DE19804277A1

DE19804277A1 - Dynamo mit einem statischen Magneten

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Publication number: DE19804277A1
Application number: DE19804277A
Authority: DE
Inventors: Keiichiro Asaoka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-10
Filing date: 1998-02-04
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2018-02-05
Also published as: DE19804277C2; CN1190820A; US5926083A; JPH10223457A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Dynamo, der eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion erzeugt, indem der Fluß verändert wird, der durch eine Induktionsspule fließt bzw. verläuft. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Dynamo mit einem statischen Magneten, der die Magnetfelder verändert, die durch eine Induktionsspule verlaufen, ohne jedoch den Magnetanker oder den Elektromagneten an sich zu drehen.

Dynamos, die zur Zeit praktisch eingesetzt sind, sind so gebaut, daß sie eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion erzeugen, indem der Fluß verändert wird, der durch eine Induktionsspule verläuft.

Dynamos, die auf diese Art und Weise Energie erzeugen, gibt es in vielen Ausführungen, wobei große Modelle in Wasserkraftwerken, Wärmekraftwerken oder Atomkraftwerken eingesetzt sind, und wobei kleine Modelle zum Beispiel in einem Dieselmotor eingesetzt werden.

Bei allen oben erwähnten Dynamos werden der Magnetanker und der Elektromagnet gedreht, um den Fluß zu verändern, der durch die Induktionsspule fließt, wodurch in der Induktionsspule durch die elektromagnetische Induktion die elektromagnetische Kraft erzeugt wird. Zum Beispiel werden der Magnetanker und der Elektromagnet durch die Drehkraft einer Wasserturbine in einem Wasserkraftwerk zur Stromerzeugung gedreht, oder in einem Wärmekraftwerk oder einem Atomkraftwerk durch eine Dampfturbine, sowie durch das Drehmoment eines Dieselmotors im Falle eines kleinen Dynamos.

Dynamos, die die elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion erzeugen, wie oben erläutert, sind so aufgebaut, daß unabhängig von der Größe des Dynamos der Magnetanker und der Elektromagnet gedreht werden, um den Fluß zu ändern, der durch die Induktionsspule fließt. Diese Dynamos sind mit Nachteilen behaftet, da das Drehen des Magnetankers und des Elektromagneten Schwingungen und Geräusche verursacht.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Dynamo mit einem statischen Magneten zu schaffen, der keine drehmomentgebende Einrichtungen oder andere bewegliche Teile aufweist, um Schwingungen und Geräusche zu vermeiden, so daß die diversen, oben erwähnten Probleme gelöst sind.

Zur Lösung dieser Aufgabe setzt sich die vorliegende Erfindung wie folgt zusammen.

Der Dynamo mit einem statischen Magneten, in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung, umfaßt:
zumindest einen Permanentmagneten; einen ersten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten koppelt, um einen geschlossenen magnetischen Kreis auszubilden; einen zweiten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der mit dem geschlossenen magnetischen Kreis über ein paramagnetisches Material gekoppelt ist, um einen offenen magnetischen Kreis auszubilden; eine magnetisierte Spule, die lediglich um den Teil des ersten Kerns gewickelt ist, durch den der geschlossene magnetische Kreis gebildet ist; und eine Induktionsspule, die um den zweiten Kern gewickelt ist. Der Kern der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, indem eine Wechselspannung an die magnetisierte Spule angelegt wird, daß eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, indem der Fluß des offenen magnetischen Kreises geändert wird, der durch Änderungen der Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises induziert wird.

Der nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagene Dynamo mit einem statischen Magneten besteht aus zumindest einem Permanentmagneten, aus einem ersten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der einen geschlossenen magnetischen Kreis bildet, indem die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten gekoppelt werden, aus einem zweiten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, und der einen bypassverschlossenen magnetischen Kreis bildet, der mit dem ersten Kern so gekoppelt und angeordnet ist, daß er den Permanentmagneten des geschlossenen magnetischen Kreises umfaßt, aus einer magnetisierten Spule, die nur um den Teil des ersten Kerns herum gewickelt ist, der den geschlossenen magnetischen Kreis des ersten Kerns bildet, und aus einer Induktionsspule, die nur um den Teil des zweiten Kerns herum gewickelt ist, der den geschlossenen magnetischen Kreis des zweiten Kerns bildet. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule zu erzeugen, nämlich durch elektromagnetische Induktion, indem die Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, indem ein Wechselstrom an die magnetisierte Spule angelegt wird, und indem der Fluß des bypassverschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, der durch Änderungen in der Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises induziert wird.

