BE1027815B1 - Hulpmotor en aandrijving daarmee uitgerust - Google Patents

Abstract

Hulpmotor met een rotor (2) en een stator (3), waarbij: - de rotor (2) een symmetrievlak (12) bevat doorheen zijn rotatieas (X-X') en een aantal magneetparen (6a, 6b) in een magneethouder (7) van niet magnetisch geleidend materiaal, waarbij de magneetparen (6a, 6b) in twee reeksen zijn verdeeld, respectievelijk een eerste reeks magneetparen (6a) die met hun noordpool (N) gericht zijn naar een axiaal uiteinde (5b) van de rotor (2) en een tweede reeks magneetparen (6b) die met hun noordpool (N) gericht zijn naar het ander axiaal uiteinde (5b) van de rotor (2), de stator (3) is samengesteld uit twee U-vormige statorspoelen (14) die aan weerskanten van de rotor (2) en op een afstand ervan met hun vrije uiteinden (21) naar elkaar zijn gericht, waarbij elk statorspoel (14) is samengesteld uit een U-vormig magnetisch geleidende statorkern (16) en een gesloten spoel gevormd door een elektrisch geleidende draad (18) die over de lengte van de statorkern (16) rond de statorkern (16) is gewikkeld en die kortgesloten is door de uiteinden met elkaar te verbinden.

Description

Hulpmotor en aandrijving daarmee uitgerust. { De huidige uitvinding heeft betrekking op een huipmotor. 9 Meer speciaal is de hulpmotor van de uitvinding bedoeld om | samen te werken met een hoofdmotor of andere 9 hoofdaandrijving ter vorming van een samengestelde motor of : zandrijving, waarbii de hulpmotor door de hoofdmotor of | 10 aandrijving wordt aangedreven en hierdoor zelf een 9 aandrijfvermogen ontwikkeld dat opgeteld bij het aandrijfvermogen van de hoofdmotor gorge VOOr sen gezamenlijk vermogen dat groter is dan de vermogen van de hooïdmoteor zonder hulpmotor. 35 Dit betekent dat voor een gegeven belasting met een gegeven opgeslorpt vermogen, de hoofdrotor minder vermogen zal moeten ontwikkelen in samenwerking met de huipmotor dan zonder de hulpmotor,

Dankzij de hulpmotor zal het rendement van de samengestelde motor aanzienlijk verbeteren, Hiertoe betreft de uitvinding een atypisch opgebouwde 254 hulpmotor met een rotor en een stator, waarbij: - de rotor bedoeld is om in rotatie aangedreven te worden door een motor of andere aandrijving, waarbij de rotor een eerste en een tweede axiaal eindvlak bevat en een symmetrievilak dcorheen zijn rotatieas en een reeks magnectparen bevat die gevat zitten in een magneethouder van niet magnetisch geleidend materiaal, waarbij elk magneetpaar een noordpool en een zuidpool bezit met de | noordpool aan Gen axiaal uiteinde van de rotor en de { zuidpcol aan het andere aziaal uiteinde, en waarbij de | magneetparen in omtreksrichting zijn verdeeld over de | > eindvlakken in twee reeksen, respectievelijk een eerste 9 reeks van één of meer magneetparen aan één zijde van het | symmerrieviak en een tweeds reeks van één of meer 9 magneetparen zaan de andere zijde van het symmetrievlak, | waarbij de magneetparen van de eerste reeks met hun 9 10 noordpool gericht zijn naar één axiaal uiteinde van de 9 rotor, terwijl de magneetparen van de Lweede reeks met hun 9 noordpool gericht zijn naar het ander axiaal uiteinde van 9 de rotor, - de stator is samengesteld uit minstens twee U-vormige statorspoelen, elk aan één kant van de rotor en met hun vrije uiteinden tegenover één of meer magneetparen van de rotor en op een afstand ervan, waarbij elk statorspoel is samencesteld uit een U-vormig magnetisch geleidende statorkern en een gesicten spoel Gevormd door een elektrisch geleidende draad die over de lengte van de kern of een gedeelte ervan rond de kern is gewikkeld en die kortgesloten is door de uiteinden met elkaar Le verbinden.

Kenmerkend voor deze atypische opbouw ten opzichte van een klassieke elektromotor zijn:

- het feit dat de hulpmotor geen externe elektrische voedingsbron nodig heeft dit in tegenstelling tot een kiassieke elektromotor die stroom nodig heeft om te kunnen functioneren:

- het feit dat de statorspoelen op zichzelf gesloten zijn, dit in tegenstelling Lot de elektrospoelen van

