電源コンセント／出力端子は、電気エネルギーをシステムの外部の供給源に分配するように構成され得る。

【0010】

別の構成では、少なくとも１つの反転装置は、複数の変圧器ユニット（少なくとも１つの一次変圧器ユニット、及び１つまたは複数の追加の変圧器ユニット）に接続され、上記複数の変圧器ユニットは、少なくとも１つの反転装置から受け取った電流の電圧を調整するように構成される。少なくとも１つの変圧器ユニット（一次変圧器ユニット）は、少なくとも１つの整流ユニットに接続され、上記整流ユニットはＡＣをＤＣに変換する。上記少なくとも１つの整流ユニットは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに接続される。上記少なくとも１つの整流ユニットは、上記少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電するために、電気エネルギーを伝送するように構成される。少なくとも１つの一次変圧器ユニットはまた、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット、あるいは一連の１つまたは複数の個々の追加の変圧器ユニットに接続され、これにより、電気エネルギーの一部は、少なくとも１つの整流ユニットを通過することなく、少なくとも１つの一次変圧器ユニットから１つまたは複数の追加の変圧器ユニットに伝送され得る。上記１つまたは複数の追加の変圧器ユニットは、一次変圧器ユニットから、または直列で前の変圧器ユニットから、及び少なくとも１つの反転装置から、受け取った電流の電圧を調整するように構成される。１つまたは複数の追加の変圧器ユニットは、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子に接続され、上記少なくとも１つの電源コンセント／出力端子は、電気エネルギーをシステムの外部の供給源に分配するように構成され得る。

【0011】

別の構成では、少なくとも１つの反転装置が複数の変圧器ユニット（少なくとも１つの一次変圧器ユニット、及び１つまたは複数の追加の変圧器ユニット）に接続される。上記複数の変圧器ユニットは、少なくとも１つの反転装置から受け取った電流の電圧を調整するように構成される。少なくとも１つの変圧器ユニット（一次変圧器ユニット）は、少なくとも１つの整流ユニットに接続され、上記整流ユニットはＡＣをＤＣに変換する。上記少なくとも１つの整流ユニットは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに接続される。上記少なくとも１つの整流ユニットは、上記少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電するために、電気エネルギーを伝送するように構成される。少なくとも１つの一次変圧器ユニットはまた、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子に接続され、これにより、電気エネルギーの一部は、少なくとも１つの整流ユニットを通過することなく、一次変圧器ユニットから少なくとも１つの電源コンセント／出力端子に伝送され得る。１つまたは複数の追加の変圧器ユニットは、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子に接続される。上記少なくとも１つの電源コンセント／出力端子は、電気エネルギーをシステムの外部の供給源に分配するように構成することができる。

【0012】

別の態様では、本主題は、反転装置において具現化される。上記反転装置は、少なくとも１つのモータと、少なくとも１つのコネクタと、を備え、上記少なくとも１つのコネクタは、少なくとも１つのモータに接続され、モータが回転すると回転するように構成される。反転装置は、少なくとも１つのモータが非導電性表面の間にあるように、少なくとも１つのモータに取り付けられた少なくとも２つの非導電性表面を更に備える。上記非導電性表面の少なくとも１つは、モータに接続された上記少なくとも１つのコネクタが上記非導電性表面の穿孔を通過するように穿孔される。反転装置は、少なくとも１つのコネクタに接続された少なくとも１つのシャフトを更に備える。上記少なくとも１つのコネクタは、一端でモータに接続され、少なくとも１つの非導電性表面の穿孔を通過し、他端でシャフトに接続される。上記少なくとも１つのコネクタは、モータが回転するときにシャフトを回転するように構成される。上記少なくとも１つのシャフトは、導電性材料で作られた２つの接続されたセグメントを備える。反転装置は、導電性材料（例えば金属）で作られた少なくとも３つのブラシを備え、上記ブラシは、穿孔された非導電性表面に固定され、ブラシがシャフトと接触するように配置される。上記少なくとも３つのブラシは、ブラシの大部分が一度にシャフトの１つのセグメントのみと接触するように配置される。少なくとも３つのブラシは、シャフトが回転するときに電流を生成及び遮断する。反転装置は、少なくとも３つのブラシに接続された導電性材料で作られた接続デバイスを備え、上記接続デバイスは、電気エネルギーを少なくとも３つのブラシから他の供給源に伝送するように構成される。反転装置のモータは、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスに接続されてもよく、上記電源／蓄電デバイスは、モータを始動させ、エネルギーを貯蔵するために電力を供給するように構成される。反転装置の接続デバイスは、少なくとも１つの変圧器ユニットに接続されてもよく、上記変圧器ユニットは、構成に応じて、反転装置から受け取った電流の電圧を上下に調整するように構成される。

