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DE19632679A1 - Elektrostatischer Motor - Google Patents

Elektrostatischer Motor

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DE19632679A1
DE19632679A1 DE1996132679 DE19632679A DE19632679A1 DE 19632679 A1 DE19632679 A1 DE 19632679A1 DE 1996132679 DE1996132679 DE 1996132679 DE 19632679 A DE19632679 A DE 19632679A DE 19632679 A1 DE19632679 A1 DE 19632679A1
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DE
Germany
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rotor
stator
electrode
electrostatic motor
motor according
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DE1996132679
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English (en)
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PARRAS KARL HEINZ
Original Assignee
PARRAS KARL HEINZ
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Application filed by PARRAS KARL HEINZ filed Critical PARRAS KARL HEINZ
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Publication of DE19632679A1 publication Critical patent/DE19632679A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N1/00Electrostatic generators or motors using a solid moving electrostatic charge carrier
    • H02N1/002Electrostatic motors
    • H02N1/004Electrostatic motors in which a body is moved along a path due to interaction with an electric field travelling along the path

Landscapes

  • Ignition Installations For Internal Combustion Engines (AREA)

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.
Funktionsbeschreibung der Erfindung
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 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.
Zweites Ausführungsbeispiel
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.
Drittes Ausführungsbeispiel
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.
Die zusätzliche Funktion des Motors
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.
Elektrostatischer Motor Beschreibung der Zeichnungen
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.
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