{ een klassieke elektromotor waarvan de uiteinden op een | stroombron mosten aangesloten worden; her feit dat bij de huipmctor een grote luchtsrieet | tussen de stator en de rotor de voorkeur geniet, dit | 5 in tegenstelling tot een klassieke elektromotor waarin 9 de luchtspleet zo nauw mogelijk moet zijn voor een 9 goed rendement; | = de kern van de statorspcelen van de hulpmotor uit een 9 sterk magnetisch geleidbaar materiaal is opgebouwd met 9 LG een zo klein mogelijke magnetische weerstand, dit in 9 tegenstelling tot sen kiassieke slektromctor waarin de 9 kern is opgebouwd uit plaatjes uit dynamobiik, dit met het oog op een maximale magnetische weerstand on l'aucoultstromen maximaal te beperken; — de magneethouder van de rotor is vervaardigd uit een magnetisch niet-geleidend materiaal, dit met bedoeling om maximaal gebruik te maken van het magnetisch veld van de magneten zonder magnetische verliezen zoals deze zich voordoen bij klassieke elektromotoren door het transport van de veldlijnen in het ijzeren juk of mantel van de rotor of de stator.

Vooral verassend is dat door het op zichzelf (kort)siuiten van de statorspoelen het effect bekomt zoals hiervocr beschreven, namelijk een toename van net vermogen van de samengestelde motor, Bij een kortsluiting van de spoelen in een klassieke elektromotor wordt er helemaal geen vermogen ontwikkeld, Bij voorkeur liggen de minstens Lwee stactorspoelen in senzelfde vlak docrheen de rotatieas van de rotor en liggen

‘ BE2019/5857

A : met hun benen symmetrisch ten opzichte van een vlak doorheen de rotatieas. { volgens een praktische uitvosringsvoerm is de magnesthouder | 5 van de rotor wielvormig uitgevoerd met een binnenring en 9 cen buitenring verbonden door spaken die ruintes definiëren 9 waarin de magneerparen zijn geval. | Zuike magneethouder is relatief eenvoudig te realiseren, 9 10 bijvoorbeeld in niet-magnetisoh geleidende kunststof er : zocdenig te dimensicneren dat hij de sterke afstoot- en : aantrexkingskrachten tussen magneten kan cpvangen on de | magneten op hun plaats te houden, In dit geval geniet het de voorkeur dat de magneten spievormig zijn uitgevoerd en elk magneetpaar de ruimte opvuit tussen twee spaken van de magneethouder.

Zuike magneten kunnen bijvoorbeeld door lasersnijden worden bekomen, De magneten van de magneetparen worden bijvoorbeeld rug aan rug tegen elkaar door middel van een pers of dergelijke worden aangebracht in de ruimte tussen de spaken van de magieethouder.

Bij voorkeur zijn de magneten permanente magneten, alhoewel elektromagneten niet uitgesloten zijn.

Een voordeel van permanente magneten is dat zij geen stroom verbruiken of nodig hebber.

Necdymium magneten genieten hierbij de voorkeur. | De rotor kan in twee diametraal tegenover elkaar gelegen 9 ruimtes tussen de spaken zijn opgevuld met stabilisatieicoo | 2 waarmee de rotor kan worden uitgebalanceerd en die Levens { de roi van de rotor als vliegwiel versterkt. 9 Het stabilisatieioood vormt de scheiding tussen de eerste en 9 de Lweede reeks magneetraren, 9 10 | Bij voorkeur zijn de magneten in de ruimtes tussen de # spaken opgesloten door twse sterke kunststof deksels die niet magnetisch geleidend zijn, bijvoorbeeld deksels uit polycarbonaat, die aan weerskanten tecen de magneethouder zijn bevestigd, Uit veilicheidsoverwegingen kan de rotor ingepakt worden met een koolstofvezel versterkt doek gefixeerd door midde. van epoxyhars, dit om eventueel loskomende partikels uit de rotor te kunnen tegenhouden. De statorxernen van de statorspoelen zijn bij voorkeur uitgevoerd als een vol ijzeren kern, bijvoorbeeld uit warmgewalst staal zoals steal S235JR.

Dit soort materiaal heeft de eigenschap een zeer lage magnetische weerstand te hebben en dus een zeer grote magnetische geleidbaarheid te hebben, wat de gunstige werking van de hulpmotor ten goede komt.

| BE2019/5857 ; 6 9 Voor wat de stator betreft, geniet het de voorkeur dat de 9 wikkelingen van het statorspoei zich inodrecht uitstrekken | op de lengterichting van de statorkern, zodat de veldlijnen 9 van het magnetisch veld doorheen de kern loodrecht 9 Bb georiënteerd zijn op de wikkelingen, waardoor de in de 9 wikkelingen geïnduceerde stromen maximaal zijn en het 9 beoogde resultaat van de uitvinding ook maximaal is, Bij voorkeur is elke statorkern on zijn beide vrije uiteinden voorzien van een poolschcen uit magnetisch geleidend materiaal met een naar de rotor gericht captatievlak voor het capteren van het magnetische veld afxomstig van de magneetparen van de rotor.

