DE112016006440T5 - Magnetic motor, generator or starter - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine magnetelektrische Vorrichtung (Motor, Generator oder Anlasser), die über ein Gehäuse aus unmagnetischem Stoff mit mindestens einer mindestens teilweise innenliegenden Induktionsspule verfügt, deren Windungen den Magnetkern mindestens teilweise umschlingen. Der Magnetkern ist mit einem äußeren Lagerkäfig von mindestens einem Lager verbunden, dessen innerer Lagerkäfig mit dem Gehäuse teilweise verbunden ist. Die Windungen der Induktionsspule sind mindestens teilweise entlang der Randlinie des inneren Lagerkäfigs mit Bildung einer Umwicklung angebracht, die den Magnetkern und inneren Lagerkäfig bei der Bildung eines Spalts zwischen der Außenfläche des Magnetkerns und der Innenfläche des Abschnitts der Spule gleichzeitig umschlingt. The invention relates to a magneto-electric device (motor, generator or starter), which has a housing made of non-magnetic material with at least one at least partially inner induction coil whose turns at least partially wrap around the magnetic core. The magnetic core is connected to an outer bearing cage of at least one bearing whose inner bearing cage is partially connected to the housing. The turns of the induction coil are mounted at least partially along the edge line of the inner bearing cage to form a wrap that simultaneously wraps around the magnetic core and inner bearing cage as a gap forms between the outer surface of the magnetic core and the inner surface of the portion of the coil.
Description
Diese Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Elektrotechnik, insbesondere auf Vorrichtungen, die dazu bestimmt sind, mechanische Bewegungsenergie in elektrischen Strom und umgekehrt umzuwandeln, und kann als Elektromotor, als Generator, als Anlasser oder als Kombination dieser Vorrichtungen verwendet werden.This invention relates to the field of electrical engineering, more particularly to devices intended to convert mechanical kinetic energy into electrical current and vice versa, and may be used as an electric motor, as a generator, as a starter or as a combination of these devices.
Das Funktionsprinzip solcher Vorrichtungen beruht auf der Erzeugung eines Magnetfeldes, das sich räumlich bei Drehbewegung des Kerns, bezogen auf eine Induktionsspulenwicklung oder umgekehrt, ändert.The principle of operation of such devices is based on the generation of a magnetic field which changes spatially upon rotation of the core relative to an induction coil winding or vice versa.
Es sind ähnliche Vorrichtungen bekannt, denen die Folgenden am nächsten sind.Similar devices are known, to which the following are closest.
Es ist ein linearer Stromgenerator nach dem Gebrauchsmusterpatent
Der Nachteil dieses bekannten linearen Stromgenerators ist ein relativ niedriger Wirkungsgrad aufgrund der ziemlich großen Anzahl von Aufbauelementen, die zur Komplikation und Reduzierung der Betriebssicherheit der Vorrichtung führt.The disadvantage of this known linear current generator is a relatively low efficiency due to the rather large number of structural elements, which leads to complication and reduction of the reliability of the device.
Als Prototyp gilt der Motorgenerator zur Stromerzeugung, der ein Gehäuse aus unmagnetischem Stoff mit mindestens einer innenliegenden Induktionsspule enthält, deren Windungen einen Magnetkern mit mindestens zwei Dauermagneten mindestens teilweise umschlingen (ukrainisches Erfindungspatent 102808, veröffentlicht am 12.08.2013). Darüber hinaus enthält der Motorgenerator einen zweipoligen Induktionsrotor, der sich innerhalb des Magnetkerns befindet und mit einem um die eigene Achse drehbaren Außenantrieb verbunden ist, wodurch ein zusätzliches Drehmoment für den Außenantrieb gebildet wird.As a prototype, the motor generator for power generation, which includes a housing made of non-magnetic material with at least one inner induction coil whose turns at least partially wrap around a magnetic core with at least two permanent magnets (Ukrainian patent for invention 102808, published on 12.08.2013). In addition, the motor generator includes a two-pole induction rotor, which is located within the magnetic core and is connected to a rotatable about its own axis external drive, whereby an additional torque for the external drive is formed.
