DE19632679A1 - Elektrostatischer Motor - Google Patents
Elektrostatischer MotorInfo
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Description
In den "Annalen der Physik und Chemie", Band 139, Jahrgang
1870 wird vom Verfasser J.C. Poggendorff in dem Aufsatz
"Über das Holtz′sche Rotationsphänomen" die experimentelle
Beobachtung beschrieben, daß sich bestimmte
Ausführungsformen eines Influenzgenerators auch als Motor
betreiben lassen, wenn sie aus einer geeigneten
Hochspannungsquelle gespeist werden. Poggendorff
untersuchte dieses Phänomen an einem speziell angefertigten
Versuchsaufbau.
Später wurden weitere elektrostatische Motorkonstruktionen
wie die des Dänen Christiansen, des Amerikaners McVay oder
der "Elektrische Tourbillon" von W. Grüel bekannt, um nur
die grundlegenden Beispiele zu nennen.
Bei diesen Motoren werden über Kontakt-Bürsten oder Korona-Kämme
elektrische Ladungen auf den Rotor oder bestimmte
Rotorsegmente aufgebracht, die dann bezogen auf die
Ladungen der Statoranordnung "durch die bekannten
elektrischen Attractionen und Repulsionen", wie Poggendorff
in den Annalen der Physik schreibt, ein mechanisches
Drehmoment generieren.
Man vermißt in sämtlichen historischen Arbeiten zu diesem
Thema eine quantitative Beschreibung der energetischen
Verhältnisse.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die bei allen
bisher bekannten (mit einer Gleichspannung gespeisten)
Anordnungen in den Rotor-Totpunkten anfallenden Umladungs-Verluste
zu vermeiden und durch die Einführung zusätzlicher
Influenzelektroden eine universelle Maschine zu erhalten,
die z. B. als Spannungswandler zur Erzeugung extrem hoher
Potentiale eingesetzt werden kann.
Zunächst werden die grundlegenden Zusammenhänge mit Hilfe
der Funktionsskizzen Fig. 1 bis Fig. 5 dargestellt:
In allen Beispielen werden Aufgabestellungen wie die der Drehzahlregelung o. ä. nicht behandelt, da sie mit üblichen Lösungsansätzen zu bewältigen sind.
In allen Beispielen werden Aufgabestellungen wie die der Drehzahlregelung o. ä. nicht behandelt, da sie mit üblichen Lösungsansätzen zu bewältigen sind.
In der Fig. 1 sind B und C feststehende Stator-Elektroden
in Form eines Zylinder-Abschnittes, die sich jeweils über
einen bestimmten Winkelbereich (hier: 120 Grad) erstrecken.
B und C sind mit dem Kondensator Cq verbunden. Cq ist
geladen und stellt in diesem einfachen Modell die
elektrische Antriebsenergie zur Verfügung. Auf seinen
Elektroden befinden sich die Ladungen +Qq bzw. -Qq. Die
Kondensatorspannung Uq beträgt damit Qq/Cq.
Das ebenfalls zylindrisch ausgebildete Rotorelement A ist
drehbar und elektrisch isoliert auf einer Achse gelagert,
über die das mechanische Drehmoment abgegeben werden kann
(das übliche zweite Rotorelement wird aus Gründen der
Übersicht weggelassen). Diese mechanische Konstruktion ist
in Fig. 1 nicht eingezeichnet, da sie für die
Funktionsbeschreibung unerheblich ist.
Alle Elemente A, B und C haben in axialer Richtung die
gleiche Abmessung. Der Abstand zwischen Rotor- und Stator
platten ergibt sich aus der Differenz der Radien des
Stators und des Rotors.
In der gezeichneten Stellung (Bereich 0 < α < π) ist A mit B
elektrisch verbunden. Dies ist aus Gründen der Anschau
lichkeit (auch in den folgenden Figuren) in der Form eines
flexiblen Verbindungsdrahtes zwischen dem positiven
Kondensatoranschluß und der Rotorelektrode A dargestellt.
In realen Ausführungen sind zu diesem Zweck Kontaktbürsten,
Korona-Kämme o. ä. vorhanden, die hier nicht näher behandelt
werden sollen.
