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JP7011358B1 - Pulse control device for inductor-based electromagnetic devices - Google Patents

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JP7011358B1
JP7011358B1 JP2021099880A JP2021099880A JP7011358B1 JP 7011358 B1 JP7011358 B1 JP 7011358B1 JP 2021099880 A JP2021099880 A JP 2021099880A JP 2021099880 A JP2021099880 A JP 2021099880A JP 7011358 B1 JP7011358 B1 JP 7011358B1
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サーゲイ ヴァレンティノヴィッチ エラー
イゴール ユルイェヴィッチ ブレディキーン
ミカイル ペトロヴィッチ ゴールデン
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ベース フィールド パワー リミテッド
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Abstract

【課題】電源からの操作時間を長くし、電源から電気機械または変成器までの電気回路の負荷を減らすデバイスを提供する。【解決手段】電気モーター及び/又は誘導子を組み合わせたパルス制御デバイスであって、電気モーター、発生器及び変圧器などの電磁デバイス並びに電気機械に、電気モーターと組み合わせた制御ユニット及び/又は誘導子の組み合わせとして使用される。【効果】誘導子に基づく電磁デバイスの効率の向上を創出しつつ、電源から消費される消費電力を低減し、エネルギーを節約する。さらに、電源は自己誘導から追加的に保護され、これによりデバイスの信頼性が向上する。【選択図】なしPROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device which prolongs an operation time from a power source and reduces a load of an electric circuit from a power source to an electric machine or a transformer. SOLUTION: The pulse control device is a combination of an electric motor and / or an inducer, and is an electromagnetic device such as an electric motor, a generator and a transformer, and an electric machine, and a control unit and / or an inducer in combination with the electric motor. Used as a combination of. [Effect] It reduces the power consumption consumed from the power source and saves energy while creating an improvement in the efficiency of the electromagnetic device based on the inductor. In addition, the power supply is additionally protected from self-induction, which improves the reliability of the device. [Selection diagram] None

Description

(発明の分野)
本発明は、電気工学に関し、特に電気モーターおよび/または誘導子と組み合わせたパルス制御ユニットの設計に関し、また、それは、DCモーター、発生器、変成器などの電磁機器および電気機械において、特に電気モーターおよび/または誘導子と組み合わせた制御ユニットとして使用され得る。
(Field of invention)
The present invention relates to electrical engineering, particularly to the design of pulse control units in combination with electric motors and / or inductors, and it also relates to electromagnetic devices such as DC motors, generators, transformers and electrical machinery, especially electric motors. And / or can be used as a control unit in combination with an inductor.

提案された発明の目的は、電源からの操作時間を長くし、電源から電気機械または変成器までの電気回路の負荷を減らすことである。 An object of the proposed invention is to increase the operating time from the power source and reduce the load on the electrical circuit from the power source to the electric machine or transformer.

誘導子に自己誘導の起電力(EMF)を形成するデバイスは、図1Aおよび図1Bに示すように、広く知られている方式である。これは、直流電源PS、誘導子L、電気負荷D、およびキーKを含む。キーKを閉鎖すると、電源からの電流が誘導子Lに流れ、誘導子Lの周囲に電磁界が発生する。負荷としては、例えばLEDを用いることができるが、これは逆極性で接続されているため点灯しない。キーKを開放すると、図1BのようにPSからの電流が遮断され、磁界がコイルに巻き戻り、誘導子の両端に電位差が生じる。LEDが誘導子を閉鎖すると、コイル自体にもLEDにも二次電流が発生し、LEDが短時間点灯する。このシャント方式は、自己誘導EMFからキーを保護するために広く使われており、また、ほとんどすべてのパルスDCモーター制御ユニットに採用されている。 A device that forms a self-induced electromotive force (EMF) in an inductor is a widely known scheme, as shown in FIGS. 1A and 1B. It includes a DC power supply PS, an inductor L, an electrical load D, and a key K. When the key K is closed, a current from the power source flows through the inductor L, and an electromagnetic field is generated around the inductor L. As the load, for example, an LED can be used, but since it is connected with the opposite polarity, it does not light. When the key K is released, the current from the PS is cut off as shown in FIG. 1B, the magnetic field is rewound to the coil, and a potential difference is generated at both ends of the inductor. When the LED closes the inductor, a secondary current is generated in both the coil itself and the LED, causing the LED to light for a short time. This shunt scheme is widely used to protect keys from self-guided EMF and is also used in almost all pulsed DC motor control units.

この方法の欠点は、自己誘導EMFエネルギーの一部がシャントダイオードの熱として放出され、また一部が周囲の空間に散逸することである。 The disadvantage of this method is that some of the self-induced EMF energy is released as heat in the shunt diode and some is dissipated into the surrounding space.

