乔治·穆里耶COP=10,000的电动机/发电机专利
本帖最后由 能量海 于 2017-8-7 03:05 编辑
第二章:动脉冲系统
乔治•穆里耶COP=10,000的电动机/发电机专利
法国人乔治•穆里耶（Georges Mourier）的这个专利颇值得注意的是它在专利中明确声明，它以其仅有10瓦的输入功率产生了一个100千瓦的输出，而有着10000的性能系数，这，想到美国专利局大规模地反对任何声明输出功率大于所需的输入功率，就感觉近乎荒谬。这项专利包含了相当数量的数学，这里乔治打算说明为什么会有一个功率放大。大多数人可以忽略这些，而把要点集中于如何建立一台功率放大的电动机/发电机。
美国专利 4,189,654 1980年2月19日 发明人：乔治•穆里耶
作为发电机或放大器运行的电气机器
摘要
本发明涉及一种电气机器。定子1是延迟线，在本例中是以低通滤波器的形式，由电感11和电容12在这些电感和公共导线13连接而组成。转子2包括散热元件22，它是回路26中的一部分，在本例中各自独立，但具有公共点25。通过电机使之处于运动状态。机器作为一个高增益放大器运行，它以宽带的高频信号施加到定子的输入端14，由去耦区30隔离输出端15。以此可取得大功率。应用于安装工业设备的振动测试和大功率长波无线传输。
陈述
本发明关乎一种能够作为发电机和放大器操作的电气机器。机器的组成分有一个固定的部分，或定子，在其中移动一个指定的运动部件——以下简称为“转子”，根据早先技术的机器的情况类推，其中所讨论到的运动是一种旋转运动，虽然这种运动可能是一种不同的旋转，而在本发明的情况下是一种特定的直线平移。
定子由一行具有两根有着两个端和两个输出端的导线组成；其转子包括的有条件的电阻性元素将在稍后详述。
在运行中，一个波在所论及的的这个行中的输入端和输出端之间增殖。这个电气机器在已知的3,875,484号的美国专利中，定子包括成为传输线一部分的电感和电容，如在本发明的机器中，一个电波沿着这个传输线在运行中增殖，但与本发明的情况相反，这个行只有一对终端是连接交变电源的。在这些终端之间的源的电压的应用，导致机器的转子的旋转，这使得它像一台电机一样运行，而没有一个输出。由于其结构——上面已经做过简单说明，本发明的机器有意——相反——作为一种发电机或放大器运行；它有一个由定子的另一对终端构成的输出，转子通过一台外部电机驱动。
接下来的配以代表数字的描述，将能更好地理解本发明：
图.1是本发明的机器的定子和转子装配应用的示意图。
图.2和图.3是本发明的机器的定子的电路的实施和相应的示意图；
图.4,是本发明的机器的转子结构示意图；
图.5是根据图.2的设计的本发明的具有一个定子的机器的变形实施的简图；
图.7和图.8是本发明的机器作为放大器运行的两个变型的实施的简图；
图.6和图.9是本发明的机器作为发电机运行的两个改型的实施的简图；
图.1 概略地显示了本发明所应用的一台机器的结构，于其中定子1和转子2构成的柱极从o至x方向上对齐，沿此方向转子产生运动。这些极柱子被标注为10和20，并以相同的水平间距或径节p重复，不仅在转子上是这样，在定子上也是如此。至于11和12则是电感线圈，当它们在运动中发生对齐时，一个转子的极柱和一个定子的极柱之间就会产生耦合。
Vsn和Vrn是这些绕组末端的电压的瞬时值，而Isn和Irn是在对齐的那一刻在那些线圈里的电流，n是指定给机器的每一个部分里的极柱的号数。为了简化符号，在提到电压和电流问题时，此索引编号“n”会被忽略。φ表示磁通量，而M是这种耦合的互感系数：
这里Ls和Lr是这些绕组里的电感11和21的感应值，而φs和φr是这些绕组里的磁通。
在这些方程中，量ω和ω'分别是定子和转子中的电流的角频率；ω = 2πf，这里f是相应的频率。作为定子和转子之间的两便相继的极柱的相等的相位差，脉冲ω和ω'是相关的：
这里β是根据通常定义的沿着定子的磁场波传播的常数，而u是转子在定子前移动的速度——在图.1所体现的机器情况下，是以基准轴o – x为方向的。