Deze poolschonen zijn bedoeld voor het maximaal capteren en richten van de magnetische veldiijnen in axiale richting icodrecht cp dit captatieviak, waardoor een maximaai aantal valdiijnen gedwongen wordt om via de statorkern te passeren, De uitvinding heeft ook betrekking op een motor of aandrijving die is samengesteld uit een hulpmotor volgens de uitvinding die in rotatie wordt aangedreven of aangedreven kan worden door een aandrijfmotor of andere aandrijving.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te Lonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een vocrkeuroragende uitvoeringsvorm beschreven van hulpmotor volgens de uitvinding en van een aandrijving daarmee uitgerust, met verwijzing maar de bijgaande | tekeningen, waarin: 9 figuur 1 schematisch en in perspectief sen hulpmotor 9 5 volgens de uitvinding weergeeft; 9 figuur 2 een zicht geeft van de rotor volgens pijl F2 9 in figuur 1, met een aanduiding ven de relatieve | positie van de poolschoenen: 9 figuur 3 een zicht weergeeft zoals dat van figuur 2, 9 id maar de rotor verdraaid over een hoek H: [ figuur 4 een zicht weergeeft volgens pijl Fd in figuur 9 1, maar met de rotor verdraaid over 590": de figuren 5 en 6 een zicht weergeven zoals dat van figuur à, maar in twee mogelijke onbelaste rustposities van de rotor; figuur 7 een grafiek weergeeft van de spanning in de statorspoelen in functie van de tijd: Figuur 8 schematisch een elektrische kring voorstelt van een statorwikkeling van de huipmctor van figuur l: figuur 9 een alternatieve uitvoeringsvorm toont van figuur 2, De in figuur 1 weergegeven hulpmotor 1 volgens de uitvinoing bevat een rotor 2 en een stator 3.

De rotor 2 is voorzien van een as 4 waarmee de rotor 2 vrij roteerbaar rond een geometrische as X-X’ is gelagerd in niet weergegeven vaste lagers. De stator 3 is bevestigd in een niet weergegeven niet magnetisch geleidend vast frame.

; & BE2019/5857 De rotor £ is voorzien van twee axiale eindvlakken 5, respectievelijk een eerste eindvlak Sa aan één zijde en een 9 Lweede axiaal eindvlak 5b aan de andere zijde, 3 > De rotor 2 bevat een reeks magneten 6 die gemonteerd zijn # in een magneethouder 7 uit een niet magnetisch geleidende | kunststof, | De magneethouder 7 is in dit geval uitgevoerd als een wiel 9 19 met een binnenring 8 die op de as 4 is bevestigd en een 9 buitenring 53 die met de binnenring & is verbonden door # middel van radiale spaken 10 die ruimtes 11 definiëren # waarin de spievormidge magneten 6 zijn gevat. De magneten & zijn paarsgewijs rug aan rug als magneetparen 52 en 6b in de ruimtes 11 geperst, waarbij de magneetparen Ga en 6b een noordpool N en een zuidpool Z bezitten waarmee de magneetparen 6a en 6b naar de eindvlakken 5a en 5b zijn gericht.

De rotor 2 Lis door een symmetrievlak 12 dat door de geometrische as K-X’ loopt verdeeld in twee helften, respectievelijk sen eerste helft die een serste reeks magneetparen ba bevat die met hun noordpoci N naar het eerste eindvlak Sa van de rotor 2 zijn gericht en met hun zuidpool Z naar het Liweede eindvlak Sb zijn gericht, terwijl de iweede helft een tweede reeks magneetparen &b bevat waarvan de polariteiten zijn omgedraaid en die dus met hun noordpool N naar het tweede eindvlak 5b van de rotor 2 zijn gericht en met hun zuidpool Z naar het eerste eindviak ba zijn gericht.

in het weergegeven voorbeeld van de figuren zijn er { achtentwintig magneten, die verdeeld zijn in veertien { magneetparen 5a en 6b, respectievelijk zeven magneetparen | ba van de eerste reeks en zeven macneeilparen 6b van de | 5 tweede reeks. 9 Het eantal magneelparern 6a en #6 kan variëren van het | voorncende aantal, gaande van één magneetpaar 6a en één 9 magneetpaar 60 Lot meerdere magneetparen van elk type 6a en 9 De magneten 6 zijn in het voorbeeld sterke permanente | magneten, in het bijzonder neodymium magneten, die 9 paarsgewijs de ruimte 11 opvulien tussen twee spaken 10 van is de magneethouder 7. In het voorbeeld zijn alle ruimtes 11 opgevuld met magneten, met uitzondering nochtans van twee diametraal tegenover elkaar geiescen ruimtes 11 die door het symmetrievlak 12 doormidden worden gesneden en die gevuld zijn met stabilisatielood 13 dat als het ware een scheiding vormt tussen de magneetparen Sa en 55. De ruimtes 11 zijn bij voorkeur afgedekt met een niet weergegeven deksel uit polycarbonaat of dergelijke aan weerszijden van de rotor en die op de magneethouder 7 zijn bevestigd ter opsluiting van de magneten 6 en van het stabiiisatieloco 13. De stator 3 is samengesteid Uit Lwee S-vormige statorspoelen lé gelegen in eenzeliïde vlak doorheen de

