DE102009025298A1

DE102009025298A1 - Generator

Info

Publication number: DE102009025298A1
Application number: DE200910025298
Authority: DE
Inventors: Konstantin Kelaiditis
Original assignee: Individual
Current assignee: Itea Ecotech De GmbH
Priority date: 2009-06-15
Filing date: 2009-06-15
Publication date: 2011-01-05

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie, bei dem in eine im Magnetfeld eines Magneten angeordnete Generatorspule (3) eine Spannung induziert wird sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Erfindungsgemäß wird ein die Permeabilität des von dem Magnetfeld durchdrungenen Raumes ändernder Körper (5) in dem Raum bewegt. Vorzugsweise wird der Körper (5) an Stirnseiten von Schenkeln bzw. Zinken des Kerns (7) vorbeigeführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie, bei dem in eine im Magnetfeld eines Magneten angeordnete Generatorspule eine Spannung induziert wird. Ferner betrifft die Erfindung einen Generator zur Durchführung des Verfahrens.
Bei solchen durch Benutzung bekannten Verfahren bzw. Generatoren wird ein mit einem Magneten versehener Läufer gegenüber einem mit Leiterwicklungen versehenen Ständer bewegt. Das von den Magneten erzeugte umlaufende Magnetfeld induziert in den Leiterwicklungen eine Spannung. Alternativ werden die Leiterwicklungen auch an dem Läufer und der Magnet wird an dem Ständer angeordnet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das einfacher durchführbar ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass ein die Permeabilität des von dem Magnetfeld durchdrungenen Raumes ändernder Körper in dem Raum bewegt wird.
Nach dem Induktionsgesetz ist die bei der elektromagnetischen Induktion in einer Leiterstreife induzierte Spannung proportional zur zeitlichen Änderung des magnetischen Flusses Φ. Der magnetische Fluss Φ ist mit der magnetischen Feldstärke H des Magneten und der von der Generatorspule aufgespannte Fläche A über die Permeabilität μ des von dem Magnetfeld durchdrungenen Raumes nach der Formel Φ = μ × H × A verknüpft. Folglich wird bei einer zeitliche Änderung der Permeabiltiät des Raumes in der Generatorspule eine Spannung induziert. Da bei dem erfindungsgemäßen Verfahren für die Energieumwandlung keine Relativbewegung zwischen der Generatorspule und dem Magneten nötig ist, kann der Generator so aufgebaut werden, dass der Magnet und die Generatorspule unbeweglich zueinander sind. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn der Magnet ein Elektromagnet ist.
Während es vorstellbar ist, die Generatorspule und eine Erregerspule des Elektromagneten auf zwei nebeneinander angeordneten Kernen anzubringen, sind sie in einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung auf einem gemeinsamen Kern angeordnet.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Kern im Wesentlichen die Form eines Hufeisens auf und die Generatorspule ist auf dem einen Schenkel des Hufeisen und die Erregerspule auf dem anderen Schenkel angeordnet.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Kern die Form eines Rechens mit mindestens drei von einem Steg abstehenden Zinken auf und auf den Zinken sind, vorzugsweise abwechselnd, die Generatorspule und die Erregerspule angeordnet.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der Kern nur drei Zinken auf und auf den beiden äußeren Zinken sind die Erregerspulen angeordnet und auf dem mittleren Zinken sitzt die Generatorspule.
In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Kern aus zwei sich kreuzenden Stegen gebildet und an den Enden der Stege sowie an der Stelle, an der sich die Stege kreuzen, sind senkrecht von der durch das Kreuz gebildete Ebene in derselben Richtung abstehende Zinken gebildet. Auf den drei Zinken eines Steges sind die Generatorspulen angeordnet und auf den verbleibenden zwei, sich gegenüberliegenden Zinken sind die Erregerspulen, vorzugsweise mit in entgegengesetzter Richtung zu den anderen Spulen angelegter Gleichspannung, angeordnet.