Bei der oben erwähnten Konstruktion nach der vorliegenden Erfindung besteht der Dynamo mit einem statischen Magneten aus einem ersten Kern, der einen Permanentmagneten und einen geschlossenen magnetischen Kreis umfaßt, aus einem zweiten Kern, der mittels eines paramagnetischen Materials einen offenen magnetischen Kreis umfaßt, aus einer magnetisierten Spule, die nur um den Teil des ersten Kerns gewickelt ist, der den geschlossenen magnetischen Kreis des ersten Kerns ausbildet, und aus einer Induktionsspule, die um den zweiten magnetischen Kreis gewickelt ist. Ein solcher Dynamo ist so gebaut, daß er elektromotorische Kraft in der Induktionsspule erzeugt, indem die Richtung des Flusses des ersten Kerns geändert wird, indem eine Wechselspannung an die magnetisierte Spule angelegt wird, und indem der Fluß des zweiten Kerns geändert wird, der durch Änderungen der Richtung des Flusses in dem ersten Kern induziert wird.

Diese Anordnung ermöglicht es, den Fluß zu verändern, der durch die Induktionsspule verläuft, ohne jegliche drehmomentgebende Einrichtungen oder andere bewegte Teile, und ermöglicht es, eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule zu erzeugen, nämlich durch elektromagnetische Induktion, wodurch eine Energieerzeugung ohne eine Verursachung von Vibrationen oder Geräuschen ermöglicht ist. Ein solcher Dynamo kann auch in kleinen Größen gebaut werden und zu niedrigen Preisen verfügbar gemacht werden.

Andere Eigenschaften und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung ersichtlich, unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Dynamos mit einem statischen Magneten mit einem offenen magnetischen Kreis, gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 zeigt, wie ein Fluß in einer Richtung, nämlich entgegengesetzt zu der Richtung des Flusses eines Permanentmagneten, typischerweise in der magnetisierten Spule auftritt;

Fig. 3 zeigt, wie der Fluß in dieser Richtung, nämlich entgegengesetzt zu der Richtung des Flusses eines Permanentmagneten, typischerweise in der magnetisierten Spule endet;

Fig. 4 zeigt, wie ein Fluß in einer Richtung, nämlich in der Richtung des Flusses eines Permanentmagneten, typischerweise in der magnetisierten Spule auftritt;

Fig. 5 zeigt eine erste Ausführungsform des Dynamos mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 zeigt eine zweite Ausführungsform des Dynamos mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 7 zeigt eine dritte Ausführungsform des Dynamos mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 8 zeigt eine vierte Ausführungsform des Dynamos mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 9 zeigt eine fünfte Ausführungsform mit einem offenen magnetischen Kreis;

Fig. 10 zeigt einen prinzipiellen Aufbau eines Dynamos mit einem statischen Magneten mit einem geschlossenen magnetischen Kreis, gemäß der vorliegenden Erfindung; und

Fig. 11 zeigt eine erste Ausführungsform des Dynamos mit einem statischen Magneten mit einem geschlossenen magnetischen Kreis nach der vorliegenden Erfindung.

Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen beschrieben.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 1 ist dort der grundlegende Aufbau des Dynamos mit einem statischen Magneten mit einem Permanentmagneten beschrieben. Die Fig. 2, 3 und 4 zeigen, wie der Dynamo mit einem statischen Magneten, der in der Fig. 1 dargestellt ist, Energie erzeugt.

Wie es in den Figuren dargestellt ist, bildet der erste Kern 2, der so ausgebildet ist, daß er den Permanentmagneten 1 und die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten 1 ringförmig koppelt, einen geschlossenen magnetischen Kreis. Dieser geschlossene magnetische Kreis wird dann mit einem zweiten Kern 3 versehen, und zwar mittels eines paramagnetischen Materials, welches 10 µm bis 5 mm dick ist. Hierdurch wird ein offener magnetischer Kreis ausgebildet, der aus einem Permanentmagneten 1, aus einem Teil eines ersten Kerns 2, aus einem paramagnetischen Material, sowie aus einem zweiten Kern 3 besteht. Der Teil, der lediglich den geschlossenen magnetischen Kreis des ersten Kerns 2 bildet, ist mit einer magnetisierten Spule umwickelt. Der zweite Kern 3 ist dann mit einer Induktionsspule 5 umwickelt, die vorgesehen ist, um eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion zu erzeugen.

Hierbei ist der Permanentmagnet 1 ein Magnet mit einer hohen Restmagnetisierung bzw. Restflußdichte, mit einer großen Koerzitivkraft, und mit einem großen maximalen Energieprodukt, um den Wirkungsgrad der Energieerzeugung zu erhöhen. Materialien, die typischerweise für einen solchen Magneten verwendet werden, sind Neodym-Eisen-Borid (Nd₂Fe₁₄B), Samarium-Kobalt (Sm₂Co₁₇) oder Samarium-Eisen-Ni trid (Sm₂Fe₁₇N₂).

Der erste Kern 2 und der zweite Kern 3 sind aus einem weichmagnetischen Material hergestellt, welches eine hohe Permeabilität, eine hohe anfängliche, maximale und andere Niveaus der Permeabilität, eine hohe Restflußdichte und Sättigungsmagnetisierung, sowie eine kleine Koerzitivkraft aufweist, wodurch der Fluß in dem magnetischen Kreis zur Erzeugung der Energie wirksam ausgenutzt wird.