I BE2019/5857 : 10 geometrische rotatieas X-X’ van de rotor 2, waarbij deze statorspoelen 14 symmetrisch zijn gelegen ten opzichte van net mediaanviak 15 van de rotor 2. | 5 De statorspoelen 14 zijn opgebouwd rond U-vormige | statorxernen 16 uit een magnetisch geleidend materiaal zoals warmgewalst staal van het type 2235JR of dergelijke | met een zeer goede magnetische geleidbaarheid. : 10 De Sstatorkernen 16 zijn met hun benen 17 in elkaars : verlengde gelegen, evenwijdig met de geometrische as X-X’ 9 en met hun vrije uiteinden 18 naar elkaar gericht en op een | afstand van de rotor 2 tegenover de magneten 6 in rotor 2. De benen 17 liggen op eenzelfde afstand van de geometrische as NX, De statorspoelen 14 zijn gesloten spcelen die gevormd worden door een elektrisch geleidende draad 18 die over de 22 lengte van de sLatorkern 16 rond de statorkern in wikkelingen 19 is gewikkeld en die Kortgesioten is door de uiteinden elektrisch met elkaar te verbinden, hetzij rechtstreeks of onrechtstreeks via het andere statorspoel.

Beide spoelen kunnen in serie of in parallel aangesloten worden zonder verlies van eigenschappen van de hulpmotor.

De wikkelingen 19 strekken zich loodrecht uit op de lengterichting 20 van de statorkern 16 en zijn over de voliedige of nagenceg volledige lengte van de statorkern 16 aangebracht in dicht tegen elkaar aansluitende wikkelingen, bijvoorbeeld 3000 wikkelingen per statorspoel 14, ; De wikkelingen 13 rond de statorkern 16 zijn bijvoorbeeld = gewikkeld uit geïsoleerde koperdraad en extra elektrisch geïsoleerd van het kernmateriaal door migdel van ; transformatorpapier en van tape met hoge elektrische ; isolatieweerstand. ; 10 Eike statorkern 16 is op zijn beide vrije uiteinden 2 | voorzien van een pooischoen 22 uit magnetisch geleidend : materiaal, bijvoorbeeld uit hetzelfde materiaal als dat van | de statorkernen 16.

De poolschoenen 22 zijn in het voorbeeld van de tekeningen gevormd uit plaatmateriaal waarin de vorm van een ringsegment is uitgesneden, bijvoorbeeld door lasersnijden, De pooischoenen 22 zijn Legen de uiteinden 21 bevestigd en strekken zich loodrecht uit op de benen 17 van de statorkernen 16, met een captatievlak 23 dat naar de rotor & is gericht en in radiale richting gesitueerd is tegenover de macneren 6, De oppervlakte van het captatievlak 23 is groter dan de opoerviakte van de dwarsdoorsnede van de statorkern 16 aan zijn vrije uiteinden 21.

De stater 3 met zijn poolschoenen 22 bezit een symmetrievlak 24 Inodrecht op het medisanvlak 25 van de statorkernen 15.

| 15 BE2019/5857 De poolschoenen 22 strekken zich in omtreksrichting uit met | een breedte À die minstens gelijk is aan de breedte B van | dêr magneetpaar ba, 6b van de rotor 2 op eenzelfde radiale : afstand, bijvoorbeeld over een À breedte van ongeveer drie | a pcolschoenen 22, zoals afgebeeld in figuur 2, en in de 9 radiale richting een lengte © hebben die gelijk of groter F is dan de radiale lengte D van de magneten €, 9 Tussen de poclschoenen 22 en de rotor Z is sen luchtspieet 26 gelaten met een breedte E van bijvoorbeeld 30mm, bij voorkeur van minstens 50 mm en het liefst van minstens 70mm in axiale richting X-X’ gemeten. Dergelijke grote luchtspieet 26 is gunstig om er voor te zorgen dat de magnetische veldlijnen de weg kiezen van de minste magnetische weerstand door de poolkernen en er dus zo weinig mogelijk veldlijnen ontsneppen uit de spleet 26 door iangs de omtrek van rotor over te springen tLtussen de magneten van een éénzelfde magneetpaar Sa, 6b.

Het magnetisch evenwicht met betrekking tot de afstand E tussen de rotor 2 en de statorcaptatievlakken 23 dient te worden afgesteld in functie van het vermogen van de aandrijfmotor 28, de gewenste snelheid van de rotor Z en net totaal asvermogen van de hulpmotor 21 en van de aandrijfmotor dat men nastreef.