Zweckmäßigerweise wird der Körper an den Stirnseiten der Schenkel bzw. der Zinken des Kerns vorbeigeführt oder rotierend bewegt.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der Steg, um mit dem Generator Rotationsbewegungen aufnehmen zu können, kreisförmig und die Zinken sind radial nach innen oder radial nach außen oder in Richtung senkrecht zu der durch den Kreis aufgespannten Fläche an dem Steg angeordnet. Die Körper können somit innerhalb des Kernes, außerhalb des Kernes oder entlang des Kernes geführt werden.
Zweckmäßigerweise besteht der genannte Körper aus einem ferromagnetischen Werkstoff. Weil diese Werkstoffe eine sehr große Permeabilität aufweisen, kann durch die Bewegung eines solchen Körpers in dem Magnetfeld eine große Änderung des magnetischen Flusses erzielt werden.
In einer Ausführungsform der Erfindung weist der Körper im Wesentlichen die Form eines Stabes auf, dessen Länge zumindest dem Abstand zweier Zinken entspricht. Wird der Stab der Länge nach entlang der abstehenden Zinken des die Form eines Rechens aufweisenden Kerns mit der Vielzahl von Zinken stirnseitig geführt, befindet er sich nach und nach abwechselnd jeweils vor dem Zinken einer Generatorspule oder einer Erregerspule. Folglich wird, wenn der Körper an die Generatorspule heran, über die sie hinweg und von ihr weggeführt wird, je nach Ausrichtung der jeweiligen Magnetfelder eine Spannung in der Generatorspule induziert.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung weist der Körper im Wesentlichen die Form eines S auf. Wird ein solcher Körper derart an dem genannten nur drei Zinken aufweisenden Kern vorbeigeführt, dass durch einen Teil des Körpers zunächst der Raum neben einem der mit einer der Erregerspulen und dem mit der Generatorspule versehenen Zinken und erst anschließend durch den anderen Teil des Körpers der Raum neben dem mit der anderen Erregerspule und dem mit der Generatorspule versehenen Zinken bewegt wird, wird in der Generatorspule durch das sich entsprechend ändernde Magnetfeld eine Spannung induziert. In analoger Weise wird die Spannung induziert, wenn der Körper die Form eines doppelseitigen Rechens mit in entgegengesetzter Richtung und versetzt zueinander von einem Steg abstehende Zinken aufweist.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Körper die Form eines Propellers auf. Der Propeller wird mit seiner Achse über dem mittleren Zinken des Kerns mit den drei Zinken angeordnet. Die Länge der Flügel ist ungefähr so groß wie der Abstand zwischen dem mittleren und dem äußeren Zinken. Wird der Propeller in einer Drehbewegung über den Kern geführt, bewegen sich die Flügel nacheinander in den genannten zu den Zinken stirnseitigen Raum. Während es vorstellbar wäre, den Propeller mit nur einem einzigen Flügel vorzusehen, weist der Propeller in einer Ausführungsform zumindest zwei, vorzugsweise drei, Flügel auf.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die Körper bei einer der Größe nach frei wählbaren Einheit in Bewegungsrichtung eine Länge von neun Einheiten auf und sind in einem Abstand von drei Einheiten voneinander geführt und die Außenseite der mit den Generatorspulen belegten Zinken sind in der Bewegungsrichtung drei und die mit den Erregerspulen belegten Zinken fünf Einheiten lang und die Zinken sind in einem Abstand von drei Einheiten voneinander angeordnet.
In einem derartigen Block von zwölf Zinken und sieben darüber geführten Körpern werden in dem Block drei Spannungen mit einer Phasenverschiebung von jeweils 120° erzeugt. In diesem Block kann der Anfang und das Ende zu einem Kreis zusammengeführt oder mehrere Blöcke zu einem größeren Kreis zusammengeschaltet werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist ein solcher Block als selbstständige Einheit ausgeführt.
Die Erfindung soll nun anhand von Ausführungsbeispielen und der beiliegenden, sich auf diese Ausführungsbeispiele beziehenden Zeichnungen näher erläutern werden.