提案された解決策の技術的結果は、誘導子に基づく電磁デバイスの効率を向上しつつ、電源から消費される消費電力を低減し、エネルギーを節約する。さらに、電源は自己誘導から追加的に保護され、これによりデバイスの信頼性が向上する。 The technical consequences of the proposed solution are to reduce the power consumption and save energy from the power source while improving the efficiency of the inductance-based electromagnetic device. In addition, the power supply is additionally protected from self-induction, which improves the reliability of the device.

この技術的結果は、DC電源PSと、1または複数の誘導子Lと、片側導電要素D1と、電気負荷Rと、2つのキーK1およびK2と、バッファーエネルギーストレージCとを含むデバイスによって達成され、ここで、キーK1による誘導子Lが電源のマイナスに接続され、バッファーエネルギーストレージが電源のマイナスに接続され、D1のカソードがバッファーエネルギーストレージCに接続され、電気負荷RがD1のカソードおよびバッファーエネルギーストレージのカソードに接続され、電気負荷Rが、キーK2を介して、電源のプラスおよび1または複数の誘導子Lの先頭に接続される。図2~4を参照。 This technical result is achieved by a device that includes a DC power supply PS, one or more inductors L, a one-sided conductive element D1, an electrical load R, two keys K1 and K2, and a buffer energy storage C. Here, the inductor L by the key K1 is connected to the minus of the power supply, the buffer energy storage is connected to the minus of the power supply, the cathode of D1 is connected to the buffer energy storage C, and the electric load R is the cathode and buffer of D1. Connected to the cathode of the energy storage, the electrical load R is connected to the positive of the power supply and to the beginning of one or more inductors L via the key K2. See Figures 2-4.

本発明の第1態様では、第1回路と、第2回路と、第3回路と、を含むデバイスであって、第1回路は、電源と、誘導要素と、閉鎖位置にある第1キーと、を含み、第2回路は、電源と、誘導要素と、一方向に電流を流す要素と、バッファーエネルギーストレージと、閉鎖位置にある第1キーと、を含み、第2回路は、誘導要素に二次電流を発生させ、二次電流は、誘導要素の周りに二次磁場を形成し、それによって誘導要素とバッファーエネルギーストレージで二次的に有用な仕事を生産し、一方向に電流を流す要素は、誘導要素に結合され、バッファーエネルギーストレージは、第1キーを介して電源のマイナスに結合され、第2回路はさらに開放位置にある第2キーを含み、第2キーは、誘導要素および電気負荷に結合され、電気負荷は、バッファーエネルギーストレージおよび一方向に電流を流す要素に結合され、第3回路は、電源と、バッファーエネルギーストレージと、電気負荷と、閉鎖位置にある第2キーと、開放位置にある第1キーと、を含む、デバイスが提供される。 In the first aspect of the present invention, the device includes a first circuit, a second circuit, and a third circuit, wherein the first circuit includes a power supply, an inductive element, and a first key in a closed position. , The second circuit includes a power supply, an inductive element, an element that conducts current in one direction, a buffer energy storage, and a first key in a closed position, and the second circuit is an inductive element. Generates a secondary current, which forms a secondary magnetic field around the inductive element, thereby producing secondary useful work in the inductive element and buffer energy storage, causing current to flow in one direction. The elements are coupled to the inductive element, the buffer energy storage is coupled to the negative of the power supply via the first key, the second circuit further contains the second key in the open position, the second key is the inductive element and Coupled to the electrical load, the electrical load is coupled to the buffer energy storage and the element that conducts current in one direction, and the third circuit is the power supply, the buffer energy storage, the electrical load, and the second key in the closed position. A device is provided, including a first key in an open position.

デバイスは、誘導要素の内側に導入されたコアをさらに含み得る。 The device may further include a core introduced inside the inductive element.

一方向に電流を流す要素は、半導体ダイオードであり得る。 The element that carries current in one direction can be a semiconductor diode.

第1キーは、第1回路の閉鎖および開放を介して、パルスを生成し得、パルスの周波数およびパルスの範囲は、誘導要素の特性に基づいて決定される。 The first key can generate a pulse through the closing and opening of the first circuit, the frequency of the pulse and the range of the pulse are determined based on the characteristics of the inductive element.

電源は、直流(DC)電源であり得る。 The power source can be a direct current (DC) power source.

誘導要素は、ブラシ付きDC電気モーターの一部を含み得、電気負荷は、ブラシ付きDC電気モーターの独立した励起巻線を含み得る。 The inductive element may include a portion of a brushed DC electric motor and the electrical load may include a separate excitation winding of the brushed DC electric motor.

誘導要素および電気負荷は、永久磁石モーターであり得る。 The inductive element and electrical load can be a permanent magnet motor.

誘導要素は、永久磁石モーターの一部を含み得、電気負荷は、ガルバニックエネルギーストレージであり得る。 The inductive element can include a portion of a permanent magnet motor and the electrical load can be galvanic energy storage.