【0013】

更に別の態様では、少なくとも１つの反転装置は、シャフトに接続された少なくとも１つの磁石／磁石の区画を更に備えることができ、上記磁石の少なくとも１つは永久磁石であり、少なくとも１つの磁石／磁石の区画は、シャフトとは独立して回転するように構成される。反転装置は、シャフトの外面に接続された導電性材料（例えば、銅コイル）で作られた複数のキャプタデバイスを更に含み得る。上記キャプタデバイスは、少なくとも１つの磁石／磁石の区画に近接するが直接接触しないように、シャフトの上方に延在する。キャプタデバイスは、上記少なくとも１つの磁石／磁石の区画によって生成された電気エネルギーを取り込み、電気エネルギーをシャフトの外面に伝達するように構成される。シャフトの外面と接触している少なくとも３つのブラシは、シャフトが回転するにつれて電流を生成及び遮断する。反転装置は、少なくとも３つのブラシに接続された導電性材料で作られた接続デバイスを備え、上記接続デバイスは、電気エネルギーを少なくとも３つのブラシから他の供給源に伝送するように構成される。

【0014】

別の態様では、本主題は、電気エネルギーの一部をＡＣ電源に使用し、別の部分をＤＣ電源に使用して、例えば少なくとも１つの電源／蓄電デバイスを充電し得るように、電気エネルギーを生成及び分配する方法において具現化される。上記方法は、電気エネルギーを、少なくとも１つの電源／蓄電デバイスから充電式発電機システムに伝送することと、電流を生成及び遮断することと、電流の電圧を調整することと、電気エネルギーの一部をＡＣからＤＣに変換することと、少なくとも１つのＤＣ電源／蓄電デバイスを（再）充電するためにＤＣ電気エネルギーを伝送することと、ＡＣ電気エネルギー（ＡＣからＤＣに変換されていない）を電源コンセント／出力端子またはＡＣデバイスに伝送することと、を含む。

【0015】

更に別の態様では、本主題は、「発明の詳細な説明」の項で概説するような充電式発電機システムのための方法において具現化され、反転装置を構成するための方法は、モータ（例えば、１２ボルト電気モータ）をコネクタに取り付けることであって、上記コネクタが、モータが回転すると回転するように構成される、取り付けることと、モータが非導電性表面の間にあるように、コネクタを有する上記モータを非導電性材料で作られた少なくとも２つの表面に取り付けることと、上記コネクタが穿孔を通過し得るように、非導電性表面のうちの少なくとも１つを穿孔することと、上記コネクタを回転可能なシャフトに取り付けることであって、それによって、上記コネクタが、一方の側で上記モータに取り付けられ、上記非導電性表面を通過し、他方の側で回転可能なシャフトに取り付けられる、取り付けることと、を含む。本方法は、モータが回転するときにシャフトを回転させるように上記コネクタを構成することを含む。本方法は、上記シャフトを２つの接続されたセグメントに構成することを含み、各セグメントは、導電性材料（例えば銅）で作られた外部と、別の導電性材料（例えば、エポキシペースト）または外部と同じ材料で作られてもよいコアと、を備える。本方法は、シャフトを少なくとも３つのブラシと接触させて配置することであって、上記ブラシが、導電性材料（例えば金属）で作られ、非導電性表面に固定的に取り付けられる、配置することを含む。本方法は、上記ブラシを上記シャフトの外面と接触させて配置することと、ブラシの大部分が一度にシャフトの１つのセグメントのみと接触し得るように上記ブラシを位置決めすることと、上記シャフトが回転するときに電流を生成及び遮断するように、上記ブラシを構成することと、を含む。本方法は、更なる使用のため、上記少なくとも３つのブラシから電流を分配するために、接続デバイスを上記少なくとも３つのブラシに取り付けることを更に含んでもよい。

