DE202013011233U1

DE202013011233U1 - Electric generator with variable magnetic saturation

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Publication number: DE202013011233U1
Application number: DE201320011233
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-12-17
Filing date: 2013-12-17
Publication date: 2014-02-03
Anticipated expiration: 2023-12-18
Also published as: DE202013011233U9

Abstract

Elektrischer Generator mit variabler magnetischer Sättigung, dadurch gekennzeichnet, dass kapazitive Wicklungen (3, 25, 26) im Innenkanal (2, 23) in einem magnetischen Kern (1, 27) angeordnet sind, in dem oszillierender Blindstrom fließt und dessen oszillierendes magnetisches Feld (17) um den magnetischen Kern (14) oszilliert und draußen an dem magnetischen Kern (1, 27) Erregerspule (11) angeordnet ist, dessen magnetische Feldstärke in dem gesamten Umfang (18) geschlossen ist und mindestens eine Induktionsspule (13) draußen am Magnetkern (1) angeordnet ist und das in der Induktionsspule (13) elektrische Wirkstrom induziert wird, wodurch die aufgenommene Blindleistung in abgegebene Wirkleistung umgewandelt wird.Electric generator with variable magnetic saturation, characterized in that capacitive windings (3, 25, 26) are arranged in the inner channel (2, 23) in a magnetic core (1, 27) in which the oscillating reactive current flows and its oscillating magnetic field ( 17) oscillates around the magnetic core (14) and is arranged outside on the magnetic core (1, 27) exciter coil (11), the magnetic field strength of which is closed over the entire circumference (18) and at least one induction coil (13) outside on the magnetic core (1) is arranged and in the induction coil (13) electrical active current is induced, whereby the absorbed reactive power is converted into released active power.

Description

Die Erfindung betrifft einen elektrischen Generator, der mit variabler magnetischer Sättigung betrieben wird und besteht aus einem magnetischen Kern aus weichem magnetischem Material, in dessen Innern ein Kanal ausgearbeitet ist, in dem zwei Spulen aus kapazitiven Wicklungen gewickelt sind. Die kapazitiven Wicklungen sind elektrisch so angeordnet, dass bei jeder halben Periode des pulsierenden Stroms die magnetischen Pole gegeneinander mit der gleichen Polarität wirken. Das ist der erste geschlossene magnetische Weg. Der zweite magnetische Weg besteht aus zwei Spulen, die draußen an dem magnetischen Kern gewickelt sind. Die erste Spule ist eine Erregerspule und wird mit Magnetisierungsgleichstrom bestromt. Die zweite Spule ist eine Induktionsspule. In die Induktionsspule wird elektrische Spannung induziert, deren Frequenz mit der Variation der magnetischen Sättigung bestimmt wird. Durch die zeitliche Änderung der magnetischen Sättigung im magnetischen Kern wird die Sättigungsflußdichte variiert, wodurch die effektive Permeabilität des magnetischen Kerns variiert. Ein so konstruierter elektrischer Generator wandelt die Blindleistung in Wirkleistung um.The invention relates to an electric generator which is operated with variable magnetic saturation and consists of a magnetic core of soft magnetic material, in the interior of which a channel is worked out, in which two coils of capacitive windings are wound. The capacitive windings are electrically arranged so that at each half period of the pulsating current, the magnetic poles act against each other with the same polarity. This is the first closed magnetic path. The second magnetic path consists of two coils wound outside on the magnetic core. The first coil is an excitation coil and is supplied with magnetizing DC current. The second coil is an induction coil. In the induction coil voltage is induced whose frequency is determined by the variation of the magnetic saturation. The temporal change of the magnetic saturation in the magnetic core varies the saturation flux density, thereby varying the effective permeability of the magnetic core. An electric generator designed in this way converts the reactive power into active power.

