NOWARA ANDREAS (DE)
BALL KNUD (DE)
NOWARA ANDREAS (DE)
| WO1994012730A1 | 1994-06-09 | |||
| WO2000075906A1 | 2000-12-14 | |||
| WO1997014850A1 | 1997-04-24 |
| US20050023098A1 | 2005-02-03 | |||
| US2201145A | 1940-05-21 | |||
| US3609679A | 1971-09-28 | |||
| US5877706A | 1999-03-02 | |||
| GB526805A | 1940-09-26 | |||
| FR2151188A5 | 1973-04-13 | |||
| DE9114378U1 | 1992-06-04 | |||
| CH201126A | 1938-11-15 |
| Ansprüche
1. Induktionsanlage zur regenerativen Gewinnung elektrischer Energie aus als magnetisierte Eisenmasse (7) ausgebildeten beweglichen Objekten, insbesondere Fahrzeugen, wie z. B. Kraftfahrzeugen, mit mindestens einer Induktionsleiterschleife (1, 1' ... 2, 2'), die in Verkehrswege integrierbar ist, wobei Spannungen in die Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') von den als Eisenmasse (7) ausgebildeten Objekten bei Vorbeifahrt in zumindest mittelbarer Nähe zu den Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') induzierbar sind und mindestens eine elektrische Schaltbox (5) vorgesehen ist, an die alternativ in Reihe oder parallel geschaltete Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') angeschlossen sind und in der induzierte Spannungsimpulse gespeichert werden.
2. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verkehrsweg insbesondere eine Autobahn darstellt und die Integration der Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') an Orten hoher Verkehrsdichte erfolgt.
3. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb eines Induktionsmoduls alternativ mehrere miteinander verbundene Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') vorgesehen sind.
4. Induktionsanlage gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass parallel geschaltete Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') alternativ zu Paketen mit in Reihe geschalteten Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') zu einem Induktionsmodul zusammen gefasst sind.
5. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass maximale Spannungen in den Induktionsmodulen immer unter der vorgeschriebenen Schutzspannung liegen entsprechend angemessener Schutzisolierung.
6. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbox (5) die in den Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') induzierte Spannung aufnimmt und speichert.
7. Induktionsanlage gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Schaltstation die in den Schaltboxen (5) gespeicherten Spannungen in elektrische Ströme wandelt und einem öffentlichen Netz zuführt.
8. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der induzierten Spannungsimpulse progressiv ansteigen.
9. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Eisenmasse (7) ausgebildeten, beweglichen Objekte vom Erdmagnetismus magnetisiert sind.
10. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') mit Magnetfolien (4) umhüllt sind.
11. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abmessungen der Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') in Abhängigkeit der gewählten Leiterquerschnitte oder Drahtstärken mit den Modulgrößen korrelieren, wobei die Querschnittflächen der Leiterquerschnitte oder Drahtstärken zwischen 0,001 mm 2 bis 25 mm 2 betragen.
12. Induktionsanlage gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wicklungsrichtungen der Induktionsleiterschleifen (1, 1' ... 2, 2') wechseln. |
Induktionsanläge
Die Erfindung betrifft Induktionsanlagen zur regenerativen Gewinnung elektrischer Energie, insbesondere der generativen Gewinnung elektrischen Stroms mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Diese Induktionsanlagen sind wie Zwangsinduktivkraftwerke konzipiert .
Aufgabe der Erfindung ist es, aus bewegten Fahrzeugen, insbesondere Kraftfahrzeugen, elektrische Energie abzuleiten und nutzbar zu machen.
Die Lösung erfolgt mit einer Induktionsanlage mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Gemäß der Erfindung sind Induktionsanlagen vorgesehen zur regenerativen Gewinnung elektrischer Energie, die hervorgerufen ist durch kinetisch bewegte Objekte, insbesondere Fahrzeuge. Die Induktionsanlage ist ausgestattet mit mindestens einem Induktionsmodul, das in Verkehrswege jeglicher Art integrierbar ist. Im Induktionsmodul wird elektrische Spannung vorzugsweise mit als Eisenmasse ausgebildeten Objekten, insbesondere Fahrzeugen, die in mittelbarer Nähe zum Induktionsmodul passieren, erzeugt. Mindestens eine Schaltbox ist vorgesehen, mit der mehrere Induktionsschleifen zur Abgabe der induzierten Spannungen verschaltet sind. Sammeln, Potenzieren und Speichern der Spannung erfolgt ebenfalls innerhalb der Schaltbox.