Es folgen Beispiele, die permalloybasierte Legierungen umfassen.

Die Materialien, die verwendbar sind, sind paramagnetische Materialien, die eine spezifische Permeabilität aufweisen, die vergleichbar der Permeabilität von Vakuum ist, wie etwa Luft, Kupfer und Aluminium. Falls als paramagnetisches Material Luft verwendet wird, d. h. wenn ein Spalt G zwischen dem ersten Kern 2 und dem zweiten Kern 3 existiert, so wird der zweite Kern 3 von einem festen paramagnetischen Material gehalten. In den Figuren sind Ausführungsformen dargestellt, die einen Spalt G₁ aufweisen, jedoch ohne ein festes paramagnetisches Material, welches den zweiten Kern 3 festhält.

Im folgenden wird beschrieben, wie ein Dynamo mit einem statischen Magneten, wie oben erläutert, die Energie erzeugt.

Zuerst wird, wenn noch keine Spannung an die magnetisierte Spule 4 des Dynamos mit einem statischen Magneten angelegt ist, ein erster Fluß 11 in dem ersten Kern 2 ausgebildet, und zwar in der Richtung ausgehend von dem Pol N zu dem Pol S des Permanentmagneten 1. In diesem Zustand ist noch kein Fluß in dem zweiten Kern 3 vorhanden bzw. ausgebildet, der über den Spalt G angekoppelt ist.

Eine Spannung kann auf drei verschiedene Arten an die magnetisierte Spule 4 angelegt werden, wie im folgenden beschrieben.

Bei der ersten Art der Anlegung der Spannung, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist, wird eine Gleichspannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt, und zwar in einer Richtung, in der diese Spannung den ersten Fluß 11 (die magnetischen Kraftlinien) des ersten Kerns 2 abstößt bzw. ihm entgegenwirkt, der durch den Permanentmagneten 1 erzeugt ist, und umgekehrt, d. h., daß der zweite Fluß 12 in der umgekehrten Richtung zum ersten Fluß 11 auftritt. Im Ergebnis wirkt der erste Fluß 11 in entgegengesetzter Richtung zu dem zweiten Fluß 12, und umgekehrt, so daß der Fluß besonders einfach aus dem geschlossenen magnetischen Kreis austritt. Der erste Fluß 11 und der zweite Fluß 12, die besonders einfach aus dem geschlossenen magnetischen Kreis austreten, fließen über den Spalt G und treten in den zweiten Kern 3 ein, so daß ein dritter Fluß 13 in dem zweiten Kern 3 induziert wird. Darüber hinaus verändert die Induktion des dritten Flusses 13 den Fluß, der durch die Induktionsspule 5 verläuft, so daß eine elektromotorische Kraft V1 in der Induktionsspule 5 auftritt, wodurch Energie erzeugt wird.

Wenn als nächstes die Gleichspannung entfernt wird, die an die magnetisierte Spule 4 angelegt ist, versucht der erste Kern 2 in den früheren Zustand zurückzukehren, in dem nur der erste Fluß 11 ausgebildet war, wie es in der Fig. 1 dargestellt ist. Zu diesem Zeitpunkt weist der zweite Kern 3 einen Fluß in der umgekehrten Richtung zu dem dritten Fluß 13 auf, d. h. einen vierten Fluß 14, wie er in der Fig. 3 gezeigt ist, um den dritten Fluß 13 aufzuheben bzw. zu neutralisieren. Dann verändert die Induktion des vierten Flusses 14 den Fluß, der durch die Induktionsspule 5 verläuft, so daß eine elektromotorische Kraft V2 in der Induktionsspule 5 auftritt, wodurch Energie erzeugt wird.

Die Erzeugung dieser Energie bei dieser ersten Art der Anlegung der Spannung kann bei einem Dynamo mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung verwirklicht werden, indem eine Gleichspannungsquelle vorgesehen ist, über die die Gleichspannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt wird, und mittels eines Schaltkreises, der die Gleichspannungsquelle "Ein" und "Aus" schaltet. Ein kontaktloser Schaltkreis kann verwendet werden, falls ein Halbleiter-Schaltkreis, wie etwa ein Thyristor verfügbar ist.

Das Anlegen der Spannung auf einer zweite Art ist nahezu gleich zu der Anlegung der Spannung nach der ersten Methode, mit dem Unterschied, daß der dritte Fluß 13 in dem zweiten Kern 3 induziert wird, indem eine Gleichspannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt wird, um so den zweiten Fluß 12 in der umgekehrten Richtung zu dem ersten Fluß 11 zu erzeugen, und wobei der dritte Fluß 13 induziert wird, um eine elektromotorische Kraft V1 in der Induktionsspule 5 zu erzeugen, wodurch die Energie erzeugt wird.

