JP2001506119A - 選定周波数交流電流を供給するための永久磁石発電機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 発電機（２）は磁界の円形配列を生成する少なくとも１つの磁界磁石（２４，２６）の回転リング（２０，２２）および磁界内に所在する発電機出力巻線（３８）のリング（３６）を有する。磁界磁石は永久磁石である。発電機出力巻線（３８）は、当該巻線が磁界からの正味ゼロ磁束に露出されるゼロ位置に対して近付き或いは遠ざかるように変位通路内において可動である。アクチュエータ（４０）による巻線（３８）の動きは、回転磁界磁石（２４，２６）によってこれらの巻線に誘発された電圧の振幅を変える。

Description

【発明の詳細な説明】 選定周波数交流電流を供給するための永久磁石発電機 発明の背景 本発明は、高速回転する永久磁石発電機に関する。この種の発電機は汎用とし て、および、ハイブリッド電気車両、可変速度一定数周波数エンジン‐ゼネレー タセット、及び、エネルギ貯蔵フライホイールを含む各種の高等技術において使 用される。 本発明の一目的は、完全制御可能なＡＣ出力信号に容易かつ安価に変換可能な 出力を生成する発電機を提供することにある。 回転発電機は未加工の交流（ＡＣ）信号を生成し、前記信号の周波数は発電機 の回転速度に比例する。例えば、３，６００ｒｐｍで作動中の２極発電機の出力 は６０Ｈｚである。ただし、多くの発電機は、例えば、通常、例えば１０，００ ０ｒｐｍの高速で回転するガスタービンエンジン及びエネルギ貯蔵フライホイー ルのような装置によって駆動され、この場合の回転数は６０Ｈｚの未加工出力信 号を生成するには余りに速過ぎる。超短波発電機ＡＣは殆どの実用的な目的には 適さない。従って、駆動装置と発電機との間に機械的な減速装置を配置するか、 または、高周波ＡＣ発電機出力を先ず直流（ＤＣ）に変換してからより低い周波 数ＡＣに変換する電気回路を利用することが実用的である。 減速機構には減速装置、ベルト、滑車、その他の装置が含まれ、これら全てが 当該システムのコストを引き上げ、保守や修理を必要とし本質的に当該システム の総合効率を低下させる。 高周波発電機出力信号を処理するための電気回路にはしばしばパルス幅変調（ ＰＷＭ）増幅器が用いられるが、ＰＷＭ増幅器は高価であり、電気ノイズを発し 、発生する多量の熱を発散させるための大型ヒートシンクを必要とする。これら の出力は変動し易いので、更に、例えば高価でしかも故障し易い電解コンデンサ のような大型の電気フィルタバンクを必要とする。 高速発電機の電気出力を処理するための先行技術によるＰＷＭ回路増幅器を図 １に示す。この増幅器は、４個のダイオードで構成され、高周波の未加工ＡＣ信 号を脈動ＤＣ信号に変換する全波整流器３、および、所要周波数のＡＣ信号を生 成するために選定済みのパターンに従ってオン・オフされ、４個の絶縁ゲート二 極式トランジスタ（ＩＧＢＴ）で形成されたＨ‐ブリッジであるインバーター回 路５を含む。この信号はフィルタネットワーク７及び変圧器９を介して電気負荷 に供給される。高電圧がそれらの両端に印加された場合にＩＧＢＴはオン・オフ される。これは、結果的に電力損失を生じ、望ましくない電気ノイズを発生する 。 本発明を利用するシステムにおいては、発電機出力信号波形は、発電機の正常 回転運動に無関係な発振運動を発電機出力巻線に与えるアクチュエータを使うこ とによって影響される。振動運動は発電機出力巻線を発電機がゼロに近い出力電 圧を生成するゼロ磁束位置に対して近付き或いは遠ざかるように移動させる。こ の振動運動の振動数は当該装置の最終交流電流出力の選定済み所要周波数に等し い。請求の範囲においては、この周波数を「機械的振動周波数」と称する。未加 工の発電機出力を有用な所要周波数のＡＣに変換することを簡易化するために、 アクチュエータを交流電流で駆動し、所要周波数を持つ機械的な振動を発生させ る。アクチュエータを駆動するために必要な電力は比較的小さく、発電機の出力 電力の１％未満であることが好ましい。 本発明の発電機からの出力信号の波形、および、この波形と発電機出力巻線を 移動させるアクチュエータに電源を供給する信号の周波数との間の関係により、 発電機出力を処理するためのあらゆる電子回路を簡素化することが出来る。この 回路は、高い電力定格製品（例えば、１メガワット以上）が市販されており、例 えばＩＧＢＴのような電子スイッチよりも安価であるサイリスタ（しばしば、Ｓ ＣＲと称する）のような電子スイッチを使うことができる。ＳＣＲは電圧がゼロ 又はこれに近い場合にオン・オフ切り替えされるので、電力損失が少なく、電気 ノイズが最小化される。 出力処理回路を備えた本発明に基づく変位応答発電機（ＤＲＧ）は機械的トラ ンスミッション又はＰＷＭ増幅器技術を利用する既存のシステムよりかなり小さ く、安価で、更に効率的であり、信頼度が高いことが信じられている。 発明の概要 本発明は、選定された周波数の交流電流を供給するための永久磁石発電機に関 する。前記の発電機は、ループアセンブリ及び磁石アセンブリを有し、一方は他 方に対して回転可能である。磁石アセンブリは、周辺上の位置によって大きさが 変化する磁界の円形配列を提供するように構成された磁界磁石の少なくとも１個 のリングを有する。ループアセンブリは、磁界内に配置されて当該ループアセン ブリの周辺上の異なる位置を占有する電導性出力ループの少なくとも１個のリン グを有する。ループアセンブリの少なくとも一部分は磁界における変位通路に沿 って可動であり、磁石アセンブリとループアセンブリとの間の相対的な回転とは 無関係に磁界に対して出力ループの位置を変化させる。アクチュエータ手段は、 変位通路に沿って機械的振動周波数を持つ振動運動をループアセンブリに与える 変位運動を提供する。機械的振動周波数は選定済み周波数と一致する。回転運動 および振動運動は、ループアセンブリにおいて、ループアセンブリの変位および の回転運動の関数である誘導電流周波数の関数として変調された振幅を持つ未加 工の振幅変調出力信号を提供する。誘導電流の周波数は機械的な振動周波数より 高く、機械的な振動周波数の少なくとも１０倍であることが好ましい。信号プロ セッサは、未加工の出力信号を機械的な振動周波数を持つ交流電流信号に変換す る。 本発明は有益であるが選択任意な多くの特徴を備える。例えば、上記の変位運 動のためには磁石アセンブリを回転させ、ループアセンブリを支持することが好 ましい。ローレンツ力タイプのアクチュエータ、即ち、磁界内に設置された電気 導体を有するアクチュエータ、および、変位通路内においてループアセンブリを 移動させるローレンツ力を発生させるために電気導体に電流を供給するための手 段を利用することが望ましい。ここに発表する電気導体は複数のループを巻いて 形成された巻線である。一方のタイプでは、ループは回転軸から間隔を保って、 半径方向に広がる磁界内に配置される。別のタイプでは、ループは回転軸から間 隔を保って、軸方向に広がる磁界内に配置される。更に別のタイプでは、ループ は回転軸と同心である。ループアセンブリをその変位通路内で移動させるローレ ンツ力を制御するために、アクチュエータループにおける電流を制御するための 手段が装備される。 更に、ループアセンブリの変位運動を導く複数の柔軟部材上にループアセンブ リを支持することが非常に望ましい。各々の柔軟部材は静止部分と可動部分を有 する。柔軟部材の可動部分はループアセンブリに対して固定され、変位通路に平 行に可動である。ループアセンブリを所与の位置にバイアスさせるために、柔軟 部材は弾性を備えていても差し支えない。ループアセンブリが軸方向に可動な発 電機において、好ましい柔軟部材は、軸方向運動に関してループアセンブリを支 持および案内するために相互に平行配置され、軸方向に相互に間隔を保つダイア フラムであることが好ましい。 出力ループは非磁性コアを有し、これらのループのリングは、磁界磁石と磁石 によって引きつけられることが可能な本体との間の間隙内に位置していることが 好ましい。この磁気による引きつけ可能な本体は、磁石の背鉄または対向リング であっても差し支えない。間隙の厚さは、回転軸と当該間隙内に所在する出力ル ープの中心との間の距離の５分の１未満である。 磁界磁石は、それぞれ隣接磁界磁石の極性と反対の極性を持ち、それによって 隣接磁界は反対向きになるように配列される。磁界磁石リングの構成に応じて、 この隣接性は半径方向、軸方向、または、周辺的であっても差し支えない。 図１−７および１４−２２に例示された幾つかの本発明実施例においては、出 力ループの変位運動は軸方向であり、磁界磁石の第１リングおよび磁界磁石の第 ２リングを備える。磁界磁石の第２リングは磁界磁石の第１リングに対して軸方 向に片寄っており、磁界磁石は半径方向の磁界を提供するように配置される。軸 方向の変位通路内におけるループの動きは、磁界磁石の第１リングからの磁場に 対する出力ループの露出を増加させ、磁界磁石の第２リングに対する出力ループ の露出を減少させるように出力ループの位置を変える。 本発明の他の実施例において、図２３−２７に示すようにループの変位運動が 半径方向である場合、軸方向の磁界を提供するように磁界磁石が配置される。こ の場合、磁界磁石の第１リングと磁界磁石の第２リングとを備える。磁界磁石の 第１リングは磁界磁石の第２リングから半径方向に間隔を保つ。各々の出力ルー プは、磁界磁石の両方のリングによって生成された磁界内に位置し、これにより 、半径方向の変位運動は出力ループの位置を変える。この位置変化は、磁界磁石 の第１リングからの磁界への出力ループの露出を増加させ、磁界磁石の第２リン グからの磁界への同一出力ループの露出を減少させる。 本発明の他のバージョンにおいて、変位運動は出力ループの２つのリングの間 の相対的な角運動である。この種のバージョンの例を図２８−３９に示す。