Back EMF permanens elektromágneses
motor-generátor berendezés és módszer szabadalmi
leírása
Device and method of a back EMF permanent electromagnetic motor generator
United
States Patent: 6,392,370
Bedini;
John C. May
21, 2002
Appl. No.: 483715
Az itt található összes
információ freeware, szabadon felhasználható magáncélra,
azonban a kereskedelmi céllal történő
felhasználás nem megengedett
Kivonat:
Ez a találmány egy back EMF
permanens elektromágneses motor-generátor valamint egy módszer,
amely felhasznál egy átalakító folyamatot, a
rendelkezésre álló elektromágneses energia rendszerből
történő kinyerésére. Az eszköz magába
foglal: egy rotort azonos polaritású mágnesekkel; egy időzítő
kereket appozícióban egy mágneses Hall Effect-et felszedő
kapcsoló félvezetővel, és egy állórészből,
amely tartalmaz két rudat csatlakoztatva egy állandó mágnes
által egy irányba mutató mágneses pólusokkal. Input
és output tekercsekkel vannak a rudak beburkolva, melyek vezető
anyagból mint példál rézdrótból állnak.
Az output tekercsből jövő energia egy graetz-en, vagy egy diódán
keresztül kerül egyenirányításra. A rotor mágnesei,
mely rotor ugyanazon a tengely mentén van elhelyezv, mint az időzítő kerék,
appozícióban vannak
a két rúd mágnesezett pólussaruival. A
találmány egy átalakító folyamaton keresztül
működik, úgy, hogy a tekercsek által létesített
fluxus mezők összeesnek a mágnesezett pólusok ellentétes
mágneses mezeje miatt, így lehetővé téve a rendelkezésre
álló back EMF energia kinyerését. További
rendelkezésre álló energia nyerhető ki és használható
fel az akkumulátor újratöltésére, és/vagy
elkűldésére munkavégzés céljából.
Követelmények:
1. Egy back EMF permanens elektromágneses motor generátor
használ egy átalakító folyamatot a rendelkezésre
álló elektromágneses energia kinyerésére.
A rendszer tartalmaz:
(Nagyfelbontáshoz
kattints az ábrára!)
(Nagyfelbontáshoz
kattints az ábrára!)
Leírás:
A TALÁLMÁNY HÁTTERE
1. Találmány területe
A találmány
leírja az elektromágneses energia kinyerésére használt
módszert és eszközt, ami back EMF-et (elektromágneses
erőt) és back EMF visszaállítást idéz elő,
hogy újrahasznosítsa és kinyerje a rendelkezésre
álló back EMF energiát. Back EMF -et nevezik úgy
is, mint átalakítást, és lehet úhgy is definiálni,
mint a tekercsek mágneses mezeje révén létesített
energiát, tekercsek által és nem mágnesek által.
2. Háttér információ és tudományos
összefüggések
A normál mágneses motor működésénél
a forgórész (rotor) pólusa vonzza az állórész
pólusát energia termelést eredményezve a motor és
a lendkerék felé. Ezalatt a fázis alatt, energia áramlik
a mágnesességből a rotor/lenkerék -hez és tárolodik
a növekvő forgásban. A rotor (forgórész) pólusa
elhagyja a strator (állórész) pólusát és
megteremti a visszahúzás feltételét, az energia mágneses
részbe történő visszatételét a rotor és
a lendkerék által. Egy tökéletes, súrlódás
mentes motorban un. nettó erőtér van. Más szavakkal
a legkonzervatívabb EMF motornak van maximális hatásfoka. A
motor extra energiával történő táplálása
nélkül a mágneses mező általi tiszta munka nem lehetséges,
mert az idő felében a mágneses mező energiát ad a
terhelésre (a rotor és a lenkerék) és az idő másik
felében energiát von ki a terhelésből (rotor és
lendkerék). Ezáltal a totál nettó energia
output zéró bármely ilyen forgó folyamatban hozzáadott
energia input nélkül. Alkalmazva egy jelenleg használt
mágnes motort, folyamatos energia inputra van szüksége, hogy
felülkerekedjen a visszahúzáson és hogy táplálja
a motort és annak terhelését.
A jelenlegi EMF motorok és generátorok mind ilyen hagyományos mezőket használnak, és ezáltal belső veszteségük van. Ennélfogva folyamatos energia inputra van szükség a motor terhelése miatt, plussz fedezni kell a motor belsejében fellépő veszteségeket is. Az EMF motorok hatékonyságát és teljesítményét az fejezi ki, hogy a motor energia inputjának hányad része jelenik meg outputként a terhelésen. Rendszerint a Teljesítmény együtthatóval (COP=Coefficient of Performance) fejezik ki a hatásfokot. A COP - a tényleges output energia ami belemegy a fogyasztóba, és táplálja azt, elosztva azzal az input energiával amit bele kell juttatni a motorba/terhelésbe. A COP a terhelésbe kimenő teljesítmény osztva a motor/terhelés kombinációba bevezetett teljesítménnyel. Ha a motor belsejében 0 a veszteség, akkor a "tökéletes" motor COP-je (teljesítmény együtthatója) egyenlő eggyel. Ekkor az összes energia input megjelenik outputként direkt módon a terhelésen, és az input energiának semmilyen része sem megy kárba, vagy herdálódik el a motor által.
A mágneses motor generátorok jelenleg is használatban vannak, azonban a súrlódás és a tervezési hibák következtében ott mindig vannak belső veszteségek és szakszerűtlenségek. Az energia input egy része ezeken a belső veszteségeken herdálódik el. Mint következmény az lesz, hogy a fogyasztóra jutó energia mindig kisebb lesz, mint az input energia. Ezért a hagyományos motorok hatásfoka kisebb mint egy, melyet úgy fejezünk ki, hogy COP<1. Egy nem hatékony motor hatásfoka COP=0,4 vagy 0,45, mialatt egy speciálisan tervezett motor hatásfoka COP=0,85 is lehet.