Vorteilhaft ergibt sich aus der Erfindung, dass kinetische Energie effizient verwendet wird. Die erfindungsgemäßen Induktionsanlagen sind variabel an Zugstrecken oder Aufzugschächten in Hochhäusern verwendbar, nahezu unsichtbar in ihr Umfeld integrierbar und geräuschlos.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Induktionsleiterschleifen mit einer Magnetfolie umhüllt, um die Effizienz der Spannungsgewinnung zu steigern. Gegeninduktionen werden mit dem Einsatz von Schaltelementen dosiert. Bei erhöhter Dosierung wird das bewegte Objekt spürbar belastet, d. h. gebremst, wenn dies erwünscht ist, wie z. B. bei extremem Gefälle.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die in die Induktionsleiterschleifen maximal induzierte Spannung betragsmäßig unterhalb der gesetzlich zulässigen Schutzspannung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Induktionsmodule planparallel zur Bewegungsebene der Objekte, insbesondere zur Straßenoberfläche in angepassten Längen oder der notwendigen Anzahl und integriert in angepassten Schaltweisen, woraus sich Längen für Produktivstrecken ergeben, die passiert werden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind innerhalb eines Induktionsmoduls mehrere Induktionsschleifen geschaltet. Eine Vervielfachung der induzierten Spannung führt zu den letztendlich entstehenden elektrischen Strömen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind Induktionsschleifen variabel parallel geschaltet und Pakete dieser parallel geschalteten Induktionsschleifen variabel in Reihe geschaltet zur Gewinnung der Modulspannung.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind innerhalb eines Induktionsmoduls mehrere variable Pakete von Induktionsschleifen hintereinander geschaltet und zwar wechselnd mit der Wicklungsrichtung der Leiterbahnen im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn für effizientere Stromgewinnung. Die Leiterbahnen sind parallel und haben untereinander gleiche Abstände.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung werden die induzierten Spannungsimpulse in der Schaltbox so gespeichert, dass sich bei der Summierung keine schädlichen Spannungsspitzen ergeben.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die in den Schaltboxen zusammen geführte gespeicherte Spannung in elektrische Ströme gewandelt oder mit Wechselrichtern dem öffentlichen Netz zugeführt.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines bevorzugten Beispiels dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1: einen Querschnitt durch einen Teil einer Induktionsleiterschleife gemäß der Erfindung,
Fig. 2: eine Anordnung von in Reihe geschalteten Induktionsleiterschleifen zu Induktionsmodulen gemäß der Erfindung,
Fig. 3: eine Anordnung von parallel geschalteten Induktionsleiterschleifen zu Induktionsmodulen gemäß der Erfindung,
Fig. 4: eine Anordnung von in Reihe geschalteten Induktionsleiterschleifen mit wechselnder Wicklungsrichtung gemäß der Erfindung, und
Fig. 5: eine Diagramm induzierter Spannungen beim Passieren eines magnetisierten Eisenkerns über einer Induktionsleiterschleife mit wechselnden Leiterabständen und eine Summier- und Speicherschaltung für eine zugehörige Schaltbox gemäß der Erfindung.
Fig. 1: Ein ca. 0,1 - 30 mm dickes Induktionsmodul 1 ist mit einer um eine Isolierung 2 gewickelten und als einfache oder doppelte Induktionsschleife ausgebildeten Spule 3 versehen. Spule 3 ist an ihrem äußeren Umfang mit einer magnetischen Folie oder einer Stabilisierungsfolie 4 umhüllt. Entsprechende Induktionsmodule 1' , I 1 ' ... folgen auf Induktionsmodul 1.
