DE10020942A1 - Kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine - Google Patents
Kontakt- und kommutierungsfreie GleichstrommaschineInfo
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K21/00—Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
- H02K21/02—Details
- H02K21/04—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation
- H02K21/046—Windings on magnets for additional excitation ; Windings and magnets for additional excitation with rotating permanent magnets and stationary field winding
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- H02K19/10—Synchronous motors for multi-phase current
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- H02K19/18—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates only with poles of one polarity, e.g. homopolar generators
- H02K19/20—Synchronous generators having windings each turn of which co-operates only with poles of one polarity, e.g. homopolar generators with variable-reluctance soft-iron rotors without winding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
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Abstract
Kommutierungs- und schleifringfreie Gleichstrommaschine mit läufergebundenen Feldern KW, die aus einem Unipolarfeld W, bei jeweils einer Ringmagneten- oder Ringspulenerregung, herrühren und aufgrund ihrer Läufergebundenheit in der Lage sind, mit den einzelnen wirkenden Ständerströmen Verkettungen zwecks Bündelung der Ströme bzw. Induktivitäts-Maximierung des Systems einzugehen und somit den Läufer in Rotation zu versetzen.
Description
Die kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine
ist eine Fortentwicklung der Erfindung laut Anmeldung
Aktenzeichen 198 38 670.2 und beruht im Einklang mit
dieser Anmeldung, gemäß der Gleichung
dL/dt .i = 2n.Blv,
auf einer Gleichstrominduktion Maxwellscher Prägung, die
bei einem konstanten Strom i aus dem Induktivitäts-
Differential dL/dt hervorgeht, wobei B die Luftspalt
induktion, v die Relativgeschwindigkeit, n die Windungs
zahl je Nutzspule und 1 deren Breite darstellen, bei je
weils zwei Spulenseiten je Nut mit 2n Leitern.
Dem Stand der Technik Rechnung tragend, ist in Zusammen
hang mit Gleichstrominduktion die Unipolarmaschine zu
erwähnen, die als Generator Gleichstrom kommutierungs
frei liefert.
Sie zeichnet sich dadurch aus, daß sie eine Wicklung
aufweist, die aus der Kombination von Kupferstäben und
Schleifbürsten hervorgeht, welche mittels Schleifringen
gegeneinander bewegt werden, um im Bereich eines raum
füllenden Poles (360° Umfang) Gleichstrom bei schwacher
Leistung zu liefern.
Bezeichnet man die Unipolarerregung mit dem Strom I = ki
(ki = Konstante), wobei i die Belastung der Maschine dar
stellt, ist ferner B die Luftspaltinduktion laut
B = µoI/d oder B = µoki/d (d = Luftspalt)
und weiter l die Länge der Stäbe, v deren Laufgeschwin
digkeit relativ zu den Schleifbürsten gemäß v = ds/dt,
wobei s die jeweilige Bogenlänge zwischen Kupferstab
und Schleifbürsten darstellt, so ergibt sich für die
Induktivität L einer Schleife
L = µok/d .1s
und für deren elektrische Induktion
dL/dt .i = B1v
Diese Gleichungen beziehen sich auf den besonderen Fall
einer Maxwellschen Induktion in einer Spule (n = 1), bei
der mittels der Unipolarmaschine jeweils die eine auf
dem Läufer gelegene Spulenseite relativ zur anderen, sich
im Ständer virtuell zwischen den Schleifbürsten erstre
ckenden, bewegt wird.
Dieser Vorgang, bei dem die Feld-Leiter-Bewegungsrelati
vität der Leiter-Leiter-Bewegungsrelativität
weichen muß, wird durch die Tatsache erzwungen, daß das
Unipolarfeld unbeweglich ist.
Hieraus geht hervor, daß das Grundproblem, welches bei
der Gleichstrominduktion zu lösen ist, darin besteht,
die Beweglichkeit von Magnetfeldern zu gewährleisten,
die aus einem Unipolarfeld hervorgehen.
Gestützt auf die Lösung dieses Problems (siehe Ansprüche),
präsentiert sich die kontakt- und kommutierungsfreie
Gleichstrommaschine nach der Erfindung als eine Anzahl
Einzelströme, die ein gemeinsames Zusammenwirken zwecks
Induktivitäts-Maximierung mit dem Ergebnis anstreben,
daß sie Verkettungen mit den Läuferfeldern eingehen,
wobei die Rotation des Läufers dem Bestreben zur Maxi
mierung dient.
Würde man die Ringmagnete durch Ringspulen von je n
Windungen ersetzen und sie mit der Nutzwicklung in
Reihe schalten (Anmeldung Aktenzeichen 198 38 670.2),
so würde dies bei einem Betriebsstrom i sowie einem
Erregerfluß ϕ, eine Luftspaltinduktion
B = µo2ni/d (d = Luftspalt)
bei jeweils einem läufergebundenen Feldbündel
Aϕ = µo2ni/d .1(As)
ergeben, wobei 1 die Nutzspulenbreite und As die ent
sprechende Bogenlänge darstellen.