A motor belsejében a konzervatív mezőt fel lehet osztani két fázisra. Képződik egy konzervatív mező, mely magába foglal egy tiszta szimmetriát a "power-out" fázis (a mágnesből a rotor/lendkerék felé) és a "power back in" fázis (a rotor/lendkeréktől vissza a mágnes felé) között. A két energia áramlás (egyik a mágnesből a rotor/lenkerékbe, és egy másik a rotorból és a lenkerékből vissza a mágnesbe) azonos nagyságú, de ellentétes irányú. Mindegyik fázis magában "aszimmetrikus", az egyiknél energia áramlik ki a rotorba/lendkerékbe, amíg a másiknál tiszta energia áramlik vissza a mágnesbe a rotorból/lendkerékből. Egyszerübben kifejezve úgy nevezik, mint "power out" (energia ki) és "power back in" (energia vissza) fázisok a motor mágnesének vonatkozásában. Ennél fogva a két aszimmetrikus fázis 1) a power out fázis; és 2) a "power back in" fázis hivatkozva a mágnesességre.
A "power-out" fáis esetén az energia az állórész pólusa és az érkező rotor pólusa között jelenlévő EMF-ből származik vonzási módban, Ebben a fázisban a rotor és a lenkerék forgómozgása (szögsebesség és kinetikus energia) növekszik. Rövidebben energiát kap a rotor/lendkerék (és így a terhelés is) a rotor pólusa és a strator (állórész) pólusa közötti mezőből (a rendszer elektromagneses jellegzetessége).
A "power back in" fázis esetén energiát kell visszatáplálni a mágnesbe a rotor/lendkerékből (és a terhelésből), legyőzve a visszahúzó erőket amelyek az állórész pólusa és a távolódó forgórész pólusa között vanak. Ebben a fázisban az energia visszetér a belső mágneses rendszerbe a rotor és a lendkerék forgómozgásából. Mint az jól ismert a fizikából, egy rotor/lendkerék perdülete alkalmas mód az energia tárolására, mert a forgó rotor/lendkerék tömege olyan mint egy energiatároló.
Minden jelenlegi konvencionális mágneses motor különböző metódusokat használ arra, hogy legyőzzék és részben visszafordítsák a back EMF-et. A back EMF egy a távolodó tekercs fázisból visszatérő impulzus. A back EMF rövidre van zárva és a rotor a visszavonzás alatt van, tehát kiküszöbölik a visszahúzást. Ez történhet több energia beöntésével, amely legyőzi a back EMF-et, így produkálva egy előre irányuló EMP-t ebben a tartományban. Az ehhez a metódushoz szükséges energiát az operátornak kell biztosítania.
Ennek a találmánynak a motorja csak egy kis mennyiségű energiát használl "vezérlőjelnek" egy sokkal hatalmasabb a back EMF által rendelkezésre álló energia inputhoz, eképpen növelve a potenciális energiáját a rendszernek. Azután felhasználjuk ezt a többlet energiát, hogy csökkentsük, vagy visszafordítsuk a back EMF-et, így növelve a motor hatékonyságát és ezáltal a COP-t.
Ha az energia első fázisban van (the power-out phase), akkor az növekszik az elektromágnesekben magukban rendelkezésre álló további energia által, ekkor az energia a fázis 1-ben nagyobb lehet, mint a fázis2-ben lévő energia (the power-back-in phase) anélkül, hogy az operátor energia bevitelt alkalmazna. Ez egy nem-hagyományos háló mezőt (?net power?) hoz létre. Net energiát elfogadhat az állórész és a lendkerék forgásából, mivel a rendelkezésre álló energia beleadódik az állórészbe és a lendkerékbe a járulékos hatás által, amely átalakítódik a rotor/lendkerék által perdületté, amely íly módon tárolódik el. A perdület (angular momentum) állandóan eltárolódik, de most a perdület egy része hozzáadódik a lendkerékhez az előidézett járulékos effektus által az elektromágnesekben, inkább mint az operátor által bejuttatva.
Az elektrodinamika feltételezi, hogy bármely rendszer rendelkezésre álló potenciális energiáját meg lehet változtatni költség nélkül. Ez a back EMF és ez jól ismert a fizikában. Ezt alkalmazzák is az elektrodinamikával foglalkozók elméleti aspektusokban, levezetésekben. De leegyszerűsítve a matematikát, az elektrodinamikával foglalkozók kétszeresen hozzák létre szimultán a back EMF-et. Mindegyik back EMF-et gondosan úgy megválasztva, hogy azok egyenlőek legyenek és ellentétes értelműek, hogy egymást kioltsák szimmetrikusan. Ezt úgy nevezik, mint a "szimmetrikus back EMF". A szimmetrikus back EMF rendszer soha nem tud produkálni COP>1.0 -t.
Másrészt, az ebben a szabadalomban lévő motor megfontoltan hoz létre egy back EMF-et ő maga, és a saját potenciális energiáját egyszerre csak egyszer hozza létre, így megtartva minden extra energiáját egy periódusnak és felhasználva azt a rotor/lendkerék perdületének és kinetikus energiájának növelésére. Különösen, ez a back EMF energia, az ő háló erejével (net force) megfontoltan alkalmazva ezen találmány motorjában, legyőzi és visszafordítja a konvencionális visszahúzást (the back EMF). Ennél fogva kevesebb energiát kell kivenni a rotorból és a lendkerékből a lecsökkentett back EMF legyőzésére, és ideális esetben semmi sem szükséges mert a back EMF le lett győzve és át lett alakítva forward EMF -fé a back EMF energia és erő által. Jelen szabadalom motorjában, a mágnesek hagyományos visszahúzási szakasza egy forward-EMF (előre haladó) szakasszá válik és azonnal hozzáadódik az energia a rotor/lenkerék-hez ahelyett, hogy levonnánk azt. A legfontosabb tulajdonság az, hogy az operátornak csak egy kis mennyiségű energiáért kell fizetnie, ami a rendszer back EMF-jének vezérléséhez szükséges.
.Amikor az óhajtott első fázisban lévő energia (the power out phase) eképpen nagyobb mint a nem óhajtott fázis2-ben lévő energia, akkor a kimeneti energia részt rendszerint visszahúzásra kerül a rotorból és a lendkerékből a nem kívánt második fázisban lévő mező által. Ennél fogva a többlet energia áll a rendszerhez képest (a speciális back EMF mechanizmus nélkül) rendelkezésre a rotor/lenkerék-ből. A rotor megtartja a többlet perdületét és kinetikus energiáját a rendszerhez képest, mely maga nem produkál back EMF-et. Következésképpen, a felesleges perdület megmarad a rotor és a lendkerék által, amit fel lehet használni további tengelyenergiaként meghajtva egy külső terhelést ami rácsatlakozik a tengelyre.
