(81)【指定国】
AP(BW,GH,GM,KE,LR,LS,MW,MZ,NA,RW,SD,SL,ST,SZ,TZ,UG,ZM,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,RU,TJ,TM),EP(AL,AT,BE,BG,CH,CY,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,FR,GB,GR,HR,HU,IE,IS,IT,LT,LU,LV,MC,MK,MT,NL,NO,PL,PT,RO,RS,SE,SI,SK,SM,TR),OA(BF,BJ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GQ,GW,KM,ML,MR,NE,SN,TD,TG),AE,AG,AL,AM,AO,AT,AU,AZ,BA,BB,BG,BH,BN,BR,BW,BY,BZ,CA,CH,CL,CN,CO,CR,CU,CZ,DE,DJ,DK,DM,DO,DZ,EC,EE,EG,ES,FI,GB,GD,GE,GH,GM,GT,HN,HR,HU,ID,IL,IN,IR,IS,JP,KE,KG,KN,KP,KW,KZ,LA,LC,LK,LR,LS,LU,LY,MA,MD,ME,MG,MK,MN,MW,MX,MY,MZ,NA,NG,NI,NO,NZ,OM,PA,PE,PG,PH,PL,PT,QA,RO,RS,RU,RW,SA,SC,SD,SE,SG,SK,SL,SM,ST,SV,SY,TH,TJ,TM,TN,TR,TT,TZ,UA,UG
【解決手段】電力生成装置は、第1部分と、第1部分の一側に配置され第1陥没部を含む第2部分と、他側に配置され第2陥没部を含む第3部分と、を含む回転体と、第1部分と向かい合う支持体と、第2部分と向かい合い第1陥没部に向かい突出した第1突出部を含む第1非回転体と、第3部分と向かい合い第2陥没部に向かい突出した第2突出部を含む第2非回転体と、第1突出部に設置され第1極性を有する第1磁石ユニットと、第1陥没部に設置され第1極性を有する第2磁石ユニットと、第2陥没部に設置され第2極性を有する第3磁石ユニットと、第2突出部に設置され第2極性を有する第4磁石ユニットと、第1部分に設置され第2極性を有する第5磁石ユニットと、支持体に設置され第1極性を有する第6磁石ユニットと、第1部分と支持体との間に配置され誘導電流が生成される導体ユニットと、を含む。
【発明を実施するための形態】
【0027】
本発明の利点、特徴、これらを達成する方法は、添付する図面と共に詳細に後述されている実施形態を参照すると明確になるだろう。しかし、本発明は、以下で開示する実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態で実現される。但し、本実施形態は、単に本発明の開示を完全にし、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者に発明の範疇を完全に知らせるために提供されるものである。本発明は、特許請求の範囲によってのみ定義される。明細書全体にかけて、同一の参照符号は同一の構成要素を指す。
【0028】
一つの素子(elements)が他の素子に「接続されている(connected to)または「カップリングされている(coupled to)」と言及された場合、他の素子に直接接続またはカップリングされていることも、それらの間に他の素子が介在することも意味されると理解されるべきである。一方、一つの素子が他の素子に「直接接続されている(directly connected to)」または「直接カップリングされている(directly coupled to)」と言及された場合、それらの間に別の素子が介在していないと理解されるべきである。明細書全体にかけて、同一の参照符号は同一の構成要素を指す。「および/または」は言及されたアイテムのそれぞれおよび一つ以上のすべての組み合わせを含む。
【0029】
例えば、「第1」、「第2」などの用語は多様な素子、構成要素および/またはセクションを叙述するために使用されるが、これらの素子、構成要素および/またはセクションはこれらの用語によって限定されない。これらの用語は、一つの素子、構成要素またはセクションを他の素子、構成要素またはセクションから区別する目的のみで使用される。よって、以下で言及される第1素子、第1構成要素または第1セクションは、本発明の技術的思想内で第2素子、第2構成要素または第2セクションであることもある。
【0030】
本明細書で使用される用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を限定するものではない。本明細書において、単数の表現は、文脈上特に言及しない限り、複数の表現も含む。明細書で使用される「含む(comprises)」および/または「有する(comprising)」などの用語は、言及された構成要素、段階、動作および/または素子が一つ以上の他の構成要素、段階、動作および/または素子の存在または追加を排除しない。
【0031】
他に定義しない限り、本明細書で使用されるすべての用語(技術的および科学的用語を含む)は、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者であれば共通的に理解できる意味として使用され得る。また、一般に使用される辞典に定義されている用語は、明白に特別に定義されていない限り、理想的にまたは過度に解釈されない。
【0032】
図1は本発明の幾つかの実施形態に係る電力生成装置を説明するための断面図である。
図2は
図1の回転体の形状を説明するための図である。
【0033】
まず、
図1を参照すると、本発明の幾つかの実施形態に係る電力生成装置は、軸110、回転体120、支持体(supporter)370、第1非回転体170、第2非回転体171、多数の第1磁石ユニット271、272、275、多数の第2磁石ユニット221、222、225、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225a、多数の第4磁石ユニット271a、272a、275a、多数の第5磁石ユニット321、多数の第6磁石ユニット371、多数の導体ユニット391、電源供給部190、モーター192、制御部199などを含む。
【0034】
軸110は、第1非回転体170、第2非回転体171、回転体120を貫通するように形成できる。回転体120は、軸110に連結されており、軸110の回転に伴って一緒に回転することができる。電源供給部190は、例えばモーター192に電源を供給し、モーター192によって回転体120は回転することができる。第1非回転体170、第2非回転体171は、軸110の回転とは関係なく回転しない。よって、図面とは異なり、軸110が回転体120のみ貫通し、第1非回転体170、第2非回転体171は貫通しないことがある。
【0035】
また、回転体120の両側に(すなわち、上、下に)第1非回転体170と第2非回転体171を配置できる。
図1では、例示的に、1つの回転体120と2つの非回転体170、171を示したが、これに限定されるものではない。
【0036】
回転体120は、
図2に示すように、第1部分121乃至第3部分123を含む。第2部分122は第1部分121の一側に配置され、第3部分123は第1部分121の他側に配置され得る。例えば、第1部分121は側面であり、第2部分122は上面であり、第3部分123は下面であり得る。
一方、第2部分122には第1陥没部1120が形成され、第3部分123には第2陥没部1121が形成され得る。図示のように、第1陥没部1120は第2部分122の全体面に形成されてもよく、第2部分122の一部の面に形成されてもよい。第2陥没部1121は、第3部分123の全体面に形成されてもよく、第3部分123の一部の面に形成されてもよい。
【0037】
また、第1陥没部1120は、軸110に近いほど深くなる形状であり得る。第1陥没部1120は傾斜した形状であり得る。第1陥没部1120の表面S2と第2部分122の仮想面P2とは鋭角θをなすことができる。ここで、第2部分122の仮想面P2は回転体120の中心面P1と平行であり得る。言い換えれば、第1陥没部1120は第1領域と第2領域を含み、第1領域は第2領域よりも軸110に近く、第1領域の深さは第2領域の深さよりも深くできる。
【0038】
第2陥没部1121も、軸110に近いほど深くなる形状であり得る。第2陥没部1121は傾斜した形状であり得る。または、第2陥没部1121は第3領域と第4領域を含み、第3領域は第4領域よりも軸110に近く、第3領域の深さは第4領域の深さよりも深くできる。
【0039】
一方、第1部分121は、図示のように、円筒(cylinder)形状であってもよく、図示とは異なり、多角形のプリズム(polygonal prism)形状であってもよい。
【0040】
再び
図1を参照すると、支持体370は、第1部分121と向かい合うように配置される。支持体370は、第1部分121の少なくとも一部を取り囲むように配置できる。
【0041】
