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Dokumentenidentifikation DE19723810A1 10.12.1998
Titel Resonanzschaltung mit Kompensation
Anmelder Hagedorn, Matthias, 34270 Schauenburg, DE
DE-Anmeldedatum 07.06.1997
DE-Aktenzeichen 19723810
Offenlegungstag 10.12.1998
Veröffentlichungstag im Patentblatt 10.12.1998
IPC-Hauptklasse H02K 21/02
IPC-Nebenklasse H02K 1/27   H02K 1/14   H02P 9/00   H02K 3/28   
Zusammenfassung Die Reihenresonanzschaltung von Dualwicklungen in Verbindung mit paarweiser Parallelschaltung einer weiteren, identischen Dualwicklung und strangweiser Kompensation ergibt in Reihenschaltung solcher Paare, in der Generatorversion eine Induktionseinheit mit Strommaximum, cos Phi = 1, einen optimalen Wirkungsgrad und eine deutlich reduzierte Quellenwärme.
In der Motorversion mit einer Parallelschaltung der Paare wird ein kommutatorloser Antrieb ohne Bürstenfeuer, ohne Eisenteile, ohne Wendepol mit Kompensationswicklung und ein Stromminimum erreicht.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Resonanzschaltung mit Kompensation als Ständerschaltung für Generatoren und gleichzeitig eine Erregerschaltung für Motoren gemäß Anspruch 1, 2 und 3.

Voraussetzung ist a) ein permanentmagnetischer Anker mit einem Magnetrückschluß gemäß Fig. 1, bzw. einen funktionsähnlichen Rückschluß mit minimal einer Zweiteilung in der wirksamen Magnethöhe (Mh), b) gegenpolige Zwischenmagnete (8) mit ca. 1/8 des Hauptmagnetvolumens (7a, 7b . . .), in Verbindung mit einem Ankerfeld gleichpoliger Hauptmagnetfolge (7a, 7b . . .) und c) der Verzicht auf Eisenteile.

Die erfindungsmäßige Aufgabe besteht in einer Resonanzschaltung XL = XC mit Strommaximum, und gleichzeitiger Kompensation bis cos Phi = 1.

Der gewerbliche Nutzen ergibt sich aus einem optimierten Eta für Motoren und Generatoren.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Ansprüche 1 und 3.

Die erfindungsmäßigen Vorteile liegen in einer erheblichen Wirkungsgradverbesserung, einer reduzierten Quellenwärme und der Eingrenzung des Quellenspannungsabfalls in vorgegebenen Bereichen, aufgrund Laststromeinfluß.

Die Erfindung wird nachfolgend, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen Fig. 1, 2 und 3 näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 Einen bevorzugten Magnetrückschluß (1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a).

Fig. 2 Eine Generator-Dualwicklung (10, 11) in Magnetfeldproportion in äußerer Ansicht.

Fig. 3 Die Grundversion der erfindungsgemäßen Resonanzschaltung mit Kompensation in Wechselspannungsausführung.

Fig. 1 zeigt einen Ausschnitt der linearen Abwicklung eines idealen Magnetrückschlusses (1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a) für die Resonanzschaltung mit Kompensation mit zwei Hauptmagneten (7a, 7b) eines sonst durchgehend permanentmagnetischen Ankers gleichpoliger Magnetfolge, sowie einen Zwischenmagneten (8a).

Das obere Kurzschlußringsegment (1) ist wie das untere Kurzschlußringsegment (2) über den inneren Ankerumfang durchgehend und darf maximal nur zwei Trennungen aufweisen. Die inneren Kurzschlußbrücken (3a-6a) verbinden magnetisch leitend, untereinander berührungslos, jeweils zwei Hauptmagneten (7a, 7b) mit dem gegenpoligen Zwischenmagneten (8a).

Die mittig umlaufende Trennung aller Rückschlußteile (1, 2, 3a-6a) separiert zwei Magnetfeldsektoren. Die Form und Aufteilung der Rückschlußteile (1, 2, 3a-6a) bewirken zusammen mit den Zwischenmagneten (8a . . .) eine Feldbündelung gegen obligate Feldverluste.

Fig. 2 zeigt die freigewählte Dualwicklung (10, 11) am Wicklungsständer (21a) fixiert, und in einer linksdrehenden Ablaufsituation den Hauptmagneten (7a).

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan der Generatorversion der erfindungsmäßigen Resonanzschaltung mit Kompensation. Die Dualwicklungen (10, 11), (12, 13), (14, 15), (16, 17) sind hier als Quadratspulen dargestellt und zur besseren Orientierung mit (o) für oben und (u) für unten, analog der Magnet- und Rückschlußlage der Fig. 1 angepaßt.