A hagyományos mágneses motor működésének
következtében operátor általi energia betáplálás
szükséges a fázis2 redukálásához ( energiát
visz vissza a mágnesbe a rotor/lenkerékből) különböző
metódusok és mechanizmusok által. Az elsődleges célja
ennek a rendszerbe irányuló külső energia inputnak az, hogy
legyőzze a back EMF-et (visszafelé ható elektromágneses
erőt) és produkáljon egy elkerülhetetlen veszteséget
a rendszerben. Ott nincs leválasztva az input energia az operátor
inputból. Ezért bármely hagyományos mágneses
motor COP-je kisebb mint egy (COP<1.0).
A hagyományos mágneses
motorok hatásfokai a kissebb mint 50% -tól a maximum kb. 85%-ig
terjehetnek csupán, és így a COP-jük mindig kisebb
1-nél (COP<1). Amikor semmi sem történik
a motorban, ami a back EMF-et leredukálná az operátor
imputján kívül - és még ott van a súrlódás
is- akkor az ideális permanens mágnes motornál a COP soha
nem lépheti túl az 1.0 -át.
Ellentétben jelen találmányban bemutatásra kerülő motorral, általános gyakorlat az, hogy az operátor által bejuttatott összes energia a back EMF redukálására fordítodik, előidézve ezzel belső veszteségeket, és meghajtva a terhelést. Emiatt általános hit a tudományos társaságokban, hogy egy ideális (többé-kevésbé) permanens mágnes motor nem lépheti túl a COP=1 -et. És ez így igaz is, ameddig az operátornak magának kell bejuttatnia minden energiát. Továbbá, mivel a valódi permanens mágneses motroknak valódi belső veszteségeik vannak, az input energia egy része mindig elvész a motorban magában, és ez az elveszett energia nem áll rendelkezésre a rotor/lendkerék és a terhelés meghajtásához. Emiatt egy konvencionális valódi permanens mágnes motor COP-je mindig kisebb mint egy.
Az az általános feltevés, hogy a motor COP-je
limitálva van a kisebb mint 1.0 -hoz, nem szükségszerűen
igaz.
A COP>1.0 megengedett anélkül, hogy megsértenénk
a természet, a fizika, vagy a thermodinamika törvényeit.
Azonban azonnal látható, hogy bármely permanens mágnes
motor amelyik felmutat egy COP>1.0 értéket, annak rendelkeznie
kell back EMF formába történő némi energia input visszatéréssel.
A probléma összefüggésben van azzal, hogy hogyan lehet hozzájutni a back EMF energiához egy áramkör külső környezetéből, az EMF vissza-húzás csökkentésének speciális feladatához anélkül, hogy az operátornak többlet input energiát kellene betáplálnia. Röviden a végső kihívás az, hogy megtaláljuk a utat ami azt okozza a rendszernek, hogy 1.) válljon egy nyitott dissipative rendszerré, amelynél a rendszer megkapja a rendelkezésre álló többlet energiát annak környezetétől, más szavakkal külső forrásból, 2.) használja azt a rendelkezésre álló többlet energiát a visszahúzó EMF redukálására az állórész pólusa és a rotor pólusa között, amikor a rotor pólusa elhagyja az állórész pólusát. Ha ez megvalósulhat, akkor a rendszer ki fogja küszöbölni a thermodinamikai egyensúlyt. Ehelyett az át fog változni egy thermodinamikán kívüli egyensúllyá. Egy olyan rendszerré, amelynek nem szükséges engedelmeskednie a klasszikus thermodinamika egyensúlyához.
Ehelyett, egy thermodinamikai egyensúlyon kívüli rendszernek engedelmeskednie kell a nyitott rendszerek thermodinamikájának, amely távol áll a megalapozott és jól ismert paraméterekkel rendelkező thermodinamikai egyensúlytól. Mint az jól ismert a thermodinamika fizikájában az ilyen nyitott rendszerek 1.)önszabályozók; 2.)önoszcillálók; 3.)Az outputnál nagyobb a back EMF energia, mint az operátor általi input energia (a rendelkezésre álló többlet back EMF energia külső forrásból származik, és csak egy kis mértékű, jelentéktelen input energia származik az operátortól ; 4.) Szimultán módon energiával látja el úgy saját magát, mint fogyasztóját és a veszteségeket (ebben az esetben, minden rendelkezésre álló energia a környezetből származik, és nincs operátortól származó energia bevitel); és 5.) negantrópiát mutat, ami rendszer számára rendelkezésre álló energiát növeli, és ami független az operátor által a rendszerbe juttatott energiától. Mint egy definíció az entrópia dúrván azonos a rendszer energiájával, ami elérhetetlenné válik a felhasználás számára. A negantrópia azonos a rendszer többlet energiájával, ami elérhetővé válik a felhasználás számára.
A találmány back EMF permanens mágnes elektromágneses motor generátorában, számos ismert folyamat és módszer van kiaknázva, amely lehetővé teszi a találmánynak, hogy úgy működjön periódikusan, mint egy nyitott dissipative rendszer (befogadja a rendelkezésre álló többlet energiát a back EMF-től) amely távol áll a thermodinamikai egyensúlytól, mi által termeli, és befogadja annak többlet energiáját egy ismert kűlső forrásból.
A módszer hasznosítja egy tevékennyé tett tekercs körül rendelkezésre álló kűlső energia ideiglenesen létrehozott sokkal nagyobb forrását. Azután ennek a motornak egy különleges tervezési tulajdonsága biztosít egy módszert és egy mechanizmust ami azonnal képes produkálni a második növekedést abban az energiában, egyidejűleg amint az energia áram megfordult. Tehát a motor képes létrehozni két aszimmetrikus back EMF-et, egyiket a másik után, egyetlen tekercs belsejében, amely drámaian megnöveli a rendelkezésre álló energiát és okozza azt a rendelkezésre álló többlet energiát, hogy azután impulzívan belépjen az áramkörbe, ahol az összegyűjthető és felhasználható.
Ez a motor felhasználja ezt a rendelkezésre álló többlet EMF energiát az EMF vissza-húzás legyőzésére és annak megfordítására, az állórész és a forgórész pólusai között, mialatt csupán kicsi trigger energia impulzusok szükségesek a back EMF energia vezérlésére és irányításának aktiválására.