In de figuren l en 2 is de rotor weergegeven in sen rustpositie, waarbij de magneetparen 6a aan één zijde van het symmetrievlak 24 zijn gelegen en de magnselparen 6b symmetrisch aan de andere zijde van dit symmetrievlak 24 zijn gelegen en het stabilisatielood 13 zich rond dit { symmetrievlak 24 uitstrekt, | in feite zijn er twee rustposities, namelijk een eerste | 5 rustpositie zoals deze van de fiqguren 1 en 2 waarin de 9 magneetparen Ga bovenaan zijn gelegen en magnestparen 6b onderaan en een tweede rustoositie waarin de rotor ten 9 opzichte van de eerste rustpositie over een halve toer is | verdraaid en waarin de magneetparen 6a nu onderaan zijn 9 12 gelegen en de magneetparen &b zich bovenaan bevinden.

9 In rust zal de rotor automatisch terugkeren naar één van beide rustposities onder invloed van de magnetische krachten russen de magneten 6 en de poolschoenen 22 die dan in evenwicht zijn. ben verdraaiing van de rotor 3 wordt in het vervolg van de beschrijving aangeduid met een hoekverdraaiing H van de rotor 3 ten opzichte van de eerste rusttoestand van de figuren 1 en 2, zoals afgebeeld in figuur 3. in figuur 4 is een toestand weergegeven waarin de rotor 2 over en hoek H van 90° is verdraaid en het stabilizatieloog zich tussen de poolschoenen 22 bevindt.

In figuur 5 is de situatie weergeceven van de eerste rusttoestand, waarbij H gelijk is aan0°. In deze toestand worden de magnetische veldlijnen 27 sterk geconcentreerd in de statorkernen 16 en in de luchtspleten waar de veldlijnen bijna axiaal worden uitgelijnd door de aanwezicheid van de poolschoenen, Er ontsnappen als het ware geen of bijna geen veldlijnen uit de luchtspleet, zodanig dat maximaal kan | gebruik gemaakt worden van het magnetisch veld veroorzaakt door de magneten 6.

9 5 Hierdoor ontstaat er in deze positie een sterke magnetische 9 flux F in de statorkernen 16 die in dit geval in 9 uurwijzerzin verloopt. | In figuur 6 is de situatie weergegeven van de Lweede : 18 rusttcestand, waarbij H gelijk is 180°, In dit geval is de 9 magnetische flux omgekeerd van richting en verloont nu in # Ctegenwijzerzin, De huipmotor 1 is bedoeld om te worden aangedreven door een elektrische motor 28 of om het even welke andere aandrijving zoals afgebeeld in figuur 4, die samen een samengestelde motor of aandrijving 29 vormen waarmee sen generator of andere mechanische belasting 30 kan worden aangedreven, Proefondervindeliik kan cp de volgende manier het verassend effect van de op zichzelf gesloten statorspcelen 14 worden aangetoond, Wanneer de statorspoelen 14 elektrisch worden onderbroken en de rotor 3 door de aandrijfmotor 28 onbelast wordt aangedreven Gi] sen bepaald toerental en dan de statorsposien lé plots worden (kort)gesloten, dan stelt men verassend genoeg vast dat de motor 29 plots sterk begint te versnellen en dat tegelijkertijd de door de aandrijfmotor

; BE2019/5857 28 opgeslorpte elektrische stroom en elektrisch vermogen # sterk afnemen, | Dit berekent dat door het (kortsluiten van de | > statorspoeien 14 de hulpmotor 1 de aandrijfmotor 28 9 ondersteunt en een bijkomend vermogen levert, één en ander 9 zodanig dat er meer vermogen van de aandrijfrotor 9 beschikbaar wordt voor het aandrijven van een belasting 30, : 12 Door het variërend magnetisch veld in de statorspoelen 22 9 wordt er in de wikkelingen 1% van de statorspcelen 22 een | scanning geïnduceerd. 9 Meting van de spanning V in een open statorspoel 14 in | 15 functie van de tijd in milliseconde bij aandrijving van de rotor 3 aan 1500 toeren per minuut levert een grafiek op zoals weergegeven in figuur 7. Deze grafiek geeft en atypisch resultaat in die zin dat bij zen zuivere inductieve keten men een zuiver sinusvormig spanningsverioop kent met een pericde van 40 ms bij 1500 tceren per mnuut waarin de maximum spanning wordt opgebouwd in een kwart van de periode, zijnde 10 ms, en cok weer wordt afgebouwd tot nul in een dezelfde tijdspanne.

in het geval van de uitvinding bekomt men een periodieke grafiek met sen zelfde periode T van 40 ms als de zuivere sinusvorm, maar die afwijkt van de zuivere sinusvorm doordat in dit geval de maximum spanning vanaf nul wordt opgebouwd in een veel kleinere tijdspanne, nemelijk in het voorbeeld van figuur 7 in een tijdspanne ti en t3 van 2,5