また、第1非回転体170は、第2部分122と向かい合うように配置される。第1非回転体170は、円錐台(truncated cone)形状であり得る。第1非回転体170には、第1陥没部1120(または第2部分122)に向かって突出した第1突出部1170を含む。第1突出部1170は、第1非回転体170の全体面に形成されてもよく、一部の面に形成されてもよい。第1突出部1170は、軸110に近いほど上がる形状であり得る。第1突出部1170は第5領域と第6領域を含み、第5領域は第6領域よりも軸110に近く、第5領域の高さは第6領域の高さよりも高くできる。
【0042】
第2非回転体171は、第3部分123と向かい合うように配置される。第2非回転体171は円錐台形状であり得る。第2非回転体171には、第2陥没部1121(または第3部分123)に向かって突出した第2突出部1171を含む。第2突出部1171は、第2非回転体171の全体面に形成されてもよく、一部の面に形成されてもよい。第2突出部1171は、軸110に近いほど上がる形状であり得る。第2突出部1171は第7領域と第8領域を含み、第7領域は第8領域よりも軸110に近く、第7領域の高さは第8領域の高さよりも高くできる。
【0043】
または、図示とは異なり、第1非回転体170または第2非回転体171は、截頭多角錐状(truncated polygonal pyramid)であってもよい。
【0044】
また、多数の第1磁石ユニット271、272、275は、第1非回転体170(すなわち、第1突出部1170)上に配置される。多数の第1磁石ユニット271、272、275は、軸110を中心に多数の列(例えば、3つの列)をなすことができる。第1磁石ユニット271、272、275は第1極性(例えば、N極)を有する。
【0045】
多数の第2磁石ユニット221、222、225は、回転体120(すなわち、第2部分122または第1陥没部1120)上に配置される。多数の第2磁石ユニット221、222、225は、軸110を中心に多数の列(例えば、3つの列)をなすことができる。第2磁石ユニット221、222、225は、第1極性(例えば、N極)を有する。
【0046】
多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aは、回転体120(すなわち、第3部分123または第2陥没部1121)上に配置される。多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aは、軸110を中心に多数の列(例えば、3つの列)をなすことができる。第3磁石ユニット221a、222a、225aは、第2極性(例えば、S極)を有する。
【0047】
多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aは、第2非回転体171(すなわち、第2突出部1171)上に配置される。多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aは、軸110を中心に多数の列(例えば、3つの列)をなすことができる。第4磁石ユニット271a、272a、275aは、第2極性(例えば、S極)を有する。
【0048】
多数の第1磁石ユニット271、272、275と多数の第2磁石ユニット221、222、225との間に斥力が発生し、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aと多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aとの間に斥力が発生する。
【0049】
多数の第1磁石ユニット271、272、275、多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aの例示的配置については
図3および
図4を参照して後述する。多数の第2磁石ユニット221、222、225、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aの例示的配置については
図7および
図8を参照して後述する。
【0050】
多数の第5磁石ユニット321は、第1部分121に設置される。第5磁石ユニット321は、一つの列を成すことも、多数の列をなすこともできる。第5磁石ユニット321は、第2極性(例えば、S極)であり得る。多数の第5磁石ユニット321は第1部分121の表面に設置されてもよい。または、第1部分121に溝が形成されており、その溝内には多数の第5磁石ユニット321が配置されてもよい。
【0051】
多数の第6磁石ユニット371は、支持体370に設置される。第6磁石ユニット371は、一つの列をなしてもよく、多数の列をなしてもよい。第6磁石ユニット371は、第1極性(例えば、N極)であり得る。支持体370には溝が形成されており、その溝内には多数の第6磁石ユニット371が配置されてもよい。または、多数の第6磁石ユニット371は、支持体370の表面に配置されてもよい。
【0052】
多数の第5磁石ユニット321の少なくとも一部と多数の第6磁石ユニット371の少なくとも一部とは互いに向かい合うことができる。多数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371との間に引力が発生する。
【0053】
多数の導体ユニット391は、第1部分121と支持体370との間に配置される。具体的には、多数の導体ユニット391は、複数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371との間に配置できる。導体ユニット391は、銅、アルミニウム、金、銀、ITO(Indium Tin Oxide)、IZO(Indium Zinc Oxide)などの導電物質であればいずれのものでも可能である。または、導体ユニット391は、例えば、金属に導線が巻かれている形態であり得る。
【0054】
回転体120が回転するにつれて、多数の第5磁石ユニット321も回転し、多数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371によって発生する引力内に多数の導体ユニット391が配置されるので、多数の導体ユニット391には誘導電流を生成できる。多数の導体ユニット391は、例えば、支持体370によって支持/固定できる。
【0055】
多数の第5磁石ユニット321、多数の第6磁石ユニット371、多数の導体ユニット391の例示的配置については、
図9乃至
図15を参照して後述する。
【0056】
一方、第1非回転体170または第2非回転体171は、軸110の延長方向に沿って移動可能である(符号D1、D2を参照)。第1非回転体170または第2非回転体171は、例えば、電気、油圧、圧縮空気などを利用したアクチュエータ(actuator)を用いて移動させることもでき、ギアなどを利用した機械的な方式を用いて移動させることもできる。第1非回転体170または第2非回転体171を移動させることができれば、いずれの方式でも可能である。
【0057】
具体的には、第1非回転体170と第2部分122との間の間隔を調節することにより、多数の第1磁石ユニット271、272、275と多数の第2磁石ユニット221、222、225との間で生じる斥力の大きさを調節することができる。同様に、第2非回転体171と第3部分123との間の間隔を調節することにより、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aと多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aとの間で生じる斥力の大きさを調節することができる。
【0058】
第1非回転体170と第2部分122との間の間隔と、第2非回転体171と第3部分123との間の間隔とは、同一に制御することも、それぞれが異なるように制御することもできる。第1非回転体170と第2部分122との間の間隔および第2非回転体171と第3部分123との間の間隔の組み合わせによって、回転体120の速度を必要な大きさに制御することができる。
【0059】
一方、本発明の幾つかの実施形態に係る電力生成装置において、第1磁石ユニット271、272、275、第2磁石ユニット221、222、225、第6磁石ユニット371は第1極性(例えば、N極)を有し、第3磁石ユニット221a、222a、225a、第4磁石ユニット271a、272a、275a、第5磁石ユニット321は第2極性(例えば、S極)を有すると説明したが、これに限定されない。すなわち、第2部分122と第1非回転体170との間(すなわち、第1磁石ユニット271、272、275と第2磁石ユニット221、222、225との間)に斥力が生成され、第3部分123と第2非回転体171との間(すなわち、第3磁石ユニット221a、222a、225aと第4磁石ユニット271a、272a、275aとの間)に斥力が発生することさえできれば、極性に限定されない。同様に、第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371との間に引力が発生することさえできれば、極性に限定されない。