Für die Funktionsweise ist die Ausführungsform der Rotor- und
Stator-Elektroden nicht wesentlich. Lediglich
aus Gründen der übersichtlichen Darstellbarkeit wurden in
Fig. 1 (und auch in den folgenden Figuren) zylindrische
Elemente gewählt.
Um größere Kapazitätswerte zwischen den Rotor- und
Statorelementen zu erhalten, werden in realen Ausführungen
vorzugsweise ineinandergreifende Plattenpakete verwendet.
Die Kapazität zwischen A und C bzw. B und C sei in der
dargestellten Rotorposition (α = 0) verglichen mit der
Kapazität Cq vernachlässigbar klein. Mit dieser Verein
fachung beträgt der elektrostatische Energieinhalt der
Anordnung in Fig. 1:
Bei bekanntem Verlauf der Funktion der Rotor-Statorkapa
zität Cac(α) lassen sich mit den gegebenen Anfangs
bedingungen alle beteiligten elektrischen und mechanischen
Größen (Drehmoment) als Funktion des Rotorwinkels α
darstellen.
Hier sollen jedoch lediglich die energetischen Verhältnisse
bei bestimmten diskreten Rotorwinkeln betrachtet werden.
In Fig. 2 ist der einfache Motor in der Rotorposition α = π
dargestellt, d. h. die Elektrode A befindet sich nun in der
größten erreichbaren Nähe (Totpunkt) zur Statorelektrode C.
Die leitende Verbindung zwischen A und dem positiven
Anschluß von Cq hat im gesamten Bereich 0 < α < π
ununterbrochen bestanden.
A und C bilden jetzt einen Kondensator mit der Kapazität
Cm. Die Größe von Cm läßt sich allein aus den geome
trischen Abmessungen bestimmen, wie in allen einschlägigen
Lehrbüchern nachzulesen ist.
Die Kondensatoren Cm und Cq werden zunächst als ideal
angenommen, Verluste durch Leckströme nicht berücksichtigt.
Die Ladungen auf der Rotor-Elektrode und den Stator-Flächen
seien frei und praktisch verlustlos beweglich.
Die Kapazität zwischen B und A bzw. B und C sei in dieser
Winkelposition wiederum vernachlässigbar klein.
Unter diesen Randbedingungen beträgt der elektrostatische
Energieinhalt der Anordnung in Fig. 2:
Die Energiedifferenz W1 = E1-E2 entspricht der im Bereich
0 < α < π gewonnenen mechanischen Energie (abgegebenes
Drehmoment, Überwindung der Lagerreibung, Beschleunigung
des Rotors).
Man erhält nach trivialer Berechnung:
Falls vor Erreichen des Rotorwinkels α = π die elektrische
Verbindung zwischen A und dem positiven Anschluß von Cq
unterbrochen wird, ändert sich qualitativ nichts am
beschriebenen Ablauf. Man erhält lediglich ein geringeres
Drehmoment, da die Ladungsmenge Qm entsprechend der
kleineren Rotor-Stator-Kapazität Cac zum Zeitpunkt der
Unterbrechung ihren möglichen Maximalwert nicht erreicht.
Im Rotorwinkelbereich π < α < 2π kann nun der oben beschriebene
Vorgang mit vertauschten Statorelementen B und C erneut
ablaufen.
Dazu muß in jedem Fall zunächst die Verbindung von A mit
dem positiven Anschluß von Cq unterbrochen und dann eine
Kontaktierung zwischen A und dem negativen Anschluß von Cq
hergestellt werden.
Im Rotor-Totpunkt α = π beträgt die zwischen Rotorelement A
und Statorelement C gespeicherte Energiemenge:
Bei den bisher bekannten, gleichspannungsgespeisten
elektrostatischen Motoren geht diese Energie als
Umladungsverlust (Umwandlung in Wärme) verloren, da die
Rotor-Stator-Kapazität Cm im Rotor-Totpunkt üblicherweise
über eine Funkenstrecke oder durch direkte Kontaktierung
kurzgeschlossen wird.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, diesen Energie-Anteil
in den Rotor-Totpunkten zurückzugewinnen, bevor die
Rotor- und Stator-Elemente leitend miteinander verbunden
werden.
Diese Aufgabe läßt sich z. B. durch eine Schaltungsanordnung
lösen, wie sie in Fig. 3 dargestellt ist.
