Bedini monopólus motorjának szabadalmi leírása

*** A fordítás szövegével kapcsolatban minden jog fenntartva. ***

Kivonat
Ez a találmány egy back EMF monopólus motor és egy módszer, amely alkalmaz egy olyan rotort, melynek mágnesei azonos polaritásúak, valamint egy monopólusú állapotot, amikor a rotor mágnese pillanatnyilag appozícióba kerül az állórész azonos polaritású mágnesezett részével. Az állórész tartalmaz egy olyan összetett tekercselést, amely három tekercselést foglal magába: -egy meghajtó (power-coil) tekercset; egy vezérlő (trigger) tekercset; valamint egy helyreállító (recovery) tekercset. A back EMF energia egyenirányításra kerül egy nagyfeszültségű graetz-híd segítségével, amely a back EMF energiát egy nagyfeszültségű  kapacitáshoz szállítja egy helyreállító akkumulátorban történő tárolás céljából. Az eltárolt energiát azután ki lehet sütni a helyreállító akkumulátorra egy rotorkapcsoló segítségével további tárolás céljából.

Követelmények:
1. A back EMF monopólus motor hasznosít egy olyan rotort, ahol a rotor mágnesei fenntartanak egy polaritást, amikor appozícióba kerülnek az állórész polaritással rendelkező részével. Az említett motor kinyeri a rendelkezésre álló back EMF energiát a helyreállító berendezésben történő töltésre és tárolásra.
A motor magába foglal:

1. egy eszközt, amely biztosítja a kezdő energiát;
2. egy eszközt a back EMF formában lévő energia befogására, mely back EMF energia rendelkezésre áll egy tekercsben összeeső mező eredményeként, mely tekercs egy többszörös tekercselést foglal magába az állórész pólussarujánál. A pólussaru említett polaritással rendelkezik amikor felmágneseződik és appozícióban van a rotor mágneseivel.
3. egy eszközt az említett back EMF energia helyreállítására, amely magába foglal egy feszültség hidat (voltage bridge), az említett energia egy kapacitás tár felé történő szállításának céljából.
4. egy eszközt az említett tárolt feszültség egy helyreállító akkumulátoron keresztül történő kisütésére, és
5. egy eszközt a rotor fordulatainak számlálására.

2.  Az első pontban említett kezdő energiát szolgáltató eszköz, egy akkumulátorból áll.
3. Az első pontban említett rotor fordulatainak számlálására szolgáló eszköz, magába foglal egy időzítő kereket.
4. Az első pontban említett rotor fordulatainak számlálására szolgáló eszköz, magába foglal továbbá egy időzítő szíjat.
5. Az első pontban említett összegyűjtött energia kisütésére szolgáló eszköz magába foglal egy forgás közben kapcsoló kommutátort, amely az említett energiát kisüti egy helyreállító akkumulátorba. Említett kommutátor kapcsoló ugyanolyan polaritással rendelkezik, mint az említett helyreállító akkumulátor.
6. A back EMF monopole motor felhasznál egy rotort, melynek mágnesei megtartanak egy polaritást, amikor appozícióba kerülnek az állórész magnesezetté tett pólussaruival. Az említett motor, hogy kinyerje a  rendelkezésre álló back EMF energiát egy helyreállító eszköz töltésének és tárolásának céljából, magába foglalja a következőket:
1. a kezdeti energia létesítésére szolgáló eszközt, amely egy input akkumulátort és egy az akkumulátor kapcsolgatására szolgáló eszközt jelent, amely nem más mint egy félvezető kapcsolóáramkör, egy mágneses Reed kapcsoló, egy kommutátor, egy optikai kapcsoló, vagy egy Hall kapcsoló,
2. egy a back EMF energia kinyerésére szolgáló eszközt, mely back EMF energia rendelkezésre áll egy a tekercsben összeeső mező eredményeképpen. Az említett tekercs többszörös tekercselést foglal magába, és az említett pólussaru az említett állórész tekercsének egyik végénél található, mely pólussaru fenntartja az említett polaritást, amikor az felmágnesezett és appozícióba kerül a rotor mágneseivel.;
3. egy eszközt az említett back EMF energia egyenirányítására, amely magába foglal egy feszültség hidat (voltage bridge), az említett energia, egy kapacitás tár felé történő szállításának céljából
4. egy eszközt, az említett tárolt feszültség helyreállító akkumulátoron keresztül történő kisütésére, amely egy forgó érintkezős rotor kapcsoló;
5. egy a rotor fordulatainak számlálására szolgáló eszközt, amely egy időzítőkerék, vagy időzítőszíj;
6. egy kapcsolásra szolgáló eszközt, amely egy forgó érintkezős rotor kapcsoló, ami egy forgásközben kapcsoló kommutátort jelent.

