DE69929709T2 - Elektrische machine mit dauermagneten und energie sparende steuerung - Google Patents

Elektrische machine mit dauermagneten und energie sparende steuerung Download PDF

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K21/00Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets
    • H02K21/12Synchronous motors having permanent magnets; Synchronous generators having permanent magnets with stationary armatures and rotating magnets

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine dynamoelektrische Maschine mit separater Einstellung der interaktiven Kräfte und ihren Ausgleich mit Dauermagneten. Die Bezeichnung „dynamo-elektrische Maschine" bezeichnet eine Maschine, die mechanische Energie in elektrische Energie umwandelt und umgekehrt. Der Typ von Maschine, auf den sich die vorliegende Erfindung bezieht, ist eine Maschine, bei der ein Primärteil eine Vielzahl von polaren Expansionen umfasst, und ein Sekundärteil eine Folge von heteronomen alternierenden Dauermagneten umfasst.
  • Es ist zur Genüge bekannt, dass sowohl in Motoren als auch in Generatoren dieser Art Elektromagnete durch Anziehen oder Abstoßen über den gesamten Weg der Magnete in zwei Halbkreisen arbeiten, d.h. in vollen Kreisen von Dauermagnet zu Dauermagnet, und daher ist in keiner der bekannten Motoren oder Generatoren der aktive Effekt der Wechselwirkung der Magnete mit den hochpermeablen ferromagnetischen Kernen berücksichtigt, noch ist der Ausgleich, d.h. die Kompensation der ferromagnetischen Kräfte berücksichtigt, welche das dauermagnetische Widerstandsmoment stornieren, das von einem Dauermagneten zum anderen geht.
  • US 4 190 779 A (Schaeffer) beschreibt einen Schrittmotor, dessen Motor eine Vielzahl von Dauermagneten mit alternierender radialer Polarität umfasst, die gleichförmig um den Rotorumfang verteilt ist, und dessen Stator eine Vielzahl von hervor stehenden Polen beinhaltet, von denen jeder mit einer Wicklung umwickelt ist. Die Statorpole sind in Gruppen angeordnet, und die Gruppen sitzen am Umfang verteilt versetzt zueinander. so dass die Pole von nur zwei gegenüber liegenden Statorpolgruppen jederzeit auf die Rotorpole ausgerichtet sind. US 4 864 199 A (Dixon) beschreibt einen Elektromotor, dessen Rotor eine Vielzahl von radial polarisierten Dauermagneten umfasst, die alle die gleiche Polarität besitzen und an seinem Umfang gleichförmig verteilt sind. Jeder Dauermagnet ist mit einer Wicklungen ausgestattet, die sich, wenn sie aktiviert wird, in einen Elektromagneten verwandelt und so den magnetischen Fluss erhöht. Der Stator ist mit einer Vielzahl von Elektromagneten ausgestattet, von denen jeder aus einem umwickelten Weichmagnetkern besteht; die Anzahl der Elektromagnete, EM, steht im Verhältnis zur Anzahl der Dauermagnete, PM, wie folgt: EM = PM + –1.
  • Die Statorelektromagnete lassen sich einzeln aktivieren, so dass jeder aktivierte Elektromagnet die gleiche Polarität besitzt wie ein gegenüber liegender Rotor-Dauermagnet, und auf diese Weise eine abstoßende Kraft erzeugt, während die Weichmagnetkerne der deaktivierten Stator-Elektromagnete von den gegenüber liegenden Rotor-Dauermagneten angezogen werden. Durch eine geeignete Aktivierung der Stator- und Rotorwicklungen lässt sich eine kontinuierliche und schrittweise Motoraktion auf verschiedenen Spannungsausgangsebenen erzielen.
  • Obwohl in den Betrachtungen, die folgen, um eines besseren Verständnisses willen der Bezug in der Regel auf Motoren genommen werden wird, gelten die gleichen Betrachtungen ebenso für Generatoren.
  • Insbesondere die Erfindung, die Gegenstand dieser Erfindung ist, hat zum Ziel, eine relative Disposition zwischen den Paaren von Elektromagneten des Primärteils und den Dauermagneten des Sekundärteils festzustellen, die in der Lage ist, die auftretenden Kräfte zu harmonisieren, deren magnetische Natur entsprechend dauerhaft, ferromagnetisch und elektromagnetisch ist.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen hohen Wirkungsgrad in der Umwandlung von elektrischer Energie in mechanische Energie zu erzielen und umgekehrt, und zwar dank einer entsprechenden elektrischen Spannungsversorgung der Elektromagnete des Primärteils in ihrer Wechselwirkung mit den Dauermagneten des Sekundärteils.
  • Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es ferner, einen Elektromotor zu erzeugen, der sich über ein entsprechendes Steuersystem steuern lässt, und zwar gemäß den Charakteristiken, die in jedem besonderen Fall gelten, mit adäquaten Sensoren wie optischen, magnetischen, resistiven, induktiven oder anderen Typen von Messwandlern, die durch elektronische Schaltkreise mit Transistoren, Thyristoren oder Triacs (Zweiweg-Thyristoren), die Spannungsversorgung der Maschine ansteuern, ebenso wie gemeinsame Bürstenkollektoren, die in der Lage sind, Strom in alternierenden polaren Stufen am Spulenversatz durch eine polare Stufe zu erzeugen, und zwar jeweils immer eine nach der anderen in vier Stufen eines kompletten Zyklus.
  • Die Erfindung, wie sie durch die folgenden Ansprüche charakterisiert ist, lösen das Problem durch die Bereitstellung einer dynamo-elektrischen Maschine durch die Harmonisierung der interaktiven Kräfte.
  • Obwohl in der vorliegenden Beschreibung die Erfindung mit Bezug auf rotatorische dynamo-elektrische Maschinen beschrieben ist, kann die Erfindung auch auf lineare Maschinen oder annulare lineare Maschinen und auf Geräte für teilweise Servo-Steuerungen angewendet werden.
  • Weitere Merkmale und Vorzüge der vorliegenden Erfindung werden noch wesentlich deutlicher durch die folgende detaillierte Beschreibung von bevorzugten Körpern werden, die allein durch nicht-eingeschränkte Anzeige in den begleitenden Zeichnungen erläutert werden.
  • 1 zeigt schematisch im Querschnitt die Verkörperung einer dynamo-elektrischen Maschine in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung;
  • 2 zeigt die Basiskomponenten der dynamo-elektrische Maschine von 1 und ein zugehöriges Diagramm der interaktiven Kräfte zwischen ihnen;
  • 3 zeigt schematisch einen kompletten Anziehungs- und Abstoßungszyklus zwischen den Basiskomponenten der dynamo-elektrische Maschine aus 1;
  • 4 zeigt schematisch einen kompletten Zyklus von Anziehung und Abstoßung zwischen Paaren von Elektromagneten und Magneten;
  • 5 zeigt ein Diagramm der elektromagnetischen Energien, die in Zyklus 4 auftreten;
  • 6 zeigt ein Diagramm der ferromagnetischen Kräfte, die im Zyklus von 4 auftreten:
  • 7 bis 9 zeigen schematisch in Abschnittsansicht entsprechende verschiedene Dispositionen zwischen primären Elektromagneten und sekundären Dauermagneten, auf die die vorliegende Erfindung angewendet werden kann. Gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt 1 schematisch im Querschnitt die Verkörperung eines Elektromotors, zum Beispiel eine dynamo-elektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Wie in 1 gezeigt, ist auf eine Trägerbasis ein Stator 2 montiert. der Primärteil der Maschine, koaxial zu dessen Inneren ein Rotor 3, der Sekundärteil, besteht. In Stator 2 befinden sich ein oder mehrere Paare polarer Expansionen, im gezeigten Beispiel sind es zwei, die mit C1 und C2 angegeben sind. Die polaren Expansionen E1, E2, E3, E4 und das Paar C1 mit C2 sind gegenseitig durch eine polare Stufe (p) getrennt, d.h. der Abstand, der am Luftspaltbogen zwischen dem Beginn des Dauermagneten und seinem Mittelpunkt (Halbmagnet) gemessen wird. Jede polare Expansion (E1, E2, E3, E4) ist mit einem hufeisenförmigen ferromagnetischen Kern (A1, A2, A3, A4) und mit elektromagnetischen Spulen (B1, B1', B2, B2', B3, B3', B4, B4') ausgestattet. Im Sekundärteil ist Rotor 3 mit einer Folge von alternierenden heteronomen Dauermagneten 3-1, 3-2, ..., 3-10 ausgestattet, die von den polaren Expansionen E1, E2, E3, E4 durch einen Luftspalt 4 getrennt sind. Ferner ist ein System zur Steuerung des Motors durch eine bekannte Art bereit gestellt und schematisch in Bürstenkollektor 5 dargestellt; es ist gekennzeichnet durch neutrale polare Stufen (p2) und leitende polare Stufen (p1) für das alternierende elektrische Umschalten der Spulen (B1, B1', B2, B2', B3, B3', B4, B4') mit einer Polaritätsumkehr aufgrund der negativen Rückmeldung mit den heteronomen alternierenden Dauermagneten an der polaren Ausgangsstufe jedes Halbmagneten.
