DE102015005429A1 - Autarkic current generator with amplitude flux transformer (AMFL and electricity meter - Google Patents

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    • G05F1/10Regulating voltage or current
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    • G05F1/14Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices
    • G05F1/16Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices
    • G05F1/20Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using tap transformers or tap changing inductors as final control devices combined with discharge tubes or semiconductor devices semiconductor devices only

Abstract

Stand der Technik von Stromgeneratoren: Wenn eine Drehstromsynchronmaschine mit einem Elektromotor im Generator betrieb arbeiten soll, muss der Phasenwinkel der Verbraucherspannung U1 und -strom I1 ≥ 90° sein; der Generator wird sonst zur Bremse [1]. Die nachfolgende Patentschrift beschreibt den Stand der Technik bezüglich der Mechanik und der Elektronik für die Antriebstechnik von Maschinen neu. Der verschobene Phasenwinkel von Spannung u1, i1 und u2, i2 8.0 des AMFL, bildet mit dem und der mechanischen Konstruktion von Motor und Generator eine Einheit, mit dem der Phasenwinkel von Generators zum Motor φ = ≥ 90° wird. Der Drehstrom-Asynchron-Generator generiert somit elektrische Leistung aus der mechanischen Leistung eines Drehstrom-Asynchronmotor. Der Autark Stromgenerator (ASG) 7.0.1 mit Amplituden Flusswandler (AMFL) ist dadurch gekennzeichnet, das ein 1-polpaar Drehstrom-Asynchron-Generator (DASG) mit einem fremd erregten Drehstrom-Asynchronmotors (DASM), in einem permanent Ständer Magnetfeld 7.0.2, auf einer gemeinsamen Kunststoffwelle (Polyoxymethylen, POM) 7.0.3 rotiert. Der Asynchronmotor ist dadurch gekennzeichnet, das die pulsierende Regelspannung für den Strom in den Leiterschleifen von einem Amplituden Flusswandler (AMFL) generiert wird und das Drehmoment (10) direkt den DASG (ASG) initialisiert. Der AMFL ist dadurch gekennzeichnet, das die Betriebsspannung VSS eine sinusförmige, rechteckförmige Wechselspannung sein kann bzw. ist, oder eine Sägezahnspannung. Die Momentan Amplitude ist die Amplitude mit der ein Drehfeld im Ständer Magnetfeld erzeugt wird, und das Drehfeld mit der resultierenden Gesamtkraft F→ ·r das Drehmoment an der Antriebswelle bewirkt und der Drehstrom-Asynchrongenerator die Reaktionskraft zum Drehfeld mit der Drehzahl n·f ist. Der AMFL ist ein bipolar Halbleiter Bauelement das aus zwei Transistoren mit der Schichtfolge PNP und NPN nachgebildet wird. Die Arbeitsspannung wird aus einer beliebigen 17 V/55 W Gleichspannung gewonnen. Der AMFL generierte direkt, aus der AC Eingangsspannung, einen Arithmetische Mittelwert der periodischen Größe avg, mit den der AC Generator 230 VAC/1 kW induziert.State of the art of power generators: If a three-phase synchronous machine with an electric motor is to operate in generator mode, the phase angle of the load voltage U1 and current I1 ≥ 90 ° must be; otherwise the generator will become the brake [1]. The following patent describes the state of the art in terms of mechanics and electronics for the drive technology of machines new. The shifted phase angle of voltage u1, i1 and u2, i2 8.0 of the AMFL, forms with the and the mechanical construction of motor and generator a unit with which the phase angle of the generator to the motor φ = ≥ 90 °. The three-phase asynchronous generator thus generates electrical power from the mechanical power of a three-phase asynchronous motor. The Autark Power Generator (ASG) 7.0.1 with Amplitude Flux Converter (AMFL) is characterized by a 1-pole pair three-phase asynchronous generator (DASG) with a third-phase excited asynchronous motor (DASM) in a permanent stator magnetic field 7.0. 2, rotated on a common plastic shaft (polyoxymethylene, POM) 7.0.3. The asynchronous motor is characterized in that the pulsating control voltage for the current in the conductor loops is generated by an amplitude flux converter (AMFL) and the torque (10) directly initializes the DASG (ASG). The AMFL is characterized in that the operating voltage VSS can be a sinusoidal, rectangular alternating voltage, or a sawtooth voltage. The instantaneous amplitude is the amplitude with which a rotating field is generated in the stator magnetic field, and the rotating field with the resulting total force F → r causes the torque on the drive shaft and the three-phase asynchronous generator is the reaction force to the rotating field with the rotational speed n · f. The AMFL is a bipolar semiconductor device that is made up of two transistors with the layer sequence PNP and NPN. The working voltage is obtained from any 17 V / 55 W DC voltage. The AMFL directly generated, from the AC input voltage, an arithmetic mean of the periodic magnitude avg, with which the AC generator induces 230 VAC / 1 kW.