Felhasználva számos ilyen duál aszimmetrikus saját back EMF-t minden motor fordulatnál, a rotor és a lendkerék együttműködve összpontosítja az összes többlet gerjesztő inputot a növekvő perdületbe, a tengely forgató nyomatékba, a tengely energiájába.
Továbbá, a többlet energia egy része megfontoltan termelődik a tekercsben a duál folyamat létesítése révén, mely többlet energia formájában nyilvánul meg az áramkörben, és amit felhasználhatunk elektromos terhelések táplálására, mint pl. egy izzó, ventillátor, motor, vagy más elektromos berendezés. A tekercsben képződött megmaradó többletenergiát lehet használni a rotor és a lendkerék meghajtására, illetve a rotorral/lenkerékkel szintén lehet tengely lóerővel táplálni mechanikus terheléseket.
Ez az új és különleges motor felhasználás azt jelenti, hogy relatíve kis mennyiségű energia bevitel inicializálja a öngerjesztő aszimmetrikus back EMF tevékenységet. Ezután a back EMF-ből kihúzott rendelkezésre álló többlet energia rész felhasználható akkumulátor újratöltésére drámaian növekvő feszültségimpulzusokkal.
A motor különleges tervezési jellemzője, hogy a motor két északi és déli mágneses pólust alkalmaz mindegyik rotor és állórész mágnesnek. Ezáltal az öngerjesztő back EMF-ek száma a rotor egy fordulatakor dupla lesz. Továbbfejlesztett tervek tovább növelik a saját back EMF számát a rotor egy szimla körülfordulása alatt, növekvő számú impulzusokat eredményezve fordulatonként , mely tovább növeli a power kimenetét ennek az új motornak.
Ennek az új motornak a tekercsében éles feszültség impulzusok képződnek a back EMF-ben hírtelen összeeső mező által, amely csatlakoztatva van egy akkumulátorhoz töltési módban és egy külső elektromos terheléshez. A végeredmény az, hogy a tekercs aszimmetrikusan képez back EMF-et hozzáadva a rendelkezésre álló energiát és ösztönözve az áramkört.. A rendelkezésre álló többlet energia összegyűlik a tekercsben és felhasználásra kerül az állórész-forgórész mezők back EMF fázisának megfordításánal előre haladó EMF állapotba, gerjesztve hozzáadódva a rotor és a lendkerék szögsebességéhez. Ugyanakkor a tekercsben összegyűjtött többlet energia egy része felhasználásra kerül elektromos fogyasztókon, mint akkumulátor töltés, izzó, vagy más berendezés működtetésénél.
Jól ismert a tudományban, hogy a feszültségváltozás önmagában előidéz egy back EMF-et, szükséges munkavégzés nélkül. Ez azért van, mert a potenciális energia megváltozásához nem szükséges a potenciális energia formájának megváltozása, hanem csak a nagyságának. Szigorúan véve a munka az az energia formájának megváltozása. Tehát, feltéve, hogy a potenciális energia formája nem változott, a nagyságát meg lehet változtatni anélkül, hogy munkát kellene végeznünk a folyamatban. Jelen találmány motorja ezt a megengedett működési előnyt használja fel azáltal, hogy aszimmetrikus back EMF -et idéz elő, és ezáltal megváltoztatja saját rendelkezésre álló felhasználható potenciális energiáját.
Egy elektromos energia rendszerben, a potenciál (feszültség) változik az input energia révén, munkát végezve az akkumulátor, vagy a generátor belső töltésein. Ez a potenciális energia felhasználódik a generátor (vagy akkumulátor) belsejében egymástól szét kényszerítve a belső töltéseket, létrehozva egy dipólus forrást. Azután a kűlső zárt áramköri rendszer rácsatlakozik a dipólus forrásra és azonnal elkezdi visszapumpálni az elektronokat a föld vezetéken keresztül, ezáltal szétszórva a töltéseket, és megölve a dipólust. Ez elzárja az energia áramlást a dipólus forrásból a kűlső áramkör felé. Így végeredményben a hagyományos módszer szerint szükséges az energia input és a többlet energia bevitele, hogy újra helyreállítsuk a dipólust. A jelenlegi alkalmazott generátor áramkörök úgy lettek tervezve, hogy fenn tartsák az energia áram rombolását, a folyamatos dipólus töltések szétszórása és a dipólus megszüntetése révén. Ezáltal válik szükségszerűvé az energia bevitel fenntartása, hogy megtarthassuk a dipólus forrás helyreállítását.
Részecske fizikai vizsgálat szükséges ahhoz, hogy lássuk mi juttat energiát a kűlső áramkörbe. Mivel sem az akkumulátor, sem a generátor nem juttat energiát a kűlső áramkörbe. Az elektromos energia elvének jobb megértéséhez szükséges, hogy teljesen megértsük azt, hogy hogyan működik ez az új motor. Egy tipikus akkumulátor kémiai energia tárolásával képez dipólus forrást. Egy generátor felhasználja az input tengely energiát a forgáshoz, képezve egy belső mágneses mezőt, amelyben a pozitív töltéseket egy irányban kényszerítik mozgásra, míg a negatív töltéseket azzal ellentétes irányban, ezáltal létrehozva a dipólusforrást. Más szavakkal, a generátorba juttatott energia input nem csinál semmi mást, mint hogy képez egy dipólus forrást. Semmilyen energia input nem megy a kűlső áramkörhöz. Ha növelt a kűlső terhelésbe beszívott áram, akkor ott szintén növekszik a dipólus forrásba visszagyömöszölt elektron folyam, ami gyorsabban pusztítja azt. Ezáltal a dipólus helyreállító input energiát is növelni kell. Az akkumulátor kémiai energiája szintén csak arra használódik el, hogy elszeparálja a belső töltéseket és, hogy dipólust forrást hozzon létre. Újra, ha növeljük a kűlső terhelésbe beszívott áramot és energiát, akkor növekszik a dipólus forráson keresztül visszagyömöszölt elektron folyam, ami gyorsabban pusztítja azt. Ez az akkumulátorban tárolt energia gyorsabb kimerülését eredményezi.
