DE4027782A1 - Elektrizitaetsgenerator - Google Patents

Elektrizitaetsgenerator

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Description

Die Erfindung betrifft einen Elektrizitätsgenerator. Im allgemeinen weist der Elektrizitätsgenerator Spulen und Permanentmagnete auf, wie es in Fig. 1 gezeigt ist. Diese herkömmlichen Generatoren weisen jedoch einen niedrigen Wirkungsgrad aufgrund einer Blindleistung auf, die durch Induktionsströme im Rotor während des Betriebes erzeugt werden. Die Blindleistung wird in senkrechter Richtung zu dem angewandten magnetischen Feld abgegeben.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Elektrizitätsgenerator zu schaffen, der eine erhöhte Wirk­ leistung und einen verbesserten Wirkungsgrad aufweist und bei dem die Wärmeerzeugung innerhalb des Generators mini­ miert ist.
Diese Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung da­ durch gelöst, daß der Elektrizitätsgenerator mehrere Per­ manentmagnet-Scheiben umfaßt, die mehrere Permanentmagnete beinhalten und mehrere Spulenscheiben aufweist, die zwi­ schen den Permanentmagnet-Scheiben angeordnet sind und die mehrere Spulen umfassen und daß Kabelverbindungen vorhan­ den sind, um die Ausgangsleitungen der Spulen parallel zu verbinden. Ferner sind Mittel vorhanden, die das magneti­ sche Feld, das auf die Spulen wirkt, zeitlich verändern, insbesondere periodisch verändern.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen im einzelnen:
Fig. 1 den Prinzipaufbau eines herkömmlichen Elek­ trizitätsgenerators;
Fig. 2 Schnittansicht durch eine erfindungsgemäße Ausführungsform;
Fig. 3 perspektivische Ansicht einzelner Teile des erfindungsgemäßen Generators;
Fig. 4 ein Funktionsschaubild entsprechend der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Prinzipschaltbild der Verbindung der Ausgangsleitungen der Spulen;
Fig. 6 Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh­ rungsform der Erfindung;
Fig. 7 Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh­ rungsform der Erfindung;
Fig. 8 perspektivische Ansicht eines Teils des Ge­ nerators aus Fig. 7 und
Fig. 9 Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh­ rungsform der Erfindung.
In Fig. 2 ist eine Schnittansicht durch einen Generator gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Mit dem Bezugszeichen 1 ist ein Gehäuse bezeichnet, die Bezugszif­ fer 2 bezeichnet eine Antriebswelle, die Bezugszeichen 3, 4 und 5 Permanentmagnet-Scheiben, die Bezugszeichen 6 und 7 bezeichnen Spulenscheiben, die Bezugszeichen 8 und 9 Ringe, das Bezugszeichen 10 einen Ausgang, die Bezugszei­ chen 81 und 91 Bürsten, die Bezugszeichen 31, 33, 41, 43, 51 und 53 Permanentmagnete sowie die Bezugszeichen 61, 63, 64, 71, 73 und 74 Spulen, die um einen Kern gewunden sind.
Die Permanentmagnet-Scheiben 3, 4 und 5 sind an dem Gehäu­ se 1 befestigt und die Spulenscheiben 6 und 7 sind zwi­ schen den Permanentmagnet-Scheiben angeordnet und auf der Antriebswelle 2 befestigt. Die Permanentmagnet-Scheiben 3, 4 und 5 umfassen jeweils mehrere Permanentmagnete, wie zum Beispiel die Permanentmagnete 31, 33, 41, 43, 51 und 53. Die Spulenscheiben 6 und 7 umfassen jeweils mehrere Spu­ len, wie zum Beispiel die Spulen 61, 63, 64, 71, 73 und 74.
Die Antriebswelle 2 und die Spulenscheiben 6 und 7 werden in Drehung versetzt, wobei die Spulen 61, 63, 64, 71, 73 und 74 durch das magnetische Feld, das durch die Perma­ nentmagnete 31, 33, 41, 43, 51 und 53 gebildet wird, pas­ sieren.
Dementsprechend wird ein Strom in den Spulen 61, 63, 64, 71, 73 und 74 induziert, der über den Ausgang 10 und über die Ringe 8 und 9 sowie die Bürsten 81 und 91 ausgegeben wird.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht von wichtigen Teilen eines erfindungsgemäßen Generators.
