DE102012105169A1

DE102012105169A1 - Alternator

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Publication number: DE102012105169A1
Application number: DE201210105169
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-14
Filing date: 2012-06-14
Publication date: 2012-12-20
Also published as: DE202011101799U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselstrommaschine (1), die eine erste Elektrode (5) und eine zweite Elektrode (8) aufweist. Zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (5, 8) ist ein Luftspalt (4) angeordnet ist. Zumindest eine der ersten und der zweiten Elektrode (5, 8) ist relativ zu der jeweils anderen bewegbar. Ferner ist auf zumindest einer der ersten und der zweiten Elektrode (5, 8) eine Auflage (13) angebracht ist, die die jeweilige Elektrode (5, 8) flächig übertrifft. Ferner betrifft die Erfindung zwei weitere Wechselstrommaschinen (1), wobei bei einer dieser Maschinen die erste Elektrode (5, 6) dazu geeignet ist, eine schwingende Bewegung um eine erste Achse (17) auszuführen, und die andere Maschine ein Luftlager aufweist, das einen Luftspalt (4) zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (5, 6, 8, 9) bildet.The invention relates to an alternating current machine (1) which has a first electrode (5) and a second electrode (8). An air gap (4) is arranged between the first and the second electrode (5, 8). At least one of the first and second electrodes (5, 8) can be moved relative to the other. Furthermore, a support (13) is attached to at least one of the first and the second electrodes (5, 8), which surface surpasses the respective electrode (5, 8). The invention further relates to two further alternating current machines (1), the first electrode (5, 6) in one of these machines being suitable for carrying out an oscillating movement about a first axis (17), and the other machine having an air bearing which has one Air gap (4) between the first and the second electrode (5, 6, 8, 9) forms.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wechselstrommaschine, die entweder als Generator oder als Motor betrieben werden kann. The present invention relates to an alternator which can be operated either as a generator or as a motor.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine elektrostatische Hochspannungs-Wechselstrommaschine, die auch ESM genannt wird. Bei den bekannten elektrostatischen Hochspannungs-Wechselstrommaschinen entstehen durch den Durchschlag der hochgespannten Energie von Elektrode zu Elektrode oft kurzfristige Spannungsstöße, beispielsweise in Form von Blitzen, die eine kontinuierliche Übertragung von Leistung unmöglich machen. In particular, the invention relates to a high voltage electrostatic machine, also called ESM. In the known electrostatic high-voltage AC machines often result in the breakdown of high-voltage energy from electrode to electrode short-term surges, for example in the form of lightning, which make a continuous transmission of power impossible.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Wechselstrommaschine mit verbesserten Eigenschaften. bereitzustellen. Eine Aufgabe kann darin liegen, eine Wechselstrommaschine bereitzustellen, die es ermöglicht, Energie verlustarm umzuwandeln. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung kann darin liegen, eine Wechselstrommaschine bereitzustellen, die eine kontinuierliche Leistungsübertragung ermöglicht.It is an object of the present invention to provide an alternator having improved characteristics. provide. One object may be to provide an alternator that makes it possible to convert energy with little loss. Another object of the present invention may be to provide an alternator that enables continuous power transmission.

Diese Aufgabe wird durch eine Wechselstrommaschine gemäß dem vorliegenden Anspruch 1 und durch Wechselstrommaschinen gemäß den weiteren unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche. This object is achieved by an alternator according to present claim 1 and by alternators according to the further independent claims. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the other dependent claims.

Es wird eine Wechselstrommaschine angegeben, die eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist. Ferner ist zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ein Luftspalt angeordnet. Zumindest eine der ersten und der zweiten Elektrode ist relativ zu der jeweils anderen bewegbar. Vorzugsweise ist auf zumindest einer der ersten Elektrode oder der zweiten Elektrode eine Auflage angebracht, die die jeweilige Elektrode flächig übertrifft. There is provided an alternator having a first electrode and a second electrode. Furthermore, an air gap is arranged between the first and the second electrode. At least one of the first and second electrodes is movable relative to the other one. Preferably, a support is mounted on at least one of the first electrode or the second electrode, which surface area exceeds the respective electrode.

Die Auflage kann beispielsweise als Kreisscheibe ausgebildet sein. Ferner können die erste und die zweite Elektrode eine kreissegmentförmige Grundfläche aufweisen. Der Durchmesser der als Kreisscheibe ausgebildeten Auflage kann größer sein als der Durchmesser der kreissegmentförmigen Grundfläche der Elektroden.The support may be formed for example as a circular disk. Furthermore, the first and the second electrode may have a circular segment-shaped base surface. The diameter of the support formed as a circular disk can be greater than the diameter of the circular segment-shaped base surface of the electrodes.

Der Begriff "flächiges Übertreffen" bedeutet hier, dass die Auflage auf der Seite, die der jeweils anderen Elektrode und insbesondere dem Luftspalt zugewandt ist, die jeweilige Elektrode vollständig bedeckt und zumindest auf einer Seite der Elektrode über einen seitlichen Rand der Elektrode hinausragt. Somit weist die Auflage eine größere Fläche auf als die Elektrode. Die Auflage bedeckt somit die Oberfläche der jeweiligen Elektrode vollständig. Zusätzlich kann die Auflage einen Bereich bedecken, der sich in einer Richtung senkrecht zur Flächennormale der Oberfläche der Elektrode an die Elektrode anschließt. Dieser Bereich ist insbesondere frei von der Oberfläche der Elektrode. Die Fläche der Auflage ist insbesondere größer als die in Richtung der anderen Elektrode weisende Oberfläche der Elektrode. The term "surface overshoot" here means that the support on the side facing the respective other electrode and in particular the air gap completely covers the respective electrode and projects beyond a lateral edge of the electrode at least on one side of the electrode. Thus, the support has a larger area than the electrode. The overlay thus completely covers the surface of the respective electrode. In addition, the overlay may cover an area adjoining the electrode in a direction perpendicular to the surface normal of the surface of the electrode. This area is especially free of the surface of the electrode. The surface of the support is in particular larger than the surface of the electrode facing in the direction of the other electrode.

Zwischen zwei Elektroden ohne die oben beschriebene Auflage werden freie Elektronen oft mittels Kanalübertragung, d.h. durch Durchschlagsblitze, übertragen. Wird zumindest eine der beiden Elektroden mit einer Auflage versehen, die die Elektrode flächig übertrifft, so wird die Kanalübertragung der Elektronen vermieden. Stattdessen werden die Elektronen in diesem Falls vorzugsweise mittels Wolkenentladung von einer Elektrode zur anderen übertragen. Bei der Wolkenentladung werden die freien Elektronen kontinuierlich auf einer größeren Fläche ausgetauscht.Between two electrodes without the support described above, free electrons are often transmitted by channel transfer, i. through flashes of lightning, transmitted. If at least one of the two electrodes provided with a support that exceeds the electrode area, the channel transfer of the electrons is avoided. Instead, in this case, the electrons are preferably transferred from one electrode to the other by means of cloud discharge. In the case of cloud discharge, the free electrons are continuously exchanged over a larger area.

Bei der ersten Elektrode kann es sich um eine bewegbare Elektrode handeln. Insbesondere kann die erste Elektrode auf einem ersten Träger angeordnet sein. Der erste Träger kann bewegbar sein. Beispielsweise kann der erste Träger ein Rotor sein, der eine Rotationsbewegung um eine erste Achse ausführen kann. Die erste Achse kann hier insbesondere eine erste Rotationsachse sein. Dementsprechend kann die erste Elektrode ebenfalls eine Rotationsbewegung ausführen. The first electrode may be a movable electrode. In particular, the first electrode may be arranged on a first carrier. The first carrier may be movable. For example, the first carrier may be a rotor capable of rotational movement about a first axis. The first axis may in particular be a first axis of rotation here. Accordingly, the first electrode can also perform a rotational movement.

In einer Ausführungsform kann der erste Träger, und damit auch die erste Elektrode, eine Schwingungsbewegung um eine Achse ausführen. Der erste Träger, und damit auch die erste Elektrode, können insbesondere eine Teilrotation ausführen.In one embodiment, the first carrier, and thus also the first electrode, can oscillate about an axis. The first carrier, and thus also the first electrode, can in particular perform a partial rotation.

Als Schwingungsbewegung wird hier beispielsweise eine Bewegung bezeichnet, bei der die Elektrode sich von einem Startpunkt ausgehend entlang einer Kreisbahn zunächst in eine erste Rotationsrichtung um einen Drehwinkel von weniger als 360° bewegt. Anschließend kann die Elektrode sich entlang der Kreisbahn in eine zweite Rotationsrichtung, die der ersten Rotationsrichtung entgegengesetzt ist, bewegen und wieder an den Startpunkt zurückkehren. Dementsprechend kann die Schwingungsbewegung sich aus zwei Teilrotationen in zueinander entgegengesetzte Richtungen zusammensetzen.As a vibration movement is here for example a movement referred to, in which the electrode moves from a starting point along a circular path initially in a first rotational direction by a rotation angle of less than 360 °. Subsequently, the electrode can move along the circular path in a second direction of rotation, which is opposite to the first direction of rotation, and return to the starting point. Accordingly, the oscillatory motion may be composed of two partial rotations in directions opposite to each other.

Die Wechselstrommaschine kann ferner eine erste Elektrodenanordnung aufweisen, wobei die erste Elektrode und der erste Träger Bestandteil der ersten Elektrodenanordnung sein können. Mit dem Begriff "Elektrodenanordnung" kann beispielsweise ein Träger und die darauf angeordnete Elektrode bezeichnet sein. Der Begriff „Elektrodenanordnung“ kann ferner zusätzlich eine auf der Elektrode angeordnete Auflage bezeichnen.The alternator may further include a first electrode assembly, wherein the first electrode and the first carrier may be part of the first electrode assembly. By way of example, the term "electrode arrangement" may refer to a carrier and the electrode arranged thereon. The term "electrode arrangement" may additionally also designate a support arranged on the electrode.

Bei der zweiten Elektrode kann es sich um eine unbewegliche Elektrode handeln. Insbesondere kann die zweite Elektrode auf einem zweiten Träger angeordnet sein. Der zweite Träger kann unbeweglich sein. Beispielsweise kann der zweite Träger ein Stator sein. Dementsprechend kann die zweite Elektrode eine statorseitige Elektrode sein. Alternativ kann die zweite Elektrode jedoch auch dazu geeignet sein, eine andere Bewegung auszuführen als die erste Elektrode. The second electrode may be an immovable electrode. In particular, the second electrode may be arranged on a second carrier. The second carrier can be immobile. For example, the second carrier may be a stator. Accordingly, the second electrode may be a stator-side electrode. Alternatively, however, the second electrode may also be adapted to perform a different movement than the first electrode.

Die Wechselstrommaschine kann ferner eine zweite Elektrodenanordnung aufweisen, wobei die zweite Elektrode und der zweite Träger Bestandteil der zweiten Elektrodenanordnung sein können. Die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung können relativ zueinander bewegbar sein. Ferner können die erste Elektrodenanordnung und die zweite Elektrodenanordnung durch den Luftspalt voneinander getrennt sein.The alternator may further include a second electrode assembly, wherein the second electrode and the second carrier may be part of the second electrode assembly. The first electrode arrangement and the second electrode arrangement may be movable relative to one another. Furthermore, the first electrode arrangement and the second electrode arrangement can be separated from one another by the air gap.