7.  A back EMF monopole motor felhasznál egy rotort, melynek mágnesei megtartanak egy polaritást, amikor appozícióba kerülnek az állórész magnetizált pólussaruival. Az említett motor, hogy kinyerje a  rendelkezésre álló back EMF energiát egy helyreállító eszköz (mint például egy akkumulátor) töltésének és tárolásának céljából, a következőket foglalja magába:
1. egy eszköz (mint például egy akkumulátor) által létesített kezdeti energiát;
2. említett back EMF energia rendelkezésre áll, egy tekercsben összeeső mező eredményeképpen, mely tekercs többszörös tekercselésű, melynek pólussaruja polaritással rendelkezik amikor mágnesezett, és appozícióban van a rotor mágneseivel;
3. említett back EMF energia a rotor által tartalmazott mágnesek révén átadásra kerül, mely mágnesek megtartják polaritásukat, amikor pillanatnyilag appozícióba kerülnek az állórész polaritással bíró pólussarujával;
4. az említett back EMF energia helyreállítására egy feszültség híd kerül alkalmazásra, mely átadja az energiát egy kapacitás tárnak;
5. az említett feszültség egy helyreállító eszközön (mint például egy tárolásra szolgáló akkumulátoron) keresztül kerül kisütésre, egy forgóérintkezős rotor kapcsoló segítségével;
6. időzítőszíj, vagy időzítőkerék kerül felhasználásra a rotor fordulatainak számlálására, és
7. egy forgó kapcsoló kommutátor az említett  forgóérintkezős rotor kapcsoló vezérlésére.

8. Egy módszer, amelyben a back EMF monopólus motor hasznosít egy olyan rotort ahol a rotor mágnesei megtartanak egy polaritást, amikor appozícióba (fedésbe) kerülnek az állórész polaritással rendelkező pólussarujával. Az említett motor kinyeri a rendelkezésre álló back EMF energiát a helyreállító berendezésben történő töltésre és tárolásra. A módszer a következő lépéseket foglalja magába:
   
1. kezdeti energialétesítést;
2. feszültséget kapcsol a motor meghajtására;
3. a back EMF formában lévő energia kinyerése, mely említett back EMF energia rendelkezésre áll egy tekercsben összeseő mező eredményeképpen, mely tekercs többszörös tekercselésű, melynek pólussaruja az említett állórész tekercsének egyik végénél található. Említett pólussarunak polaritása van, amikor az mágnesezett és appozícióban van az említett rotor mágneseivel;
4. egy tároló eszközben az említett back EMF energia helyreállítása.
9. A 8. pontnál a back EMF energia egy híd által kerül helyreállításra, az említett energia kapacitástár felé történő szállításának céljából.
10. A 8. pont metódusa, amelyben a feszültség egy helyreállító akkumulátoron keresztül kerül kisütésre, alkalmaz egy forgóérintkezős rotor kapcsolót, mely kapcsoló ugyanolyan polaritással rendelkezik, mint a helyreállító akkumulátor.

---

Á B R Á K

(A nagyfelbontáshoz kattints az ábrára!) 

L e í r á s

Műszaki terület:
 A találmány a rendelkezésre álló elektromágneses energia kinyerésére egy módszert és egy eszközt használ, az elektromágneses erő (a következőkben EMF) létesítésére, és azután felhasználja a rendelkezésre álló tárolt energiát, a rendszerben történő újrahasznosításra. A back EMF (ellentétes irányú elektromágneses erő) létesítési módszerének a végeredménye a feszültségforrás egy tekercshez történő össze- és szétkapcsolásának.

Háttérinformáció:
A napjaink normál mágneses motorjainak forgórész (rotor) pólusa vonzza az állórész pólusát, mechanikai energia képződést eredményezve a mágnesekből a rotor és a lendkerék felé. Ezalatt a fázis alatt, energia áramlik a mágnesességből a rotor/lendkerék -hez és tárolódik, mint kinetikus energia a növekvő forgásban. Amint a rotor (forgórész) pólusa elhagyja a strator (állórész) pólusát, megteremti a visszahúzás feltételét, és így, az energia mágneses részbe történő visszatételét a rotor és a lendkerék által. Egy tökéletes, súrlódás mentes motorban un. nettó erőtér van, amit úgy neveznek, hogy "legkonzervatívabb". 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 lendkerék) 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 betáplálásra van szükség ahhoz, hogy az felülkerekedjen a visszahúzáson, és hogy táplálja a motort és annak terhelését.

A jelenlegi motorok és generátorok mind ilyen hagyományos mezőket használnak, és ezáltal belső veszteségeik vannak. Ennélfogva folyamatos energia inputra van szükség a motor terhelése miatt, plusz 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 motor/terhelés kombinációba.  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 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/lendkerékbe, és egy másik a rotorból és a lendkerékből 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. Egyszerűbben kifejezve úgy nevezik, mint "power out" (energia ki) és "power back in" (energia vissza) fázisok a motor mágnesének vonatkozásában.