【0060】
別途図示していないが、磁力シールド(magnetic shield)が電力生成装置の内部および/または外部に設置されるため、電力生成装置の内部で発生した磁力が外部に影響を及ぼさないようにシールド(shielding)する役割をする。
【0061】
一方、軸110には電源供給部190が電気的に接続される。また、電源供給部190を制御する制御部199が接続される。電源供給部190は、電源を例えばモーター192に供給し、モーター192の回転に伴って軸110が回転し、軸110が回転するにつれて回転体120は回転する。電源供給部190はバッテリー(battery)であり得るが、これに限定されない。バッテリーを使用することにより、電力生成装置は、移動/設置が容易であり、場所を問わずに容易に使用することができる。また、後述するように、バッテリーの使用が多くないので、少ない容量のバッテリーでも長時間使用することができる。
【0062】
一方、本発明の幾つかの実施形態に係る電力生成装置において、電源供給部190は、モーター192の電源を供給し、モーター192が回転体120を所定の回転速度または所定の時間、例えば1000〜3000回回転させる間に電源を提供する。回転体120が所定の回転速度で回転すると(所定の時間だけ回転させた後に)、回転体120に他の電源を所定の区間の間供給しないことができる。電源を供給しない「所定の区間」は固定された時間であってもよく、回転体120の回転速度に応じて変更される時間であってもよい。他の電源を供給しない期間の間に、回転体120は、磁場サーフィン(magnetic field surfing)動作を利用して継続的に回転することができる。すなわち、磁場サーフィンによって、回転体120は(磁場サーフィンを使用しない回転体に比べて)長い間回転することができる。電源を供給しない期間を増やすことができる。
【0063】
磁場サーフィンは、海の波を利用するウィンドサーフィンと類似の概念であって、磁石の磁力分布波をベクトルとするとき、固定磁力ベクトル波を回転磁力ベクトル波でサーフィンすることである。例えば、第1非回転体170に設置された多数の第1磁石ユニット271、272、275と、回転体120に設置された多数の第2磁石ユニット221、222、225との間に発生する磁場の相対的位相差を利用して、磁場サーフィンを行うことができる。同様に、第2非回転体171に設置された多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aと、回転体120に設置された多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aとの間に発生する磁場の相対的位相差を利用して、磁場サーフィンを行うことができる。
【0064】
また、回転体120が所定の速度よりも遅く回転するか、或いは所定の時間後には、再び電源供給部190はモーター192に電源を供給することができる。これにより、さらに回転体120は再び所定の速度で回転する。このように、回転体120が回転する間、電源供給部190は、電源の供給/遮断を繰り返すこともできる。たとえば、特定の周期に応じて電源の供給/遮断を繰り返すこともできる。または、非周期的に、例えば、回転体120の速度を基準に、電源の供給/遮断を繰り返すこともできる。例えば、速度センサーなどを用いて回転体120の回転程度をチェックし、チェックされた結果に応じて電源の供給/遮断を繰り返すことができる。
【0065】
一方、回転体120のサーフィン動作が円滑でない場合(または所望の程度のサーフィン動作が行われない場合)には、回転体120と非回転体170、171との間隔を調整して再び試みることができる。このような間隔は、回転体120のサーフィン動作に重要な影響を及ぼす要素である。回転体120と非回転体170、171との間の間隔が狭くなるほど斥力が強くなる。回転体120と非回転体170、171との間の間隔が特定の値になると、小さな電源でも速い速度を出すこともできる。
【0066】
一方、多数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371との間で引力が発生する。ところが、回転体120が回転し、磁場サーフィンが進むにつれて、多数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371によって発生する引力内に多数の導体ユニット391が配置されるので、多数の導体ユニット391には誘導電流を生成できる。その結果、電力を生成できる。生成された電力は外部へ出力されることも可能である。または、生成された電力の一部は電源供給部190に再び貯蔵されることも可能である。
【0067】
以下、
図3乃至
図11を参照して、磁場サーフィン動作(magnetic field surfing)をより具体的に説明する。
【0068】
まず、
図3乃至
図6を参照して、第1非回転体170を説明する。
図3は
図1の第1非回転体を説明する図であって、回転体の第2部分と向かい合う面を説明するための図である。
図4は
図3の非回転体に設置された多数の第1磁石ユニットの関係を説明するための概念図である。
図5a、
図5bおよび
図6は
図3の第1非回転体に設置された第1磁石ユニットの磁場を説明するための概念図である。
【0069】
まず
図3を参照すると、第1非回転体170上には多数の第1磁石ユニット271、272、275が配置される。多数の第1磁石ユニット271、272、275は、軸110を中心に多数の列L1、L2、L3を成すことができる。したがって、例えば、軸110から第1列L1までの距離は、軸110から第2列L2までの距離よりも短い。
図3では、3つの列L1、L2、L3を示したが、これに限定されない。多数の第1磁石ユニット271、272、275は、複数の列を成せばよく、例えば、4つ以上の列であってもよい。
【0070】
各列L1、L2、L3には、互いに離隔した複数の第1磁石ユニット271、272、275が配置される。具体的には、第1列L1に配置された多数の第1磁石ユニット271の数と、第2列L2に配置された多数の第1磁石ユニット272の数とは同一であってもよい。例えば、各列L1、L2、L3には14個の第1磁石ユニット271、272、275が配置され得る。14個の第1磁石ユニット271、272、275を図示したが、これに限定されない。たとえば、11個乃至24個の第1磁石ユニットが配置されてもよい。
【0071】
一方、各列L1、L2、L3に同数の第1磁石ユニット271、272、275が配置されるものと図示したが、これに限定されない。設計によっては、互いに異なる数の第1磁石ユニット271、272、275が配置され得る。例えば、第1列L1は、軸110と直接接する列なので、スペース上の制約があれば、第1磁石ユニット271の数がより少なくてもよい。
【0072】
また、
図3に示すように、各列L1、L2、L3に配置された多数の第1磁石ユニット271、272、275間の間隔W1、W2、W3は、互いに異なり得る。例えば、第2列L2に配置された多数の第1磁石ユニット272間の間隔W2は、第1列L1に配置された多数の第1磁石ユニット271間の間隔W1よりも広くできる。
【0073】
また、第1列L1と第2列L2との間の第1距離P1と、第2列L2と第3列L3との間の第2距離P2とは互いに同一であり得るが、これに限定されない。設計によっては、第1距離P1と第2距離P2とは互いに異なってもよい。
【0074】
一方、
図4に示すように、第1列L1の第1磁石ユニット271の中心軸CL、第2列L2の第1磁石ユニット272の中心軸CL、および第3列L3の第1磁石ユニット275の中心軸CLは互いに並んでいることができる。言い換えれば、各列L1、L2、L3の第1磁石ユニット271、272、275を同じ位相に配置できる。または、第1列L1の第1磁石ユニット271の中心軸CL、第2列L2の第1磁石ユニット272の中心軸CL、および第3列L3の第1磁石ユニット275の中心軸CLは0の位相差を有する。または、各列L1、L2、L3の第1磁石ユニット271、272、275の配置は、列L4、L5、L6の第2磁石ユニット221、222、225の配置とは異なり、第1位相差を有することができる。例えば、第1位相差は0であり得るが、これに限定されない。
【0075】
また、各列L1、L2、L3に配置された第1磁石ユニット271、272、275のサイズは互いに異なり得る。第1列L1の第1磁石ユニット271のサイズよりも第2列L2の第1磁石ユニット272のサイズが大きくてもよい。第2列L2の第1磁石ユニット272のサイズよりも第3列L3の第1磁石ユニット275のサイズが大きくてもよい。また、各列(例えばL1)内に配置された第1磁石ユニット271のサイズは互いに同一であってもよい。
【0076】
また、軸110を中心に外方へ向かう2本の直線a1、a2を引いたとき、第1列L1の第1磁石ユニット271、第2列L2の第1磁石ユニット272、第3列L3の第1磁石ユニット275は2本の直線a1、a2にすべて接することができる。ここで、2本の直線a1、a2に接するという意味は、第1磁石ユニット271、272、275の側壁と2本の直線a1、a2とがオーバーラップするという意味である。一方、設計によっては、直線a1、a2は第1磁石ユニット271、272、275の側壁全体とオーバーラップしなくてもよい(