Die Verwendung des Prototyps ermöglicht, den Wirkungsgrad des Motorgenerators zu erhöhen und die Leistung des Außenantriebs zu reduzieren, die für seine Drehbewegung erforderlich ist. Der Nachteil der oben beschriebenen Vorrichtung ist die Verwendung des Induktionsrotors zur Bewegungsübertragung von dem bzw. auf den Magnetkern, was zu einer Erhöhung des Gewichts und der Größe der Vorrichtung und zur Reduzierung ihrer Zuverlässigkeit führt sowie den Wirkungsgrad reduziert. The use of the prototype makes it possible to increase the efficiency of the motor generator and to reduce the power of the external drive required for its rotary motion. The disadvantage of the device described above is the use of the induction rotor for transmitting motion from or to the magnetic core, which leads to an increase in the weight and size of the device and to reduce its reliability and reduces the efficiency.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit des Aufbaus des Motors, Generators oder Anlassers bei gleichzeitiger Verbesserung seiner Energiekennwerte und Betriebseigenschaften durch eine Konfigurationsänderung des Magnetkerns und der Induktionsspule und ihrer gegenseitigen Zuordnung sowie die Änderung des Verfahrens zur Ab- bzw. Zuleitung des Drehmoments des Magnetkerns zu verbessern.The invention is based on the object, the reliability and manufacturability of the structure of the engine, generator or starter while improving its energy characteristics and operating characteristics by a configuration change of the magnetic core and the induction coil and their mutual assignment and the change of the method for supply or supply of the To improve the torque of the magnetic core.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, dass es in der bekannten Vorrichtung, die über ein Gehäuse aus unmagnetischem Stoff mit mindestens einer mindestens teilweise innenliegenden Induktionsspule verfügt, deren Windungen einen Magnetkern mit mindestens einem Dauermagnet mindestens teilweise umschlingen, der Magnetkern mit einem äußeren Käfig von mindestens einem Lager verbunden ist, dessen innerer Lagerkäfig mit dem Gehäuse teilweise verbunden ist, und die Windungen der Induktionsspule mindestens teilweise entlang der Randlinie des inneren Lagerkäfigs mit Bildung einer Umwicklung verläuft, die den Magnetkern und inneren Lagerkäfig bei der Bildung eines Spalts zwischen der Außenfläche der Magnete und der Innenfläche des im Gehäuse befindlichen Abschnitts der Spule gleichzeitig umschlingt, die den Magnetkern zumindest teilweise abdeckt; dabei verfügt zusätzlich die genannte Vorrichtung über eine Antriebswelle, die mit mindestens einem Dauermagneten verbunden ist, der mit seinen ungleichnamigen Polen nach dem Magnetkern gleichachsig mit diesem gerichtet ist.According to the invention this object is achieved in that in the known device, which has a housing made of non-magnetic material with at least one at least partially internal induction coil whose turns at least partially wrap around a magnetic core with at least one permanent magnet, the magnetic core with an outer cage of at least one bearing is connected, the inner bearing cage is partially connected to the housing, and the turns of the induction coil extends at least partially along the edge line of the inner bearing cage with formation of a winding, the magnetic core and inner bearing cage in the formation of a gap between the outer surface of the Magnets and the inner surface of the located in the housing portion of the coil wraps around at least, which covers the magnetic core at least partially; In addition, said device has in addition via a drive shaft which is connected to at least one permanent magnet, which is directed with its unlike poles after the magnetic core coaxially therewith.
Dabei kann die genannte Vorrichtung über eine Welle zusätzlich verfügen, an der der innere Lagerkäfig angebracht ist.In this case, said device may additionally have a shaft on which the inner bearing cage is mounted.
In diesem Fall kann die Welle mit dem Gehäuse verbunden sein.In this case, the shaft may be connected to the housing.
Auch kann die Antriebswelle im Gehäuse mittels mindestens eines Lager eingebaut werden.Also, the drive shaft can be installed in the housing by means of at least one bearing.
Dabei können Lager aus unmagnetischem Stoff, zum Beispiel, keramische Lager, verwendet werden.In this case, bearings made of non-magnetic material, for example, ceramic bearings, can be used.
Dabei kann der Magnetkern als um die eigene Achse drehbarer Magnetkern eingerichtet sein.In this case, the magnetic core can be set up as a magnetic core rotatable about its own axis.
Alternativ kann die Induktionsspule als um die eigene Achse drehbare Induktionsspule eingerichtet sein.Alternatively, the induction coil can be configured as an induction coil rotatable about its own axis.
In diesem Fall kann die genannte Vorrichtung zusätzlich über ein Gerät für Stromzufuhr zur Induktionsspule verfügen, das über einen Kollektor und über im Gehäuse eingebaute Bürsten verfügt. In this case, the said device may additionally have a device for supplying power to the induction coil, which has a collector and built-in brushes in the housing.