In Fig. 3 werden die gleichen Bezugszeichen für gleiche Elemente benutzt wie in Fig. 2, so daß die Bezugszeichen 32, 34, 42, 44, 52 und 54 Permanentmagnete bezeichnen, die Bezugszeichen 62 und 72 um einen Kern gewundene Spulen und die Bezugszeichen 311, 321, 331, 341, 411, 421, 431, 441, 511, 521, 531 und 541 zusätzliche Permanentmagnete.
Bei dieser Ausführungsform umfassen die Permanentma­ gnet-Scheiben 3, 4 und 5 vier Permanentmagnete und vier zusätzliche Permanentmagnete und die Spulenscheiben 6 und 7 umfassen jeweils vier Spulen.
Allerdings können die Permanentmagnet-Scheiben 3, 4 und 5 mehr Permanentmagnete als vier umfassen. Jeder Permanent­ magnet auf den Permanentmagnet-Scheiben 3, 4 und 5 ist in einem Abstand von 90° bezüglich der Antriebswelle angeord­ net.
Alle Spulen auf den Spulenscheiben 6 und 7 sind so ange­ ordnet, daß sie durch das magnetische Feld der Permanent­ magnete durchtreten.
Jeder zusätzliche Permanentmagnet ist benachbart zu je­ weils einem Permanentmagneten angeordnet, um die Magnet­ feldstärke zu erhöhen.
Jeder Permanentmagnet und zusätzliche Permanentmagnet sind jeweils in eine vorgegebene Öffnung in den Permanentmag­ net-Scheiben eingesetzt und befestigt.
Fig. 4 enthält eine schematische Darstellung, welche das Prinzip der vorliegenden Erfindung wiedergibt. Sobald die Spulen 61 durch den Magnetfeldbereich zwischen den Perma­ nentmagneten 31 und 41 hindurchtreten, wird ein Strom in den Spulen 61 induziert und der Strom wird über die An­ schlüsse 18 und 19 auf den Ausgang 10 gegeben.
Der Permanentmagnet kann aus einem ferritischen Permanent­ magneten bestehen und der zusätzliche Permanentmagnet kann aus einem ferritischen Permanentmagneten oder einem Elek­ tromagneten hergestellt sein.
Fig. 5 enthält ein Schaubild zur Veranschaulichung der Verbindung der Ausgangsleitungen der vier Spulen 61 bis 64 und 71 bis 74 der Spulenscheiben 6 und 7.
Die vier Spulen 61 bis 64 der Spulenscheibe 6 sind paral­ lel miteinander verbunden und die vier Spulen 71 bis 74 der Spulenscheibe 7 sind ebenfalls parallel verbunden. Ebenso sind die Ausgangsleitungen der vier Spulen 61 bis 64 und die Ausgangsleitungen der Spulen 71 bis 74 parallel an Plus- und Minusanschlüsse des Ausgangs 10 angeschlossen.
Fig. 6 enthält eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Bei dieser Ausführungsform sind die Spulenscheiben 6 und 7 in dem Gehäuse 1 befestigt und die Permanentmagnet-Scheiben 3, 4 und 5 sind auf der Antriebswelle 2 befestigt. Dementsprechend werden, wenn die Antriebswelle 2 in Drehung versetzt wird, die Perma­ nentmagnet-Scheiben 3, 4 und 5 zusammen in Rotation ver­ setzt. Die anderen Elemente sind dieselben wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2.
Fig. 7 ist eine Schnittansicht durch eine weitere Ausfüh­ rungsform der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 7 sind die Drehscheiben 8, 9, 11, und 12 auf ei­ ner Antriebswelle 2 befestigt und die Permanentmagnet- Scheiben 3, 4 und 5 sowie die Spulenscheiben 6 und 7 sind an dem Gehäuse 1 befestigt.
Dementsprechend werden bei einer Drehung der Antriebswelle 2 die Drehscheiben 8, 9, 11 und 12 zusammen in Drehung versetzt, wodurch ein Wechsel des magnetischen Flusses in den Spulen der Spulenscheiben 6 und 7 hervorgerufen wird. Die anderen Teile des Generators sind dieselben wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2.
Fig. 8 enthält wichtige Bestandteile des Generators gemäß Fig. 7. Die Drehscheiben 8, 9, 11 und 12 umfassen jeweils vier Teile zur Sperrung des magnetischen Flusses (zum Bei­ spiel die mit den Bezugszeichen 81, 82, 91 bis 94 versehe­ nen Teile).