Description

1 Kurzbeschreibung AMFL1 Short description AMFL

[1] Der AMFL ist Erfindungsgemäß ein Halbleiter mit bipolarer elektrischer Leitfähigkeit, mit einem Ladungsträgerpaar, dem Elektron (–) und ein Loch (+) die zusammen in einem elektrischen Feld Rekombinieren. Durch Energiezufuhr reißt die Gitterverbindung im Silizium-Kristallgitter auf, so das das Elektron ein Loch hinterlässt, ein Ladungsträgerpaar ist entstanden, das die elektrischen Leitfähigkeit im einem p-leitende und n-leitende dotierten Halbleiter ermöglicht (Störstellenleitfähigkeit). Der AMFL ist ein Strömungsrichtung abhängiges elektronisches Bauelement, mit zwei Betriebszustände, Durchlassrichtung und die Sperrichtung, die stufenlos arbeitet. Der AMFL besteht aus positive Ladungsträger (Löcher) und negative Ladungsträger (Elektronen) die an einem pn Übergang stehen und eine Grenzschicht aus positiven Donatoren im n-Gebiet und negativen Akzeptoren im p-Gebiet bilden. Durch verbinden der Ladungsträger mit der Sperrschicht zu einem Bauelement wird die Stromleitung zur Steuerung von magnetischen Feldern verwendet, da die Potential-schwelle der Raumladungszone, von der p und n Seite her, wegen der Zeit-Differenz von u1 zu u2 bei Nulldurchgang der positiv und negativ Amplitude zum Potential wird, und zu Diffundieren: UD = φ(–d) – φ(+d), beginnt.[1] According to the invention, the AMFL is a semiconductor with bipolar electrical conductivity, with a charge carrier pair, the electron (-), and a hole (+) that recombine together in an electric field. By energy supply, the lattice compound ruptures in the silicon crystal lattice, so that the electron leaves a hole, a charge carrier pair has emerged, which allows the electrical conductivity in a p-type and n-type doped semiconductor (impurity conductivity). The AMFL is a flow direction dependent electronic component, with two operating states, forward direction and the reverse direction, which operates continuously. The AMFL consists of positive charge carriers (holes) and negative charge carriers (electrons) which are located at a pn junction and form a boundary layer of positive donors in the n-region and negative acceptors in the p-region. By connecting the charge carriers with the barrier layer to a device, the power line is used to control magnetic fields, since the potential threshold of the space charge region, from the p and n side, due to the time difference from u 1 to u 2 at zero crossing of positive and negative amplitude becomes potential, and to diffuse: U D = φ (-d) - φ (+ d), begins.

Der AMFL entsteht, wenn zwei bipolare Transistoren auf bestimmter Weise zusammengeschaltet werden, die somit die Funktion vom AMFL nachbilden. Der AMFL wird zur Steuerung des ASG's deshalb benötigt, weil die sinusförmige Wechselspannung als Betriebsspannung niederohmig gegenüber der hochohmigen Gleichspannung an Bipolar Halbleiter ist und damit mehr störfreie Leistung abgeben kann und auch die Sperrschichttemperatur weniger belastet wird und einen größeren Wirkungsgrad hat. Weshalb Hardware Komponenten mit der AMFL Technologie, stromsparender gegenüber der Gleichstromtechnik sind.The AMFL arises when two bipolar transistors are interconnected in a specific way, thus simulating the function of the AMFL. The AMFL is needed to control the ASG because the sinusoidal AC voltage as operating voltage is low compared to the high-ohmic DC voltage to bipolar semiconductor and thus can deliver more interference-free performance and the junction temperature is less loaded and has a higher efficiency. Why are hardware components with the AMFL technology, more power-saving compared to the DC technology.

Das Funktionsschema 1.0 zeigt den Betriebsablauf mit den Modulen des Autark Stromgenerators.The functional scheme 1.0 shows the operation with the modules of the self-sufficient power generator.

1.1 Funktion Beschreibung AMFL1.1 Function Description AMFL

[2] Der AMFL ist dadurch gekennzeichnet, das unterschiedliche Halbleiter-Schichten aus Silizium die Funktion der Spannungs- und Stromsteuerung führen, vergleichbar mit dem Schichtaufbau und der Arbeitsweise von Bipolar Transistoren. Der Stromlaufplan mit dem Basis-Schaltplan vom AMFL zeigt 2.0; amflab.pdf der durch einen RL-Tiefpass mit sinusförmiger Wechselspannung eingespeist wird. An dem Wirkwiderstand R1 mit u1 und R2 und u2 des induktiven Spannungsteiler 3 ist eine Differenz auf der X- und Y-Achse im Kartesischen Koordinatensystems der Amplituden bei Nulldurchgang auf der X-Achse zu der Eingangsspannung VSS ISS vorhanden. An R1 wird die Spannung u1 abgegriffen und an den Emitter Elektroden gelegt. Die Spannung u2 von Wirkwiderstand R2 gelang an den Kollektor Widerstand R3 und R4 die an Q2 und Q1 über UCE und UBE einen temperaturabhängigen Elektronenfluss bewirken UBE = 320 μV, weil mit der Phasenverschiebung eine Potential richtige Zuordnung der Polarität an den Elektroden von Bipolar Transistoren (AMFL), nach der Spannungs-/Strom/Zeitverschiebung, zu einem Potential mit Wechselspannungsanteil – wird (Arithmetischer Mittelwert der Phasendifferenz). Dabei ist der Zeit-Anteil der Gleichspannung in der Wechselspannung 26 ms; die fallende Amplitude mit 13 ms und die folgende, steigende Amplitude der Wechselspannung mit 13 ms 5 und 6 mit einem avg Anteil von 31 V bei UE 32 VAC = VSS.[2] The AMFL is characterized by the fact that different semiconductor layers of silicon perform the function of voltage and current control, comparable to the layer structure and operation of bipolar transistors. The circuit diagram with the basic circuit diagram of the AMFL shows 2.0 ; amflab.pdf which is fed by a RL low-pass filter with sinusoidal AC voltage. At the effective resistance R 1 with u 1 and R 2 and u 2 of the inductive voltage divider 3 There is a difference on the X and Y axes in the Cartesian coordinate system of the amplitudes at zero crossing on the X-axis to the input voltage V SS I SS . At R 1 , the voltage u 1 is tapped and applied to the emitter electrodes. The voltage u 2 of effective resistance R 2 was successful at the collector resistor R 3 and R 4 which cause a temperature-dependent electron flow at U 2 and Q 1 via U CE and U BE U BE = 320 μV, because with the phase shift a potential correct assignment of the Polarity at the electrodes of bipolar transistors (AMFL), after the voltage / current / time shift, to a potential with AC voltage component - becomes (arithmetic mean of the phase difference). The time proportion of the DC voltage in the AC voltage is 26 ms; the falling amplitude with 13 ms and the following, increasing amplitude of the AC voltage with 13 ms 5 and 6 with an avg share of 31 V at U E 32 VAC = V SS .