Es zeigen:
1 einen Teil eines erfindungsgemäßen Generators in Seitenansicht,
2 einen Teil eines weiteren Generators in Seitenansicht,
3 einen Teil eines weiteren Generators in Seitenansicht,
4 den Teil nach 3 in Draufsicht,
5 einen Teil eines weiteren Generators in Seitensicht,
6 mehrere Teile des Generators nach 5 in isometrischer Darstellung.
7 einen Teil eines weiteren Generators in isometrischer Darstellung,
8 einen Teil eines weiteren Generators in isometrischer Darstellung,
9 einen Teil eines weiteren Generators in Seitenansicht,
10 den Teil nach 9 in Draufsicht,
11 einen Teil eines weiteren Generators in Seitenansicht,
12 den Teil nach 11 in Draufsicht,
13 eine schematische Darstellung eines weiteren Generators in Seitenansicht,
14 eine schematische Darstellung eines weiteren Generators in Seitenansicht,
15 eine schematische Darstellung eines weiteren Generators in isometrischer Darstellung,
16 einen Teil eines weiteren Generators in isometrischer Darstellung,
17 den Teil nach 16 in Seitenansicht,
18 den Teil nach 16 in Draufsicht,
19 eine Detailansicht eines Teils aus 16 in Explosionsdarstellung.
20 einen Teil eines weiteren Generators in isometrischer Darstellung,
21 einen Teil eines weiteren Generators in isometrischer Darstellung, und
22 den Teil nach 21 zusammenwirkend mit einem anderen Teil des Generators.
1 zeigt einen Kern 7 in Form eines Hufeisens, um dessen linken Schenkel eine Generatorspule 3 und um dessen rechten Schenkel eine Erregerspule 6 gewunden ist. An der Erregerspule 6 liegt eine Gleichspannung an und die Generatorspule 3 dient als Induktionsspule. Entlang der oberen Enden der Schenkel des Kerns 7 werden stabförmige Körper 5 an einer nicht gezeigten Halterung des Generators in Richtung des mit V bezeichneten Pfeils geführt. Die Körper 5 weisen ungefähr dieselbe Breite wie der Kern 7 auf und bestehen aus einem ferromagnetischen Material wie beispielsweise Eisen.
Werden die Körper 5 aus der in 1 dargestellten Position weiter in Richtung des Pfeiles V bewegt, ist der Raum über den Hufeisenkern 7 zunächst nur mit den äußeren Enden des sich links und des sich rechts neben den Schenkeln des Kerns 7 befindenden Körper 5 belegt. Anschließend wird der auf der linken Seite der Abbildung angeordnete Körper 5 immer weiter über den Kern 7 bewegt, bis er schließlich mit seinen beiden Enden genau über den Außenseiten der Schenkel angeordnet ist und der Freiraum zwischen bzw. neben den Enden der Schenkel wird, abgesehen davon, dass zwischen den Körpern 5 und dem Kern 7 stets ein Abstand gehalten ist, quasi überbrückt. Danach wird der Körper 5 weiter bewegt und der Raum neben den Schenkeln wieder frei. Wird der Körper 5 in den genannten Raum bewegt, steigt der durch die Spule 6 bewirkte elektromagnetische Fluss in der Generatorspule 3 an, da Eisen eine wesentliche höhere Permeabilität μ_r als Luft aufweist. Entsprechend verringert sich der magnetische Fluss in der Generatorspule 3, sobald der Körper 5 aus dem Raum oberhalb des Kerns 7 geführt wird. In Abhängigkeit von der Richtung der an der Erregerspule 6 angelegten Gleichspannung wird, je nachdem, ob der Körper 5 gerade den Raum oberhalb des Kerns 7 schließt oder frei gibt, eine Spannung in die eine oder die andere Richtung der Generatorspule 3 und somit eine Wechselspannung induziert.
Es wird im Folgenden auf die 2 und 15 Bezug genommen, wo gleiche oder gleichwirkende Teile mit derselben Bezugszahl wie in 1 bezeichnet sind und der betreffenden Bezugszahl jeweils ein Buchstabe beigefügt ist.