【0016】

更に別の態様では、「発明の詳細な説明」の項で概説するような充電式発電機システムのための方法であって、反転装置を構成するための本方法は、取付デバイスを上記シャフトに取り付けることと、少なくとも１つの磁石または磁石の区画を上記取付デバイスに取り付けることであって、少なくとも１つの磁石が、永久磁石である、取り付けることと、上記少なくとも１つの磁石／磁石の区画がシャフトとは独立して回転し得るように取付デバイスを構成することと、を更に含んでもよい。本方法は、上記キャプタデバイスが、シャフトの上方に延在し、少なくとも１つの磁石／磁石の区画に近接しているが接触していないように、導電性材料（例えば、銅コイル）で作られた複数のキャプタデバイスをシャフトの外面に取り付けることと、上記磁石／磁石の区画によって生成された電気エネルギーを取り込み、電気エネルギーをシャフトの外面に通すように、上記キャプタデバイスを構成することと、を更に含む。

【0017】

したがって、本発明は、電気エネルギーを生成し、それ自体が充電されるシステムを提供しようとするものである。このシステムは、様々な分野に適用することができ、先進国及び発展途上国の両方の状況に役立つ。

【図面の簡単な説明】

【0018】

本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面を参照してよりよく理解されるであろう。

【0019】

【図1A】本発明の構成１による充電式発電機システムの全体構成図である。

【図1B】本発明の構成２による充電式発電機システムの全体構成図である。

【図1C】本発明の構成３による充電式発電機システムの全体構成図である。

【図1D】本発明の構成４による充電式発電機システムの全体構成図である。

【0020】

【図2A】反転装置の構成図である。

【図2B】反転装置の構成図である。

【0021】

【図3】整流ユニットを有する変圧器ユニットの構成を示す図である。

【0022】

【図4】追加の変圧器ユニットの構成を示す図である。

【0023】

【図5A】本発明の構成１による充電式発電機システムの概略図である。

【図5B】本発明の構成２による充電式発電機システムの概略図である。

【図5C】本発明の構成３による充電式発電機システムの概略図である。

【図5D】本発明の構成４による充電式発電機システムの概略図である。

【0024】

【図6】少なくとも１つの電源／蓄電デバイスの充電状態を監視し、調整するためにセンサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイスによって実行され得る動作を示すフローチャート図である。

【0025】

【図7】システム装置の動作状態を監視するためにセンサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイスによって実行され得る動作を示すフローチャート図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、同一または対応する部分には同一の参照符号を付し、その説明を省略する場合がある。

【0027】

図１Ａは、本発明の第１の構成による充電式発電機システムの全体構成図である。図１Ａを参照すると、充電式発電機システム１は、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂと、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０と、スイッチングデバイス３０と、少なくとも１つの変圧器ユニット４０と、少なくとも１つの整流ユニット６０と、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０と、を備える。

【0028】

本主題の第１の構成では、充電式発電機システムは、電流を生成及び遮断するように構成される少なくとも１つの反転装置１０を備える。少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０は、少なくとも１つの反転装置１０に接続される。少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０は、少なくとも１つの反転装置１０を始動し、電気エネルギーを貯めるために、電気エネルギーを供給するように構成される。充電式発電機システムは、少なくとも１つの反転装置１０に接続される少なくとも１つの変圧器ユニット４０を備える。上記変圧器ユニット４０は、構成に応じて、少なくとも１つの反転装置１０から受け取った電流の電圧を上下に調整するように構成される。スイッチングデバイス３０は、充電式発電機システムを始動及び停止し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０と、少なくとも１つの反転装置１０と、少なくとも１つの変圧器ユニット４０と、少なくとも１つの整流ユニット６０との間の電気的接続を制御し、電流をアースするように構成される。スイッチングデバイス３０はまた、センサ／制御ユニットを含み得る。少なくとも１つの変圧器ユニット４０は、少なくとも１つの整流ユニット６０に接続され、上記整流ユニット６０は、ＡＣをＤＣに変換するように構成される。上記整流ユニット６０は、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０に接続され、電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを伝送するように構成され、それによってシステムに持続可能なエネルギー源を提供する。少なくとも１つの変圧器ユニット４０はまた、整流ユニット６０を通過することなく、電気エネルギーを少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に伝送するように構成され得る。少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０は、電気エネルギーをシステムの外部の供給源、例えば、車両、電化製品、送電網、蓄電デバイス及び他のデバイスに分配するように構成され得る。