Der Funktionsablauf des Amplituden Flusswandlers beginnt bei dem parallel-induktiv Spannungsteiler 3.0 R1, L3 auf einer Eisen gefüllten Ringspule, AL Wert 0,0108 mH, mit der stabilisierenden seriellen RL Induktivität L4 und R2. Der Kernquerschnitt A der Eisen gefüllten Ringspule ist: A = h·(r2 – r1) A = 2,66·(6,33 – 3,76 = 6,8362 cm2 Feldstärke

Figure DE102015005429A1_0002
HFe = 220 mA·120 / 15,8493 = 1.66569 A / m (1) The functional sequence of the amplitude current transformer begins with the parallel-inductive voltage divider 3.0 R 1 , L 3 on an iron-filled toroid, A L value 0.0108 mH, with the stabilizing serial R L inductance L 4 and R 2 . The core cross-section A of the iron-filled toroid is: A = h · (r 2 -r 1 ) A = 2.66 × (6.33-3.76 = 6.8362 cm 2 field strength
Figure DE102015005429A1_0002
H F e = 220 mA · 120 / 15,8493 = 1,66569 A / m (1)

Flussdichteflux density

  • BFe = μr·μ0·HB Fe = μ r · μ 0 · H
  • L = N·Φ / l
    Figure DE102015005429A1_0003
    B = 13,97 mT Induktivität (17); Nach Schaltplan 3
    L = N · Φ / l
    Figure DE102015005429A1_0003
    B = 13.97 mT inductance (17); After circuit diagram 3

Mit

Figure DE102015005429A1_0004
N = 219.71
Figure DE102015005429A1_0005
L1 = 220 mH
L2 = 81,9 mH
Figure DE102015005429A1_0006
With
Figure DE102015005429A1_0004
N = 219.71
Figure DE102015005429A1_0005
L 1 = 220 mH
L 2 = 81.9 mH
Figure DE102015005429A1_0006

Die Spannung u1 = 5,34 V und u2 = 31,09 V an den Wirkwiderstand R1 und R2 sind untereinander mit IL1 und IL phasenverschoben.

Figure DE102015005429A1_0007
arccos–1(0.314159) = 71.69° Der Phasenverschiebungswinkel φ = 71,69° u = u ^·sin(ωt + ϕx1) (5) The voltage u 1 = 5.34 V and u 2 = 31.09 V to the effective resistance R 1 and R 2 are mutually phase-shifted with I L1 and I L.
Figure DE102015005429A1_0007
arccos -1 (0.314159) = 71.69 ° The phase shift angle φ = 71.69 ° u = u ^ * sin (.omega.t + φ x1) (5)

Die Addition der Wechselspannung des parallelen induktiven Spannungsteilers L1 mit dem L2 induktiven Spannungsteiler. u1 = 6 V·sinωt u2 = 27 V * sin(ωt + 85°) The addition of the AC voltage of the parallel inductive voltage divider L 1 with the L 2 inductive voltage divider. u 1 = 6 V · sinωt u 2 = 27 V * sin (ωt + 85 °)

Die Gesamtspannung (18)The total voltage (18)

27.66 V (Mit kleiner Änderung, da u1 zwischen 5,10 V und 6,0 V in den Berechnungen bzw. Messdaten Temperatur bedingt pendelt.) Der Nullphasewinkel

Figure DE102015005429A1_0008
φu = 47.75°
IB -> Ruhestrom 62 μA,
RL -> 68 Ω/67,5 mA,
dann steigt IB auf 72 μA an,
UCB 2,30 V27.66 V (With a small change, since u 1 oscillates between 5.10 V and 6.0 V in the calculations or measured data due to temperature.) The zero phase angle
Figure DE102015005429A1_0008
φ u = 47.75 °
I B -> quiescent current 62 μA,
R L -> 68 Ω / 67.5 mA,
then I B rises to 72 μA,
U CB 2.30 V

Der Innenwiderstand der Sekundärspannung des Netztransformators hat Ri 0,333 Ω.The internal resistance of the secondary voltage of the mains transformer has R i 0.333 Ω.

USek Position: 6 die aus einem Spannungskonverter (DC/AC) gewonnen wird, gelangt an VSS und GND. Die Induktivität von l1 = 220 mH und l2 = 81,9 mH geneieren u1 und u2.U sec position: 6 which is obtained from a voltage converter (DC / AC), reaches V SS and GND. The inductance of l 1 = 220 mH and l 2 = 81.9 mH give u 1 and u 2 .