Für die Funktionsweise der Wechselstrommaschine ist es entscheidend, dass die erste Elektrode und die zweite Elektrode relativ zueinander bewegbar sind. Durch diese Bewegung wird mittels Influenz eine Ladungstrennung erzeugt, die zu einem Elektronenaustausch zwischen den Elektroden und damit zu einem Stromfluss führt. For the operation of the alternator, it is crucial that the first electrode and the second electrode are movable relative to each other. By this movement, a charge separation is generated by means of influence, which leads to an electron exchange between the electrodes and thus to a current flow.

An zumindest eine der Elektroden kann ein Potential angelegt werden. Vorzugsweise wird hier eine hohe Spannung im Bereich von 1000 V bis 30000 V angelegt.A potential can be applied to at least one of the electrodes. Preferably, a high voltage in the range of 1000 V to 30,000 V is applied here.

Bei der Wechselstrommaschine, bei der wie oben beschrieben, Auflagen die Elektroden flächig übertreffen, kann bei gleichem Ausmaß und Gewicht gegenüber einer herkömmlichen elektromagnetischen Maschine die Leistung beispielsweise um das Fünffache gesteigert werden. Die Verwendung von sehr leichten Materialien mit spezifischen Gewichten unter 11 g/cm³ wie etwa Acrylglas und Keramik, erbringt vorzugsweise eine Gewichtsreduzierung bis zu 60 % gegenüber diesen elektromagnetischen Maschinen. In the alternator, in which, as described above, pads surpass the electrodes surface, the power can be increased, for example, the same size and weight over a conventional electromagnetic machine, for example, by five times. The use of very light materials with specific gravities below 11 g / cm ^3, such as acrylic glass and ceramic, preferably provides a weight reduction of up to 60% over these electromagnetic machines.

Die Verwendung hoher Spannungen, beispielsweise 1000 bis 30000 V, ermöglicht verringerte Kabelquerschnitte und Kabelgewichte. Bei Gleichrichtung des Stroms kann so die Energie direkt vom Generator über mehrere 100 km verlustarm befördert werden. Dieses ist insbesondere bei Offshore-Leitungen interessant. The use of high voltages, for example 1000 to 30000 V, enables reduced cable cross-sections and cable weights. When the current is rectified, the energy can thus be transported directly from the generator over several 100 km with low loss. This is particularly interesting for offshore pipelines.

Der Fertigungsaufwand und die Preisgestaltung für die ESM ist dabei nicht höher als bei den bekannten elektromagnetischen Maschinen, die an die Verwendung von Kupfer und Eisen gebunden sind.The manufacturing cost and pricing for the ESM is not higher than the known electromagnetic machines that are bound to the use of copper and iron.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Wechselstrommaschine eine erste Elektrodenanordnung auf, die mehrere Elektroden von einem ersten Typ aufweist. Ferner kann die Wechselstrommaschine eine zweite Elektrodenanordnung aufweisen, die mehrere Elektroden von einem zweiten Typ aufweist. Als Elektroden vom ersten Typ werden hier bewegliche Elektroden bezeichnet. Die Elektroden vom ersten Typ können auf dem Träger der ersten Elektrodenanordnung angeordnet sein und den Bewegungen des Trägers folgen. Als Elektroden vom zweiten Typ werden hier Elektroden bezeichnet, die entweder unbeweglich sind oder dazu geeignet sind, eine andere Bewegung als die Elektroden vom ersten Typ auszuführen. Die Elektroden vom zweiten Typ können auf dem Träger der zweiten Elektrodenanordnung angeordnet sein und den Bewegungen des Trägers folgen. In one embodiment, the alternator has a first electrode assembly having a plurality of electrodes of a first type. Further, the alternator may include a second electrode assembly having a plurality of electrodes of a second type. As electrodes of the first type are referred to here movable electrodes. The first type electrodes may be disposed on the support of the first electrode assembly and follow the movements of the wearer. As electrodes of the second type are here referred to electrodes which are either immobile or are adapted to perform a different movement than the electrodes of the first type. The second type electrodes may be disposed on the support of the second electrode assembly and follow the movements of the wearer.

Beispielsweise kann die erste Elektrode eine Elektrode vom ersten Typ sein. Ferner kann die zweite Elektrode eine Elektrode vom zweiten Typ sein.For example, the first electrode may be a first type electrode. Further, the second electrode may be a second type electrode.

Vorzugsweise wechseln sich auf der Oberfläche der ersten Elektrodenanordnung, die der zweiten Elektrodenanordnung zugewandt ist, Bereiche, auf denen die Auflage die Elektroden vom ersten Typ bedeckt, ab mit Bereichen, in denen unterhalb der Auflage keine Elektrode angeordnet ist. Analog wechseln sich vorzugsweise auf der Oberfläche der zweiten Elektrodenanordnung, die der ersten Elektrodenanordnung zugewandt ist, Bereiche, auf denen die Auflage die Elektroden vom zweiten Typ bedeckt, ab mit Bereichen, in denen unterhalb der Auflage keine Elektrode angeordnet ist.Preferably, on the surface of the first electrode arrangement, which faces the second electrode arrangement, areas on which the support covers the electrodes of the first type alternate with areas in which no electrode is arranged below the support. Analogously, areas on which the support covers the electrodes of the second type preferably alternate on the surface of the second electrode arrangement, which faces the first electrode arrangement, with areas in which no electrode is arranged below the support.

An die mehreren Elektroden der ersten Elektrodenanordnung kann ein unterschiedliches Potential angelegt werden. Beispielsweise kann die Wechselstrommaschine mit einer Erregerspannung von –1 kV bis –30 kV betrieben werden. Dementsprechend kann eine erste der Elektroden der ersten Elektrodenanordnung mit einer Spannungsquelle verbunden sein die eine Spannung von –1kV bis –30 kV liefert. Eine zweite Elektrode der ersten Elektrodenanordnung kann mit einem Referenzpotential, beispielsweise mit Masse, verbunden werden. A different potential can be applied to the plurality of electrodes of the first electrode arrangement. For example, the alternator can be operated with an excitation voltage of -1 kV to -30 kV. Accordingly, a first of the electrodes of the first electrode arrangement may be connected to a voltage source which supplies a voltage of -1 kV to -30 kV. A second electrode of the first electrode arrangement can be connected to a reference potential, for example to ground.

Ferner können die Elektroden der zweiten Elektrodenanordnung mit einem Referenzpotential, beispielsweise mit Masse, verbunden werden. Die Erregerspannung kann dementsprechend zwischen der ersten Elektrode der ersten Elektrodenanordnung und einer Elektrode der zweiten Elektrodenanordnung anliegen.Furthermore, the electrodes of the second electrode arrangement can be connected to a reference potential, for example to ground. Accordingly, the excitation voltage can be present between the first electrode of the first electrode arrangement and an electrode of the second electrode arrangement.

Alternativ kann die zweite Elektrode der ersten Elektrodenanordnung mit einem Potential beaufschlagt werden, dessen Polarität umgekehrt ist zu dem Potential, mit dem die erste Elektrode der ersten Elektrodenanordnung beaufschlagt ist. Dementsprechend liegt eine Spannung zwischen der zweiten Elektrode der ersten Elektrodenanordnung und einer Elektrode der zweiten Elektrodenanordnung, die der zweiten Elektrode der ersten Elektrodenanordnung gegenüberliegt, an. Durch das Anlegen einer negativen Erregerspannung an die eine Elektrode und das Anlegen einer positiven Erregerspannung an die andere Elektrode kann die Amplitude der erzeugten Wechselspannung verdoppelt werden. Alternatively, the second electrode of the first electrode arrangement can be subjected to a potential whose polarity is reversed to the potential applied to the first electrode of the first electrode arrangement. Accordingly, a voltage is applied between the second electrode of the first electrode assembly and an electrode of the second electrode assembly opposite to the second electrode of the first electrode assembly. By applying a negative excitation voltage to one electrode and applying a positive excitation voltage to the other electrode, the amplitude of the generated AC voltage can be doubled.

Vorzugsweise weist die Wechselstrommaschine eine geringe Stromaufnahme durch den Erregerstrom auf, die bei guter Isolierung unter 1 µA liegt.Preferably, the alternator has a low current consumption by the excitation current, which is less than 1 μA with good insulation.

In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der Wechselstrommaschine um einen Generator zur Erzeugung einer Wechselspannung. Dementsprechend wandelt die Wechselstrommaschine die kinetische Energie aus der Relativbewegung der ersten Elektrodenanordnung zur zweiten Elektrodenanordnung und die von der Erregerspannung gelieferte Energie in einen Wechselstrom um. Alternativ kann die Wechselstrommaschine als Motor betrieben werden. In one embodiment, the alternator is a generator for generating an alternating voltage. Accordingly, the alternator converts the kinetic energy from the relative movement of the first electrode arrangement to the second electrode arrangement and the energy supplied by the exciter voltage into an alternating current. Alternatively, the alternator can be operated as a motor.

Die erste Elektrodenanordnung kann einen Rotor bilden. Dementsprechend kann die erste Elektrodenanordnung um eine erste Achse, insbesondere eine erste Rotationsachse, rotieren. In diesem Fall sind die Elektroden vom ersten Typ rotorseitige Elektroden, die dazu geeignet sind, eine Rotationsbewegung auszuführen. The first electrode arrangement may form a rotor. Accordingly, the first electrode arrangement can rotate about a first axis, in particular a first axis of rotation. In this case, the first-type electrodes are rotor-side electrodes adapted to perform a rotational movement.

Führt die erste Elektrodenanordnung eine Rotationsbewegung aus und ist die zweite Elektrodenanordnung gleichzeitig unbewegt, so werden an jeder Elektrode der zweiten Elektrodenanordnung abwechselnd Bereiche der ersten Elektrodenanordnung, in denen eine Auflage eine Elektrode bedeckt, und Bereiche, in denen unterhalb der Auflage keine Elektrode angeordnet ist, vorbeigeführt. If the first electrode arrangement carries out a rotational movement and the second electrode arrangement is stationary at the same time, areas of the first electrode arrangement in which a support covers one electrode and areas in which no electrode is arranged underneath the support are alternately formed on each electrode of the second electrode arrangement. past.

In einem Ausführungsbeispiel ist die erste Elektrodenanordnung dazu geeignet, eine schwingende Bewegung um eine erste Achse auszuführen. In one embodiment, the first electrode assembly is adapted to perform a swinging motion about a first axis.