Die den Magnetfluß sperrenden Teile können Sperrelemente aus Urethan sein.
Die Drehscheiben können aus keramischen oder Kunststoff­ platten hergestellt sein die den magnetischen Fluß pas­ sieren lassen.
Fig. 9 schließlich ist eine Schnittansicht durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung. Der Elektrizitäts­ generator in Fig. 9 umfaßt drei Spulenscheiben 6, 7 und 15, die auf einer Antriebswelle 2 befestigt sind und vier Permanentmagnet-Scheiben 3, 4, 5 und 16, die am Gehäuse 1 gehalten sind, wodurch ein Dreiphasengenerator mit vier Ausgangsleitungen erhalten wird. Die anderen Teile sind dieselben wie bei der Ausführungsform von Fig. 2, wobei die Bezugszeichen 151 und 153 für Spulen in der dritten Spulenscheibe 15 und die Bezugszeichen 161 und 163 für Permanentmagnete der vierten Permanentmagnet-Scheibe 16 stehen.

Claims (5)

1. Elektrizitätsgenerator mit
  • - einer Antriebswelle (2);
  • - mit einer ersten Permanentmagnet-Scheibe (3), welche an einem Gehäuse (1) des Generators be­ festigt ist und mehrere Permanentmagnete und gegebenenfalls Zusatzpermanentmagnete umfaßt, welche in vorgegebenen Winkelabständen bezüg­ lich der Antriebswelle (2) angeordnet und be­ festigt sind;
  • - mit einer zweiten Permanentmagnet-Scheibe (4) , welche am Gehäuse (1) befestigt ist und mehrere Permanentmagnete und gegebenenfalls Zusatzper­ manentmagnete umfaßt, welche in vorgegebenen Winkelabständen bezüglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - mit einer dritten Permanentmagnet-Scheibe (5), welche an dem Gehäuse (1) befestigt ist und mehrere Permanentmagnete und gegebenenfalls Zu­ satzpermanentmagnete umfaßt, welche in vorgege­ benen Winkelabständen bezüglich der Antriebs­ welle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - eine erste Spulenscheibe (6), welche an der An­ triebswelle (2) befestigt und zwischen der er­ sten und der zweiten Permanentmagnet-Scheibe angeordnet ist und mehrere Spulen entsprechend der Zahl der Permanentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in einem vorgegebenen Winkelab­ stand bezüglich der Antriebswelle (2) angeord­ net und befestigt sind;
  • - eine zweite Spulenscheibe (7), welche auf der Antriebswelle (2) befestigt und zwischen der zweiten und dritten Permanentmagnet-Scheibe an­ geordnet ist und welche mehrere Spulen entspre­ chend der Zahl der Permanentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in vorgegebenen Winkel­ abständen bezüglich der Antriebswelle (2) ange­ ordnet und befestigt sind; und
  • - mit Verbindungsleitungen für die parallele Ver­ bindung der Ausgangsleitungen der Spulen.
2. Elektrizitätsgenerator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste, zweite und dritte Permanentmagnet-Scheibe (3, 4, 5) jeweils vier ferritische Permanentmagnete umfassen.
3. Elektrizitätsgenerator gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß er eine weitere, vierte Perma­ nentmagnet-Scheibe (16) umfaßt, welche am Gehäuse (1) befestigt ist und mehrere Permanentmagnete so­ wie gegebenenfalls Zusatzpermanentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in einem vorgegebenen Win­ kelabstand bezüglich der Antriebswelle (2) ange­ ordnet und befestigt sind und daß eine dritte Spu­ lenscheibe (15) auf der Antriebswelle (2) befe­ stigt und zwischen der dritten und vierten Magnet­ scheibe angeordnet ist und mehrere Spulen entspre­ chend den Permanentmagneten umfaßt, welche auf der Scheibe in einem vorgegebenen Winkelabstand bezüg­ lich der Antriebswelle (2) angeordnet und befe­ stigt sind.