- BE2019/5857 16 ms en daarna terug afgebouwd tot nul in een veel langere tijdsecanne £2Z en td van 17,5 ma. De nulpunten komen overeen met de posities waarin het stabilisatielood 13 voorbij de poolschoenen 22 passeert, : namelijk bij sen hoekverdraaiing H van 20° en 270° van de 9 rustposities van de rotor 2. : De magnetische flux F door de statorkernen 16 en de stroom | 10 door de gesloten statorspoelen verlopen in dezelfde zin, | Bij 50” en 270° verandert de magnetische flux plots van | richting en bouwt cp in een zeer korte tijdspanne tl en t3. Het statorspoel 14 onderhevig aan de opkomende flux boust zelf een magneetveld op in tegengestelde richting van de opkomende flux veroorzaakt: door de roterende rotor 2, Dit gebeurt in de tijdspannes tZ en té. Tijdens deze cyclus bouwt het statorspoel 14 zijn eigen magneetveld rond het statorscoal 14 onp, Hierbij speelt de wer van LENZ die zeot dat een inductiestroom de richting heeft waarbij hij de oorzaak van zijn ontstaan Legenwerkt.

De flux F doorheen het statorspoel 14 veroorzaakt daarbij een tTegenfiux tijdens de tijdspannes t2 en td. Wanneer Het magneetveld en de [lux wijzigt in korte de Lijdspannes tl en t3 ontstaat er daarentegen een meeflux

| 47 BE2019/5857 en geoft de inductieve weerstand het statorspoel 14 zijn opgebouwd vermogen (door zijn eigen magneetveld) af. | De wikkelingen 19 van de statorspoelen 14 worden gekenmerkt | & door hun windingsweerstand Bw en hun windingscapaciteit | Ow. 9 De windinosweerstand RW wordt bepaald door de elektrische 9 weerstand van de wikkelingen 19 die bijvoorbeeld rond de 62 | 19 Ohm ligt voor een geïsoleerde koperdraad bij 30000 wikkelingen, De wikkelingen 19 die naast elkaar zijn geplaatst zorgen voor de windingecapaciteit Cw, Dit houdt in dat tussen Lwee L5 wikkelingen 19 van een statorspoel 14 er een parasiisire capaciteit wordt opgebouwd zoals schematisch is voorgesteld in figuur B, Het is deze capaciteit die in de tijdspannes t2 en 14 wordt opgebouwd voor de werking van de huipmotor 1 dat belangrijk is, en die als interne elektromagnetische bron functioneert in de tijdspannes tl en Li.

Tijdens het roteren van de rotor 2 met zijn magneten 6 kunnen de statorspoelen 14 worden aanzien zoals in het elektrisch schema van {figuur 8. Het totaal van de strooicapaciteiten tussen elke wikkeling 19 van de statorsgpoel 14 is aangegeven in dit schema als een capaciteit Cw die parallel met de wikkelingen 1% en hun wikkeiweerstand Ew verschijnen.

Uit dit schema kan afgeleid worden dat alle eigenschappen aanwezig zijn om de kortgesioten statorspoelen 14 te kunnen aanzien als sen interne elektrisch kring met bron (windingscapacitiet CW) # en aangesloten weerstand RW. { 5 Tijdens de tijdspannes t2 en té bouwt het statorsgpoel 14 9 zijn magnetisch veld op en bewaart de energie in zijn 9 magnerisch veld.

Bij de cvergang naar de tijdepamnes ti en $ t3 wordt deze opgebouwde energie plots teruggegeven aan 9 zijn externe bron, zijnde de rotor 2, door het magnetiseren : 10 van de ijzeren statorkern 16 ten gevolge van de voornoemde meeflux, waarbij er daarbij een Lorentzkracht ontstaat in het kernmateriaal van de statorkern 16 die in de draairichting van het draaiveld van de rotor 2 is gericht, met ais gevolg een versnelling van de rotor 2. 15 Het is duidelijk dat het aantal en de vorm en dimensies van de magneten 6 en magneelparen Ga en 6b verschillend kunnen zijn, evenals als deze van de magneethouder 7, 20 Ook de vorm en dimensies van de noolschoenen kunnen geoptimaliseerd worden en kunnen in de breedte overlappen met een verschillend aantal magneten 6, met een breedte A die groter of kleiner is dan de breedte B van een maoneet & of van meerdere aangrenzende magneten 6 samen. 25 De poolschoenen 22 Kunnen desgevallend wegegelaten worden waarbij de uiteinden 21 van de benen 17 van de statorkern zelf als captatieviak 23 fungeren met een voldoende groot opperviak en met een voldoende overlap met sen of meer magneten 6 van de rotor 2,