Ha egyszer a generátor, vagy az akkumulátor dipólus forrása létrejött (a dipólus csatlakoztatva van szintén a kűlső áramkörhöz), jól ismert a részecske fizikában, hogy a dipólus (mint bármely töltés) egy tört szimmetria a vácuum energia folyamában. Ez azt jelenti, hogy a dipólus forrás kivonja és rendelkezik a vákuum kölcsönhatásból megkapott energia egy része felett, és kiönti azt az energiát, mint energia folyót keresztül a környező téren a kűlső vezetőkön a csatlakoztatott áramkörbe. Ennek a hatalmas energia folyamnak a nagyrésze keresztül ömlik a környező téren a kűlső áramkörön anélkül, hogy egyáltalán megtámadná az áramkört, elfogna az belőle, vagy hasznosítana belőle valamit. Még csak nem is ágazik bele az áramkörbe hogy meghajtsa az elektronokat, azonban eltűnik a térben, csak "kárba" megy. Az energiának csupán egy kis "tokja - sheath" folyik a vezető felszíne mentén, megtámadva a felszíni töltéseket a vezetőkben, és ezáltal az áramkört meghajtva az elektronokat. Alapvető szövegek mutatják a hatalmas rendelkezésre álló, de kihasználatlan energia áram komponenst, de csak egy kis részét veszik számításba az energia folyamnak, azt amely nekiütődik az áramkörnek, ami azután megragadja azt és felhasználja azt meghajtásra.
Egy tipikus áramkörben a hatalmas rendelkezésre álló, de "kihasználatlan" energia áram komponens kb 1013 szor nagyobb, mint az a kis rész ami feltartóztatásra kerül a felszíni töltések által, és beleágazik az áramkörbe, hogy meghajtsa azt. Ennélfogva, minden áramkör és áramköri elem körül, úgy mint egy tekercs, létezik egy hatalmas nem-feltartóztatott, nondivergens energia folyam, ami messze hatalmasabb, mint az a kis energia áram, amit eltérít és felhasznál az áramkör vagy az áramköri elem.
Így ott létezik egy hatalmas megcsapolatlan energia folyam minden EMF power áramkör környezetében, melyből a rendelkezésre álló többlet energiát fel lehet tartóztatni és összegyűjteni az áramkör által, ha megfelelő nemlineáris hatások elindítják, azt hogy élesen megtámadják és növeljék az áramkör reakció keresztmetszetét (így képes lesz feltartóztatni ezt a rendelkezésre álló de általában kihasználatlan energia folyamot).
A metódus, amelyben a találmány motorja átalakítja a tekercs reakció keresztmetszetét az áramkörben, egy szokatlan alkalmazás, ami pillanatnyilag módosítja a tekercs reakció keresztmetszetét amelyben az ébred. Így ennél az új motornál csak egy kis trigger áram impulzust kell alkalmazni, ami képes előidézni és vezérelni a tekercs reakció keresztmetszetének azonnali változását ehhez a rendszerint kihasználatlan energia komponenshez. Így azt eredményezve, hogy a motor begyűjt és átirányít valamennyit ebből az általában kihasználatlan környezeti energiából, összegyűlik a rendelkezésre álló többlet energia a tekercsben, és azután elereszti azt felhasználásra a motor számára. Az időzítés és a kapcsoló által az innovatív kapu design ebben az új motorban átirányítja a rendelkezésre álló többlet energiát úgy, hogy az legyőzi és megfordítja a rotor-állórész pólus kombináció vissza irányú EMF-jét, aminek normálisan back EMF-nek kellene lennie, és demonstrálja a rendszer második back EMF-jének létrejöttét. Így ahelyett, hogy egy "egyenlő lassító erő" képződne a back EMF régióban, egy előre irányuló EMF képződik, ami a rotor/lendkerék energiájához hozzáadódik, és nem vonódik ki. Röviden tovább gyorsítja a rotort/lendkeréket.
Ez egy nem hagyományos mágneses mezőt eredményez a rotor útvonala mentén. Az útvonal körüli mező line integrálja nem zéró, de egy szignifikáns mennyiség. Ennélfogva egy aszimmetrikus back EMF impulzus mágneses motor 1.) felveszi a rendelkezésre álló többlet energiát egy ismert kűlső forrásból, a hatalmas tekercs körüli energia folyam általában nem feltartóztatott részét; 2.) tovább fokozza a dipólus forrást a back EMF energia által; 3.) rendelkezésre álló többlet energia áramot eredményez egyenesen a dipólus forrás tört szimmetriájának a lokális vákuummal létesített energia cseréjéből.
Ez a találmány nem hágja át a
fizika vagy a thermodinamika törvényeit és a mindenkor szigorúan
alkalmazott energia megmaradást.
Azonban működtetve így
egy nyitott (tehát nem zárt) dissipatív rendszert nincs
thermodinamikai egyensúly az aktív vákuummal, a rendszer
megkaphatja a rendelkezésre álló többlet energiát
egy ismert környezeti forrásból, és több energiát
ad le a fogyasztóra a kimeneten keresztül, mint amennyit az operátor
által be kellett vinni inputként. Mint nyitott rendszer nincs
benne thermodinamikai egyensúly. Ez az új és különleges
motor meg tudja csapolni a back EMF-et úgy, hogy egyidejüleg
enegiával lássa el magát, terhelését,
és a veszteségeit is, teljesen eleget téve a jól
ismert fizikai és thermodinamika törvényeinek.
A következő kapcsolódó találmányok
lettek átvizsgálva :
1. U.S. Pat. No. 5,532,532 to DeVault, et al., Hermetically Sealed
Super-conducting Magnet Motor.
2. U.S. Pat. No. 5,508,575 to Elrod, Jr.,
Direct Drive Servovalve Having Magnetically Loaded Bearing.
3. U.S. Pat.
No. 5,451,825 to Strohm, Voltage Homopolar Machine.
4. U.S. Pat. No.
5,371,426 to Nagate et al., Rotor For Brushless Motor.
5. U.S. Pat. No.
5,369,325 to Nagate et al., Rotor For Brushless Electromotor And Method For
Making Same.
6. U.S. Pat. No. 5,356,534 to Zimmermann, deceased et al.,
Magnetic-Field Amplifier.
7. U.S. Pat. No. 5,350,958 to Ohnishi,
Super-conducting Rotating Machine, A Super-conducting Coil, And A
Super-conducting Generator For Use In A Lighting Equipment Using Solar Energy.
8. U.S. Pat. No. 5,334,894 to Nakagawa, Rotary Pulse Motor.
9.