【0029】

図２Ａを参照すると、反転装置１０は、モータ１１と、シャフト１２と、少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃと、少なくとも２つの非導電性表面１４ａ～ｂと、接続デバイス１５ａ～ｃと、モータ１１が回転するときにシャフト１２を回転させるように構成されるコネクタ１６と、を備える。反転装置１０は、モータ１１を始動するために、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０からエネルギーを受け取る。モータ１１が始動されると、コネクタ１６が回転し、シャフト１２が回転する。シャフト１２は、導電性材料で作られた２つの接続されたセグメント１２ａ～ｂを有する。少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃは、導電性材料で作られ、反転装置１０の非導電性表面１４ａに固定される。少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃは、ブラシの大部分が一度にシャフト１２の１つのセグメントのみと接触するように構成される。少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃは、シャフト１２が回転するときに電流を生成及び遮断するように構成される。接続デバイス１５ａ～ｃは、少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃに取り付けられ、上記接続デバイス１５ａ～ｃは、更なる分配のために、電流を少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃから伝送するように構成される。

【0030】

図２Ｂを参照すると、電流を生成するように構成される反転装置１０Ｂは、モータ１１と、シャフト１２と、少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃと、少なくとも２つの非導電性表面１４ａ～ｂと、接続デバイス１５ａ～ｃと、モータ１１が回転するときにシャフト１２を回転させるように構成されるコネクタ１６と、少なくとも１つの磁石が永久磁石である少なくとも１つの磁石／磁石の区画１７と、シャフト１２の外面に接続される複数のキャプタデバイス１８ａ～ｃと、少なくとも１つの磁石／磁石の区画１７がシャフト１２とは独立して回転し得るように構成される取付デバイス１９と、を備える。反転装置１０Ｂは、モータ１１を始動するために、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０からエネルギーを受け取る。モータ１１が始動されると、コネクタ１６が回転し、シャフト１２が回転する。シャフト１２は、導電性材料で作られた２つの接続されたセグメント１２ａ～ｂを有する。シャフト１２はまた、取付デバイス１９に接続される。少なくとも１つの磁石／磁石の区画１７は、少なくとも１つの磁石／磁石の区画１７が、シャフト１２とは独立して回転し得るように構成される上記取付デバイス１９に取り付けられる。複数のキャプタデバイス１８ａ～ｃが、シャフト１２の外面に取り付けられる。上記キャプタデバイス１８ａ～ｃは、シャフト１２の上方に延在し、少なくとも１つの磁石／磁石の区画１７に近接しているが接触していない。キャプタデバイス１８ａ～ｃは、上記少なくとも１つの磁石／磁石の区画１７によって生成された電気エネルギーを取り込み、電気エネルギーをシャフト１２の外面に伝達する。少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃは、導電性材料で作られ、反転装置１０Ｂの非導電性表面１４ａに固定される。少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃは、ブラシの大部分が一度にシャフト１２の１つのセグメントのみと接触するように構成される。少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃは、シャフト１２が回転するときに電流を生成及び遮断するように構成される。接続デバイス１５ａ～ｃは、少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃに取り付けられ、上記接続デバイス１５ａ～ｃは、更なる分配のために、電流を少なくとも３つのブラシ１３ａ～ｃから伝送するように構成される。

【0031】

少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂは、電流を少なくとも１つの変圧器ユニット４０に出力する。