如果Λ和vφ分别是波长和定子中的相速度。
在本发明的机器的实施中，其定子以低通滤波器的形式，传输线有一个输入14和一个输出15，以及电感11，电荷累积元件12安装在这些电感之间，还有一个公共导体13，如图.2和图.3所示，下面的方程是对前述方程的补充：
这里α等于βp，而Cs是电容12的值（图.2），包括滤波器的建造，这在图.3的标注也可见到：
同样加上：
如图.4所示的转子构造的等式，由各自的电阻回路构成——除了前面提到的——有耦合电感21，值为Rr的电阻器22。
通过消除齐次方程(1)、(2)、(3)、(4)、(6)和(7)之间的通量、电压、电流的量值，以取自方程(5)的表达式代换ω'， 得到一个β的等式，其根有一个虚部，其结果是随着图.1的定子上沿着o --- x 方向传播的波的时间而变化，其幅度是成比例的，按照常规的表示法，表达为j(ωt-βx)，在这个传播过程中有着一个放大。
有关的计算公式如下：
并假设α是小的，即是说，这台机器在电工学的字面意义上有一个大的相数，其根的计算是通过它们的相对差z，取自一个等于ω / u的参考值，它是在本发明的机器的运行条件下的，但又略有不同，从上述定义的量β1，得：
上述的比 ω/u 正是同步机器中的β的值，其中ω'为零（方程 5）。本发明的机器中，ω' 为非零：这些机器以异步方式运行。
方程在z中写作：
在耦合系数的特例中：
它有两个根有着一个虚部。这台机器能够放大施加到定子的输入的信号。此放大的数量级作为一个例子显示如下。这些根的表达式为：
以：
对此下列数值相当于γ的某一数量的值。放大波相当于根Z+。
增益“g”是定子的每单位长度的功率，根据方程（9）是：
在给出的例子中，这个增益达到对应z+的波的最大值，而γ在0.1和0.3之间。z的虚部于是在0.15附近，这给出了g，对定子来说其长度是5个波长（x = 5），大约40分贝。这将观察到对应的传播常数β在常量ω/u的绝对值中仅仅稍有不同，相当于同步运行。本发明的机器运行条件与同步运行条件只有轻微差异。
通过定子的波以电磁波的方式被放大，它沿着应用于超高频中的波导管的延迟线传播，其中，包括J•R•皮尔斯所描述的“行波管”（1950年，Van Nostrand有限公司）。至于这些管，放大发生在中心频率一带的一个宽频里。
上文中，已经对转子做过描述，为了便于说明，用了一个具有极柱的结构（参见图中的标号20）。以本发明的范畴，转子可以用公知的异步电机的鼠笼结构的形式。在这种情况下，上面的计算在涉及到电阻和电感时其含义依然有效。
上述属性已经通过简化假设的方式建立起来了，有了一个更清晰的外观。这些属性一般适用于所有具有电性结构的定子和转子的机器，即使在同步频率一带，在一个操作与这些假定略有不同的情况下。此外，这种情况还被看成是转子和定子之间通过以一个互感系数M进行的电感耦合。在本发明的范畴内，这种耦合也可以是定子和转子之间的导体的一种静电性，类似的方程将由系数M替换——在论及的导体间的静电影响系数，作为量Lr，即转子的每个回路的电容Cr，而且在Ls和Cs之间换位之后。在这种情况下，Vr (方程 7)代表转子电容的终端上的电压下降。
由下面可见，本发明的机器还能作一台发电机运行。这里将给出一些本发明的机器的实施的结构。
图.5显示这种结构的第一种变型，它由一个与图.2的低通滤波器相一致的定子组成。转子是个鼠笼结构，参见32和33是栅条和端面。在操作中，它是由一个转子驱动的（图中未显示），绕着常见的机器的转子和定子的轴线X，朝箭头的方向旋转。交流电压源40定子的输入14，并施加给输出15，这是个负载36，其阻抗等于定子成其部分的线的特性阻抗。在这个绕着轴X旋转的配置中，去耦区30隔离定子的输入和输出。另外，在此区域中，并且为了避免定子输出和输入之间的因转子回路的耦合的任何风险，有必要提供任何阻尼装置，下面给出的就是一个实施。
滤波器的不同元素构成的定子通过电阻16和18而阻尼，图中显示为其连接在绕组11之间，而导体13为电容17和19的公用连接。
