DE19533871A1

DE19533871A1 - Multi-stage electric motor on common shaft

Info

Publication number: DE19533871A1
Application number: DE1995133871
Authority: DE
Inventors: Lothar Juenger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-13
Filing date: 1995-09-13
Publication date: 1997-08-21

Abstract

The motor stages motors are integrated with a common shaft and a common housing. The stators and rotors are laminated. There is a common electronic on/off switch. The speed is controlled by an electronic frequency converter. The stator and rotor laminations are separated by an aluminium or plastic shell so that the slip-rings and isolating rings can be carried. The motors have different pole numbers. The voltage can range from millivolts up to kilovolts.

Description

Die Erfindung betrifft einen Elektromotor der die gleiche Aufbauweise aufweist, wie der vom gleichen Erfinder entwickelten Stromerzeuger. Diese Erfindung ist speziell für das Elektroauto entwickelt worden, um den Verbrennungsmotor mit noch besseren Werten entgegen zu wirken. Er kann auch überall dort eingesetzt werden, wo hohe Umdrehungen und große Drehmomente erforderlich sind bzw. benötigt werden.The invention relates to an electric motor which has the same construction as that Power generators developed by the same inventor. This invention is specific to that Electric car has been developed to make the combustion engine with even better values to counteract. It can also be used wherever high revolutions and high torques are required.

Dieses Prinzip wurde auf der Basis von Asynchronmotoren entwickelt und kann natürlich auch in abgeänderter Form auf andere Elektromotore umkonstruiert werden.This principle was developed on the basis of asynchronous motors and can of course can also be redesigned for other electric motors.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, sind zwei Asynchron-Elektromotore zu einem zusammen gefügt worden. Es können auch noch weitere Elektromotore zusammengefügt werden.As can be seen from Fig. 1, two asynchronous electric motors have been joined together to form one. Other electric motors can also be put together.

In der folgenden Erklärung soll diese Wirkungsweise des Lothar Jünger-mehrstufigen Elektromotors dargelegt werden.In the following explanation, this mode of action of the Lothar Disciple is to be divided into several stages Electric motor are set out.

Anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:Based on the embodiment shown in the drawing, the invention is closer explained. It shows:

Fig. 1 einen kompletten Schnitt einer Seitenansicht des Lothar Jünger-Elektromotors mit allen dazugehörigen Bauelementen. Fig. 1 shows a complete section of a side view of the Lothar Jünger electric motor with all associated components.

Fig. 2 einen kompletten Schnitt einer Seitenansicht des Lothar Jünger-Elektromotors mit abgeänderter Antriebswelle wie aus Fig. 1 zu ersehen ist. Sie dient direkt als Antriebsweile mit Wirkungsweise eines Differentials. Fig. 2 is a complete section of a side view of the Lothar Jünger electric motor with a modified drive shaft as can be seen from Fig. 1. It serves directly as a drive shaft with a differential operating.

Fig. 3 eine Seitenansicht des Mitnehmers für den Lothar Jünger-Elektromotor. Fig. 3 is a side view of the driver for the Lothar Jünger electric motor.

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Wirkungsweise der unterschiedlichen Radien, der einzelnen Rotoren auf das Drehmoment. Fig. 4 is a schematic representation of the operation of the different radii, the individual rotors on the torque.

Fig. 5 einen kompletten Schnitt einer Seitenansicht des Lothar Jünger-Elektromotors mit zusätzlichen Mitnehmer (19) gegenüber Fig. 2. Dieser dient dazu, wenn der Drehsinn der Relativbewegung des Rotors (3, 4; 16) geändert wird, daß die Antriebswelle (1) ebenfalls ihre Relativbewegung mit ändern kann, da der Mitnehmer (7) in diesem Moment wirkungslos wird. Fig. 5 is a complete section of a side view of the Lothar Jünger electric motor with additional driver ( 19 ) compared to Fig. 2. This is used when the direction of rotation of the rotor ( 3 , 4 ; 16 ) is changed that the drive shaft ( 1st ) can also change their relative movement with, since the driver ( 7 ) becomes ineffective at this moment.