【0032】

図３を参照すると、少なくとも１つの変圧器ユニット４０は、１つまたは複数のセルを備える。例えば、図３では、上記変圧器ユニット４０は、２つのセル１４２ａ～ｂを有するが、変圧器ユニットは、多くのセルを含んでもよい。各セル１４２ａ～ｂは、磁気的に充電可能な材料（例えば、スチールまたは鉄）で作られたコア１４４ａ～ｂと、導電性材料（例えば銅）で作られた複数のコイル１４６ａ～ｂ及び１４８ａ～ｂと、を備える。各セル１４２ａ～ｂ内で、少なくとも１つのコイル（一次コイル）１４８ａ～ｂは、電気エネルギーをセル１４２ａ～ｂ内で受け取り、電気エネルギーをスイッチングデバイス３０に通し、アースするように構成される。残りのコイル（二次コイル）１４６ａ～ｂは、電気エネルギーをコア１４４ａ～ｂから収集し、電流の電圧を調整し、更なる分配のために電気エネルギーを通す、ように構成される。

【0033】

少なくとも１つの変圧器ユニット４０の一次コイル１４８ａ～ｂは、一端で反転装置１０または１０Ｂの接続デバイス１５ａ～ｃに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が、一次コイル１４８ａ～ｂを介してセル１４２ａ～ｂで受け取られると、コア１４４ａ～ｂは磁気的に充電される。

【0034】

少なくとも１つの変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂは、電気エネルギーをコア１４４ａ～ｂから収集し、電流の電圧を調整し、電気エネルギーを少なくとも１つの整流ユニット６０に通す。二次コイル１４６ａ～ｂは、コイル内のループの数を増減することによって、電流の電圧を上昇または下降するように構成され得る。整流ユニット６０は、ＡＣをＤＣに変換し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを伝送し、システムに持続可能な電源を提供する。

【0035】

少なくとも１つの変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂはまた、整流ユニット６０を通過することなく、電気エネルギーの一部を少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に伝送し得る。電源コンセント／出力端子７０はまた、電気エネルギーを、無線手段を介して外部デバイスに伝送するように構成され得る。

【0036】

図１Ｂは、本発明の第２の構成による充電式発電機システムの全体構成図である。図１Ｂを参照すると、充電式発電機システム２は、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂと、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０と、スイッチングデバイス３０と、一次変圧器ユニット４０と、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂと、少なくとも１つの整流ユニット６０と、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０と、を備える。

【0037】

本主題の第２の構成は、第１の構成の要素を組み込んでいるが、以下の特徴を更に含む。充電式発電機システムは、一次変圧器ユニット４０と、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ及び５０ｂと、を含む複数の変圧器ユニットを更に備える。一次変圧器ユニット４０は、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂ、または一連の個々の追加の変圧器ユニットに接続される。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、一次変圧器ユニット４０から、または直列で前の変圧器ユニットから、受け取った電流の電圧を調整するように構成される。１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に接続され、上記少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０は、電気エネルギーを外部供給源、例えば、車両、電化製品、送電網、蓄電デバイス及び他のデバイスに分配するように構成され得る。

【0038】

図１Ｂを参照すると、この実施形態では、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂが、電流を一次変圧器ユニット４０に出力する。

【0039】

図３を参照すると、一次変圧器ユニット４０の一次コイル１４８ａ～ｂは、一端で少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂの接続デバイス１５ａ～ｃに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が、一次コイル１４８ａ～ｂを介してセル１４２ａ～ｂで受け取られると、コア１４４ａ～ｂは磁気的に充電される。

【0040】

一次変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂは、電気エネルギーをコア１４４ａ～ｂから収集し、電流の電圧を調整し、電気エネルギーを追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂに通す。二次コイル１４６ａ～ｂは、コイル内のループの数を増減することによって、電流の電圧を上昇または下降するように構成され得る。一次変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂはまた、電気エネルギーの一部を少なくとも１つの整流ユニット６０に通す。整流ユニット６０は、ＡＣをＤＣに変換し、電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０に伝送し、システムに持続可能な電気エネルギー源を提供する。