A "power-out" fázis 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 lendkerék 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 elektromágneses 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 távolodó forgórész pólusa között  vannak. Ebben a fázisban az energia visszatér 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.

A jelenlegi hagyományos mágneses motorok különböző metódusokat használnak arra, hogy legyőzzék, és részben visszafordítsák a back EMF-et. A back EMF-et lehet úgy definiálni, mint egy a távolodó tekercs fázisból visszatérő impulzus, melynek átalakítását az eredményezi, hogy a folyamat megfordítja a mágneses polaritást, esetünkben Északról Délre. A back EMF rövidre van zárva és a rotor a visszavonzás alatt van, a visszahúzás kiküszöbölése végett. Ez történhet több energia beöntésével, amely legyőzi a back EMF-et, így produkálva egy előre irányuló EMF-et abban a tartományban. Az ehhez a metódushoz szükséges energiát az operátornak kell biztosítania.

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. Munka az energia formájának megváltozásában van. Tehát, feltéve, hogy a potenciális energia formája nem változik, 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) az input energia révén változik, az akkumulátor vagy generátor belső töltésein végezett munka által. Ez a potenciális energia felhasználódik a generátor (vagy akkumulátor) belsejében egymástól szétválasztva a belső töltéseket, létrehozva egy dipólus forrást. Azután a külső zárt áramköri rendszer rácsatlakozik a dipólus forrásra, és azonnal elkezdi visszapumpálni az elektronokat a földvezetéken keresztül, ezáltal szétszórva a töltéseket, és megölve a dipólust. Ez elzárja az energia áramlást a dipólus forrásból a külső 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 dipólusforrás helyreállítását.

A következő szabadalmak lettek átnézve:
U.S. Pat. No. 4,055,789 to Lasater, Battery Operated Motor with Back EMF Charging.
U.S. Pat. No. 2,279,690 to Z. T. Lindsey, Combination Motor Generator. 

A TALÁLMÁNY ÁTTEKINTÉSE:

Jelen találmány berendezésének és módszerének jellegzetessége egy új monopólusos elektromágneses motor, amely kinyeri a back EMF energiát. A kinyert back EMF energiát fel lehet használni elektromos energia töltésére, vagy tárolásra egy helyreállító akkumulátorban. A helyreállítható energia mennyisége watt-ban kifejezve függ  egyszer a konfigurációtól, az áramkörtől, a kapcsoló elemektől,  az állórészek, forgórészek, mágnesek és tekercsek méretétől és számától, melyeket magába foglal a motor.

A motor csak egy kis mennyiségű energiát használ fel az elsődleges akkumulátorból, hogy vezéreljen egy a back EMF által rendelkezésre álló hatalmas energia inputot, így növelve a rendszer potenciális energiáját. A rendszer azután kiaknázza ezt a rendelkezésre álló potenciális energiát, hogy csökkentse, vagy  megfordítsa a back EMF-et, ezáltal növelve a motor hatásfokát, a COP-t.(a teljesítmény együtthatóját).

Ha az energia az első fázisban ("power-out" fázis - a mágnesből a rotor/lendkerék felé) növekszik a további rendelkezésre álló energia által az elektromágnesekben, akkor az első fázisban lévő energia jóval nagyobb lehet, mint a második fázis energiája ("power back in" fázis - a rotor/lendkeréktől vissza a mágnes felé) anélkül, hogy az operátor által kellene energiát bejuttatni. Ez egy nem konzervatív (nem hagyományos) mezőt hoz létre. Ezt a tiszta energiát azután ki lehet vonni a forgó rotor/lendkerék-ből, mert a rendelkezésre álló energia beleadódik a rotor/lendkerék-be a további hatások által, melyek átalakulnak a rotor/lendkerék által többlet perdületté, és mint olyan így tárolódik. A perdület mindig megmarad, de most az elektromágnesekben lévő járulékos hatások által adódik hozzá a perdület egy része a lendkerékhez anélkül, hogy az operátornak kellene energiát bejuttatni.

A motor tehát megfontoltan idéz elő egyszerre egy back EMF-et és annak potenciális energiáját saját maga, ezáltal képes megtartani az egy időperiódusra jutó összes extra erőt, és alkalmazni azt a rotor/lendkerék szögsebességének és a kinetikus energiájának növelésére. Kimondottan ezt a back EMF energiát, annak tiszta erejét alkalmazva jelen találmány motorjában, legyűri, és még meg is fordítja a hagyományos visszahúzást. Ennélfogva kevesebb energiát vesz fel a rotor/lendkerékből, hogy felülkerekedjen a csökkentett back EMF-en, és ideális esetben ez sem szükséges, mivel a back EMF le lett győzve, és át lett alakítva előre irányú EMF-fé (elektromágneses erővé) a back EMF energia és erő által. A motorban a mágnes hagyományos vonzása előre irányú EMF-fé (taszítássá) változik, és most az energia a rotor/lendkerékből történő kivonása helyett hozzáadódik a rotor/lenderékhez. A legfontosabb sajátosság az, hogy az operátornak csak egy kis mennyiségű energiával kell csupán fizetnie, amely az elsődleges akkuból a back EMF vezérléséhez szükséges, és nem neki kell szolgáltatnia a jóval nagyobb back EMF energiát.