Als nächstes erzeugt die Änderung der Polarität der Gleichspannung, die an die magnetisierte Spule 4 angelegt ist, in dem ersten Kern 2 den ersten Fluß 11, verursacht durch den Permanentmagneten 1, sowie den fünften Fluß 15 in der gleichen Richtung verlaufend wie der erste Fluß 11, verursacht durch die magnetisierte Spule 4. In diesem Fall kommt zu dem ersten Fluß 11 der fünfte Fluß 15 hinzu, so daß an dem zweiten Kern 3 der vierte Fluß 14 auftritt, wie es in der Fig. 4 gezeigt ist, sowie darüber hinaus ein sechster Fluß 12 auftritt, nämlich in der gleichen Richtung verlaufend wie der vierte Fluß 14. Weiterhin verändert die Induktion des vierten Flusses 14 und des sechsten Flusses 16 den Fluß, der durch die Induktionsspule 5 verläuft, so daß eine elektromotorische (Elektrizität erzeugende) Kraft V3, die größer ist als die elektromotorische Kraft V2 ist, in der gewickelten Spule erzeugt wird, um Energie zu erzeugen.

Diese zweite Art des Anlegens einer Spannung erfordert einen Schaltkreis zum Verändern der Polarität der Gleichspannung, anstatt eines Schaltkreises, der der Gleichspannung "Ein" und "Aus" schaltet, die bei der ersten Spannungsanlegungsart an die magnetisierte Spule 4 angelegt wird. Dieser Schaltkreis zum Schalten der Polarität kann aus einem Halbleiter-Schalter hergestellt werden, ähnlich wie bei dem Schaltkreis nach der ersten Spannungsanlegungsart.

Bei der dritten Art der Spannungsanlegung wird eine Wechselspannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt, anstatt eine Gleichspannung an die magnetisierte Spule 4 anzulegen, wie bei der zweiten Spannungsanlegungsart, bei der die Polarität gewechselt wird. Der Fluß, der durch das Anlegen der Wechselspannung an die magnetisierte Spule 4 erzeugt wird, wird zu einem alternierenden Fluß, der zwischen dem zweiten Fluß 12 in der Fig. 2 und dem fünften Fluß 15 in der Fig. 4 hin- und herwechselt. Dann induziert dieser Fluß in dem zweiten Kern 3 den dritten Fluß 13 (Fig. 2), wenn der zweite Fluß 12 erzeugt ist, und der vierte Fluß 14 versucht den sechsten Fluß 16 und den dritten Fluß 13 in der Fig. 4 aufzuheben, wenn der fünfte Fluß 15 erzeugt wird. D.h., daß der Fluß, der in dem zweiten Kern 3 induziert wird, ebenfalls ein alternierender Fluß ist.

Bei der Erzeugung der Energie nach dieser dritten Art der Spannungsanlegung wird eine Wechselspannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt, wodurch die Notwendigkeit eines Schaltkreises für "Ein/Aus" oder eines Schaltkreises für die Polarität aufgehoben ist, die bei der ersten oder zweiten Methode des Anlegens der Spannung erforderlich sind, so daß das Gerät einfacher ausgebildet ist. Darüber hinaus ist der Fluß, der in dem ersten Kern 2 und in dem zweiten Kern 3 induziert wird, ein alternierender Fluß, der durch die Wechselspannung induziert ist, so daß der Dynamo auch als ein Transformator wirkt bzw. arbeitet, der einen Spalt G zwischen dem ersten Kern 2 und dem zweiten Kern 3 aufweist. Es ist deshalb möglich, die elektromotorische Kraft V weiter zu erhöhen, die durch die elektromagnetische Induktion in der Induktionsspule 5 erzeugt wird.

Als nächstes wird die Wirksamkeit bzw. der Wirkungsgrad bei der Erzeugung von Energie beschrieben, nämlich bei einem Dynamo mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung. Der Dynamo mit einem statischen Magneten kann als ein Transformator angesehen werden, wenn der Permanentmagnet 1 entfernt ist und dort ein Spalt G vorhanden ist.

Ein Transformator verursacht einen Wirbelstromverlust Wv und einen Ummagnetisierungsverlust Wh des Kerns, sowie einen Verlust Wr infolge des elektrischen Widerstandes der Spule. Diese Faktoren stehen in einer Beziehung zueinander, wie folgt:

Gesamtverlust W1 = Wv + Wh + Wr (1)

Wenn der Aufwand (zugeführte Energie) mit Win und die Leistungsabgabe (abgegebene Energie) mit Wo bezeichnet werden, und dieser Aufwand gleich dem Gesamtverlust ist, ist der Wirkungsgrad des Transformators gleich:

Eff = Wo/Win = Wo (Wv + Wh + Wr) < 1 (2)

In der Realität nach der Fig. 1 umfaßt der geschlossene magnetische Kreis, der aus dem ersten Kern 2 besteht, einen Permanentmagneten 1. Der Fluß dieses Permanentmagneten 1 trägt deshalb zu der Erzeugung bzw. Umsetzung der Energie bei.