Das in 2 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt zwei an ihren Schenkeln gegenüberliegende Kerne 7a und 7b in Hufeisenform, zwischen deren Schenkeln die Generatorspule 30 bzw. die Erregerspule 6a angeordnet sind. Zwischen den Schenkeln des Kerns 7a und des Kerns 7b werden in Richtung des mit V bezeichneten Pfeiles aus Eisen bestehende Körper 5a bewegt. Die Körper 5a sind so breit, dass sie in den Raum zwischen den Schenkeln der beiden Eisenkerne 7a, 7b passen, ohne diese zu berühren. Sie weisen eine der Breite der Schenkel entsprechende Länge auf und sind in dem Abstand voneinander geführt, der dem Abstand entspricht, den die Schenkel voneinander haben.
Werden die Körper 5a in Richtung des Pfeils V geführt, befinden sie sich zu dem in 2 dargestellten Zeitpunkt genau zwischen den Schenkeln der Eisenkerne 70 und 7b. Der Magnetfluss in der Generatorspule 3a ist dementsprechend maximal. Er nimmt dann im Lauf der weiteren Bewegung der Körper 50 ab und es wird eine Spannung in der Generatorspule 30 induziert. Sobald sich ein Paar von zwei Körpern 50 wieder in die Nähe des Raumes zwischen den Schenkeln bewegt und die Permeabilität in diesem Raum entsprechend steigt, wird in der Generatorspule 30 eine Spannung mit umgekehrtem Vorzeichen induziert.
Die 3 und 4 zeigen in einer Anordnung von Kern 7, Generatorspule 3 und Erregerspule 6, die derjenigen aus 1 entspricht. An der Stirnseite der Schenkel des Kerns 7 ist drehbar ein Eisenkörper 5b angeordnet, der eine konvexe Form aufweist. In der in 4 dargestellten Stellung steht der Körper 5b über den Spulen 3 und 6 und füllt den zu den Schenkeln stirnseitigen Raum. Wird der Körper 5b in Richtung des mir r bezeichneten Pfeiles gedreht, wird der Raum frei gegeben und die Permeabilität des Raumes oberhalb des Kerns 7 ändert sich. Entsprechend der Änderung des magnetischen Flusses in der Generatorspule 3 wird eine Spannung induziert.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel ist zwischen den in 2 gezeigten Kernen 7a, 7b der in den 3 und 4 dargestellte konvexe Körper 5b mit seiner Achse in der Mitte zwischen den beiden Schenkeln drehbar angeordnet.
Ein Eisenkern 7c des in 5 dargestellten Ausführungsbeispiels weist einen Steg 14 auf, an dem drei Zinken 15a, 15b angeordnet sind, wobei der mittlere Zinken 15a mit einer Generatorspule 3b versehen ist und die beiden äußeren Zinken 15b mit je einer Erregerspule 6b versehen sind. Wie anhand der mit U1 und U3 bezeichneten Pfeile erkennbar ist, liegt an den Erregerspulen 6b eine Gleichspannung in unterschiedlicher Richtung an. Die mit 5c bezeichneten stabförmigen Körper weisen eine derartige Länge auf, dass sie den Raum über jeweils zwei Zinken 150, 15b des Kerns 7c abdecken.
Werden die Körper 5c entsprechend der mit dem V bezeichneten Pfeil gezeigten Richtung über die Zinken 15a, 15b bewegt, wird durch den Körper 5c abwechselnd immer der sich stirnseitig zu den Zinken 15a, 15b befindliche Raum zwischen dem linken Zinken 15b und dem mittleren Zinken 150 bzw. dem rechten Zinken 15b und dem mittleren Zinken 150 belegt. Da an den beiden Erregerspulen 60 die Spannungen in unterschiedlichen Richtungen U1, U3 anliegen, bilden diese in der Generatorspule 3b in entgegengesetzter Richtung ausgerichtete Magnetfelder aus. Da durch die Körper 5c immer nur der magnetische Fluss eines der beiden Magnetfelder verstärkt wird, ist die Änderung des magnetischen Flusses und entsprechend auch die induzierte Spannung gegenüber den vorherigen Ausführungsbeispielen größer. 6 zeigt schematisch, wie mehrere der in 5 gezeigten Generatorteile auf einer Kreisbahn angeordnet werden können.