図20参照)。
【0077】
一方、各列L1、L2、L3の第1磁石ユニット271、272、275の中心軸CLは、磁場軸(magnetic axis)MC1、MC2、MC5とは位相差がある。図示のように、中心軸CLと磁場軸MC1、MC2、MC5とは互いに並んでいないこともある。
【0078】
例えば、図示のように、対応する中心軸CLと磁場軸MC1、MC2、MC5との間には、それぞれθ11、θ12、θ13の角度差があり得る。θ11、θ12、θ13は、中心軸CLを中心に、第1方向(例えば、反時計回り)に鋭角であり得る。一方、対応する中心軸CLと磁場軸MC1、MC2、MC5との間の角度差θ11、θ12、θ13が完全に同一であってもよい。または、角度差θ11、θ12、θ13が互いに異なってもよい。または、θ11、θ12は互いに同一であり、θ13はθ11、θ12とは異なってもよい。このような角度差は設計に応じて変更できる。
【0079】
ここで、
図5a、
図5bおよび
図6を参照すると、
図5aは第1磁石ユニット(例えば、271)の平面図である。例えば、第1磁石ユニット271のN極を示すものである。
図5bは第1磁石ユニット271に磁力ベクトル波を示すものである。
図5aおよび
図5bに示すように、第1磁石ユニット271は、不均衡な任意の磁場を持っており、第1磁石ユニット271の磁力ベクトル波MV1〜MV5、MV11〜MV15は不均衡的である。例えば、第1磁石ユニット271のN極でMV1磁力ベクトル波が最も大きく、MV1磁力ベクトル波は一方(図面における左)に偏っていることがある。第1磁石ユニット271のS極でMV11磁力ベクトル波が最も大きく、MV11磁力ベクトル波は他方(図面における右)に偏っていることがある。
【0080】
磁場軸MC1は、
図5aに示すように、最も大きい磁力ベクトル波MV1を連結した連続的流れであり得る。
【0081】
一方、不均衡な磁力ベクトル波の形状は、
図4、
図5a、
図5bおよび
図6に限定されない。例えば、
図4では、中心軸CLと磁場軸MC1、MC2、MC5とが互いに交差するように示しているが、これに限定されない。中心軸CLと磁場軸MC1、MC2、MC5とは、互いに並んでいないことさえすれば(または位相差があれば)、異なる形状であってもよい。例えば、
図5aに示すように、第1磁石ユニット271が台形形状(台形と類似する形状)であれば、磁場軸が台形形状の傾いた側辺(
図6aの左側側辺または右側側辺)と並んで配置されることも可能である。すなわち、磁場軸を傾いた側辺に沿って長く形成できる。
【0082】
図6に示すように、第1磁石ユニット271は、N極とS極とが均等でない磁力線磁場を有することができる。例えば、N極とS極との角度は0度〜45度以内であり、磁力の力は3000ガウス〜5000ガウスであり得るが、これに限定されない。
【0083】
次に、
図7および
図8を参照して回転体120を説明する。
【0084】
図7は
図1の回転体の第2部分を説明するための図である。
図8は
図7の回転体に設置された多数の第2磁石ユニットの関係を説明するための概念図である。
【0085】
図7および
図8を参照すると、回転体120の第2部分122には多数の第2磁石ユニット221、222、225が配置される。多数の第2磁石ユニット221、222、225は、軸110を中心に多数の列L4、L5、L6を成すことができる。よって、例えば、軸110から第4列L4までの距離は軸110から第5列L5までの距離よりも短い。
図7では、3つの列L4、L5、L6を示したが、これに限定されない。多数の第2磁石ユニット221、222、225は、複数の列をなせばよく、例えば4つ以上の列であってもよい。
【0086】
回転体120の第4列L4は第1非回転体170の第1列L1を眺めながら回転し、回転体120の第5列L5は第1非回転体170の第2列L2を眺めながら回転する。回転体120の第6列L6は第1非回転体170の第3列L3を眺めながら回転する。
【0087】
各列L4、L5、L6には、互いに離隔した多数の第2磁石ユニット221、222、225が配置される。具体的には、第4列L4に配置された多数の第2磁石ユニット221の数と、第5列L5に配置された多数の第2磁石ユニット222の数とは同一であり得る。第4列L4には13個の第2磁石ユニット221が配置され、第5列L5には13個の第2磁石ユニット222が配置される。第4列L4および第5列L5には、例えば11個〜24個の第2磁石ユニット221、222、225が配置され得る。
【0088】
一方、各列L4、L5、L6に同数の第2磁石ユニット221、222、225が配置されるものと図示したが、これに限定されない。設計によっては、互いに異なる数の第2磁石ユニット221、222、225を配置できる。例えば、第4列L4は、軸110と直接接する列なので、スペース上の制約があれば、第2磁石ユニット221の数がより少なくてもよい。
【0089】
前述したように、第4列L4、第5列L5、第6列L6は、それぞれ第1列L1、第2列L2、第3列L3と向かい合って回転する。ところが、第1列L1に配置された多数の第1磁石ユニット271の数と、第4列L4に配置された多数の第2磁石ユニット221の数とは互いに異なる。同様に、第2列L2に配置された多数の第1磁石ユニット272の数と、第5列L5に配置された多数の第2磁石ユニット222の数とは互いに異なることができる。
【0090】
また、第4列L4に配置された多数の第2磁石ユニット221間の間隔W4は、第5列L5に配置された多数の第2磁石ユニット222間の間隔W5よりも狭い。同様に、第5列L5に配置された多数の第2磁石ユニット222間の間隔W5は、第6列L6に配置された多数の第2磁石ユニット225間の間隔W6よりも狭い。
【0091】
また、第4列L4と第5列L5との間の第3距離P3と、第5列L5と第6列L6との間の第4距離P4とは互いに同一であり得るが、これに限定されない。設計によっては、第1距離P3と第2距離P4とは互いに異なってもよい。
【0092】
第4列L4の第2磁石ユニット221のサイズよりも第5列L5の第2磁石ユニット222のサイズが大きくてもよい。第5列L5の第2磁石ユニット222のサイズよりも第6列L6の第2磁石ユニット225のサイズが大きくてもよい。
【0093】
図8に示すように、第4列L4の第2磁石ユニット221の中心軸CL3と、第5列L5の第2磁石ユニット222の中心軸CL4とは互いに並んでいない(すなわち、位相差がある。)。具体的には、第5列L5の第2磁石ユニット222を、第4列L4の第2磁石ユニット221よりも位相差を置いて後方に配置できる。第6列L6の第2磁石ユニット225を、第5列L5の第2磁石ユニット222よりも位相差を置いて後方に配置できる。または、列L4、L5、L6の第2磁石ユニット221、222、225の配置は、各列L1、L2、L3の第1磁石ユニット271、272、275の配置とは異なり、第2位相差を有することができる。例えば、第2位相差は、0でない値であってもよい。たとえば、軸を中心に外方に向かい且つ第5列L5の第2磁石ユニット222に接する直線a3は、第4列L4の第2磁石ユニット221、第6列L6の第2磁石ユニット225と接しなくてもよい。設計によっては、直線a3は第2磁石ユニット222の側壁全体とオーバーラップしないことも可能である(
図22参照)。
【0094】
各列L4、L5、L6の第2磁石ユニット221、222、225の中心軸CL3、CL4、CL6は、対応する磁場軸MC3、MC4、MC6に並んでいない(すなわち、位相差がある)。たとえば、対応する中心軸CL3、CL4、CL6と磁場軸MC3、MC4、MC6との間にはθ21、θ22、θ23の角度差があり得る。θ21、θ22、θ23は中心軸CL3、CL4、CL6を中心に第2方向(例えば、時計回り)に鋭角であり得る。一方、対応する中心軸CL3、CL4、CL6と磁場軸MC3、MC4、MC6との角度差θ21、θ22、θ23が完全に同一であってもよい。または、角度差θ21、θ22、θ23が互いに異なってもよい。または、θ21、θ22は互いに同一であり、θ23はθ21、θ22と異なってもよい。このような角度差は設計に応じて変更できる。
【0095】
不均衡な磁力ベクトル波の形状は、
図8に限定されない。例えば、
図8では、中心軸CL3、CL4、CL6と磁場軸MC3、MC4、MC6とが互いに交差するように示しているが、これに限定されない。中心軸CL3、CL4、CL6と磁場軸MC3、MC4、MC6とは互いに並んでいないことさえすれば(または位相差があれば)、異なる形状であってもよい。例えば、磁石ユニット221が台形形状(台形に類似する形状)であれば、磁場軸が台形形状の傾斜した側辺(左側側辺または右側側辺)と並んで配置されてもよい。つまり、磁場軸を傾いた側辺に沿って長く形成できる。
【0096】