Im Stand der Technik ist bekannt, dass der elektrische Generator mit variabler magnetischer Sättigung betrieben wird und in dem DE-GM 20 2010 012 397 U1 sowie in dem EP 2 429 062 A2 beschrieben ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist der Generator unterschiedlich in der gesamten technischen Ausführung und in der Struktur. Gemäß dem Stand der Technik besteht der bekannte Generator aus mindestens zwei Ringkernen und die magnetische Sättigung ist in einem schmalen Volumen des Kerns begrenzt. Dadurch sind die Variation der effektiven Permeabilität und der magnetische Leitwert des Kerns limitiert. In der vorliegenden Erfindung wird der magnetische Weg für die Sättigung im gesamten Umfang des Magnetkerns durchgeführt. Der elektrische Generator im Stand der Technik hat nicht die Merkmale, die mit den Merkmalen der vorliegenden Erfindung vergleichbar sind.In the prior art, it is known that the electric generator is operated with variable magnetic saturation and in the DE-GM 20 2010 012 397 U1 as well as in the EP 2 429 062 A2 is described. According to the present invention, the generator is different in overall technical design and in structure. According to the prior art, the known generator consists of at least two ring cores and the magnetic saturation is limited in a narrow volume of the core. As a result, the variation of the effective permeability and the magnetic conductance of the core are limited. In the present invention, the magnetic path for saturation is performed in the entire circumference of the magnetic core. The electric generator in the prior art does not have the features that are comparable to the features of the present invention.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektrischen Hochleistungsgenerator zu schaffen, der in einem magnetischen Kern die Blindleistung in Wirkleistung umwandelt.The invention has for its object to provide a high-power electrical generator, which converts the reactive power into active power in a magnetic core.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung durch kennzeichnende Merkmale des ersten Anspruchs. Erfindungsgemäß wird ein elektrischer Generator geschaffen, bei dem in einem Ringkern und in zwei magnetischen Weglängen die magnetische Sättigung variiert, wodurch in der Induktionsspule gemäß dem Induktionsgesetz elektrischer Strom induziert wird.The solution of this object is achieved according to the invention by characterizing features of the first claim. According to the invention, an electric generator is provided in which the magnetic saturation varies in a toroidal core and in two magnetic path lengths, whereby electrical current is induced in the induction coil according to the law of induction.

Die wichtigsten Einheiten des vorliegenden elektrischen Generators sind die kapazitiven Wicklungen, die in einem inneren Kanal des Ringkerns gewickelt sind. In diesen kapazitiven Wicklungen fließt nur elektrischer Blindstrom, dessen höchster Wert mit Gleichung [1] definiert ist I = U(2Π·f·c) wo

U: = Spannung an den Kondensatoren 7, 8, 9, 10
Π: = Ludolfsche Zahl
f: = Frequenz der Spannung und des Stroms
C: = Gesamtkapazität der Kondensatoren 7, 8, 9, 10

The most important units of the present electrical generator are the capacitive windings wound in an inner channel of the toroidal core. In these capacitive windings only electrical reactive current flows, the highest value of which is defined by equation [1]

I = U (2Π · f · c)

Where

U: = Voltage on the capacitors 7 . 8th . 9 . 10
Π: = Ludolf's number
f: = Frequency of voltage and current
C: = Total capacity of the capacitors 7 . 8th . 9 . 10

Mittels der kapazitiven Wicklung erreicht man beliebige Höhen des elektrischen Blindstroms, mit dem die variierte magnetische Sättigung bestimmt wird. Mit der variierte magnetischen Sättigung variiert simultan die magnetische Flußdichte in der Induktionsspule und gemäß dem Induktionsgesetz wird elektrische Wirkleistung induziert.By means of the capacitive winding one reaches any heights of the electric reactive current with which the varied magnetic saturation is determined. With the varied magnetic saturation, the magnetic flux density in the induction coil varies simultaneously, and according to the law of induction, active electric power is induced.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained below with reference to embodiments with reference to the drawings.