Eine dem vorherigen Ausführungsbeispiel entsprechende wechselseitige Belegung des Raumes stirnseitig der drei Zinken 150, 15b wird auch dadurch erreicht, dass ein in 7 gezeigter Körper 5d über die Zinken 15a, 15b geführt wird, der die Form eines Rechens mit einem Steg 17 und in entgegengesetzter Richtung und versetzt zueinander von dem Steg 17 abstehenden Zinken 18 aufweist. Wird der Steg 17 in Richtung des mit V bezeichneten Pfeils geführt, befindet sich der Steg 17 stets über dem mittleren Zinken 15a und die Zinken 18 liegen abwechselnd jeweils über einer Seite des Kerns 7c.
Wie aus dem in 8 gezeigten Ausführungsbeispiel hervorgeht, kann die gleiche Wirkung auch erzielt werden, in dem Körper 5k, die im Wesentlichen die Form eines S aufweisen, so über die Zinken 15a, 15b geführt werden, dass jeweils eine Seite des Kerns 7c belegt ist.
In den 9 und 10 ist gezeigt, dass eine wechselseitige Überbrückung des Steges 7c der vorherigen Ausführungsbeispiele auch durch einen Körper 5e erreicht werden kann, der die Form eines Propellers mit drei Flügeln aufweist. Die Drehachse des Propellers 58 liegt über dem mittleren Zinken 150 und der Propeller 5e wird in Richtung des mit r bezeichneten Pfeiles gedreht. Entsprechend werden wechselseitig die Räume über dem linken Zinken 15b und dem mittleren Zinken 15a bzw. dem rechten Zinken 15b und dem mittleren Zinken 15a mit je einem Flügel des Körpers 5e belegt.
Ein in den 16 bis 18 gezeigter Kern 7h weist zwei gekreuzte Stege 14f, 14g auf und an der Stelle, an der sich die Stege 14f, 14g kreuzen sowie an den Enden der Stege 14f, 14g sind fünf Zinken 15m–15r angeordnet. Auf den drei auf demselben Steg 14f angeordneten Zinken 15n, 15q, 15r sind Generatorspulen 3h und auf den Zinken 15m und 15p Erregerspulen 6h angeordnet, in denen analog zu dem Ausführungsbeispiel nach 5 in entgegengesetzter Richtung eine Gleichspannung anliegt.
Auf den Zinken 15m, 15q, 15r sind Eisenstücke 22b angeordnet, die eine Länge von drei in ihrer Größe frei wählbaren Einheiten aufweisen und in einem Abstand von einer Einheit zueinander angeordnet sind. Auf den mit den Erregerspulen 6h bestückten Zinken 15m, 15p sind Eisenstücke 22h angeordnet, die eine Länge von elf Einheiten aufweisen.
Wie sich insbesondere aus 17 ergibt, werden zum Betreiben des Generators über die Eisenstücke 22a, 22b in einem Abstand von drei Einheiten zueinander Körper 5j geführt, die eine Breite von drei Einheiten aufweisen. Wie sich insbesondere aus der 18 ergibt, werden die Körper 5j in der Draufsicht gesehen senkrecht zu den Eisenstücken 22a und derart versetzt zueinander über die Eisenstücke 22a, 22b geführt, dass die Körper 5j nacheinander über den mit dem Zinken 15m verbundenen Eisenstück 22a und einem der mit den Zinken 15r, 15n, 15q verbundenen Eisenstücken 22b oder mit dem mit dem Zinken 15p verbundenen Eisenstück 22a und einem der Eisenstücke 22b angeordnet sind. Weil die Körper 5j in ihrer Bewegungsrichtung, die in 17 durch den mit dem Buchstaben V bezeichneten Pfeil gezeigt ist, dem sich aus den Längenunterschieden ergebenden Versatz zu den Zinken 15m bis 15r geführt sind, wird in den auf den Zinken 15r, 15n, 15q angeordneten Generatorspulen 3a mit einer Phasenverschiebung von 120° Spannung induziert. Der Generator eignet sich damit für die Erzeugung von Drehstrom.