一方、回転体120の第3部分123(磁石配置)は、回転体120の第2部分122(磁石配置)と実質的に同一である。第2非回転体171(磁石配置)は、第1非回転体170(磁石配置)と実質的に同一である。回転体120の第3部分123と第2非回転体171間の配置関係も、回転体120の第2部分122と第1非回転体170間の配置関係と実質的に同一である。
【0097】
整理すると、第2非回転体171と、回転体120の第3部分123とは互いに向かい合うように配置される。第2非回転体171上に多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aを多数の列(例えば、3つの列)をなして配置できる。回転体120の第3部分123上に、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aを多数の列(例えば、3つの列)をなして配置できる。
【0098】
また、第3磁石ユニット221a、222a、225a、第4磁石ユニット271a、272a、275aは不均衡磁力ベクトル波を有することができる。第3磁石ユニット221a、222a、225aの中心軸と磁場軸とは互いに並んでおらず(位相差がある)、第4磁石ユニット271a、272a、275aの中心軸と磁場軸とも互いに並んでいない(位相差がある)。
【0099】
一方、設計によっては、回転体120上の磁石ユニット221、222、225、221a、222a、225aの配置と、非回転体170、171上の磁石ユニット271、272、275、271a、272a、275aの配置とが反対であってもよい。つまり、回転体120上の磁石ユニット221、222、225、221a、222a、225aは互いに位相差なしに(例えば、
図3と同様に)配置され、非回転体170、171上の磁石ユニット271、272、275、271a、272a、275aは互いに位相差があるように(例えば、
図7と同様に)配置できる。
【0100】
一方、設計によっては、回転体120の一面に配置された磁石ユニット221、222、225の角度差θ21、θ22、θ23と、他面に配置された磁石ユニット221a、222a、225aの角度差とは互いに異なることができる。例えば、磁石ユニット221における、中心軸と磁場軸との間の角度差θ21が30°であり、他の磁石ユニット221aにおける、中心軸と磁場軸との間の角度差は40°であってもよい。
【0101】
また、設計によっては、回転体120の一面に配置された磁石ユニット221、222、225の配置方法と、回転体の他面に配置された磁石ユニット221a、222a、225aの配置方法とは互いに異なることができる。例えば、
図8において、磁石ユニット222が磁石ユニット221よりも時計回りに5°偏って配置され、磁石ユニット225が磁石ユニット222よりも時計回りに8°偏って配置されてもよい。これに対し、磁石ユニット222aが磁石ユニット221aよりも反時計回りに3°偏って配置され、磁石ユニット225が磁石ユニット222よりも反時計回りに10°偏って配置されてもよい。
【0102】
次に、
図9乃至
図15を参照して、第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371と導体ユニット391との関係を説明する。
【0103】
図9は第5磁石ユニットと第6磁石ユニットと導体ユニットとの関係を概略的に説明するためのものであり、
図10は回転体の第1部分に設置された多数の第5磁石ユニットを示すものであり、
図11は支持体に設置された多数の第6磁石ユニットを示すものである。
図12aおよび
図12bは第5磁石ユニットの磁場を説明するための概念図である。
図13乃至
図15は第5磁石ユニットおよび/または第7磁石ユニットの配置を説明するための概念図である。
【0104】
まず、
図9乃至
図11を参照すると、多数の第5磁石ユニット321は回転体120の第1部分121に設置される。第5磁石ユニット321は、一つの列を成すことも、多数の列を成すこともできる。第5磁石ユニット321は第2極性(例えば、S極)であり得る。
【0105】
多数の第6磁石ユニット371は支持体370に設置される。第6磁石ユニット371は、一つの列を成すことも、多数の列を成すこともできる。第6磁石ユニット371は第1極性(例えば、N極)であり得る。支持体370には溝3701が形成されており、その溝3701内には多数の第6磁石ユニット371が配置され得る。
【0106】
多数の導体ユニット3911、3912は第1部分121と支持体370との間に配置される。多数の導体ユニット3911、3912は、多数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371との間に配置され得る。図示のように、多数の導体ユニット3911、3912を支持体370に固定して設置できる。
【0107】
一方、多数の第5磁石ユニット321の数と多数の第6磁石ユニット371の数とは互いに異なることができる。回転体120、支持体370、第5磁石ユニット321および第6磁石ユニット371の大きさに応じて、設置される多数の第5磁石ユニット321の数と多数の第6磁石ユニット371の数を変更できる。例えば、第5磁石ユニット321は第1部分121に24個が設置され、第6磁石ユニット371は支持体370に30個が設置され得る。
【0108】
また、多数の導体ユニット3911、3912の数も、多数の第5磁石ユニット321の数、および多数の第6磁石ユニット371の数とは異なり得る。例えば、多数の導体ユニット3911、3912は支持体370に固定されているので、多数の導体ユニット3911、3912の数は多数の第6磁石ユニット371の数と関わっている。例えば、多数の導体ユニット3911、3912の数:多数の第6磁石ユニット371=n:1(但し、nは1以上の自然数)であり得る。例えば、第6磁石ユニット371が30個設置されると、導体ユニット3911、3912の数は60個設置できる。
【0109】
ここで、
図10および
図11を参照すると、第5磁石ユニット321の形状と第6磁石ユニット371の形状とは互いに異なり得る。例えば、第5磁石ユニット321は台形であってもよい。つまり、台形は、一対の向かい合う辺が互いに平行である四角形を意味するので、平行四辺形や菱形などを含むことができる。
【0110】
例えば、
図10に示すように、第5磁石ユニット321が平行四辺形である場合、平行四辺形が傾いた程度αは、回転体120の回転速度および回転方向DRによって異なり得る。
【0111】
図11に示すように、第6磁石ユニット371は長方形であってもよい。つまり、長方形は、4角がすべて直角である四角形を意味するので、正方形も含むことができる。
【0112】
第5磁石ユニット321および第6磁石ユニット371の大きさは、目標生産電力量や導体ユニット3911、3912の大きさなどによって異なり得る。
【0113】
第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371の形状は、
図10および
図11に示されているものとは異なってもよい。第5磁石ユニット321が長方形であり、第6磁石ユニット371が台形であってもよい。または、第5磁石ユニット321および第6磁石ユニット371の両方が台形であってもよい。第5磁石ユニット321および第6磁石ユニット371の両方が長方形であってもよい。
【0114】
設計方式によっては、第5磁石ユニット321が平行四辺形であり、第6磁石ユニット371は長方形である場合が、第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371の両方が平行四辺形である場合、または第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371の両方が長方形である場合に比べてより良い電力発生効率を示すことが可能である。
【0115】
また、
図12a、
図12bを参照すると、前述したように、第1磁石ユニット271、272、275乃至第4磁石ユニット271a、272a、275aは不均衡磁力ベクトル波を有するのに対し、第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371は均衡磁力ベクトル波を有することができる。すなわち、第5磁石ユニット(例えば、321)の表面から出てくるすべての磁力ベクトル波MV21の大きさが一定であり得る。言い換えれば、第5磁石ユニット321は磁場軸(最も大きい磁力ベクトル波の連結線、例えば、第1磁石ユニット271のMC1)を有しない。
【0116】
また、
図13に示すように、多数の第5磁石ユニット321のみ回転体120の第1部分121に設置できる。
【0117】
または、
図14および
図15に示すように、第5磁石ユニット321とは異なる極性の第7磁石ユニット3321を回転体120の第1部分121に設置できる。すなわち、
図14に示すように、第5磁石ユニット321と第7磁石ユニット3321を一つずつ交互に配置することができ、
図15に示すように、第5磁石ユニット321を2つ以上連続して配置した後で、異なる極性の第7磁石ユニット3321を配置することができる。