【0041】

図４を参照すると、追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、１つまたは複数のセル１５２ａ～ｆを含む。例えば、図４では、追加の変圧器ユニット５０ａ及び５０ｂはそれぞれ、３つのセル１５２ａ～ｃ及び１５２ｄ～ｆを有するが、変圧器ユニットは、多くのセルを有してもよい。各セル１５２ａ～ｆは、磁気的に充電可能な材料（例えば、スチールまたは鉄）で作られたコア１５４ａ～ｆと、導電性材料（例えば銅線）で作られた複数のコイル１５６ａ～ｆ及び１５８ａ～ｆと、を備える。各セル１５２ａ～ｆ内で、少なくとも１つのコイル（一次コイル）１５８ａ～ｆは、電気エネルギーをセル１５２ａ～ｆ内で受け取り、電気エネルギーをスイッチングデバイス３０に通し、アースするように構成される。残りのコイル（二次コイル）１５６ａ～ｆは、電気エネルギーをコア１５４ａ～ｆから収集し、電流の電圧を調整し、更なる分配のために電気エネルギーを通すように構成される。

【0042】

追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの一次コイル１５８ａ～ｆは、一端で一次変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が一次コイル１５８ａ～ｆを介してセル１５２ａ～ｆに受け取られると、コア１５４ａ～ｆは、磁気的に充電される。

【0043】

追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの二次コイル１５６ａ～ｆは、電気エネルギーをコア１５４ａ～ｆから収集し、電流の電圧を調整し、更なる分配のために電気エネルギーを、例えば一連の個々の変圧器ユニット内の追加の変圧器ユニットに、または少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に通す。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの二次コイル１５６ａ～ｆはまた、ＡＣをＤＣに変換し、必要に応じて少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを伝送する少なくとも１つの整流ユニット６０に、電気エネルギーを伝達し得る（図には示していない）。

【0044】

図１Ｃは、本発明の第３の構成による充電式発電機システムの全体構成図である。図１Ｃを参照すると、充電式発電機システム３は、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂと、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０と、スイッチングデバイス３０と、一次変圧器ユニット４０と、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂと、少なくとも１つの整流ユニット６０と、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０と、を備える。

【0045】

本主題の第３の構成は、第２の実施形態の要素を組み込み、以下の特徴を更に含む。少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂは、一次変圧器ユニット４０と、追加の変圧器ユニット５０ａ及び５０ｂと、を含む複数の変圧器ユニットに接続される。上記変圧器ユニットの各々は、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂから受け取った電流の電圧を調整するように構成される。一次変圧器ユニット４０は、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ及び５０ｂ、または一連の個々の追加の変圧器ユニットに接続される。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、前の変圧器ユニットから、及び少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂから、受け取った電流の電圧を調整するように構成される。

【0046】

図１Ｃを参照すると、この構成では、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂは、電流を変圧器ユニット４０、５０ａ及び５０ｂに出力する。

【0047】

図３を参照すると、一次変圧器ユニット４０の一次コイル１４８ａ～ｂは、一端で少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂの接続デバイス１５ａ～ｃに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が、一次コイル１４８ａ～ｂを介してセル１４２ａ～ｂで受け取られると、コア１４４ａ～ｂは磁気的に充電される。

【0048】

一次変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂは、電気エネルギーをコア１４４ａ～ｂから収集し、電流の電圧を調整し、電気エネルギーを追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂに通す。二次コイル１４６ａ～ｂは、コイル内のループの数を増減することによって、電流の電圧を上昇または下降させるように構成され得る。変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂはまた、電気エネルギーの一部を少なくとも１つの整流ユニット６０に通す。整流ユニット６０は、ＡＣをＤＣに変換し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０に伝送し、システムに持続可能な電源を提供する。

【0049】

図４を参照すると、追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの一次コイル１５８ａ～ｆは、一端で少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂに、及び一次変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が一次コイル１５８ａ～ｆを介してセル１５２ａ～ｆに受け取られると、コア１５４ａ～ｆは、磁気的に充電される。