Es zeigt schematischIt shows schematically

1 zum Teil im Querschnitt und zum Teil in Seitenansicht einen Ringkern mit einem inneren Kanal und kapazitiven Wicklungen, die am elektrischen Schaltkreis angeschlossen sind sowie eine Erregerspule und eine Induktionsspule, die am Ringkern gewickelt sind. 1 partly in cross-section and partly in side elevation a toroidal core having an inner channel and capacitive windings connected to the electrical circuit, and an excitation coil and an induction coil wound on the toroidal core.

2 zum Teil im Querschnitt und zum Teil in Seitenansicht einen Ringkern, der aus mehreren Segmenten und einem inneren Kanal besteht. 2 partly in cross-section and partly in side view of a toroidal core, which consists of several segments and an inner channel.

3 im Querschnitt zwei Ringkerne mit geschnitteten Seiten, die Teile für eine technische Kernform sind. 3 in cross-section two toroidal cores with cut sides, which are parts of a technical core shape.

4 im Querschnitt eine technische Kernform mit einem inneren Kanal und zwei kapazitiven Spulen. 4 in cross section a technical core shape with an inner channel and two capacitive coils.

Das physikalische Grundprinzip der vorliegenden Erfindung ist in 1 veranschaulicht. Die Umwandlung von Blindleistung in Wirkleistung findet in einem Ringkern 1 mit einem inneren Kanal 2 statt, in dem kapazitive Wicklungen 3 angeordnet sind. Die kapazitiven Wicklungen 3 sind durch die elektrischen Anschlüsse 4, 5 an einer oszillierenden Spannungsquelle 6 angeschlossen. Zwischen den elektrischen Anschlüssen 4, 5 und der kapazitiven Wicklung 3 sind, gemäß dem Stand der Technik, elektrische Kondensatoren 7, 8, 9, 10 angeschlossen. Am Ringkern 1 ist eine Erregerspule 11 gewickelt, die an einer Gleichstromquelle 12 angeschlossen ist. Induktionsspule 13 ist ebenfalls in bekannter Weise am Ringkern 1 gewickelt. Die Induktionsspule 13 ist an ohmsche Last angeschlossen. Die ohmsche Last ist in 1 nicht dargestellt.The basic physical principle of the present invention is in 1 illustrated. The conversion of reactive power into active power takes place in a toroidal core 1 with an inner channel 2 instead, in the capacitive windings 3 are arranged. The capacitive windings 3 are through the electrical connections 4 . 5 at an oscillating voltage source 6 connected. Between the electrical connections 4 . 5 and the capacitive winding 3 are, according to the prior art, electrical capacitors 7 . 8th . 9 . 10 connected. At the toroid 1 is an exciter coil 11 Wrapped on a DC source 12 connected. induction coil 13 is also known in the ring core 1 wound. The induction coil 13 is connected to an ohmic load. The resistive load is in 1 not shown.

Der vorliegende elektrische Generator gehört zu einer neuen und revolutionären Technologie. Alle Baumaterialien stehen kommerziell zur Verfügung.The present electric generator belongs to a new and revolutionary technology. All building materials are commercially available.

Das wichtigste Bauteil ist der magnetische Ringkern 1. Eine einfache Anfertigung des Kerns 1 ist in zwei technischen Baualternativen machbar.The most important component is the magnetic toroidal core 1 , A simple preparation of the core 1 is feasible in two technical construction alternatives.

Die erste technische Baualternative ist in 2 veranschaulicht. Der Ringkern 14 in 2 besteht aus weichmagnetischem, verlustarmen, hohem permeablen Material. Zum Aufbau des Ringkerns 14 wird weiches Ferrit, wie Manifer 104/108 oder Manifer 196B, verwendet. Der Performance Faktor bei diesem Werkstoff ist definiert als Produkt aus Frequenz und dem Spitzenwert der maximalen Flußdichte. Die Sättigungsmagnetisierung dieser Ferriten ist optimal.The first technical construction alternative is in 2 illustrated. The toroid 14 in 2 consists of soft magnetic, low loss, high permeable material. To build the toroidal core 14 becomes soft ferrite, like manifer 104 / 108 or manifer 196B , used. The performance factor for this material is defined as the product of frequency and the maximum flux density peak. The saturation magnetization of these ferrites is optimal.