Amikor az első fázisban ("power-out" fázis - a mágnesből a rotor/lendkerék felé) kívánt energia ekképpen nagyobb lesz, mint a nem kívánatos második fázisban lévő, akkor a rotor/lendkerékből normál esetben a mező általi  output energia kivonás nem lesz szükséges. Ezen túl a rendszerhez képest további energia áll rendelkezésre (a különleges back EMF mechanizmuson kívül) a rotor/lendkerékből. A rotor megtartja a többlet perdületét és kinetikus energiáját a rendszerhez képest, amely maga nem eredményez back EMF-et. Következésképpen a rotor által megtartott többlet perdület és kinetikus energia felhasználható tengely energiaként  a tengelyhez kapcsolt külső terhelés meghajtására.

A motorban számos jól ismert folyamat és módszer fel lett használva, melyek lehetővé teszik, hogy a motor periodikusan úgy működjön, mint egy nyitott disszipatív rendszer (befogadva a rendelkezésre álló  többlet energiát a back EMF-ből) és egyáltalán nem úgy, mint egy termodinamikai egyensúly.  Megtermeli és befogadja annak többlet energiáját egy ismert külső forrásból.

A metódus kiaknázza ezt a rendelkezésre álló többlet back EMF energiát, hogy legyűrje és még meg is fordítsa a húzó EMF-et az állórész pólusa és a forgórész (rotor) pólusa között, mialatt csupán egy kis trigger impulzusra van szükség az elsődleges akkumulátorból a back EMF energia irányának vezérléséhez és aktiválásához.

A rotor minden fordulatában néhány ilyen duál aszimmetrikus saját back EMF alkalmazása által, a rotor és a lendkerék együttesen fókuszál minden többlet gerjesztő inputot a szögsebesség növelésére, a tengely forgatónyomatékára, és tengely energiára.

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 a helyreállító akkumulátor(-ok) töltésére. A többletenergiát fel lehet használni elektromos terhelések táplálására, vagy a rotor és a lendkerék meghajtására, illetve a rotorral/lendkerékkel szintén lehet tengely lóerővel táplálni mechanikus terheléseket.

A motor az elsődleges akkumulátorból csupán egy relatíve kis mennyiségű energia bevitelt használ fel, amely inicializálja az öngerjesztő aszimmetrikus  back EMF tevékenységet. Ezután a back EMF-ből kihúzott rendelkezésre álló többlet energia rész  felhasználható egy helyreállító akkumulátor töltésére a drámaian növekvő feszültségimpulzusok segítségével.

Ennek a monopólusos motornak egy különleges tervezési jellemzője az, hogy a rotor és az állórész mágnesének csak az egyik pólusát használja fel. Az öngerjesztő back EMF-ek száma a rotor egy fordulatakor dupla lesz. Továbbfejlesztett tervek tovább növelik a saját back EMF számot a rotor egy szimpla körülfordulása alatt, növekvő számú impulzusokat eredményezve  fordulatonként, mely tovább növeli az energia 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 a helyreállító akkumulátor(ok)-hoz töltési módban és egy külső elektromos terheléshez. A végeredmény az, hogy a tekercs aszimmetrikusan képez back EMF-et a rendelkezésre álló energiát hozzáadva és ösztönözve az áramkört. A rendelkezésre álló többlet energia összegyűlik a tekercsben, és felhasználásra kerül az állórész-forgórész mezők back EMF fázisának megfordításánál 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.

A berendezés és a metódus ebben a monopólusos motorban átalakítja a tekercs reakció keresztmetszetét az áramkörben, amely 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 képest. 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 innovatív kapu design ebben az új motorban az időzítés és a kapcsoló által 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" ébredne 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 vonal integrálja nem zéró, hanem egy jelentős mennyiség. Ennélfogva egy aszimmetrikus back EMF impulzus mágneses motor   1.) felveszi a rendelkezésre álló többlet energiát egy ismert külső forrásból, a hatalmas tekercs körüli energiafolyam 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 termodinamika törvényeit és a mindenkor szigorúan alkalmazott energia megmaradást.
Működtetve így egy nyitott (tehát nem zárt) disszipatív rendszert, nincs termodinamikai egyensúlyban az aktív vákuummal, a rendszer megkaphatja a rendelkezésre álló energiát egy ismert környezeti forrásból, és azután leadja ezt az energiát fogyasztónak. Mint nyitott rendszer nincs benne termodinamikai egyensúly. Ez az új és különleges monpólusos motor meg tudja csapolni a back EMF-et úgy, hogy egyidejűleg enegiával lássa el magát, terhelését, és a veszteségeit is, teljesen eleget téve az ismert fizikai és termodinamika törvényeknek.