Deshalb ist nach der Fig. 1 der Aufwand mit Win2 und die Leistungsabgabe mit Wo2 bezeichnet, so daß sich die folgende Gleichung ergibt:

Wo2 = Wp + α Win2 (3)

Hierbei ist Wp der Energieanteil, der aus dem Fluß resultiert, den der Permanentmagnet 1 zu der Umsetzung der Energie beiträgt, und α stellt eine Umwandlungseffizienz dar, die erhalten wird, wenn das Gerät als ein Transformator mit einem Spalt G betrachtet wird.

Deshalb ist der Wirkungsgrad der Energieerzeugung wie folgend anzusetzen:

Eff = Wo2/Win2 = (Wp + α Win2)/Win2 = (Wp/Win2) + α (4)

Falls α < 1 und Wp/Win2 < 1 ist, dann ist, wenn Energie aus dem Fluß des Permanentmagneten 1 erhalten wird, der zu der Energieerzeugung beiträgt, die erhaltene Energie größer als die Dynamoleistung, die der magnetisierten Spule 4 zugeführt wird, so daß der Wirkungsgrad der Energieumsetzung größer 1 ist, wobei das Gerät dann als Dynamo wirkt.

Der Erfinder überprüfte deshalb, wie im folgenden beschrieben, wie sehr der Fluß des Permanentmagneten 1 zu der Induktion des dritten Flusses (nach der Fig. 2) beiträgt. Zuerst baute der Erfinder Dynamos mit der Anordnung nach der Fig. 1, einen Dynamo mit einem Permanentmagneten 1 und einen Dynamo ohne Permanentmagneten 1. Der Erfinder verglich dann die Energieniveaus, die erforderlich waren, um die Flüsse mit gleicher Flußdichte in dem zweiten Kern 3 bei jeder Ausführung zu induzieren, d. h. die Energiemengen, die zu der magnetisierten Spule 4 zugeführt wurden. Im Ergebnis erforderte eine Ausführung mit einem Permanentmagneten 1 eine nur sehr niedrige Energiemenge, die der magnetisierten Spule 4 zuzuführen war. Es konnte beobachtet werden, daß die erforderliche Energiemenge nur 1/40 der Menge betraf, die bei der Ausführung ohne einen Permanentmagneten 1 erforderlich war, abhängig von den Testbedingungen.

Bei einem Dynamo mit einem statischen Magneten nach der vorliegenden Erfindung kann deshalb Win2 ausreichend kleiner als Wp gemacht werden, so daß es möglich ist, die folgende Beziehung zu realisieren: Wp/Win2 < 1.

Erste Ausführungsform

Als nächstes wird als erste Ausführungsform ein Dynamo-Sys tem mit einem statischen Magneten beschrieben, welches sich aus zwei Dynamos mit statischen Magneten, wie in der Fig. 5 erläutert, zusammensetzt.

In der Fig. 5(A) besteht ein Dynamo mit einem statischen Magneten aus zwei Permanentmagneten 1 und aus zwei ersten Kernen 2, die einen geschlossenen magnetischen Kreis ausbilden, um so die unterschiedlichen Pole des einen Permanentmagneten 1 mit den Polen des anderen Permanentmagneten 1 kreisförmig zu koppeln bzw. zu verbinden. Dieser geschlossene magnetische Kreis wird dann mit einem zweiten Kern 3 versehen, und zwar mit einem Spalt G dazwischen. Diese Anordnung bildet einen offenen magnetischen Kreis, der aus einem Permanentmagneten 1, aus einem Teil des ersten Kerns 2, aus einem paramagnetischen Material, sowie aus einem zweiten Kern 3 besteht.

Dieser offene magnetische Kreis kann sich auf zwei Arten zusammensetzen. Bei einer Ausführung, wie es in der Fig. 5(A) gezeigt ist, kann ein offener magnetischer Kreis aus zwei Permanentmagneten 1 und aus zwei zweiten Kernen 3 bestehen. Bei einer anderen Ausführung, wie es in der Fig. 5(B) gezeigt ist, kann ein offener magnetischer Kreis aus einem Permanentmagneten 1 bestehen und ein anderer kann aus einem ersten Kern 2 bestehen. Die beiden Dynamos mit statischen Magneten nach den Fig. 5(A) und 5(B) unterscheiden sich hinsichtlich der Wirkungsweise kaum, mit Ausnahme des Schemas, mit dem sie einen solchen offenen magnetischen Kreis bzw. Pfad ausbilden.