Dementsprechend führt die erste Elektrodenanordnung keine vollständige Rotation aus, sondern lediglich eine teilweise Rotation, bei der sie sich um einen Drehwinkel kleiner als 360° dreht, anschließend die Drehrichtung ändert und sich zurück in die Ausgangslage dreht. In diesem Fall ist die Kontaktierung der ersten Elektrodenanordnung mit einer Spannungsversorgung einfach, da die Kontaktierungsmittel nicht für eine ununterbrochene Rotationsbewegung ausgelegt werden müssen. Accordingly, the first electrode assembly does not perform complete rotation, but only a partial rotation in which it rotates by a rotation angle smaller than 360 °, then changes the direction of rotation and rotates back to the starting position. In this case, the contacting of the first electrode assembly with a power supply is easy because the contacting means need not be designed for continuous rotation.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Wechselstrommaschine ein Antriebselement auf, das mit der ersten Elektrodenanordnung verbunden ist, wobei eine Drehbewegung des Antriebselements um eine zweite Achse in eine schwingende Bewegung der ersten Elektrodenanordnung umgewandelt wird. Die zweite Achse kann vorzugsweise eine zweite Rotationsachse sein. Bei dem Antriebselement kann es sich um eine rotierende Kurbel handeln. Ferner kann die Wechselstrommaschine ein Kraftübertragungselement aufweisen, das die Rotation des Antriebselementes in eine schwingende Bewegung der ersten Elektrodenanordnung umwandelt. Das Antriebselement und das Kraftübertragungselement können als Viergelenk ausgebildet sein. According to one embodiment, the alternator has a drive element connected to the first electrode arrangement, wherein a rotational movement of the drive element about a second axis is converted into a swinging movement of the first electrode arrangement. The second axis may preferably be a second axis of rotation. The drive element may be a rotating crank. Further, the alternator may include a force transmitting member that converts the rotation of the driving member into a swinging motion of the first electrode assembly. The drive element and the force transmission element may be formed as a four-bar linkage.

Ein Potential kann über ein Anschlussmittel auf eine oder mehrere Elektroden der ersten Elektrodenanordnung übertragen werden, wobei die erste Elektrodenanordnung einen Kontaktbereich zur Befestigung des Anschlussmittels aufweist. Bei dem Anschlussmittel kann es sich beispielsweise um einen Draht handeln. Der Kontaktbereich kann direkt an einer Elektrode der ersten Elektrodenanordnung anliegen. Alternativ kann der Kontaktbereich in dem ersten Träger definiert sein und mit einer der Elektroden der ersten Elektrodenanordnung verbunden sein.A potential can be transmitted to one or more electrodes of the first electrode arrangement via a connection means, wherein the first electrode arrangement has a contact region for fastening the connection means. The connection means may be, for example, a wire. The contact region can abut directly on an electrode of the first electrode arrangement. Alternatively, the contact region may be defined in the first carrier and connected to one of the electrodes of the first electrode arrangement.

Beispielsweise ist der Kontaktbereich versetzt zur ersten Achse angeordnet. Diese Form der elektrischen Kontaktierung ist für Elektrodenanordnungen sinnvoll, die eine schwingende Bewegung ausführen. Das Anschlussmittel kann hier beispielsweise elastisch ausgestaltet sein, sodass es bei einer Bewegung der ersten Elektrodenanordnung nicht abreißt, sondern mit der ersten Elektrodenanordnung verbunden bleibt und gegebenenfalls seine Länge und Form anpasst. Alternativ oder ergänzend zu einer elastischen Ausgestaltung kann das Anschlussmittel eine ausreichende Länge aufweisen, so dass es bei einer Bewegung der ersten Elektrodenanordnung nicht abreißt, sondern mit der ersten Elektrodenanordnung verbunden bleibt.For example, the contact area is arranged offset from the first axis. This form of electrical contacting is useful for electrode arrangements that perform a vibrating motion. The connection means can be designed to be elastic, for example, so that it does not break off during a movement of the first electrode arrangement, but remains connected to the first electrode arrangement and optionally adapts its length and shape. Alternatively or in addition to an elastic embodiment, the connection means may have a sufficient length so that it does not break off during a movement of the first electrode arrangement, but remains connected to the first electrode arrangement.

In einem Ausführungsbeispiel bildet die zweite Elektrodenanordnung einen Stator. In one embodiment, the second electrode assembly forms a stator.

In einem Ausführungsbeispiel sind die erste Elektrode und die zweite Elektrode durch ein aerodynamisches Luftlager voneinander getrennt. Bei einer Relativbewegung der beiden Elektroden zueinander wird durch das Luftlager vorzugsweise Luft mitgerissen, die die beiden Elektroden auseinander hält.In one embodiment, the first electrode and the second electrode are separated by an aerodynamic air bearing. In a relative movement of the two electrodes to each other air is preferably entrained by the air bearing, which keeps the two electrodes apart.

In einem Ausführungsbeispiel weist zumindest eine der Elektrodenanordnungen auf einer dem Luftspalt zugewandten Oberfläche eine Vertiefung auf. Bei einer Relativbewegung der ersten Elektrodenanordnung relativ zur zweiten Elektrodenanordnung kann die Vertiefung ein aerodynamisches Luftlager ausbilden. Durch die Relativbewegung wird Luft, die die Elektrodenanordnungen umgibt, mitgerissen und diese Luft dringt in die Vertiefung ein. Die Vertiefungen sind derart geformt, dass die eindringende Luft, die einander gegenüberliegenden Elektrodenanordnungen auseinanderdrückt. Auf diese Weise kann ein Luftspalt erzeugt werden, der eine Breite von weniger als 50 µm aufweist. In one embodiment, at least one of the electrode arrangements has a depression on a surface facing the air gap on. During a relative movement of the first electrode arrangement relative to the second electrode arrangement, the depression can form an aerodynamic air bearing. As a result of the relative movement, air which surrounds the electrode arrangements is entrained and this air penetrates into the recess. The recesses are shaped such that the penetrating air forces the opposing electrode assemblies apart. In this way, an air gap can be produced which has a width of less than 50 microns.

Vorzugsweise beschränkt sich durch die Verwendung von aerodynamischen Luftlagern zwischen Statoren und Rotoren das aufzuwendende Drehmoment auf die Coulombsche Querkraft während der Drehbewegung. Dieser Umstand kann zu Wirkungsgraden von bis zu 75% führen. Für den Antrieb wird dabei eine Wind- oder Wasserkraft oder eine elektromagnetische Maschine, die aber besonders zu berechnen ist, angenommen.Preferably, by using aerodynamic air bearings between stators and rotors, the torque to be applied is limited to the Coulomb shear force during the rotational movement. This circumstance can lead to efficiencies of up to 75%. For the drive, a wind or water power or an electromagnetic machine, but which is especially to be calculated, assumed.

In einer Ausführungsform weist zumindest eine der Elektrodenanordnungen auf einer dem Luftspalt zugewandten Oberfläche zumindest zwei spaltförmige Vertiefungen auf. Die Vertiefungen können in einem oder in mehreren Punkten der Oberfläche zusammenlaufen. In diesem Fall dringt Luft in jede der spaltförmigen Vertiefungen ein, die Luftströme treffen sich in einem oder in mehreren Punkten der Oberfläche der Elektrodenanordnung und üben dort eine Kraft auf die Elektrodenanordnung und die andere gegenüberliegende Elektrodenanordnung aus, die die beiden Elektrodenanordnungen auseinanderdrückt. Vorzugsweise sind die Punkte, in denen die Vertiefungen aufeinander treffen, vom Rand der Auflage um einen Mindestabstand entfernt. Dieser Mindestabstand kann beispielsweise 10% des Radius der Auflage betragen.In one embodiment, at least one of the electrode arrangements has at least two slot-shaped recesses on a surface facing the air gap. The pits may converge at one or more points of the surface. In this case, air enters each of the slot-shaped recesses, the air streams meet at one or more points on the surface of the electrode assembly and exert a force thereon on the electrode assembly and the other opposing electrode assembly which forces the two electrode assemblies apart. Preferably, the points where the recesses meet, are removed from the edge of the support by a minimum distance. This minimum distance may be, for example, 10% of the radius of the support.

Alternativ zu den hier beschriebenen aerodynamischen Luftlagern können mechanische Abstandhalter verwendet werden. Dabei handelt es sich um Elemente mit einer geringen Dicke, beispielsweise einer Dicke von weniger als 50 µm, die zwischen den Elektrodenanordnungen angeordnet werden und ein Berühren der Elektrodenanordnungen untereinander verhindern. As an alternative to the aerodynamic air bearings described here, mechanical spacers may be used. These are elements with a small thickness, for example, a thickness of less than 50 microns, which are arranged between the electrode assemblies and prevent touching of the electrode assemblies with each other.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Auflage, die eine Elektrode flächig übertrifft, ein keramisches Material auf. Die Auflage kann beispielsweise Blei-Zirkonat-Titanat, PZT, aufweisen. Vorzugsweise weist die Auflage ein Material mit einem spezifischen Gewicht von weniger als 11 g/cm³ auf. Die Auflage weist vorzugsweise ein Material mit einem Durchschlagswiderstand von mehr als 10¹¹ Ωcm und einer relativen Permittivität von 35 bis 15000 auf. Diese Materialien zeichnen sich dadurch aus, dass sie es den Elektronen aus der unterhalb der Auflage angeordneten Elektrode ermöglichen, in die Auflage einzudringen und sich dort gleichmäßig zu verteilen. Diese Werkstoffe sind beispielsweise im Bereich der Industriekeramik zu finden.In one embodiment, the support, which exceeds an electrode area, a ceramic material. For example, the overlay may include lead zirconate titanate, PZT. Preferably, the overlay comprises a material having a specific gravity of less than 11 g / cm ³ . The overlay preferably comprises a material having a breakdown resistance greater than 10 ¹¹ Ωcm and a relative permittivity of 35 to 15,000. These materials are characterized by the fact that they allow the electrons from the electrode arranged below the support to penetrate into the support and to distribute itself uniformly there. These materials are found, for example, in the field of industrial ceramics.

In einem Ausführungsbeispiel weist die Wechselstrommaschine den ersten und den zweiten Träger auf, auf dem jeweils eine der Elektroden angeordnet ist. Vorzugsweise kann die Wechselstrommaschine ferner eine dritte Elektrode und eine vierte Elektrode aufweisen, wobei die erste und die dritte Elektrode auf dem ersten Träger angeordnet sind, und wobei die zweite und die vierte Elektrode auf dem zweiten Träger angeordnet sind.In one embodiment, the alternator has the first and second carriers on each of which one of the electrodes is disposed. Preferably, the alternator may further comprise a third electrode and a fourth electrode, wherein the first and third electrodes are disposed on the first carrier, and wherein the second and fourth electrodes are disposed on the second carrier.

Bei dem ersten und dem zweiten Träger kann es sich jeweils um einen Plexiglasträger handeln. Alternativ kann der Träger durch eine Keramikschicht gebildet werden. Die Keramikschicht kann gleichzeitig die Auflage bilden. Ferner kann die Elektrodenanordnung ein Isolationsmaterial, beispielsweise eine Gussharzbeschichtung oder eine Acrylschicht aufweisen. Die Gussharzbeschichtung oder die Acrylschicht kann auf der dem Luftspalt abgewandten Seite der Auflage angeordnet sein. Insbesondere kann die Gussharzbeschichtung bzw. die Acrylschicht zwischen der Auflage und dem Träger angeordnet sein.The first and the second carrier may each be a plexiglass carrier. Alternatively, the carrier may be formed by a ceramic layer. The ceramic layer can simultaneously form the support. Furthermore, the electrode arrangement may comprise an insulating material, for example a cast resin coating or an acrylic layer. The cast resin coating or the acrylic layer can be arranged on the side of the support which faces away from the air gap. In particular, the cast resin coating or the acrylic layer can be arranged between the support and the support.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft eine Wechselstrommaschine, die eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweist, wobei zwischen der ersten und der zweiten Elektrode ein Luftspalt angeordnet ist, und wobei die erste Elektrode dazu geeignet ist, eine schwingende Bewegung um eine erste Achse auszuführen.Another aspect of the present invention relates to an alternator having a first electrode and a second electrode, wherein an air gap is disposed between the first and second electrodes, and wherein the first electrode is adapted to oscillate about a first axis ,

Vorzugsweise kann die Wechselstrommaschine ein Antriebselement aufweisen, das mit der ersten Elektrode verbunden ist, wobei eine Drehbewegung des Antriebselements um eine zweite Achse in eine schwingende Bewegung der ersten Elektrode umgewandelt wird. Preferably, the alternator may comprise a drive element connected to the first electrode, wherein a rotational movement of the drive element about a second axis is converted into a swinging movement of the first electrode.