Der Aufbau des Ringkerns 14 in 2 besteht aus mehreren Segmenten 15. Der innere Kanal 16 wird in der Mitte eines jeden Segments 15 angefertigt und alle Segmente 15 haben die gleiche Geometrie. In 2 ist der halbe Ringkern 14 aus sechs Segmenten zusammengeklebt. Die zweite Hälfte des Ringkerns 14 ist perfekt symmetrisch, d. h., der gesamte Ringkern 14 besteht aus zwölf Segmenten. Die kapazitiven Wicklungen sind im inneren Kanal 16 angeordnet. Danach werden die zwei Hälften zusammengeklebt. Pfeil 17 in 2 veranschaulicht die effektive magnetische Weglänge, die um den Ringkernkörper 14 geschlossen ist. Pfeil 18 veranschaulicht die magnetische Weglänge, die um den Kernumfang vom Erregerstrom geschlossen ist. Beide magnetischen Weglängen 17, 18 sind senkrecht gegeneinander orientiert.The structure of the toroidal core 14 in 2 consists of several segments 15 , The inner channel 16 will be in the middle of each segment 15 made and all segments 15 have the same geometry. In 2 is half the ring core 14 glued together from six segments. The second half of the toroidal core 14 is perfectly symmetrical, that is, the entire toroid 14 consists of twelve segments. The capacitive windings are in the inner channel 16 arranged. Then the two halves are glued together. arrow 17 in 2 illustrates the effective magnetic path length around the toroidal body 14 closed is. arrow 18 illustrates the magnetic path length, which is closed around the core circumference of the exciting current. Both magnetic path lengths 17 . 18 are oriented vertically against each other.

Der Ringkern bei der zweiten technischen Baualternative ist in 3 und 4 veranschaulicht und besteht aus vier Ringbandkernen. In 3 sind zwei Bandkerne 19, 20 veranschaulicht. Beim Ringbandkern 19 sind die Außenseite 21 und die innere Seite 22 mit Lasertechnik geschnitten. Der Schnittwinkel beträgt 45 Grad. Um einen inneren Kanal 23 im technischen Kern 27, 4, zu schaffen, sind vier Ringbandkerne 19, 19, 20, 24 zusammen fest verbunden 27, was in 4 dargestellt ist. Im inneren Kanal 23 sind zwei kapazitive Wicklungen 25, 26 angeordnet und wie 1 zeigt, an Spannungsquelle 6 angeschlossen. Eine so gebaute technische Kernform 27 ist mit bekannten Werkstoffen sowie mit bekannter Technik leicht herstellbar.The ring core at the second technical construction alternative is in 3 and 4 illustrated and consists of four toroidal cores. In 3 are two band cores 19 . 20 illustrated. At the ring band core 19 are the outside 21 and the inner side 22 cut with laser technology. The cutting angle is 45 degrees. To an inner channel 23 in the technical core 27 . 4 to create, are four toroidal cores 19 . 19 . 20 . 24 firmly connected together 27 , what in 4 is shown. In the inner channel 23 are two capacitive windings 25 . 26 arranged and how 1 indicates to voltage source 6 connected. A built technical core form 27 is easy to manufacture with known materials and with known technology.