誘導要素はチョークされ得、電気負荷は変成器であり得る。 The inductive element can be choked and the electrical load can be a transformer.

図1Aおよび図1B(先行技術)は、回路が開放されたときに発生する高電圧の自己誘導EMFからキーKを保護するための既知の回路を示す。1A and 1B (prior art) show a known circuit for protecting the key K from the high voltage self-induction EMF that occurs when the circuit is opened.

図2A~2Cは、提案されたデバイスの操作の異なるモーメントを示す。このデバイスは、図1A~1Bのデバイスと比較して、30~50%の効率向上を提供する。2A-2C show different moments of operation of the proposed device. This device provides a 30-50% efficiency improvement compared to the devices of FIGS. 1A-1B.

図3A~図3Cは、独立した励起巻線を有するユニバーサルモーターのための提案されたデバイスの実装を示す。3A-3C show the implementation of the proposed device for universal motors with independent excitation windings.

図4A~図4Cは、2つの永久磁石モーターのための提案されたデバイスの実装を示す。4A-4C show the implementation of the proposed device for two permanent magnet motors.

図5A~5Cは、永久磁石モーターおよびガルバニックエネルギーストレージのための提案されたデバイスの実装を示す。5A-5C show implementations of proposed devices for permanent magnet motors and galvanic energy storage.

図6A~図6Cは、チョークおよび変成器のための提案されたデバイスの実装を示す。6A-6C show the implementation of the proposed device for chokes and transformers.

本発明の技術的結果は、電気モーター、パルス変成器、および誘導子に基づく他の電磁デバイスのための省エネルギー化にある。 The technical result of the present invention lies in energy savings for electric motors, pulse transformers, and other electromagnetic devices based on inductors.

デバイス1は、図2A~2Cに示す3つの回路を含む。図2Aを参照すると、第1回路は、電源(PS)2と、誘導要素3と、初期には閉鎖している第1キー5と、を有する。第2回路は、第1回路と同じ誘導要素3に接続され、誘導要素3は、一方向に電流を流す要素7に接続され、これは、バッファーエネルギーストレージ4に接続され、これは、次に電源2のマイナスに接続されている。図2Bは、第1キー5が開放され、誘導要素3に接続されている第2キー6が開放されているときの第2ステップを示す。第2回路は、第1回路の誘導要素3に二次電流を発生させる役割を果たし、これにより、誘導要素3の周囲に二次磁界が形成され、それにより、第1回路の誘導要素3に二次的に有用な仕事が発生し、また、第2回路のバッファーエネルギーストレージ4にも二次的に有用な仕事が発生する。第3回路は、バッファーエネルギーストレージ4を含み、これは、4における電圧レベルが電源2よりも高いため、エネルギー源として機能し、これにより、次いでバッファーエネルギーストレージ4のエネルギーを使用し、このエネルギーを、負荷Rに接続されている第2キー6が閉鎖しているときに、負荷Rの電流を介して電源2に戻すことを可能にし、第1キー5が開放されている間、第2キー6が電源PSに接続される。図2Cを参照。 Device 1 includes the three circuits shown in FIGS. 2A-2C. Referring to FIG. 2A, the first circuit has a power source (PS) 2, an inductive element 3, and an initially closed first key 5. The second circuit is connected to the same inductive element 3 as the first circuit, the inductive element 3 is connected to an element 7 that conducts current in one direction, which is connected to the buffer energy storage 4, which is then connected to the buffer energy storage 4. It is connected to the minus of the power supply 2. FIG. 2B shows the second step when the first key 5 is released and the second key 6 connected to the guiding element 3 is released. The second circuit serves to generate a secondary current in the inductive element 3 of the first circuit, thereby forming a secondary magnetic field around the inductive element 3, thereby causing the inductive element 3 of the first circuit to generate a secondary magnetic field. Secondary useful work is generated, and secondary useful work is also generated in the buffer energy storage 4 of the second circuit. The third circuit includes the buffer energy storage 4, which acts as an energy source because the voltage level at 4 is higher than the power supply 2, thereby using the energy of the buffer energy storage 4 and using this energy. When the second key 6 connected to the load R is closed, it is possible to return to the power supply 2 via the current of the load R, and while the first key 5 is open, the second key 6 is connected to the power supply PS. See FIG. 2C.

電源によって生成されるパルス持続時間とパルス間の間隔を変化させ、パルス持続時間とそれらの間の間隔が、電源からのエネルギーをシステムに通した後の負荷消費の減少を決定する。この場合、1または複数の追加の誘導要素Lがあってもよい。 The pulse duration generated by the power supply and the spacing between the pulses are varied, and the pulse duration and the spacing between them determines the reduction in load consumption after passing energy from the power supply through the system. In this case, there may be one or more additional guiding elements L.