Bei Erreichen der Winkelposition π wird in sehr kurzer Zeit
(im Vergleich zur Umlaufzeit des Rotors) die Rotor-Stator-Kapazität
Cm entladen, indem der Schalter Sr geschlossen
wird. Die Funktion von Sr kann z. B. als mechanischer
Kontakt, als Funkenstrecke oder als Halbleiterschalter
ausgeführt werden.
Über die Spule Lr und die Diode Ds wird -abgesehen von
unvermeidlichen ohmschen Verlusten- die gesamte Energie E3
auf den Kondensator Cr übertragen.
Die Diode Dq übernimmt den abklingenden Spulenstrom, wenn
die Spannung an Cm auf 0 abgesunken ist. Diode Ds
verhindert ein Zurückfließen der Energie, falls Sr zu lange
geschlossen bleibt.
Die Größe von Lr ist unkritisch, solange die Periodendauer
des resultierenden Schwingkreises (aus Lr und Cr) sehr
klein gegenüber der Umlaufdauer des Rotors bleibt.
Möglichkeiten zur Weiterverwertung der jetzt nach Cr
umgeladenen Energie E3 sollen hier nicht im Detail erörtert
werden. Es bietet sich natürlich die Rückspeisung in die
treibende Spannungsquelle an. Dies ist mit geeigneter
Schaltungstechnik auf konventionelle Weise zu erledigen.
In Fig. 4 und Fig. 5 ist schematisch ein zweites Beispiel für
eine elektrostatische Motoranordnung skizziert, bei der 4
Statorelektroden E1, E2, F1, F2 und zwei Rotorelektroden
D1, D2 vorhanden sind. F1 und F2 sind mit dem gemeinsamen
Massepotential verbunden, die Spannungsversorgung der
Statorelektroden E1 bzw. E2 erfolgt symmetrisch zum
gemeinsamen Massepotential mit +Uq bzw. -Uq aus den zwei
geladenen Kondensatoren Cq.
Die Fig. 4 zeigt die Rotorposition α = 0, während Fig. 5 die
Rotorposition α = π/2 darstellt.
Bezeichnet man die maximale Kapazität zwischen Rotor- und
Statorelement wieder mit Cm, so gelten für jedes
Rotorelement die weiter oben bereits angegebenen
Beziehungen identisch, wegen der doppelten Anzahl an
Elektroden gegenüber dem ersten Beispiel ist die im
Bereich 0 < α < π/2 gewonnene mechanische Energie jedoch 2*W1.
In allen Rotor-Totpunkten (0, π/2, π, 3π/2) wird die zwischen
dem jeweiligen Rotor- und Statorelement verbleibende
elektrostatische Energie zurückgewonnen, wie bereits weiter
oben dargestellt.
Wesentlich am zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 und
Fig. 5 ist die vollständige Ladungs- und Spannungssymmetrie
der Funktionselemente bezogen auf das gemeinsame
Massepotential.
Das dritte Ausführungsbeispiel eines elektrostatischen
Motors wird durch die Fig. 6 bis 11 in den
unterschiedlichen Bewegungsphasen dargestellt.
Es läßt sich unmittelbar durch entsprechende Erweiterungen
aus dem zweiten Motor ableiten. Aus diesem Grund tragen die
funktionsgleichen Elemente in beiden Beispielen identische
Bezeichnungen.
A1, A2, A3, A4 und B1, B2, B3, B4 sind zusätzlich
eingeführte Statorelemente, auf denen mittels der geladenen
Rotorelemente durch Influenz Ladungen generiert werden, wie
weiter unten beschrieben wird. Für die reine Motorfunktion
sind sie unerheblich.
Wegen der besseren Übersicht werden (mit Ausnahme der
Fig. 11) von den 6 vorhandenen Rotorelementen jeweils nur
zwei (D1, D2) gezeigt und es werden auch nur die Wirkungen
dieser zwei Rotorelemente untersucht.
