DE4027782A1 - Elektrizitaetsgenerator - Google Patents
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- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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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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