这样的机器作为一台信号放大器运行，在上面的示例中以大约40分贝的增益应用到定子的输入端。这种机器可用作大功率振荡器的供应源，来对各类工业设备进行测试。它们优胜于目前已知的这种类型的装置，避免导致其光谱中的陡峭前缘和高频率。100千瓦的输出功率可以用10瓦的输入、频率范围达到50千赫来获得。同样的机器可以用于无线电广播的高功率放大器。
图.7和图.8给出了转子的回路的配置的另两个改型，在这里相同的参考编号表示如前图中的相同的组件。图.8中，转子和定子之间的耦合是静电性质的。这发生于导体34和35之间，也就是在转子旋转过程中它们互相面对之时。
在图.7中，110和112是与定子每个极柱10相关的自感的两个构成部分，而210和212则是转子每个极柱20的自感的部分。在图.7和图.8里，25都是一个公共导体，表明所有的元素均与转子的每个极柱相关联。在图.8的改型中，给出了区域30里的一个阻尼装置31的构造的示例。导体轨38通过电阻37、以及通过转子与这个轨38相间的回路的接头，在它们经过区域30时接地。
同样的机器可以作为一台发电机运行（图.6和图.9）。
图.6表示一台机器的定子被连接成了一个高通滤波器：如上所示，每个极柱绕组在一端被连接到公共导体13，而另一端连接两个电容器12。因而构建的滤波器有了一个随着频率急遽变化的相位速度，方向与电能通量相反（反向波）。转子有了一个与相位速度相当接近的速度，能量则反向回流到负载36。滤波器的上游侧（对于能量而言）终止在滤波器的特性阻抗42上。以这种方式得到的一台发电机所具有的频率决定于在一个宽频带里的转子的旋转速度。在图中的示例中，转子为鼠笼式结构。
图.9的机器通过增加补充电容器120，并配置成与电感11并联，而有别于图.6。这个回路于是成为一个反向波带通滤波器。其通频带的宽度由电容12和120各自的值决定。在频率的作用下相位速度保持着急遽变化。这台机器作为一台发电机运行，其频率只略微取决于转子的旋转速度。
第二章:动脉冲系统
乔治•穆里耶COP=10,000的电动机/发电机专利
法国人乔治•穆里耶（Georges Mourier）的这个专利颇值得注意的是它在专利中明确声明，它以其仅有10瓦的输入功率产生了一个100千瓦的输出，而有着10000的性能系数，这，想到美国专利局大规模地反对任何声明输出功率大于所需的输入功率，就感觉近乎荒谬。这项专利包含了相当数量的数学，这里乔治打算说明为什么会有一个功率放大。大多数人可以忽略这些，而把要点集中于如何建立一台功率放大的电动机/发电机。
美国专利 4,189,654 1980年2月19日 发明人：乔治•穆里耶
作为发电机或放大器运行的电气机器
摘要
本发明涉及一种电气机器。定子1是延迟线，在本例中是以低通滤波器的形式，由电感11和电容12在这些电感和公共导线13连接而组成。转子2包括散热元件22，它是回路26中的一部分，在本例中各自独立，但具有公共点25。通过电机使之处于运动状态。机器作为一个高增益放大器运行，它以宽带的高频信号施加到定子的输入端14，由去耦区30隔离输出端15。以此可取得大功率。应用于安装工业设备的振动测试和大功率长波无线传输。
陈述
本发明关乎一种能够作为发电机和放大器操作的电气机器。机器的组成分有一个固定的部分，或定子，在其中移动一个指定的运动部件——以下简称为“转子”，根据早先技术的机器的情况类推，其中所讨论到的运动是一种旋转运动，虽然这种运动可能是一种不同的旋转，而在本发明的情况下是一种特定的直线平移。
定子由一行具有两根有着两个端和两个输出端的导线组成；其转子包括的有条件的电阻性元素将在稍后详述。
在运行中，一个波在所论及的的这个行中的输入端和输出端之间增殖。这个电气机器在已知的3,875,484号的美国专利中，定子包括成为传输线一部分的电感和电容，如在本发明的机器中，一个电波沿着这个传输线在运行中增殖，但与本发明的情况相反，这个行只有一对终端是连接交变电源的。在这些终端之间的源的电压的应用，导致机器的转子的旋转，这使得它像一台电机一样运行，而没有一个输出。由于其结构——上面已经做过简单说明，本发明的机器有意——相反——作为一种发电机或放大器运行；它有一个由定子的另一对终端构成的输出，转子通过一台外部电机驱动。