Anstatt des in den 16 bis 18 gezeigten Kerns 7h kann bei an sich gleicher Anordnung und Bewegung der Körper 5j auch ein Kern 7k verwendet werden, wie er in 20 dargestellt ist. Generatorspulen 3j und Erregerspulen 6j sitzen dabei auf einem Zinken 15s, 15t, die auf einem doppelt gewinkelten Steg angeordnet sind. Die die Erregerspulen 6j aufweisenden Zinken 15t sind an ihren Stirnseiten mit länglichen Eisenstücken 22c belegt, die parallel zu dem mittleren Teil des Stegs und den auf den Zinken 15s angeordnet sind.
Der in den 16 bis 18 gezeigte Kern 7h kann aus miteinander verbundenen gestanzten und abgewinkelten Blechen 23 bestehen. Vier solcher Bleche 23 sind in 19 in einer Explosionsdarstellung gezeigt, wobei ein solches Blech zur Verdeutlichung schraffiert dargestellt ist. Um den Kern 7h zu bilden, werden die Bleche 23 miteinander vernietet.
Die in 20 gezeigte Kernstruktur kann durch mehrere parallel zueinander verniefete, gestanzte und doppelt gekantete Bleche 28 gebildet sein.
Bei den in den 11 und 12 dargestellten Ausführungsbeispielen ist ein Kern 7d in Form eines Rechens mit einem Steg 14a dargestellt, auf dessen Zinken 15d, 15e abwechselnd Generatorspulen 3d bzw. Erregerspulen 6d angeordnet sind. Die anliegenden Spannungen U1, U2 und U3 sind durch Pfeile symbolisch dargestellt und liegen die links gezeigte Reihe der Spannungsrichtungen fortführend an allen Spulen an. An ihrer Oberseite weisen die Zinken 15d eine Breite von fünf in ihrer Größe frei wählbaren Einheiten und die Zinken 15e eine Breite von drei Einheiten auf und sind in einem Abstand von drei Einheiten voneinander angeordnet. Die über die Zinken 15d, 15e geführten stabförmigen Körper 5e aus Eisen weisen eine Länge von neun Einheiten auf und sind in einem Abstand von drei Einheiten zueinander geführt. Entsprechend weist eine Gruppe von zwei Zinken 15d, 15e inklusive der Abstände eine Länge von elf Einheiten auf, während ein Körper 5e zusammen mit dem Abstand zu dem nächsten Körper 5e eine Länge von zwölf Einheiten aufweist. Dementsprechend sind über die Länge des Steges 14a betrachtet stets sieben Körper 5e in unterschiedlichen Positionen zu den zwölf Zinken 15d, 15e angeordnet. Weist der Steg 14a mehr als die in 11 gezeigten zwölf Zinken 15d, 15e auf, wiederholen sich die Positionen der Körper 5e immer nach sieben Körpern 5e.
Werden die Körper 5e über einen Block aus den zwölf Zinken geführt, werden Spannungen mit einer Phasenverschiebung von etwa 120° erzeugt. Während es möglich ist, einen einzelnen Block (13, 14 und 15) oder mehrere Blöcke zusammengeschaltet nacheinander auf einem Kreis anzuordnen, können auch einzelne Blöcke entfernt voneinander auf einem Kreis angeordnet werden. Dies eignet sich insbesondere für aus der DE 10 2006 057 677 A1 bekannte Windkraftanlagen, bei denen die Bewegungsenergie von sehr großen Rotoren mit beispielsweise einem Durchmesser von 100 m umzuwandeln ist. Vorteilhaft können die einzelnen Blöcke je nach Bedarf einzeln ab oder wieder zugeschaltet werden.