Die zwei Elektromotore besitzen eine gemeinsame Antriebswelle (1). Daran ist besonders hervorzuheben, daß auf dieser Antriebswelle (1) unterschiedliche Drehmomente wirken. Das resultiert daraus, daß der Rotor (2 und 4) und der Stator (3 und 5) der einzelnen Elektromotor unterschiedlich in ihrem Durchmesser sind. Dadurch bekommen sie auch unterschiedliche Umfangskräfte sowie unterschiedliche Drehmomente. The two electric motors have a common drive shaft ( 1 ). It should be particularly emphasized that different torques act on this drive shaft ( 1 ). This results from the fact that the rotor ( 2 and 4 ) and the stator ( 3 and 5 ) of the individual electric motors have different diameters. This also gives them different circumferential forces and different torques.

Wird Strom auf die Spulen im Stator (5) gegeben, wird ein Magnetfeld erzeugt. Durch diese magnetischen Kräfte wird über den Luftspalt (g₁) der Rotor (4) mit dem integrierten Stator (3) und den dazugehörigen Wicklungen in Relativbewegung versetzt. Um die Welle ebenfalls in Relativbewegung zu versetzen, wird durch diese Erfindung, mit Hilfe des Mitnehmers (7) die gleiche Relativbewegung auf die Welle übertragen. Wie aus Fig. 3 zu erkennen ist, funktioniert der Mitnehmer nur in einer Richtung.If current is applied to the coils in the stator ( 5 ), a magnetic field is generated. By means of these magnetic forces, the rotor ( 4 ) with the integrated stator ( 3 ) and the associated windings are set in relative motion via the air gap (g 1). In order to also set the shaft in relative movement, the same relative movement is transmitted to the shaft by this invention with the aid of the driver ( 7 ). As can be seen from Fig. 3, the driver only works in one direction.

Nun kann man mit Hilfe eines Frequenzumrichters und der dazugehörigen Elektronik jede beliebige Umdrehung von 1 bis 2800 min^-1 mit der dazugehörigen Frequenz bis zu 50 Hz erzeugen. Durch die Funktion des ersten Elektromotors wird ein großes Drehmoment erzielt. Dieses große Drehmoment wird beim Anlauf großer Maschinen sowie Hebefahrzeuge und Autos benötigt. Um das Drehmoment noch zu vergrößern, ist es von Vorteil, Getriebe dazwischen zu schalten. Will man nun eine Drehzahl von über 2800 min^-1 erzeugen, wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, gibt man in die Wicklungen des zweiten Stators (3) Strom der ebenfalls ein magnetisches Drehfeld entwickelt und die magnetischen Kräfte die auf den Rotor (2) wirken, werden diesen ebenfalls in eine Relativbewegung versetzen. Da der Stator (3) schon eine Relativbewegung von 2800 min^-1 eingenommen hat und für das zweite Drehfeld das im Stator (3) erzeugt wird das ebenfalls bei einer Frequenz von 50 Hz eine Relativbewegung von 2800 min^-1 hervor bringt. Der Rotor (2) der ebenfalls schon eine Relativbewegung von 2800 min^-1 ausführt und das bei Null Umdrehung des Drehfeldes im Stator (3). Dies wird dadurch erreicht, indem der Rotor (2) mit der Antriebsweile (1) fest verbunden ist. Da der Rotor (4) mit dem Stator (3) seine Höchstdrehzahl erreicht hat und durch den Mitnehmer (7) die Welle (1) mit dem Rotor (2) die gleiche Drehzahl eingenommen hat wie der Rotor (5) mit dem Stator (3). Der Stator (3) und Rotor (2) nehmen zueinander keine Relativbewegung ein, weil sie die gleichen Relativbewegungen bis zu 2800 min^-1 erreichen können. Wie schon zuvor erwähnt, wird im Stator (3) ein Drehfeld erzeugt und somit wird der Rotor (2) von diesem Drehfeld ebenfalls in eine Relativbewegung versetzt. Sobald der Rotor (2) durch die magnetischen Kräfte von den Spulen im Stator (3) über den Luftspalt (g₂) ebenfalls eine selbständige Relativbewegung ausführt und diese somit über 2800 min^-1 ist, wird der Mitnehmer (7) wirkungslos und die Antriebswelle kann dadurch eine Relativbewegung bis zu 5600 min^-1 erreichen. Dies wird dadurch erreicht, weil 2 _* 2800 mm^-1 vorliegen und das bei 50 Hz. Dadurch kann die Antriebswelle bis zu einer Relativbewegung von 5600 min^-1 angetrieben werden.With the help of a frequency converter and the associated electronics, you can now generate any revolution from 1 to 2800 min ^-1 with the associated frequency up to 50 Hz. A large torque is achieved by the function of the first electric motor. This large torque is required when starting large machines as well as lifting vehicles and cars. In order to increase the torque even more, it is advantageous to switch gears between them. If you now want to generate a speed of over 2800 min ^-1 , as can be seen from FIG. 1, current is added to the windings of the second stator ( 3 ) which also develops a magnetic rotating field and the magnetic forces acting on the rotor ( 2 ) act, will also set this in a relative movement. Since the stator ( 3 ) has already taken a relative movement of 2800 min ^-1 and for the second rotating field that is generated in the stator ( 3 ), this also produces a relative movement of 2800 min ^-1 at a frequency of 50 Hz. The rotor ( 2 ), which also already performs a relative movement of 2800 min ^-1 , and that with zero rotation of the rotating field in the stator ( 3 ). This is achieved by the rotor ( 2 ) being firmly connected to the drive shaft ( 1 ). Since the rotor has the stator (3) its maximum speed is reached (4) and by the catch (7), the shaft (1), taken with the rotor (2) has the same speed as the rotor (5) with the stator (3 ). The stator ( 3 ) and rotor ( 2 ) do not move relative to each other because they can achieve the same relative movements up to 2800 min ^-1 . As previously mentioned, a rotating field is generated in the stator ( 3 ) and thus the rotor ( 2 ) is also set in a relative movement by this rotating field. As soon as the rotor ( 2 ) by the magnetic forces from the coils in the stator ( 3 ) via the air gap (g₂) also performs an independent relative movement and this is thus over 2800 min ^-1 , the driver ( 7 ) becomes ineffective and the drive shaft can thereby achieve a relative movement of up to 5600 min ^-1 . This is achieved because there are 2 _* 2800 mm ^-1 at 50 Hz. This enables the drive shaft to be driven up to a relative movement of 5600 min ^-1 .