  • Mit anderen Worten umfasst die Maschine eine oder mehrere Paare C1, C2 der polaren Expansionen E1 und E3, E2 und E4, die mechanisch und elektrisch durch eine polare Stufe (p) getrennt sind, die einem Vierteil eines Zyklus und „der Hälfte eines Dauermagneten" 3 entspricht, wobei eine Expansion, E1 und E3, der vollen Position der alternierenden heteronomen Dauermagneten 3-2 und 3-3, 3-7 und 3-8, und den anderen, E2 und E4, entgegen gesetzt angeordnet ist; als Ergebnis zeigt sich ein ausgewogener Ausgleich der ferromagnetischen Kräfte, die zwischen den hochpermeablen Kernen A1 und A2, A3 und A4 mit den alternierenden heteronomen Dauermagneten 3-1, 3-2, ..., 3-10 interagieren, und einem elektrischen Versatz zwischen den elektromagnetischen Spulen für die Paare B1, B1' und B2, B2', B3', B3' und B4, B4', für die kontinuierliche Schließung der alternierenden Stufen, die in zwei kompletten und separaten Zyklen positiver und negativer Energie auf zwei heteronomen Dauermagneten mit entgegen gesetzter Polarität in vier Vierteln eines Zyklus (12, 14, 13 und 15; 16, 18, 19 und 17) überlagert sind, wobei jede elektromagnetische Spule des Paars einer Gruppe von Spulen gleichermaßen in Phase (B1, B1', B3 und B3', B2, B2', B4 und B4') angeordnet ist, alternative agierend für zwei separate Viertel eines Zyklus mit „künstlicher elektromagnetischer oder mechanischer Energie" (12 und 13; 14 und 15) während der Konduktorstufen (p1) und für die beiden separaten Viertel eines Zyklus mit „natürlicher ferromagnetischer Energie" (16 und 17; 18 und 19) während der neutralen Stufen (p2), die elektrisch isoliert sind über ein zugehöriges Steuersystem 5, das die beiden Zyklen separater, konsekutiver, überlagerter und paralleler „künstlicher" Energie 12, 14, 13 und 15 plus der „natürlichen" Energie 16, 18, 19 und 17 vervollständigt.
  • Wenn die dynamo-elektrische Maschine als Generator mechanischer Energie arbeite, d.h. als Motor, dann wird jede elektromagnetische Spule oder Gruppe von Spulen (B1, B1', B3 und B3', B2, B2', B4 und B4'), die gleich angeordnet sind, mit positiver oder negativer elektrischer Spannung versorgt, um eine negative Rückmeldung vom Mittelpunkt der Dauermagnete für die polare Stufe (p1) bis zum Ende der Dauermagneten an den alternierenden Stufen 12, 14, 13 und 15 zu erhalten, und kontinuierlich für einen vollständigen Abstoßungs-Zyklus zweier Magnete mit entgegen gesetzter Polarität und für jeweils zwei separate Viertel (12 und 14; 13 und 15), während der „natürliche" Zyklus der dauermagnetischen Anziehung durch die ferromagnetischen Kerne (A1, A3, A2, A4) parallel geleitet wird und dem „künstlichen" Zyklus während der neutralen polaren Stufe (p2) der nicht-stromversorgten Spulen (16, 18, 19 und 17) überlagert wird, auch jeweils für die beiden separaten Vierteil (16 und 17; 18 und 19); umgekehrt gilt, wenn die dynamo-elektrische Maschine als Generator elektrischer Energie arbeitet, dann wird sie mit mechanischer Energie versorgt, die durch einen kompletten Zyklus „natürlicher" magnetischer Anziehung während der neutralen Stufen (p2) unterstützt wird.
  • Die illustrierte Verkörperung der polaren Expansion ist auf einen idealen Stromkreis bezogen mit dem Abschluss des elektromagnetischen Flusses in einem Paar sukzessiv angeordneter Dauermagnete mit entgegen gesetzter Polarität. Danach zeigt die Beschreibung, wie eine derartig geschaffene dynamo-elektrische Maschine eine Harmonisierung der interaktiven Kräfte darstellt, und folglich einen hohen Wirkungsgrad.
  • Aus Gründen der Vereinfachung soll dieser Fall im Folgenden aus polaren Expansionen betrachtet werden, die nicht mit Paaren von Dauermagneten interagieren, sondern nur jeweils mit einem einzelnen Dauermagneten.
  • Insbesondere in dem Fall, in dem die Maschine als Motor arbeitet, bezeichnen in 2 die Verweise A1 und B1 einen ferromagnetischen Kern und eine elektromagnetische Spule der polaren Expansion E1 des Primärteils, und der Verweis 3-1 bezeichnet einen Dauermagneten des Sekundärteils. Für ein besseres Verständnis wird die relative Bewegung der polaren Expansion von A1, B1, hinsichtlich des Dauermagneten 3-1 so betrachtet, als sei der Rotor fixiert.
  • Der ferromagnetische Kern von A1 ist hochpermeabel, so dass er in Richtung Dauermagnet 3-1 durch die „natürliche" ferromagnetische Anziehung gezogen wird, wenn Spule B1 nicht aktiviert ist. Die polare Expansion E1 bewegt sich nach E1'.