【0050】

追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの二次コイル１５６ａ～ｆは、電気エネルギーをコア１５４ａ～ｆから収集し、電流の電圧を調整し、更なる分配のために電気エネルギーを、例えば一連の個々の変圧器ユニット内の追加の変圧器ユニットに、または少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に通す。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの二次コイル１５６ａ～ｆはまた、ＡＣをＤＣに変換し、必要に応じて少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを伝送する少なくとも１つの整流ユニット６０に、電気エネルギーを伝達し得る（図には示していない）。

【0051】

図１Ｄは、本発明の第４の構成による充電式発電機システムの全体構成図である。図１Ｄを参照すると、充電式発電機システム４は、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂと、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０と、スイッチングデバイス３０と、一次変圧器ユニット４０と、１つまたは複数の追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂと、少なくとも１つの整流ユニット６０と、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０と、を備える。

【0052】

第４の構成は、第１の構成の要素を組み込み、以下の特徴を更に含む。充電式発電機システムは、一次変圧器ユニット４０と、追加の変圧器ユニット５０ａ及び５０ｂと、を含む複数の変圧器ユニットを更に備える。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂから受け取った電流の電圧を調整するように構成される。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に接続され、上記電源コンセント／出力端子７０は、電気エネルギーを外部供給源、例えば車両、電化製品、送電網、蓄電デバイス及び他のデバイスに分配するように構成され得る。

【0053】

図１Ｄを参照すると、この構成では、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂは、電気エネルギーを変圧器ユニット４０、５０ａ及び５０ｂに出力する。

【0054】

図３を参照すると、一次変圧器ユニット４０の一次コイル１４８ａ～ｂは、一端で少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂの接続デバイス１５ａ～ｃに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が、一次コイル１４８ａ～ｂを介してセル１４２ａ～ｂで受け取られると、コア１４４ａ～ｂは磁気的に充電される。

【0055】

一次変圧器ユニット４０の二次コイル１４６ａ～ｂは、電気エネルギーをコア１４４ａ～ｂから収集し、電流の電圧を調整し、電気エネルギーを少なくとも１つの整流ユニット６０に通す。二次コイル１４６ａ～ｂは、コイル内のループの数を増減することによって、電流の電圧を上昇または下降させるように構成され得る。整流ユニット６０は、ＡＣをＤＣに変換し、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを伝送し、システムに持続可能で費用効果の高い電源を提供する。

【0056】

図４を参照すると、追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂは、１つまたは複数のセル１５２ａ～ｆを含む。例えば、図４では、追加の変圧器ユニット５０ａ及び５０ｂはそれぞれ、３つのセル１５２ａ～ｃ及び１５２ｄ～ｆを有するが、変圧器ユニットが、多くのセルを有してもよい。各セル１５２ａ～ｆは、磁気的に充電可能な材料（例えば、スチールまたは鉄）で作られたコア１５４ａ～ｆと、導電性材料（例えば銅）で作られた複数のコイル１５６ａ～ｆ及び１５８ａ～ｆと、を備える。各セル１５２ａ～ｆ内で、少なくとも１つのコイル（一次コイル）１５８ａ～ｆは、電気エネルギーをセル１５２ａ～ｆ内で受け取り、電気エネルギーをスイッチングデバイス３０に通し、アースするように構成される。残りのコイル（二次コイル）１５６ａ～ｆは、電気エネルギーをコア１５４ａ～ｆから収集し、電流の電圧を調整し、更なる分配のために電気エネルギーを通すように構成される。

【0057】

追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの一次コイル１５８ａ～ｆは、一端で少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂの接続デバイス１５ａ～ｃに接続され、他端でスイッチングデバイス３０に接続される。電流が一次コイル１５８ａ～ｆを介してセル１５２ａ～ｆに受け取られると、コア１５４ａ～ｆは、磁気的に充電される。