Der Strom gelangt durch die Schleifringe (14) über die Kohlebürsten (15) zu den Spulen in den Stator (3). Der Rotor (4) mit dem Stator (3) führen ihre Relativbewegung von 2800 min^-1 weiter aus. Der Mitnehmer (7) wird nun wirkungslos weil er nur bis zu einer Relativbewegung von 2800 min^-1 benötigt wird bzw. in Funktion bleibt. Durch diese Wirkungsweise erhält man einen reibungslosen Übergang von einer Relativbewegung zur anderen Relativbewegung. Die zwei Elektromotore benötigen nur ein Gehäuse (9; 10; 11) wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, nur eine gemeinsame Antriebswelle (1) sowie vier Kugellager (6; 12). Das Gehäuse kann mit einem Fuß oder mit einem Flansch versehen werden, je nach Verwendungszweck. Wenn man diesen mehrstufigen Elektromotor direkt als Antriebsaggregat verwendet, dann ist vom Erfinder folgendes vorgesehen:The current passes through the slip rings ( 14 ) via the carbon brushes ( 15 ) to the coils in the stator ( 3 ). The rotor ( 4 ) with the stator ( 3 ) continue their relative movement of 2800 min ^-1 . The driver ( 7 ) is now ineffective because it is only required up to a relative movement of 2800 min ^-1 or remains in function. This mode of operation provides a smooth transition from one relative movement to another relative movement. The two electric motors only require one housing ( 9 ; 10 ; 11 ) as can be seen in FIG. 1, only one common drive shaft ( 1 ) and four ball bearings ( 6 ; 12 ). The housing can be provided with a foot or with a flange, depending on the application. If one uses this multi-stage electric motor directly as a drive unit, the following is provided by the inventor:

Der Elektromotor hat zwei Wellenenden (1) die aus den Gehäusedeckeln (10) wie aus Fig. (2) zu ersehen ist herausragen, in Form von Wellenstümpfen oder als Steckverbindung vorgesehen sind.The electric motor has two shaft ends ( 1 ) which protrude from the housing covers ( 10 ) as shown in Fig. (2), are provided in the form of stub shafts or as a plug connection.