ルー プアセンブリは、ループの第１および第２リングを有する。これらのリングは同 心であり、変位運動は、第１リングのループと第２リングのループとの間の相対 的な角位置を変えるループの第１リングの角運動である。第１リングのループは 、未加工出力信号を供給するように、第２リングのループへ電気的に接続される 。角変位運動は、それぞれの磁界に対する出力ループの１つの位置を変え、ひい ては、未加工の出力信号を変え、それによって、出力ループの第１および第２リ ングにおける誘導電圧の間に位相差を生じさせる。 比較的角変位し易い出力ループリングは図２８−３４に示すように、重なるこ ともあり、この場合には、磁界磁石の一方のリングからの磁界にそれらのリング が同時に露出される。その代りに、図３５−３９に示すように、磁界磁石の軸方 向に間隔を保った２つのリングを装備することが出来る。磁界磁石の一方のリン グは、ループの第１リングに磁界を提供し、磁界磁石のもう一方のリングは、出 力ループの第２リングに磁界を提供する。 本発明の幾つかの実施例において、磁石アセンブリとループアセンブリとの間 の相対的な回転期間中にループが正味ゼロの磁束に露出されるようなゼロ位置が 変位通路に含まれる。振動運動にはゼロ位置の反対側における半サイクルが含ま れる。発電機は、ループアセンブリがゼロ位置まで可動であるように作成するこ とが出来る。 信号プロセッサは、ブリッジとして構成されたダイオード又はサイリスタいず れかの少なくとも４個の半導体スイッチを有することが好ましい。未加工の発電 機出力信号がゼロ電圧と交差する際にブリッジの状態が変化し、当該ブリッジは 、未加工の出力信号を機械的な振動周波数を持つ交流信号に変換する。信号プロ セッサは、実質的に正弦波である交流信号を供給するためにブリッジ出力を平滑 化するコンデンサ、及び／又は、インダクタを備えても差し支えない。 図８および９に示す回路によって例示される信号プロセッサには全波整流器と 変圧器が含まれる。全波整流器は、その出力にゼロ電圧を表す軸を横切らない正 弦波形の信号を生成する。変圧器の一次巻線は整流器の出力へ接続され、同じく 変圧器の二次巻線は機械的な振動周波数を持つ交流信号を供給する。 図１０および１１に関連して述べるように、信号プロセッサの一実施例は、同 じ隣接半波を持つ信号を生成するための全波整流器、および、交流電流出力信号 を供給するために半波を交互に反転させるためのインバーター回路を有する。 アクチュエータ手段は多くの形式をとっても差し支えない。図１４、１５、及 び、１６に示す本発明の一実施例において、アクチュエータループの少なくとも １つのリングは磁石アセンブリの磁界内に配置される。この実施例において、ア クチュエータ手段は、磁界磁石の第１リングの磁界内に所在するアクチュエータ ループの第１リングおよび磁界磁石の第２リングの磁界内に所在するアクチュエ ータの第２リングを備える。アクチュエータループの第１および第２リングはル ープアセンブリに関して固定される。磁界における運動によってアクチュエータ ループに誘導された電流はループアセンブリを軸方向に移動させるローレンツ力 を生成するように制御される。 その代りに、図１７−２２に示すように、アクチュエータ手段は、磁石の第１ リングと磁石の第２リング両方の磁界内に位置するアクチュエータループのリン グをそうびしても差し支えない。アクチュエータループのリングは、アクチュエ ータループを流れる電流がループアセンブリを軸方向に動かすローレンツ力を生 成するようにループアセンブリに対して固定される。 図１７−１９において開示されるーアクチュエータ手段は出力ループの間に位 置するアクチュエータループを有する。出力ループのリングおよびアクチュエー タループのリングは直径が同じであり、出力／アクチュエータリングを形成する 。直径の異なるこの種の２個の出力／アクチュエータリングを備えても差し支え なく、この場合、両者共磁界磁石の２個のリングの磁界内に配置される。 図面の簡単な説明 図１は発電機からの高周波ＡＣをより低い周波数ＡＣに変換するために先行技 術において用いられる回路を示す。 図２は本発明の第１の実施例の斜視図であり、発電機出力巻線がアクチュエー タによって軸方向に移動した状態を示す。 図３は図２の装置の縦方向断面図である。 図４は図２の発電機の図３における線４−４に沿った横方向断面図であり、磁 界磁石リングおよび発電機出力巻線の構成要素を示す。 図５は図３における線５−５に沿って見た図３の装置の横方向断面図であり、 アクチュエータの構成要素を示す。 図６ａ、６ｂ、及び、６ｃは概略図であり、出力巻線の異なる軸位置において 、図２の実施例における発電機出力巻線において電圧が誘発され電流が流れる状 態を示す。 図７は、発電機出力巻線が図６ｂおよび６ｃに示す位置にある場合に生成され るＡＣ波形を示す。 図８は、図２の発電機からの高周波交流電流信号を発電機巻線の軸方向の振動 数に対応するより低い周波数の交流電流信号に変換するための一回路を示す。 図９ａは図８に示す回路に供給される発電機出力の波形を示す。 図９ｂは図８の回路における全波整流器の出力における信号を示す。 図９ｃは図８の回路における変圧器の入力における濾波された波形を示す。 図９ｄは図８の回路における変圧器の出力における濾波された波形を示す。 図１０は、図２の発電機からの高周波交流電流信号をより低い周波数の交流電 流信号に変換するための他の回路を示し、前記周波数は発電機巻線の軸方向の振 動数に相当する。 図１１ａは、図１０に示す回路用の信号を生成するために用いられるアクチュ エータへの電気入力の波形を示す。 図１１ｂは、図１０の回路への入力信号である発電機の出力信号の波形を示す 。 図１１ｃは、全波整流器の出力における図１０の回路の信号を示す。 図１１ｄは、図１１ｃの信号を濾波した結果として得られる信号を示す。 図１１ｅは、図１１ａに示すアクチュエータ信号と同じ周波数の出力信号を生 成するために、１１ｄに示す信号の交番半波が反転された後における図１０の回 路からの出力信号を示す。 図１２は、所要の出力周波数に相当する振動数の機械的振動を発電機出力巻線 に与えるＡＣ電源によりアクチュエータ巻線が電力供給された場合に図２の装置 によって生成された未加工信号を処理するための他の回路を示す。 図１３ａは、発電機の出力信号および図１２の回路の入力信号を示す。 図１３ｂは、図１２の回路におけるＨ‐ブリッジの出力端子において生成され た濾波されていない信号を示す。 図１３ｃは、図１３ｂに示す信号の濾波された形を示す。 図１４は、本発明の第２の実施例の部分的な斜視図であり、この場合の発電機 出力巻線とアクチュエータ巻線との間には重なり関係があり、アクチュエータ巻 線は発電機磁界磁石によって誘発された電流によって電力供給される。 図１５は、図１４の実施例の発電機の構成要素の縦方向断面図である。 図１６は、図１５の線１６−１６に沿った図１４の装置の横断面図である。 図１７は、本発明の第３の実施例の部分的な斜視図であり、アクチュエータ巻 線と発電機巻線は単一シリンダ上の２つのリングに構成されている。 図１８は、図１７の装置の横断面図である。 図１９ａ、１９ｂ、及び、１９ｃは、図１７の発電機の作動原理を示す概略図 である。 図２０は、本発明の第４の実施例の部分的斜視図であり、図１７に示す実施例 の変化機種である。 図２１は、図２０の装置の発電機部分の縦方向断面図である。 図２２は、図２１の線２２−２２に沿った図２０の発電機の横断面図である。 図２３は、本発明の第５の実施例の斜視図であり、発電機出力巻線は発電機出 力信号を変えるために半径方向の変位通路に沿って可動である。 図２４は、図２３の装置の縦方向断面図である。 図２５は、図２４の線２５−２５に沿った断面図であり、発電機磁界磁石の構 成を示す。 図２６は、図２４の線２６−２６に沿った図２３の装置の横断面図であり、こ の装置のアクチュエータセクションにおける磁石リングの構成を示す。 図２７は、図２４の線２７−２７に沿った図２３の装置の断面図であり、発電 機出力巻線を支持するシャフトが半径方向に可動であることを示す。 図２８は、本発明の第６の実施例の部分的斜視図であり、発電機出力巻線は２ つの重なった同心のシリンダに取付けられている。 図２９は、図２８の展開したバージョンであり、発電機出力巻線の内側シリン ダおよびこのシリンダの支持部分を示す。 図３０は、図２８の装置の縦方向断面図であり、アクチュエータ巻線および発 電機出力巻線の内側シリンダを支持する構造を示す。 図３１は、発電機出力巻線がそれらのゼロ磁束位置に相対的に配置された場合 における図２８の装置の横断面図である。 図３２は、図３１と同様の図であるが、角移動位置における発電機出力巻線の 内側シリンダを示す。 図３３ａ、３３ｂ、及び、３３ｃは、図２８の発電機における巻線の角変位の 影響を示すダイアグラムである。 図３４は、図２８の装置によって生成される波形を示す。 図３５は、本発明の第７の実施例の斜視図７であり、発電機はエネルギ貯蔵フ ライホイールと結合されている。２組の巻線は、発電機出力を変えるために角度 的に移動可能である。 図３６は、図３５の装置の縦方向断面図である。 図３７は、磁石および巻線の上側リングを外した状態における図３５の線３７ −３７に沿った水平断面図である。 図３８は、磁石および巻線の下側リングを外した状態における図３５の線３８ −３８に沿った水平断面図である。 図３９は、図３５の装置に用いられる巻線の好ましい形式の透視斜視図である 。 好ましい実施例の詳細な説明 第１実施例 図２および３は、永久磁石の回転リング、回転永久磁から発散する磁界内に配 置された発電機出力巻線の非回転リング、および、発電機の出力を変えるために 軸方向の変位通路内で発電機巻線のリングを動かすアクチュエータコイルを有す る本発明の第１実施例を示す。