【0118】
第7磁石ユニット3321も、第5磁石ユニット321と同様に、台形形状であってもよい。
【0119】
図14および
図15に示すように、第1部分121に第7磁石ユニット3321を配置すれば、第7磁石ユニット3321と第6磁石ユニット371との間には斥力が発生する。このように、第1部分121に適切な数の第7磁石ユニット3321を含ませることにより、多数の第5磁石ユニット321と多数の第6磁石ユニット371との間に発生する全体引力の大きさを調節することができる。このようにすることで、引力によって回転体120の回転が邪魔になることも調節することができる。
【0120】
次いで、
図1、
図3、
図7および
図16を参照すると、第1非回転体170と回転体120の第2部分122とが互いに向かい合っているが、軸110から第1列L1(すなわち、第1列L1の第1磁石ユニット271)までの距離P11と、軸110から第4列L4(すなわち、第4列L4の第2磁石ユニット221)までの距離P12とは互いに異なり得る。
【0121】
同様に、軸110から第2列L2までの距離と、軸110から第5列L5までの距離とは互いに異なり得る。軸110から第3列L3までの距離と、軸110から第6列L6までの距離とは互いに異なり得る。
【0122】
特に、第1磁石ユニット271および第2磁石ユニット221がS極である場合、距離P12は距離P11よりも短くできる。
【0123】
同様に、軸110から第4磁石ユニット271aまでの距離P11aと、軸110から第3磁石ユニット221aまでの距離P12aとは互いに異なり得る。また、軸110から第4磁石ユニット272aまでの距離と、軸110から第3磁石ユニット222aまでの距離とは互いに異なり得る。軸110から第4磁石ユニット275aまでの距離と、軸110から第3磁石ユニット225aまでの距離とは互いに異なり得る。
【0124】
ここで、第4磁石ユニット271aおよび第3磁石ユニット221aがN極である場合、軸110から第4磁石ユニット271aまでの距離P11aは軸110から第3磁石ユニット221aまでの距離P12aよりも長くできる。
【0125】
図16を参照すると、このように距離P11、P12、P11a、P12aを調節することにより、電力生成装置の内部で磁場の大きな流れを作ることができる。
【0126】
多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aと多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aの互い違いの配置(すなわち、第4磁石ユニット271a、272a、275aの一部と第3磁石ユニット221a、222a、225aの一部とが向かい合う)によって、磁場の流れが外側(外周)から中心部へ回転しながら集中する(符号M2参照)(これを本明細書で磁場トルネードという)。
【0127】
また、多数の第1磁石ユニット271、272、275と多数の第2磁石ユニット221、222、225との互い違いの配置(すなわち、第1磁石ユニット271、272、275の一部と第2磁石ユニット221、222、225の一部とが向かい合う)によって、磁場の流れが中心部から回転しながら外側(外側の外周部)へ拡散する(符号M1参照)(これを本明細書で磁場サイクロンという)。
【0128】
つまり、回転体120、第1非回転体170、第2非回転体171におけるこのような磁石ユニットの配置は、「外側(外周)→回転中央→上昇中央部→(回転拡散によって)外側(外側の外周部)」の方向に「ローテーションサイクル」を形成(誘導)することができる。これは、メビウスサイクロン現象であって、磁場誘導形成を生む。
【0129】
磁場トルネードや磁場サイクロンなどの大きな磁場の流れは、回転体120の安定的な回転を助ける。連続磁場メビウス回転ルーチンを形成して回転効果を生む。
【0130】
ここで、回転体120が第1陥没部1120および第2陥没部1121を含み、第1陥没部1120に第2磁石ユニット221、222、225が配置され、第2陥没部1121に第3磁石ユニット221a、222a、225aが配置されると、このような磁場トルネード、磁場サイクロンがさらに大きくなることができる。第1陥没部1120、第2陥没部1121があるので、第1陥没部1120と第2陥没部1121との間の間隔Aが短くなる。よって、磁場トルネードから磁場サイクロンへ変わっていく過程を、磁場の漏れを最小限に抑えながら進行させることができる。
【0131】
また、回転体120が第1陥没部1120、第2陥没部1121を含み、第1非回転体170、第2非回転体171はそれぞれ第1突出部1170、第2突出部1171を含んでいる。このようにすることで、多数の第1磁石ユニット271、272、275と多数の第2磁石ユニット221、222、225との間隔、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aと多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aとの間隔を安定的に調節し、多数の第1磁石ユニット271、272、275と多数の第2磁石ユニット221、222、225との間の斥力、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225aと多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aとの間の斥力を極大化することができる。また、第1陥没部1120が第1突出部1170と向かい合い、第2陥没部1121が第2突出部1171と向かい合うので、最小化された空間で回転体120、第1非回転体170および第2非回転体171を実現することができる。
【0132】
ここで、
図1、
図3、
図7および
図17を参照して、本発明の幾つかの実施形態に係る電力生成装置の駆動方法を説明する。
【0133】
まず、電源供給部190は第1期間の間に電源を供給する。第1期間は回転体120/第1非回転体170/第2非回転体171の大きさや第1磁石ユニット271、272、275の大きさ/磁力、第2磁石ユニット221、222、225の大きさ/磁力、第3磁石ユニット221a、222a、225aの大きさ/磁力、第4磁石ユニット271a、272a、275aの大きさ/磁力、第5磁石ユニット321の大きさ/磁力、第6磁石ユニット371の大きさ/磁力などによって決定できる。
【0134】
第1期間は、例えば、回転体120が十分に回転して回転体120が慣性を持つことが可能な期間であり得る。例えば、電源供給部190は、回転体120が1000〜3000回回転する期間のみ電源を提供することができる。
【0135】
次いで、電源供給部190は第1期間後の第2期間の間に電源を供給しない。電源を供給しなくても、回転体120は磁場サーフィン(magnetic field surfing)動作を利用して継続的に回転することができる。
【0136】
第2期間の後に、さらに電源供給部190が電源を供給することができる。このように、電源供給部190が電源を供給/遮断する動作を周期的に繰り返すことができる。
【0137】
一方、回転体120のサーフィン動作が円滑でない場合(または所望の程度のサーフィン動作が行われない場合)には、第1非回転体170と回転体120との間の間隔、第2非回転体171と回転体120との間の間隔を調整して再び試して見ることができる。
【0138】
このように回転する間に、多数の導体ユニット391に電流が誘導され、その結果として電力を生成できる。生成された電力は外部へ出力されることも可能である。または、生成された電力の一部は電源供給部190に再び貯蔵されることも可能である。
【0139】
一方、磁場サーフィン動作を、
図17を参照してより具体的に説明すると、時間t1において、第1列L1の第1磁石ユニット271と第4列L4の第2磁石ユニット221とが互いに交差しながら(または互いにオーバーラップしながら)、第1斥力RP1が発生し始める。
【0140】
第1斥力RP1は、第1磁石ユニット271と第2磁石ユニット221との交差面積(オーバーラップ面積)が広いほど大きくなるので、回転体120が回転しながら、第1斥力RP1はさらに大きくなる。
【0141】
時間t2において、第2列L2の第1磁石ユニット272と第5列L5の第2磁石ユニット222とが互いに交差しながら(または互いにオーバーラップしながら)、第2斥力RP2が発生し始める。これは、第5列L5の第2磁石ユニット222が第4列L4の第2磁石ユニット221よりも位相差を置いて後方に配置されているからである。
【0142】
全体斥力RPtは、時間t1および時間t2を過ぎながらますます強くなることができる。すなわち、時間t1および時間t2を過ぎながら、回転体120はさらに強く回転することができる。
【0143】
時間t3において、第3列L3の第1磁石ユニット275と第6列L6の第2磁石ユニット225とが互いに交差しながら(または互いにオーバーラップしながら)、第3斥力RP3が発生し始める。
【0144】