バッファーエネルギーストレージCは、コンデンサの形態であってもよい。 The buffer energy storage C may be in the form of a capacitor.

あるいは、電気負荷Rは、電気機械の一部、LED、変成器、電気モーター、およびその他の誘導子ベースの電磁デバイスを含み得る。 Alternatively, the electrical load R may include a portion of an electrical machine, an LED, a transformer, an electric motor, and other inductor-based electromagnetic devices.

初期状態では、第1キーK1は閉鎖され(第2キーK2は開放されている)、誘導子/誘導子コイルLには電流が流れている。電流が最大になると同時に、キーK1が開放される。誘導子コイルLでは、D1、バッファーエネルギーストレージC、および電源を介して誘導子がシャントされるため、電位差が生じる。閉鎖ループでは、自己誘導のEMFが発生し、そこからバッファーエネルギーストレージCが充電される(図2Bを参照)。このとき、バッファーエネルギーストレージCの電圧は、電源の電圧よりも高い。電流がD1を通過すると(D1がLEDの場合)、我々はLEDの短い点滅が見えよう。このように、電源の電圧よりも高い電圧で充電されたバッファーエネルギーストレージCは、それ自体が電源のエネルギー源となっている。これにより、誘導子に基づく電磁デバイスの効率が向上するとともに、電源から消費されるエネルギーを削減し、エネルギーを節約し得る。 In the initial state, the first key K1 is closed (the second key K2 is open), and a current is flowing through the inductor / inducer coil L. At the same time as the current becomes maximum, the key K1 is released. In the inductor coil L, the inductor is shunted via the D1, the buffer energy storage C, and the power source, so that a potential difference occurs. In the closed loop, self-induced EMF is generated from which the buffer energy storage C is charged (see FIG. 2B). At this time, the voltage of the buffer energy storage C is higher than the voltage of the power supply. When the current passes through D1 (if D1 is an LED), we will see a short blink of the LED. As described above, the buffer energy storage C charged with a voltage higher than the voltage of the power supply itself is an energy source of the power supply. This can improve the efficiency of the inductance-based electromagnetic device, reduce the energy consumed from the power source, and save energy.

第2キーK2が閉鎖されると(図2Cを参照)、バッファーエネルギーストレージCのエネルギーは、負荷Rを介して電源に放出される。これにより、我々はメインパルスの生成に費やされた電源のエネルギーコストを部分的に補い、RがLEDの場合にはそれが短時間点灯する。このシャントオプションにより、第1キーK1を自己誘導EMFから保護することができ、D1およびRに有用な仕事が行われ、PSからメインパルスを生成することに費やされたエネルギーが部分的に補われる。 When the second key K2 is closed (see FIG. 2C), the energy of the buffer energy storage C is released to the power source via the load R. This partially compensates for the energy cost of the power source spent on generating the main pulse, which, if R is an LED, lights up for a short time. This shunt option allows the first key K1 to be protected from self-induced EMF, does useful work for D1 and R, and partially supplements the energy spent generating the main pulse from the PS. Will be.

このデバイスは、図1A~1Bに例示されているように、先行技術のデバイスと比較して30~50%の効率向上を提供する。 This device provides a 30-50% efficiency improvement as compared to prior art devices, as illustrated in FIGS. 1A-1B.

提案されたデバイスの様々な実装を以下に開示する。 Various implementations of the proposed device are disclosed below.

図3A~3Cは、独立した励磁巻線を有するブラシ付きDC電気モーターのための提案されたデバイスの実装を示す。提案されたデバイスの操作は以下の通りである。電源2が点けられると、コンデンサ4の電圧が電源のレベルに均等化される。ブラシ付きDC電気モーターを起動する前に、キー5および6を開放する。 3A-3C show the implementation of the proposed device for a brushed DC electric motor with independent excitation windings. The operation of the proposed device is as follows. When the power supply 2 is turned on, the voltage of the capacitor 4 is equalized to the level of the power supply. Release keys 5 and 6 before starting the brushed DC electric motor.