この装置２は、アルミニウムによって形成され、 円筒形本体６、円筒形セグメント８、および、２つの末端片１０と１２を含む非 磁性ハウジング４を有する。前記ハウジング内には、任意装備のフライホイール １７及び磁石アセンブリ１８を回転させる回転シャフト１６を備えた原動機１４ を有する。 原動機１４はガスタービンエンジンであることが好ましいが、内燃機関、電動 機または他の適当な駆動手段であっても差し支えない。 図２において相互に垂直な３個の矢印ｘ、ｙ、ｚによって表される直交基準系 において、ｚ‐軸は軸方向であって回転軸と同じである。ｚ‐軸は水平であるが 、図３５と関連して次に記述する装置の場合のように垂直であっても差し支えな い。水平ｘ軸と垂直ｙ軸は、図２においては垂直である半径方向平面を規定する 。 磁石アセンブリ１８は円筒形の内側背鉄２０及び円筒形の外側背鉄２２を有す る。外側背鉄２２は、軸方法に間隔を保った発電機磁界磁石の２個のリング２４ と２６、及び、軸方法に間隔を保ったアクチュエータ磁石の２個のリング２８と ３０を備える。これらの磁石は背鉄２９に取付けられ、結果的に、ハウジング４ の本体６に堅固に取り付けられる。内側背鉄と外側背鉄との間において、非磁気 性取付けシリンダ円筒３４は、発電機出力巻線３８のリング３６、及び、２個の 環状アクチュエータ巻線４０と４２を支持する。「背鉄」は磁石により引きつけ 可能な物体であるので、永久磁界磁石から発散する磁束に通路を提供する。 発電機出力巻線３８は、背鉄２０と内側に向かって対面する磁界磁石の極面と の間の環状間隙内に配置される。この間隙の厚さはシリンダ３４の半径の５分の １未満である。この半径は、任意の出力巻線３８の回転軸と中心との間の距離を 表す。 各巻線３８は、相互に直列接続された複数のワイヤ製ループを含むように１つ 又は複数の連続したワイヤを巻くことによって形成される。巻線は、１つの単一 ループとして、又は、相互に並列接続された複数のループによって形成可能であ るので、広義における用語「ループ」および「ループアセンブリ」は、それぞれ 巻線および巻線のリングを記述するために請求の範囲において用いられる。 巻線３８はコイルアセンブリ上の異なる周辺位置を占有する。従って、図３５ に示すように、これらの巻線は相互に合致することはないが重なっても差し支え ない。 シリンダ３４は、ハウジング４に固定され、かつ取付けシリンダ３４およびそ れに取り付けられた巻線を矢印ｚによって示される軸方向に移動させるに充分な 柔軟性を有する弾力のある１対のダイアフラム４４と４６によって支持され、か つ導かれる。ダイアフラムは並置され、軸方向に相互に間隔を保つ。ダイアフラ ムの周辺部分は静止し、内側部分は前記のループアセンブリに対して固定される 。ダイアフラムは図３に示す中立またはゼロ磁束位置に向かって出力ループアセ ンブリをバイアスさせる。 各磁石リング２４と２６は、放射状に分極された８個の永久磁石によって形成 される。図４に示すように、各磁石はリングの円周上４５度を占有し、極性は磁 石から磁石へ交互配置される。アクチュエータ磁石リング２８と３０は、図５に 示すように各リングにおける極性が画一であること以外は同じである。リング２ ８と３０の極性は反対である。 図４に示すリング２４のように、周辺上に交互に配置された極性を持つ磁石の 連続したリングでなくて、例えば、周辺上で相互に間隔を保ち、画一な極性だけ を有する磁石のリングを形成することが可能である。これらのタイプの磁石リン グは、両者とも、周辺上の位置によって大きさが変わる磁界の円形配列を提供す る。 磁石アセンブリのリング２４と２６は直径が等しく、同心であり、軸方向にお いて相互に偏って配置される。発電機出力巻線３８は、磁界磁石の両リング２４ と２６の磁界内に所在する。これらの出力巻線３８が軸方向に変位すると、各巻 線が第１磁石リング２４の磁界と第２磁石リング２６の磁界に露出される割合が 変化する。 巻線３８のリング３６の軸方向の変位は、環状磁石リング２８と３０、及び、 取付けシリンダ３４上に螺旋状に巻かれた円筒形巻線４０と４２によって生じる 。電源は巻線４０および４２に電力を供給し、電流の大きさ及び方向はシリンダ ３４の軸運動の方向および振幅を決定し、ひいては、発電機巻線３８が磁界磁石 の２個のリング２４と２６の磁場に露出される範囲に影響する。 巻線３８は、磁界におけるｚ‐軸方向の変位通路に沿ってゼロ位置に向かい、 そして、ゼロ位置から遠ざかる方向に可動であり、前記巻線は、前記のゼロ位置 において、２個の永久磁石リングの反対方向の磁場に平等に露出される。ゼロ位 置において、前記巻線は、磁石リング２４と２６からの正味ゼロ磁束に露出され る。アクチュエータ巻線４０と４２に交流が供給されると、取付けシリンダ及び その上の巻線の軸方向運動は振動性であるので、ゼロ位置の反対側に変位運動を 起こさせる。 図６ａ、６ｂ、及び、６ｃは、発電機出力巻線３８の１つに電圧が誘発される 状態を図形で示す。巻線は、図の紙面に入る方法に向かう磁界Ｆdおよび図の紙 面から出て来る方法に向かう磁界Ｆuに露出される場所に位置する。磁界磁石ア センブリが回転すると磁場を矢印Ｖの方向に動かす。巻線３８は磁場通路長さ方 向の固定した場所に位置する。 図６ａに示す中性またはゼロ磁束位置において、巻線３８は、左右の磁界リン グに平等に露出される。図６ｂにおいて、巻線はそのアクチュエータによって左 方へ移動させられ、その結果、右磁界リングよりも左磁界リングの方に余計に露 出される。従って、発電機が負荷に接続されると、電流は矢印４８方向に流れる 。左に移動したループが次の反対方向の磁場内に所在すると、電流方向が変化す る。これにより、図７に波形５０として示す交流電圧を生成する。図６ｃに示さ うように巻線が右位置に移動した場合に、図７に示す反対波形５２が生じる。誘 導電圧の搬送周波数は磁石リングの回転速度に依存し、その振幅は矢印ｚで示す 軸方向変位通路の方向におけるゼロ磁束位置からの軸方向への巻線３８変位に依 存する。あらゆる所与の変位位置に関して、この振幅は発電機の回転速度および 永久磁石磁磁界の磁束密度にも比例する。ループアセンブリがその変位通路に沿 って移動すると、磁石アセンブリとループアセンブリとの間の相対的な回転とは 無関係に磁界に関する出力ループの位置が変化する。 以上の説明から、アクチュエータ巻線４０と４２に電力が供給されていない場 合には、磁石および巻線の不完全性に起因する問題とならない程度の出力は別と して発電機は一切の出力を供給しないことが理解されるはずである。発電機巻線 ３８はそれらのゼロ磁束位置に所在する。ただし、アクチュエータ巻線に電力が 供給されると、取付けシリンダ３４は軸方向に移動し、発電機巻線３８をそれら のゼロ磁束位置から変位させ、その結果、出力巻線３８に交流電圧が発生する。 この電圧は、信号プロセッサによって最終的な出力信号に変換可能な未加工の振 幅変調出力信号を構成する。未加工の出力信号は、搬送周波数と変調された振幅 を持つ点に関してＡＭ無線信号に類似する振幅変調信号である。請求項の範囲に おいて、発電機出力信号の搬送周波数は「誘導電流周波数」と称する。前記周波 数は、通常、一定であり、発電機の回転速度の関数ある。この未加工出力信号の 振幅は、ループアセンブリの変位の関数として変調される。この変位はループア センブリの振動運動の形をとり、この振動性運動の周波数は所要の最終発電機出 力信号の選定済み周波数に等しい。誘導電流周波数は機械的な振動周波数より高 く、機械的な振動周波数の少なくとも１０倍であることが好ましい。 発電機２の出力巻線からの未加工信号を処理するための基礎回路を図８に示す 。この回路に供給される発電機出力信号を図９ａに示す。前記信号は発電機の回 転速度に依存する搬送周波数を持つ交流である。この信号は、全波整流器ブリッ ジ５６として構成された４個のダイオードへ線５４によって伝達される。図９ｂ に示すこのブリッジの出力は、ゼロ電圧を表す軸を横切らない正弦波である。前 記出力は、コンデンサ５７及びインダクタとして作用する変圧器５８の一次巻線 によって、任意に、平滑化しても差し支えない。信号プロセッサの出力Ｖ0は変 圧器５８の二次巻線からと取り出され、その波形を図９ｄに示す。フィードバッ クループ６２は、最終的に発電機のアクチュエータ巻線４０と４２に接続する制 御装置へ接続しても差し支えない。 図１０に示す交流出力回路は交流電力出力を供給することが出来る。この回路 ６４は、回線６６により変位応答発電機２の出力巻線に結合される。図１０の回 路によって受け取られる未加工の振幅変調出力信号を図１１ｂに示す。前記信号 は発電機の回転速度の関数である高周波を有する交流である。３０サイクルを図 １１ｂに示す。振幅はゼロ磁束位置からの巻線３８変位に依存し、時点ｔ₀、ｔ₁ 、ｔ₂、ｔ₃における最小値から最小値の中間で発生する最大値まで変化する 。アクチュエータ巻線の軸方向運動を起こさせるために当該アクチュエータ巻線 に供給される信号は、図１１ａに示すように、ＡＣ信号であるので、前記巻線は ゼロ磁束位置に対して振動性様式で移動する。ループアセンブリは、アクチュエ ータ巻線に供給されるＡＣ信号と同位相を保って振動する。当該アクチュエータ によって起こされる機械振動の振動数（この実施例においては、巻線‐作動化信 号の周波数と同じである）は発電機の未加工出力信号の搬送周波数の約１０％で あることが好ましく、信号プロセッサの所要出力周波数に等しい。 線６６は、図１１ｂに示す未加工の振幅変調出力信号を伝達し、全波ブリッジ 整流器またはＡＣ出力のＤＣへの整流を提供する他の任意の従来型整流回路であ っても差し支えない整流回路６８に結合される。整流回路（図１１ｃ）の出力は 、整流器の出力を図１１ｄに示す信号へ濾波するインダクタ７０およびコンデン サ７２へ任意に結合しても差し支えない。 次に、信号は、半導体スイッチ７６、７８、９０、及び、８２によって形成さ れるＨ‐ブリッジ７４を有するスイッチングエレメントのネットワークによって 処理される。