  • Die entsprechende Energie ist proportional zur Fläche des rechten Dreiecks 6. Die „künstliche" elektromagnetische Abstoßung, wenn Spule B1 aktiviert ist, ist proportional zur Fläche des Dreiecks 7. Die polare Expansion E1 bewegt sich nach E1'.
  • Mit Bezug auf 3 wird schematisch ein kompletter Zyklus von Anziehung und Abstoßung mit alternierenden Stufen einer polaren Expansion E1 mit einem Paar heteronomer Dauermagnete 3-1 und 3-2 von entgegen gesetzter Polarität gezeigt. Die polare Expansion E1 bewegt sich nach E1' durch die „natürliche" magnetische Anziehung zwischen besagtem Dauermagneten 3-1 und dem ferromagnetischen Kern A1. Die entsprechende Energie ist proportional zur Fläche von Dreieck 8. Die „künstliche" elektromagnetische Abstoßung, wenn Spule B1 durch positive elektrische Spannung aktiviert ist, ist proportional zur Fläche von Dreieck 9. Die polare Expansion E1 bewegt sich nach E1'. Daher bewegt sich durch die „natürliche" magnetische Anziehung mit dem Dauermagneten 3-2 die polare Expansion E1 nach E1'.
  • Die entsprechende Energie aufgrund der „natürlichen" dauermagnetischen Anziehung ist proportional zur Fläche von Dreieck 10. Auf diese Weise ist die „künstliche" elektromagnetische Abstoßung, wenn Spule B1 mit negativer elektrischer Spannung aktiviert ist, proportional zur Fläche von Dreieck 11, und hat die polare Expansion E1 bis E1' anziehungsbereit für einen weiteren Zyklus. Mit Bezug auf 4 ist die mechanische Kupplung (C), die die ferromagnetischen Kerne A1 und A2 für die Ausgewogenheit der „natürlichen" dauermagnetischen Anziehungskräfte zwischen einem Dauermagneten und den anderen (3-1, 3-2, 3-3, 3-4 ...) besagten ferromagnetischen Kernen (A1 und A2) auf Abstand hält, durch eine magnetische Stufe p auf Abstand gehalten, die der Hälfte eines Dauermagneten entspricht, wie in dem Motor, der in Beispiel 1 gezeigt ist, oder einem halben Dauermagneten plus 1 wie im Schema der zuvor genannten Beispiels eines kompletten Zyklus 4, oder einem halben Dauermagneten plus eine Vielzahl von ganzen Dauermagneten in gleichem Abstand (1/2, 1 ½, 2 ½, ...). Somit sind die „natürlichen" ferromagnetischen Anziehungskräfte ausgewogen und heben sich gegenseitig auf; mehr noch: der Phasenversatz (p) zwischen den Spulen (B1 und B2) durch Halb-Dauermagnete hat den Zweck, mit Durchgang die beiden parallelen separaten und überlagerten Energiezyklen über alle vier Stufen zu vervollständigen, die nötig sind für die „natürliche" Dauer-Anziehungskraft und die „künstliche" elektromagnetische Abstoßungsenergie. Ebenfalls ist schematisch der Anziehungszyklus zwischen den ferromagnetischen Kernen A1 und A2 und der komplette Abstoßungszyklus eines Paares polarer Expansionen (3-1, 3-2, 3-3, 3-4) für jede polare Expansion E1 und E2 und jeden ferromagnetischen Kern A1 und A2 dargestellt; es lässt sich wiederholen, was bezüglich 3 ausgesagt ist, und erneut betonen, dass, dank der halbmagnetischen polaren Stufe (p) eine Harmonisierung zwischen den „natürlichen" magnetischen Kräften und den „künstlichen" elektromagnetischen Kräften erreicht wird, die zu einer Zunahme des Wirkungsgrads hinsichtlich des Falls führt, bei dem die Spannungsversorgung zu den Spulen kontinuierlich ist im positiven und entsprechend im negativen Halbzyklus. Der positive und negative elektrische Spannungsversorgungsstromkreis für die beiden Spulen E1 und E2 ist anstelle der aus 5, detailliert in 12, 13, 14 und 15 für vier Stufen eines kompletten Zyklus. 6 zeigt stattdessen die Aktion der ferromagnetischen Anziehungskräfte in den gleichen Zyklusstufen 16, 17, 18, 19.
  • Daher gilt, wenn die dynamo-elektrische Maschine als Motor arbeitet, dass jede elektromagnetische Spule mit positiver und negativer Spannung versorgt ist oder umgekehrt nur für zwei separate Viertel des Zyklus während eines kompletten Anziehungs- und Abstoßungszyklus an zwei sukzessiven heteronomen Magneten.
  • Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die dynamoelektrische Maschine gemäß der vorliegenden Erfindung in ihrem Primärteil zumindest ein Paar polarer Expansionen beherbergt, von denen eine Expansion dem Mittelpunkt eines Dauermagneten aus einer Reihe alternierender heteronomer Dauermagnete des Sekundärteils gegenüber liegend angeordnet ist, und die andere Expansion gegenüber zwei der besagten Dauermagneten angeordnet ist.
  • Das Paar der polaren Expansionen hat die Funktion, den fraktionierten Zyklus der linearen elektrischen Spannungsversorgung an fortgesetzten Segmenten auszugleichen und zu vervollständigen, sowie auch den „natürlich" fraktionierten Zyklus separat auszugleichen und zu vervollständigen (die Spulen der Expansionen arbeiten nur in Abstoßung am Ausgang der Hälfte der Dauermagnete; die hochpermeablen ferromagnetischen Kerne arbeiten nur in Anziehung am Eingang der Hälfte der Dauermagnete).
  • Mit anderen Worten: Die Spannungsversorgung der polaren Expansionen in alternierenden Stufen erfolgt, wenn der ferromagnetische Kern sich im Mittelpunkt eines Dauermagneten in negativem Feedback bis zum Ende des Dauermagneten befindet, während in natürlicher ferromagnetischer Anziehung vom Beginn des Dauermagneten zu seinem Mittelpunkt, wobei erst einer, dann der andere den fraktionierten Kräftezyklus linear vereint. Die Energie, die im elektrischen Spannungsversorgungszyklus entwickelt wird, und die, die im natürlichen dauermagnetischen Zyklus entwickelt wird, werden zu interaktiven Kräften an der Achse der Maschine addiert.
  • Die alternierte Spannung-Gleichstromversorgung der polaren Expansionen und zumindest eines Paares, erst eine und dann die andere Expansion in negativem Feedback (Abstoßung) erfolgen in kompletten Zyklen und mit kontinuierlicher Absorption, und die „künstliche" elektrische Energie wird in mechanische Energie umgewandelt, während die Anziehung in alternierenden Stufen zwischen den ferromagnetischen Kernen zumindest eines Paares und den Dauermagneten am Eingang erst eines und dann des anderen Kerns eine weitere „natürliche" Energie erzeugen, die überlagert und parallel, kontinuierlich und linear ist, und die an der Achse mit der umgewandelten „künstlichen" Energie addiert wird. Umgekehrt gilt:
    wenn die dynamo-elektrische Maschine der vorliegenden Erfindung als Generator zur Erzeugung mechanischer Energie eingesetzt wird, dann wird die Achse der Maschine mit mechanischer Energie versorgt, die durch jede elektromagnetische Spule für zwei separate Vierteil eines Zyklus während eines kompletten Zyklus in elektrische Energie umgewandelt wird. Die erzeugte Energie wird durch ein Steuersystem während der Konduktorstufen abgezogen, während die „natürliche" Energie der neutralen Stufen, die aktiv in Anziehung sind, ihre Energie zu der mechanischen Energie addieren, die an der Achse bereit gestellt wird, mit dem Ergebnis einer dual transformierten Energie und mit totaler Kraft/Spannung in Bezug zur Summe jedes einzelnen Zyklus: oder mit dem separaten und direkten Zurückziehen von den gleichförmig angeordneten Spulen, die zu den beiden überlagerten Energiezyklen gehören; in diesem Fall lässt sich ihre Energie durch einen Gleichrichter gleichrichten, bevor sie am Ausgang oder nach-gephast, zusammen gefasst werden.
  • Die Harmonisierung der zuvor genannten interaktiven Kräfte charakterisiert die vorliegende Erfindung als hocheffiziente dynamo-elektrische Maschine.
  • Mit Bezug auf 7 wird eine schematische Darstellung einer ersten möglichen Form von Interaktion zwischen einer polaren Expansion mit Abschluss des magnetischen Flusses und mit einem Paar heteronomer Dauermagneten 3-1, 3-2 in entgegen gesetzter Richtung mit dem ferromagnetischen Kern (A1') wie im Beispiel von 1 gezeigt, für rotatorische und lineare dynamoelektrische Maschinen, kann besagte polare Expansion so angeordnet werden, dass beide linear zirkulär und längs der Achse des Sekundärteils mit alternierenden heteronomen Dauermagneten angeordnet sind, in diesem Fall mit Doppelband.
  • Mit Bezug auf 8 hat die polare Expansion E'' Luftspalte an beiden Seiten eines ferromagnetischen Kerns (A1'') in axialer Disposition hinsichtlich des Bands der alternierten heteronomen Dauermagneten für den Abschluss des magnetischen Flusses 20, wie im Fall eines so genannten linearen und linear annularen Motors.