第1キー5を閉鎖した後、電源2、モーターアーマチュア3、および第1キー5を含む回路に電流が現れる(図3A)。電流が最大値に達すると、第1キー5が開放される(図3Bを参照)。第1回路にはもはや電流が流れなくなり、モーターローター3の巻線には電源の電圧を超える電位差(自己誘導のEMF)が現れる。モーターローター3の巻線(L1)、ダイオード7(D1)、コンデンサ4(C)、および電源2で構成される第2回路に、電流が流れる。コンデンサ4は充電される。コンデンサの電圧が電源の電圧よりも高くなると、第2キー6が閉鎖される(図3Cを参照)。コンデンサ4(C)、励磁巻線8(L2)、第2キー6(K2)、および電源2からなる第3回路に電流が流れる。コンデンサ4(C)は、電源との電圧レベルが等しくなるまで、電源の励磁巻線8(L2)および第2キー6(K2)を介して放電される。電圧が等しくなると、第2キー6のK2が開放される。このサイクルが完了すると、第1キー5が閉鎖された後、すべてのステップが繰り返される。 After closing the first key 5, a current appears in the circuit including the power supply 2, the motor armature 3, and the first key 5 (FIG. 3A). When the current reaches the maximum value, the first key 5 is released (see FIG. 3B). Current no longer flows in the first circuit, and a potential difference (self-induced EMF) exceeding the voltage of the power supply appears in the winding of the motor rotor 3. A current flows through the second circuit composed of the winding (L1) of the motor rotor 3, the diode 7 (D1), the capacitor 4 (C), and the power supply 2. The capacitor 4 is charged. When the voltage of the capacitor becomes higher than the voltage of the power supply, the second key 6 is closed (see FIG. 3C). A current flows through a third circuit including a capacitor 4 (C), an excitation winding 8 (L2), a second key 6 (K2), and a power supply 2. The capacitor 4 (C) is discharged via the excitation winding 8 (L2) of the power supply and the second key 6 (K2) until the voltage level with the power supply becomes equal. When the voltages become equal, K2 of the second key 6 is released. When this cycle is complete, all steps are repeated after the first key 5 is closed.

図4A~4Cは、2つの永久磁石モーターのための提案されたデバイスの実装を示す。提案されたデバイスの操作は以下の通りである。電源2が点けられると、コンデンサ4の電圧が電源のレベルに均等化される。ブラシ付きDC電気モーターを起動する前に、キー5および6を開放する。 4A-4C show the implementation of the proposed device for two permanent magnet motors. The operation of the proposed device is as follows. When the power supply 2 is turned on, the voltage of the capacitor 4 is equalized to the level of the power supply. Release keys 5 and 6 before starting the brushed DC electric motor.

第1キー5を閉鎖した後、電源2、モーターアーマチュア3、および第1キー5から構成される回路に電流が現れる(図4A)。電流が最大値に達すると、第1キー5が開放される(図4B)。第1回路にはもはや電流が流れなくなり、モーターローター3の巻線には電源の電圧を超える電位差(自己誘導のEMF)が現れる。第1モーターローター3の巻線(L1)、ダイオード7(D1)、コンデンサ4(C)、および電源2で構成される第2回路に、電流が流れる。コンデンサ4は充電される。コンデンサの電圧が電源の電圧よりも高くなると、第2キー6が閉鎖される(図4C)。コンデンサ4(C)、第2モーターローター8(L2)、第2キー6(K2)、および電源2からなる第3回路に電流が流れる。コンデンサ4(C)は、電源との電圧レベルが等しくなるまで、電源の第2モーターローター8(L2)および第2キー6(K2)を介して放電される。電圧が等しくなると、第2キー6のK2が開放される。このサイクルが完了すると、第1キー5が閉鎖された後、すべてが繰り返される。 After closing the first key 5, a current appears in the circuit consisting of the power supply 2, the motor armature 3, and the first key 5 (FIG. 4A). When the current reaches the maximum value, the first key 5 is released (FIG. 4B). Current no longer flows in the first circuit, and a potential difference (self-induced EMF) exceeding the voltage of the power supply appears in the winding of the motor rotor 3. A current flows through the second circuit including the winding (L1) of the first motor rotor 3, the diode 7 (D1), the capacitor 4 (C), and the power supply 2. The capacitor 4 is charged. When the voltage of the capacitor becomes higher than the voltage of the power supply, the second key 6 is closed (FIG. 4C). A current flows through a third circuit including a capacitor 4 (C), a second motor rotor 8 (L2), a second key 6 (K2), and a power supply 2. The capacitor 4 (C) is discharged via the second motor rotor 8 (L2) and the second key 6 (K2) of the power supply until the voltage level with the power supply becomes equal. When the voltages become equal, K2 of the second key 6 is released. When this cycle is complete, everything is repeated after the first key 5 is closed.

図5A~図5Cは、永久磁石モーターおよびガルバニックエネルギーストレージのための提案されたデバイスの実装を示す。提案されたデバイスの操作は以下の通りである。電源2が点けられると、コンデンサ4の電圧が電源のレベルに均等化される。ブラシ付きDC電気モーターを起動する前に、キー5および6を開放する。 5A-5C show implementations of proposed devices for permanent magnet motors and galvanic energy storage. The operation of the proposed device is as follows. When the power supply 2 is turned on, the voltage of the capacitor 4 is equalized to the level of the power supply. Release keys 5 and 6 before starting the brushed DC electric motor.