Zur Vereinfachung und zum Zweck anschaulicher
Darstellbarkeit sei auch im dritten Realisierungsbeispiel
zunächst vorausgesetzt, daß die Streukapazitäten zwischen
benachbarten Statorelementen bzw. einem Rotorelement und
einem entfernten Statorelement vernachlässigbar klein sind
gegenüber der Rotor-Stator-Kapazität im Totpunkt (Cm) und
den beiden geladenen Kapazitäten Cq, die wiederum die
Antriebsenergie zur Verfügung stellen.
In realen Motorkonstruktionen führen diese unvermeidlichen
Streukapazitäten zu einer Reduzierung der maximal erreich
baren Leistungsdaten, an der nachfolgend dargestellten
prinzipiellen Funktionsweise ändern sie jedoch nichts.
Im dritten Realisierungsbeispiel sind insgesamt 12 Stator-
Elemente vorhanden. Diese Anzahl kann natürlich variiert
werden, ohne daß dies das Funktionsprinzip beeinflußt.
Fig. 6 zeigt den Rotor in seiner Ausgangsposition α = 0.
Die Kondensatoren C3+ und C3- seien in dieser Position
entladen.
Die Elektroden D1 und E1 bzw. D2 und E2 sind jeweils im
Bereich des Rotorwinkels 0 < α < π/6 elektrisch leitend
miteinander verbunden.
Wenn man die maximale Kapazität zwischen Rotor- und
Statorelement wieder mit Cm bezeichnet, befinden sich in
der zweiten Rotor-Totposition α = π/6 völlig identisch mit
den beiden vorhergehenden Beispielen die Ladungsmengen +Qm
bzw. -Qm auf den sich gegenüberstehenden Elektrodenpaaren
D1/A1 bzw. D2/A3, da über die Dioden D3- bzw. D3+ diese
Ladungsmengen auf die Statorelemente fließen konnten.
Dies wird in Fig. 7 dargestellt.
Unter Vernachlässigung der Diodendurchlaßspannung liegen
die Rotorelemente A1 und A3 in dieser Rotorposition auf
Massepotential.
Völlig identisch mit den vorangehenden Beispielen gelten
wieder die Beziehungen:
Für den im Bereich des Rotorwinkels 0 < α < π/6 unter den
beiden dargestellten Rotorelementen gewonnenen mechanischen
Energieanteil gilt genauso:
Die Kontaktierung der Rotorelemente wird nun aufgehoben, D1
und D2 bewegen sich im gesamten Rotorwinkel-Bereich
π/6 < α < 5π/6 mit der konstanten Ladungsmenge +Qm bzw. -Qm
weiter, wie in den Fig. 8 und 9 dargestellt.
Im Mittel wird in diesem Winkelbereich kein mechanisches
Drehmoment generiert, weil in dieser Phase aus den
speisenden Kondensatoren Cq keine Energie entnommen wird
und das elektrostatische Energieniveau E4 des Rotors in den
Positionen α = π/6 und α = 5π/6 völlig identisch ist:
Nach Erreichen der Winkelposition α = 5π/6 wird diese
elektrostatische Energie in der weiter oben bereits
beschriebenen Art wieder zurückgewonnen. Um dies zu
verdeutlichen, sind in der Fig. 9 die dazu notwendigen
Bauelemente aus der Fig. 3 noch einmal für beide
Polaritäten eingezeichnet.
Im Winkelbereich 5π/6 < α < π werden die Rotorelemente D1 und
D2 mit dem Massepotential verbunden, wie in Fig. 10
angedeutet ist.
In diesem Winkelbereich wird wieder ein mechanisches
Drehmoment generiert. Bei Erreichen der Winkelposition π
gelten für die Rotorladung Qn und die neue Ladung Qs auf
den Kondensatoren Cq die Beziehungen:
Für den im Bereich des Rotorwinkels 5π/6 < α < π unter den
beiden dargestellten Rotorelementen gewonnenen mechanischen
Energieanteil gilt wieder entsprechend:
Bevor der gesamte Ablauf mit vertauschten Rotorelementen
D1, D2 erneut stattfinden kann, wird wiederum der in den
beiden Rotor-Stator-Kapazitäten Cm gespeicherte Energie
anteil E5 zurückgewonnen:
Die Fig. 11 zeigt alle 6 Rotorelemente, die mit einem
Winkelversatz von π/3 alle oben beschriebenen Bewegungs
phasen nacheinander durchlaufen.
