DE202011051632U1

DE202011051632U1 - Wirksamer und leistungsfähiger Elektromotor mit einem integrierten Generator

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Publication number: DE202011051632U1
Application number: DE202011051632U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-06-16
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2011-11-10
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP3172205U; CN202798424U; US8866358B2; US20120319517A1

Abstract

Integrierter elektrischer Motor/Generator (incorporated electric motor-generator; IEMG) mit:
(i) einer Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsmotorabschnitt und mindestens einen zentralen Generatorabschnitt aufweisen;
wobei jeder der Umgebungsmotorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von geneigten Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die geneigten Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind;
wobei jeder der zentralen Generatorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind;
(ii) einer Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede ein elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare...

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen eine kombinierte Elektromotor und -generatoranordnung, die für den Antrieb des Motors verwendbare elektrische Energie zurückführt.
Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere einen wirksamen und leistungsfähigen Motor, der einen Generatorabschnitt umfasst, indem eine im Wesentlichen gleiche Anordnung für den Generatorabschnitt verwendet wird.
Hintergrund der Erfindung
Reaktive Bauelemente von elektrischen Schaltkreisen, d. h. Induktanzen bzw. induktive Widerstände und Kapazitanzen bzw. kapazitive Widerstände, sind für das Speichern von Energie bekannt. Ein regenerativer Motor, der elektrische Energie produziert, die an den Motor zurück geführt wird, ist ein mechanisch gleichwertiges reaktives Bauelement, das Energie mechanisch speichert.
Motoren, die Energieumwandlungsvorrichtungen sind, können in beide Richtungen umwandeln. Wenn ein Motor mit einem Generator kombiniert wird, wird die elektrische Ausgangsspannung des Generators durch den Leistungsverstärker bereitgestellt und verringert die Menge an elektrischer Leistung, die benötigt wird, um den Motor anzutreiben. Anstatt elektrische Energie zuzuführen, fährt er dafür damit fort, sie zu beziehen, wobei er sie von seiner mechanischen Anwendung bezieht. Das messbare Ergebnis, eine wicklungsinduzierte wirksame Regeneration bzw. Rückgewinnung, hat das Potential für eine neue Ära im Motorantriebsaufbau.
Da Betrachtungen aus Sicht des Umweltschutzes ein zwingendes Anliegen der weltweiten Tagesordnung werden, wird der Vorteil der regenerativen Motorsteuerung und einer Antriebskraft zur Entwicklung dieser Motorenart zunehmend ersichtlich.
Die US 4,684,814 , die hierin unter Bezugnahme umfasst ist, offenbart eine kompakte, hoch wirksame, nicht unterbrechende Motor/Generator-Stromversorgungsanordnung zum Erzeugen und Bereitstellen von Wechselstrom einer im Wesentlichen konstanten Frequenz und von im Wesentlichen konstanter Spannung an eine Last, wobei der Motor ein synchroner Wechselstrommotor ist, der durch eine unregelmäßige und unterbrechende Quelle einer Wechselstromleitung anregbar bzw. antreibbar ist, und wobei der Generator dazu geeignet ist, seine Rotationsenergie für viele Sekunden nach der Unterbrechung der Wechselstromleitung in Wechselstromleistung umzuwandeln. Die Stromversorgungsanordnung weist einen hoch wirksamen, synchronen Permanentmagnet-Wechselstrom-Motor und einen Wechselstromgenerator auf, der an den Motor gekoppelt ist und von diesem angetrieben wird. Sowohl der Motor als auch der Generator haben einen gemeinsamen Rotor mit hoher (Rotations-)Massenträgheit, wobei ein äußeres Gehäuse die Motor- und Generatorrotorelemente aus weichem magnetischem Material mit hoher Permeabilität und mit einer Oberflächenschicht aus magnetisierbarem permanentmagnetischem Material umfasst, und wobei sich in jedem Stator eine Erregerspule befindet, die durch Wechselstrom anregbar ist und die eine an den Polschuh angrenzende Schicht aus permanentmagnetischem Material aufweist, wodurch die Schicht in einem gewählten Schema aus magnetischen Nord- und Südpolen magnetisiert wird. Der Motorstator ist innerhalb und umgeben von dem gemeinsamen Rotor und weist Arbeitswicklungen auf, die ein rotierendes Magnetfeld erzeugen, wohingegen der Generatorstator Wicklungen zum Erzeugen des Wechselstroms für die Last während der Rotation des so magnetisierten Rotors aufweist. Beide Statoren weisen auch Rückkopplungswicklungen auf. Im Motorstator erzeugen die Rückkopplungswicklungen Wechselstrom mit ausgewähltem Betrag und Phase, der durch einen Resonanzkreis zur Erregerspule übertragen wird und dort kombiniert wird, um dort für die Anregung dieser durch Wechselstrom zu sorgen, der die Stärken- und Phasenanforderung aufweist, um die Schicht aus permanentmagnetischen Material in dem gewählten Muster zu magnetisieren. Im Generator wird der in den Rückkopplungswicklungen erzeugte Wechselstrom durch einen elektrischen Kreis zur Erregerspule des Generators übertragen, die hauptsächlich jeden Wechselstrom neutralisieren wird, der in sie durch das Magnetfeld induziert wird, wenn sich die Geschwindigkeit bis zur synchronen Geschwindigkeit ändert.
Die US 5,731,649 , die hierin unter Bezugnahme umfasst ist, offenbart eine Vorrichtung, wie zum Beispiel einen Elektromotor, einen elektrischen Generator oder einen regenerativen Elektromotor, die eine Rotoranordnung und eine Statoranordnung umfasst. Die Statoranordnung weist ein dielektrisches elektromagnetisches Gehäuse und mindestens eine erregbare Elektromagnetenanordnung einschließlich eines gesamthaft amorphen metallenen Magnetkerns auf. Der gesamthaft amorphe metallene Magnetkern ist aus einer Mehrzahl von individuell geformten amorphen Metallkernstücken gebildet. Das dielektrische elektromagnetische Gehäuse weist Kernstücköffnungen auf, die in dem elektromagnetischen Gehäuse zum Halten der individuell geformten amorphen Metallkernstücke an zueinander angrenzenden Positionen gebildet sind, um den gesamthaft amorphen metallenen Magnetkern zu bilden. Die Vorrichtung umfasst des Weiteren eine Steuerungsanordnung, die geeignet ist, die Aktivierung und Deaktivierung des Elektromagneten unter Verwendung einer beliebigen Kombination einer Mehrzahl von Aktivierungs- und Deaktivierungsparametern variabel zu steuern, um die Geschwindigkeit, die Wirksamkeit, das Drehmoment und die Leistung der Vorrichtung zu regeln bzw. zu steuern.
Die internationale Patentanmeldung WO/2006/108146 , die hierin unter Bezugnahme umfasst ist, offenbart eine Erfindung, die die Aufgabe lösen soll, zusätzlich und konstant während der Rotation, die durch die Antriebskraft von außen auf jeder Rotationsfrequenz innerhalb des Mechanismus erzeugt wird, eine neue Antriebskraft zu erzielen. Die vorliegende Erfindung weist eine Anordnung zum synchronen Rotieren oder Bewegen (Linearantrieb) eines Generators und eines Motors mit einem Permanentmagnet oder einem Elektromagnet auf; wobei die Anordnung mit einer externen Antriebkraft ausgestattet ist, um es einem Leistungserzeuger bzw. Stromerzeuger zu ermöglichen, elektrischen Strom zu erzeugen; wobei der Motor direkt oder synchron über eine Phaseneinstellvorrichtung mit Strom versorgt wird, um eine Phasendifferenz zwischen dem rotierenden Magnetpol, der von dem Stator im Motor erzeugt wird, und dem Magnetpol am Rotor zu erzeugen, und es damit dem Motorrotor zu ermöglichen, zusätzlich eine Antriebskraft auf einer beliebigen Rotationsfrequenz des äußeren Antriebs zu erzeugen.
Es existiert daher ein lange bestehendes Bedürfnis nach einem wirksamen Elektromotor kombiniert mit einem ähnlich aufgebauten Generator, der die mechanische Ausgangsleistung bei einer gegebenen physikalischen Größe maximiert.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist demgemäß eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integrierten Motor/Generator zu offenbaren, der ein Array von passenden Magnetenpaaren, die ein Magnetfeld zwischen ihnen aufweisen, und ein passendes stationär gepacktes Array aufnimmt, das zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist. Das geneigte Magnetfeld von jedem Paar und die passenden geneigten elektromagnetischen Spulen werden für den Motorabschnitt des Motor/Generators verwendet. Senkrechte Magnetfelder zwischen jedem der passenden Magnetenpaare und den passenden elektromagnetischen Spulen werden für den Generatorabschnitt des Motors verwendet. Es wird daher mühelos eine integrierte Motor/Generatoranordnung durch die Kombination der zwei Arraypositionsvarianten zusammengesetzt. Das Konfigurationskonzept umfasst einen wirksamen Motor mit hoher Leistungsdichte. Das Konfigurationskonzept umfasst ebenfalls einen wirksamen Generator mit hoher Leistungsdichte. Die integrierte Motor/Generator-Anordnung erhöht die Wirksamkeit, indem es den Bedarf an elektrischer Energie verringert, was auf die Rückkopplung von elektrischer Spannung zurück zu führen ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist es die Aufgabe der Erfindung zu offenbaren:
Einen elektrischen Motor/Generator mit:

(i) einer Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsmotorabschnitt und mindestens einen zentralen Generatorabschnitt aufweisen; wobei jeder der Umgebungsmotorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander angrenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei jeder der zentralen Generatorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passenden Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind;
(ii) einer Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im Umgebungsmotorabschnitt um den Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im zentralen Generatorabschnitt vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; und
(iii) einer Drehwelle, die auf den Scheibenflächen befestigt ist.

Jede der Mehrzahl an Flächen und der Mehrzahl an Spulenarrays weist einen ersten konzentrischen Motorabschnitt und einen zweiten konzentrischen Generatorabschnitt auf.
Der Motorabschnitt nimmt die geneigten Magnetfelder der passenden Magnetenpaare und der in gleicher Weise geneigten elektromagnetischen Spulen auf.
Der Generatorabschnitt nimmt die senkrechten Magnetfelder der passenden Magnetenpaare und ebenso der senkrechten Spulen auf.
Eine an die geneigten Spulen des Motorabschnitts angelegte elektrische Spannung erzeugt innerhalb jeder Spule ein axiales Magnetfeld. Die Wechselwirkung zwischen dem Spulenmagnetfeld und dem Magnetfeld eines dazugehörigen passenden Magnetenpaares erzeugt einen Kraftvektor, der axial mit den geneigten Magnetfeldern ausgerichtet ist. Der Kraftvektor weist einen Drehmomentbestandteil auf, der auf die Oberflächen des magnetischen Arrays ausgeübt wird, die an der Drehwelle befestigt sind.
In jeder der senkrechten Spulen des Generatorabschnitts wird durch einen zeitveränderlichen magnetischen Fluss elektrischer Strom erzeugt, indem die passenden Magnetenpaare über die Generatorspulen bewegt werden, wenn sich die Welle dreht.
Der Motor/Generator ist dabei geeignet, die Wirksamkeit und die Leistungsdichte zu maximieren, indem er mit der leistungsfähigen, distinkten und gleichförmigen Mehrzahl von Magnetfeldern und dazu passenden elektromagnetischen Spulen konfiguriert ist und indem die elektrische Ausgangsspannung des Generatorabschnitts der Antriebsspannung des Motorabschnitts zugeführt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integrierten elektrischen Motor/Generator (incorporated electric motor-generator, IEMG) bereitzustellen, wobei der IEMG aufweist:

(i) eine Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsmotorabschnitt und mindestens einen zentralen Generatorabschnitt aufweisen; wobei jeder der Umgebungsmotorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander angrenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei jeder der zentralen Generatorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passenden Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind;
(ii) eine Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im Umgebungsmotorabschnitt um den Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im zentralen Generatorabschnitt vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; und
(iii) eine Drehwelle, die auf den Scheibenflächen befestigt ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der Winkel A größer als etwa 0° und geringer als etwa 180° ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG die Leistungserzeugungswirksamkeit gemäß IEC 60034-30 auf etwa 90% erhöht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der Elektromotor die Leistungserzeugungswirksamkeit gemäß Edict 553/2005 auf etwa 90% erhöht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Form der Magneten aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer kreisförmigen Form oder einer polynomischen Form besteht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Form der Magneten von beliebiger Größe ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magneten zumindest teilweise aus Eisen oder einer beliebigen anderen ferromagnetischen Zusammensetzung gebildet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei sich die Quellen der Magnetfelder mit entgegen gesetzten magnetischen Polen gegenüber liegen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei sich die Quellen der Magnetfelder mit gleichen magnetischen Polen gegenüber liegen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG derart konfiguriert ist, um die Luftzwischenräume zwischen den Magneten und den Spulen zu minimieren und damit die Magnetfeldverluste zu reduzieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magnetfelder zwischen jedem der passenden Magnetenpaare aufgrund der Scheibenflächen, die eine nicht-magnetische Schicht aufweisen, distinkt und getrennt voneinander sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG eine Mehrzahl von Spulenträgerstrukturen zum Aufhängen des Spulenarrays aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Spulen in einer ersten Richtung gewickelt oder umkehrbar in einer entgegen gesetzten Richtung gewickelt sind, um entgegen gesetzte Magnetfelder für denselben Strom zu erzeugen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG zusätzlich entgegen gesetzt gewickelte Spulen aufweist, die in demselben Array angeordnet sind, um die Generatorwirksamkeit zu optimieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei sich der Umgebungsmotorabschnitt am Umfang der Scheibe befindet und sich der Generatorabschnitt mittig auf der Scheibe befindet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei eine Trennlinie zwischen den Abschnitten so variiert wird, dass der Betrieb des IEMG optimiert ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei alle Magneteinrichtungen auf einer Scheibe mit demselben magnetischen Pol ausgerichtet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die passenden Magnetenpaare gegenüber den Polen ein Magnetfeld einer Anziehungskraft erzeugen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die obere Fläche der oberen Scheibe und die untere Fläche der unteren Scheibe die Eisenwände oder anderen Wände aus Material mit niedrigem Magnetfeldwiderstand des Generatorpakets kontaktieren, um somit einen niedrigen Verlustmediumspfad für das Magnetfeld bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magneten auf beliebig geformten, gekrümmten Linien von der Mitte der Scheibe hinaus zu dem Rand der Scheibe angeordnet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magneten auf einer Spirallinie von der Mitte der Scheibe hin bis zum Rand der Scheibe angeordnet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Neigungswinkel des Umgebungsmotorabschnitts für verschiedene konzentrische Ringe auf der Scheibenfläche unterschiedlich sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Integrieren eines Elektromotors mit einem elektrischen Generator offenbart. Das Verfahren weist Schritte auf, die unter anderem aus den Folgenden ausgewählt sind:

(i) Bereitstellen eines integrierten elektrischen Motor/Generators (IEMG) mit:
a. einer Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsmotorabschnitt und mindestens einen zentralen Generatorabschnitt aufweisen; wobei jeder der Umgebungsmotorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander angrenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei jeder der zentralen Generatorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passenden Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind;
b. einer Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im Umgebungsmotorabschnitt um den Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im zentralen Generatorabschnitt vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; und
c. einer Drehwelle, die auf den Scheibenflächen befestigt ist;
(ii) Anlegen einer elektrischen Spannung an die geneigten elektromagnetischen Spulen, wodurch ein axiales Magnetfeld innerhalb der Spulen erzeugt wird;
(iii) magnetisches Wechselwirken des Magnetfelds, das durch die geneigten Spulen erzeugt wird, und den passenden Magnetenpaaren;
(iv) Erzeugen von elektrischem Strom in jeder der vertikalen Spulen im zentralen Generatorabschnitt;
(v) magnetisches Wechselwirken des Magnetfelds, das durch die vertikalen Spulen erzeugt wird, und den passenden Magnetenpaaren; und
(vi) Drehen der Drehwelle, so dass die passenden Magnetenpaare über die Spulen gedreht werden, wobei dabei ein zeitveränderlicher magnetischer Fluss erzeugt wird, wobei die Wirksamkeit und die Leistungsdichte des IEMG erhöht wird.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, wobei das Verfahren die Leistungserzeugungswirksamkeit auf etwa 90% gemäß IEC 60034-30 erhöht.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, wobei das Verfahren die Leistungserzeugungswirksamkeit auf etwa 90% gemäß Edict 553/2005 erhöht.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Auswählens des Winkels A aufweist, so dass er mehr als etwa 0° und weniger als etwa 180° beträgt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Auswählens der Form der Magneten aus einer Gruppe aufweist, die aus einer kreisförmigen Form oder einer polynomischen Form besteht.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anpassens der Quellen der Magnetfelder aufweist, damit sie sich mit entgegen gesetzten magnetischen Polen gegenüber liegen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anpassens der Quellen der Magnetfelder aufweist, damit sie sich mit gleichen magnetischen Polen gegenüber liegen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Konfigurierens des IEMG aufweist, um die Luftzwischenräume zwischen den Magneten und den Spulen zu minimieren und damit die Magnetfeldverluste zu reduzieren.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Beschichtens der Scheibenfläche mit einer nicht-magnetischen Schicht aufweist, so dass die Magnetfelder zwischen jedem der passenden magnetischen Paare distinkt und getrennt voneinander sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Trennens der Abschnitte aufweist, so dass der Betrieb des IEMG optimiert ist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Ausrichtens der Magnetenvorrichtungen auf einer Scheibenfläche mit dem gleichen magnetischen Pol aufweist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anordnens der Magneten in beliebig geformten, gekrümmten Linien von der Mitte der Scheibe zum Rand der Scheibe hin aufweist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anordnens der Magneten in einer Spirallinie von der Mitte der Scheibe bis hin zum Rand der Scheibe aufweist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Erhöhens der Leistungserzeugungswirksamkeit auf etwa 90% gemäß IEC 60034-30 aufweist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Erhöhens der Leistungserzeugungswirksamkeit auf etwa 90% gemäß Edict 553/2005 aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen integrierten elektrischen Motor/Generator (incorporated electric motor-generator, IEMG) bereitzustellen, wobei der IEMG aufweist:

(i) eine Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsgeneratorabschnitt und mindestens einen zentralen Motorabschnitt aufweisen; wobei jeder der Umgebungsgeneratorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander angrenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei jeder der zentralen Motorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passenden Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind;
(ii) eine Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im Umgebungsgeneratorabschnitt um den Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im zentralen Motorabschnitt vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; und
(iii) eine Drehwelle, die auf den Scheibenflächen befestigt ist.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der Winkel A größer als etwa 0° und geringer als etwa 180° ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG die Leistungserzeugungswirksamkeit gemäß IEC 60034-30 auf etwa 90% erhöht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der Elektromotor die Leistungserzeugungswirksamkeit gemäß Edict 553/2005 auf etwa 90% erhöht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Form der Magneten aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer kreisförmigen Form oder einer polynomischen Form besteht.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Form der Magneten von beliebiger Größe ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magneten zumindest teilweise aus Eisen oder einer beliebigen anderen ferromagnetischen Zusammensetzung gebildet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei sich die Quellen der Magnetfelder mit entgegen gesetzten magnetischen Polen gegenüber liegen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei sich die Quellen der Magnetfelder mit gleichen magnetischen Polen gegenüber liegen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG derart konfiguriert ist, um die Luftzwischenräume zwischen den Magneten und den Spulen zu minimieren und damit die Magnetfeldverluste zu reduzieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magnetfelder zwischen jedem der passenden Magnetenpaare aufgrund der Scheibenflächen, die eine nicht-magnetische Schicht aufweisen, distinkt und getrennt voneinander sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG eine Mehrzahl von Spulenträgerstrukturen zum Aufhängen des Spulenarrays aufweist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Spulen in einer ersten Richtung gewickelt oder umkehrbar in einer entgegen gesetzten Richtung gewickelt sind, um entgegen gesetzte Magnetfelder für denselben Strom zu erzeugen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei der IEMG zusätzlich entgegen gesetzt gewickelte Spulen aufweist, die in demselben Array angeordnet sind, um die Generatorwirksamkeit zu optimieren.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei sich der Umgebungsgeneratorabschnitt am Umfang der Scheibe befindet und sich der Motorabschnitt mittig auf der Scheibe befindet.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei eine Trennlinie zwischen den Abschnitten so variiert wird, dass der Betrieb des IEMG optimiert ist.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei alle Magneteinrichtungen auf einer Scheibe mit demselben magnetischen Pol ausgerichtet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die passenden Magnetenpaare gegenüber den Polen ein Magnetfeld einer Anziehungskraft erzeugen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die obere Fläche der oberen Scheibe und die untere Fläche der unteren Scheibe die Eisenwände oder anderen Wände aus Material mit niedrigem Magnetfeldwiderstand des Generatorpakets kontaktieren, um somit einen niedrigen Verlustmediumspfad für das Magnetfeld bereitzustellen.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magneten auf beliebig geformten, gekrümmten Linien von der Mitte der Scheibe hinaus zu dem Rand der Scheibe angeordnet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Magneten auf einer Spirallinie von der Mitte der Scheibe hin bis zum Rand der Scheibe angeordnet sind.
Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den wie oben definierten IEMG bereitzustellen, wobei die Neigungswinkel des Umgebungsgeneratorabschnitts für verschiedene konzentrische Ringe auf der Scheibenfläche unterschiedlich sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Integrieren eines Elektromotors mit einem elektrischen Generator offenbart. Das Verfahren weist Schritte auf, die unter anderem aus den folgenden ausgewählt sind:

(i) Bereitstellen eines integrierten elektrischen Motor/Generators (IEMG) mit:
a. einer Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsgeneratorabschnitt und mindestens einen zentralen Motorabschnitt aufweisen; wobei jeder der Umgebungsgeneratorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander angrenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei jeder der zentralen Generatorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passenden Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind;
b. einer Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im Umgebungsgeneratorabschnitt um den Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im zentralen Motorabschnitt vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; und
c. einer Drehwelle, die auf den Scheibenflächen befestigt ist;
(ii) Anlegen einer elektrischen Spannung an die geneigten elektromagnetischen Spulen, wodurch ein axiales Magnetfeld innerhalb der Spulen erzeugt wird;
(iii) magnetisches Wechselwirken des Magnetfelds, das durch die geneigten Spulen erzeugt wird, und den passenden Magnetenpaaren;
(iv) Erzeugen von elektrischen Strom in jeder der vertikalen Spulen im zentralen Generatorabschnitt;
(v) magnetisches Wechselwirken des Magnetfelds, das durch die vertikalen Spulen erzeugt wird, und den passenden Magnetenpaaren; und
(vi) Drehen der Drehwelle, so dass die passenden Magnetenpaare über die Spulen gedreht werden, wobei dabei ein zeitveränderlicher magnetischer Fluss erzeugt wird, während die Wirksamkeit und die Leistungsdichte des IEMG erhöht wird.

Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, wobei das Verfahren die Leistungserzeugungswirksamkeit auf etwa 90% gemäß IEC 60034-30 erhöht.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, wobei das Verfahren die Leistungserzeugungswirksamkeit auf etwa 90% gemäß Edict 553/2005 erhöht.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Auswählens des Winkels A aufweist, so dass er mehr als etwa 0° und weniger als etwa 180° beträgt.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Auswählens der Form der Magneten aus einer Gruppe aufweist, die aus einer kreisförmigen Form oder einer polynomischen Form besteht.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anpassens der Quellen der Magnetfelder aufweist, damit sie sich entgegen gesetzten magnetischen Polen gegenüber liegen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anpassens der Quellen der Magnetfelder aufweist, damit sie sich mit gleichen magnetischen Polen gegenüber liegen.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Konfigurierens des IEMG aufweist, um die Luftzwischenräume zwischen den Magneten und den Spulen zu minimieren und damit die Magnetfeldverluste zu reduzieren.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Beschichtens der Scheibenfläche mit einer nicht-magnetischen Schicht aufweist, so dass die Magnetfelder zwischen jedem der passenden magnetischen Paare distinkt und getrennt voneinander sind.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Trennens der Abschnitte aufweist, so dass der Betrieb des IEMG optimiert ist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Ausrichtens der Magnetenvorrichtungen auf einer Scheibenfläche mit demselben magnetischen Pol aufweist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anordnens der Magneten in beliebig geformten, gekrümmten Linien von der Mitte der Scheibe zu dem Rand der Scheibe hin aufweist.
Im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung wird ein wie oben definiertes Verfahren offenbart, das zusätzlich den Schritt des Anordnens der Magneten in einer Spirallinie von der Mitte der Scheibe bis hin zum Rand der Scheibe aufweist.
Kurze Beschreibung der Figuren
Für ein besseres Verständnis der Erfindung bezüglich deren Ausführungsformen wird auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen Bezugszeichen entsprechende Elemente über die Abschnitte hinweg kennzeichnen, und in denen
1 ein schematisches Blockschaltbild einer Anordnung darstellt, die einen integrierten Motor/Generator gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst, der durch einen Leistungsverstärker angetrieben wird;
2 eine nicht maßstabsgetreue Querschnittsansicht des zylindrisch geformten integrierten Motor/Generators gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
3 eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht einer kreisförmigen Scheibenfläche darstellt, die zum Befestigen eines Arrays von Magneten verwendet wird und die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung einen Umgebungsmotorabschnitt und einen zentralen Generatorabschnitt aufweist;
4 eine nicht maßstabsgetreue Querschnittsansicht von zwei angrenzenden Abschnitten von kreisförmigen Scheiben darstellt, an denen Magneten befestigt sind, die gemäß der vorliegenden Erfindung eine Motoranordnung und eine Generatoranordnung aufweisen;
5a eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht einer Scheibenfläche darstellt, an der kreisförmige Magneten, die entlang einer ersten radialen Linie angeordnet sind, und hexagonal geformte Magneten, die entlang einer zweiten radialen Linie angeordnet sind, gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung befestigt sind;
5b eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht einer Scheibenfläche darstellt, an der kreisförmige Magneten befestigt sind, die entlang einer radialen Linier angeordnet sind und die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in ihrer Größe von der Scheibenmitte zum Scheibenrand hin anwachsen;
5c eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht einer Scheibenfläche darstellt, an der kreisförmige Magneten befestigt sind, die gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entlang einer gekrümmten radialen Linie angeordnet sind; und
5d eine nicht maßstabsgetreue Draufsicht einer Scheibenfläche darstellt, an der kreisförmige Magneten befestigt sind, die entlang einer Spirallinie von der Scheibenmitte zum Scheibenrand hin gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angeordnet sind.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die folgende Beschreibung wird neben all den Kapiteln der vorliegenden Erfindung bereitgestellt, um es dem Fachmann zu ermöglichen, von der Erfindung Gebrauch zu machen, und erläutert die besten Ausführungsformen, die vom Erfinder zur Ausführung dieser Erfindung berücksichtigt wurden. Verschiedene Änderungen werden allerdings für den Fachmann offensichtlich erscheinen, da die allgemeinen Prinzipien der vorliegenden Erfindung speziell dafür definiert wurden, einen elektrischen Motor/Generator bereitzustellen.
In der nachfolgenden detaillierten Beschreibung werden zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu ermöglichen. Der Fachmann wird allerdings verstehen, dass diese Ausführungsformen auch ohne diese spezifischen Details ausgeführt werden können. Die Bezugnahme auf ”eine Ausführungsform” in dieser Beschreibung bedeutet, dass ein bestimmtes Merkmal, eine Struktur, oder Besonderheit, die in Verbindung mit der Ausführungsform beschrieben wird, in mindestens einer Ausführungsform der Erfindung enthalten ist. Daher ist das Auftreten der Formulierung ”in einer Ausführungsform” an verschiedenen Stellen dieser Beschreibung nicht notwendigerweise jedes Mal auf die gleiche Ausführungsform oder Erfindung bezogen. Darüber hinaus können die besonderen Merkmale, Strukturen, oder Besonderheiten auf jede geeignete Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen kombiniert werden.
Die Zeichnungen erläutern die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die hierin offenbarten Ausführungsformen der Erfindung sind die besten Betriebsweisen, die von den Erfindern berücksichtigt wurden, um die Erfindung in einer kommerziellen Umgebung auszuführen, wenngleich es sich versteht, dass verschiedene Abänderungen innerhalb der Parameter der vorliegenden Erfindung umfasst sind.
Der Begriff ”Elektromotor” oder ”Motor” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf eine Vorrichtung, die elektrische Spannung in mechanische Rotationskraft umwandelt.
Der Begriff ”Rotor” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf den rotierenden Abschnitt des Motors, der um die Motorwelle rotiert.
Der Begriff ”Stator” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf den festen Abschnitt des Motors, der eine Magnetfeldkraft auf den Rotor erzeugt.
Der Begriff ”elektromagnetische Spule” oder ”Spule” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf ein Bauteil, das aus einer Mehrzahl von Leiterdrahtwicklungen um einen ferromagnetischen Kern gebildet ist.
Der Begriff ”Spulenträgerstruktur” oder ”Trägerstruktur” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf einen Motorstatoraufbau zum Halten bzw. Tragen der Spulenarrays.
Der Begriff ”ferromagnetischer Kern” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf eine Materialstruktur aus Stoffen wie Eisen, Nickel oder Kobalt und verschiedene Legierungen, die eine extrem hohe magnetische Permeabilität, eine charakteristische Sättigungsgrenze und eine magnetische Hysterese aufweisen.
Der Begriff ”Permanentmagnetfeldquelle” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf eine Vorrichtung, die aus einem speziellen Material gebildet ist, das eigenständig über eine lange Zeit ein Magnetfeld aufbaut.
Der Begriff ”Magneteinrichtung” oder ”Magnet” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf eine Permanentmagnetfeldquelle oder ein gleichartiges Eisenteil. Ein Magnetfeld wird zwischen einem beliebigen, sich gegenüber liegenden Magnetenpaar erzeugt.
Der Begriff ”nicht magnetisches Material” bezieht sich im Folgenden in einer nicht einschränkenden Art und Weise auf Materialien, bei denen die Magnetfelder der einzelnen Atome zufällig angeordnet sind und daher dazu neigen sich aufzuheben.
Der Begriff ”ungefähr” bezieht sich im Folgenden auf einen Bereich von 25% unter oder über dem entsprechenden Wert.
Der Begriff ”International Electrotechnical Commission (IEC) 60034-30” bezieht sich im Folgenden auf einen von der IEC neu entwickelten Standard; 'IEC 60034-30, Effizienzklassen von Eingeschwindigkeits-Drei-Phasen-Induktionskäfigmotoren'.
Der Standard zielt darauf ab, einen weltweit harmonisierten Satz von Leistungskennzeichnungen bereitzustellen, die Energieeffizienzklassen von Eingeschwindigkeits-Drei-Phasen-Induktionskäfigmotoren kategorisieren. Der Bereich der in Frage kommenden Motoren betrifft Drei-Phasen-Induktionskäfigmotoren bei 50 Hz oder 60 Hz, die:

– eine Nennleistung zwischen 0,75 kW und 200 kW aufweisen;
– eine Nennspannung von bis zu 1000 V aufweisen;
– im Dauerbetrieb laufen –S1;
– einen Schutzgrad von IP4x oder höher aufweisen;

Der Begriff "Edict 553/2005" bezieht sich im Folgenden auf eine aktuelle Reglementierung aus Ende 2005. Die erste Reglementierung des ”Energieeffizienzgesetzes” für Elektromotoren, eingeführt im Jahr 2002, legt zwei Sätze von Minimaleffizienzleistungsstandards (Minimum Efficiency Performance Standard; MEPS) fest, für 'Standard-' (obligatorisch) und 'Hochleistungs-' (fakultativ) Motoren (siehe Agenor Gomes Pinto Garcia, Alexandre S. Szklo, Roberto Schaeffer und Michael A McNeil, "Energy-efficiency standards for electric motors in Brazilian industry", Energie Policy, Band 35, Ausgabe 6, Juni 2007, Seiten 3424–3439).
Die vorliegende Erfindung verwendet bewegliche gepackte Arrays von passenden Magnetenpaaren, die Magnetfelder zwischen sich aufweisen, und passende stationäre gepackte Arrays, die zwischen den passenden Magnetenpaaren angeordnet sind. Das geneigte Magnetfeld von jedem Paar und die passende geneigte elektromagnetische Spule werden für den Motorabschnitt des Motor/Generators verwendet. Die senkrechten Magnetfelder zwischen jedem der passenden Magnetenpaare und den passenden elektromagnetischen Spulen werden für den Generatorabschnitt des Motors verwendet. Eine integrierte Motor/Generator Vorrichtung kann daher mühelos zusammengestellt werden. Das Konfigurationskonzept beinhaltet einen wirksamen Motor mit hoher Leistungsdichte. Das Konfigurationskonzept beinhaltet ebenso einen wirksamen Generator mit hoher Leistungsdichte. Die integrierte Motor/Generatorvorrichtung erhöht die Wirksamkeit noch weiter.
Es wird nun auf 1, ein schematisches Blockschaltbild einer integrierten Motor/Generator-Anordnung, Bezug genommen. Der integrierte Motor/Generator 10 weist eine einzigartige Konfiguration auf, die in einem ersten Abschnitt dazu geeignet ist, als Motor betrieben zu werden, und die in einem zweiten Abschnitt dazu geeignet ist, als Generator betrieben zu werden, indem sie unwesentliche Veränderungen zur Grundkonfiguration beinhaltet. Die Motoreingangsspannung 14 ist mit den elektromagnetischen Spulen im Motorabschnitt verbunden, um den Motorrotor zu drehen. Gleichartige elektromagnetische Spulen im Generatorabschnitt, die anders ausgerichtet sind, erzeugen eine elektrische Ausgangsspannung 11. Die Ausgangsspannung 11 wird in den Leistungsverstärker 12 zurückgeführt, der auch mit der Eingangsspannung 13 verbunden ist. Der Leistungsverstärker 12 gleicht die Phase der Eingangsspannung 13 und der Generatorausgangsspannung 11 an, die weniger elektrischen Leistungsverbrauch aufnimmt, indem die zurückgeführte Spannung 11 von der Eingangsspannung 13 abgezogen wird und folglich die Motorwirksamkeit erhöht.
Es wird nun auf 2, eine nicht maßstabsgetreuen Querschnittsansicht der Motor/Generator Ausführungsform, Bezug genommen. Ein zylinderförmiger Motor-Generator dreht sich um die Welle 22, die an der Symmetrieachse des Zylinders angeordnet ist. Die Scheiben 23a, 23b, 23c, die an der Motorwelle 22 befestigt sind, bilden die Infrastruktur des Motor/Generatorrotors. Ein Array von Magneten ist an der Bodenfläche der Scheibe 23a befestigt. Ebenso ist ein Array von Magneten an der oberen Fläche der Scheibe 23b befestigt. Die Magnetenarrays dieser angrenzenden Flächen sind in passenden Paaren (passende Magnetenpaare) gegenüber liegend angeordnet. Ebenso sind die sich gegenüber liegenden Magnetenarraypaare an der Bodenfläche der Scheibe 23b und an der oberen Fläche der Scheibe 23c befestigt. Die Spulenträgerstrukturen 24a und 24b bilden die Infrastruktur des Motor/Generatorstators. Die Spulenträgerstruktur 24a trägt eine Mehrzahl von elektromagnetischen Spulen zwischen jedem der passenden Magnetenpaare, die an den Scheiben 23a und 23b befestigt sind. Ebenso trägt die Spulenträgerstruktur 24b eine Mehrzahl von Spulen zwischen jedem der passenden Magnetenpaare, die an den Scheiben 23b und 23c befestigt sind. Die Magnetfelder der passenden Magnetenpaare und der entsprechenden Spulen, die in senkrechten Abschnitten 20a und 20b angeordnet sind, sind gleichermaßen geneigt. Eine Spannung, die in diesem Abschnitt an die Spulen angelegt wird, erzeugt ein axial geneigtes Magnetfeld. Die Wechselwirkung zwischen den Magnetfeldern der Spulen und den Magnetfeldern der passenden Magnetenpaare erzeugt einen Kraftvektor in dieselbe Richtung, der Komponenten aufweist, die ein Drehmoment auf den Rotor ausüben. Dieser Abschnitt ist daher der Motorabschnitt der Vorrichtung. Die Magnetfelder der passenden Magnetenpaare und der entsprechenden Spulen, die im mittigen Abschnitt 21a und 21b angeordnet sind, sind vertikal ausgerichtet. Wenn sich der Rotor dreht, leiten die senkrechten Magnetfelder zwischen den passenden Magnetenpaaren einen zeitveränderlichen magnetischen Fluss durch die senkrechten Spulen ein, was eine Spannung in den Spulen erzeugt. Die senkrechten Spulen sind mit der Ausgangsspannung des Generatorabschnitts verbunden. Die Motorkonfiguration wird daher in einen Generator umgewandelt, indem die senkrechte Anordnung mehr verwendet wird als die geneigte Anordnung.
In der obigen Ausführungsform umfasst der Motor in einer nicht einschränkenden Art und Weise drei Scheiben mit vier magnetischen Scheibenarrays. Jedoch liegt jede geeignet Anzahl an Scheiben, die verwendet wird, im Rahmen der Erfindung.
Der Neigungswinkel, der in jeder Ausrichtung in Bezug auf die Hauptlängsachse der Scheibe eine Größe zwischen 0° und 180° aufweisen kann, kann an verschiedenen Stellen innerhalb des Motor/Generatorvolumens unterschiedlich sein, um den Motorbetrieb und die -wirksamkeit zu optimieren.