【0058】

追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの二次コイル１５６ａ～ｆは、電気エネルギーをコア１５４ａ～ｆから収集し、電流の電圧を調整し、更なる分配のために電気エネルギーを、例えば一連の個々の変圧器ユニット内の追加の変圧器ユニットに、または少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に通す。追加の変圧器ユニット５０ａ～ｂの二次コイル１５６ａ～ｆはまた、ＡＣをＤＣに変換し、必要に応じて少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０を充電するために電気エネルギーを伝送する少なくとも１つの整流ユニット６０に、電気エネルギーを伝達し得る（図には示していない）。

【0059】

図５Ａ～図５Ｄは、上記の図１Ａ～図１Ｄを参照して説明した充電式発電機システムの異なる構成の概略図を提供し、したがってここでは詳細に説明しない。

【0060】

図６は、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０内のエネルギー充電のレベルを監視し、少なくとも１つの変圧器ユニット４０から少なくとも１つの整流ユニット６０を介して少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０に伝送される電気エネルギーの量を調整するための例示的なプロセス２００のフローチャートを提供する。センサ／制御ユニットを備えるスイッチングデバイス３０は、プロセス２００を実施するように構成され得る。センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイス３０は、上記少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０内の電気エネルギーのレベルを検出する（２１０）。その少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０のエネルギーレベルが、下限閾値（例えば、その充電容量の１０％）以下である場合（２１２）、センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、電源／蓄電デバイス２０を充電するために、電気エネルギーを少なくとも１つの変圧器ユニット４０から少なくとも１つの整流ユニット６０を介して電源／蓄電デバイス２０に導くことと、電源／蓄電デバイス２０から少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂへのエネルギーの流れを遮断することと、の動作を行う（２１４）。電源／蓄電デバイス２０のエネルギーレベルが、下側閾値（例えば１０％）と上限閾値（例えば９０％）との間にある場合（２１６）、センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、電源／蓄電デバイス２０から少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂへのエネルギーの流れを許可することと、電源／蓄電デバイス２０を充電するために、少なくとも１つの変圧器ユニット４０から少なくとも１つの整流ユニット６０を介して電源／蓄電デバイス２０への電気エネルギーの流れを許可することと、の動作を行う（２１８）。電源／蓄電デバイス２０のエネルギーレベルが、上限閾値（例えば９０％）以上である場合（２２０）、センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、少なくとも１つの変圧器ユニット４０から少なくとも１つの整流ユニット６０を介して電源／蓄電デバイス２０への電気エネルギーの流れを禁止することと、少なくとも１つの変圧器ユニット４０から少なくとも１つの電源コンセント／出力端子７０に電気エネルギーを導き直すことと、電源／蓄電デバイス２０から少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂへのエネルギーの流れを許可することと、の動作を行う（２２２）。

【0061】

図７は、システム装置の動作状態を監視するための例示的なプロセス３００のフローチャートを提供する。センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、プロセス３００を実施するように構成され得る。センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイス３０は、少なくとも１つの電源／蓄電デバイス２０に、少なくとも１つの反転装置１０または１０Ｂに、１つまたは複数の変圧器ユニット４０及び５０に、ならびに少なくとも１つの整流ユニット６０に接続され、以下それらをシステム装置と総称する。センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、各システム装置の動作状態を検出する（３１０）。動作状態が機能している場合（３１２）、センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、システム装置への電気エネルギーの流れを許可し、追加の試験を行う（３１６）。動作状態が機能していない場合（３１２）、センサ／制御ユニットを有するスイッチングデバイス３０は、非機能動作状態であるシステム装置への電気エネルギーの流れを禁止する（３１４）。センサ／制御ユニットを有する上記スイッチングデバイス３０は、システム装置の動作状態が非機能であると検出したときにエラーメッセージを送信するように構成されてもよい。

【0062】

本発明は、その特定の好ましいバージョンを参照して相当詳細に説明しているが、他のバージョンも可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲は、そこに含まれる好ましいバージョンの説明に限定されるべきではない。特定の機能を実行する「ための手段」または特定の機能を実行する「ためのステップ」を明示的に述べていない請求項の要素は、「手段」または「ステップ」項として解釈されるべきではない。

【図1A】

【図1B】

【図1C】

【図1D】

【図2A】

【図2B】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図5D】

【図6】

【図7】

【国際調査報告】