  • Mit Bezug auf 9, hat die polare Expansion E''' für den Abschluss des magnetischen Flusses Dauermagnete an beiden Seiten des ferromagnetischen Kerns (A1''') mit beiden Bändern alternierter heteronomer Dauermagnete 21, 22, die zu den zwei axialen Rotoren der beiden linearen Wegen gehören. Darüber hinaus muss ohne Referenzen beachtet werden, dass für die Konstruktion und Disposition der polaren Expansionen der ferromagnetischen Kerne, der Dauermagnete und ihrer Luftspalte, die Durchführung beeinträchtigt werden kann, da bei gemeinsamen und bekannten dynamo-elektrischen Maschinen es einfach erforderlich sein kann, gemäß der Erfindung das Binom der Trennung der interaktiven Ströme zu beachten, die mit der alternierenden „künstlichen" elektrischen Stromversorgung der aktiven Stufen und der neutralen Stufen (nicht stromversorgt) harmonisiert werden müssen, was erlaubt, das „natürliche" Potential an Anziehungsenergie zwischen den ferromagnetischen Kernen und den Dauermagneten auszubeuten, das stets unausgewogen ist in der magnetischen Anziehung Stufe nach Stufe; dies sind die Hauptmerkmale und die wichtigsten Kennzeichen der vorliegenden Erfindung.
  • Einzig durch experimentelles, demonstratives, theoretisches und praktisches Beispiel kann die Erfindung mit zwei dynamo-elektrischen Maschinen mit Kollektor realisiert werden, entsprechend und einfach modifiziert für die Ausbeutung der Technik zur Trennung der interaktiven Kräfte, was den Gegenstand der Erfindung bildet: die beiden Kollektoren sind modifiziert, jede elektrische polare Stufe wird in zwei Stufen unterteilt, eine neutrale Stufe und eine leitende Stufe, wobei die Achsen der beiden Maschinen mechanisch in Reihe fixiert sind und so eine gemeinsame mechanische Achse bilden.
  • Es muss berücksichtigt werden, dass es erforderlich ist, durch eine polare Stufe einen Kollektor einer Maschine hinsichtlich des anderen Kollektors der anderen Maschine so zu versetzen, dass zum Beispiel im Fall eines Motors die elektrischen Spannungsversorgungen an den alternierenden polaren Stufen erst einer Maschine und dann der anderen die elektrische Energie von einer „künstlichen" abstoßenden elektromagnetischen Kraft in eine mechanische Energie umwandelt werden, wobei das natürliche magnetische Potential an Energie der neutralen polaren Stufen in ferromagnetischer Anziehung eine zusätzliche „natürliche" mechanische Energie erzeugt, die parallel und überlagert ist mit der Resultanten an der Achse, gegeben durch die Summe der auftretenden Energien, getrennt und gegenseitig harmonisiert: „künstlich" plus „natürlich".
  • Die so geschaffene Erfindung kann verschiedenen Modifikationen und Variationen unterworfen werden, ohne dass dabei vom Umfang des Erfindungskonzepts abgewichen wird, wie es durch die angehängten Ansprüche definiert ist.

Claims (15)

  1. Dynamoelektrische Maschine mit getrennter und harmonisierter Anwendung von positiven und negativen interaktiven Kräften, wobei die genannte Maschine wie folgt enthält: einen Stator (2) und einen Rotor (3), der im Verhältnis zu dem Stator in einer gegebenen Richtung beweglich ist; wobei der Rotor (3) eine Folge von Dauermagneten (31 , 32 ..., 310 ) enthält, die sich in der Polarität von dem einen Dauermagneten zu dem nächsten in der gegebenen Richtung abwechseln, wobei jeder Dauermagnet in der gegebenen Richtung die gleiche Abmessung hat; wobei der Stator (2) wenigstens ein Paar (C1, C2) von Polschuhen (E1, E2, E3, E4) enthält, entgegengesetzt zur den Dauermagneten und von diesen getrennt durch einen Luftspalt, und zwar mit den Polschuhen von wenigstens einem Paar in der gegebenen Richtung mechanisch voneinander abstehend durch einen Polabstand (p), wobei jeder Polschuh wenigstens einen elektromagnetischen Statorpol enthält, und wobei der genannte, wenigstens eine Statorpol einen Ferromagnetkern (A1, A2, A3, A4) und eine entsprechende Erregerspule (B1, B1', B2, B2', B3, B3', B4, B4') enthält, wobei der Ferromagnetkern einen Stator-Polschuh mit einer Abmessung in der gegebenen Richtung bildet, welche gleich der Abmessung der Dauermagneten ist; und ein Steuersystem (5), angeschlossen zum Steuern der Erregung der genannten Erregerspule des genannten wenigstens einen elektromagnetischen Statorpols eines jeden genannten Polschuhs, und zwar durch abwechselndes Zuführen von Erregerstrom an die genannte Erregerspule während der aufeinanderfolgenden Erregungszeiten (p1), sowie Verzögern der Zufuhr von Erregerstrom an die genannte Erregerspule während der aufeinanderfolgenden Aberregungszeiten (p2), die sich mit den Erregungszeiten abwechseln, wobei jeder genannte Polabstand (p) (n + ½) Malen der Abmessung eines Dauermagneten (31 , 32 ..., 310 ) in der gegebenen Richtung entspricht, wo n = 0 oder ein positives Ganzes ist und die durch das genannte Steuersystem ausgeführte Erregungssteuerung bewirkt, dass die Spule (B1, B1') von dem wenigstens einen elektromagnetischen Statorpol, der zu einem ersten Polschuh (E1, E3) des genannten wenigstens einen Paares (C1, C2) von Polschuhen gehört, abwechselnd mit der Spule B2, B2') des wenigstens einen elektromagnetischen Statorpols erregt wird, der zu einem zweiten Polschuh (E2, E4) des genannten wenigstens einen Paares (C1, C2) von Polschuhen gehört, wobei die Erregungszeit (p1) beginnt, wenn die Führungskante in der gegebenen Richtung eben mit der Führungskante eines ersten entgegengesetzten Dauermagneten (31 , ..., 310 ) ist und endet, wenn die Führungskante des genannten wenigstens einen Statorpols eben mit dem Mittelpunkt des angrenzenden Dauermagneten ist, wobei die Erregung eine solche ist, dass eine abstossende Kraft zwischen dem erregten Statorpol und dem ersten entgegengesetzten Dauermagneten erzeugt wird.