Der Teil von jedem der ersten Kerne 2, der lediglich einen geschlossenen magnetischen Kreis ausbildet, ist mit einer magnetisierten Spule 4 versehen, die dort vorgesehen ist. Jeder der zweiten Kerne 3 ist mit einer Induktionsspule 5 versehen, die dort gewickelt vorgesehen ist, um eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion zu erzeugen.

Dieser Dynamo mit einem statischen Magneten bildet einen ersten Fluß 11 in dem ersten Kern 2 aus, und zwar in der Richtung ausgehend von dem Pol N zu dem Pol S des Permanentmagneten 1, wobei an die magnetisierte Spule 4 keine Spannung angelegt ist. Darüber hinaus ist die Wirkungsweise dieses Dynamos, wenn eine Spannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt ist und wenn in der Induktionsspule 5 eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, um Energie zu erzeugen, ähnlich der Wirkungsweise des Dynamos mit statischem Magneten nach der oben beschriebenen prinzipiellen Anordnung.

Der Dynamo mit statischen Magneten mit zwei Permanentmagneten 1, wie oben erläutert, weist sehr ausgeglichene magnetische Kreise auf. Da der Fluß der Permanentmagneten 1 sehr effektiv ausgenutzt werden kann, erreicht diese Ausführungsform einen höheren Wirkungsgrad der Energieerzeugung als der Dynamo mit einem statischen Magneten nach der oben beschriebenen prinzipiellen Anordnung.

Die erste Ausführungsform umfaßt ein Dynamo-System mit einem statischen Magneten, welches sich aus zwei Dynamos mit statischen Magneten nach der oben beschriebenen prinzipiellen Anordnung zusammensetzt. Auf ähnliche Art und Weise kann ein Dynamo-System bzw. eine Dynamo-Anordnung auch aus einer Kombination von drei oder mehr Dynamos mit statischen Magneten nach der oben beschriebenen prinzipiellen Anordnung aufgebaut werden. In diesem Fall kann, ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform, ein offener magnetischer Kreis auf zwei Arten ausgebildet werden. Eine Anordnung entsteht durch Ausbildung eines offenen magnetischen Kreises durch eine Koppelung aller Permanentmagneten 1 mittels eines zweiten Kerns 3. Eine andere Anordnung entsteht durch Ausbildung mehrerer offener magnetischer Kreise, entsprechend der Anzahl der Permanentmagneten 1, nämlich durch Koppelung des Nordpols N jedes Permanentmagneten 1 mit dem Südpol S eines zweiten Kerns 3.

Zweite Ausführungsform

Als nächstes werden weitere Ausführungsformen beschrieben, wobei in der Fig. 6 die zweite Ausführungsform nach der vorliegenden Erfindung, in der Fig. 7 die dritte Ausführungsform, sowie in der Fig. 8 die vierte Ausführungsform dargestellt ist. Bei diesen Ausführungsformen ist die Wirkungsweise infolge des Anlegens einer Spannung an die magnetisierte Spule 4 und die Erzeugung der elektromotorischen Kraft in der Induktionsspule 5 durch elektromagnetische Induktion ähnlich der Wirkungsweise nach der oben beschriebenen prinzipiellen Anordnung des Dynamos mit einem statischen Magneten.

Die zweite und die dritte Ausführungsform, wie in den Fig. 6 und 7 dargestellt, weisen den gleichen prinzipiellen Aufbau auf wie die erste Ausführungsform, mit der Ausnahme, daß der erste Kern 2 bei jeder Ausführungsform eine unterschiedliche Gestaltung hat.

Bei der zweiten Ausführungsform ragt der Teil, der dem Ende des zweiten Kerns 3 gegenüberliegt, vor, nämlich in Richtung zu dem Ende des zweiten Kerns 3. Somit springt bzw. verläuft der Leckage-Fluß infolge der Gegensinnigkeit des ersten Flusses 11 und des zweiten Flusses 12, die in dem ersten Kern 2 erzeugt werden, einfacher über den Spalt G und tritt in den zweiten Kern 3 ein.

Dritte Ausführungsform

Die dritte Ausführungsform ist so aufgebaut, daß der Teil, der den zweiten Kern 3 koppelt, der Teil des ersten Kerns 2 ist, der dem Permanentmagneten 1 am nächsten liegt, und, um den offenen magnetischen Kreis noch weiter zu verkürzen, sind die beiden Permanentmagneten 1 nahe beieinander angeordnet. Da der (magnetische) Fluß dazu neigt, einen geschlossenen magnetischen Kreis zu bilden, und zwar mit dem kürzesten Abstand, verläuft der Leckagefluß infolge der Gegensinnigkeit des ersten Flusses 11 und des zweiten Flusses 12, die in dem ersten Kern 2 erzeugt werden, durch den Spalt G hinweg und tritt in den zweiten Kern 3 ein.