In den 13, 14 und 15 sind schematisch sich besonders für kompakte Generatoren eignende Anordnungen dargestellt, in denen der erfindungsgemäße Generator als Rotor ausgebildet ist. Bei dem in 13 dargestellten Ausführungsbeispiel sind Körper 5f mit dem nicht gezeigten, die mechanische Energie aufnehmenden Teil des Generators mit einer nicht gezeigten Welle verbunden und werden in Richtung des mit r bezeichneten Pfeils bewegt. Durch die in den 13 und 14 neben den Spulen dargestellten Pfeile sind entsprechend der 11 die Richtungen der angelegten bzw. induzierten Spannungen in den Spulen symbolisch gezeigt.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach 14 sind die Zinken 15g, 15h auf einem kreisförmigen Steg 14c radial nach innen ausgerichtet. Die stabförmige ausgebildeten und leicht gebogenen Körper 5g sind entsprechend im Inneren des Kerns 7f angeordnet und miteinander und mit einer nicht gezeigten Welle verbunden. Zum Betreiben des Generators werden sie in Richtung des mir r bezeichneten Pfeiles gegenüber dem Kern 7f rotierend bewegt.
Wie aus dem Ausführungsbeispiel nach 15 hervorgeht, können Zinken 15j, 15k auch senkrecht zu einer durch einen kreisförmigen Steg 7g aufgespannten Fläche auf dem Steg 7g angeordnet sein. Die Körper 5h sind dann stirnseitig zu den Zinken 15j, 15k auf einer Scheibe 20 befestigt. Zum Betreiben eines Generators wird die Scheibe 20, an die eine Welle angeformt ist, entlang des mit r bezeichneten Pfeils gegenüber dem Kern 7c verdreht.
Auf den in 13 bis 15 gezeigten Rotoren können auch die in den 1 bis 10 gezeigten Generatorteile angeordnet werden.
Eine in den 21 und 22 gezeigte Generatoranordnung weist einen feststehenden Kern 7m in Form eines Kreises 14e und einem radial von dem Mittelpunkt über den Kreis 14e hinweg ragenden Steg 14f aus Eisen auf. Auf dem Steg 14e ist im Kreismittelpunkt ein Zinken 15v mit einer Erregerspule 6m angeordnet. Auf dem anderen Ende des Steges 14e sitzt auf einem Zinken 15w eine weitere Erregerspule 6n, in der in entgegengesetzter Richtung zu derjenigen der Spule 6m eine Gleichspannung anliegt. Auf dem Kreis sind auf Zinken 15u Generatorspulen 3k angeordnet.
Wie aus 22 hervorgeht, sind zum Zusammenwirken mit dem Kern 7m zwei Körper 5n und 5m vorgesehen, die zusammen auf einer nicht gezeigten Einrichtung drehbar angeordnet sind. Der Körper 5n weist eine Kreisform 24 mit radial nach innen vorstehenden Zinken 25 auf. Der Körper 5m besteht aus einer Scheibe 26, von der radial nach außen Zinken 27 abstehen.
Werden die Körper 5n und 5m entsprechend des mit r gekennzeichneten Pfeils gegenüber dem Kern 7m verdreht, wird durch den Körper 5n zwischen der Erregerspule 15w und den Generatorspulen 15u eine Änderung der Permeabilität des Magnetfeldes dadurch erreicht, dass die Zinken 25 des Körpers 5n über den Zinken 15u des Kerns 7m geführt werden. Eine in die umgekehrte Richtung induzierte Spannung wird in den Spulen 3k auf den Zinken 15u dadurch erreicht, dass der Raum zwischen den Zinken 15u und 15v durch die Zinken 27 sowie die Scheibe 26 des Körpers 5m belegt ist. Entsprechend der Anordnung in 22 werden in den drei Spulen 3k Spannungen mit einer Phasenverschiebung von 120° induziert.