Eine derartige Wechselstrommaschine, bei der die erste Elektrode eine schwingende Bewegung um eine erste Achse ausführt, kann alle strukturellen und funktionellen Merkmale der weiter oben beschriebenen Wechselstrommaschine aufweisen. Insbesondere kann die Wechselstrommaschine Auflagen aufweisen, die die Elektroden flächig übertreffen.Such an alternator, in which the first electrode performs a swinging motion about a first axis, may have all the structural and functional features of the alternator described above. In particular, the alternator may have pads that exceed the electrodes areally.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung kann eine Wechselstrommaschine eine erste Elektrode und eine zweite Elektrode aufweisen, wobei zumindest eine der ersten und der zweiten Elektrode relativ zu der jeweils anderen bewegbar ist, und wobei die Wechselstrommaschine ein Luftlager aufweist, das einen Luftspalt zwischen der ersten und der zweiten Elektrode bildet oder im Betrieb aufrecht erhält. Das Luftlager ist vorzugsweise ein aerodynamisches Luftlager. Insbesondere kann das Luftlager bei der Relativbewegung der Elektroden zueinander Luft mitreißen, die zwischen die Elektroden eindringt und diese auseinander drückt.According to another aspect of the present invention, an alternator may include a first electrode and a second electrode, wherein at least one of the first and second electrodes is movable relative to each other, and wherein the alternator has an air bearing having an air gap between the first and second electrodes and the second electrode is formed or maintained in operation. The air bearing is preferably a aerodynamic air bearing. In particular, during the relative movement of the electrodes relative to one another, the air bearing can entrain air which penetrates between the electrodes and pushes them apart.

In einem Ausführungsbeispiel kann die Wechselstrommaschine zumindest auf einer dem Luftspalt zugewandten Oberfläche eine Vertiefung aufweisen. Diese Vertiefung kann vorzugsweise auf einer Auflage ausgebildet sein, die die Elektrode flächig übertrifft. Vorzugsweise wird durch die Vertiefung bei einer Relativbewegung der ersten Elektrode zur zweiten Elektrode das aerodynamische Luftlager gebildet. Dementsprechend kann Luft, die bei der Relativbewegung der beiden Elektroden zueinander mitbewegt wird, in die Vertiefung eindringen und die Elektroden auseinander drücken.In one embodiment, the alternator may have a recess at least on a surface facing the air gap. This depression can preferably be formed on a support, which exceeds the electrode areally. Preferably, the aerodynamic air bearing is formed by the recess during a relative movement of the first electrode to the second electrode. Accordingly, air, which is moved in the relative movement of the two electrodes to each other, penetrate into the recess and press the electrodes apart.

Eine derartige Wechselstrommaschine, die ein aerodynamisches Luftlager aufweist, kann alle strukturellen und funktionellen Merkmale der weiter oben beschriebenen Wechselstrommaschinen aufweisen. Insbesondere kann die Wechselstrommaschine Auflagen aufweisen, die die Elektroden flächig übertreffen. Ferner kann die Wechselstrommaschine dazu ausgestaltet sein, dass die erste Elektrode eine schwingende Bewegung um eine erste Achse ausführt.Such an alternator having an aerodynamic air bearing may have all the structural and functional features of the alternators described above. In particular, the alternator may have pads that exceed the electrodes areally. Further, the alternator may be configured so that the first electrode performs a swinging motion about a first axis.

Im Folgenden werden beispielhafte Ausführungsformen und besondere Aspekte der Wechselstrommaschine beschrieben.Hereinafter, exemplary embodiments and particular aspects of the alternator will be described.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Wechselstrommaschine eine elektrostatische Hochspannungs-Wechselstrommaschine, die mit einer Erregerspannung von –1 kV bis –30 kV betrieben wird. Auf den dem Luftspalt zugewandten rotorseitigen wie statorseitigen Elektroden ist eine zusätzliche Auflage angebracht.According to one embodiment, the alternator is a high voltage electrostatic machine operating at an excitation voltage of -1 kV to -30 kV. On the air gap facing the rotor side and stator electrodes, an additional support is attached.

Die Auflage ist vorzugsweise hochpermittiv. Bei der elektrostatischen Hochspannungs-Wechselstrommaschine wird die Durchschlagsspannung vorzugsweise durch Luft gelagerte Elektrodenabstände zwischen 3 und 50 µm heraufgesetzt und der Kanaleffekt, durch Blitze und Überschläge, bei der Ladungsübertragung mit Hilfe von zusätzlichen, hochpermittiven, flächig die Elektroden übertreffenden, Auflagen auf den Elektrodenflächen beseitigt. The support is preferably high-permeability. In the electrostatic high voltage AC machine, the breakdown voltage is preferably increased by air electrode distances between 3 and 50 microns and eliminates the channel effect, by lightning and flashovers, during charge transfer by means of additional, high-permeability, surface surpassing the electrodes, pads on the electrode surfaces.

Zwischen den Rotoren und Statoren befindet sich beispielsweise ein Luftspalt mit Umgebungsdruck von 3 bis 50 µm. For example, there is an air gap with ambient pressure of 3 to 50 μm between the rotors and stators.

Der Luftspalt wird beispielsweise durch mechanische Abstandshalter oder aerodynamische Luftlager verwirklicht. The air gap is realized for example by mechanical spacers or aerodynamic air bearings.

Das Erdpotential zur Leistungssteigerung wird beispielsweise durch eine positive Erregerspannung von 1 kV bis 30 kV ersetzt. The earth potential for power increase is replaced for example by a positive excitation voltage of 1 kV to 30 kV.

Die zusätzliche Auflage wird beispielsweise durch Kleben, Sputtern, Bonden oder Aufdampfen aufgebracht.The additional support is applied for example by gluing, sputtering, bonding or vapor deposition.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und dazu gehörigen Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen anhand schematischer und nicht maßstabsgetreuer Darstellungen verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung. In the following the invention will be explained in more detail by means of embodiments and related figures. The figures show diagrammatic and not true to scale representations of various embodiments of the invention.

1 zeigt eine Wechselstrommaschine. 1 shows an alternator.

2 zeigt Teile der Wechselstrommaschine in perspektivischer Ansicht. 2 shows parts of the alternator in perspective view.

3 zeigt einen Querschnitt durch die in 2 dargestellten Teile. 3 shows a cross section through the in 2 represented parts.

4 zeigt eine Wechselstrommaschine in perspektivischer Ansicht. 4 shows an alternator in perspective view.

5a zeigt schematisch eine Energieübertragung durch einen Durchschlagsblitz. 5a schematically shows an energy transfer by a flash.

5b zeigt schematisch eine Energieübertragung durch Wolkenbildung. 5b shows schematically an energy transfer through cloud formation.

6a zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung mit Vertiefungen. 6a shows a first embodiment of an electrode arrangement with recesses.

6b zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Elektrodenanordnung mit Vertiefungen. 6b shows a second embodiment of an electrode arrangement with recesses.

7a zeigt den von der Wechselstrommaschine erzeugten Strom. 7a shows the power generated by the alternator.

7b zeigt den von der Wechselstrommaschine erzeugten Strom in einem alternativen Ausführungsbeispiel. 7b shows the power generated by the alternator in an alternative embodiment.

8 zeigt Teile einer Wechselstrommaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel. 8th shows parts of an alternator according to a second embodiment.

1 zeigt eine Wechselstrommaschine 1. Insbesondere ist in 1 eine elektrostatische Hochspannungs-Wechselstrommaschine gezeigt. Diese Wechselstrommaschine 1 kann entweder als Generator oder als Motor betrieben werden. 1 shows an alternator 1 , In particular, in 1 an electrostatic high voltage AC machine shown. This AC machine 1 can be operated either as a generator or as a motor.

Die Wechselstrommaschine 1 weist eine erste Elektrodenanordnung 2 und eine zweite Elektrodenanordnung 3 auf. Die erste Elektrodenanordnung 2 und die zweite Elektrodenanordnung 3 sind durch einen Luftspalt 4 voneinander getrennt. Die erste Elektrodenanordnung 2 weist eine erste Elektrode 5 und eine dritte Elektrode 6 auf. Die erste Elektrode 5 und die dritte Elektrode 6 sind Elektroden von einem ersten Typ. Ferner weist die erste Elektrodenanordnung 2 einen ersten Träger 7 auf, wobei die erste und die dritte Elektrode 5, 6 auf dem ersten Träger 7 angeordnet sind. Auf dem ersten Träger 7 sind somit zwei Elektroden vom ersten Typ angeordnet.The alternator 1 has a first electrode arrangement 2 and a second electrode assembly 3 on. The first electrode arrangement 2 and the second electrode assembly 3 are through an air gap 4 separated from each other. The first electrode arrangement 2 has a first electrode 5 and a third electrode 6 on. The first electrode 5 and the third electrode 6 are electrodes of a first type. Furthermore, the first electrode arrangement 2 a first carrier 7 on, with the first and the third electrode 5 . 6 on the first carrier 7 are arranged. On the first carrier 7 Thus, two electrodes of the first type are arranged.

Die zweite Elektrodenanordnung 3 weist eine zweite Elektrode 8 und eine vierte Elektrode 9 auf. Die zweite Elektrode 8 und die vierte Elektrode 9 sind Elektroden von einem zweiten Typ. Ferner weist die zweite Elektrodenanordnung 3 einen zweiten Träger 10 auf, wobei die zweite und die vierte Elektrode 8, 9 auf dem zweiten Träger 10 angeordnet sind. Auf dem zweiten Träger 10 sind somit zwei Elektroden vom zweiten Typ angeordnet.The second electrode arrangement 3 has a second electrode 8th and a fourth electrode 9 on. The second electrode 8th and the fourth electrode 9 are electrodes of a second type. Furthermore, the second electrode arrangement 3 a second carrier 10 on, with the second and the fourth electrode 8th . 9 on the second carrier 10 are arranged. On the second carrier 10 Thus, two electrodes of the second type are arranged.

Der erste Träger 7 und der zweite Träger 10 – und somit die erste und dritte Elektrode 5, 6 und die zweite und vierte Elektroden 8, 9 – sind relativ zueinander bewegbar. Bei dem ersten Träger 7 handelt es sich um einen Rotor, der eine Rotationsbewegung um eine erste Rotationsachse 17 ausführt. Bei dem zweiten Träger 10 handelt es sich um einen Stator, der sich nicht bewegt.The first carrier 7 and the second carrier 10 - and thus the first and third electrode 5 . 6 and the second and fourth electrodes 8th . 9 - Are relatively movable. At the first carrier 7 it is a rotor that rotates about a first axis of rotation 17 performs. In the second carrier 10 it is a stator that does not move.