このブリッジ７４は、図１１ｅに示す交流出力信号を供給するため に、信号における交互半波を反転する。 スイッチ７６と７８は、スイッチ８０と８２のように、直列結合される。２個 のスイッチペアはそれぞれコンデンサ７２に並列結合される。各スイッチペアは 、例えば、ぺア７６／７８が出力端子８４を提供するように、２つのスイッチの 間に形成されたノードにおいて出力を供給し、同時に、ぺア８０／８２は出力端 ８６を提供する。負荷８８は、通常、出力端子８４と８６を介して結合され、付 加的フィードバック線８９は、アクチュエータ巻線用負荷８８から制御回路９０ へ提供されれる。スイッチ７６、７８、８０、及び、８２は、しばしばケイ素制 御整流器（ＳＣＲ）と呼ばれるサイリスタであるが その代わりに、例えばＭＯＳＦＥＴまたはＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラト ランジスタ）のような任意のタイプの高出力電力半導体スイッチであっても差し 支えない。 図１２は、本発明に基づいて未加工の発電機出力信号を処理するための現時点 において好ましいシステムを示す。この回路において、発電機からの出力は、各 々が４個のＳＣＲを有する２つの脚９２、９４を備えたＨ‐ブリッジに供給され る。脚９２におけるＳＣＲは、参照番号９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、及び、９２ｄ によって識別され、脚９４におけるＳＣＲは、参照番号９４ａ、９４ｂ、９４ｃ 、および９４ｄによって識別される。両脚への入力は、発電機出力端子に接続さ れ、各ブリッジ脚の出力は、負荷９９が接続される出力端子９６、９８の１つに 接続される。ＳＣＲは、高い周波数の発電機出力信号を、実用的な高出力用、即 ち１０キロワット以上に関係する応用例に適したより低い周波数の信号に変換す るために適切な回数だけオン・オフされる。 同時に信号プロセッサ入力でもある発電機出力を図１３ａに示す。この場合、 その搬送周波数は一定であり、かつ発電機の回転速度の関数であることが分かる 。図１３ａに示す信号の振幅は、以前に説明したように、発電機の出力巻線アセ ンブリの変位の関数として変化する。ループアセンブリがそのゼロ磁束位置の近 くに位置する場合にはより低いピーク電圧が生成され、ループアセンブリがその ゼロ磁束位置から最大変位している場合には正および負の最大ピーク電圧が生成 される。 Ｈ‐ブリッジ脚９２、９４におけるＳＣＲは、図１３ａに示す未加工の発電機 出力信号を図１３ｂに示す信号に変換するためにオン・オフされる。更に詳細に は、未加工の発電機出力信号がゼロ電圧でありさえすればＨ‐ブリッジの状態は 変更される。時点ｔ₀とｔ₁の間には、負の期間中ＳＣＲ９２ｃと９４ａだけがオ ンであり、正の期間中ＳＣＲ９２ｂと９４ｄだけがオンである。従って、図１３ ｂに示すように、正の半サイクルは正の状態を維持し、負の半サイクルは反転し て正になる。これとは逆に、時点ｔ₁とｔ₂との間では、正の半サイクルは反転し て負となり、負の半サイクルは負の状態を維持する。この期間中にこの結果を達 成するために、負の半サイクルはＳＣＲ９２ａと９４ｃだけがオンであり、正の 半サイクルはＳＣＲ９２ｄと９４ｂだけがオンである。時点ｔ₂からｔ₃までは負 の半サイクルがだけ反転され、時点ｔ₃からｔ₄までは正の半サイクルだけが反転 され、このようにして、図１３ｂに示す信号を供給する。電圧がゼロ又はゼロに 近い場合にＳＣＲはオン・オフ切り替えされるので、電力損失が低く、電気ノイ ズは最小化される。 時点ｔ₀からｔ₁までは、正の半サイクルのピークが正弦波の正の半分を規定す る。時点ｔ₁からｔ₂までは、負の半サイクルのピークは、概略、正弦の負の半分 の形である。 図１３ｂに示す信号は、図１３ｃに示す波形に信号を平滑化するためにコンデ ンサ１００（図１２）によって濾波されることが好ましい。これは実質的には正 弦波であり、その周波数は６０Ｈｚ又は他の任意の所要出力周波数である。 図８、１０、及び、１２に関連して図示および記述した回路は、続いて記述す る本発明の実施例に関連して使用するために適切である。 第２実施例 図１４−１６に示す実施例において、発電機出力巻線および発電機磁界磁石の 位置および機能は図２の場合と実質的に同じである。図２の実施例における磁石 リング２４及び２６と同じ発電機磁界磁石の２つのリング１２４及び１２６があ る。発電機出力巻線１３８は取付けシリンダ１３４に埋め込まれ、軸方向の変位 通路ｚ内において動かされる。取付けシリンダ１３４は、２つのダイアフラム１ ４４と１４６にによってハウジング１０４上に支持される。ダイアフラムは軸方 向に柔軟であるので、取付けシリンダ１３４及び巻線１３８は巻線１３８が発電 機磁石の２つのリング１２４と１２６からの磁界に露出される比例の範囲を変え るように軸方向に可動である。 この実施例における発電機出力巻線１３８と取付けシリンダの軸方向の動きは 図１６に示すように取付けシリンダに埋め込まれた制御アクチュエータ巻線によ って生成される。これらのアクチュエータ巻線の２つのリング１４０と１４２が ある。各リングは、取付けシリンダ１３４の円周の約４５度の部分を占有する８ 個の巻線から成る。シリンダ円筒１３４は、回転磁界によりリング１４０と１４ ２における巻線に誘導される電流の流れを制御することによって軸方向に動かさ れる。図１４に示すように、リング１４０における各巻線は磁石リング１２４か ら発生する磁界内に位置し、リング１４２における各巻線は磁石リング１２６か らの磁界内に位置する。リング１４０における巻線は直列または並列に一緒に接 続され、前記リングからの２つのリード（図示せず）がある。ソリッドステート スイッチ（図示せず）がこれらのリードを接続する。リング１４２における巻線 は同様に接続され、それらのリードは別のソリッドステートスイッチによって接 続される。回転磁界は、リング１４０と１４２における巻線内に電圧を誘発する が、スイッチが開いている場合には、それぞれのリングにおける巻線を通って一 切の電流は流れることができないので、取付けシリンダ円筒１３４には一切の軸 方向変位力はかからない。ただし、リング１４０と関連したスイッチが閉じてい る場合には、誘導電圧によって発生した電流はリング１４０における巻線を経て 流れる。磁石リング１２４からの磁界にこれらの電流がながれている巻線が存在 するために、取付けシリンダ１３４にローレンツ力がかかり、前記シリンダおよ び発電機巻線１３８のリングを図１４における左軸方向に動かす。この原理は、 ここに参考として組み込まれている米国特許５，４６９，００６に更に詳細に説 明されている。リング１４２におけるアクチュエータ巻線と関連した位置制御ス イッチを閉じることによって、取付けシリンダは右反対方向に動く。 第３実施例 図１７、１８、１９ａ、１９ｂ、及び、１９ｃに示す装置は回転発電機磁界磁 石、および、既に述べた実施例と同様の軸方向可動の発電機出力巻線を有する。 ただし、図１７において、アクチュエータ巻線および発電機巻線は振動を最小限 化し、アクチュエータ巻線に電源を供給するために必要な電力を軽減し、発電機 の軸方向の全長を最小限化するように構成される。 図１７に示すように、２つの回転磁石リング２２４と２２６がある。各磁石の 極性は、軸方向および周上において隣接する磁石の極性と反対である。それぞれ ４個の巻線を有する４組の巻線は、取付けシリンダ２３４に埋め込まれる。これ らの組の各々は、取付けシリンダ２３４の周上の９０度以内に所在する。図１８ に示すように、これらの組の各々は、軸方向の脚２３Ｂａと２３８ｂを備えた大 きい外側発電機巻線２３８、軸方向の脚２４０ａと２４０ｂを備えた小さい外側 アクチュエータ巻線２４０、軸方向の脚２４２ａと２４２ｂを備えた大きい内側 発電機巻線２４２、及び、軸方向の脚２４４ａと２４４ｂを備えた小さい内側ア クチュエータ巻線２４４を有する。 部材２３４上の巻線は、内側および外側の出力／アクチュエータリングを形成 するように構成される。外側の出力／アクチュエータリングは、出力巻線２３８ のリングおよびアクチュエータ巻線２４０のリングを有する。これらのリングの 直径は等しく、アクチュエータ巻線２４０は出力ループ２３８の間に位置する。 内側の出力／アクチュエータリングは、出力巻線２４２とアクチュエータ巻線２ ４４の直径の等しいリングによって形成される。内側および外側のアクチュエー タ巻線２３８と２４２は相互に部分的に重なるが、アクチュエータ巻線２４０と ２４４との間には重複はない。 図１９ａ、１９ｂ、及び、１９ｃは、取付けシリンダ２３４が異なる位置に在 る場合における、１つの組の４個の巻線の位置を示す。これらの図面において、 左磁石リング２２４からの磁界は２２４ｕおよび２２４ｄと称し、右磁石リング からの磁界は２２６ｕおよび２２６ｄと称する。磁界２２４ｕと２２６ｕは、図 の紙面から上方に向かい、磁界２２４ｄと２２６ｄは、図の紙面内に向かう。磁 石とそれらの磁界は矢印Ｖの方向に移動する。 図１９ａは、取付けシリンダがそのゼロ磁束位置にある場合における、１つの 組の４個の巻線の位置を示す。外側巻線および内側巻線は見易くするために並置 して図示されているが、実際には重ねて配置され、同一磁界内に置かれているこ とを理解されたい。大きい巻線２３８と２４２の円周に関する寸法ｄ1は磁石セ グメントからの磁界長さに等しく、小さい巻線２４０と２４４の円周に関する寸 法ｄ₂はｄ₁の半分である。巻線２４２と２４４は巻線２３８と２４０よりも回転 軸に近いので、これらの円周に関する寸法は、図１８に示すように、巻線２３８ と２４０の場合よりも僅かに小さい。 図１９ａにおいて、発電機巻線はそれらのゼロ磁束位置にあるので、電気的出 力は皆無である。