Um bei Kurvenfahrt die unterschiedlichen Umdrehungen der einzelnen Räder auszugleichen, wirkt die Antriebswelle (1), wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, wie ein Differential, indem sie geteilt worden ist, um so die unterschiedlichen Belastungen besser standhalten bzw. ausgleichen zu können, ohne daß die Räder größeren Abreibungen ausgesetzt sind, was zu großen Verschleiß der Reifen zur Folge hätte. Natürlich kann man mit dieser Konstruktion mit Hilfe des Mitnehmers (7) und des Elektromotors, bestehend aus Stator (5) und Rotor (4), nur in einer Richtung fahren.In order to compensate for the different revolutions of the individual wheels when cornering, the drive shaft ( 1 ), as can be seen from FIG. 2, acts as a differential in that it has been divided in order to better withstand or compensate for the different loads, without the wheels being subjected to major abrasion, which would result in excessive tire wear. Of course, with this construction you can only drive in one direction with the aid of the driver ( 7 ) and the electric motor, consisting of the stator ( 5 ) and rotor ( 4 ).

Will man die Fahrtrichtung ändern, stehen zwei Möglichkeiten zur Verfügung.If you want to change the direction of travel, two options are available.

1. In that, as can be seen from FIG. 5, that a second driver ( 19 ) has been installed, but its mode of operation is reversed compared to driver ( 7 ), ie its function acts in the opposite relative movement with respect to driver ( 7 ) . However, the prerequisite is that the electric motor has been reversed so that the driver ( 19 ) comes into effect.
2. By reversing the polarity of the electric motor, consisting of stator ( 3 ) and rotor ( 2 ), thus reversing its relative movement. But this happens without a driver ( 19 ) has been installed. Of course, this can only be done via the rotor ( 2 ) and stator ( 3 ) and via column (g₂), because column (g₁) rotor ( 4 ) and stator ( 5 ) cannot do this, because at this moment the driver ( 7 ) becomes ineffective and thus the drive shaft cannot be included in the relative movement.

Natürlich ist bei dieser Art den Drehsinn zu ändern, auf folgendes zu achten bzw. folgendes zu berücksichtigen:Of course, with this type you have to change the direction of rotation, pay attention to the following or to consider the following:

1. That the torque is not very large in this application and
2. that there is a risk that the electric motor is quickly overloaded and can quickly destroy itself. If low torques are required, then this variant can be used.

Natürlich ist darauf zu achten, daß die einzelnen Elektromotore Drehrichtungssinn gleich geklemmt werden, um eine Zerstörung der einzelnen Elektromotore zu verhindern.Of course, it must be ensured that the individual electric motors have the same direction of rotation be clamped to prevent destruction of the individual electric motors.

Claims

1. Electric motor for all conceivable purposes, such as. B. cars, planes, Ships, rail vehicles and mechanical engineering.

2. Electric motor according to claim 1, characterized in that a plurality of electric motors integrated into an electric motor with several units, and a common one have horizontal or vertical axis.

3. Electric motor according to claim 2, characterized in that the sheets of the stator ( 3 ) and the sheets of the rotor ( 4 ) consist of a laminated core.

4. Electric motor according to claim 1 to 3, characterized in that all units have a common drive shaft.

5. Electric motor according to claim 1 to 4, characterized in that all units have a common housing.

6. Electric motor according to claim 4, characterized in that all have a common one have electronic on / off switch.

7. Electric motor according to claim 1 to 3, characterized in that the components rotor ( 4 ) stator ( 3 ) form a common rotating assembly and execute a common relative movement.

8. Electric motor according to claim 7, characterized in that the required Speeds with the help of a frequency converter and the associated electronics be managed.

9. Electric motor according to claim 3, characterized in that the sheets of the rotor ( 4 ) and the stator ( 3 ) are separated by an aluminum ( 16 ) or plastic sleeve in order to be able to accommodate the slip rings ( 14 ) and insulating rings ( 13 ) .

10. Electric motor according to claim 1 to 2 characterized by the idea of several Integrate electric motors with each other, so that any relative movement to reach the drive shaft.

11. Electric motor according to claim 1 to 2, characterized in that the number of poles arranges individual electric motors differently to fixed and different To achieve speeds.

12. Electric motor according to claim 1 to 11, characterized in that one Execute versions with different voltages from mV to kV can.