U.S. Pat. No. 5,177,054 to Lloyd, et al., Flux Trapped Superconductor Motor and
Method.
10. U.S. Pat. No. 5,130,595 to Arora, Multiple Magnetic Paths
Pulse Machine.
11. U.S. Pat. No. 4,980,595 to Arora, Multiple Magnetics
Paths Machine.
12. U.S. Pat. No. 4,972,112 to Kim, Brushless D.C. Motor.
13. U.S. Pat. No. 4,916,346 to Kliman, Composite Rotor Lamination For
Use In Reluctance Homopolar, And Permanent Magnet Machines.
14. U.S.
Pat. No. 4,761,590 to Kaszman, Electric Motor.
15. U.S. Pat. No.
4,536,230 to Landa, et al., Anisotropic Permanent Magnets.
16. U.S. Pat.
No. Re. 31,950 to Binns, Alternating Current Generators And Motors.
17.
U.S. Pat. No. 4,488,075 to DeCesare, Alternator With Rotor Axial Flux
Excitation.
18. U.S. Pat. No. 4,433,260 to Weisbord et al., Hysteresis
Synchronous Motor Utilizing Polarized Rotor.
19. U.S. Pat. No. 4,429,263
to Muller, Low Magnetic Leakage Flux Brushless Pulse Controlled D-C Motor.
20. U.S. Pat. No. 4,423,343 to Field, II, Synchronous Motor System.
21. U.S. Pat. No. 4,417,167 to Ishii et al., DC Brushless Motor.
22. U.S. Pat. No. 4,265,754 to Menold, Water Treating Apparatus and
Methods.
23. U.S. Pat. No. 4,265,746 to Zimmermann, Sr. et al. Water
Treating Apparatus and Methods.
24. U.S. Pat. No. 4,222,021 to Bunker,
Jr., Magnetic Apparatus Appearing To Possess a Single Pole.
25. U.S.
Pat. No. 2,974,981 to Vervest et al., Arrester For Iron Particles.
26.
U.S. Pat. No. 2,613,246 to Spodig, Magnetic System.
27. U.S. Pat. No.
2,560,260 to Sturtevant et al., Temperature Compensated Magnetic Suspension.
A TALÁLMÁNY ÖSSZEFOGLALÁSA
Jelen találmány berendezése és módszere egy új permanens elektromágneses motor generátor, ami újrahasznosítja a back EMF energiát (átalakítja), így lehetővé teszi a motor számára a COP=0,98 vagy ennél nagyobb-kisebb energiaszint előállítását, amely függ a konfigurációtól, az áramkörtől, a kapcsoló elemektől, az állórész számától és méretétől, a forgórészektől és a tekercsektől, amelyekből a motor felépül. A rotor az állórész két pólus darabja között van rögzítve. A motor generátor eleinte egy kisebb indító akkumulátorból merít erőt, hasonlóan egy gyújtógyertyához, ami egy kis mennyiségű energiát küld a motornak, ilyenformán stimulálva forgó mozgást a rotorból. Amint a rotor forog, energiát szerez a környező elektromágneses mezőből, amely egy aszimmetrikus back EMF hullám impulzust tartalmaz. A termelt és befogott energiát át lehet irányítani a számos irány egyikébe, beleértve az indító starter akkumulátor töltését, munkát végezve a forgatott tengellyel és/vagy áramot elküldve egy ventillátorba, izzóba vagy más berendezésbe.
A RAJZOK RÉSZLETES LEÍRÁSA
FIG. 1 - perspektivikus felülnézete a back EMF permanens elektromágneses motor generátornak egy szimpla állórésszel, és egy szimpla rotorral.
FIG. 1a - perspektivikus oldalnézete a back EMF motor generátor időzítő kerekének és a mágneses Hall Effect uptake kapcsolójának.
FIG. 1b - perspektivikus oldalnézete a back EMF motor generátor rotorjának.
FIG. 2 - sematikus ábrája a back EMF motor generátor áramkörének.
FIG. 3 - egy blokkdiagram, amely megmutatja a kapcsolatait a back EMF motor generátor áramköreinek.
A TALÁLMÁNY RÉSZLETES LEÍRÁSA
Jelen találmáy egy berendezés és egy módszer egy back EMF permanens elektromágneses motor generátorra. Mint az a háttér információnál leírásra került, ez az új motor generátor alkalmazkodik a fizika összes elektrodinamikai törvényéhez, és harmóniában van az energia megmaradás törvényével, valamint az elektromágnessesség és más kapcsolódó természeti törvénnyel.
A back EMF permanens elektromágneses motor generátor magába foglal elektronikai, anyagi és mágneses természetű elemeket a rendelkezésre álló elektromágneses energia (back EMF) begyűjtéséhez egy helyreállító egyenirányítóban (graetz?) vagy egy szimpla diódában az output tekercsekből. A back EMF begyűjtése mint átalakítás ismert a tudományban. Egy tetszőleges kiinduló pontja ezen találmány leírásának egy input akkumulátor, mint energia segítségével, energiát küld a power on/off kapcsolón keresztül egy időzítőhöz, mint mágneses időzítő kapcsoló (Hall Effect mágneses pickup kapcsoló, egy félvezető), amely appozícióban van csatolva egy időzítő kereken lévő mágneshez. Az időzítő kerék tartalmazhat egy, vagy több mágnest kifelé néző déli polaritással, és appozícióban van a Hall Effect pickup kapcsolóval. Az időzítő kerék a tengely végére van felszerelve, amely keresztül fut egy rotor középvonalán is, amely kettő vagy több mágnest tartalmazhat. A rotor mágnesei oly módon vannak elrendezve, hogy azok azonos polaritással egyenlő távolságban legyenek egymástól. A tengely egyik végén van rögzítve az időzítő kerék, a rotor, és azután a munkavégzés, úgy mint az energia lelvétel a tengely túlsó végénél van. Azonban a rotor, az időzítő kerék és az energia levétel elrendezésének más variációja is lehetséges. A rotor a platformhoz, vagy a házhoz van stabilizálva, és szilárdan van pozícionálva az állórész belsejében.