  2. Dynamoelektrische Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden getrennten Erregungszyklen in vier Viertel aufgeteilt sind, wobei jedes auf zwei Dauermagneten von entgegengesetzter Polarität (31 , 33 , 35 , 37 , 39 mit 32 , 34 , 36 , 38 , 310 ) wirkt, und zwar in dem ersten Zyklus „natürlicher Energie", im Eingang der Dauermagneten, arbeiten von den beiden Ferromagnetkernen des Paares (C1, C2) zuerst einer und dann der andere (A1, A3; A2, A4) während der abwechselnden neutralen Phasen (p2) für zwei getrennte Zyklusviertel, jedes in einem vollständigen Zyklus (16, 17; 18, 19), und in dem zweiten überlagerten Zyklus „künstlicher Energie" im Ausgang der Dauermagneten arbeiten von den Polschuhen (E1, E2; E3, E4) des Paares (C1, C2) mit ihren Spulen (B1, B1', B3, B3', B2, B2', B4, B4') ebenfalls zuerst einer und dann der andere während der abwechselnden Leitphasen (p1) für zwei getrennte Zyklusviertel, jedes in einem vollständigen Zyklus (12, 13; 14, 15), alle mit Hilfe des Steuersystems (5), welches die neutralen Phasen (p2) und die Leitphasen (p1) im Ausgang der Dauermagneten abwechselnd auf die eine Spule (B1, B1', B3, B3') oder die andere Spule (B2, B2', B4, B4') schaltet.
  3. Dynamoelektrische Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sie als Motor arbeitet, jede elektromagnetische Spule (B1, B1', B3, B3', B2, B2', B4, B4') mit positivem und negativem elektrischen Strom (12, 13; 14, 15) gespeist ist, und zwar nur für getrennte Zyklusviertel bei einem vollständigen Abstosszyklus an zwei aufeinander folgenden heteronomen Dauermagneten während der Leitphasen (p1), geschaltet durch das Steuersystem (5), die elektromagnetische Energie in mechanische Energie umgewandelt wird und an die Achse (23) geht, parallel zu dem zweiten überlagerten Zyklus „natürlicher Energie" (16, 17; 18, 19), erzeugt durch die Ferromagnetkerne (A1, A3; A2, A4) im Eingang an den anschliessenden heteronomen Dauermagneten während der neutralen Phasen (p2), ebenfalls umgewandelt in mechanische Energie unter Summierung von zwei Energien (12, 14; 13, 15) + (16, 18; 19, 17) und mit kontinuierlicher und linearer Aufnahme.
  4. Dynamoelektrische Maschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn sie als Generator von elektrischer Energie arbeitet, die Achse (23) der Maschine mit mechanischer Energie gespeist wird, welche durch jede elektromagnetische Spule (B1, B1', B3, B3', B2, B2', B4, B4') für jeweils zwei getrennte Zyklusviertel (12, 13; 14, 15) während eines vollständigen Zyklus (12, 13, 14, 15) in elektrischen Strom umgewandelt und die erzeugte Energie während der Leitphasen (p1) durch das Steuersystem (5) abgezogen wird, während die „natürliche Energie" der neutralen Phasen (p2), die im Anziehen aktiv sind, ihre Energie (16, 18, 19, 17) mit der an die Achse (23) gelieferten Energie summieren, mit dem Ergebnis einer doppelten umgewandelten Energie (12, 14, 13, 15) + (12, 14, 13, 15) und mit einer auf die Summe eines jeden getrennten Zyklus bezogenen Gesamtleistung.