4. Elektrizitätsgenerator mit
  • - einer Antriebswelle (2);
  • - mit einer ersten Permanentmagnet-Scheibe, wel­ che auf der Antriebswelle (2) befestigt ist und mehrere Permanentmagnete und gegebenenfalls Zu­ satzpermanentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in einem vorgegebenen Winkelabstand be­ züglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - eine zweite Permanentmagnet-Scheibe, welche auf der Antriebswelle (2) befestigt ist und mehrere Permanentmagnete sowie gegebenenfalls Zusatz­ permanentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in einem vorgegebenen Winkelabstand bezüglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - mit einer dritten Permanentmagnet-Scheibe, wel­ che auf der Antriebswelle (2) befestigt ist und mehrere Permanentmagnete sowie gegebenenfalls Zusatzpermanentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in einem vorgegebenen Winkelabstand be­ züglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - mit einer ersten Spulenscheibe, welche an dem Gehäuse (1) des Generators befestigt und zwi­ schen der ersten und der zweiten Permanentmag­ net-Scheibe angeordnet ist und welche mehrere Spulen entsprechend den Permanentmagneten um­ faßt, welche auf der Scheibe in einem vorgege­ benen Winkelabstand bezüglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - eine zweite Spulenscheibe welche an dem Gehäuse (1) befestigt und zwischen der zweiten und der dritten Permanentmagnet-Scheibe angeordnet ist und welche mehrere Spulen entsprechend den Per­ manentmagneten umfaßt, welche auf der Scheibe in vorgegebenen Winkelabständen bezüglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind
  • - und mit einer Leitungsverbindung zur parallelen Verbindung der Ausgangsleitungen der Spulen.
5. Elektrizitätsgenerator mit
  • - einer Antriebswelle (2);
  • - einer ersten Permanentmagnet-Scheibe, welche an einem Gehäuse (1) des Generators befestigt ist und mehrere Permanentmagnete und gegebenenfalls Zusatzpermanentmagnete umfaßt, welche in vorge­ gebenen Winkelabständen bezüglich der Antriebs­ welle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - eine zweite Permanentmagnet-Scheibe, die an dem Gehäuse (1) befestigt ist und mehrere Perma­ nentmagnete sowie gegebenenfalls Zusatzperma­ nentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in vorgegebenen Winkelabständen bezüglich der An­ triebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - eine dritte Permanentmagnet-Scheibe, welche an dem Gehäuse (1) befestigt ist und mehrere Per­ manentmagnete sowie gegebenenfalls Zusatzperma­ nentmagnete umfaßt, welche auf der Scheibe in vorgegebenen Winkelabständen bezüglich der An­ triebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - mit einer ersten Spulenscheibe, welche an dem Gehäuse befestigt und zwischen der ersten und der zweiten Permanentmagnet-Scheibe angeordnet ist und welche mehrere Spulen entsprechend den Permanentmagneten aufweist, welche auf der Scheibe in einem vorgebenen Winkelabstand be­ züglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - mit einer zweiten Spulenscheibe, welche an dem Gehäuse befestigt und zwischen der zweiten und dritten Permanentmagnet-Scheibe angeordnet ist und welche mehrere Spulen entsprechend den Per­ manentmagneten aufweist, welche auf der Scheibe in einem vorgebenen Winkelabstand bezüglich der Antriebswelle (2) angeordnet und befestigt sind;
  • - einer ersten Drehscheibe, welche auf der An­ triebswelle (2) befestigt und zwischen der er­ sten Permanentmagnet-Scheibe und der ersten Spulenscheibe angeordnet ist und mehrere den Magnetfluß sperrende Elemente umfaßt;
  • - mit einer zweiten Drehscheibe, welche auf der Antriebswelle (2) befestigt und zwischen der zweiten Permanentmagnet-Scheibe und der ersten Spulenscheibe angeordnet ist und mehrere den Magnetfluß sperrende Elemente umfaßt;
  • - eine dritte Drehscheibe, welche auf der An­ triebswelle (2) befestigt und zwischen der zweiten Permanentmagnet-Scheibe und der zweiten Spulenscheibe angeordnet ist und mehrere den Magnetfluß sperrende Elemente umfaßt;
  • - mit einer vierten Drehscheibe, welche auf der Antriebswelle (2) befestigt und zwischen der dritten Permanentmagnet-Scheibe und der zweiten Spulenscheibe angeordnet ist und mehrere den Magnetfluß sperrende Elemente umfaßt;
  • - und einer Leitungsverbindung, welche die Aus­ gangsleitungen der Spulen parallel verbindet.
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