Az állórész áll egy permanens mágnesből, amely hozzá van csatlakoztatva egy az elektromágneses energiát vezető eszközhöz, mint például két párhuzamos rúd, ahol mindegyik rúd az egyik végén rendelkezik egy mágneses pólussaruval. A rúd vezető anyaga lehet vastartalamú, porvas, szilicium acél, rozsdamentes mágnesacél, vezető anyag laminálással, vagy bármely más mágnesesen vezető anyag. Mindegyik rúd be van burkolva egy input tekerccsel, aminek az anyaga lehet réz, alumínium, vagy bármely más tekercsnek alkalmas anyag. Az elsődleges, vagy input tekercs a kapcsoló áramkörhöz van csatlakoztatva. Egy második vezető réteg van az imput tekercs felett, ami nem más mint a másodlagos, vagy output tekercs. A másodlagos, vagy output tekercs a visszaállító (recovery) áramkörhöz csatlakozik. A rotor szimmetrikusan helyezkedik el az állórész rudainak pólussarui között és magába foglal egy azonos polaritású mágnes sorozatot. Észak, vagy Dél, mindegyik mágnessel a rotorban appozícióban vannak a pólussaruk, amint a rotor a tengely körül forog.
Amikor a gerjesztődik a kapcsoló áramkör akkumulátoráról, egy kezdeti mágneses mező képződik , amely azonnal felülkerekedik, amint a magnetizált pólussaruk appozícióba kerülnek a rotor mágneseivel. Amint a motor el kezd forogni, növekvő elektromágneses energiát produkál mint egy a fluxus eredményét a rotor és az állórész appozícionált mágnesesiből. A rudakat körülvevő tekercsek "akadályozzák" a permanens mágnes rudakhoz való csatlakozását. Ez úgy ismert a tudományban, mint "buck boosting" elv. Amikor a permanens mágnes ugrik a tekercsek által, az megváltoztatja a pólussaruk polaritását, amelyek appozzícióban voltak a rotor mágneseihez, okozva ezzel a rotor növekvő fordulatát vagy spinjét. Az energia rendelkezésre áll a mezőkből, ami összeomlik az elsődleges és a másodlagos tekercsekben, amely egy back EMF -et idéz elő a rendszer belsejében, ami ekkor nem-egyensúlyi állapotban van. Az áramköri és a kapcsoló elemeken keresztül az energia visszatehető a rendszerbe. A back EMF-ből kinyert felhasználható energiát különböző irányokban lehet alkalmazni, beleértve az input akkumulátor újratöltését, tárolását kondenzátorban, átalakítva egy helyreállító egyenirányító által az input akkumulátorba, vagy kondenzátorba, vagy másodlagos akkumulátorba történő tároláshoz. A helyreállító rectifier (graetz egyenirányító) átalakítja az AC-t DC-vé. A rendelkezésre álló energiát felhasználhatjuk egy izzó, ventillátor, vagy bármi más működtetésére.
A rotor középvonalában lévő tengely további energia kivételre adhat lehetőséget, ha tetszőleges számú másodlagos tengelyt, fogaskerekeket, vagy szíjakat kapcsolunk hozzá, ezáltal növelve vagy csökkentve a forgatónyomatékot.
Ez az alapvető leírása a telálmánynak, azonban megszámlálhatatlan kombinációja és megvalósítása lehetséges az állórészeknek, a rotoroknak, a Hall Effect mágneses pickup kapcsolóknak, tekercseknek, egyenirányítóknak és elektronikus kapcsolási módozatoknak, amit kombinálni lehet egy, vagy több tengellyel különböző összetételben, sorrendben és változatos méretekben. Lehet ott több állórész egy rotorhoz, azonban csak egy rotor lehet, ha csak egy állórész van. A Hall Effect pickup kapcsoló száma különböző lehet, például többszörös állórész nagy ellenállású tekercsei esetén, a tekercsek lehetnek párhuzamosak egy alacsony ellenállású tekercsre, úgy hogy egy Hall Effect pickup kapcsoló egy áramkörrel vezérli az összes állórészt egy időben. A mágnesek száma mind az időzítő kerékben, mind a rotorban szintén különböző lehet mind méretben, mind a mágnesek gaus-ban mért erősségében. Minden tipusú mágnes használható. Mind az input, mind az output tekercseken lévő menetek, melyek a vezető rudakon vannak elhelyezve, különböző számúak és vezető anyagúak lehetnek.
A motor generátor, amelyet a FIG.1 ábra bemutat, egy perspektívikus felülnézete látható egy szimpla állórésznek, egy szimpla back EMF motor rotorjának, és magába foglalja az energiával ellátó input akkumulátort 10, ami csatlakoztatva van a power kapcsolóhoz 11 (a FIG.2 -őn van ábrázolva) és Hall Effect mágneses pickup kapcsoló-hoz 13. A mágneses pickup 13 kapcsolatban áll az időzítő kerékkel 12 képezve így egy időzítő kapcsolót. Az időzítő kerék 12 magába foglal négy mágnest 14, mely mágnesek 14 mindegyike déli pólussal néz kifelé a mágneses pickup13 felé. Az időzítő kerék 12 rögzítve van a tengely 15 egyik végéhez. A tengelyen 15 van elhelyezve a rotor16. A rotor 16 bármilyen méretű lehet, mely rotor tartalmazza a rotor mágneseket 17. Említett rotor mágnesek 17 oly módon vannak elrendezve, hogy mindegyik azos polaritású. Szemben az időzítő kerékkel 12 a tengely 15 túlsó végén munkát lehet végezni, mint energia kivétel 18. A rotor 16 magában foglalja a fixen pozícionált rotor mágneseket 17 appozícióban a magnetizált pólussarukkal 19a és 19b. Mindegyik pólussaru 19a és 19b egy vasrúdhoz 20a és 20b van csatlakoztatva. A vasrudak 20a és 20b egy permanens mágneshez 21 vannak csatlakoztatva. Az áramvezetés céljábol a vasrudak 20a és 20b be vannak burkolva az input tekercsekkel 22a és 22b. Az input tekercsekre 20a és 20b, azok fölé (egymás fölé) vannak helyezve az output tekercsek 23a és 23b, melyek azután csatlakoztatva vannak egy teljes hullám első helyreállító egyenirányítóhoz (graetz híd) 24a. Az első egyenirányító 24a az akkumulátorhoz 10 van csatlakoztatva.