[3] 3 u1 liegt an der Emitter strecke von Q2 und Q1, u2 wird mit R3 und R4 an den Kollektor geschallten. Es stellt sich damit ein Basis-Ruhestrom IB mit 320 μA ein. Bei steigenden Kollektor Strom IC₁ und IC₂ steigt proportional IB mit an.[3] 3 u 1 is located at the emitter path of Q 2 and Q 1 , u 2 is R 3 and R 4 to the collector sounded. This sets a base quiescent current I B at 320 μA. With increasing collector current I C₁ and I C₂ proportionally I B increases with.

Die Flussrichtung aus UBE und IB ist die Diffusionsströmung der negativ Akzeptoren im p-Gebiet mit den positiven Donatoren im n-Gebiet.The flow direction from U BE and I B is the diffusion flow of the negative acceptors in the p-region with the positive donors in the n-region.

Die Kollektor-Emitter-Spannung UCE wird mit der UBE gesteuert 4. Die UCE Steuerung schließt die Amplitudenmodulation mit Phasendrehung und den Spannungs-Strompegel hier bis 125 W ein.The collector-emitter voltage U CE is controlled by the U BE 4 , The U CE control includes amplitude modulation with phase rotation and the voltage current level here up to 125W.

Die in Spannung und Strom verschobene u1 und u2 Werte, gegenüber der Eingangsspannung UE bzw. VSS kann eben so gut mit einem anderen elektronischen Bauelement wie ein Triac o. ä. erfolgen, die die Schaltung und damit die Effizienz der Schaltung erhöhen kann bzw. die Spannungs-Strom/Zeit-Verschiebung mit der Anordnung von NPN und PNP Schichtfolgen auf einem Wafer zu integrieren.The voltage and current shifted u 1 and u 2 values, compared to the input voltage U E and V SS can just as well be done with another electronic component such as a triac or the like, which increase the circuit and thus the efficiency of the circuit can integrate the voltage-current / time shift with the arrangement of NPN and PNP layer sequences on a wafer.

1.2 Patentanspruch im Detail AMFL 1.2 Claim in Detail AMFL

[4] Es besteht Patentanspruch auf den gekennzeichneten Teil der Funktionsbeschreibung des Amplituden Flusswandlers AMFL in der vorliegenden Patentschrift vom Unterzeichnenden im einzelnen

  • 1. Im einzelnen wird Patentanspruch auf die Verschaltung/Verdrahtung der NPN/PNP Schichten nach 2.0 zu einem Amplituden Flusswandlers (AMFL) der verwendeten Bipolar Transistoren Q1 und Q2 als selbstständiges Aktives Bauelement der Elektronik erhoben,
  • 2. Auf dem Namen und der Abkürzung des Namens, der Verschaltung/Verdrahtung der NPN/PNP Schichten nach 2.0 zu einem Amplituden Flusswandlers. Der Name lautet: Amplituden Flusswandler und die Abkürzung des Namens ist: AMFL,
  • 3. Auf die Verwendung einer sinusförmige Wechselspannung als Arbeitsspannung VSS für Bipoare Halbleiterschichten nach 3.0 und auf den Spannung und Strom verschobene Zeit Werten von u1 und u2 zum Potential und damit zur Betriebsspannung von Q1 und Q2 dem AMFL wird und deswegen die Zonenschichten vom AMFL durch steuert, die mit zwei Bipolartransistoren vergleichbar sind und als Aktives-Bauelement in der Anwendung für den AMFL in einem Drehstrom-Asynchronmotor die Betriebspannung von 31 V/4,5 A–15 A ist die den Drehstrom-Asynchronmotor ohne Polumschaltung 180° drehen läst 6; wird hiermit Patenanspruch erhoben,
  • 4. Auf die in 4 gezeigte Verdrahtung der UBE mit R5, dem aufschalten einer positiv UBE Spannung, mit dem die stufenlose Spannungs- und Stromregelung vom AMFL stattfindet bzw. zur Polumschaltung der Phasenlage verwendet wird,
  • 5. Auf die Verschaltung/Verdrahtung der NPN/PNP Schichten nach 3.0 als selbständig arbeitendes Stromversorgungsteil mit der Mittelspannung an u2 als Basisgerät.
[4] There is a claim on the marked part of the functional description of the Amplitude Flux Transducer AMFL in the present specification of the undersigned in detail
  • 1. In particular, the patent claim is based on the interconnection / wiring of the NPN / PNP layers 2.0 to an amplitude flux converter (AMFL) of the used bipolar transistors Q 1 and Q 2 as an independent active component of the electronics,
  • 2. Following the name and abbreviation of the name, interconnection / wiring of the NPN / PNP layers 2.0 to an amplitude flux converter. The name is: Amplitudes Flux converter and the abbreviation of the name is: AMFL,
  • 3. The use of a sinusoidal AC voltage as the working voltage V SS for Bipoare semiconductor layers after 3.0 and on the voltage and current shifted time values of u 1 and u 2 to the potential and thus to the operating voltage of Q 1 and Q 2 the AMFL and therefore controls the zone layers of the AMFL, which are comparable to two bipolar transistors and as an active device in the application for the AMFL in a three-phase asynchronous motor, the operating voltage of 31 V / 4.5 A-15 A is the three-phase asynchronous motor without pole change 180 ° rotate 6 ; hereby a claim for a claim is made,
  • 4. On the in 4 Wiring of the U BE with R 5 , the connection of a positive U BE voltage, with which the stepless voltage and current control of the AMFL takes place or is used for pole changeover of the phase position shown,
  • 5. Follow the interconnection / wiring of the NPN / PNP layers 3.0 as a self-contained power supply unit with the medium voltage at u 2 as the base unit.