Dementsprechend sind die erste und die dritte Elektrode 5, 6 rotorseitige Elektroden, d.h. Elektroden, die auf dem Rotor angeordnet sind und der Rotationsbewegung des Rotors folgen. Ferner handelt es sich bei der zweiten und der vierten Elektrode 8, 9 um statorseitige Elektroden, d.h. um Elektroden, die auf dem Stator angeordnet sind und sich nicht bewegen. Die erste und die dritte Elektrode 5, 6 werden auch als Rotorelektroden bezeichnet. Die zweite und die vierte Elektrode 8, 9 werden auch als Statorelektroden bezeichnet.Accordingly, the first and third electrodes 5 . 6 rotor-side electrodes, ie electrodes which are arranged on the rotor and follow the rotational movement of the rotor. Further, the second and fourth electrodes are 8th . 9 around stator-side electrodes, ie around electrodes that are arranged on the stator and do not move. The first and third electrodes 5 . 6 are also referred to as rotor electrodes. The second and the fourth electrode 8th . 9 are also referred to as stator electrodes.

In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden vom ersten Typ somit rotorseitige Elektroden und die Elektroden vom zweiten Typ sind statorseitige Elektroden.Thus, in this embodiment, the first type electrodes are rotor side electrodes and the second type electrodes are stator side electrodes.

Die erste Elektrode 5 ist ferner mit einer Spannungsquelle 11 verschaltet. Dementsprechend wird an die erste Elektrode 5 eine Erregerspannung angelegt. Diese Erregerspannung kann im Bereich von –1 kV bis –30 kV liegen. Eine dritte Elektrode 6 ist mit einem Referenzpotential 12, beispielsweise einem Massepotential, verbunden. The first electrode 5 is also connected to a voltage source 11 connected. Accordingly, to the first electrode 5 applied an excitation voltage. This excitation voltage can range from -1 kV to -30 kV. A third electrode 6 is with a reference potential 12 , For example, a ground potential connected.

Der Erdkreis, d.h. die Verbindung der dritten Elektrode 6 an der ersten Elektrodenanordnung 2 mit dem Referenzpotential 12, kann durch Einspeisung einer positiven Erregerspannung gleicher Dimension wie die negative Erregerspannung ersetzt werden. Dies hat eine Leistungsverdopplung zur Folge.The earth, ie the connection of the third electrode 6 at the first electrode arrangement 2 with the reference potential 12 , can be replaced by supplying a positive excitation voltage of the same dimension as the negative excitation voltage. This results in a doubling of performance.

Bei dem ersten Träger 7 und bei dem zweiten Träger 10 kann es sich beispielsweise jeweils um einen Plexiglasträger handeln, der die jeweilige Elektrodenanordnung 2, 3 mechanisch stabilisiert. Auf dem ersten und dem zweiten Träger 7, 10 kann ferner eine strukturierte Metallschicht angeordnet sein, die die Elektroden 5, 6, 8, 9 ausbildet. Beispielsweise können die Elektroden 5, 6, 8, 9 durch ein Aufkleben oder Aufsputtern auf dem jeweiligen Träger 7, 10 aufgebracht werden.At the first carrier 7 and at the second carrier 10 For example, each may be a plexiglass carrier, which may be the respective electrode arrangement 2 . 3 mechanically stabilized. On the first and the second carrier 7 . 10 Furthermore, a structured metal layer can be arranged, which the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 formed. For example, the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 by sticking or sputtering on the respective carrier 7 . 10 be applied.

Ferner sind die Elektroden 5, 6, 8, 9 jeweils von einer Auflage 13 überdeckt. Bei den Auflagen 13 kann es sich beispielsweise um Keramiken handeln, deren Oberfläche die Oberfläche der Elektroden 5, 6, 8, 9 komplett bedeckt. Die Oberfläche der Auflage 13 kann ferner seitlich über die Oberfläche der jeweiligen Elektrode 5, 6, 8, 9 überstehen. Ferner ist auf dem Träger 7, 10 auf der dem Luftspalt zugewandten Seite eine Acrylschicht 31 angeordnet, die beispielsweise in einem Gussharzverfahren erzeugt wird. Die Acrylschicht 31 ist zwischen dem jeweiligen Träger 7, 10 und der Auflage 13 angeordnet. Dementsprechend ist die Acrylschicht 31 zusammen mit den Elektroden 5, 6, 8, 9 in einer Ebene senkrecht zur ersten Rotationsachse 17 angeordnet.Further, the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 each of a circulation 13 covered. For the editions 13 For example, they may be ceramics whose surface is the surface of the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 completely covered. The surface of the overlay 13 may also be laterally across the surface of the respective electrode 5 . 6 . 8th . 9 survive. Further, on the carrier 7 . 10 on the air gap side facing an acrylic layer 31 arranged, which is produced for example in a Gußharzverfahren. The acrylic layer 31 is between the respective carrier 7 . 10 and the edition 13 arranged. Accordingly, the acrylic layer 31 together with the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 in a plane perpendicular to the first axis of rotation 17 arranged.

Auf jeder der Elektroden 5, 6, 8, 9 ist hier eine Auflage 13 angeordnet. Die Auflagen 13 übertreffen die jeweiligen Elektroden 5, 6, 8, 9 flächig. Dementsprechend sind die Elektroden 5, 6, 8, 9 von der jeweils gegenüberliegenden Elektrodenanordnung 2, 3 aus gesehen vollständig von der Auflage 13 bedeckt, wobei die Auflage 13 seitlich über die Elektrodenfläche hinaus ragt. On each of the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 here is an edition 13 arranged. The terms 13 exceed the respective electrodes 5 . 6 . 8th . 9 area. Accordingly, the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 from the respective opposite electrode arrangement 2 . 3 seen completely from the edition 13 covered, with the pad 13 protrudes laterally beyond the electrode surface.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Wechselstrommaschine 1 bei einem Betrieb als Wechselstromgenerator genauer erläutert. In analoger Weise kann die Wechselstrommaschine 1 auch als Motor eingesetzt werden.The following is the operation of the alternator 1 explained in more detail when operating as an alternator. In an analogous way, the alternator 1 also be used as a motor.

Die zweite und die vierte Elektrode 8, 9 sind gemäß 1 mit einem Amperemeter 16 verschaltet, in dem ein Stromfluss gemessen wird. Das Amperemeter 16 steht hierbei stellvertretend für einen beliebigen Verbraucher, der von der Wechselstrommaschine 1 angetrieben werden kann. The second and the fourth electrode 8th . 9 are according to 1 with an ammeter 16 connected, in which a current flow is measured. The ammeter 16 stands here as representative of any consumer, that of the alternator 1 can be driven.

Der erste Träger 7, auf dem die erste und die dritte Elektrode 5, 6 angeordnet sind, wird um die erste Rotationsachse 17 rotiert. Es handelt sich bei dem ersten Träger 7 dementsprechend um den Rotor. An die erste Elektrode 5 wird eine negative Erregerspannung angelegt. Die negative Erregerspannung influenziert mit Hilfe der Drehbewegung einen Elektronenstrom, der über die Rotorelektrode mit der Auflage 13 und den Luftspalt 4 auf die ebenfalls mit einer Auflage 13 versehene Statorelektrode zum Amperemeter 16 geleitet wird. Vom Amperemeter 16 schließt sich der Kreis über die Erdung. Als Rotorelektrode wird hier die erste Elektrode 5 bezeichnet. Die Statorelektrode ist die zweite oder die vierte Elektrode 8, 9.The first carrier 7 on which the first and the third electrode 5 . 6 are arranged around the first axis of rotation 17 rotates. It is the first carrier 7 accordingly around the rotor. To the first electrode 5 a negative excitation voltage is applied. The negative excitation voltage influenziert with the help of the rotational movement of an electron flow, via the rotor electrode with the support 13 and the air gap 4 on the likewise with a condition 13 provided stator electrode to the ammeter 16 is directed. From the ammeter 16 the circle closes over the ground. As a rotor electrode here is the first electrode 5 designated. The stator electrode is the second or the fourth electrode 8th . 9 ,

Durch die Rotation der ersten und der dritten Elektrode 5, 6 relativ zu der zweiten und der vierten Elektrode 8, 9 und das gleichzeitige Anlegen der Erregerspannung an die erste Elektrode 5 erfolgt eine Ladungstrennung mittels Influenz auf der ersten Elektrode 5. Es entsteht ein Elektronenstrom, der über den Luftspalt 4 auf die Elektrode 8, 9 auf dem zweiten Träger 10 übertritt, die der ersten Elektrode 5 gegenüberliegt. Dementsprechend fließt durch diese Elektrode 8, 9 ein elektrischer Strom, der in dem Amperemeter 16 messbar ist.By the rotation of the first and the third electrode 5 . 6 relative to the second and fourth electrodes 8th . 9 and simultaneously applying the excitation voltage to the first electrode 5 Charge separation occurs by means of influence on the first electrode 5 , This creates an electron current that flows across the air gap 4 on the electrode 8th . 9 on the second carrier 10 passes, that of the first electrode 5 opposite. Accordingly, flows through this electrode 8th . 9 an electric current in the ammeter 16 is measurable.

Die Stromstärke des von der ersten Elektrodenanordnung 2 auf die zweite Elektrodenanordnung 3 übertragenen Stroms hängt von der jeweils momentanen überlappenden Fläche der ersten Elektrode 5 mit einer der zweiten oder der vierten Elektrode 8, 9 auf dem zweiten Träger 10 ab. Bei einer Rotation der ersten Elektrodenanordnung 2 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit wird in dem mit der zweiten Elektrodenanordnung 3 verbundenen Amperemeter 16 der in 7a dargestellt Strom gemessen. In 7a ist auf der Abzissenachse die Zeit dargestellt und auf der Ordinatenachse die im Amperemeter 16 gemessene Stromstärke.The amperage of the first electrode assembly 2 to the second electrode assembly 3 transmitted current depends on the respective current overlapping area of the first electrode 5 with one of the second or the fourth electrode 8th . 9 on the second carrier 10 from. During a rotation of the first electrode arrangement 2 at a constant angular velocity is in the with the second electrode assembly 3 connected ammeter 16 the in 7a shown measured current. In 7a the time is shown on the abscissa axis and in the ammeter on the ordinate axis 16 measured current.

Die auf der ersten Elektrode 5 angeordnete Auflage 13 ermöglicht es, dass sich eine Ladungswolke bildet. Die Oberfläche der Auflage 13 ist größer als die Oberfläche der ersten Elektrode 5, so dass ein gleichmäßiges Übertreten der Elektronen von der ersten Elektrodenanordnung 2 auf die zweite Elektrode 8 bzw. die vierte Elektrode 9 auf der zweiten Elektrodenanordnung 3 ermöglicht wird, ohne dass an den Seiten der Elektroden 5, 8 Durchschlagsblitze auftreten.The on the first electrode 5 arranged edition 13 allows a charge cloud to form. The surface of the overlay 13 is larger than the surface of the first electrode 5 , allowing a uniform crossing of the electrons from the first electrode arrangement 2 on the second electrode 8th or the fourth electrode 9 on the second electrode assembly 3 is possible without being on the sides of the electrodes 5 . 8th Flash lightning occur.