適切に位相および方向調整された交流電流を供給する電源にア クチュエータ巻線２４０、２４４を接続することにより、取付けシリンダ及び発 電機巻線は、図１９ｂ及び１９ｃに示す左或いは右の位置の間で振動するように 軸方向に動かされる。図１９ｂに示す右移動位置においては、巻線２３８、２４ ０、２４２、及び、２４４は、磁石リング２２４からの磁束よりも磁石リング２ ２６からの磁束により多く露出される。電気負荷が発電機巻線に接続された場合 には、電流は矢印２４６によって示される方向に流れる。図１９ｃに示す左移動 位置においては、電流は矢印２４８によって示される方向に流れる。 巻線２４０と２４４に直流電流が供給される場合には、巻線が交流磁界に遭遇 するために、取付けシリンダ２３４及び発電機出力巻線２３８と２４２は振動す る。 この実施例の利点は、全ての発電機巻線２３８と２４２の電流に起因する力は 殆どの場合に反対方向であるので、巻線アセンブリの不必要な振動を引き起こす 傾向のある軸方向力の平衡が得られることである。 第４実施例 図２０、２１、及び、２２は、図１７に示す実施例の修正されたバージョンを 示す。４つの異なる出力チャネルを提供するために、取付けシリンダは、長さ方 向に４個のセグメント３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄに分割され、４ 個の巻線アセンブリの各々はこれらのセグメントの１つに独立して取付けられる 。シリンダセグメントは、他のセグメントと異なる周波数、位相、および、振幅 において各セグメントを作動可能化するばね鋼製の平らな部品３３５ａ、３３５ ｂ、３３５ｃ、および、３３５ｄ上で独立して支持される。 第５実施例 出力巻線の軸方向変位でなくて半径方向変位に応答して出力を生成するユニッ トを図２３−２７に示す。既に記述したユニットと同様に、電動機４１４は、シ ャフト４１６、任意装備のフライホイール４１７、及び、発電機磁石アセンブリ ４１８を回転させる。 当該ユニットの発電機セクションには、発電機磁石アセンブリ４１８および回 転不可能な半径方向に変位可能発電機出力巻線ディスク４２０が含まれる。図２ ３に最もよく示されているように、発電機磁石アセンブリ４１８は、永久磁石の 内側リング４２４と外側リング４２６を備えた環状背鉄４２２、前記ディスクに 対面し、磁石の内側リング４２９及び外側リング４３１を備えた円形背鉄４２８ 、及び、背鉄４２２および４２８を接続する円筒形リム部分４３０を有する。図 ２５に示すように、各リングにおける磁石の極性は円周上および軸方向において 交互配置される。各磁石の極性は、もう一方の磁石リングにおけるその隣接相対 部品の極性と反対である。 発電機出力巻線ディスク４２０は、図２３に示すように、前記ディスクにおい て円周上に分散配置された８個の巻線を備える。 ディスク４２０上の発電機出力巻線は、磁界磁石の反対極面の間の間隙に位置 する。この間隙の厚さは、回転軸とディスク４２０上の任意の出力巻線の中心と の間の距離の５分の１未満である。 ディスク４２０は、４個のバネ４３４によってハウジング上に支持された回転 不可能なシャフト４３２に回転不可能に支持される。図２７に示すように、これ らのバネは、通常、その軸が発電機磁界磁石アセンブリ４１８の回転軸と合致す る実線で示す位置にシャフトを支持し、発電機巻線ディスク４２０上の巻線は、 内側および外側磁石リング４２４、４２９、及び、４２６、４３１の磁界に平等 に露出されるゼロ磁束位置に所在する。 シャフト４３２は、図２３、２４、２６に示すローレンツ力アクチュエータに よって、水平半径ｘ軸方向、及び／又は、垂直半径ｙ軸方向に移動可能である。 このアクチュエータは、回転不可能巻線ディスク４３６及び磁石アセンブリ４３ ８を含む。アクチュエータ巻線ディスク４３６は、図２３に示すようにディスク ４３６の円周上に配分された８個の巻線４４０を含む。図２４に最もよく示され るように、アクチュエータ磁石アセンブリは、主ハウジングへ回転不可能に接続 された２つの環状の背鉄４４２と４４４、及び、永久磁石の４個のリング４４６ 、４４８、４５０、４５２を有する。各リングは、軸方向に分極された８個の磁 石によって形成される。各磁石は、円周上において隣接する磁石と同じ極性を持 つ。リング４４６と４４８は、巻線ディスクのリング４５０と４５２と反対側に 配置される。内側リング４４６と４５０は相互に対面し、外側リング４４８と４ ５２相互に対面して、ディスク４３６上の巻線４４０を通過する軸方向の磁界を 生成する。各磁石の極性は、軸方向および半径方向においてそれに隣接する磁石 の極性と反対である。 アクチュエータアセンブリの巻線４４０は電源に選択的に接続される。これら の巻線は軸方向に位置決めされた磁界内に位置するので、これらの巻線を流れる 電流は、アクチュエータディスク４３６に対して半径方向に位置決めされたロー レンツ力を生じる。 上側および下側巻線４４０に電源を供給すると、これらの巻線の内側および外 側脚は反対向きの磁界内に位置しているのでこれら巻線内を反対方向に流れる電 流は垂直な力を生成する。左および右巻線４４０を流れる電流は水平なローレン ツ力を生成する。 ローレンツ力はアクチュエータディスク４３６、シャフト４３２、及び、発電 機ディスク４２０を、図２７に実線で示す中性或いはゼロ磁束位置に対して近付 き又は離れる変位通路内において移動させる。変位位置を図２７に点線で示す。 ディスクがその中性位置から変位されると、発電機磁石アセンブリ４３８からの 磁界はディスク４２０上の巻線に電圧を誘発し、前記巻線を負荷に接続すると、 前記の誘導電流はこれらの巻線内を流れる。 第６実施例 図２８−３４の実施例は２組の発電機出力巻線を備え、その一方は他方に対し て角度または周辺変位通路内において可動である。この装置は、発電機セクショ ５０２とアクチュエータセクション５０４を有する。発電機セクション５０２は 回転外側背鉄シリンダ５０６、外側背鉄５０６に取り付けられた半径方向に分極 され内側に向いた磁界磁石５０８のリング、および、内側背鉄シリンダ５１０を 有する（図２９）。原動機５１２は構成要素５０６、５０８、及び、５１０を回 転させる。図３１に示すように、磁界磁石５０８の極性は周辺上で交互に配置さ れる。 背鉄シリンダ５１０の外側表面および磁界磁石５０８の内側向き極表面により 規定されるる円筒形容積である間隙内に、内側出巻線シリンダ５１４および外側 出力巻線シリンダ５１６を含む出力ループアセンブリが有り、その各々はその中 に８個の発電機出力巻線を有する。図２３、３１、及び、３２に示すように、内 側シリンダ５１４上には巻線のリング５１４ａが所在し、巻線のリング５１６ａ は外側シリンダ５１６上に有る。外側シリンダ５１６は角運動的に可動でなく、 フランジ５１９によってハウジング上に支持される。内側シリンダ５１４は、内 側と外側のシリンダ上の巻線の間の位相を変える限られた角運動用に支持される 。この角運動は、この実施例におけるループアセンブリの変位運動であり、ルー プアセンブリのループの一部分だけを動かすに過ぎないが、磁界に対して出力ル ープの位置を変えることは効果的である。前の実施例の場合と同様に、この変化 は磁石アセンブリとループアセンブリとの間の相対回転とは関係無い。 内側シリンダ５１４は、その巻線が外側シリンダ５１６の巻線と直線配置され る図３１に示す中性位置から約±２２．５°回転可能である（全体で４５度は磁 石１個の長さである）。１８度の角変位を図３２に示す。 図２９および３０に示すように、内側発電機巻線シリンダ５１４は堅固に接続 され、アクチュエータセクション５０４の巻線５２２を備えたシリンダ５２０と 共に角変位する。巻線５２２は一緒に直列または並列接続可能である。これらの シリンダ５１４および５２０はディスク５２７によって一緒に接続され、これら のシリンダは周辺上で相互に間隔を保ち平行配置された８個１組の軸方向に伸延 する弾力あるばね鋼ブレード５２４によって支持される。ブレード５２４の反対 の端部は相互に軸方向に間隔を保つ。各ブレードは静止ディスク５２６に添付さ れた静止端部と変位通路の角度方向において角運動可能なディスク５２７に添付 された可動端部を有する。 ディスク５２６は、ユニットの主ハウジングの端部プレート５３０に取り付け された回転不可能なシャフト５２８上に支持される。弾力性バネブレードは出力 ループアセンブリを、図３１に示す中性またはゼロ磁束位置に向かって角度的に バイアスする。 アクチュエータ５０４は８個の内側向き磁石のリング５３４を備えた静止外側 背鉄シリンダ５３２と８個の外側向き磁石のリング５３８を備えた静止内側背鉄 シリンダ５３６を有する。各磁石の極性は、周辺上および半径方向において当該 磁石に隣接する磁石と逆の極性である。図３０に示すように、アクチュエータ巻 線シリンダ５２０は、磁石の内側リングと外側リング５３４と５３８の間に配置 されので、巻線５２２は、磁石によって確立された磁界内に所在する。 電源は、アクチュエータシリンダ巻線５２２に接続される。これらの巻線を電 流が流れると、回転変位通路内においてアクチュエータシリンダ５２０および内 側発電機出力巻線５１４ａを備えた添付シリンダ５１４に制限された運動を与え るローレンツ力がシリンダ５２０に作用する。この運動は発電機出力巻線をゼロ 磁束位置に対して近付くか又は離れるように移動させる。前記のゼロ磁束位置は 、図に示す実施例において巻線５１４ａと５１６ａが直線配置されない場合に存 在するので、回転磁界によって出力巻線に電圧が誘発される。 図３３ａ、３３ｂ、及び、３３ｃは、図２８に示す実施例における巻線の角移 動が電圧に及ぼす影響を略図的に示す。ベクトルｖは磁界の動く方向を表す。巻 線５１４ａは巻線５１６ａに直列接続され、これらの巻線は図の紙面に入る方向 の磁界Ｆd内に配置される。因みに磁界Ｆuは図の紙面からでて来る方向である。 