A RAJZOK RÉSZLETES LEÍRÁSA

FIG.1    - perspektivikus oldalnézete a monopólusos back EMF motornak egy szimpla állórésszel, és egy szimpla rotorral.

FIG.2    - perspektivikus felülnézete a monopólusos back EMF motornak egy szimpla állórésszel, és egy szimpla rotorral.

FIG. 3. - egy blokkdiagram, amely megmutatja a kapcsolási sémáját a monopólusos back EMF motornak.

A TALÁLMÁNY RÉSZLETES LEÍRÁSA

Jelen találmány megtestesülése egy berendezés és egy módszer egy monopólusos back EMF elektromágneses motorra. Mint az a találmány áttekintésénél leírásra került ez a monpólusos motor alkalmazkodik a fizika minden alkalmazható elektrodinamikai törvényéhez és összhangban áll az energia megmaradás törvényével, az elektromágnesesség törvényével és a fizika más kapcsolódó természeti törvényeivel.

A monopólusos back EMF elektromágneses motor elemi részek kombinációjából és áramkörből áll, hogy begyűjtse a rendelkezésre álló energiát (back EMF) a helyreállító részbe úgy, mint egy kapacitás, az output tekercsekből. A rendelkezésre álló tárolt energia a helyreállító részben egy helyreállító akkumulátor töltésére kerül felhasználásra.

Mint kezdő pont és egy önhatalmú módszer ennek a berendezésnek a leírásában az, hogy az elektromos energia és a mechanikus erők nyomon lesznek követve az energia áramlás kezdetétől - az elsődleges akkumulátortól - kiindulva egészen annak a helyreállító akkumulátorba történő végső eltárolásáig.

FIG 1. perspektivikus oldalnézete a találmány egy megtestesített monopólusos back EMF motorjának. Mint azt a FIG1. ábra is mutatja, az elektromos energia az elsődleges akkumulátorból (11) periodikusan folyik keresztül a tápkapcsolón (12) és a táptekercsen (13a) keresztül. Egy megtestesülésben a tápkapcsoló (12) tisztán egy On-Off mechanikus kapcsoló és nem elektronikus. Azonban, a kapcsoló (12) lehet félvezető kapcsoló áramkör, egy mágneses Reed switch, egy kommutátor, egy optikai kapcsoló, egy Hall switch, vagy bármilyen más tranzisztor alapú, vagy mechanikus kapcsoló. A tekercs (13) három tekercselést foglal magába: táp-tekercselés (13a), trigger-tekercselés (13b), és a helyreállító tekercselés (13c).
Azonban a tekercselés száma lehet több is, vagy kevesebb is, mint három, a tekercs (13) méretétől, a motor méretétől, és a kinyerendő energia watt-ban mért mennyiségétől függően. Elektromos energia azután periodikusan folyik a táp-tekercsből (13a) és a tranzisztoron (14) keresztül. A trigger (vezérlőjel) energia szintén periodikusan folyik a változtatható potméteren (15) és az ellenálláson (16) keresztül. A lefogó dióda (17) lefogja a tranzisztor kapcsoló (14) ellentétes bázis-emitter feszültségét egy biztonságos ellentétes-előfeszítési szintnél, hogy ne menjen tönkre a tranzisztor (14). Az energia az állórészhez (18a) és a  pólussaruhoz (18b) folyik, amely egy kiterjesztése az állórésznek (18a). A pólussaru elektronikusan csak akkor magnetizálódik, amikor a tranzisztorkapcsoló (14) ON állásban van, és ekkor megtartja ugyanazt a polaritást, mint amilyen a rotor pólus (19) polaritása --itt most Északi polaritás --.
Az Északi rotor pólusok (19a, 19b, 19c), melyek a rotorhoz (20) vannak csatolva, pillanatnyilag appozícióba (fedésbe) kerülnek a pólussaruval (18b), létrehozva ezáltal egy monopólusos interfészt (csatolást). A pólusok (19a,b,c) melyek permanens (állandó) mágnesek, Északi pólusukkal kifelé állnak a rotorból (20), megtartva ugyanezt a polaritást, amikor pillanatnyilag fedésbe kerülnek a pólussaruval (18b). A rotor (20) a rotortengelyhez (21) van csatlakoztatva, mely egy csigakereket (22) hajt meg. A rotor tengelyéhez (21) rotortengely csapágy tuskók (31a, 31b) kapcsolódnak, amint az a FIG.2.-őn látható. Amint a rotor (20) elkezd forogni a mágnesek (19a,b,c) külön-külön  appozícióba kerülnek a magnetizált pólussaruval (18b) egy pillanatnyilag létesített monopólusos csatlakozásban dióda hídon (23), és kapacitáson (24) keresztüli energiaáramlással. A kapacitásokok száma  széles tartományban lehet, amely függ attól az energia mennyiségtől, amely pillanatnyilag tárolásra kerül, a helyreállító akkumulátor  (29) villámtöltése előtt. Az időzítő szíj (25) az időzítő tengelyen (21) lévő  hajtó csiga (22) segítségével kapcsolódik az időzítő kerékhez (26).  Az időzítőkerékhez (26) hozzá van erősítve egy rotor kapcsoló (27, egy szigetelt vörösréz kapcsoló, amely forgás közben kontaktusba jön a szénkefékkel a mechanikus kapcsolón (28). A rotor fordulatainak számlálására használható egy időzítő fogaskerék, vagy időzítő szíj. Végül a back EMF-ből rendelkezésre álló energia tárolásra kerül a kapacitásban (24), majd ezután a helyreállító akkumulátorban (29).