Die abgegebene mechanische Motorleistung verdreifacht sich
entsprechend gegenüber dem Rotor mit nur 2 Elementen.
Die Energie der beiden Antriebs-Kondensatoren Cq wäre nach
einigen Rotorumdrehungen weitgehend aufgebraucht. Aus
diesem Grund müssen für den kontinuierlichen Betrieb diese
Kondensatoren entweder zyklisch nachgeladen oder durch
eine Festspannungsquelle ersetzt werden. In Fig. 11 sind
Festspannungsquellen Uv eingezeichnet.
Hiermit ist die Beschreibung der reinen Motorfunktionen des
dritten Ausführungsbeispiels abgeschlossen.
In der europäischen Patentanmeldung EP 0 722 213 A2 mit dem
Titel "Elektrostatischer Generator" wird ein
Influenzgenerator mit mindestens einer Rotor- und zwei
Statorelektroden beschrieben, bei dem die geschaltete
Energieentnahme nur in den Winkelpositionen erfolgt, an
denen sich das elektrostatische Energieniveau des Rotors
in seinem Minimum befindet.
Das mit einer bestimmten Ladung versehene Rotorelement
generiert dabei alternierend auf der ersten und zweiten
Statorelektrode durch Influenz eine gleichgroße Ladung mit
entgegengesetztem Vorzeichen, die dann bei Weiterbewegen
des Rotors in einem jeweils dafür vorgesehenen Kondensator
gesammelt wird.
Die in jener Patentantanmeldung wesentlichen elektrischen
und mechanischen Größen sind dabei als Funktion des
Rotorwinkels α explizit angegeben.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, das in der o.a.
Patentanmeldung beschriebene Generatorprinzip mit den
weiter oben ausführlich dargestellten Grundlagen eines
elektrostatischen Motors in vorteilhafter Weise konstruktiv
zu verbinden.
Daraus ergibt sich z. B. die Möglichkeit, aus einer mäßig
hohen Spannung für den Antrieb des elektrostatischen Motors
ein sehr hohes Spannungspotential oder auch sehr
hochgespannte Impulse für z. B. Zündzwecke usw. zu gewinnen.
Dies wird nachfolgend näher beschrieben. Wie bereits bei
der Darstellung der Motor-Funktionen sollen auch hier
wieder aus Gründen der Anschaulichkeit die energetischen
Gegebenheiten nur an einigen definierten Positionen des
Rotors beschrieben werden.
Da die Vorgänge für beide Ladungspolaritäten völlig
identisch sind, genügt die Betrachtung eines einzigen der
beiden geladenen Rotorelemente. Es werden zum einfacheren
Vergleich mit der Patentanmeldung EP 0 722 213 A2 für die
beteiligten Funktionselemente weitgehend identische
Bezeichnungen verwendet.
Ausgangspunkt ist die in Fig. 7 dargestellte Rotorposition
α = π/6, die Kontaktierung der Rotorelektrode D2 sei bereits
aufgehoben, die beiden Schalter S3+ und S4+ sind geöffnet.
Auf D2 befindet sich die Ladungsmenge -Qm, auf dem
zugehörigen Statorelement A3 eine gleichgroße positive
Ladungsmenge +Qm.
Während sich der Rotor zur Position α = π/3 bewegt, werden
diese Ladungen auf A3 frei. Sie können wegen der
Sperrwirkung der Diode D3+ jedoch nicht nach Masse
abfließen und sammeln sich auf dem Kondensator C3+.
Die Kapazitäten C3+, C5+, C3- und C5- müssen nicht zwingend
als konkrete Bauelemente vorhanden sein, sondern können
auch durch die konstruktiv definierte Kapazität zwischen
den Statorelektroden und einer leitenden äußeren
Gehäusewand gebildet werden.
Über die Diode D5+ fließen während dieser Rotorbewegung
entsprechend dem Influenzprinzip gleichzeitig positive
Ladungen zur Statorelektrode B3.
Bei Erreichen der Rotorposition α = π/3 befindet sich die
gesamte Ladungsmenge +Qm der Statorelektrode A3 auf C3+,
auf B3 ist durch Influenz ebenfalls die Ladung +Qm
gebunden.
Die Spannung am Kondensator C3+ beträgt damit Qm/C3+.