9 In figuur 3 is een voorbeeld weergegeven van een rotor 2 { waarbij er slechts twee magneetparen zijn, namelijk één | magneetpaar Ga en één magnsetpaar 66 die bijna een | voiledige haive cirkelsector beslaan. | In dit geval dient het de voorkeur dat de poolschcenen 22 9 ook breder zijn uitgevoerd, bijvoorbeeld met een breedte A 9 die ook bijna een halve cirkelsector beslaat, 9 12 Het is niet uitgesioten dat voor eenzelfde rotor 2, twee of [ meer stators 3 worden tcoegepast, bijvoorbesid twee stators 9 3 die over een hoek van 90° ten cprichte van elkaar zijn 9 verdraaid, Het is evermin uitgesloten dat de twee statorspcelen 14 zich niet in een eenzelfde vlak uitstrekken doorheen de rotatieas X-X" van de rotor 2, maar dat bijvoorbeeld de statorspoelen zich uitstrekken in een vlak of in twee vlakken loodrecht co de rotatieas. In dit geval kunnen de 2 pcolschoenen 22 bijvoorbeeld zijdelings tegen de benen 17 van de statorkern 16 zijn voorzien.

Het spreekt voor zich dat de aandrijfmotor 28 niet noodzakelijk een elektrische motor hoeft te zijn, maar elk ander type van motor of andere aandrijving.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een hulpmotor volgens de uitvinding en aandrijving daarmee uitgerust kunnen in allerlei vormen

: 20 : en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinging te treden.

Claims (1)

1. Conclusies. | Ll.” Huipmotor met een rotor (2) en een stator (3), daardoor | 5 gekenmerkt dat: 9 - de rotor (2) bedoeld is om in rotatie aangedreven te 9 worden door een aandrijfmotor (28) of andere aandrijving, 9 waarbij de rotor {2} een eerste en een LIweede axiaal | eindviak (Ba,5b) bevat en een symmetrievlak (12) doorheen : +9 zijn rotatieas {X-X’} en een aantal magneetparen (6a, 6b} | bevat die gevat zitten in een magneethouder (7) van niet 9 magnetisch geleidend materiaal, waarbij elk magneeltpaar een 9 noordpool (N} en een zuidpool (2) bezit met de noordpool # aan één axiaal uiteinde (5) van de rotor {2} en de zuidpool 9 15 aan het andere axiaal uiteinde (5), en waarbij de 9 magneetparen (ba,6b} in omtrekrichting zijn verdeeld over de eindvlakken (5) in twee reeksen, respectievelijk een cerste reeks van gen of meer magneetcaren ita, 6b) aan één zijde van het symmetrievliak (125 en een iweede reeks van sen of meer magnselparen (6a,6b} aan de andere zijde van het symmetrievlak {12}, waarbij de magneetparen (6a} van de eerste reeks met hun noordpool (IN) gericht zijn naar éên axiaal uiteinde (ha) van de rotor {2}, terwijl de magneetparen (6b} van de tweede resks met hun noordpool (N) gericht zijn naar het ander axiaal uiteinde {5b} van de rotor {2}, - de stator (3) is samengesteld uit minstens twee U-vormige statorspoelen {14}, elk aan één kant van de rotor (2) en met hun vrije uiteinden {21} tegenover één of meer magneetparen (64, 6D} van de rotor {2} en op een afstand ervan, waarbij elk statorspoel (14) is samengesteld uit een

   | 29 BE2019/5857 | U-vormig magnetisch geleidende statorkern (16) en sen | gesloten spoel {(l4a) gevormd door een elektrisch geleidende | draad (18} die over de lengte van de statorkern (16) of een 9 gedeelte ervan rond de statorkern (16) is gewikkeld en die | 5 kortgesioten is door de uiteinden met elkaar te verbinden. 9 2.7 Hulpmotor voigens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat | de minstens twee statorspoelen (14) in eenzelïde vlak zijn 9 gelegen doorheen de rotatieas {(X-X"} van de rotor {2} en 9 19 symmetrisch ten opzichte van een vlak doorheen de rotatieas 9 (X-X'}. 9 3. Hulpmotor volgens conclusie 1 of 2, daardoor gekenmerkt dat de magneethouder {7} van de rotor {7} wielvormig is uitgevoerd met een binnenring (8) en een buitenring (9) verbonden door spaken (10) die ruimtes definiëren waarin de nagneetparen (Ga, 6D) zijn gevat.

   4.- Hulpmotor volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat de magneten (63 spievormig zijn uitgevoerd en alk magneetpaar (63, 6D} de ruimte {13} opvult tussen {wees spaken (10) van de magneethouder (7). >." Hulpmotor volgens conciusie 3 of 4, daardoor gekenmerkt: dat de magneten (6) van de magneetparen (6a,6b} rug aan rug tegen elkaar zijn aangebracht in de ruimte ({ilj tussen de spaken {10} van de magneethouder (7),

   4. Hulpmotor voigens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de magneethouder {7} is vervaardigd uit kunststof.