FIG. 2. egy perspektivikus felülnézete a monopólusos motornak az elektromos áramkör nélkül. Az állórész (18a) magába foglal egy tekercset (13), amely három elszeparált tekercselést tartalmaz: táp-tekercs (13a), trigger-tekercs (13b), és a helyreállító-tekercs (13c). A pólussaru (18b) az állórész (18a) végén van. Amint a rotor (20), amely a rotor tengelyhez (21) csatlakozik, el kezd forogni, mindegyik pólus (19) külön-külön monopólusos interface csatlakozást létesít a pólus saruval (18b). A pólussaru (18b) polaritása állandó, amikor elektronikusan magnetizálttá válik. A rotortengely (21) csapágy blokkjai (31a,b) a rotortengelyt (21) stabilizálják. A rotortengelyhez (21) csigakerék (22) van csatlakoztatva, amelyen időzítő szíj (25) található. Az időzítésre egy másik mód az időzítő fogaskerék kapcsolat lehet. Az időzítő szíj (25) az időzítő kerekhez (26) kapcsolódik a másik végén. Az időzítő kerék (26) az időzítő tengelyhez (30) kapcsolódik. A tengely (30) az időzítő tengely csapágy blokkjaival (32a,b) van stabilizálva. Az egyik végén az időzítő tengelynek (30) rotor kapcsoló (27) található szénkefével (28a), amely az időzítő kerék forgása közben pillanatnyi kontaktust létesít a szénkefékkel (28b,c).

FIG.3. egy blokkdiagram, amely megmutatja a kapcsolódási sémáját a monopólusos back EMF motornak. A blokk (40) ábrázolja az elsődleges akkumulátort (11) az energia áramával a tekercs blokk (41) felé, melyet a (13a,b,c) tekercsek reprezentálnak. A tekercs blokkból (41) az energia három irányba folyik, a trigger áramkör blokkba (42), a tranzisztor áramkör blokkba (43) és a helyreállító áramkör blokkba (44). Energia folyik az egyenirányító blokkból (44) a tároló kapacitás blokkba (45) energiaáramlással a két helyreállító akkumulátor blokk felé (46), és a rotor-kapcsoló blokkhoz (47).

Utalva a FIG.1. -re a motor működésének leírása a találmány egy megtestesülése szerint történik. A magyarázat céljából, tételezzük fel, hogy a rotor (20) kezdetben nem mozog, valamint, hogy az egyik mágnes (19) 3 óra pozícióban van.

Először zárjuk a kapcsolót (12). De mivel a tranzisztor (14) OFF állapotban van, nincs áram a (13a) tekercsen.

Ezután, el kell indítani a motort a rotor (20) megforgatásával, például az óramutató járásának irányában. Ezt a kezünkkel, vagy egy hagyományos motor indító berendezéssel vagy áramkörrel (nincs ábárzolva) tehetjük meg.

Amint a rotor (20) forog, a mágnes (19) három óra helyzetből a pólussaru (18b) felé fordul, és generál egy mágneses fluxust a tekercselésekben (13a-13c). Az állórész (18a) és a pólussaru (18b) magába foglal egy ferromágneses anyagot úgymint vasat. Ezért, amint a mágnes (19) közelebb kerül a pólussaruhoz (18b), az magnetizálja a pólussarut egy irányába - esetünkben Déli polaritásra -, amely ellentétes polaritású, mint amilyen a mágnes (19) - esetünkben Északi - polaritása. A pólussaru (18b) mágneseződése egy mágneses fluxust generál a tekercselésben (13a-13c). Azonkívül, ez a mágneseződés vonzó erőt ébreszt a mágnes (19) és a pólussaru között (18b). A mágnes (19) és a pólussaru (18b) között ébredő vonzóerő erősíti a rotor (20) forgását.

A mágneses fluxus feszültséget generál a tekercselésekben (13a-13c). Amint a mágnes (19) közeledik a pólussaru (18b) felé, az állórész (18a) és a pólussaru (18b) mágneseződése, és így a fluxus a tekercsekben (13a-13c) is növekszik. Ez a növekvő fluxus, saját feszültséget generál a tekercseken keresztül (13a-13c) úgy, hogy a felső vége mindegyik tekercsnek sokkal pozitívabb lesz, mint a vele ellentétes másik vég. A feszültség arányos lesz a fluxus változás sebességével, és így arányos lesz a mágnes (19) sebességével.