巻線５１４ａおよび５１６ａは、実際には重なって、同一磁界内に位置してい るが、図解し易くするために、図３３ｂ及び３３ｃにおいては、巻線が並置され た位置関係を示し、磁界のリングは２度図に示されている。 図３３ａに示すようにアクチュエータ５２０が角度的に調節されて巻線が相互 に同位相にある場合には、全出力が端子に生成される。この波形は、図３４にお ける５４７に示される。図３３ｂに示すように、巻線５１４ａが１個の磁石の長 さの３分の１だけ巻線５１６ａと位相がずれている場合には、図３４の曲線５４ ８で示される波形となる。最終的に、図３３ｃに示すように、巻線が磁石１個の 長さだけシフトされた場合には、巻線に誘発される電圧は極性が反対で大きさは 等しく、当該装置はそのゼロ磁束状態にあり、正味電圧はゼロである。実用的問 題としては、この実施例および他の実施例の場合の正味磁束および正味電圧は厳 密にゼロではない。理由は、この種の装置は結果的に小さいリップル電圧を生じ るような不完全性を本質的に持つことに因る。 アクチュエータ５０４は、選定された所要の発電機最終出力周波数に相当する 機械的な振動周波を持つ振動運動をループアセンブリのシリンダ５１４に与える 角変位を提供する。磁界磁石５０８を含む磁石アセンブリの回転運動およびルー プアセンブリの内側シリンダ５１４の振動運動は、ループアセンブリ出力におい て、ループアセンブリの角変位の関数として変調された振幅と機械的な振動周波 数よりも高く、回転運動の関数である誘導電流周波数を持つ未加工の振幅変調出 力信号を提供する。 図８、１０、或いは、１２に関連して図示および記述したような信号プロセッ サは機械的な振動周波数を持つ未加工の出力信号を交流電流信号に変換する。誘 導電流周波数は、機械的振動周波数の少なくとも約１０倍であることが好ましい 。 第７実施例 図３５−３８の実施例は、垂直軸のまわりの回転のためにベアリング６０４と ６０５によって支持されたフライホイール６０２を含む。この装置においては、 前記フライホイールの上下に発電機セクション６０６と６０８が有る。アクチュ エータは、フライホイールの上に取付けられたモータ６１０を有し、２組の発電 機出力巻線の間で整相を変えるように構成される。 図３９は前記装置に用いられる巻線６１２の１つを示す。この巻線は装置にお いて周辺に伸延する２つの脚６１４、装置において軸方向に伸延する２つの脚６ １６、および、この巻線から伸延する電気リード６１８を持つ。前記の巻線はＺ 字形に作成されているので、当該装置において、周辺脚は水平であり、軸方向脚 は垂直である。図３５に示すように、これらの巻線の形状は、重なった状態にお ける巻線の設置を容易にする。 ユニットは、円筒形本体６２２を含む主ハウジング６２０、外部に凸状の上側 端部キャップ６２４および、ベースリング６２８に載せられた外面に凸状の下側 端部キャップ６２６を持つ。フライホイールベアリング６０４と６０５はハウジ ングシリンダ６２２に固定された構造スパイダ６３０と６３１に取り付けられる 。フライホイール６０２は全ての磁石を装備し、２つの円筒形外側背鉄６３２、 ６３３、及び、２つの円筒形内側背鉄６３４、６３６を持つ。磁石６３６と６３ ９の内側向きリングは外側背鉄上に配置される。各リングにおいて、磁石極は周 辺上で交番配置される。磁石極は静止Ｚ‐巻線の軸方向の脚に対面する。補足と しての内側背鉄リング６４０、６４１は、磁石の磁束に帰路を提供するために内 側リング６３４及び６３６に取り付けられる。 下側発電機セクション６０８における発電機出力巻線６１２ｂは下側サポート ディスク６３１に固定され、一緒に直列または並列接続される。上側発電機セク ション６０６における発電機出力巻線６１２ａも一緒に直列または並列接続され 、周囲に歯を備えた角度調節可能なディスク６４２に固定される。巻線６１２ａ は巻線６１２ｂと直列接続されるので、これらの関係は、図３３ａ、３３ｂ、及 び、３３ｃにおける巻線５１４ａと５１６ａの関係と同様である。ディスク６４ ２の内部の縁は、非回転ハブ６４４に取付けられる。 この実施例におけるアクチュエータは、シリンダ６２２に取付けられたモータ ６１０であり、ディスク６４２の外歯とかみ合う駆動装置６４６を備える。モー タ６１０は、例えば１０度のような比較的小さい角度だけディスク６４２を回転 させるために選択的に作動化される。これは、上側発電機巻線６１２ａの角度位 置の調節を可能にするので、結果的に、発電機出力巻線の上側組と下側組の電気 出力の間の整相を変化させる。上述の後者に関しては、図３５の装置は図２８の 装置と同様に作動する。 本発明によれば、モータ６１０は、巻線６１２ａに角振動運動を与える。モー タ６１０は、追加として或いはこの代りに、フライホイールが減速するにつれて 一定出力電圧を維持するために、フライホイールの減速に応答して巻線６１２ａ を非振動的に動かしても差し支えないことが推論される。 フライホイール６０２は巻線６１２ａ及び６１２ｂに電力を供給することによ って駆動されるので、結果的に、巻線を流れる電流は、フライホイールの回転速 度を増大、及び／又は、維持するローレンツ力を生成する。 図示されていない代替実施例においては、同一巻線が発電機出力巻線およびア クチュエータ巻線として作用することが可能である。この種の実施例は図２９と 同様であるが、この場合には、アクチュエータ巻線５２２及びアクチュエータ磁 石リング５３４が装備されない。内側シリンダ５１４上の巻線５１４ａは、負荷 、スイッチ、または、他の適当な手段を用いて、これらの巻線を流れる電流を制 御する回路へ接続される。永久磁界磁石５０８によって生成される磁界内におい て、巻線５１４ａを流れる電流は、内側シリンダ５１４の巻線５１４ａを外側シ リンダ５１６の巻線５１６ａに対して角移動させる周辺方向のローレンツ力を生 成する内側シリンダ５１４を支持するブレード５２４は、ローレンツ力に対抗し 、内側シリンダ５１４をそのゼロ位置に向かって角度的にバイアスする弾性によ る力を提供する。従って、巻線５１４ａに電流が流れない場合には、シリンダ５ １４はそのゼロ位置に向かって後退移動する。 本明細書に開示される巻線およびループは非磁性コアを持ち、鉄芯を持つ巻線 またはループと区別されることが好ましい。開示される巻線およびループは中心 開口部を持つが、コアをループ巻線で完全に充填することも可能である。巻線を 装備するシリンダ又はディスクは、導電性を持たないファイバーグラス合成物の ような非磁性材料製である。ループはかなり長い導電線を巻くことによって形成 されることが好ましい。 発電機は、電動機、水力原動機、ガスタービンエンジン、レシプロエンジン、 フライホイール、またはの他の慣性装置、および、機械的機構によって駆動して も差し支えない。ループアセンブリの変位通路はゼロ磁束位置を含み、その反対 側まで伸延することが好ましいが、ゼロ磁束位置への運動は本発明にとって不可 欠要因ではない。 本明細書に記述される発電機は単相出力を持つが、本発明は三相発電機にも同 様に適用可能である。例えば、図３５−３８の実施例は、巻線６１２ａの上側リ ング３個および巻線６１２ｂの下側リング３個を装備することにより、三相出力 を供給するように修正可能である。この種発電機の出力における３相の間に適切 なタイミング差を提供するために、巻線の各上側リングにおける巻線は、他の上 側リングにおける巻線から角度的に片寄って配置される。 本明細書は本発明の選定された実施例のみについて開示した。本発明の分野に おける当業者は、本発明がここに開示された実施例と異なる他の多くの形をとる ことが可能であることを認識するはずである。従って、本発明が、開示された実 施例のみに限られることなく、添付請求の範囲の趣旨に含まれる修正および変更 にも適用されることが強調されるものとする。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，Ｍ Ｗ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，Ｅ Ｓ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ， ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，Ｍ Ｋ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ， ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，Ｙ Ｕ，ＺＷ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．選定周波数交流電流を提供するための永久磁石発電機であって、 ループアセンブリと磁石アセンブリとを有し、前記の一方は他方の前記アセン ブリに対して回転可能であり、 前記磁石アセンブリが周囲上の位置によって大きさが変動する磁界の円形配列 を提供するように構成された磁界磁石の少なくとも１つのリングを備え、 前記ループアセンブリが前記磁界内に所在し、かつ前記ループアセンブリの周 囲上の異なる位置を占有する電導性出力ループの少なくとも１つのリングを備え 、前記ループアセンブリの少なくとも一部分が前記磁石アセンブリと前記ループ アセンブリとの間における相対的な回転から独立した前記磁界に対する前記出力 ループの位置を変えるように前記磁界内における変位通路に沿って可動であり、 前記変位通路に沿って機械的振動周を有する振動運動を前記ループアセンブリに 与える変位運動を提供するためのアクチュエータ手段を有し、前記の機械的振動 周波が前記の選定周波数に対応し、前記の回転運動および前記の振動運動が前記 ループアセンブリに前記ループアセンブリの変位および前記回転運動の関数であ る誘導電流周波数の関数として変調された振幅を持つ未加工の振幅変調出力信号 を提供し、前記の誘電電流周波数が前記の機械的振動周波数よりも高く、 前記の未加工出力信号を前記の機械的な振動周波数を持つ交流電流信号に変換 するための信号プロセッサを有する発電機。 ２．請求項１記載の永久磁石発電機であって、前記ループが非磁性コアを有す る発電機。 ３．請求項１記載の永久磁石発電機であって、前記磁石アセンブリを回転させ るための駆動手段を有する発電機。 ４．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記磁石アセンブリが 回転可能に支持され、前記ループアセンブリが前記変位運動に関して支持される 発電機。 ５．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記変位通路が前記磁 石アセンブリと前記ループアセンブリとの間の相対的な回転期間中に前記ループ が正味ゼロ磁束に露出されるゼロ位置を含む発電機。 ６．請求項５記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の振動運動が前記 のゼロ位置の反対側のエキスカーションを有する発電機。 ７．請求項５記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記のループアセンブ リが前記のゼロ位置に可動である発電機。 ８．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の誘導電流周波数 が前記の機械的な振動周波数の少なくとも約１０倍である発電機。 ９．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の信号プロセッサ が少なくとも４個のダイオードを有する発電機。 １０．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記信号プロセッサ が少なくとも４個のサイリスタを有する発電機。 １１．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の信号プロセッ サが半導体スイッチで形成されたブリッジを有する発電機。 １２．請求項１１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記スイッチが少 なくとも４個のサイリスターを有する発電機。 １３．請求項１１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記スイッチが少 なくとも４個のダイオードを有する発電機。 １４．請求項１１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記未加工の発電 機出力信号が前記未加工の出力信号を前記の機械的振動周波数を持つ交流電流信 号に変換するためにゼロ電圧を横断する際に前記ブリッジの状態が変えられる発 電機。 １５．請求項１１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の信号プロセ ッサが実質的に正弦波である前記交流電流信号を提供するようにブリッジ出力を 平滑化するコンデンサを有する発電機。 １６．請求項１１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の信号プロセ ッサが実質的に正弦波である前記交流電流信号を提供するようにブリッジ出力を 平滑化するインダクタを有する発電機。 １７．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の信号プロセッ サが同じ隣接半波を持つ信号を提供するための全波整流器と、交流電流出力信号 を提供するように交番する半波を反転するためのインバータ回路とを有する発電 機。 １８．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の信号プロセッ サがゼロ電圧を表す軸を横切らない正弦波の形の信号をその出力に生成する全波 整流器と、前記整流器の出力へ接続された一次巻線を持つ変圧器とを有し、前記 変圧器が前記の機械的な振動周波数を持つ前記の交流電流信号を提供する二次巻 線を有する発電機。 １９．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の磁石アセンブ リが磁界磁石の第１リングと磁界磁石の第２リングとを有し、前記の第１および 第２リングが同心であり、かつ相互に軸方向に片寄り、前記のループアセンブリ が各ループが磁界磁石の両リングの磁界内に所在するループを有し、前記の変位 運動が前記の第１リングの磁界および前記の第２リングの磁界に露出される各ル ープの割合を変えるような軸方向である発電機。 ２０．請求項１９記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記アクチュエー タ手段が前記磁石アセンブリの前記磁界内に所在するアクチュエータループの少 なくとも１つのリングを有する。 ２１．請求項１９記載の永久磁石発電機であって、ここに、アクチュエータ手 段が磁界磁石の前記の第１リングの前記の磁界内に所在するアクチュエータルー プの第１リングと、磁界磁石の前記の第２リングの前記の磁界内に所在するアク チュエータループの第２リングとを有し、前記の磁界によって前記アクチュエー タに誘発された電流が前記ループアセンブリを軸方向に動かすローレンツ力を生 成するようにアクチュエータループの前記第１および第２のリングが前記ループ アセンブリに対して固定される発電機。 ２２．請求項１９記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記のアクチュエ ータ手段が磁石の第１リングと磁石の第２リングの両方の磁界内に所在するアク チュエータループのリングを有し、前記アクチュエータループを流れる電流が前 記ループアセンブリを軸方向に動かすローレンツ力を生成するようにアクチュエ ータループの前記リングが前記ループアセンブリに関して固定されされる発電機 。 ２３．請求項２２記載の永久磁石発電機であって、ここに、出力ループの前記 リングおよび前記アクチュエータループの前記リングの直径が同じでわり、かつ 前記アクチュエータループが前記出力ループの間に位置する出力／アクチュエー タリングを形成する発電機。 ２４．請求項２３記載の永久磁石発電機であって、ここに、両方共磁石の第１ および第２リングの磁界内に所在する２個の前記出力／アクチュエータリングの を備える発電機。 ２５．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記磁石アセンブリ が磁界磁石の第１リングおよび磁界磁石の前記第１リングから軸方向に間隔を保 つ磁界磁石の第２リングを有し、前記ループアセンブリの第１リング及びループ の第２リングを有し、ループの前記第１リングが磁界磁石の前記第１リングの磁 界内に所在し、ループの前記第２リングが磁界磁石の前記第２リングの磁界内に 所在し、前記第１リングの前記ループが前記の未加工出力信号を供給するために 前記第２リングのループに電気的に接続される発電機。 ２６．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記ループアセンブ リがループの第１リングおよびループの第２リングを有し、ループの前記第１お よび第２リングが同心であり、前記の変位運動が前記第１リングのループと前記 第２リングのループとの間の相対的な角度位置を変えるループの前記第１リング の角運動であり、前記第１リングの前記ループが前記の未加工出力信号を供給す るために前記第２リングのループに電気的に接続される発電機。 ２７．請求項２６記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記磁界に同時に 露出されるように第１と第２のリングが重なる発電機。 ２８．請求項２６記載の永久磁石発電機であって、ここに、ループの前記第１ リングに磁界を提供する磁界磁石の前記の第１リングが有り、ループの前記第２ リングに磁界を提供する磁界磁石の前記の第２リングが有る発電機。 ２９．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の磁界磁石がそ れぞれ隣接磁界磁石と反対の極性を持ち、これにより、隣接磁界が逆向きである 発電機。 ３０．請求項２９記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記隣接磁界磁石 が周辺上において隣接する磁界磁石である発電機。 ３１．請求項２９記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記隣接磁界磁石 が軸方向において隣接する磁界磁石である発電機。 ３２．請求項２９記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記隣接磁界磁石 が半径方向において隣接する磁界磁石である発電機。 ３３．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記アセンブリの１ つが回転軸のまわりに回転可能であり、前記発電機が、前記磁界内において、磁 石によって引きつけられることが可能な物体を有し、前記物体が磁界磁石と物体 の間に存在する間隙を規定するように前記磁界磁石から間隔を保ち、前記出力ル ープが前記間隙内に配置される発電機。 ３４．請求項３３記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記間隙の厚さが 回転軸と前記間隙内に所在する出力ループの中心との間の距離の５分の１未満で ある発電機。 ３５．請求項３３記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記出力ループが 非磁性コアを有する発電機。 ３６．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記のアクチュエー タ手段が１つ又は複数の磁界内に所在する少なくとも１つのアクチュエータルー プを有し前記発電機が、前記ループアセンブリを前記変位通路内で移動させるロ ーレンツ力を制御するために前記アクチュエータループの電流を制御するための 手段を有する発電機。 ３７．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記磁界磁石の第１ リングおよび前記磁界磁石の第２リングが有り、磁界磁石の前記第２リングは磁 界磁石の前記第１リングに対して軸方向に片寄り、前記磁界磁石が半径方向の磁 界を提供するように配置され、前記変位通路が、磁界磁石の前記第１リングから の磁界への出力ループの露出を増大させ、磁界磁石の前記第２リングへの出力ル ープの露出を減少させるように出力ループの位置を変える軸方向変位通路である 発電機。 ３８．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、軸方向の磁界を提供 するように前記磁界磁石が配置され、前記発電機が前記磁界磁石の第１リングお よび前記磁界の第２リングを備え、前記磁界磁石の前記第１リングが前記磁界磁 石の前記第２リングから半径方向に間隔を保ち、前記出力ループの各々が磁界磁 石の前記リングの両方からの前記磁界内に所在し、前記変位通路が、磁界磁石の 前記第１リングからの磁界への出力ループの露出を増大させ、磁界磁石の前記第 ２リングへの出力ループの露出を減少させるように出力ループの位置を変える半 径方向変位通路である発電機。 ３９．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、出力ループの第１リ ングおよび出力ループの第２リングが有り、出力ループの前記第１および第２番 リングは磁界磁石の１つ前記リングから発散する磁界内に位置し、前記変位運動 が出力の第２リングに対する出力ループの第１リングの角運動であり、磁界に対 して前記出力ループの位置を変えるようにループし、出力ループの第１および第 ２リングに誘発された電圧の間の位相差を提供する発電機。 ４０．請求項１記載の永久磁石発電機であって、ここに、アクチュエータ手段 が磁界内に配置された電気導体、および、前記変位通路内においてループアセン ブリを移動させるローレンツ力を生成するために前記導体内に電流を供給するた めの手段を有する発電機。 ４１．請求項１記載の永久磁石発電機であって、前記ループアセンブリを支持 及び案内するための複数の柔軟部材を有し、前記柔軟部材の各々が静止部分およ び可動部分を有し、前記可動部分が前記ループアセンブリに対して固定され、前 記変位通路に平行に移動可動である発電機。 ４２．請求項４１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記柔軟部材が弾 力を備え、前記ループアセンブリを所与の位置にバイアスさせるように作動可能 である発電機。 ４３．請求項４１記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記柔軟部材が軸 方向運動のために前記ループアセンブリを支持および案内するように相互に軸方 向に間隔を保ったダイアフラムである発電機。 ４４．請求項４３記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記ダイアフラム が相互に平行である発電機。 ４５．請求項４１記載の永久磁石発電機であって、ここに、柔軟部材が角運動 のために前記ループアセンブリを支持するように軸方向に静止部分から間隔を保 った可動部分を有し、前記柔軟部材が相互に周辺上において間隔を保つ発電機。 ４６．請求項４５記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記柔軟部材が半 径方向には柔軟でなく、周辺方向には柔軟である発電機。 ４７．選定周波数交流電流を提供するための永久磁石発電機であって、 ループアセンブリと磁石アセンブリとを有し、前記の一方は他方の前記アセン ブリに対して回転軸のまわりに回転可能であり、 前記磁石アセンブリが周囲上の位置によって大きさが変動する磁界の円形配列 を提供するように構成された磁界磁石の少なくとも１つのリングを備え、前記ル ープアセンブリが前記磁界内に所在し、かつ前記ループアセンブリの周囲上の異 なる位置を占有する電導性出力ループの少なくとも１つのリングを備え、前記ル ープアセンブリの少なくとも一部分が前記磁石アセンブリと前記ループアセンブ リとの間における相対的な回転から独立した前記磁界に対する前記出力ループの 位置を変えるように前記磁界内における変位通路に沿って可動であり、 前記変位通路に沿って機械的振動周を有する振動運動を前記ループアセンブリ に与える変位運動を提供するためのアクチュエータ手段を有し、前記の機械的振 動周波が前記の選定周波数に対応し、前記の回転運動および前記の振動運動が前 記ループアセンブリに前記ループアセンブリの変位および前記回転運動の関数で ある誘導電流周波数の関数として変調された振幅を持つ未加工の振幅変調出力信 号を提供し、前記の誘電電流周波数が前記の機械的振動周波数よりも高く、 前記アクチュエータ手段が、磁界内に配置された電気導体、及び、前記変位通 路内において前記ループアセンブリを動かすローレンツ力を生成するために前記 電気導体に電流を流すための手段を有し、 前記の未加工出力信号を前記の機械的な振動周波数を持つ交流電流信号に変換 するための信号プロセッサを有する発電機。 ４８．請求項４７記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記磁石アセンブ リが回転可能に支持され、前記ループアセンブリが前記の変位運動に関して支持 される発電機。 ４９．請求項４７記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記電気導体が半 径方向に拡張する磁界内に配置され、前記電気導体が回転軸から間隔を保ったル ープである発電機。 ５０．請求項４７記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記電気導体が軸 方向に拡張する磁界内に配置され、前記電気導体が回転軸から間隔を保ったルー プである発電機。 ５１．請求項４７記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記電気導体が、 回転軸と同心のループである発電機。 ５２．選定周波数交流電流を提供するための永久磁石発電機であって、 ループアセンブリと磁石アセンブリとを有し、前記の一方は他方の前記アセン ブリに対して回転可能であり、 前記磁石アセンブリが周囲上の位置によって大きさが変動する磁界の円形配列 を提供するように構成された磁界磁石の少なくとも１つのリングを備え、 前記ループアセンブリが前記磁界内に所在し、かつ前記ループアセンブリの周 囲上の異なる位置を占有する電導性出力ループの少なくとも１つのリングを備え 、前記ループアセンブリの少なくとも一部分が前記磁石アセンブリと前記ループ アセンブリとの間における相対的な回転から独立した前記磁界に対する前記出力 ループの位置を変えるように前記磁界内における変位通路に沿って可動であり、 前記変位通路に沿って機械的振動周を有する振動運動を前記ループアセンブリ に与える変位運動を提供するためのアクチュエータ手段を有し、前記の機械的振 動周波が前記の選定周波数に対応し、前記の回転運動および前記の振動運動が前 記ループアセンブリに前記ループアセンブリの変位および前記回転運動の関数で ある誘導電流周波数の関数として変調された振幅を持つ未加工の振幅変調出力信 号を提供し、前記の誘電電流周波数が前記の機械的振動周波数よりも高く、 前記ループアセンブリを支持および案内する複数の柔軟部材を有し、前記柔軟 部材の各々は静止部分と可動部分を有し、前記可動部分が前記ループアセンブリ に対して固定され、前記変位通路に平行に可動であり、 前記の未加工出力信号を前記の機械的な振動周波数を持つ交流電流信号に変換 するための信号プロセッサを有する発電機。 ５３．請求項５２記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記磁石アセンブ リが回転可能に支持され、前記ループアセンブリが前記変位運動に関して支持さ れる発電機。 ５４．請求項５２記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記柔軟部材が弾 力を備え、前記ループアセンブリを所与の位置にバイアスするように作動可能で ある発電機。 ５５．請求項５２記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の柔軟部材が 、軸方向の運動に関して前記ループアセンブリを支持および案内するために相互 に軸方向に間隔を保つダイアフラムである発電機。 ５６．請求項５５記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記ダイアフラム が相互に平行である発電機。 ５７．請求項５２記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の柔軟部材成 が角運動に関して前記ループアセンブリを支持するためにそれらの静止部分から 軸方向に間隔を保ったそれらの可動部分を有し、前記柔軟部材が周辺上において 相互に間隔を保つ発電機。 ５８．請求項５７記載の永久磁石発電機であって、ここに、前記の柔軟部材が 半径方向には柔軟でなく、周辺方向には柔軟な発電機。