Weiterhin wird Patentanspruch für die Verwendung von einem Wafer für den Aufbau zum AMFL beansprucht, weil: Erfindungsgemäß mit zwei Zonenfolgen, mit den Schichten NPN und PNP der bezeichneten Emitter-Seite parallel geschaltet mit der Basiselektrode. Die jeweils getrennt mit einem Anschluss aus dem Gehäuse führt, das dem Wafer umgibt. Die Kollektor Schicht auf dem Wafer, die der Anordnung wie bei der Emitter und Basisschicht eines Bipolar Transistors, dotiert im 4-wertigen Silizium mit einem 5-wertigen Fremdatom bzw. 3-wertigen Fremdatom, getrennt, ebenso mit einem Drahtanschluss nach außen des Gehäuses geführt wird.Furthermore claim is claimed for the use of a wafer for the construction of AMFL because: According to the invention with two zone sequences, with the layers NPN and PNP of the designated emitter side connected in parallel with the base electrode. Each separately leads with a connection from the housing, which surrounds the wafer. The collector layer on the wafer, the arrangement of which as in the emitter and base layer of a bipolar transistor, doped in 4-valent silicon with a 5-valent impurity or 3-valent impurity, separated, also led to a wire connection to the outside of the housing becomes.

Also besteht Erfindungsgemäß der AMFL aus einem Metallhaltigen Gehäuse mit zwei getrennten NPN und PNP Schichten in einem Silizium-Kristallgitter, und die Schichten nach dem Schema der 2 zusammengeschaltet sind und mit 4 Leitungen einzeln nach außen geführt werden und Erfindungsgemäß zusätzlich ein weiteres Bauelement der Elektronik, ein Triac, bzw. ein bidirektionaler Thyristor in einem Gehäuse mit dem AMFL zu einem gemeinsamen Aktiven-Bauteil der Elektronik zusammengeschaltet werden.Thus, according to the invention, the AMFL consists of a metal-containing housing with two separate NPN and PNP layers in a silicon crystal lattice, and the layers according to the scheme of FIG 2 are interconnected and are led individually with 4 lines to the outside and according to the invention, a further component of the electronics, a triac, or a bidirectional thyristor in a housing with the AMFL are interconnected to form a common active component of the electronics.

Patentanspruch wird Erfindungsgemäß nach der Funktionsbeschreibung vom AMFL auf die Steuerung von wechselnden Amplituden durch eine Spannungs-Zeitachse in einem Koordinaten System der x- und y-Achse, zu einer sinusförmigen oder anderen vergleichbaren Wechselspannung (AC) mittels Phasenverschiebung zu einer Gleichspannung (Potential) bzw. den daraus gebildeten Arithmetischen Mittelwert erhoben.According to the invention according to the description of the function of the AMFL on the control of varying amplitudes by a voltage-time axis in a coordinate system of the x- and y-axis, to a sinusoidal or other comparable AC voltage (AC) by means of phase shift to a DC voltage (potential) or ., the resulting arithmetic mean.

Patentanspruch wird Erfindungsgemäß nach der Funktionsbeschreibung vom AMFL auf die Ausgangsspannung an den Kollektoren der Schichtfolgen erhoben, die die Spannungen u1 und u2 als Ausgangsspannung wieder zusammenfügen 5, 6 und 7 und dabei elektrische Arbeit verrichten.Claim is raised according to the invention according to the functional description of the AMFL on the output voltage to the collectors of the layer sequences that reassemble the voltages u 1 and u 2 as an output voltage 5 . 6 and 7 while doing electrical work.