整理すると、第4列L4の第2磁石ユニット221が第1列L1の第1磁石ユニット271とオーバーラップし始める時点と、第5列L5の第2磁石ユニット222が第2列L2の第1磁石ユニット272とオーバーラップし始める時点とが互いに異なる。よって、前述したように、回転体120の回転磁力ベクトル波で、第1非回転体170、第2非回転体171の固定磁力ベクトル波をサーフィンするのである。また、θ11、θ12、θ13は中心軸CLを中心に反時計回りに鋭角であり、θ21、θ22、θ23は中心軸CL3、CL4、CL6を中心に時計回りに鋭角であり得る。このような構成により、回転体120が回転するとき、回転体120の回転磁力ベクトル波と第1非回転体170、第2非回転体171の固定磁力ベクトル波とは連続回転によって互いに連結される。
【0145】
このように安定的に、少ない電源供給部190の電源を基に、回転体120は第1非回転体170と第2非回転体171との間で回転することができる。
【0146】
本発明の幾つかの実施形態に係る電力生成装置は、支持体370上に電力を生成することが可能な導体ユニット391を配置することにより、電力生成装置のサイズを非常に減らすことができる。すなわち、回転装置と、前記回転装置から回転力を受けて電力を生成する別の装置とを備えるのではなく、一つの装置にマージ(merge)されている。すなわち、1つの装置に内蔵されて実現され得る。よって、電力生成装置のサイズを相当減らすことができる。
【0147】
また、
図1乃至
図17では、回転体120の両側に非回転体170、171が配置されるものと説明したが、これに限定されるものではない。つまり、回転体120の一側にのみ非回転体(例えば、170)が配置されてもよい。このような場合にも、多数の第1磁石ユニット271、272、275は第1非回転体170に設置され、多数の第2磁石ユニット221、222、225は第2部分122に設置される。多数の第5磁石ユニット321は第1部分121に設置され、多数の第6磁石ユニット371は支持体370に設置される。第1磁石ユニット271、272、275と第2磁石ユニット221、222、225との間には斥力が発生し、第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371との間には引力が発生する。多数の導体ユニット391は、第1部分121と支持体370との間に配置され、誘導電流が生成される。また、第1磁石ユニット271、272、275および第2磁石ユニット221、222、225は不均衡磁力ベクトル波を有し、第1磁石ユニット271、272、275の中心軸と磁場軸とは位相差があり、第2磁石ユニット221、222、225の中心軸と磁場軸とは位相差がある。また、第5磁石ユニット321と第6磁石ユニット371は均衡磁力ベクトル波を有する。
【0148】
図18は本発明の他の実施形態に係る電力生成装置を説明するための図である。説明の便宜上、
図1乃至
図16を参照して、説明したのと異なる点を中心に説明する。
【0149】
図18を参照すると、本発明の他の実施形態に係る電力生成装置において、回転体120の第2部分122(第1陥没部1120)および第3部分123(第2陥没部1121)が階段状であり得る。また、第1非回転体170(第1突出部1170)および第2非回転体171(第2突出部1171)も階段状を含むことができる。
【0150】
具体的には、第1陥没部1120および第2陥没部1121は、軸110から外側に行くほど上がる階段状であり得る。第1突出部1170および第2突出部1171は、第1陥没部1120及び第2陥没部1121に相補的に、軸110から外側に行くほど下がる階段状であり得る。
【0151】
また、第1部分121に溝が形成されており、その溝内には多数の第5磁石ユニット321が配置されることも可能である。
【0152】
図19乃至
図22は本発明の他の実施形態に係る電力生成装置を説明する図である。説明の便宜上、
図1乃至
図16を参照して、説明したのと異なる点を中心に説明する。
【0153】
図19は第1非回転体を説明する図であり、回転体の第2部分と向かい合う面であり得る。
図20は
図19の非回転体に設置された多数の第1磁石ユニットの関係を説明するための概念図である。
図21は回転体を説明する図であって、第1非回転体と向かい合う面であり得る。
図22は
図21の非回転体に設置された多数の第2磁石ユニットの関係を説明するための概念図である。
【0154】
まず、
図19を参照すると、各列L1、L2、L3には、互いに離隔した多数の第1磁石ユニット271、272、275が配置される。具体的には、第1列L1に配置された多数の第1磁石ユニット271の数と、第2列L2に配置された多数の第1磁石ユニット272の数とは同一であってもよい。例えば、各列L1、L2、L3には18個の第1磁石ユニット271、272、275を配置できる。
【0155】
図21を参照すると、各列L4、L5、L6には、互いに離隔した多数の第2磁石ユニット221、222、225が配置される。各列L4、L5、L6に配置された多数の第2磁石ユニット221、222、225の数は互いに異なる。
【0156】
前述したように、第1列L1の少なくとも一部と第4列L4の少なくとも一部とが向かい合い、第2列L2の少なくとも一部と第5列L5の少なくとも一部とが向かい合い、第3列L3の少なくとも一部と第6列L6の少なくとも一部とが向かい合うことができる。
【0157】
このような場合、回転体120の多数の列L4、L5、L6のうちのいずれか一列(例えば、L4)に配置される第2磁石ユニット221の数と、向かい合う列(例えば、L1)に配置される第1磁石ユニット271の数とは互いに同一であり得る。
【0158】
また、回転体120の多数の列L4、L5、L6のうちの残りの列(例えば、L5、L6)に配置される第2磁石ユニット222、225の数は、向かい合う列(たとえば、L2、L3)に配置される第1磁石ユニット272、275の数とは異なり得る。特に、残りの列(例えば、L5、L6)のうちのいずれか一列(例えば、L5)に配置される第2磁石ユニット222の数は、向かい合う列(例えば、L2)に配置される第1磁石ユニット272よりも小さくてもよい。これに対し、残りの列(例えば、L5、L6)のうちのいずれか一列(例えば、L6)に配置される第2磁石ユニット225の数は、向かい合う列(例えば、L3)に配置される第1磁石ユニット275より大きくてもよい。
【0159】
例えば、第1非回転体170の各列L1、L2、L3には、それぞれ18個の第1磁石ユニット271、272、275が配置される。回転体120の第4列L4に配置された第2磁石ユニット221の数は18個、第5列L5に配置された第2磁石ユニット222の数は16個、第6列L6に配置された第2磁石ユニット225の数は20個であってもよい。ここで、具体的な数は例示的なものに過ぎない。
【0160】
一方、
図7において、回転体120の各列L4、L5、L6に配置された第2磁石ユニット221、222、225は、互いに位相差があるように配置された。これに対し、
図21において、2つのポイントPB1、PB2で3つの第2磁石ユニット221、222、225が同時に開始するように配置される。すなわち、3つの第2磁石ユニット221、222、225の一側壁(左側側壁)を実質的に並んでいるように配置できる。
【0161】
例えば、第4列L4に配置された第2磁石ユニット221の大きさ(または幅)、および隣接する第2磁石ユニット221間の間隔W4が一定である。第5列L5に配置された第2磁石ユニット222の大きさ(または幅)、および隣接する第2磁石ユニット222間の間隔W5が一定である。第6列L6に配置された第2磁石ユニット225の大きさ(または幅)、および隣接する第2磁石ユニット225間の間隔W6が一定である。各列に配置される第2磁石ユニット221、222、225の数が互いに異なる。これらの条件が満足される場合、これらのポイントPB1、PB2は、回転体120の各列L4、L5、L6に配置された第2磁石ユニット221、222、225の数の最大公約数によって異なり得る。具体的には、各列L4、L5、L6に配置された第2磁石ユニット221、222、225の数は、互いに同一ではなく、2つ以上の最大公約数を有することができる。
図21では、18、16、20の最大公約数が2であるので、2つのポイントPB1、PB2が生じうる。例えば、各列L4、L5、L6の数が16、12、20であれば、最大公約数が4であるので、4つのポイントが生じうる。
【0162】
図20を参照すると、軸110を中心に外方へ向かう2本の直線a1、a2を引いたとき、第1列L1の第1磁石ユニット271の側壁の一部、第2列L2の第1磁石ユニット272の側壁の一部、第3列L3の第1磁石ユニット275の側壁の一部が2本の直線a1、a2に接することができる。例えば、各第1磁石ユニット271、272、275の側壁が直線a1、a2よりもさらに傾いた形態であるからである。
【0163】
同様に、