Die physikalische und technische Funktion des vorliegenden Generators ist anhand von 1 und 2 leicht erklärbar. Die elektrischen Anschlüsse 4, 5 sind an der oszillierenden Spannungsquelle 6 angeschlossen. Dadurch werden die kapazitiven Wicklungen 3 mit Magnetisierungs-Blindstrom bestromt. Gemäß dem Biot-Savartschen Gesetz oszilliert die magnetische Feldstärke um Kernring 14, was Pfeil 17 veranschaulicht. Das ist eine Oszillation der magnetischen Sättigungsflussdichte. Die Erregerspule 11 wird mit Gleichstrom bestromt und die dadurch resultierende magnetische Feldstärke ist im gesamten magnetischen Kreis geschlossen. Pfeil 18, 2, zeigt diesen magnetischen Kreis. Durch die oszillierende magnetische Sättigung oszilliert auch die magnetische Flussdichte in Induktionsspule 13, wodurch der elektrische Wirkstrom induziert wird. Das ist ein ähnlicher physikalischer Vorgang wie in klassischen rotierenden elektrischen Generatoren, wo die magnetische Flussdichte in den Induktionsspulen mit kinetischer Energie zur Variation gezwungen wird. Die physikalische Funktion des vorliegenden Generators kann auch ausreichend funktionieren, wenn die kapazitive Wicklung 25, 4, als Primärspule eines Transformators an Spannungsquelle 6, 1, angeschlossen wird und Spule 26, 4, als Induktionsspule eingesetzt wird.The physical and technical function of the present generator is based on 1 and 2 easy to explain. The electrical connections 4 . 5 are at the oscillating voltage source 6 connected. This will cause the capacitive windings 3 energized with magnetizing reactive current. According to Biot-Savart's law, the magnetic field strength oscillates around the core ring 14 what arrow 17 illustrated. This is an oscillation of the saturation magnetic flux density. The exciter coil 11 is energized with DC and the resulting magnetic field strength is closed in the entire magnetic circuit. arrow 18 . 2 , shows this magnetic circle. Due to the oscillating magnetic saturation also the magnetic flux density oscillates in the induction coil 13 , whereby the electrical active current is induced. This is a similar physical process as in classical rotary electric generators, where the magnetic flux density in the induction coils is forced to vary with kinetic energy. The physical function of the present generator can also function sufficiently when the capacitive winding 25 . 4 , as primary coil of a transformer to voltage source 6 . 1 , is connected and coil 26 . 4 , is used as induction coil.

Die experimentellen Daten in Tabelle 1 sind präzise gemessen worden und beweisen die physikalische und technische Funktion des vorliegenden Generators. In Tabelle 1 sind experimentelle Daten in sieben Säulen und in vier Reihen aufgeführt.The experimental data in Table 1 have been precisely measured and prove the physical and technical function of the present generator. Table 1 shows experimental data in seven columns and four rows.

In Säule

a: = Spannung an den kapazitiven Wicklungen 3, 25, 26b
b: = Blindstrom in den Kapazitiven Wicklungen 3, 25, 26c
c: = Frequenz der Spannung und des Stromes
d: = PHasenwinkel zwischen Strom und Spannung
e: = Blindleistung in den kapazitiven Wicklungen 3, 25, 26f
f: = abgegebene Wirkleistung von Induktionsspule 13
g: = die von den kapazitiven Wicklungen 3, 25, 26 aufgenommene Wirkleistung

In column

a: = Voltage on the capacitive windings 3 . 25 . 26b
b: = Reactive current in the capacitive windings 3 . 25 . 26c
c: = Frequency of voltage and current
d: = Phase angle between current and voltage
e: = Reactive power in the capacitive windings 3 . 25 . 26f
f: = delivered active power of induction coil 13
G: = that of the capacitive windings 3 . 25 . 26 recorded active power