In einem alternativen Ausführungsbeispiel kann an die dritte Elektrode 6 eine Erregerspannung mit umgekehrter Polarität zur Erregerspannung an der ersten Elektrode 5 angelegt werden. In diesem Fall wird ein Elektronenstrom von der zweiten Elektrodenanordnung 3 zur dritten Elektrode 6 fließen und es würde sich der in 7b durch die gestrichelte Linie angedeutete Strom ergeben. In 7b ist auf der Abzissenachse ebenfalls die Zeit dargestellt und auf der Ordinatenachse die im Amperemeter 16 gemessene Stromstärke.In an alternative embodiment may be to the third electrode 6 an excitation voltage of opposite polarity to the excitation voltage at the first electrode 5 be created. In this case, an electron current from the second electrode assembly 3 to the third electrode 6 flow and it would become the in 7b indicated by the dashed line current. In 7b the time is also shown on the abscissa axis and in the ammeter on the ordinate axis 16 measured current.

2 zeigt einige Teile einer Wechselstrommaschine 1 in perspektivischer Darstellung. Ferner zeigt 3 einen Querschnitt durch die in 2 dargestellten Teile der Wechselstrommaschine entlang der Verbindung A-A’. 2 shows some parts of an AC machine 1 in perspective view. Further shows 3 a cross section through the in 2 shown parts of the alternator along the connection A-A '.

2 zeigt insbesondere eine erste Elektrodenanordnung 2, eine zweite Elektrodenanordnung 3 und eine dritte Elektrodenanordnung 19. Die erste Elektrodenanordnung 2 ist dazu ausgebildet, um die erste Rotationsachse 17 zu rotieren. Die dritte Elektrodenanordnung 19 ist baugleich zur zweiten Elektrodenanordnung 2. Die zweite und die dritte Elektrodenanordnung sind unbeweglich. Entlang der Rotationsachse 17 sind nacheinander zunächst die zweite Elektrodenanordnung 3, die erste Elektrodenanordnung 2 und die dritte Elektrodenanordnung 19 angeordnet. Dementsprechend ist die rotierbare erste Elektrodenanordnung 2 zwischen zwei unbeweglichen Elektrodenanordnungen, nämlich zwischen der zweiten und der dritten Elektrodenanordnung 3, 19, angeordnet. 2 in particular shows a first electrode arrangement 2 , a second electrode arrangement 3 and a third electrode assembly 19 , The first electrode arrangement 2 is adapted to the first axis of rotation 17 to rotate. The third electrode arrangement 19 is identical to the second electrode arrangement 2 , The second and third electrode arrangements are immovable. Along the axis of rotation 17 are successively first the second electrode arrangement 3 , the first electrode assembly 2 and the third electrode assembly 19 arranged. Accordingly, the rotatable first electrode assembly 2 between two stationary electrode arrangements, namely between the second and the third electrode arrangement 3 . 19 arranged.

Die erste Elektrodenanordnung 2 weist ferner den ersten Träger 7 auf, wobei auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten dieses Trägers 7 je zwei Elektroden aufgebracht sind. Dementsprechend sind auf einer ersten Seite des Trägers die erste Elektrode 5 und die zweite Elektrode 6 angeordnet und auf einer zweiten Seite des Trägers 7, die der ersten Seite gegenüberliegt, sind ferner eine fünfte Elektrode 32 und eine sechste Elektrode 33 angeordnet. Die Elektroden 5, 6, 32, 33 auf dem ersten Träger 7 sind in 2 auf Grund der perspektivischen Darstellung verdeckt. Sie sind jedoch in 3 gezeigt.The first electrode arrangement 2 also has the first carrier 7 on, being on two opposite sides of this carrier 7 each two electrodes are applied. Accordingly, on a first side of the carrier, the first electrode 5 and the second electrode 6 arranged and on a second side of the carrier 7 , which is opposite to the first side, are further a fifth electrode 32 and a sixth electrode 33 arranged. The electrodes 5 . 6 . 32 . 33 on the first carrier 7 are in 2 obscured due to the perspective view. They are, however, in 3 shown.

Die Auflagen 13 sind auf beiden Seiten der Rotorscheibe, d.h. des Trägers 7, angebracht und durch je einen Luftspalt 4 von den ebenfalls mit Auflagen versehenen Statorscheiben, d.h. den zweiten Elektrodenanordnungen 3, 19, getrennt.The terms 13 are on both sides of the rotor disk, ie the carrier 7 , attached and each by an air gap 4 from the also provided with stator plates, ie the second electrode assemblies 3 . 19 , separated.

Die zweite Elektrodenanordnung 3 weist die zweite und die vierte Elektrode 8, 9 Typ auf, die den Elektroden 5, 6 auf der ersten Seite des Trägers 7 der ersten Elektrodenanordnung 2 gegenüberliegen. Die zweite und die vierte Elektrode 8, 9 sind auf dem zweiten Träger 10 angeordnet.The second electrode arrangement 3 has the second and fourth electrodes 8th . 9 Type up the electrodes 5 . 6 on the first side of the carrier 7 the first electrode arrangement 2 are opposite. The second and the fourth electrode 8th . 9 are on the second carrier 10 arranged.

Die dritte Elektrodenanordnung 19 weist eine siebte Elektrode 34 und eine achte Elektrode 35 auf, die der fünften und der sechsten Elektrode 32, 33 auf der zweiten Seite des Trägers 7 der ersten Elektrodenanordnung 2 gegenüberliegen. Die siebte und die achte Elektrode 34, 35 sind auf einem dritten Träger 30 angeordnet. The third electrode arrangement 19 has a seventh electrode 34 and an eighth electrode 35 on, the fifth and the sixth electrode 32 . 33 on the second side of the carrier 7 the first electrode arrangement 2 are opposite. The seventh and eighth electrodes 34 . 35 are on a third carrier 30 arranged.

Die erste bis achte Elektrode 5, 6, 8, 9, 32, 33, 34, 35 sind hier jeweils von einer Auflage 13 bedeckt, die die jeweilige Elektrode flächig übertrifft.The first to the eighth electrode 5 . 6 . 8th . 9 . 32 . 33 . 34 . 35 here are each from a circulation 13 covered, which exceeds the respective electrode surface.

In der perspektivischen Darstellung der 2 sind die Elektroden 8, 9 der zweiten Elektrodenanordnung 3 somit durch den zweiten Träger 10 verdeckt. Ferner sind die Elektroden 34, 35 der dritten Elektrodenanordnung 3 durch die Auflage 13 verdeckt. Zum besseren Verständnis sind die Elektroden 8, 9, 34, 35 der zweiten und der dritten Elektrodenanordnung 2, 19 dennoch gestrichelt eingezeichnet.In the perspective view of 2 are the electrodes 8th . 9 the second electrode arrangement 3 thus by the second carrier 10 covered. Further, the electrodes 34 . 35 the third electrode arrangement 3 through the edition 13 covered. For a better understanding, the electrodes 8th . 9 . 34 . 35 the second and the third electrode arrangement 2 . 19 nevertheless dashed lines.

2 zeigt ferner, dass sich auf der Seite der zweiten und der dritten Elektrodenanordnung 3, 19, die der ersten Elektrodenanordnung 2 zugewandt ist, in azimutaler Richtung um die erste Rotationsachse 17 Bereiche, in denen die Auflage 13 die Elektroden 8, 9, 34, 35 bedeckt, und Bereiche 18, in denen unterhalb der Auflage 13, in Richtung entlang der Rotationsachse 17, keine Elektroden angeordnet sind, abwechseln. Ferner wechseln sich in azimutaler Richtung um die erste Rotationsachse 17 auf jeder der beiden Seiten der ersten Elektrodenanordnung 2 Bereiche, in denen die Auflage 13 die Elektroden 5, 6, 32, 33 bedeckt, und Bereiche 18, in denen unterhalb der Auflage 13, in Richtung entlang der Rotationsachse 17, keine Elektroden angeordnet sind, abwechseln. 2 further shows that on the side of the second and the third electrode assembly 3 . 19 , that of the first electrode assembly 2 facing, in the azimuthal direction about the first axis of rotation 17 Areas where the edition 13 the electrodes 8th . 9 . 34 . 35 covered, and areas 18 in which below the edition 13 , in the direction along the axis of rotation 17 , no electrodes are arranged, alternate. Furthermore, alternate in the azimuthal direction about the first axis of rotation 17 on each side of the first electrode assembly 2 Areas where the edition 13 the electrodes 5 . 6 . 32 . 33 covered, and areas 18 in which below the edition 13 , in the direction along the axis of rotation 17 , no electrodes are arranged, alternate.

Wird dementsprechend die erste Elektrodenanordnung 2 rotiert, so liegt der ersten Elektrode 5 und der dritten Elektrode 6 abwechselnd ein Bereich, in dem die Auflage 13 eine Elektrode 8, 9 bedeckt, und ein Bereich 18 der zweiten Elektrodenanordnung 3 gegenüber, in dem unterhalb der Auflage 13 keine Elektrode angeordnet ist. Ferner liegt der fünften Elektrode 32 und der sechsten Elektrode 33 abwechselnd ein Bereich, in dem die Auflage 13 eine Elektrode 34, 35 bedeckt, und ein Bereich 18 der dritten Elektrodenanordnung 19 gegenüber, in dem unterhalb der Auflage 13 keine Elektrode angeordnet ist.Accordingly, the first electrode arrangement 2 rotates, so lies the first electrode 5 and the third electrode 6 alternately an area in which the pad 13 an electrode 8th . 9 covered, and an area 18 the second electrode arrangement 3 opposite, in the below the edition 13 no electrode is arranged. Further, the fifth electrode is located 32 and the sixth electrode 33 alternately an area in which the pad 13 an electrode 34 . 35 covered, and an area 18 the third electrode arrangement 19 opposite, in the below the edition 13 no electrode is arranged.

2 zeigt ferner, dass jede der Elektrodenanordnungen 2, 3, 19 entlang der ersten Rotationsachse 17 eine Ausnehmung 20 aufweist. Durch Ausnehmungen 20 werden Anschlussmittel zur Spannungsversorgung, beispielsweise Drähte, geführt. Insbesondere können die Anschlussmittel mit der ersten Elektrodenanordnung 2 verbunden sein. Ferner weisen die zweite und die dritte Elektrodenanordnung 3, 19 Öffnungen 21 auf, die zur Befestigung der zweiten bzw. der dritten Elektrodenanordnung 3, 19 verwendbar sind. Insbesondere definieren die Öffnungen 21 der zweiten und der dritten Elektrodenanordnung 3, 19 zwei Aufhängungsachsen, entlang denen Mittel zur Befestigung, beispielsweise ein Bolzen, angeordnet werden können. Diese Mittel zur Befestigung können leitfähig sein und somit zur Ableitung des in der zweiten und der dritten Elektrodenanordnung 3, 19 erzeugten Stroms verwendet werden. 2 further shows that each of the electrode assemblies 2 . 3 . 19 along the first axis of rotation 17 a recess 20 having. Through recesses 20 connecting means for power supply, such as wires, out. In particular, the connection means with the first electrode arrangement 2 be connected. Furthermore, the second and the third electrode arrangement 3 . 19 openings 21 on, for fixing the second and the third electrode assembly 3 . 19 are usable. In particular, define the openings 21 the second and the third electrode arrangement 3 . 19 two suspension axes, along which means for attachment, such as a bolt, can be arranged. These means for attachment may be conductive and thus for the derivation of the in the second and the third electrode assembly 3 . 19 generated electricity can be used.