2 Kurzbeschreibung ASG2 Short description ASG

[5] Der Autark Stromgenerator ASG, der technisch ein Drehstrom-Asynchron-Generator (DASG) ist, ist Erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, das die Leiterschleifen des Drehstrom-Asynchron-Generator (DASG) in einem rechten Winkel α = 90° in einer Generator-Anker-Aufnahme 10.01, sowie der Motor getrennt in der Motor-Anker-Aufnahmen 10.0.2 die fest montiert auf der Kunststoff-Welle (Polyoxymethylen; POM) W1, radial zur X- und Y-Achse des kartesischen Koordinatensystems, angeordnet sind. Der Drehstrom-Asynchronmotor (DASM) ist Erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, das die Leiterschleifen achsial im Winkel von 53° 9.0 der Z-Achse auf der Antriebswelle W1 angeordnet sind; mit Ausführungsbeispiel 10.0 und 11.0, der Phasenwinkel von Generator zum Motor wird ≥ 90°. Der Drehstrom-Asynchron-Generator und Drehstrom-Asynchronmotor ist dadurch gekennzeichnet, das der magnetische Kreis der Magnetfelder in einem permanent Ständer-Magnetfeld der Induktion B, vom Nordpol zum Südpol und umgekehrt die Leiterschleifen des Drehstrom-Asynchron-Generator tangiert und das Drehfeld des Drehstrom-Asynchronmotor im permanent Ständer-Magnetfeld, das Moment an der Antriebswelle generiert, das die Leiterschleifen des DASG im permanent Ständer-Magnetfeld in Rotation versetzt, weil die Kraft F → aus dem Drehfeld der stromdurchflossener Leiterschleifen, als resultierenden Gesamtkraft die rotierend gelagerte Achse bewegt und dabei elektrische Leistung P aus der Spannung u3·i3 in den Leiterschleifen vom DASG induziert wird. Die Kraftrichtung der Leiterschleifen des Drehstrom-Asynchronmotors verläuft im Mittelpunkt, aus der Z-Achse heraus. Die Leiterschleifen rotieren deshalb in der Richtung der Feldschwächung, der Strom IL3 der Leiterschleifen generiert ein Eigenfeld das proportional zu der Reaktionskraft bis zu 15,0 A ansteigt.[5] The autarkic current generator ASG, which is technically a three-phase asynchronous generator (DASG), is inventively characterized in that the conductor loops of the three-phase asynchronous generator (DASG) at a right angle α = 90 ° in a generator anchor recording 1.10 , as well as the engine disconnected in the engine anchor shots 10.0.2 fixedly mounted on the plastic shaft (polyoxymethylene; POM) W 1 , radially to the X and Y axes of the Cartesian coordinate system. The three-phase asynchronous motor (DASM) is inventively characterized in that the conductor loops achsial at an angle of 53 ° 9.0 the Z-axis are arranged on the drive shaft W 1 ; with embodiment 10.0 and 11.0 , the phase angle from generator to motor becomes ≥ 90 °. The three-phase asynchronous generator and three-phase asynchronous motor is characterized in that the magnetic circuit of the magnetic fields in a permanent stator magnetic field induction B, from the north pole to the south pole and vice versa, the conductor loops of the three-phase asynchronous generator and the rotating field of the three-phase current Synchronous motor in permanent stator magnetic field, the moment generated at the drive shaft, which puts the conductor loops of the DASG in permanent stator magnetic field in rotation because of the force F → from the rotating field of the current-carrying conductor loops, as the resulting total force moves the rotatingly mounted axis and thereby electrical power P is induced from the voltage u 3 · i 3 in the conductor loops of the DASG. The force direction of the conductor loops of the three-phase asynchronous motor runs in the center, out of the Z-axis. The conductor loops therefore rotate in the direction of the field weakening, the current I L3 of the conductor loops generates a self-field that increases in proportion to the reaction force up to 15.0 A.

2.1 Funktion Beschreibung ASG2.1 Function Description ASG

[5] Der ASG 7.0.1 ist dadurch gekennzeichnet, das auf der linken Seite der Antriebswelle W1 der Z-Achse, der Drehstrom-Asynchronmotor (DASM) angeordnet ist und auf der Gegenüber liegende Seite der Z-Achse die Wicklung Aufnahme mit den Leiterschleifen vom ASG. Die Lagerschilde mit dem Kugellageraufnahme an den beiden Seiten der Antriebswelle W1 sind aus dem Werkstoff Polyoxymethylen POM gefertigt, die für den Verlauf der magnetischen Feldlinien von Nordpol zum Südpol mit der Permeabilität von POM durchflutet werden. Somit wird in dem konstanten Ständer-Dauer-Magnetfeld in rotierenden Leiterschleifen die Induktionsspannung ui3 = B·l·v·z (7) erzeugt, sofern das Drehmoment (10) aus Winkelgeschwindigkeit + Drehzahl vom ASM an W1 anliegt.[5] The ASG 7.0.1 is characterized in that arranged on the left side of the drive shaft W 1 of the Z-axis, the three-phase induction motor (DASM) and on the opposite side of the Z-axis winding recording with the conductor loops of the ASG. The bearing plates with the ball bearing receptacle on the two sides of the drive shaft W 1 are made of the material polyoxymethylene POM, which are flooded for the course of the magnetic field lines from north pole to south pole with the permeability of POM. Thus, in the constant stator-sustaining magnetic field in rotating conductor loops, the induction voltage becomes u i3 = B · l · v · z (7) produced, provided that the torque (10) of angular velocity + speed of the ASM at W 1 is applied.

Der einsetzende Strom I in den Leiterschleifen zeigt in der rechten Richtung aus der Z-Achse aus W1 heraus, mit

Figure DE102015005429A1_0009
The onset current I in the conductor loops points in the right direction out of the Z axis from W 1 , with
Figure DE102015005429A1_0009

Die gerichtete Kraft F → des Motors steht der Reaktionskraft mit das Drehmoment aus der Leerlaufdrehzahl dem Generators gegenüber, der eine Nennspannung von 200 VAC/1 kW erzeugt und mit dem AC/AC Konverter auf 230 VAC konstant gehalten wird.The directed force F → of the engine, the reaction force is compared with the torque from the idle speed of the generator, which generates a rated voltage of 200 VAC / 1 kW and kept constant with the AC / AC converter to 230 VAC.

Die Antriebswelle W1, die Lagerschilde und die Aufnahmen der Leiterschleifen sind aus einem nicht magnetisierbaren Werkstoff, weshalb vermeintlich, keine Remanenz Br durch die magnetische Feldstärke H mit dem magnetischen Flusses B über die Leiterschleifen von Motors und Generator sich bildet. Die Permeabilität der Luft um der Antriebswelle:

Figure DE102015005429A1_0010
The drive shaft W 1 , the end shields and the recordings of the conductor loops are made of a non-magnetizable material, which is why, supposedly, no remanence B r forms by the magnetic field strength H with the magnetic flux B via the conductor loops of motor and generator. The permeability of the air around the drive shaft:
Figure DE102015005429A1_0010

Die Permeabilität der Luft um die Z-Achse der Antriebswelle gewährleiste eine konstante Feldstärke der Durchflutung Θ mit dem Strom IL·N = 5 A in den Leiterschleifen, der aus die Z-Achse herausführt und die Maschine wegen der Kugellagerung rotiert.The permeability of the air about the Z-axis of the drive shaft ensures a constant field of flux Θ with the current I L · N = 5 A in the conductor loops, which leads out of the Z-axis and rotates the machine because of the ball bearing.