Vierte Ausführungsform

Die vierte Ausführungsform, wie sie in der Fig. 8 gezeigt ist, besteht, im Gegensatz zu einem Dynamo mit einem statischen Magneten nach der prinzipiellen Ausführungsform, aus einem ersten Ring, in dem mehrere Permanentmagneten 1 mit mehrfachen geschlossenen magnetischen Kreisen kreisförmig angeordnet sind, wobei die Flüsse in der gleichen Richtung orientiert sind, sowie aus einem zweiten Ring, der mit einer dort herum gewickelten magnetisierten Spule 4 versehen ist und der innerhalb des ersten Ringes angeordnet ist. Darüber hinaus stehen die Teile der ersten Kerne 2, die den ersten Ring mit dem zweiten Ring koppeln, in Richtung aufeinander zu vor, mit einem bestimmten Abstand bzw. Spalt dazwischen. Die Teile, an denen der erste Kern 2 vorsteht, sind miteinander gekoppelt, wobei ein zweiter Kern 3 mittels eines Spaltes G vorhanden ist, um einen offenen magnetischen Kreis auszubilden. Diese Anordnung verstärkt den Fluß der Permanentmagneten 1 und vereinfacht es für den Leckagefluß, infolge der Gegensinnigkeit des ersten Flusses 11 und des zweiten Flusses 12, die in dem ersten Kern erzeugt werden, quer über den Spalt G zu verlaufen und in den zweiten Kern 3 einzutreten.

Fünfte Ausführungsform

Die Anordnung eines Dynamos mit einem statischen Magneten, wie nach der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, wurde bisher anhand von Ausführungsformen beschrieben, bei denen ein offener magnetischer Kreis mit dem ersten Kern 2 an beiden Enden des zweiten Kerns 3 über ein paramagnetisches Material verbunden ist. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf solche Ausführungsformen beschränkt. D.h., daß, wie es in der Fig. 9 erläutert ist, der offene magnetische Kreis auch so ausgeführt sein kann, daß zwei beliebige Teile des ersten Kerns 2 sich in eine bestimmte Richtung erstrecken, wobei sich diese beiden Enden einander annähern, wodurch diese als Kernerweiterungen 6 definiert werden, und wobei diese beiden Kernerweiterungen 6 durch ein paramagnetisches Material gekoppelt sind. Diese Ausführungsform kann auf alle oben erwähnten Ausführungsformen angewendet werden.

Sechste Ausführungsform

Wie es in der Fig. 10 erläutert ist, besteht ein geschlossener magnetischer Kreis aus einem Permanentmagneten 1 und aus einem ersten Kern 2, der so angeordnet ist, um die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten 1 im wesentlichen kreisförmig zu koppeln. Dieser geschlossene magnetische Kreis ist dann mit einem zweiten Kern 3 ausgestattet, so daß er magnetisch gesehen parallel mit dem Permanentmagneten 1 angeordnet ist, so daß sich ein bypassverschlossener magnetischer Kreis aus einem Permanentmagneten 1, aus einem Teil des ersten Kerns 2, sowie aus dem zweiten Kern 3 zusammensetzt.

Der Teil des ersten Kerns 2, der lediglich zur Ausbildung des geschlossenen magnetischen Kreises dient, ist mit einer dort herum gewickelten magnetisierten Spule 4 versehen. Der zweite Kern 3 ist dann mit einer Induktionsspule 5 versehen, die eine elektromotorische Kraft durch elektromagnetische Induktion erzeugt.

Die Arbeitsweise eines Dynamos mit einem statischen Magneten zur Erzeugung bzw. Umsetzung von Energie gemäß der oben beschriebenen Anordnung wird im folgenden erläutert.

Zuerst bildet der erste Kern 2, wenn noch keine Spannung an die magnetisierte Spule 4 des Dynamos mit einem statischen Magneten angelegt ist, einen ersten Fluß 11 in der Richtung aus, die von dem Nordpol N zu dem Südpol S des Permanentmagneten 1 verläuft. In diesem Zustand wird auch ein Fluß in dem zweiten Kern 3 erzeugt, der dem Fluß in dem ersten Kern 2 ähnlich ist.

Siebte Ausführungsform

Die siebente Ausführungsform wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 11 erläutert. Der Dynamo (System) mit statischen Magneten setzt sich aus zwei Dynamos mit einem statischen Magneten zusammen, basierend auf der Grundkonfiguration, wie oben beschrieben, wobei die relative Lage des Permanentmagneten verändert ist.

Bei diesem Dynamo mit statischen Magneten setzt sich ein geschlossener magnetischer Kreis aus zwei Permanentmagneten 1 und aus zwei ersten Kernen 2 zusammen, so daß die unterschiedlichen Pole des einen Permanentmagneten 1 mit dem anderen Permanentmagneten 1 in einer kreisförmigen Konfiguration gekoppelt sind. Dieser geschlossene magnetische Kreis wird dann mit einem zweiten Kern 3 versehen. Hierdurch wird ein bypass-geschlossener magnetischer Kreis ausgebildet, der aus einem Permanentmagneten 1, aus einem Teil des ersten Kerns 2, aus einem paramagnetischen Material, sowie aus einem zweiten Kern 3 besteht.