Fig. 2: Induktionsleiterschleifen 1, 1', 1' ' sind hintereinander geschaltet über Anschlüsse 6 an eine Schaltbox 5 angeschlossen. Von einem Wechselrichter (nicht dargestellt) in der Schaltstation 5 werden die in den Induktionsmodulen induzierten Gleichströme dem öffentlichen Netz zugeführt.
Fig. 3: Induktionsleiterschleifen 1, 1' ... sind in der Senkrechten und Waagrechten planparallel zur Straßenoberfläche in einen Straßenbelag integriert. Die
einzelnen Induktionsleiterschleifen 1, 1' ... haben jeweils eine bestimmte Länge und enthalten eine bestimmte Anzahl von Schleifen und sind wahlweise mit einer magnetischen Folie oder einer Stabilisierungsfolie 4 versehen.
Fig. 4: Induktionsleiterschleifen 2, 2', 2'' sind hintereinander geschaltet in jeweils umgekehrter Wicklungsrichtung der Leiterbahnen im Uhrzeiger- oder Gegenuhrzeigersinn. Die Leiterbahnen sind parallel und haben untereinander gleiche Abstände.
Die Induktionsleiterschleifen 1, 1', I 1 ' ... 2, 2', 2'' sind vorzugsweise mit Vibrations- und umweltbeständigen Folien versehen, auf denen wahlweise ein- oder beidseitig Induktionsschleifen z. B. als Cu-Leiterbahnen aufgebracht sind.
Fig. 5 stellt induzierte Spannungen exemplarisch anhand einer Induktionsleiterschleife 1 dar, wenn ein z. B. vom Erdmagnetfeld magnetisierter Eisenkern über diese Induktionsleiterschleife 1 hinweg bewegt wird. Induzierte Spannungen oder Ströme vervielfachen sich entsprechend der Anzahl der parallel oder hintereinander geschalteten Induktionsleiterschleifen 1, I 1 , I 11 ... 2, 2' , 2' ' .
Die Polung des Eisenkerns 7 ist mit N und S und seine Bewegungsrichtung mit einem Pfeil angegeben. Erste drei Leiterbahnen der Induktionsleiterschleife 1 sind mit größeren Abständen als nachgeordnete drei Leiterbahnen dieser Induktionsleiterschleife 1 zueinander angeordnet. Der Stromfluss ist mit Pfeilen neben den Leiterbahnen angegeben.
Im zugehörigen Diagramm sind die Spannungen über die Ordinaten und der vom Eisenkern 7 zurückgelegte Weg über die Abszisse aufgetragen.
Die induzierten Spannungen errechnen sich nach der Gleichung: U 0 = Bxlxvxz, wobei B die magnetische Feldstärke angibt, 1 die wirksame Leiterlänge, v die Geschwindigkeit des Eisenkerns 7 relativ zur Induktionsanlage und z die Leiterzahl.
Beim Passieren der ersten drei Leiterbahnen mit größeren Abständen werden gemäß der Lorentz Regel in eine Richtung, die sich nach der Dreifingerregel der rechten Hand bestimmt, vom Eisenkern 7 drei diskret voneinander beabstandete Spannungsimpulse U 2 in die
Induktionsleiterschleife 1 induziert, die zu der Schaltbox 5 abströmen. Bei entgegengesetzt fließendem Strom in den nachgeordneten drei Leiterbahnen dieser
Induktionsleiterschleife 1 wird bei dichteren Feldlinien der eng aneinander liegenden Leiterbahnen ein stärkeres Feld gebildet, so dass vom Eisenkern 7 ein großer Spannungsimpuls Ui in die Induktionsleiterschleife 1 induziert wird, der zu der Schaltbox 5 abströmt.
In Schaltbox 5 sind zwei Leiter 8, 9 einer Summenschaltung für die Spannungsimpulse Ui + U 2 der Anschlüsse 6 enthalten mit jeweils einer Diode 10, 11. Die zwei Leiter 8, 9 sind über Kondensatoren 12, 13 verbunden. Die Diode 10 in Leiter 8 sperrt in Richtung zum Eingang 14, 6 und die Diode 11 in Leiter 9 sperrt in Richtung zum Ausgang 15 zum öffentlichen Netz von Schaltbox 5.