Die von dem AMFL generierte Betriebsspannung gelangt an den DASM und gewährleistet eine kontinuierliche 180° Drehung der Antriebswelle, die nach Kommutierung des Phasengangs an Q1 und Q2 um 180° eine 360° Drehung vollzieht.The operating voltage generated by the AMFL is supplied to the DASM and ensures a continuous 180 ° rotation of the drive shaft, which makes a 360 ° rotation after commutation of the phase response to Q 1 and Q 2 by 180 °.

Claims (7)

Erfindungsgemäß wird Patentanspruch nach der Funktionsbeschreibung des Autark Stromgenerator (ASG) und des Drehstrom-Asynchronmotors (DASM) die Verwendung einer Kunststoffwelle aus Polyoxymethylen; POM für die Antriebswelle, Lagerschilde und Ankeraufnahmen von DASM und ASSG mit dem Winkel der darauf befindlichen Leiterschleifen von φ 90° diagonal für den DASM und 53° achsial zur Z-Achse des Kartesischen Koordinatensystems erhoben,According to the invention is a claim according to the functional description of the Autark Power Generator (ASG) and the three-phase asynchronous motor (DASM) the use of a plastic shaft of polyoxymethylene; POM for DASM and ASSG driveshaft, end shields and anchor mounts with the angle of the conductor loops thereon of φ 90 ° diagonally raised for the DASM and 53 ° axially of the Z axis of the Cartesian coordinate system, Auf die 3-polige Einspeisung 2.0 bis 4.0 der pulsierenden Gleichspannung in den Leiterschleifen L1 und L2 des/zum Antriebsmotor (Drehstrom-Asynchronmotor) für den ASG, mit Kohlebürsten auf den Kommutator/Kollektor der Leiterschleifen L1 und L2 des Motors,On the 3-pin feed 2.0 to 4.0 the pulsating DC voltage in the conductor loops L 1 and L 2 of the drive motor (three-phase asynchronous motor) for the ASG, with carbon brushes on the commutator / collector of the conductor loops L 1 and L 2 of the motor, Es wird Patentanspruch auf die Verwendung und der Generierung der Einzelspannungen, der phasenverschobenen pulsierenden Ausgangsspannung UA1 = R3 und UA2 = R4 zu einer 180° Gesamtspannung, gemäß der Schaltung/Verdrahtung nach den 3 und 4 eines AMFL (Amplituden Flusswandlers) mit pulsierender Ausgangs-Gleichspannung (Arithmetischer Mittelwert) für den ASG beansprucht, wobei bezogen auf UA1 und UA2, VSS eine Mittenspannung ist, It is a claim for the use and generation of individual voltages, the phase-shifted pulsating output voltage U A1 = R 3 and U A2 = R 4 to a total voltage of 180 °, according to the circuit / wiring according to the 3 and 4 an AMFL (Amplitude Flux Converter) with pulsating output DC voltage (arithmetic mean) for the ASG, where, with respect to U A1 and U A2 , V SS is a center voltage, Auf die Verwendung von Silizium Wafer anstelle der Bipolar Transistoren mit den NPN und PNP Schichten, zu einem AMFL,On the use of silicon wafers instead of the bipolar transistors with the NPN and PNP layers, to an AMFL, Auf die Technologie insgesamt, einen Elektromotor mit Generator auf einer gemeinsamen Welle aus Kunststoff zu montieren, zum ASG.On the technology as a whole, to mount an electric motor with generator on a common shaft made of plastic, to the ASG. Auf den Namen Autark Stromgenerator mit der Namensabkürzung ASG.In the name of self-sufficient power generator with the name abbreviation ASG. Auf den elektronischen Stromzähler, 9 in dem Funktions-Schema 1.0 durch direkte Messung des Wirkungsgrades
Figure DE102015005429A1_0011
insgesamt vom ASG, oder jeder anderen Wechselspannung geführten elektrotechnischen Netz-Anlage mit den nachfolgenden Formelsatz. Wobei die verrichtete elektrische Arbeit in Wh durch die Berechnung von Pzu und Pab erfolgt und in Real-Time über ein speziellen Display, ausgegeben wird. Damit eine Manipulierung der nachträglich protokollierten Leistungsdaten ausgeschlossen werden kann. Der AMFL in der Anwendung als elektrischer Stromzähler (Position 11 im Funktions-Schema; nicht eingezeichnet) wird parallel, zur Kompensierung der Strom wärme QW zum AC-AC Ausgang 10 im Funktions-Schema, mit L1 und L2 eingekoppelt und bildet erstmals ein eigenes 100% fehlerfreies ansteckbares, unabhängiges elektrisches Stromzähler Modul in der Datenausgabe der verrichteten elektrischen Arbeit. Wh = U·I·t, die über den wechselnden Spannungswerten der Kollektor-Basis UCB und Basis-Emitter UBE Spannung von Q1 und Q2 aus der generierten Mischspannung, mit den enthaltenen sinusförmigen Wechselspannungsanteil u = u ^·sin(ωt + φu) werden und mit ω·t1 und ω·t2 im Bogenmaß definiert. R ist dabei der Ohmsche Mess-Wert der Zonenfolgen (rBE) der Wechselspannungs-geführten Bipolarstruktur, der mit einem Subtrahier-Operationsverstärker das U-I Konverter Glied ist. Einfache Praktische Beispielrechnung zur Verwendung einer Bipolarstruktur als Referenzspannung zum Definieren der Zeit: Bipolartransistor-Messchaltung-1 mit RK1 = 1,197 KΩ und RB2 = 23,91 KΩ und DB1 = Si, UBat = 9 V Die Basis/Emitter Strecke des Mess Bipolar Transistors hat einen Ohmschen Widerstand von: RBE = 5,74 KΩ Nach Anlegen der Betriebsspannung UBat 9 V werden folgende Messwerte abgelesen: IB1 = 0,109 mA, IC1 = 1,65 mA URB2 = 2,57 V