FIG.1a egy perspektívikus oldalnézete a back EMF motor generátor időzítő kerekének 12, amivel a Hall Effect mágneses pickup kapcsoló 13 appozícióban van egyenként mind a négy mágnessel 14, miután az említett időzítő kerék 12 forog. Az említett mágnesek 14 mindegyike Déli pólussal néz kifelé 90 fokos egyenlő elosztásban a kerék mentén.
FIG.1b egy perspektívikus oldalnézete a rotornak 16, amelynek négy mágnese 17 szintén 90 fokos egyenlő elosztásban vannak azonos polarítás mellett.
FIG.2 egy sematikus diagramja a motor generátor
áramkörének, megmutatva az input tekercs csatlakozásait
az input akkumulátorból 10 a power kapcsolón 11 keresztül,
a tranzisztorokat 31a-d, keresztül a tápvezetéken 32 (VCC+)
és a mágneses pickup 13 felé. A mágneses pickup
13 appozícióban van az időzítő kerék mágneseivel
14, melyek az időzítő keréken 12 lettek elhelyezve. A mágneses
picup13 OFF állásánál van kollektor vezetés
33 és van föld vezetés 34. Amikor az áram megfordul,
az keresztül folyik az ellenálláson 31e és tranzisztoron
30c az input akkumulátor 10 felé. Az input tekecsek 22a,b energiát
küldenek a teljes hullám első egyenirányítóhoz
24a, ami azután keresztülküldi a helyreállító kapcsolón
27 az energiát vissza a rendszerbe, és/vagy az input
akkumulátorba 10. Az output tekercsek 23a és 23b keresztülküldik
az energiát egy szimpla diódán a második helyreállító
egyenerirányítón
24b a recovery akkumulátorhoz 25.
Ebben a sajátos megtestesítésben
a találmánynak a komponensek értéke és típusa a következő:
Hall Effect pickup switch 13 egy No. 3020; taranzisztor
30a egy No. 2N-2955; tranzisztor 30b egy No. MPS-8599; és a tranzisztor
30c egy No. 2N-3055; ellenállások 31a és 31b egy-egy 470ohm
értékű; ellenállás 31b egy 2,2Kohm értékű;
ellenállás 31c egy 220ohm értékű; ellenállás
31d egy 1Kohm értékű; és a recovery egyenirányító
24a egy 10A-es 400V-os bridge rectifier (graetz).
FIG. 3 Egy box diagram, amely megmutatja
az input akkumulátor A -ból a feszültség folyását
a helyreállító (recovery) áramkörön
B, kapcsoló áramkörön C és motortekercseken D
keresztül. A motortekercsek D elküldik a felhasználható
back EMF energiát a helyreállító áramkörnek
B, és a B-ből a helyreállító akkumulátorba
E és az inpuit akkumulátorba A.
Rendelkezésre álló
back EMF energia szintén folyhat a kapcsoló áramkörből
C a helyreállító áramkörbe B.
Többszörös állórésszel/rotorral rendelkező rendszerekben minden állórész egyedet lehet gerjeszteni egyet egyidőben, vagy szimultán módon egyszerre. Bármilyen számú állórész/rotor kombináció létrejöhet a többszörös állórész/forgórész motor generátor kombinációknál. Azonban mialatt több állórész is lehet egy rotorhoz rendelve, addig egy állórész esetén csak egy rotor lehetséges. Az állórészek és forgórészek számának sajátságos kialakítása az igényelt energia mennyiség watt-jaitól függ. A motor elvárt mérete és lóereje meghatározza, hogy az állórészek párhuzamosan, vagy sorosan legyenek gyújtva a mágneses Hall Effect pickup kapcsoló vagy kapcsolók által. A mágnesek száma, melyeket a rotor magában foglal függ a motor generátor méretétől és igényelt teljesítményétől. A többszörös állórészű/rotorú motor generátorokban, az időzítő kerék tartalmazhat egy, vagy több mágnest, de egy mágneses Hall Effect pickup kapcsoló kell minden állórészhez, ha az állórészek nincsenek párhuzamosan elrendezve. A back EMF energia felhasználhatóvá válik a mágneses pólusok polaritásának megváltozásán keresztül, ennek következtében összeomlik a mező a tekercsek körül és megfordul az energia folyása a helyreállító diódák felé, amelyek fogjul ejtik a back EMF-t.
Az egyedi motorokat összekapcsolhatjuk sorban mindegyik motorral, melyek különböző állórész/forgórész kombinációkat is tartalmazhatnak párhuzamban. Mindegyik rotorban bármilyen számú mágnes lehet a minimum 2 -től a maximum 60-ig terjedő tartományban. Az állórészek száma egy egyedi motornál 1-től 60-ig terjedő tartományba eshetnek, míg a vezető rudak száma 2-től 120-ig terjedő tartományban lehetnek.
Mi különbözteti meg ezt a motor generátort más szakirodalomban leírt társaitól? Az, hogy a permanens mágnes hozzá van csatlakoztatva két vezető rúdhoz, amelyek átszállítják a mágneses energiát a pólussarukon keresztül a rotorhoz, ezáltal vonzást ébresztenek a rotorban a pólussaruk között. A pólus saruk közé vonzott rotorhoz képest aazután a tekercsek átkapcsolják a mágneses mező polaritását a pólussaruknak úgy, hogy a rotor kitaszítódás alá kerüljön. Ezáltal nincs áram és feszültség felhasználva a rotor vonzásához. Az egyetlen áram a rotor kitaszítására használódik a két vezető rúd pólussarui között, ezáltal csak egy kis mennyiségű áram szükséges a rotor taszításához. Ez úgy ismert mint egy regauging rendszer valamint megengedi a rendelkezésre álló back EMF energia begyűjtését felhasználásra.
Végül, habár a találmány aprólékos referencia számokkal írja le az eszközöket, anyagokat és megtestesüléseket, meg kell érteni, hogy ez a találmány nem korlátozott a kinyilvánított részletekre, és kiterjeszti azt minden vele egyenértékű jogkörön belül.
* * * * *
Fordította: Tuvok 2004.03.05.
ui.: Akinek van rá módja az már most elkezdheti a készülék megépítését. Szerintem eléggé részletesen, logikusan és érthetően ki lett fejtve ez a korszakalkotó berendezés. Annál hamarabb következik be a paradigmaváltás, minél több ember látja el háztartását energiával ilyen módon. Sok sikert mindenkinek!!!
(Tuvok)