第1キー5を閉鎖した後、電源2、モーターアーマチュア3、および第1キー5から構成される回路に電流が現れる(図5A)。電流が最大値に達すると、第1キー5が開放される(図5B)。第1回路にはもはや電流が流れなくなり、モーターローター3の巻線には電源の電圧を超える電位差(自己誘導のEMF)が現れる。モーターローター3の巻線(L1)、ダイオード7(D1)、コンデンサ4(C)、および電源2で構成される第2回路に、電流が流れる。コンデンサ4は充電される。コンデンサの電圧が電源の電圧よりも高くなると、第2キー6が閉鎖される(図5C)。コンデンサ4(C)、ガルバニックエネルギーストレージ8(L2)、第2キー6(K2)、および電源2からなる第3回路に電流が流れる。コンデンサ4(C)は、電源との電圧レベルが等しくなるまで、電源のガルバニックエネルギーストレージ8(L2)および第2キー6(K2)を介して放電される。電圧が等しくなると、第2キー6のK2が開放される。このサイクルが完了すると、第1キー5が閉鎖された後、すべてが繰り返される。 After closing the first key 5, a current appears in the circuit consisting of the power supply 2, the motor armature 3, and the first key 5 (FIG. 5A). When the current reaches the maximum value, the first key 5 is released (FIG. 5B). Current no longer flows in the first circuit, and a potential difference (self-induced EMF) exceeding the voltage of the power supply appears in the winding of the motor rotor 3. A current flows through the second circuit composed of the winding (L1) of the motor rotor 3, the diode 7 (D1), the capacitor 4 (C), and the power supply 2. The capacitor 4 is charged. When the voltage of the capacitor becomes higher than the voltage of the power supply, the second key 6 is closed (FIG. 5C). A current flows through a third circuit including a capacitor 4 (C), a galvanic energy storage 8 (L2), a second key 6 (K2), and a power supply 2. The capacitor 4 (C) is discharged via the galvanic energy storage 8 (L2) and the second key 6 (K2) of the power supply until the voltage level with the power supply becomes equal. When the voltages become equal, K2 of the second key 6 is released. When this cycle is complete, everything is repeated after the first key 5 is closed.

図6A~図6Cは、チョークおよび変成器のための提案されたデバイスの実装を示す。提案されたデバイスの操作は以下の通りである。電源2が点けられると、コンデンサ4の電圧が電源のレベルに均等化される。ブラシ付きDC電気モーターを起動する前に、キー5および6を開放する。 6A-6C show the implementation of the proposed device for chokes and transformers. The operation of the proposed device is as follows. When the power supply 2 is turned on, the voltage of the capacitor 4 is equalized to the level of the power supply. Release keys 5 and 6 before starting the brushed DC electric motor.

第1キー5を閉鎖した後、電源2、チョーク3、および第1キー5からなる回路に電流が現れる(図6A)。電流が最大値に達すると、第1キー5が開放される(図6B)。第1回路にはもはや電流が流れなくなり、チョーク3の巻線には電源の電圧を超える電位差(自己誘導のEMF)が現れる。チョーク3の巻線(L1)、ダイオード7(D1)、コンデンサ4(C)、および電源2でからなる第2回路に、電流が流れる。コンデンサ4は充電される。コンデンサの電圧が電源の電圧よりも高くなると、第2キー6が閉鎖される(図6C)。コンデンサ4(C)、変成器8(L2)、第2キー6(K2)、および電源2からなる第3回路に電流が流れる。コンデンサ4(C)は、電源との電圧レベルが等しくなるまで、電源の変成器8(L2)および第2キー6(K2)を介して放電される。電圧が等しくなると、第2キー6のK2が開放される。このサイクルが完了すると、第1キー5が閉鎖された後、すべてが繰り返される。 After closing the first key 5, a current appears in the circuit consisting of the power supply 2, the choke 3, and the first key 5 (FIG. 6A). When the current reaches the maximum value, the first key 5 is released (FIG. 6B). No current flows in the first circuit, and a potential difference (self-induced EMF) exceeding the voltage of the power supply appears in the winding of the choke 3. A current flows through the second circuit including the winding (L1) of the choke 3, the diode 7 (D1), the capacitor 4 (C), and the power supply 2. The capacitor 4 is charged. When the voltage of the capacitor becomes higher than the voltage of the power supply, the second key 6 is closed (FIG. 6C). A current flows through a third circuit including a capacitor 4 (C), a transformer 8 (L2), a second key 6 (K2), and a power supply 2. The capacitor 4 (C) is discharged via the power transformer 8 (L2) and the second key 6 (K2) until the voltage level with the power supply becomes equal. When the voltages become equal, K2 of the second key 6 is released. When this cycle is complete, everything is repeated after the first key 5 is closed.