Sie läßt sich also durch die Höhe der (Motor-)Speisespannung
und das Kapazitätsverhältnis Cm/C3+ genau
festlegen.
Durch kurzzeitiges Schließen des Schalters S3+ wird nun die
im Kondensator C3+ vorhandene Energie E6 mittels einer
bereits weiter oben ausführlich beschriebenen Schaltungs
anordnung (D1+, D2+, L1+) auf den Kondensator C6+ und den
Verbraucher RL+ übertragen:
Während sich dann der Rotor aus der Position α = π/3 zur
Position α = π/2 bewegt, läuft dieser Vorgang erneut völlig
identisch mit den dann beteiligten Statorelementen B3 und
A4 ab. In der Rotorposition α = π/2 wird wiederum die
Energiemenge E6 des Kondensators C5+ durch kurzzeitiges
Schließen des Schalters S4+ an den Verbraucherstromkreis
übertragen.
Je nach Anzahl der vorhandenen Influenzelektroden An, Bn
wiederholt sich dieser Ablauf, bis das Rotorelement D2 die
Position der Statorelektrode F2 erreicht hat.
Wenn der Rotor mit 6 Elektroden (im Winkelabstand π/3)
bestückt ist, erhöht sich entsprechend die je Winkelschritt
übertragene Ladungsmenge und Energie, da die beteiligten
Statorelemente An bzw. Bn parallel geschaltet sind.
Wird die gesamte Anordnung, zumindest jedoch der Rotor und
die Stator-Elemente, in ein hermetisch dichtes, evakuiertes
Gehäuse eingeschlossen, werden unkontrollierte
Funkenüberschläge und Korona-Entladungen vermieden. Es
empfiehlt sich in diesem Fall, das Drehmoment über eine
geeignete Magnetkupplung durch die Gehäusewand zu
übertragen.
Die beigefügten 11 Skizzen verdeutlichen den technischen
Sachverhalt der Erfindung. Es folgt die Kennzeichnung
der Figuren:
Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung (Schnitt) der
Grundform eines elektrostatischen Motors in der ersten
Bewegungsphase (Rotorwinkel = 0).
Fig. 2 stellt die schematisierte Grundform des elektro
statischen Motors in der zweiten Bewegungsphase dar
(Rotorwinkel = π).
Fig. 3 zeigt ein Schaltungsbeispiel zur Rückgewinnung der
in den Totpunkten zwischen Rotor- und Statorelektrode
verbleibenden elektrostatischen Feldenergie.
Fig. 4 zeigt die bipolare Variante eines elektrostatischen
Motors mit einem positiv und einem negativ geladenen
Rotorelement in der 1. Bewegungsphase (Rotorwinkel = 0).
Fig. 5 zeigt die Motorvariante aus Fig. 4 in der zweiten
Bewegungsphase (Rotorwinkel = π/2).
Fig. 6 stellt die um 8 Influenzelektroden erweiterte
bipolare Motorvariante in der ersten Bewegungsphase
(Rotorwinkel = 0) dar. Zur besseren Übersicht werden
zunächst nur 2 der sechs vorhandenen Rotorelemente gezeigt.
Fig. 7 zeigt den Motor aus Fig. 6 in der zweiten
Bewegungsphase (Rotorwinkel = π/6).
Fig. 8 zeigt den Motor aus Fig. 6 in der dritten
Bewegungsphase (Rotorwinkel = π/3).
Fig. 9 zeigt den Motor aus Fig. 6 in der sechsten
Bewegungsphase (Rotorwinkel = 5π/6), in der die zwischen
Rotor- und Statorelektrode verbleibende elektrostatische
Feldenergie zurückgewonnen wird.
Fig. 10 zeigt den Motor aus Fig. 6 in der siebten
Bewegungsphase (Rotorwinkel = π).
Fig. 11 zeigt den Motor aus Fig. 6 mit allen sechs
Rotorelektroden. Die Ladekondensatoren sind jetzt durch
Festspannungsquellen ersetzt.