Der Magnet kann eine polygonale oder kreisförmige Form aufweisen und ist entweder eine Magnetfeldquelle, üblicherweise gebildet aus einem Seltene-Erden-Material wie Samarium, Neodym oder einem Eisenelement. Die Struktur ist in Eisenwände mit geringen magnetischen Verlusten eingeschlossen, die geeignet sind, die Magnetfeldlinien zu schließen, wobei die Verluste minimiert werden.
Die Scheiben bestehen aus magnetischen Materialien, die mit der aus Eisen geformten Motorwelle und dem aus Eisen geformten Motorgehäuse verbunden sind, um einen Pfad mit geringem magnetischem Widerstand zum Magnetfeld jeden Paares bereitzustellen. Luftzwischenräume zwischen den Spulen und den passenden Magnetenpaaren der Anordnung sind minimiert, um die durch diese entstehenden Magnetfeldverluste zu minimieren.
Die durch eine Mehrzahl von passenden Magnetenpaaren entstehende hohe magnetische Flussdichte, eine dichte Struktur von passenden Magnetenpaare und passenden Generatorspulen, die minimale Größe von Luftzwischenräumen zwischen den Spulen und Magneten zur Minimierung der Magnetfeldverluste werden für diese Erfindung verwendet, um einen hochwirksamen elektrischen Motor/Generator mit hoher Leistungsdichte bereitzustellen.
Die Wicklungen der elektromagnetischen Spulen können in zwei entgegen gesetzten Richtungen ausgebildet sein, wodurch entgegen gesetzte Magnetfelder und folglich entgegen gesetzt gerichtete Kraftvektoren erzeugt werden. In einer Ausführungsform kann das Spulenarray umkehrbar gewickelte Spulen aufweisen, die in dem Array angeordnet sind und verwendet werden, um die Motor/Generator-Wirksamkeit zu optimieren.
Es wird nun auf 3, eine Draufsicht einer Motor/Generatorscheibe, Bezug genommen, die die Motor- und Generatorabschnitte darstellt. Der Umgebungsmotorabschnitt 30 erstreckt sich vom Scheibenrand nach innen. Der Generator umfasst den kleineren mittigen Abschnitt 31 der Scheibe. Das Drehmoment, das am Rotor anliegt, ist am Scheibenrand am größten. Aus diesem Grund wird der äußere Abschnitt der Drehscheiben für den Motor und der mittige innere Abschnitt der Scheibe zum Aufbau des Generators verwendet.
Es wird nun auf 4, eine Querschnittsansicht eines Ausschnitts von zwei angrenzenden Scheiben, die Magnetenpaare aufweisen, die an ihnen befestigt sind, Bezug genommen. Die passenden Magnetenpaare sind im Motorabschnitt versetzt angeordnet, um ein geneigtes Magnetfeld zu bilden, und sind im Generatorabschnitt nicht versetzt angeordnet, um senkrechte Magnetfelder zwischen ihnen zu bilden.
Am Generatorabschnitt sind der Magnet 45a, der an der Scheibe 40a befestigt ist, und der Magnet 45b, der an der Scheibe 40b befestigt ist, ein Paar von Permanentfeldquellen. Die Permanentmagnetquelle 45b weist einen magnetischen Nordpol auf, der nach oben weist, und die Permanentmagnetquelle 45a weist einen magnetischen Südpol auf, der nach unten zeigt. Folglich erzeugt das Magnetfeld zwischen diesem Paar eine senkrechte Anziehungskraft.
Am Generatorabschnitt sind der Magnet 44a und der Magnet 44b ebenfalls Permanentmagneten mit ihren gemeinsamen Nordpolen. Folglich erzeugt das Magnetfeld zwischen diesem Paar eine senkrechte abstoßende Kraft.
Am Motorabschnitt ist der Magnet 43a ein Eisenteil und der Magnet 43b ist eine Permanentmagnetfeldquelle von beliebiger Polausrichtung. Ein geneigtes Magnetfeld wird zwischen diesem Magnetenpaar erzeugt, indem das Eisenteil 43a durch die Permanentmagnetfeldquelle 43b magnetisiert wird.
Am Motorabschnitt ist der Magnet 42a eine Permanentmagnetfeldquelle und der Magnet 42b ein Eisenteil. Dieses Magnetenpaar ist daher gegenüber dem Magnetenpaar 43a und 43b angeordnet und weist auch ein geneigtes Magnetfeld auf.
Das Magnetfeld der elektromagnetischen Spule, die zwischen den passenden Magnetenpaaren angeordnet ist und an der elektrische Spannung anliegt, wechselwirkt im Motorabschnitt mit dem geneigten Magnetfeld des Paares. Der Versatz zwischen den Magnetenpaaren stimmt nicht mit einer radialen Linie der Scheibe überein. Die Wechselwirkung zwischen dem Magnetfeld der passenden Magnetenpaare und dem Magnetfeld der entsprechenden Spule erzeugt folglich einen Kraftvektor, der eine tangentiale Komponente an der Scheibe hat, die ein Drehmoment auf den Motorrotor ausübt.
Wenn sich der Rotor dreht, wird am Generatorabschnitt der zeitveränderliche magnetische Fluss an die senkrechten Spulen angelegt und erzeugt eine elektrische Spannung in jeder der Generatorspulen.
Es wird nun auf 5a Bezug genommen, die eine Draufsicht einer Scheibe des Motors ist, die eine Ausführungsform der Magnetenanordnung auf der Motor/Generatorscheibe 50 zeigt. Ein Array von Magneten kann versetzt entlang angrenzender radialer Linien auf der Scheibe angeordnet sein. Zum Beispiel ist eine Reihe von rund geformten Magneten 51 entlang einer radialen Linie angeordnet und eine angrenzende Linie von Magneten ist bezüglich der radialen Linie 51 versetzt. In gleicher Weise kann eine Reihe von sechseckig geformten Magneten 56 entlang einer radialen Linie angeordnet sein. Die angrenzenden sechseckig geformten radialen Linien müssen nicht notwendigerweise versetzt sein, indem sie Seite an Seite gut auf angrenzenden radialen Linien passen.
Die Scheibe ist aus magnetischem Material, um einen niedrigen Magnetfeldwiderstand vorzusehen. Die Scheibenfläche ist mit einem nichtmagnetischen Material beschichtet, um für eine magnetische Isolation zwischen den Magneten zu sorgen. Die Magnetscheibe ist mit der aus Eisen gebildeten Welle und dem Motorgehäuse in Kontakt, um für einen niedrigen magnetischen Feldwiderstand für die passenden Magnetenpaare zu sorgen.
Es wird nun Bezug auf 5b genommen, die eine Draufsicht einer Scheibe ist, die eine Magnetenanordnung auf der Motor/Generatorscheibe 50 zeigt. Ein Array von Magneten kann entlang radialer Linien auf der Scheibe angeordnet sein. Zum Beispiel ist die Reihe von rund geformten Magneten 52 entlang einer radialen Linie angeordnet. Die Magneten, die entlang einer radialen Linie angeordnet sind, weisen eine schrittweise anwachsende Größe auf. Dies erlaubt eine leichtere Anordnung von Magneten entlang aneinander grenzender radialer Linien.