In einem nicht gezeigten Ausführungsbeispiel werden auf dem in 21 gezeigten Kern 7m an den Stellen, an denen auf dem Kreis die Zinken 15u angeordnet sind, drei Zinken bzw. Generatorspulen auf dem Kreis des 14e angebracht. Die drei Generatorspulen wirken in analoger Weise wie die Generatorspule 3h und die Erregerspulen 6m, 6n wirken wie die Erregerspule 6h nach den 16 bis 18.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006057677 A1 [0063]

Claims

Verfahren zum Umwandlung von mechanischer in elektrische Energie, bei dem in eine im Magnetfeld eines Magneten angeordnete Generatorspule (3) eine Spannung induziert wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein die Permeabilität des von dem Magnetfeld durchdrungenen Raumes ändernder Körper (5; 5a–5m) in dem Raum bewegt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (5; 5a–5m) an Stirnseiten von Schenkeln bzw. Zinken (150–15w) des Kerns (7; 7a–7m) vorbeigeführt wird.
Generator mit einer im Magnetfeld eines Magneten angeordneten Generatorspule (3; 3a–3k), dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung zum Bewegen eines die Permeabilität des von dem Magnetfeld durchdrungenen Raumes ändernden Körpers (5; 5a–5m) in dem Magnetfeld vorgesehen ist.
Generator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Elektromagnet mit einer Erregerspule (6; 6b–6n) und einem Eisenkern (7; 7c–7m) ist und die Generatorspule (3; 3b–3g) und die Erregerspule (6; 6b–6n) gemeinsam auf dem Kern (7; 7b–7m) angeordnet sind.
Generator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (7) im Wesentlichen die Form eines Hufeisens aufweist und auf dem einen Schenkel des Kerns (7) die Generatorspule (3) und auf dem anderen Schenkel die Erregerspule (6) angeordnet ist oder der Kern (7c; 7d; 7e; 7f; 7g; 7h; 7k; 7m) die Form eines Rechens mit mindestens drei von einem Steg (14; 14a–14e) abstehenden Zinken (15a–15w) aufweist und auf den Zinken (15a–15w) die Erregerspule (6) und die Generatorspule (3) angeordnet sind, wobei in dem Fall, dass der Rechen drei Zinken (15a, 15b) aufweist, auf den beiden äußeren Zinken (15b) Erregerspulen (6b) und auf dem mittleren Zinken (15a) die Generatorspule (3b) angeordnet ist oder der Kern 7h aus zwei gekreuzten Stegen (14f, 14g) gebildet und an den Enden der Stege (14f, 14g) sowie an der Stelle, an der sich die Stege kreuzen, senkrecht zu den durch die Stege (14f, 14g) aufgespannten Ebene abstehende, mit der Generator- (3h) bzw. der Erregerspule (6h) versehene Zinken (15m–15r) angeordnet sind.
Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (5; 5a–5m) an den Stirnseiten der Schenkel bzw. der Zinken (15a–15w) des Kerns (7; 7a–7m) vorbeigeführt ist.
Generator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (14b–14e) kreisförmig ist und die Zinken (15g, 15h; 15e, 15f; 15n, 15v, 15w) radial nach innen oder radial nach außen oder in Richtung senkrecht zu der durch den Kreis aufgespannten Fläche an dem Steg (14b–14e) angeordnet sind.
Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Körper (5; 5a–5m) aus einem ferromagnetischen Werkstoff, vorzugsweise Eisen, besteht.
Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (6) im Wesentlichen die Form eines Stabes (5; 5a; 5b; 5c; 5e, 5f; 5g; 5h; 5j) oder die Form eines S (5k) oder die Form eines doppelseitigen Rechens in entgegengesetzter Richtung und versetzt zueinander von einem Steg (17) des Körpers (5d) abstehenden Zinken (18) oder eine Propellerform (5b, 5e) aufweist.
Generator nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer in der Größe frei wählbaren Einheit die Körper (5f–5h) in Bewegungsrichtung eine Länge von neun Einheiten aufweisen und in einem Abstand von drei Einheiten voneinander geführt sind und die Außenseite der mit den Generatorspulen (3d–3g) belegten Zinken (15c; 15f; 15g; 15j) drei und die mit den Erregerspulen (6d–6g) belegten Zinken (15d; 15e; 15h; 15K) fünf Einheiten lang sind und die Zinken (15a–15k) voneinander in einem Abstand von drei Einheiten angeordnet sind.