   As BE2019/5857

   AS

   7. Buipmotor volgens één van de voorgaande conclusies, 9 daardoor gekenmerkt dat de magneten (6) permanente magneten : zijn. | 3 B.- Hulomotor volgens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de magneten (6) necdymium magneten | zijn. | 3. Hulpmotor volgens éên van de conclusies 3 tot 8, daardoor gekenmerkt dat de magneetparen (6a,6b} elk een ruimte {il} tussen de spaken (10} opvulien,

   19.- Hulpmotor volgens één van de conclusies 3 tot 3, daardoor gekenmerkt dat de magneten {6} in de ruimtes {11} tussen de spaken (10) zijn opgesloten door twee kunststof deksels die aan weerskanten Legen de magneethouder {7} zijn bevestigd. il.- Hulpmotor volgens conclusie 10, daardoor gekenmerkt dat de deksels vervaardigd zijn uit polycarbonaat.

   12.- Hulpmctor voigens één van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de rotor {2} is ingepakt in een koolstofvezel versterkt doek gefixeerd door middel van epoxyhars, 13,- Huipmotor volgens éên van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de statorkern (16) van de statorspoelen {14} sen vol ijzeren kern is,

   . BE2019/5857 24 14,- Hulpmotor volgens één van de voorgaande conciusies, | daardoor gexenmerkt dat ce statorkxerr {16} Van de statorspoelen {14} is vervaardigd uit warmncewalst staal, | bi voorkeur uit staal S235JE, F 15, Hulpmotor volgens één van de vcorgaande conclusies, 9 daardoor gekenmerkt dat de wikkelingen {13} van het 9 statorspoel {14} zich icodrecht uitstrekken op de 9 lengterichting {20} van de statorkern (16). 9 10

   16.- Hulpmotor volgens conciusie 15, daardoor gekenmerkt dat de wikkelingen (13) van het statorspoel (14) over de volledige of nagenoeg volledige lengte van de statorkern {16} zijn aangebracht.

   17.- Hulpmotor volgens eén van de voorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat de wikkelingen (13) rond de statorkern (16) elektrisch geïscieerd zijn door middel van transfiormatorpapier en van tape met hoge isolatieweerstana.

   18.- Huipmotor volgens één van de vcorgaande conclusies, daardoor gekenmerkt dat elke statorkern (16) op zijn beide vrije uiteinden {21} 18 voorzien van een pcolschoen (22) uit magnetisch geleidend materiaal met een naar de rotor {2) gericht captatievlak {23) voor het capteren van het magnetische veld afkomstig van de magneetparen (6a,6b} van de rotor {2}, bedoeld voor het maximaal capteren en richten van de magnetische veldlijnen {27} in axiale richting (X}2'), loodrecht op dit captatievlak (23). 32 an BE2019/5857 | id. Hulpmotor volgens conclusie 18, daardoor gekenmerkt | dat de ooolschoenen (22) zijn gevormd uit plaatmateriaal | dat loodrecht op de richting van de benen {17} van de | statorkern (16} is aangebracht, wasrbij de oppervlakte van | 5 het captatievlak (23) groter is dan de cppervlakte van de 9 dwarsdoorsnede van de statorkern (16) aan zijn vrije 9 uiteinden {21}, : 20.,- Hulpmotor voigens conclusie 19, daardcor gekenmerkt 9 10 dat de poolschoenen (22) de vorm hebben van een ringsegment # dat zich in de breedte (A), in omtrekrichting gezien, 9 uitstrekt over minstens de breedte (BR) van één magneetpaar | {ba,65b} van de rotor {2}. is 21.- Hulpmotor volgens conclusie 20, daardoor vekenmerkt dat de poolschoenen {22} de vorm hebben van seen ringsegment dat zich in de breedte (A) uitstrekt over de gezamelijke breedte van twee tot drie magneetparen (6a, Sb) van de rotor (2).

   2. Hulpmotor volgens conclusie ZO of 21, daardoor gekenmerkt dat de poulschoenen (22) een radiale lengte ({C! hebben die gelijk of groter is dan de radiale lengte (D) van de magneetparen {ca,66},

   23.7 Huipmotor volgens één van de conclusies 16 tot 22, daardoor gekenmerkt dat de poolschoenen {22} zijn vervaardigd uit betzelfde materiaal als dat van de statorkernen {16},

   ; BE2019/5857

   26 9 24. Hulpmotor volgens één van de conclusies 18 tot 23, | daardoor gekenmerkt dat er tussen de poolschoenen (22) en | de rotor een iuchtspieet (26) is gelaten met een breedte 9 {E) van bijvoorbeeld 30mm, bij voorkeur van minstens 50 mm | 5 en het liefst van minstens 70mm in axiale richting {X-X’} 9 gemeten. 9 25,- Motor of aandrijving, daardoor gekenmerkt dat deze is | samengesteld hulpmotor {1} volgens één van de voorgaande 9 10 conciusies die wordt aangedreven of aangedreven kan worden 9 door een aandrijfmotor (28) of andere aandrijving.