Die Scheibe ist aus magnetischem Material, um einen niedrigen Magnetfeldwiderstand für das Magnetfeld der passenden Magnetenpaare vorzusehen. Die Scheibenfläche ist mit einem nichtmagnetischen Material beschichtet, um für eine magnetische Isolation zwischen den Magneten zu sorgen. Die Magnetscheibe kontaktiert das aus Eisen gebildete Motorgehäuse, um für einen niedrigen Magnetfeldwiderstand für die passenden Magnetenpaare zu sorgen.
Es wird nun auf 5c Bezug genommen, die eine andere Magnetenanordnung auf der Motor/Generatorscheibe 50 zeigt. Ein Array von Magneten ist entlang einer gekrümmten Linie von der Scheibenmitte bis zum Scheibenrand hin angeordnet, und nicht entlang einer geraden radialen Linie wie in den vorhergehenden Figuren.
Die Scheibe ist aus magnetischem Material, um einen niedrigen Magnetfeldwiderstand für das Magnetfeld der Magneten vorzusehen. Die Scheibenfläche ist mit einem nichtmagnetischen Material beschichtet, um für eine magnetische Isolation zwischen den Magneten zu sorgen. Die Magnetscheibe kontaktiert das aus Eisen gebildete Motorgehäuse, um für einen niedrigen Magnetfeldwiderstand für die passenden Magnetenpaare zu sorgen.
Es wird nun auf 5d Bezug genommen, die eine Draufsicht einer Scheibenausführungsform ist, die eine weitere Magnetenanordnung auf der Motorscheibe 50 zeigt. Ein Array von Magneten ist entlang einer Spirale 55 angeordnet, die in der Scheibenmitte beginnt und sich bis hin zum Scheibenrand erstreckt.
Die Scheibe ist aus magnetischem Material, um einen niedrigen Magnetfeldwiderstand für das Magnetfeld der Magneten vorzusehen. Die Scheibenfläche ist mit einem nichtmagnetischen Material beschichtet, um für eine magnetische Isolation zwischen den Magneten zu sorgen. Die Magnetscheibe kontaktiert das aus Eisen gebildete Motorgehäuse, um für einen niedrigen Magnetfeldwiderstand für die passenden Magnetenpaare zu sorgen.
Die Ausführungsformen der Magnetenanordnung im Rahmen der Erfindung können eine Mehrzahl an Vorrichtungsgrößen und Formen umfassen, die unterschiedlich als Arrays von Magneten angeordnet sein können.
Der Neigungswinkel des Magnetfelds der passenden Magnetenpaare kann bezüglich der Hauptlängsachse der Scheibe von unterschiedlichem Winkel und unterschiedlicher Richtung sein.
Es versteht sich, dass die zuvor beschriebenen Verfahren auf viele Art und Weisen einschließlich des Veränderns der Reihenfolge der Schritte und/oder gleichzeitiger Durchführung einer Mehrzahl von Schritten variiert werden können.
Es sollte ebenfalls gewürdigt werden, dass die oben beschriebene Beschreibung von Verfahren und Vorrichtungen derart zu interpretieren ist, dass sie eine Vorrichtung zur Ausführung der Verfahren und Verfahren zur Verwendung der Vorrichtungen umfasst.
Für die Hauptausführungsformen der Erfindung ist die bestimmte Wahl von Typ und Modell nicht entscheidend, allerdings kann das relevant sein, wo diese ausdrücklich gekennzeichnet sind. Die vorliegende Erfindung wurde beschrieben, indem detaillierte Beschreibungen von ihren Ausführungsformen verwendet wurden, die beispielhalber bereitgestellt wurden und nicht dazu gedacht sind, den Umfang der Erfindung einzuschränken. Es sollen keine Einschränkungen, keine allgemeinen oder durch Ausdrücke wie ”können”, ”sollen”, ”bevorzugt”, ”müssen” oder andere Ausdrücke, die einen Grad an Wichtigkeit oder Motivation andeuten, als Einschränkung des Bereichs der Ansprüche oder deren Entsprechungen betrachtet werden, es sei denn diese sind ausdrücklich in einem solchen Anspruch als wörtliche Einschränkung auf diesen Bereich vorhanden. Es versteht sich, dass Merkmale und Schritte, die bezüglich einer Ausführungsform beschrieben wurden, auch in anderen Ausführungsformen verwendet werden können, und dass nicht alle Ausführungsformen der Erfindung alle Merkmale und/oder Schritte aufweisen, die in einer bestimmten Figur gezeigt sind oder bezüglich einer der Ausführungsformen beschrieben sind. Die Offenbarung sollte komplett von einem kombinatorischen Blickwinkel betrachtet werden, wobei jede betrachtete Ausführungsform von jedem Element in Verbindung mit jeder Anderen Ausführungsform von jedem Element offenbart ist (und tatsächlich in verschiedenen Kombinationen von kompatiblen Umsetzungen von Veränderungen in einem Element). Veränderungen von beschriebenen Ausführungsformen werden Fachmännern einfallen. Weiterhin sollen die Ausdrücke ”aufweisen”, ”umfassen”, ”haben” und ihre Verbformen, wenn sie in den Ansprüchen verwendet werden, ”umfassend aber nicht notwendigerweise beschränkt auf” bedeuten. Mit jedem Element, das in den Ansprüchen im Singular vorhanden ist, ist ein oder mehrere Elemente wie beansprucht gemeint, und wenn eine Wahlmöglichkeit für eine oder mehrere einer Gruppe geboten ist, soll das so interpretiert werden, dass der Anspruch nur ein Element benötigt, das von den verschiedenen Möglichkeiten gewählt ist, und er nicht eine von jeder Möglichkeit benötigt. Die Zusammenfassung soll nicht als Beschränkung des Bereichs der Anmeldung oder der Ansprüche interpretiert werden.
Es wird angemerkt, dass einige der oben beschriebenen Ausführungsformen die beste Betriebsweise, die vom Erfinder berücksichtigt wurde, beschreiben können und daher Anordnungen, Handlungen oder Details von Anordnungen und Handlungen umfassen, die für die Erfindung nicht wesentlich sind, und die als Beispiele beschrieben sind. Anordnung und Handlungen, die hierin beschrieben sind, können durch Äquivalente, die dieselbe Funktion ausführen ersetzt werden, sogar wenn die Anordnung oder Handlung unterschiedlich ist, wie es im Stand der Technik bekannt ist. Daher wird der Bereich der Erfindung nur durch die Elemente und Merkmale, die in den Ansprüchen verwendet werden, beschränkt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