Lediglich die Teile des ersten Kerns, die den geschlossenen magnetischen Kreis bilden, sind mit einer magnetisierten Spule 4 versehen. Jeder der zweiten Kerne 3 ist mit einer Induktionsspule 5 versehen, die angeordnet ist, um durch elektromagnetische Induktion eine elektromotorische Kraft zu erzeugen.

Bei einem solchen Dynamo mit einem statischen Magneten, bei dem noch keine Spannung an die magnetisierte Spule 4 angelegt ist, wird ein erster Fluß 11 in dem ersten Kern 2 in einer bestimmten Richtung ausgebildet, nämlich ausgehend von dem Pol N zu dem Pol S des Permanentmagneten 1. Die Arbeits- bzw. Funktionsweise beim Anlegen der Spannung an die magnetisierte Spule 4 sowie die Erzeugung der elektromotorischen Kraft in der Induktionsspule 5 durch elektromagnetische Induktion, um Energie zu erzeugen, ist ähnlich der Wirkungsweise eines Dynamos mit einem statischen Magneten gemäß der Grundkonfiguration.

Bei dem zuvor erläuterten Dynamo mit einem statischen Magneten, der die beiden Permanentmagneten 1 umfaßt, sind die magnetischen Kreise in einer ausgewogenen Art und Weise angeordnet. Dadurch wird es ermöglicht, den Fluß des Permanentmagneten 1 effektiv zu nutzen, so daß die Erzeugung der Energie, d. h. der Wirkungsgrad höher ist als bei einem Dynamo mit einem statischen Magneten gemäß der Grundkonfiguration.

Während der Kern der vorliegenden Erfindung eindeutig beschrieben ist, können die Details der Konstruktion und der Ausführungsformen verändert werden, und zwar mit bezug zu dem, was beschrieben wurde und lediglich beispielhaft erläutert wurde, falls vom Umfang der vorliegenden Erfindung umfaßt, wie er in den zugehörigen Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Dynamo mit einem statischen Magneten, der zumindest einen Permanentmagneten umfaßt, mit:
einem ersten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten koppelt, um einen geschlossenen magnetischen Kreis auszubilden;
einem zweiten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der mit dem geschlossenen magnetischen Kreis über ein paramagnetisches Material gekoppelt ist, um einen offenen magnetischen Kreis auszubilden;
einer magnetisierten Spule, die lediglich um den Teil des ersten Kerns gewickelt ist, durch den der geschlossene magnetische Kreis gebildet ist; und
einer Induktionsspule, die um den zweiten Kern gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, indem eine wechselnde Spannung an die magnetisierte Spule angelegt wird,
daß eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, indem der Fluß des offenen magnetischen Kreises geändert wird, der durch Änderungen der Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises induziert wird.

2. Dynamo mit einem statischen Magneten, der zumindest einen Permanentmagneten umfaßt, mit:
einem ersten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten koppelt, um einen geschlossenen magnetischen Kreis auszubilden;
einer Kernerweiterung, die zwei beliebige Abschnitte des ersten Kerns in einer Richtung derart verlängert, so daß sie sich einander nähern und wobei über ein paramagnetisches Material gekoppelt sind, um einen offenen magnetischen Kreis auszubilden; und
einer Induktionsspule, die um die Kernerweiterung gewickelt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, indem eine wechselnde Spannung an die magnetisierte Spule angelegt wird,
daß eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, indem der Fluß des offenen magnetischen Kreises geändert wird, der durch Änderungen der Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises induziert wird.

3. Dynamo mit einem statischen Magneten, der zumindest einen Permanentmagneten umfaßt, mit:
einem ersten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der die unterschiedlichen Pole des Permanentmagneten koppelt, um einen geschlossenen magnetischen Kreis auszubilden;
einem zweiten Kern, der aus einem weichmagnetischen Material besteht, der einen bypassverschlossenen magnetischen Kreis ausbildet und der mit dem ersten Kern so angeordnet ist, daß er den Permanentmagneten des geschlossenen magnetischen Kreis umfaßt;
einer magnetisierten Spule, die lediglich um den Teil des ersten Kerns gewickelt ist, durch den der geschlossene magnetische Kreis des ersten Kerns gebildet ist; und
einer Induktionsspule, die lediglich um den Teil des zweiten Kerns gewickelt ist, durch den der geschlossene magnetische Kreis des zweiten Kerns gebildet ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, indem eine wechselnde Spannung an die magnetisierte Spule angelegt wird,
daß eine elektromotorische Kraft in der Induktionsspule durch elektromagnetische Induktion erzeugt wird, indem der Fluß des bypassverschlossenen magnetischen Kreises geändert wird, der durch Änderungen der Richtung des Flusses des geschlossenen magnetischen Kreises induziert wird.