説明および図示されるように、本発明は、第1回路と、第2回路と、第3回路と、を含み、第1回路は、電源と、誘導要素と、閉鎖位置にある第1キーと、を含み、第2回路は、電源と、誘導要素と、一方向に電流を流す要素と、バッファーエネルギーストレージと、開放位置にある第1キーと、を含み、第2回路は、誘導要素に二次電流を発生させ、二次電流は、誘導要素の周りに二次磁場を形成し、それによって誘導要素とバッファーエネルギーストレージで二次的に有用な仕事を生産し、一方向に電流を流す要素は、誘導要素に結合され、バッファーエネルギーストレージは、第1キーを介して電源のマイナスに結合され、第2回路はさらに開放位置にある第2キーを含み、第2キーは、誘導要素および電気負荷に結合され、電気負荷は、バッファーエネルギーストレージおよび一方向に電流を流す要素に結合され、第3回路は、電源と、バッファーエネルギーストレージと、電気負荷と、閉鎖位置にある第2キーと、開放位置にある第1キーと、を含む。 As illustrated and illustrated, the invention includes a first circuit, a second circuit, and a third circuit, the first circuit comprising a power supply, an inductive element, and a first key in a closed position. , The second circuit includes a power supply, an inductive element, an element that conducts current in one direction, a buffer energy storage, and a first key in an open position, and the second circuit is an inductive element. Generates a secondary current, which forms a secondary magnetic field around the inductive element, thereby producing secondary useful work in the inductive element and buffer energy storage, causing current to flow in one direction. The elements are coupled to the inductive element, the buffer energy storage is coupled to the negative of the power supply via the first key, the second circuit further contains the second key in the open position, the second key is the inductive element and Coupled to the electrical load, the electrical load is coupled to the buffer energy storage and the element that conducts current in one direction, and the third circuit is the power supply, the buffer energy storage, the electrical load, and the second key in the closed position. , The first key in the open position, and.

いくつかの態様では、デバイスは、誘導要素の内側に導入されたコアを含む、または一方向に電流を流す要素は、半導体ダイオードである、または第1キーは、第1回路の閉鎖および開放を介して、パルスを生成し、パルスの周波数およびパルスの範囲は、誘導要素の特性に基づいて決定される、または電源は、直流(DC)電源である、または誘導要素は、ユニバーサルブラシ付きDC電気モーターの一部を含み、電気負荷は、ユニバーサルブラシ付きDC電気モーターの独立した励起巻線を含む、または誘導要素および電気負荷は、永久磁石モーターである、または誘導要素は、永久磁石モーターの一部を含み、電気負荷は、ガルバニックエネルギーストレージである、または誘導要素は、チョークであり、電気負荷は、変成器である。 In some embodiments, the device comprises a core introduced inside the inductive element, or the element carrying current in one direction is a semiconductor diode, or the first key closes and opens the first circuit. Through, the pulse is generated and the frequency and range of the pulse is determined based on the characteristics of the inductive element, or the power source is a direct current (DC) power source, or the inductive element is a universal brushed DC electricity. Including part of the motor, the electrical load includes a separate excitation winding of a universal brushed DC electric motor, or the inductive element and electric load are permanent magnet motors, or the inductive element is one of the permanent magnet motors. The electrical load is a galvanic energy storage, or the inductive element is a choke and the electrical load is a metamorphic device.

本発明の好ましい実施形態の説明は、図示および説明の目的で提示される。網羅的であること、または開示された正確な形態に本発明を限定することは意図されていない。明らかに、多くの修正および変形は、当業者には明らかであろう。本発明の範囲は、以下の請求項およびその等価物によって定義されることが意図される。 Descriptions of preferred embodiments of the invention are presented for illustration and illustration purposes. It is not intended to be exhaustive or to limit the invention to the exact form disclosed. Obviously, many modifications and variations will be apparent to those of skill in the art. The scope of the invention is intended to be defined by the following claims and their equivalents.

さらに、「実施例」または「例示的」という言葉は、本明細書では、一例、例示、または図示として仕えることを意味するために使用される。「例示的」として本明細書に記載されている任意の態様または設計は、必ずしも、他の態様または設計よりも好ましいまたは有利であると解釈されるべきではない。むしろ、「実施例」または「例示的」という言葉の使用は、概念を具体的に示すことを意図している。本願で使用されるように、「または」という用語は、排他的な「または」ではなく、包括的な「または」を意味することが意図されている。すなわち、別段の指定がない限り、または文脈から明らかでない限り、「XはAまたはBを採用する」というのは、任意の自然な包含的な置換を意味することが意図されている。つまり、XがAを採用し、XがBを採用し、またはXがAとBの両方を採用している場合、「XはAまたはBを採用する」ということは、前述のいずれの場合でも満たされる。さらに、本願および添付の特許請求の範囲で使用される「a」および「an」という冠詞は、別段の指定がない限り、または文脈から単数形に指示されていることが明らかでない限り、一般に「1または複数」を意味すると解釈されるべきである。

Further, the terms "example" or "exemplary" are used herein to mean serve as an example, an example, or an illustration. Any aspect or design described herein as "exemplary" should not necessarily be construed as preferred or advantageous over other aspects or designs. Rather, the use of the words "example" or "exemplary" is intended to demonstrate the concept. As used herein, the term "or" is intended to mean a comprehensive "or" rather than an exclusive "or". That is, unless otherwise specified, or unless the context makes clear, "X adopts A or B" is intended to mean any natural inclusive permutation. That is, when X adopts A, X adopts B, or X adopts both A and B, "X adopts A or B" means in any of the above cases. But it will be satisfied. In addition, the articles "a" and "an" used in this and the appended claims are generally "unless otherwise specified, or unless it is clear from the context that they are singular. It should be interpreted to mean "one or more."