Claims (10)
1. Elektrostatischer Motor mit mindestens einer Rotor-Elektrode
(A) oder einem Rotor-Elektrodensystem und
mindestens zwei der Drehmomenterzeugung dienenden Stator-Elektroden
(B, C) oder Stator-Elektrodensystemen, bei dem
sich die Kapazitäten zwischen Rotor-Elektrode und Stator-Elektroden
bzw. zwischen Rotor-Elektrodensystem und Stator-Elektrodensystemen
in Abhängigkeit vom Rotorwinkel zwischen
einem Wert nahe 0 und einem Maximalwert gegenläufig
zyklisch ändern,
gekennzeichnet dadurch,
daß besondere Mittel vorhanden sind, mit denen die
elektrostatische Energie zwischen den Rotor- und Stator-Elementen
in den Positionen der größten Annäherung, den
Rotor-Totpunkten, zurückgewonnen werden kann.
2. Elektrostatischer Motor entsprechend Anspruch 1,
gekennzeichnet dadurch,
daß mindestens eine zusätzliche, nicht unmittelbar dem
Antrieb dienende Stator-Elektrode vorhanden ist, auf der
durch die Rotorladung nach dem Influenzprinzip in
definierten Rotorpositionen eine Ladung entgegengesetzter
Polarität gebunden wird.
3. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2,
gekennzeichnet dadurch,
- a) daß die wieder frei werdenden Ladungen der zusätzlichen Influenzelektrode(n) mittels geeigneter Schaltmittel zunächst in einem Stator-Kondensator (C3x, C5x) gesammelt werden
- b) und daß mittels geeigneter Schaltelemente dieser Kondensator während definierter Bereiche der Rotorposition für die influenzierten Ladungen elektrisch leitend über brückt wird
- c) und daß eine Energieentnahme aus diesem Stator-Kondensator (C3x, C5x) nur dann erfolgt, wenn die Kapazität zwischen Influenz-Elektrode(n) und Rotor-Element(en) ihr Minimum erreicht hat.
4. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur leitenden Überbrückung
der Stator-Kondensatoren (C3x, C5x) während definierter
Bereiche der Rotorposition für die influenzierten
Ladungen Dioden (D3x, D5x) verwendet werden.
5. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur leitenden Überbrückung
der Stator-Kondensatoren (C3x, C5x) während definierter
Bereiche der Rotorposition für die influenzierten
Ladungen mechanische Kommutator-Kontakte verwendet werden.
6. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur leitenden Überbrückung
der Stator-Kondensatoren (C3x, C5x) während definierter
Bereiche der Rotorposition für die influenzierten
Ladungen Halbleiter-Schalter, bevorzugt Feldeffekt-Transistoren
verwendet werden.
7. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur geschalteten
Leistungsentnahme an den Stator-Kondensatoren (C3x, C5x)
bei definierten Rotorpositionen für die
Schalterfunktionen (S3x, S4x) mechanische Kommutator-Kontakte
verwendet werden.
8. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur geschalteten
Leistungsentnahme an den Stator-Kondensatoren (C3x, C5x)
bei definierten Rotorpositionen für die
Schalterfunktionen (S3x, S4x) Halbleiter-Schalter,
bevorzugt Feldeffekt-Transistoren verwendet werden.
9. Elektrostatischer Motor nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß zur geschalteten
Leistungsentnahme an den Stator-Kondensatoren (C3x, C5x)
bei festgelegten Rotorpositionen für die Schalter
funktionen (S3x, S4x) Funkenstrecken in Luft oder
unter Schutzgas verwendet werden.
10. Elektrostatischer Motor nach allen vorangehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß alle
Funktionseinheiten, mindestens jedoch der Rotor und die
Stator-Elemente, in einem hermetisch dichten,
evakuierten Gehäuse untergebracht sind und das
Drehmoment mittels einer geeigneten Magnetkupplung durch
das Gehäuse übertragen wird.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996132679 DE19632679A1 (de) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Elektrostatischer Motor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE1996132679 DE19632679A1 (de) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Elektrostatischer Motor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE19632679A1 true DE19632679A1 (de) | 1998-02-19 |
Family
ID=7802563
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE1996132679 Withdrawn DE19632679A1 (de) | 1996-08-14 | 1996-08-14 | Elektrostatischer Motor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE19632679A1 (de) |
-
1996
- 1996-08-14 DE DE1996132679 patent/DE19632679A1/de not_active Withdrawn
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