Beide Einzelwicklungen (10, 11) einer Dualwicklung sind in ihren Durchmessern zusammen minimal 25% größer als die wirksame Magnethöhe (Mh) der Hauptmagnete (7a, 7b . . .).

Die Anzahl der Dualwicklungen (10, 11) entspricht bei Einphasenwechselstrom der Anzahl der Hauptmagnete (7a, 7b . . .) am Ankerumfang und beträgt immer ein ganzzahlig Vielfaches von 2.

Die separierte Induktion aufgrund der Feldteilung gemäß Rückschluß (1, 2, 3a, 4a, 5a, 6a) erfordern diese Dualwicklungen (10, 11).

Die von außen zugeführte Kraftwirkung in einer gleichbleibenden Beschleunigung eines festgelegten Drehsinns der Ankerachse erzeugt berührungslos, induktiv einen sinusförmigen Verlauf einer Wechselspannung in beiden Dualwicklungen (10) und (11). Diese Induktivitäten sind durch eine Kapazität (18a) getrennt und in Reihe geschaltet. Unter Abgleichvoraussetzung entsteht Resonanz im Reihenschwingkreis, die die Wechselstromstärke maximiert.

Für Einphasenwechselspannung sind vorzugsweise jeweils paarweise Dualwicklungen (10, 11), einschließlich des Kondensators (18a) mit der nächsten Dualwicklung (12, 13) und Kondensator (18b) parallel verschaltet und bilden derart eine Induktionseinheit.

Diese Induktionseinheiten sind dann nachfolgend entweder direkt, oder über zwischengeschaltete Transformatoren, im Übersetzungsverhältnis N1/N2 < 3, in Reihe verschaltet.

Bei der Auslegung für Drehspannung sind Induktionseinheiten von 3 Wicklungspaaren, oder ganzzahlige Vielfache davon, einzusetzen. Die Verkettung erfolgt dann in Sternschaltung.

Die zugehörige Kompensation erfolgt über die Kondensatoren (19a, b . . ., 20a, b . . .) und die übrige Spannungsquellenauslegung, wie auch die Proportion zwischen Leerlauf- und Lastspannung nach gängigen Erfahrungswerten.

In der wirkungsumkehrenden Motorversion werden die Dualwicklungen (10, 11) wie vortextlich beschrieben, mit den folgenden Dualwicklungen (12, 13) paarweise parallel geschaltet. Diese Einheit, nunmehr Antriebseinheit (10, 11/12, 13) genannt, wird mit weiteren Antriebseinheiten, z. B. (14, 15/16, 17) entweder leistungssteigernd parallel, oder strommindernd in Reihe verschaltet.

In der Anwendungspraxis wird, je nach Anwendungsfall eine dazu passende Kombination von beiden Verdrahtungsarten eingesetzt.

Die zugeführte Erregerspannung wird drehzahlabhängig gepulst zur Verfügung gestellt, so daß auch der motorische Antrieb berührungslos arbeitet.


Anspruch[de]
  1. 1. Resonanzschaltung mit Kompensation dadurch gekennzeichnet, daß ein zwei- oder ganzzahlig vielfaches Ankermagnetfeld (7a, 7b) gleichpoliger Folge, mit inseitigem, in der Magnethöhe (Mh) minimal zweigeteilten Magnetrückschluß in äußeren Ständerdualwicklungen (10, 11) in einzelner Reihenresonanzschaltung mit einer Kapazität (18a), und diese paarweise mit einer weiteren Ständerdualwicklung (12, 13) identischer Anordnung parallelgeschaltet, auf berührungslos, induktivem Wege eine Wechselspannung frei wählbarer Hertzzahl mit sinusförmigem Verlauf erzeugt die mittels Reihenkapazitäten (19a, 20a) in jedem Strang kompensierend geschaltet ist und danach direkt, oder über zwischengeschaltete Transformatoren (9a) . . . mit weiteren Induktionseinheiten (14, 15/16, 17) umformbar, sofort abnehmbar und gewerblich nutzbar ist.
  2. 2. Resonanzschaltung mit Kompensation nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Ständerdualwicklungen (10, 11) . . . vom obligaten rechten Winkel zum Ankermagnetfeld (7a) . . . abweichen.
  3. 3. Resonanzschaltung mit Kompensation nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß in Wirkungsumkehr die Ständerdualwicklungen (10, 11) . . . als motorische Erregerwicklungen eingesetzt sind.






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