Auch kann der Magnetkern in Form eines Rings gefertigt sein.Also, the magnetic core can be made in the form of a ring.
Das technische Ergebnis, das durch die Verwendung dieser Erfindung erreicht wird, besteht hauptsächlich darin, dass:
- - der Wirkungsgrad der Vorrichtung durch Vermeidung der Aufbauelemente zur Übertragung der Translationsbewegung und durch Verkleinerung der Aufbauelemente zur Übertragung der Drehbewegung vom Magnetkern auf die Antriebsvorrichtung und umgekehrt, abhängig von dem Funktionieren der Vorrichtung sowie aufgrund der Bildung eines Spalts zwischen der Außenfläche der Magnete und der Innenfläche des im Gehäuse befindlichen Abschnitts der Spule erhöht wird, wodurch ermöglicht wird, Reibungsverluste zu reduzieren und die Umdrehung des Magnetkerns zu gewährleisten,
- - die Betriebszuverlässigkeit der Vorrichtung aufgrund der Übertragung der Drehbewegung vom Magnetkern auf die Antriebsvorrichtung mittels Dauermagnet erhöht wird, der mit seinen ungleichnamigen Polen zum Magnetkern gerichtet ist,
- - die gebildete Spalte zwischen der Außenfläche der Magnete und der Innenfläche des im Gehäuse befindlichen Abschnitts der Spule ermöglicht das Durchlaufen des Magnetkerns durch die Induktionsspule.
- - The efficiency of the device by avoiding the structural elements for transmitting the translation movement and by reducing the structural elements for transmitting the rotational movement of the magnetic core to the drive device and vice versa, depending on the functioning of the device and due to the formation of a gap between the outer surface of the magnets and the inner surface is increased in the housing portion of the coil, thereby allowing to reduce friction losses and to ensure the rotation of the magnetic core,
- the operational reliability of the device due to the transmission of the rotational movement from the magnetic core to the drive device is increased by means of a permanent magnet, which is directed with its unlike poles to the magnetic core,
- - The formed gap between the outer surface of the magnets and the inner surface of the housing located in the portion of the coil allows the passage of the magnetic core through the induction coil.
Die vorliegende Erfindung wird durch das folgende Beispiel der Herstellung einer Vorrichtung (Motor, Generator oder Anlasser) und durch ihr Betriebsverfahren sowie durch entsprechende Zeichnungen erläutert, in denen
- -
1 eine Seitenansicht im Schnitt der vorliegenden Vorrichtung (Motor, Generator oder Anlasser) zeigt; - -
2 eine Ansicht A in der1
- -
1 a side view in section of the present device (engine, generator or starter) shows; - -
2 a view A in the1
Die angeführten Beispiele und Zeichnungen beschränken in keiner Weise den Umfang des dargelegten Patentanspruchs und eventuelle andere Ausführungsformen gemäß den offenbarten erfindungswesentlichen Merkmalen, sondern erläutern lediglich die Erfindung und bestätigen ihre Realisierungsmöglichkeit gemäß den oben angeführten Merkmalen.The examples and drawings cited do not in any way limit the scope of the claimed patent claim and any other embodiments according to the disclosed features essential to the invention, but merely explain the invention and confirm its possibility of realization according to the above-mentioned features.
Die Vorrichtung besteht aus: einem Gehäuse
Das Gehäuse
Als Magnetkern
Die Drahtwindungen der Spule
Auch wenn die Spule
Alternativ kann die Vorrichtung zusätzlich über eine Welle
Im Gehäuse
Die Antriebswelle
Die Vorrichtung kann über mehrere Spulen
Größtenteils sind die Lager
Andere Aufbauteile des Gehäuses
Die beschriebene Vorrichtung wird wie folgt verwendet:The device described is used as follows:
Zum Beispiel wird die Vorrichtung mit dem beweglichen Magnetkern
Die vorliegende Vorrichtung kann auch als Anlasser verwendet werden, dessen Funktionsprinzip dem oben beschriebenen Funktionsprinzip ähnlich ist. Auch kann die Vorrichtung als einzelnes Gerät, zum Beispiel als Generator, Anlasser, Elektromotor oder als Kombination dieser Geräte mit einem einzelnen Gehäuse
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, die Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit des konstruktiven Aufbaus der Vorrichtung bei gleichzeitiger Verbesserung ihrer Energiekennwerte und Betriebseigenschaften zu verbessern.The present invention makes it possible to improve the reliability and manufacturability of the structural design of the device while improving its energy characteristics and operating characteristics.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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