Figure DE102015005429A1_0012
I = 2,57 V / 23,91 = 0,107486 mA Das entspricht einen Messfehler von 0.016978% pro h. Das Zeitintegral t zur Berechnung der elektrischen Arbeit bildet der Integrierer-Operationsverstärker mit dem Positionssensor RP1
Figure DE102015005429A1_0013
an den unteren Enden der Welle ω1. Mit dem Umkehrintegrator steht an UA(t) durch die Verwendung des Hall effect Positionssensors RP1 mit der Winkelgeschwindigkeit ω = 2·π·f( α / t) elektronisch stabilisiert, fehlerfrei zur Verfügung. Die Messspannungen von den Bipolartransistoren, an den Subtrahier-Operationsverstärker für U, I und ω·t1 = 2·π / 360°·α Integrierer-Operationsverstärker sind Impulse die an einen 8421-BCD-synchron Dezimal Zähler gelangen und über Segmenttreiber die Ausgabe der Messdaten mit einem Display auf der Hardware realisiert. Der Momentan-wert der Messspannung (Momentan Verbrauch) wird gepuffert und zwischen gespeichert und kann über den internen Batteriespeicher, bei Netzausfall bzw. Stillstand des Generators vom ASG mit dem letzten Dezimalwert des Stromverbrauchs ausgelesen werden. Die Weiterverarbeitung der Messdaten (Protokoll) des Stromgenerators sind mit Bluetooth Bausteine möglich. Eine Bluetooth Schnittstelle (Hersteller-Lizenz) ist dazu in dem Stromzähler integriert.
On the electronic electricity meter, 9 in the function scheme 1.0 by direct measurement of the efficiency
Figure DE102015005429A1_0011
in total from the ASG, or any other AC-guided electrical network system with the following formula set. The performed electrical work in W h is done by calculating P zu and P ab and is output in real-time via a special display. So that a manipulation of the subsequently logged performance data can be excluded. The AMFL in the application as an electric power meter (position 11 in the functional diagram, not shown) is coupled in parallel, to compensate for the heat flow Q W to the AC-AC output 10 in the functional scheme, coupled with L 1 and L 2 and forms the first time a separate 100% faultless pluggable, independent electric meter module in the data output of the performed electrical work. W h = U · I · t, the voltage over the alternating voltage values of the collector base U CB and base emitter U BE voltage of Q 1 and Q 2 from the generated mixing voltage, with the included sinusoidal AC voltage component u = u ^ · sin (ωt + φ u ) are defined in radians with ω · t 1 and ω · t 2 . R is the ohmic measurement value of the zone sequences (rBE) of the AC-guided bipolar structure, which is the UI converter element with a subtracting operational amplifier. Simple Practical Example Calculation Using a Bipolar Structure as a Reference Voltage to Define Time: Bipolar Transistor Measuring Circuit-1 with R K1 = 1.197 KΩ and R B2 = 23.91 KΩ and D B1 = Si, U Bat = 9 V The base / emitter path of the Measuring Bipolar Transistor has an ohmic resistance of: R BE = 5.74 KΩ After applying the operating voltage U Bat 9 V, the following measured values are read: I B1 = 0.109 mA, I C1 = 1.65 mA U RB2 = 2.57 V
Figure DE102015005429A1_0012
I = 2.57 V / 23.91 = 0.107486 mA This corresponds to a measurement error of 0.016978% per h. The time integral t for calculating the electrical work forms the integrator operational amplifier with the position sensor R P1
Figure DE102015005429A1_0013
at the lower ends of the shaft ω 1 . With the inverting integrator, U A (t) is at the angular velocity by using the Hall effect position sensor R P1 ω = 2 · π · f (α / t) electronically stabilized, error-free available. The measuring voltages from the bipolar transistors, to the subtracting operational amplifier for U, I and ω · t 1 = 2 · π / 360 ° · α Integrator operational amplifiers are pulses that reach an 8421-BCD-synchronous decimal counter and, via segment drivers, realize the output of the measured data with a display on the hardware. The instantaneous value of the measuring voltage (instantaneous consumption) is buffered and stored between and can be read by the ASG with the last decimal value of the current consumption via the internal battery storage, in case of power failure or standstill of the generator. Further processing of the measured data (protocol) of the power generator is possible with Bluetooth modules. A Bluetooth interface (manufacturer license) is integrated in the electricity meter.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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