4 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Wechselstrommaschine 1. Die in 2 gezeigte Anordnung von erster, zweiter und dritter Elektrodenanordnung 2, 3, 19 wird hierbei mehrfach wiederholt. Die Erregerspannung wird durch Ausnehmungen 20 entlang der ersten Rotationsachse 17 eingeleitet. Der resultierende Strom wird durch die gemeinsamen Aufhängachsen der zweiten und der dritten Elektrodenanordnung 3, 19 abgeleitet. Es können beliebig viele Kombinationen von ersten, zweiten und dritten Elektrodenanordnungen 2, 3, 19 aneinandergereiht werden. Insbesondere wechseln sich entlang der Rotationsachse dabei stets bewegliche und unbewegliche Elektrodenanordnungen ab. 4 shows a further embodiment of an alternator 1 , In the 2 shown arrangement of first, second and third electrode arrangement 2 . 3 . 19 is repeated several times. The excitation voltage is through recesses 20 along the first axis of rotation 17 initiated. The resulting current is passed through the common suspension axes of the second and third electrode assemblies 3 . 19 derived. There may be any number of combinations of first, second and third electrode arrangements 2 . 3 . 19 strung together. In particular, moving and immovable electrode arrangements always alternate along the axis of rotation.

In 5a und 5b ist schematisch dargestellt, wie durch die Anordnung der Auflage 13 auf den Elektroden ein Überspringen von Ladungen von beispielsweise der ersten Elektrode 5 zu der zweiten Elektrode 8 beeinflusst wird. 5a zeigt den Energiefluss zwischen zwei Elektroden 5, 8 die keine Auflage aufweisen. Hierbei erfolgt der Energieübertrag durch den Durchschlag von hochgespannter Energie von einer ersten Elektrode 5 zu einer zweiten Elektrode 8 in kurzfristigen Stromstößen, d.h. durch Durchschlagsblitze 14. Dadurch wird eine kontinuierliche Übertragung von Leistung unmöglich. In 5a and 5b is shown schematically as by the arrangement of the support 13 on the electrodes, skipping charges of, for example, the first electrode 5 to the second electrode 8th being affected. 5a shows the energy flow between two electrodes 5 . 8th which have no edition. In this case, the energy transfer takes place by the breakdown of high-voltage energy from a first electrode 5 to a second electrode 8th in short-term surges, ie by flashes 14 , This makes continuous transmission of power impossible.

5b zeigt die Energieübertragung bei Elektroden 5, 8 die eine Auflage 13 aufweisen, die die jeweilige Elektrode 5, 8 flächig übertrifft. Statt der Entladung in kurzfristigen Spannungsstößen wird hier die Energie durch eine Wolkenentladung 15 übertragen, bei der ein kontinuierlicher Leistungsfluss von einer Elektrode 5, 8 zur anderen erfolgt. Die stochastische Verteilung der Elektronen in der Auflage 13 vermeidet das Auftreten von Durchschlagsblitzen 14. 5b shows the energy transfer at electrodes 5 . 8th the one edition 13 have the respective electrode 5 . 8th flat surpasses. Instead of discharging in short-term surges here is the energy through a cloud discharge 15 transmit, during which a continuous flow of power from an electrode 5 . 8th to the other takes place. The stochastic distribution of electrons in the overlay 13 avoids the occurrence of flashes 14 ,

Die Auflage 13 weist ein Material mit einer hohen Dielektrizitätszahl auf. Insbesondere können die Auflagen 13 eine Keramik aufweisen, vorzugsweise ein piezoelektrisches Material. Das Material der Auflage 13 weist einen Durchschlagswiderstand von mehr als 10¹¹ Ωcm und eine relative Permittivität von 35 bis 15000 auf. The edition 13 has a material with a high dielectric constant. In particular, the editions 13 a ceramic, preferably a piezoelectric material. The material of the edition 13 has a breakdown resistance of more than 10 ¹¹ Ωcm and a relative permittivity of 35 to 15,000.

Zwischen den ersten und zweiten Elektrodenanordnungen 2, 3 ist ein Luftspalt 4 angeordnet. Um eine gute Leistungsübertragung von den Elektroden 5, 6 auf dem ersten Träger 7 auf die Elektroden 8, 9 auf dem zweiten Träger 10 zu gewährleisten, wird der Luftspalt 4 möglichst klein gewählt. Der Luftspalt 4 ist vorzugsweise weniger als 50 µm breit. Die Breite des Luftspaltes 4 wird verwirklicht durch den Einsatz von aerodynamischen Luftlagern oder mechanischen Abstandshaltern. Mechanische Abstandshalter sind Elemente, die beispielsweise zwischen der ersten und der zweiten Elektrodenanordnung 2, 3 angeordnet sind und eine unmittelbare Berührung der Elektroden 5, 6, 8, 9 verhindern. Between the first and second electrode assemblies 2 . 3 is an air gap 4 arranged. To get a good power transfer from the electrodes 5 . 6 on the first carrier 7 on the electrodes 8th . 9 on the second carrier 10 to ensure the air gap 4 chosen as small as possible. The air gap 4 is preferably less than 50 microns wide. The width of the air gap 4 is realized through the use of aerodynamic air bearings or mechanical spacers. Mechanical spacers are elements, for example, between the first and the second electrode arrangement 2 . 3 are arranged and an immediate contact of the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 prevent.

Ergänzend oder alternativ zu den mechanischen Abstandshaltern können aerodynamische Luftlager verwendet werden. Ein aerodynamisches Luftlager kann durch Vertiefungen 22 auf zumindest einer der Auflagen 13 gebildet werden. Die Vertiefungen 22 sind dabei auf der dem Luftspalt 4 zugewandten Seite der ersten oder der zweiten Elektrodenanordnung 2, 3 angeordnet. Bei den Vertiefungen 22 kann es sich um einen Spalt handeln, der in die Oberfläche der Auflagen 13 eingefräst wird. Wird nunmehr der erste Träger 7, der die erste und die dritte Elektrode 5, 6 aufweist, rotiert, so wird bei dieser Rotationsbewegung Luft mitgerissen, die in die Vertiefungen 22 eindringt und den ersten Träger 7 und den zweiten Träger 10 auseinanderdrückt. In addition or as an alternative to the mechanical spacers aerodynamic air bearings can be used. An aerodynamic air bearing can be through depressions 22 on at least one of the conditions 13 be formed. The wells 22 are doing so on the air gap 4 facing side of the first or the second electrode assembly 2 . 3 arranged. At the wells 22 It can be a gap in the surface of the pads 13 is milled. Now becomes the first carrier 7 , the first and the third electrode 5 . 6 has, rotates, so air is entrained in this rotational movement, which in the wells 22 penetrates and the first carrier 7 and the second carrier 10 presses apart.

6a und 6b zeigt je ein Ausführungsbeispiel von Elektrodenanordnungen 2, 3 mit aerodynamischen Luftlagern. Die in den 7a und 7b gezeigten Elektrodenanordnungen 2, 3 weisen jeweils eine Auflage 13 mit mehreren Vertiefungen 22 auf. 6a zeigt eine Auflage 13 mit fünf geradlinig verlaufenden Vertiefungen 22, die sich im Mittelpunkt der Elektrodenanordnung 2, 3 treffen. Die Vertiefungen 22 können sich in einem oder in mehreren Punkten auf der Oberfläche der Auflage 13 treffen. Vorzugsweise sind die Punkte, in denen die Vertiefungen aufeinander treffen, vom Rand der Auflage 13 um einen Mindestabstand entfernt. Dieser Mindestabstand kann beispielsweise 10% des Radius der Auflage 13 betragen. 6a and 6b each shows an embodiment of electrode assemblies 2 . 3 with aerodynamic air bearings. The in the 7a and 7b shown electrode assemblies 2 . 3 each have a circulation 13 with several wells 22 on. 6a shows an edition 13 with five rectilinear depressions 22 that is at the center of the electrode assembly 2 . 3 to meet. The wells 22 may be in one or more points on the surface of the pad 13 to meet. Preferably, the points where the recesses meet, from the edge of the support 13 removed by a minimum distance. This minimum distance can be, for example, 10% of the radius of the support 13 be.

6b zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel, bei dem Auflage 13 mehrere Vertiefungen 22 aufweist. Die Vertiefungen 22 weisen eine gekrümmte Bahn auf und treffen im Mittelpunkt der Auflage 13 zusammen. Es sind auch andere Formen und Anordnungen der Vertiefungen denkbar. Alternativen Ausführungsbeispielen könnten beispielsweise keine Schnittpunkte der Vertiefungen 22 aufweisen oder Schnittpunkte, die gegenüber dem Mittelpunkt der Auflagen 13 versetzt sind. 6b shows an alternative embodiment, in the edition 13 several depressions 22 having. The wells 22 have a curved path and meet at the center of the pad 13 together. There are also other shapes and arrangements of the wells conceivable. For example, alternative embodiments could not intersect the wells 22 have or intersections that are opposite the center of the pads 13 are offset.

Die hier gezeigten Ausführungsbeispiele sind dazu geeignet, bei einer Relativbewegung der ersten Elektrodenanordnung 2 zur zweiten Elektrodenanordnung 3 Luft mitzureißen, die die beiden Elektrodenanordnungen 2, 3 auseinanderdrückt und so ein aerodynamisches Luftlager bildet. The exemplary embodiments shown here are suitable for a relative movement of the first electrode arrangement 2 to the second electrode arrangement 3 Entrain air, which is the two electrode arrangements 2 . 3 distorts and so forms an aerodynamic air bearing.

8 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Wechselstrommaschine 1. Hier sind die ersten Elektrodenanordnungen 2 gegenüber dem vorherigen Ausführungsbeispiel anders ausgestaltet. Insbesondere sind die ersten Elektrodenanordnungen 2 nunmehr nicht mehr dazu ausgebildet, eine volle Rotationsbewegung auszuführen. Im zweiten Ausführungsbeispiel führt die erste Elektrodenanordnung 2 nur eine teilweise Rotationsbewegung aus. Dabei schwingt der Träger 7 um die Rotationsachse 17, so dass der Mittelpunkt des Trägers 7 ortsfest bleibt. 8th shows a second embodiment of the alternator 1 , Here are the first electrode arrangements 2 configured differently from the previous embodiment. In particular, the first electrode arrangements 2 now no longer designed to perform a full rotational movement. In the second embodiment, the first electrode arrangement leads 2 only a partial rotational movement. The carrier vibrates 7 around the axis of rotation 17 so that the center of the wearer 7 remains stationary.

Hierzu wird der erste Träger 7 der ersten Elektrodenanordnung 2 über einen Antriebsmechanismus 23 bewegt. For this purpose, the first carrier 7 the first electrode arrangement 2 via a drive mechanism 23 emotional.

Der Antriebsmechanismus 23 weist ein Antriebselement 24, beispielsweise eine Kurbel, auf, das um eine zweite Rotationsachse 25 rotiert. An dem Antriebselement 24 ist ferner ein Kraftübertragungselement 26 befestigt, beispielsweise eine Koppel oder eine Koppelstange. Das Kraftübertragungselement 26 ist mit einem Punkt des Antriebselementes 24 verbunden, der gegenüber der zweiten Rotationsachse 25 versetzt ist. Das Kraftübertragungselement 26 ist ferner an einen Punkt des ersten Trägers 7 befestigt. Dieser Punkt ist vom ortsfesten Mittelpunkt des Trägers 7 verschieden.The drive mechanism 23 has a drive element 24 , For example, a crank, which, about a second axis of rotation 25 rotates. On the drive element 24 is also a power transmission element 26 attached, for example, a coupling or a coupling rod. The power transmission element 26 is with a point of the drive element 24 connected, the opposite to the second axis of rotation 25 is offset. The power transmission element 26 is further to a point of the first carrier 7 attached. This point is from the stationary center of the carrier 7 different.