Zum Beispiel, in Reihe 3 sind 140 V Spannung und 6,66 Ampere Blindstrom. Bei 50 Hz Frequenz ist die Blindleistung 935 VA und die abgegebene Wirkleistung ist 850 W. Die aufgenommene Wirkleistung in den kapazitiven Wicklungen 3, 25, 26 ist 24,31 W. Alle anderen Reihen in Tabelle 1 beweisen die physikalische und technische Funktion der Erfindung weiter. Die experimentellen Daten in Tabelle 1 illustrieren das Verhältnis zwischen der eingesetzten Energie (Säule g) und der abgegebenen Energie (Säule f) im vorliegenden elektrischen Generator. Technisch ausgedrückt ist das ein Verhältnis vom Energieausstoß zum Energieeinsatz, auch Nutzungsgrad genannt. Der Leistung des Generators gemäß der Erfindung stehen Fachkräfte im heutigen Stand der Technik mehr als skeptisch gegenüber. Es ist wichtig zu wissen, dass die physikalische und technsiche Funktion des vorliegenden Generators ein Teil einer Entdeckung auf dem Gebiet Masse-Energie-Beziehung ist. Die abgegebene elektrische Energie, wie in Tabelle 1 dokumentiert ist, gehört zu Energiearten, die noch nicht bekannt sind und für viele noch keine Energiegröße definiert ist, die aber da sind, real existieren und für die gesamte Menschheit wirtschaftlich nutzbar sind. Die wirtschaftlichen Vorteile der hier beschriebenen Erfindung sind für jeden Fachmann leicht nachweisbar. Die Nutzung des vorliegenden elektrischen Generators ist überall dort in der Wirtschaft, wo elektrische Energie gebraucht wird. Nicht zuletzt ist diese Energie sauber, belastet nicht die Umwelt und sie ist billig.For example, in series 3 are 140V voltage and 6.66 amps reactive current. At 50 Hz frequency, the reactive power is 935 VA and the active power output is 850 W. The absorbed active power in the capacitive windings 3 . 25 . 26 is 24.31 W. All other rows in Table 1 further prove the physical and technical function of the invention. The experimental data in Table 1 illustrate the relationship between the energy used (column g) and the energy released (column f) in the present electrical Generator. Technically speaking, this is a ratio of energy output to energy use, also called utilization. The performance of the generator according to the invention is more than skeptical with skilled workers in the current state of the art. It is important to know that the physical and technical function of the present generator is part of a discovery in the field of mass-energy relationship. The delivered electrical energy, as documented in Table 1, belongs to types of energy that are not yet known and for many no energy quantity is defined yet, but that are there, exist in real life and are economically viable for the entire human race. The economic advantages of the invention described herein are readily apparent to one of ordinary skill in the art. The use of the present electric generator is everywhere in the economy where electric power is needed. Last but not least, this energy is clean, does not pollute the environment and is cheap.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 202010012397 U1 [0002]
EP 2429062 A2 [0002]

Claims

Electric generator with variable magnetic saturation, characterized in that capacitive windings ( 3 . 25 . 26 ) in the inner channel ( 2 . 23 ) in a magnetic core ( 1 . 27 ) in which oscillating reactive current flows and whose oscillating magnetic field ( 17 ) around the magnetic core ( 14 ) oscillates and outside at the magnetic core ( 1 . 27 ) Exciter coil ( 11 ) whose magnetic field strength in the entire circumference ( 18 ) is closed and at least one induction coil ( 13 ) outside on the magnetic core ( 1 ) and that in the induction coil ( 13 ) Electric active current is induced, whereby the recorded reactive power is converted into delivered active power.

Electric generator with variable magnetic saturation according to claim 1, characterized in that the magnetic core ( 14 ) consists of soft ferrites which are divided into a plurality of segments ( 15 ) and in which segments ( 15 ) an inner channel ( 16 ), in which the capacitive windings ( 3 . 25 . 26 ) are arranged.

Electric variable saturation generator according to claim 1, characterized in that the magnetic core ( 27 ) of a plurality of annular band cores ( 19 . 20 . 24 ) whose sides are cut at an angle and together form a technical core shape ( 27 ) are bound.

Variable-saturation electric generator according to claims 1 and 3, characterized in that the magnetic core ( 27 ) is bound together so that in its interior a channel ( 23 ) in which capacitive windings ( 25 . 26 ) are arranged.

Electric variable saturation generator according to claims 1 to 4, characterized in that at least one capacitive coil ( 25 ) at an oscillating voltage source ( 6 ) is connected as a primary coil of a transformer and the second coil ( 26 ) is arranged as a secondary coil.