Egy bizonyos pontnál a feszültség a (13b) tekercsen elég magas lesz ahhoz, hogy bekapcsolja a tranzisztort (14c). Ez a bekapcsolás, trigger, feszültség függ a  sorba kapcsolt potméter (15) és ellenállás (16) értékétől. Ha magasabb az ellenállás kombináció értéke, akkor magasabb trigger feszültség, és vice-versa. Ezáltal valaki beállíthatja a trigger feszültség szintjét a potméter (15) állításával.

Továbbá, a kapacitáson keresztüli feszültség szint függ a (13c) tekercselésen lévő feszültségtől, amely elég magas lehet ahhoz, hogy egy helyreállító energia áramot idézzen elő a (13c) tekercselésen, az egyenirányítón (23) és a kapacitáson (24) keresztül. Így, amikor a helyreállító áram folyik, a (13c) tekercs átalakítja a mágneses energiát a forgó mágnesből (19) elektromos energiává, amely tárolásra kerül a kapacitásban (24).

Amint a tranzisztor (14) bekapcsol, egy ellentétes mágneses fluxust generál a tekercsekben (13a-13c). Pontosabban a tranzisztor (14) ekkor energia áramot von ki az akkumulátorból (11) a kapcsolón (12) és a tekercselésen (13b) keresztül. Ez az áram előidéz egy növekvő mágneses fluxust, amely ellentétes értelmű a forgó mágnes (19) által generált fluxussal.

Amikor az előidézett ellentétes mágneses fluxus túllépi a forgó mágnes által generált fluxust, akkor az ellentétes fluxus megerősíti a rotor (20) forgását. Tehát, amikor az ellentétes fluxus -- amely a tekercsben (13c) növekvő áram által képződik --- túllépi a mágnes (19) által generált fluxust, a pólussaru (18) mágneseződése átfordul. Északi pólus irányba. Ezáltal a megfordított pólussaru (18) mágneses polaritása most már taszítani fogja a mágnest (19), és így forgató erőt juttat be a rotorba (20). A pólussaru (18) maximális hatékonysággal akkor forgatja a rotort (20), ha a pólussaru mágneses polaritásának átfordítása (Északi irányba) akkor történik meg, amikor a mágnes (19) középpontja egy vonalba esik a pólussaru középpontjával. A potmétert (15) úgy kell tehát beállítani, hogy a trigger feszültsége a tranzisztornak elérje, vagy megközelítse ezt a maximum hatásfokot.

A tranzisztor (14) ezután kikapcsol, mielőtt az ellentétes fluxus a forgó rotorral (20) szemben dolgozna. Ha a pólussaru (18) továbbra is megtartaná az  Északi polaritását, akkor az taszítaná a rotor következő mágnesét (19). Ezért a tranzisztort (14) kikapcsolja a motor, és így demagnetizálja a pólussarut (18) mielőtt ez a nemkívánatos taszítás megtörténne.
Amikor az ellentétes fluxus túllépi a mágnes (19) által generáltat, a (13b) tekercsen keresztüli feszültség polaritása úgy fordul meg, hogy a pólussaru felöli rész kevésbé lesz pozitív, mint a szemben lévő vége. A (13b) tekercsen lévő feszültség csökken, amint az ellentétes fluxus növekszik. Egy pontnál a tranzisztor bázisán lévő feszültség lecsökken a tranzisztor (14)  kikapcsolási szintjére. Ez a kikapcsolási szint függ a potméter (15) ellenállás (16) ellenállás értékétől, valamint a tranzisztor bázisánál lévő kapacitanciától (nincs ábrázolva). Tehát beállítható  a potméterrel (15), vagy más hagyományos technikákkal az időzítés kikapcsolási pontja.

Az egyenirányító (23) és a kapacitás (24) újra elfoglalják azt az energiát, amelyet a mágneses mező kibocsátott, --és amely másképp kárba veszne -- amikor a tranzisztor kikapcsol. A tranzisztor (14) kikapcsolása hirtelen megszakítja az áramot, amely keresztül folyik a (13a) tekercsben. Ez előidéz egy feszültségcsúcsot a (13a-13c) tekercsekben, ahol a pontozott végek kevésbé pozitívak lesznek, mint a velük szemben lévő végek. Ezek a feszültségcsúcsok képviselik  azt a kibocsátott energiát, amely az állórész (18a) és a pólussaru (18b) áramot indukáló mágnesezettségének összeesése során keletkezik, és amelynek a nagysága néhány száz volt is lehet. Azonban, amint a (13c) tekercsen a feszültségcsúcs meghaladja a diódahíd (23) nyitófeszültségét, megindul a helyreállító energiaáramlás az egyenirányítón (23) át, és a feszültség el kezdi tölteni  a kapacitást (24). Így egy jelentős része az áramot indukáló mágneses mező összeesésének újra elfogásra és letárolásra kerül feszültségként a kapacitásban (24). Ezen felül a dióda (17) megóvja a tranzisztort (14) a keletkező ellentétes irányú bázis-emitter feszültségtől, amelyet a  tekercs (13b)  feszültségcsúcsa okoz.