接下来的配以代表数字的描述，将能更好地理解本发明：
图.1是本发明的机器的定子和转子装配应用的示意图。
图.2和图.3是本发明的机器的定子的电路的实施和相应的示意图；
图.4,是本发明的机器的转子结构示意图；
图.5是根据图.2的设计的本发明的具有一个定子的机器的变形实施的简图；
图.7和图.8是本发明的机器作为放大器运行的两个变型的实施的简图；
图.6和图.9是本发明的机器作为发电机运行的两个改型的实施的简图；
图.1 概略地显示了本发明所应用的一台机器的结构，于其中定子1和转子2构成的柱极从o至x方向上对齐，沿此方向转子产生运动。这些极柱子被标注为10和20，并以相同的水平间距或径节p重复，不仅在转子上是这样，在定子上也是如此。至于11和12则是电感线圈，当它们在运动中发生对齐时，一个转子的极柱和一个定子的极柱之间就会产生耦合。
Vsn和Vrn是这些绕组末端的电压的瞬时值，而Isn和Irn是在对齐的那一刻在那些线圈里的电流，n是指定给机器的每一个部分里的极柱的号数。为了简化符号，在提到电压和电流问题时，此索引编号“n”会被忽略。φ表示磁通量，而M是这种耦合的互感系数：
这里Ls和Lr是这些绕组里的电感11和21的感应值，而φs和φr是这些绕组里的磁通。
在这些方程中，量ω和ω'分别是定子和转子中的电流的角频率；ω = 2πf，这里f是相应的频率。作为定子和转子之间的两便相继的极柱的相等的相位差，脉冲ω和ω'是相关的：
这里β是根据通常定义的沿着定子的磁场波传播的常数，而u是转子在定子前移动的速度——在图.1所体现的机器情况下，是以基准轴o – x为方向的。
如果Λ和vφ分别是波长和定子中的相速度。
在本发明的机器的实施中，其定子以低通滤波器的形式，传输线有一个输入14和一个输出15，以及电感11，电荷累积元件12安装在这些电感之间，还有一个公共导体13，如图.2和图.3所示，下面的方程是对前述方程的补充：
这里α等于βp，而Cs是电容12的值（图.2），包括滤波器的建造，这在图.3的标注也可见到：
同样加上：
如图.4所示的转子构造的等式，由各自的电阻回路构成——除了前面提到的——有耦合电感21，值为Rr的电阻器22。
通过消除齐次方程(1)、(2)、(3)、(4)、(6)和(7)之间的通量、电压、电流的量值，以取自方程(5)的表达式代换ω'， 得到一个β的等式，其根有一个虚部，其结果是随着图.1的定子上沿着o --- x 方向传播的波的时间而变化，其幅度是成比例的，按照常规的表示法，表达为j(ωt-βx)，在这个传播过程中有着一个放大。
有关的计算公式如下：
并假设α是小的，即是说，这台机器在电工学的字面意义上有一个大的相数，其根的计算是通过它们的相对差z，取自一个等于ω / u的参考值，它是在本发明的机器的运行条件下的，但又略有不同，从上述定义的量β1，得：
上述的比 ω/u 正是同步机器中的β的值，其中ω'为零（方程 5）。本发明的机器中，ω' 为非零：这些机器以异步方式运行。
方程在z中写作：
它有两个根有着一个虚部。这台机器能够放大施加到定子的输入的信号。此放大的数量级作为一个例子显示如下。这些根的表达式为：
以：
对此下列数值相当于γ的某一数量的值。放大波相当于根Z+。
增益“g”是定子的每单位长度的功率，根据方程（9）是：
在给出的例子中，这个增益达到对应z+的波的最大值，而γ在0.1和0.3之间。z的虚部于是在0.15附近，这给出了g，对定子来说其长度是5个波长（x = 5），大约40分贝。这将观察到对应的传播常数β在常量ω/u的绝对值中仅仅稍有不同，相当于同步运行。本发明的机器运行条件与同步运行条件只有轻微差异。