Claims (9)

第1回路と、第2回路と、第3回路と、を含むデバイスであって、
前記第1回路は、
電源と、
誘導要素と、
閉鎖位置にある第1キーと、を含み、
前記第2回路は、
前記電源と、
前記誘導要素と、
一方向に電流を流す要素と、
バッファーエネルギーストレージと、
開放位置にある前記第1キーと、を含み、
前記第2回路は、前記誘導要素に二次電流を発生させ、前記二次電流は、前記誘導要素の周りに二次磁場を形成し、それによって前記誘導要素と前記バッファーエネルギーストレージで二次的に有用な仕事を生産し、
一方向に電流を流す前記要素は、前記誘導要素に結合され、
前記バッファーエネルギーストレージは、前記第1キーを介して前記電源のマイナスに結合され、
前記第2回路はさらに開放位置にある第2キーを含み、前記第2キーは、前記誘導要素および電気負荷に結合され、前記電気負荷は、前記バッファーエネルギーストレージおよび一方向に電流を流す前記要素に結合され、
前記第3回路は、
前記電源と、
前記バッファーエネルギーストレージと、
前記電気負荷と、
閉鎖位置にある前記第2キーと、
開放位置にある前記第1キーと、
を含み、
前記バッファーエネルギーストレージは、全体を通じてゼロより大きいままであり、それによって前記電源を充電する、デバイス。
A device including a first circuit, a second circuit, and a third circuit.
The first circuit is
Power supply and
Inducing elements and
Including the first key in the closed position,
The second circuit is
With the power supply
With the guiding element
An element that allows current to flow in one direction,
Buffer energy storage and
Including the first key in the open position,
The second circuit generates a secondary current in the inductive element, which forms a secondary magnetic field around the inductive element, thereby secondary to the inductive element and the buffer energy storage. Produce useful work,
The element, which carries an electric current in one direction, is coupled to the inductive element.
The buffer energy storage is coupled to the negative of the power supply via the first key.
The second circuit further includes a second key in an open position, the second key being coupled to the inductive element and an electrical load, the electrical load being the buffer energy storage and the element carrying current in one direction. Combined with
The third circuit is
With the power supply
With the buffer energy storage
With the electric load
With the second key in the closed position,
The first key in the open position and
Including
The device, wherein the buffer energy storage remains greater than zero throughout, thereby charging the power source.
前記誘導要素の内側に導入されたコアをさらに含む、請求項1に記載のデバイス。 The device of claim 1, further comprising a core introduced inside the inductive element. 一方向に電流を流す前記要素は、半導体ダイオードである、請求項1に記載のデバイス。 The device according to claim 1, wherein the element that allows current to flow in one direction is a semiconductor diode. 前記第1キーは、前記第1回路の閉鎖および開放を介して、パルスを生成し、パルスの周波数およびパルスの範囲は、前記誘導要素の特性に基づいて決定される、請求項1に記載のデバイス。 1. device. 前記電源は、直流(DC)電源である、請求項1に記載のデバイス。 The device according to claim 1, wherein the power supply is a direct current (DC) power supply. 前記誘導要素は、ブラシ付きDC電気モーターの一部を含み、前記電気負荷は、前記ブラシ付きDC電気モーターの独立した励起巻線を含む、請求項1に記載のデバイス。 The device of claim 1, wherein the inductive element comprises a portion of a brushed DC electric motor , wherein the electric load comprises an independent excitation winding of the brushed DC electric motor . 前記誘導要素および前記電気負荷は、永久磁石モーターである、請求項1に記載のデバイス。 The device of claim 1, wherein the guiding element and the electrical load are permanent magnet motors. 前記誘導要素は、永久磁石モーターの一部を含み、前記電気負荷は、ガルバニックエネルギーストレージである、請求項1に記載のデバイス。 The device of claim 1, wherein the inductive element comprises a portion of a permanent magnet motor and the electrical load is galvanic energy storage. 前記誘導要素は、チョークであり、前記電気負荷は、変成器である、請求項1に記載のデバイス。 The device of claim 1, wherein the inductive element is a choke and the electrical load is a transformer.
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