図22を参照すると、軸110を中心に外方へ向かう直線a3は、第4列L4の第2磁石ユニット221の側壁の一部と接することができる。軸110を中心に外方へ向かう直線a4は、第5列L5の第2磁石ユニット222の側壁の一部と接することができる。軸110を中心に外方へ向かう直線a6は、第6列L6の第2磁石ユニット225の側壁の一部と接することができる。
【0164】
図23は本発明の他の実施形態に係る電力生成装置を説明するための図である。
図1乃至
図22を参照して、説明した電力生成装置を具体的に実現した例示製品である。
【0165】
図23および
図24はそれぞれ、本発明の他の実施形態に係る電力生成装置の斜視図および側面図であり、
図25は
図24のA−Aに沿った断面図である。
【0166】
図23および
図24を参照すると、本発明の他の実施形態に係る電力生成装置は、軸2110、回転体2120、第1非回転体2170、第2非回転体2171、第1ハンドル2410、第2ハンドル2420、ボールねじ(ball screw)2411、2412、2413、2414、ベアリングホルダー(bearing holder)2222、ベベルシャフト(bevel shaft)2224、2228、ベベルギア(bevel gear)2226、レベリングフット(leveling foot)2610、下部支持台2310、中間支持台2315、上部支持台2320、クラッチ(clutch)2510、2520、モーター2001、ガイドシャフト2307などを含むことができる。
【0167】
下部支持台2310と上部支持台2320との間にガイドシャフト2307が配置される。ガイドシャフト2307は、下部支持台2310と上部支持台2320との間を離隔させるために配置される。例えば、ガイドシャフト2307は、4つであり、下部支持台2310の角と上部支持台2320の角に配置できる。レベリングフット2610は下部支持台2310の高さを調整することができる。
【0168】
上部支持台2320上にクラッチ2510とモーター2001を配置できる。クラッチ2510のオン/オフ動作によって、モーター2001が回転するか或いは回転しない。バッテリーは、モーター2001の内部に含まれてもよく、モーター2001の外部に配置されてもよい。また、モーター2001はDCモーターであり得るが、これに限定されない。
【0169】
下部支持台2310と上部支持台2320との間の空間に、第1非回転体2170、第2非回転体2171、回転体2120、軸2110などの構成要素を配置できる。軸110はモーター2001に連結される。モーター2001の動作に応じて軸110が回転する。
図1乃至
図22を参照して説明したように、モーター2001は、第1期間の間にオン状態になって動作し、第1期間後の第2期間の間にオフ状態になる。モーター2001がオフ状態である間に、回転体2120は磁場サーフィン動作によって回転することができる。
【0170】
第1ハンドル2410を回転させて第1非回転体2170の位置(すなわち、第1非回転体2170と回転体2120との間の間隔)を調整することができる。同様に、第2ハンドル2420を回転させて第2非回転体2171の位置(すなわち、第2非回転体2171と回転体2120との間の間隔)を調整することができる。
【0171】
例えば、第2ハンドル2420を回転させると、ベベルシャフト2224が回転し、ベベルギア2226が回転する。ベベルギア2226を媒介としてベベルシャフト2228も回転する。ボールねじ2413、2414はベベルシャフト2228の回転運動を第2非回転体2171の直線運動(上下運動)に変える。
【0172】
説明の便宜上、
図23乃至
図25において、多数の第1磁石ユニット271、272、275、多数の第2磁石ユニット221、222、225、多数の第3磁石ユニット221a、222a、225a、多数の第4磁石ユニット271a、272a、275a、多数の第5磁石ユニット321、多数の第6磁石ユニット371、多数の導体ユニット391などを別途図示しない。
【0173】
第1非回転体170上には、
図3または
図19に示すように、多数の第1磁石ユニット271、272、275を多数の列を成して配置できる。第2非回転体171上には、
図3または
図19に示すように、多数の第4磁石ユニット271a、272a、275aを多数の列を成して配置できる。
【0174】
回転体2120の第2部分122(例えば、上面)上には、多数の第2磁石ユニット221、222、225を
図7または
図21に示すように配置できる。同様に、回転体2120の第3部分123(たとえば、下面)上には、多数の第2磁石ユニット221、222、225を
図7または
図21に示すように配置できる。
【0175】
回転体2120の第1部分121(例えば、側面)上には、多数の第5磁石ユニット321を
図10、
図13乃至
図15に示すように配置できる。中間支持台2315には溝が形成され、溝内には多数の第6磁石ユニット371を
図11に示すように配置できる。
【0176】
一方、第5磁石ユニット321、第6磁石ユニット371、導体ユニット391を除いて回転装置を実現することができる。第5磁石ユニット321、第6磁石ユニット371、導体ユニット391を除けば、回転装置は電気を生産することができない。よって、このような回転装置には他の発電機を連結し、回転装置の回転を利用して発電機が発電を行うようにする。例えば、回転装置と発電機とを機械的に連結することができる。例えば、ベルトで連結してもよく、金属の構造体で直接連結してもよい。例えば、回転装置の軸110が回転することにより、発電機のプーリー(pulley)などが一緒に回転し、これにより、発電機は電気を生産することができる。発電機は、商用化された製品を使用することができる。このような回転装置の実現例は、第5磁石ユニット321、第6磁石ユニット371、導体ユニット391を設置しないことを除いては、
図23乃至
図25に示された形状と同様に実現することができる。例えば、米国公開特許US2016/0141946A1の
図15乃至
図18と類似の構成になれる。
【0177】
図26乃至
図28は本発明の幾つかの実施形態に係る駆動システムに適用できる磁石ユニットの形状を説明するための図である。
図26乃至
図28で説明される磁石ユニットは、回転体120、非回転体170、171などに使用できる。
【0178】
まず、
図28を参照すると、磁石ユニットは、多数の高さE1、E11、E12、E13のうちの少なくとも2つが互いに異なる高さを有することができる。
【0179】
例えば、4つの互いに異なる高さE1、E11、E12、E13を有することができる。図示の如く、E11<E13<E12<E1であり得る。
【0180】
または、磁石ユニットは、3つの互いに異なる高さE1、E11、E12、E13を有することができる。例えば、E11=E13<E12<E1であってもよく、E11<E13=E12<E1であってもよく、E11<E13<E12=E1であってもよい。
【0181】
または、磁石ユニットは、2つの互いに異なる高さE1、E11、E12、E13を有することができる。例えば、E11=E13<E12=E1であってもよく、E11<E13=E12<E1であってもよい。
【0182】
磁石ユニットの高さE1、E11、E12、E13を一定にしなければ、六面体状の磁石ユニットの上面の方向を調節することができる。このようにすることで、磁石ユニットから発散する磁力の方向を調節することができる。
【0183】
また、回転方向Fは、時計回りに図示したが、これに限定されない。
【0184】
一方、
図26に示すように、各列に配置された磁石ユニット1221、1222、1225は、互いに異なる高さE1、E2、E3、および互いに異なる幅D1、D2、D3を有することもできる。このような形状は、各列L1、L2、L3に配置された第1磁石ユニット(
図3の271、272、275)、各列L4、L5、L6に配置された第2磁石ユニット(
図7の221、222、225)に適用することができる。例えば、磁石ユニット1221、1222、1225は、軸110から遠くなるほど高さが低くなることがきる(すなわち、E1>E2>E3)。
【0185】
また、
図27に示すように、各列に配置された磁石ユニット1221、1222、1225それぞれは、少なくとも2つの互いに異なる高さを含むことができる。例えば、磁石ユニット1221は高さE1、E11を含み、第2磁石ユニット1222は高さE2、E12を含み、第2磁石ユニット1225は高さE3、E13を含む。ここで、E1>E11、E2>E12、E3>E13であり得る。このような形状は、各列L1、L2、L3に配置された第1磁石ユニット(
図4の271、272、275)、各列L4、L5、L6に配置された第2磁石ユニット(
図8の221、222、225)に適用することができる。また、回転方向Fは、時計回りに図示したが、これに限定されない。
【0186】
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明がその技術的思想や必須的な特徴を変更せず、他の具体的な形態で実施できるということを理解することができるだろう。よって、以上で記述した実施例は、あらゆる面で例示的なもので、限定的なものではないと理解すべきである。