A megszerzett energiát számos módon fel lehet használni. Például lehet vele egy akkumulátort (29) tölteni. A találmány egy megtestesülésében az időzítő kerék (26) két fordulatot tesz meg a rotor (20) minden fordulata alatt. A rotor kapcsoló (27) zár egy kapcsolót (28), és így a töltés lezúdul a kapacitásról (24) az akkumulátorba (29), a kerék (26) minden egyes fordulatakor. Más energia-visszaszerző eszközök és technikák is jól használhatók.

A rotort (20) annak fékezésével, vagy a kapcsoló (12) nyitásával lehet megállítani.

Más megoldása is lehetséges a monopólusos motornak. Például ahelyett, hogy zárt maradna a motor teljes működése alatt, a kapcsoló (12) lehet egy hagyományos optikai, vagy Hall kapcsoló, amely automatikusan nyit, vagy zár a megfelelő időkben. A motor energiájának növeléséhez, növelni lehet az állórészek (18a) és pólussaruk (18b), vagy a mágnesek (19) számát, vagy mindkettőt.  Továbbá mágnesezetté lehet tenni az állórészt (18a) és a pólussarut (18b) a mágnes vonzási szakasza alatt, ahelyett, vagy azon felül, hogy mágnesezetté tennénk az állórészt és a pólussarut a mágnes taszítási szakasza alatt. Ezenfelül az állórész (18a) kialakítható oly módon, hogy a tekercsnek (13) egy légmagos tekercse van, vagy az állórész (18a) és a pólussaru (18b) képezhet egy permanens mágnest. Továbbá, habár a tranzisztor (14) úgy lett leírva, mint egy bipoláris tranzisztor, az lehet egy MOS tranzisztor is. Ráadásul, a visszaszerzett energiát fel lehet használni az indító akkumulátor (11) töltésére is. Habár a leírás óramutató járásával egyező forgást ír le, a rotor (20) foroghat a másik irányba is.
Habár a leírás szerint a rotor mágnes (19) vonzásakor nincs áram folyás a (13a) tekercsen keresztül, és a mágnes (19) taszításakor áram folyik a tekercsen (13a) keresztül, ki lehet alakítani egy fordított konstrukciót is, amikor pont a mágnes (19) vonzásakor van áram a tekercsen (13a) és a mágnes (19) taszításakor pedig nincs áram a tekercsen (13a).

Többszörös állórész/forgórész rendszerekben, mindegyik állórészt lehet külön-külön vagy egyszerre gerjeszteni. Bármely számú állórész / rotor kombináció bejegyzett terv, mint többszörös állórész/rotor monopólusos motor kombináció. Azonban amíg több állórész is lehetséges egy rotorhoz, addig egy állórészhez csak egy rotor lehet. Az állórészek és rotorok száma, a szükséges energia watt-ban mért mennyiségétől függ. Egy szimpla rotor sok mágnest is tartalmazhat. A mágnesek száma függ a rotor méretétől, és a motor igényelt lóerejétől. A motor megkívánt mérete és lóereje meghatározza, hogy az állórészek párhuzamosan, vagy szekvenciálisan legyenek elrendezve. Az energia a rendelkezésre álló back EMF-ből kerül kinyerésre a monopólusos motor különleges áramköre és időzítése eredményeképpen. Egyedi motorok sorban, vagy párhuzamban kapcsolódhatnak egymáshoz úgy, hogy mindegyik motor különböző  állórész és rotor kombinációval rendelkezik. A rotorok bármennyi rotormágnest tartalmazhatnak, mindegyik a polaritás megváltoztatása nélkül elrendezve. Az állórészek száma szintén széles tartományban mozoghat.

A tulajdonság, amivel kitűnik ez a motor a többi közül az, hogy monopólusos mágneseket használ a pillanatnyilag appozícióban lévő állórész pólussarujával, fenntartva ugyanazt a polaritást amikor a pólussaru mágnesezett. Ebben a verzióban három mágnesről és egy pólussaruról volt szó,  mely pólussarunak egy kiterjesztése egy permanens mágneses állórész. Végül, habár a találmány aprólékos hivatkozásokkal, anyagokkal és megtestesülésekkel le lett írva, meg kell azt érteni, hogy a találmány nem korlátozódik a felfedett részletekre, és ki van  terjesztve annak minden vele ekvivalens megfelelőjére annak hatáskörén belül.

* * * * *

 Fordította: Tuvok 2004.06.05.
*** A fordítás szövegével kapcsolatban minden jog fenntartva. ***