通过定子的波以电磁波的方式被放大，它沿着应用于超高频中的波导管的延迟线传播，其中，包括J•R•皮尔斯所描述的“行波管”（1950年，Van Nostrand有限公司）。至于这些管，放大发生在中心频率一带的一个宽频里。
上文中，已经对转子做过描述，为了便于说明，用了一个具有极柱的结构（参见图中的标号20）。以本发明的范畴，转子可以用公知的异步电机的鼠笼结构的形式。在这种情况下，上面的计算在涉及到电阻和电感时其含义依然有效。
上述属性已经通过简化假设的方式建立起来了，有了一个更清晰的外观。这些属性一般适用于所有具有电性结构的定子和转子的机器，即使在同步频率一带，在一个操作与这些假定略有不同的情况下。此外，这种情况还被看成是转子和定子之间通过以一个互感系数M进行的电感耦合。在本发明的范畴内，这种耦合也可以是定子和转子之间的导体的一种静电性，类似的方程将由系数M替换——在论及的导体间的静电影响系数，作为量Lr，即转子的每个回路的电容Cr，而且在Ls和Cs之间换位之后。在这种情况下，Vr (方程 7)代表转子电容的终端上的电压下降。
由下面可见，本发明的机器还能作一台发电机运行。这里将给出一些本发明的机器的实施的结构。
图.5显示这种结构的第一种变型，它由一个与图.2的低通滤波器相一致的定子组成。转子是个鼠笼结构，参见32和33是栅条和端面。在操作中，它是由一个转子驱动的（图中未显示），绕着常见的机器的转子和定子的轴线X，朝箭头的方向旋转。交流电压源40定子的输入14，并施加给输出15，这是个负载36，其阻抗等于定子成其部分的线的特性阻抗。在这个绕着轴X旋转的配置中，去耦区30隔离定子的输入和输出。另外，在此区域中，并且为了避免定子输出和输入之间的因转子回路的耦合的任何风险，有必要提供任何阻尼装置，下面给出的就是一个实施。
滤波器的不同元素构成的定子通过电阻16和18而阻尼，图中显示为其连接在绕组11之间，而导体13为电容17和19的公用连接。
这样的机器作为一台信号放大器运行，在上面的示例中以大约40分贝的增益应用到定子的输入端。这种机器可用作大功率振荡器的供应源，来对各类工业设备进行测试。它们优胜于目前已知的这种类型的装置，避免导致其光谱中的陡峭前缘和高频率。100千瓦的输出功率可以用10瓦的输入、频率范围达到50千赫来获得。同样的机器可以用于无线电广播的高功率放大器。
图.7和图.8给出了转子的回路的配置的另两个改型，在这里相同的参考编号表示如前图中的相同的组件。图.8中，转子和定子之间的耦合是静电性质的。这发生于导体34和35之间，也就是在转子旋转过程中它们互相面对之时。
在图.7中，110和112是与定子每个极柱10相关的自感的两个构成部分，而210和212则是转子每个极柱20的自感的部分。在图.7和图.8里，25都是一个公共导体，表明所有的元素均与转子的每个极柱相关联。在图.8的改型中，给出了区域30里的一个阻尼装置31的构造的示例。导体轨38通过电阻37、以及通过转子与这个轨38相间的回路的接头，在它们经过区域30时接地。
同样的机器可以作为一台发电机运行（图.6和图.9）。
图.6表示一台机器的定子被连接成了一个高通滤波器：如上所示，每个极柱绕组在一端被连接到公共导体13，而另一端连接两个电容器12。因而构建的滤波器有了一个随着频率急遽变化的相位速度，方向与电能通量相反（反向波）。转子有了一个与相位速度相当接近的速度，能量则反向回流到负载36。滤波器的上游侧（对于能量而言）终止在滤波器的特性阻抗42上。以这种方式得到的一台发电机所具有的频率决定于在一个宽频带里的转子的旋转速度。在图中的示例中，转子为鼠笼式结构。
图.9的机器通过增加补充电容器120，并配置成与电感11并联，而有别于图.6。这个回路于是成为一个反向波带通滤波器。其通频带的宽度由电容12和120各自的值决定。在频率的作用下相位速度保持着急遽变化。这台机器作为一台发电机运行，其频率只略微取决于转子的旋转速度。
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