  5. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (E1, E2, E3, E4) des Stators (2) und die abwechselnden heteronomen Dauermagneten (31 , 32 , ..., 310 ) des Rotors (3) indifferent gegenüberliegend in dem Stator (2) und dem Rotor (3) und umgekehrt positioniert sein können.
  6. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Polschuhe (E1, E2, E3 und E4) des Stators (2) längs zu der Bewegungsachse (23) mit dem Rotor (3) positioniert sind, und entgegengesetzt zu den Nord-Süd-Dauermagneten (31 , 32 ), ebenfalls längs positioniert und in heteronomer abwechselnder Folge (31 und 32 , 33 und 34 , 35 und 36 , ...).
  7. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (5) einen Kollektor mit entsprechenden Bürsten enthält, welche elektrisch die Spulen (B1, B1', B3, B3', B2, B2', B4, B4') der Polschuhe (E1, E3; E2, E4) mit abwechselnden leitenden (p1) und neutralen (p2) Polphasen (p) verbinden, wobei die genannten Polphasen (p) mit einer Häufigkeit von einem Viertel eines Zyklus umschalten.
  8. Dynamoelektrische Maschine nach den Patentansprüchen 1, 2, 3, 4, 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuersystem (5) einen Dekodierer der abwechselnden Polphasen (p) enthält, die den Leitphasen (p1) und den neutralen Phasen (p2) entsprechen, und zwar mit optischen, magnetischen, widerstandsfähigen, induktiven oder anderen Messsystemen, welche ein elektronisches Steuersystem mit Transistoren, Thyristoren, Triac oder anderen Mitteln für die abwechselnde elektrische Leitschaltung der Spulen (B1, B1', B3, B3', B2, B2', B4, B4') betreffend die Polschuhe (E1, E3; E2, E4) auslösen, wobei die genannten Polphasen (p) mit einer Häufigkeit von einem Viertel eines Zyklus umschalten.
  9. Dynamoelektrische Maschine nach den Patentansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kerne (A') der Polschuhe (E') und die genannten Dauermagneten (31 , 32 ) entgegengesetzt sind.
  10. Dynamoelektrische Maschine nach den Patentansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kerne (A'') der Polschuhe (E'') und die genannten Dauermagneten (20) in einem axialen Verhältnis stehen.
  11. Dynamoelektrische Maschine nach den Patentansprüchen 1, 2, 3, 4, 5, 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Kerne (A''') der Polschuhe (E''') axial entgegengesetzte Paare (21, 22) der genannten, seitlich zu diesen angeordneten Dauermagneten sind.
  12. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vor stehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung der Polschuhe (E1, E2, E3 und E4) des Stators (2), der abwechselnden heteronomen Dauermagneten (31 , 32 , ...) des Rotors (3) und des Steuersystems (5) beliebig drehend, linear, linear ringförmig ist, wie auch mit Teilsektoren für Hilfsteuerungen versehen sein kann, die für spezifische Anwendungen bestimmt sind.
  13. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung durch Verbindung (C1, C2) von zwei herkömmlichen dynamoelektrischen Maschinen (M1, M2) realisiert ist, und zwar mechanisch und elektrisch versetzt durch die Umdrehung eines Viertels von einem Zyklus, gleich einer Polphase (p) von einer (M1) im Verhältnis zu der anderen (M1), und mechanisch befestigt in Reihe an einer gemeinsamen Achse (23), und welche über das Steuersystem (5) arbeitet, indem sie elektrisch erst eine dynamoelektrische Maschine (M1) und dann die andere (M2) schaltet, und zwar jeweils für zwei getrennte Viertel (12, 13; 14, 15) in einem vollständigen Zyklus von vier Vierteln elektromagnetischer Energie (12, 14, 13 und 15) während der Leitphasen (p1), und vier überlagerte Viertel von natürlicher Energie (16, 18, 19, 17), betreffend die neutralen Polphasen (p2).
  14. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfindung mit einer herkömmlichen dynamoelektrischen Maschine realisiert ist, bei welcher das Schalten der Polschuhe (E1, E2, ....) zum Beispiel mit einem herkömmlichen Kollektor (5) erfolgt, der die doppelte Zahl von Polphasen (p) hat, eine Leitphase (p1) und eine neutrale Phase (p2), die jeweils zwei getrennten Zyklusphasen (8, 10 und 9, 11) entsprechen, funktionierend in zyklischer Folge mit einem vollständigen abwechselnden, doch angrenzenden Zyklus von vier Vierteln (8, 9, 10, 11).
  15. Dynamoelektrische Maschine nach einem jeden der vorstehenden Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dauermagneten (31 , 32 , 33 , ... 310 ), welche das Magnetfeld erzeugen, durch Elektromagneten gebildet sind, elektrisch erregt in negativer Rückkopplung.
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