Die Verkettung eines Feldbündels Aϕ mit jeweils einem
aktiven Wicklungs-Nutenanteil, bestehend aus zwei Spu
lenseiten bzw. 2n Leitern, bedeutet einen Induktivitäts
zuwachs des Systems um jeweils
AaL = µo(2n)2/d .1 (As)
und eine elektrische Induktion
d (AL)/dt .i = 2n.B1v
bei d(As)/dt = v
Dies ist auch der Fall bei den Ringmagneten, wenn für
die Luftspaltinduktion
Br = µo2nki/d
gesetzt wird, woraus sich die Gleichungen
Aϕr = µo2nki/d . 1(As)
ALr = µo(2n)2k/d .1(As)
d(ΔLr)/dt .i = 2n Br1v
ALr = µo(2n)2k/d .1(As)
d(ΔLr)/dt .i = 2n Br1v
ergeben.
Die Ausführungsbeispiele nach Fig. 1.1, 1.2 und 2 zei
gen den Ständer 2, dessen Mantel 1 mit den Schlitzen
3 sowie den Läufer 4 mit den Flachmagneten 5, deren
Felder 6 (Fig. 2) einander entgegenwirken.
Das Beispiel nach Fig. 1.2 zeigt die Erregung mit den
Ringmagneten 12, das nach Fig. 1.1 die Erregung mit den
Ringspulen 10, die mit der Nutzwicklung 9 in Reihe ge
schaltet sind.
Heide Erregungen weisen Magnetfelder auf, die entspre
chend der Magnetkreise 8, entlang der ferromagnetischen
Lagerschilder 7 verlaufen und Verkettungen (13) mit den
aktiven Nutenströmen eingehen.
Claims (2)
1. Kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - der Ständer (2) mit offenen Außennuten und einem ei sernen Mantel (1) versehen ist, der jede zweite Außen nut dank einem Spalt zwischen Mantel und Ständer ferro magnetisch kontaktlos schließt, während die übrigen Außennuten durch entsprechende Schlitze (3) ihre Öff nung beibehalten - und ferromagnetisch wirkungslos blei ben, so daß die Ständerströme jeweils zu einer Hälfte magnetisch aktiv den Antrieb bestimmen, zur anderen Hälfte aber nur dafür Sorge tragen, daß die Ständerwick lung die motorisch wirksamen Einzelströme hervorzu bringen in der Lage ist;
- - der hohlzylindrische Ständerrücken einen Läufer (4) umschließt, in dessen Nuten - deren Anzahl der der Stän dernuten entspricht -, Flachmagnete (5) eingelegt sind, deren Felder (6), welche paarweise einander entgegen wirken, die Aufgabe haben, die Feldlinien der Erregung, die quer zu den Läuferstirnseiten verlaufen, zu Einzel feldern zu bündeln und an den Läufer zu binden, um ihr Zusammenwirken mit den Ständer-Einzelströmen zu sichern;
- - die Ständernuten mit Nutzspulen von je n Windungen ver sehen sind, die bei einer Spulenöffnung, welche sich an der Winkelbreite orientiert, die jeweils zwei Flach magnete voneinander trennt, stets in zwei benachbarte Nuten - eine vom Ständermantel umschlossene, eine durch den jeweiligen Mantelschlitz offen gelassene, magne tisch inaktive -, bei jeweils zwei Spulenseiten je Nut, eingebettet und zu einer Nutzwicklung (9) in Reihe ge schaltet sind;
- - die Erregung von achsial magnetisierten Ringmagneten (12) hervorgebracht wird, die an den Stirnseiten des Ständers (2) bzw. an dessen Mantel (1) angebracht sind und Feldlinien (8) aufweisen, die sich entlang der ferro magnetischen Lagerschilder (7) und des Ständerrückens, bei stirnseitigem Verlauf durch den Läufer, hinziehen, um vermittels. Verkettungen (13) mit den aktiven Ein zelströmen ihre Magnetkreise zu schließen.
2. Kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine
nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
achsial erregten Ringmagnete durch Rundspulen (10)
von je n Windungen ersetzt sind und mit den Nutz
spulen zu einer Ständerwicklung in Reihe geschaltet.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000120942 DE10020942A1 (de) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE2000120942 DE10020942A1 (de) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10020942A1 true DE10020942A1 (de) | 2001-02-22 |
Family
ID=7640274
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE2000120942 Withdrawn DE10020942A1 (de) | 2000-04-28 | 2000-04-28 | Kontakt- und kommutierungsfreie Gleichstrommaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE10020942A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104335465A (zh) * | 2012-03-28 | 2015-02-04 | 阿图罗·佩雷斯-罗德里格斯 | 磁性转移励磁的电力电动机-发电机 |
-
2000
- 2000-04-28 DE DE2000120942 patent/DE10020942A1/de not_active Withdrawn
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN104335465A (zh) * | 2012-03-28 | 2015-02-04 | 阿图罗·佩雷斯-罗德里格斯 | 磁性转移励磁的电力电动机-发电机 |
EP2833526A4 (de) * | 2012-03-28 | 2016-04-13 | Rodríguez Arturo Pérez | Durch magnetische übertragung erregter strommotorgenerator |
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OAV | Applicant agreed to the publication of the unexamined application as to paragraph 31 lit. 2 z1 | ||
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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