Dementsprechend überträgt das Kraftübertragungselement 26 eine Rotation des Antriebselementes 24 in eine schwingende Bewegung des ersten Trägers 7. Abhängig von dem Verhältnis des Durchmessers des Antriebselementes 24 zu dem Durchmesser des ersten Trägers 7 schwingt der erste Träger 7 um einen bestimmten Winkelausschlag. Im Gegensatz zu dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem der erste Träger 7 eine vollständige Rotation ausführt, führt der erste Träger 7 nunmehr lediglich einen Teil der Rotationsbewegung aus und kehrt anschließend seine Drehrichtung um und bewegt sich zurück in die Ausgangslage. Accordingly, transmits the power transmission element 26 a rotation of the drive element 24 in a swinging movement of the first carrier 7 , Depending on the ratio of the diameter of the drive element 24 to the diameter of the first carrier 7 the first carrier vibrates 7 at a certain angle. In contrast to the first embodiment, in which the first carrier 7 performs a complete rotation, performs the first carrier 7 now only a part of the rotational movement and then reverses its direction of rotation and moves back to the starting position.

Der Träger 7 kann eine Schwinge, die vom Antriebsmechanismus 23 angetrieben wird, bilden. Der Mittelpunkt des ersten Trägers 7 ist ferner über eine Basiselement 28 mit dem Antriebselement 24 fest verbunden. Bei dem hier gezeigten Antriebsmechanismus 23 handelt es sich dementsprechend um ein Viergelenk. The carrier 7 can be a swingarm, by the drive mechanism 23 is driven form. The center of the first carrier 7 is also about a base element 28 with the drive element 24 firmly connected. In the drive mechanism shown here 23 Accordingly, it is a four-bar linkage.

Da der erste Träger 7 nunmehr keine vollständige Rotation ausführt, sondern lediglich eine teilweise Rotation, kann die elektrische Kontaktierung im Ausführungsbeispiel der 7 in einem Randbereich des Trägers 7 vorgenommen werden. Dazu weist der Träger 7 einen Kontaktbereich 29 zur Befestigung eines Anschlussmittels auf, wobei dieser Kontaktbereich 29 gegenüber der Rotationsachse 17 des Trägers 7 versetzt angeordnet ist. Als Anschlussmittel kann beispielsweise ein elastischer Draht an diesem Kontaktbereich 29 befestigt werden, beispielsweise durch Aufbonden. Über dieses Anschlussmittel kann an den ersten Träger 7 beziehungsweise die erste und die dritte Elektrode 5, 6, die auf dem ersten Träger 7 angeordnet sind, eine Erregerspannung angelegt werden. Das Anschlussmittel ist elastisch ausgestaltet, so dass es bei Schwingungen des ersten Trägers 7 nicht abreißt, sondern mit dem ersten Träger 7 verbunden bleibt und sich gegebenenfalls ausdehnt.Because the first carrier 7 now performs no complete rotation, but only a partial rotation, the electrical contact in the embodiment of 7 in an edge region of the carrier 7 be made. For this purpose, the carrier 7 a contact area 29 for fixing a connection means, wherein this contact area 29 opposite the axis of rotation 17 of the carrier 7 is arranged offset. As a connection means, for example, an elastic wire at this contact area 29 be attached, for example, by bonding. This connection means can be connected to the first carrier 7 or the first and the third electrode 5 . 6 that on the first carrier 7 are arranged to apply an excitation voltage. The connecting means is designed elastically, so that it is at vibrations of the first carrier 7 does not break off, but with the first carrier 7 remains connected and expands if necessary.

Der erste Träger 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel die erste Elektrode 5 und die dritte Elektrode 6 auf, die in 8 verdeckt sind. Dem ersten Träger 7 gegenüberliegend ist der zweite Träger 10 der zweiten Elektrodenanordnung 3 angeordnet. Der zweite Träger 10 weist die zweite Elektrode 8 und die vierte Elektrode 9 auf, die in 8 verdeckt sind.The first carrier 7 has in this embodiment, the first electrode 5 and the third electrode 6 on that in 8th are covered. The first carrier 7 opposite is the second carrier 10 the second electrode arrangement 3 arranged. The second carrier 10 has the second electrode 8th and the fourth electrode 9 on that in 8th are covered.

Die erste und die dritte Elektrode 5, 6 sind Elektroden von einem ersten Typ. Die zweite und die vierte Elektrode 8, 9 sind Elektroden von einem zweiten Typ. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Elektroden vom ersten Typ dazu geeignet, eine Schwingungsbewegung auszuführen. Die Elektroden vom zweiten Typ sind statorseitige Elektroden, d.h. sie sind unbeweglich. Alternativ könnten die Elektroden vom zweiten Typ eine Bewegung ausführen, die sich von der Bewegung der Elektroden vom ersten Typ unterscheidet.The first and third electrodes 5 . 6 are electrodes of a first type. The second and the fourth electrode 8th . 9 are electrodes of a second type. In this embodiment, the first type electrodes are adapted to perform a vibrational motion. The second-type electrodes are stator-side electrodes, that is, they are immovable. Alternatively, the second type electrodes could perform a movement different from the movement of the first type electrodes.

Das hier gezeigte Viergelenk hat ferner den Vorteil, dass sich durch das Hebelverhältnis von Antriebselement 24 zu dem Träger 7 eine Verringerung der zugeführten Leistung erreichen lässt und damit der Wirkungsgrad positiv beeinflusst wird. The four-bar linkage shown here also has the advantage that the lever ratio of the drive element 24 to the carrier 7 can achieve a reduction of the supplied power and thus the efficiency is positively influenced.

Das grundlegende Funktionsprinzip der Wechselstrommaschine 1 wird bei dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel nicht verändert. Statt durch eine Rotation wird nunmehr die Ladungstrennung mittels der schwingenden Bewegung erzeugt. Auch hier weisen die Elektroden 5, 6, 8, 9 Auflagen 13 auf, die die Elektroden 5, 6, 8, 9 flächig übertreffen, sodass es zu einer kontinuierlichen Ladungsübertragung kommt. The basic operating principle of the AC machine 1 will be at the in 2 embodiment shown not changed. Instead of a rotation, the charge separation is now generated by means of the oscillating motion. Again, the electrodes have 5 . 6 . 8th . 9 pads 13 on that the electrodes 5 . 6 . 8th . 9 surpass area so that there is a continuous charge transfer.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: WechselstrommaschineAlternator
22: erste Elektrodenanordnungfirst electrode arrangement
33: zweite Elektrodenanordnungsecond electrode arrangement
44: Luftspaltair gap
55: erste Elektrode first electrode
66: dritte Elektrode third electrode
77: erster Trägerfirst carrier
88th: zweite Elektrode second electrode
99: vierte Elektrodefourth electrode
1010: zweiter Trägersecond carrier
1111: Spannungsquellevoltage source
1212: Referenzpotentialreference potential
1313: Auflageedition
1414: DurchschlagsblitzPunch flash
1515: Wolkenentladungclouds discharge
1616: Amperemeterammeter
1717: erste Rotationsachsefirst axis of rotation
1818: BereichArea
1919: dritte Elektrodenanordnungthird electrode arrangement
2020: Ausnehmungrecess
2121: Öffnungopening
2222: Vertiefungdeepening
2323: Antriebsmechanismusdrive mechanism
2424: Antriebselementdriving element
2525: zweite Rotationsachsesecond axis of rotation
2626: KraftübertragungselementPower transmission element
2828: Basiselementbase element
2929: Kontaktbereichcontact area
3030: dritter Trägerthird carrier
3131: Acrylschichtacrylic layer
3232: fünfte Elektrodefifth electrode
3333: sechste Elektrodesixth electrode
3434: siebte Elektrodeseventh electrode
3535: achte Elektrodeeighth electrode

Claims

AC machine ( 1 ), comprising a first electrode ( 5 ) and a second electrode ( 8th ), wherein between the first and the second electrode ( 5 . 8th ) an air gap ( 4 ), wherein at least one of the first and second electrodes ( 5 . 8th ) is movable relative to the other one, and on at least one of the first and the second electrode ( 5 . 8th ) an edition ( 13 ) is attached, the respective electrode ( 5 . 8th ) far surpasses.

AC machine ( 1 ) according to claim 1, which is operated at an excitation voltage of -1 KV to -30 KV.

AC machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein it is in the alternator ( 1 ) is a generator for generating an alternating voltage.

AC machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the alternator ( 1 ) has a rotor, and wherein the first electrode ( 5 . 6 ) is arranged on the rotor.

AC machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the first electrode ( 5 . 6 ) is capable of oscillating about a first axis ( 17 ).

AC machine ( 1 ) according to claim 5, which is a drive element ( 24 ) connected to the first electrode ( 5 . 6 ), wherein a rotational movement of the drive element ( 24 ) about a second axis ( 25 ) in a swinging movement of the first electrode ( 5 . 6 ) is converted.

AC machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the support ( 13 ) has a ceramic.

AC machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the support ( 13 ) has a material having a breakdown resistance greater than 10 ¹¹ Ωcm and a relative permittivity of 35 to 15,000.

AC machine ( 1 ) according to one of the preceding claims, wherein the alternator ( 1 ) a first and a second carrier ( 7 . 10 ), on each of which one of the electrodes ( 5 . 6 . 8th . 9 ) is arranged.

AC machine ( 1 ) according to claim 9, further comprising a third electrode ( 6 ) and a fourth electrode ( 9 ), wherein the first and third electrodes ( 5 . 6 ) on the first carrier ( 7 ) are arranged, and wherein the second and the fourth electrode ( 8th . 9 ) on the second carrier ( 10 ) are arranged.

AC machine ( 1 ), comprising a first electrode ( 5 . 6 ) and a second electrode ( 8th . 9 ), wherein between the first and the second electrode ( 5 . 6 . 8th . 9 ) an air gap ( 4 ) and wherein the first electrode ( 5 . 6 ) is capable of oscillating about a first axis ( 17 ).

AC machine ( 1 ) according to claim 11, which is a drive element ( 24 ) connected to the first electrode ( 5 . 6 ), wherein a rotational movement of the drive element ( 24 ) about a second axis ( 25 ) in a swinging movement of the first electrode ( 5 . 6 ) is converted.

AC machine ( 1 ), comprising a first electrode ( 5 . 6 ) and a second electrode ( 8th . 9 ), wherein at least one of the first and second electrodes ( 5 . 6 . 8th . 9 ) is movable relative to the other, and wherein the alternating current machine ( 1 ) has an air bearing having an air gap ( 4 ) between the first and second electrodes ( 5 . 6 . 8th . 9 ).

AC machine ( 1 ) according to claim 13, which at least on one of the air gap ( 4 ) facing surface a depression ( 22 ) having.

AC machine ( 1 ) according to claim 14, wherein the recess ( 22 ) during a relative movement of the first electrode ( 2 ) to the second electrode ( 3 ) forms the aerodynamic air bearing.