US 4684814 [0006]
US 5731649 [0007]
WO 2006/108146 [0008]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

IEC 60034-30 [0021]
Edict 553/2005 [0022]
IEC 60034-30 [0042]
Edict 553/2005 [0043]
IEC 60034-30 [0054]
Edict 553/2005 [0055]
IEC 60034-30 [0058]
Edict 553/2005 [0059]
IEC 60034-30 [0079]
Edict 553/2005 [0080]
International Electrotechnical Commission (IEC) 60034-30 [0113]
”Edict 553/2005” bezieht sich im Folgenden auf eine aktuelle Reglementierung aus Ende 2005 [0115]
Agenor Gomes Pinto Garcia, Alexandre S. Szklo, Roberto Schaeffer und Michael A McNeil, ”Energy-efficiency standards for electric motors in Brazilian industry”, Energie Policy, Band 35, Ausgabe 6, Juni 2007, Seiten 3424–3439 [0115]

Claims

Integrierter elektrischer Motor/Generator (incorporated electric motor-generator; IEMG) mit: (i) einer Mehrzahl von Scheibenflächen, die eine Hauptlängsachse, mindestens einen Umgebungsmotorabschnitt und mindestens einen zentralen Generatorabschnitt aufweisen; wobei jeder der Umgebungsmotorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von versetzten Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von geneigten Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die geneigten Magnetfelder in einem Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei jeder der zentralen Generatorabschnitte der Scheibenflächen an ein Array von Magneten gekoppelt ist; wobei die Magneten als passende Magnetenpaare auf zwei aneinander grenzenden Scheibenflächen angeordnet sind, um eine Mehrzahl von vertikalen Magnetfeldern zwischen den passenden Magnetenpaaren zu erzeugen; wobei die vertikalen Magnetfelder vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; (ii) einer Mehrzahl von stationären Trägerstrukturen, wobei jede ein elektromagnetisches Spulenarray aufweist; wobei jede Spule zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordnet ist; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im Umgebungsmotorabschnitt um den Winkel A bezüglich der Hauptlängsachse geneigt sind; wobei die zwischen jedem der passenden Magnetenpaare angeordneten Spulen im zentralen Generatorabschnitt vertikal bezüglich der Hauptlängsachse angeordnet sind; und (iii) einer Drehwelle, die auf den Scheibenflächen befestigt ist.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei der Winkel A größer als etwa 0° und geringer als etwa 180° ist.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei er die Leistungserzeugungswirksamkeit gemäß IEC 60034-30 auf etwa 90% erhöht.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei er die Leistungserzeugungswirksamkeit gemäß Edict 553/2005 auf etwa 90% erhöht.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Form der Magneten aus einer Gruppe ausgewählt ist, die aus einer kreisförmigen Form oder einer polynomischen Form besteht.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Form der Magneten von beliebiger Größe ist.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Magneten zumindest teilweise aus Eisen oder einer beliebigen anderen ferromagnetischen Zusammensetzung bestehen.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei sich die Quellen der Magnetfelder mit entgegen gesetzten magnetischen Polen gegenüber liegen.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei sich die Quellen der Magnetfelder mit gleichen magnetischen Polen gegenüber liegen.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei der integrierte elektrische Motor/Generator derart konfiguriert ist, um die Luftzwischenräume zwischen den Magneten und den Spulen zu minimieren und damit die Magnetfeldverluste zu reduzieren.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Magnetfelder zwischen jedem der passenden Magnetenpaare aufgrund der Scheibenflächen, die eine nicht-magnetische Schicht aufweisen, distinkt und getrennt voneinander sind.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, der eine Mehrzahl von Spulenträgerstrukturen zum Aufhängen oder Halten der Spulenarrays aufweist.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Spulen in einer ersten Richtung gewickelt oder umkehrbar in eine entgegen gesetzte Richtung gewickelt sind, um entgegen gesetzte Magnetfelder für denselben Strom zu erzeugen.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1 oder 11, der zusätzlich entgegengesetzt gewickelte Spulen aufweist, die in demselben Array angeordnet sind, um die Generatorwirksamkeit zu optimieren.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei sich der Umgebungsmotorabschnitt am Umfang der Scheibe befindet und sich der Generatorabschnitt mittig auf der Scheibe befindet.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei eine Trennlinie zwischen den Abschnitten so variiert, dass der Betrieb des integrierten elektrischen Motors/Generators optimiert ist.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei alle Magneteinrichtungen auf einer Scheibe mit demselben magnetischen Pol ausgerichtet sind.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die passenden Magnetenpaare gegenüber den Polen ein Magnetfeld einer Anziehungskraft erzeugen.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die obere Fläche der oberen Scheibe und die untere Fläche der unteren Scheibe die Eisenwände oder anderen Wände aus Material mit niedrigem Magnetfeldwiderstand des Generatorpakets kontaktieren, um somit einen niedrigen Verlustmediumspfad für das Magnetfeld bereitzustellen.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Magneten auf beliebig geformten, gekrümmten Linien von der Mitte der Scheibe hinaus zu dem Rand der Scheibe angeordnet sind.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 1, wobei die Magneten auf einer Spirallinie von der Mitte der Scheibe hin bis zum Rand der Scheibe angeordnet sind.
Integrierter elektrischer Motor/Generator nach Anspruch 16, wobei die Neigungswinkel des Umgebungsmotorabschnitts für verschiedene konzentrische Ringe auf der Scheibenfläche unterschiedlich sind.