DE19618225A1

DE19618225A1 - Generator mit gegenläufigem Anker und Rotor

Info

Publication number: DE19618225A1
Application number: DE1996118225
Authority: DE
Inventors: Olaf Schroeder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1997-11-13

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Generator zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie, der zwar auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion basiert, dabei aber eine neue Anordnung der Magnetpole und Induktionsspulen aufweist.

Aus dem Stand der technischen Entwicklung ist bisher bekannt, daß es neben den Generatoren, die in der Regel einen Anker mit Magnetpolen und einen Stator mit Induktionsspulen besitzen, wobei einer von beiden beweglich ist, auch derart gebaute Generatoren gibt, die es ermöglichen durch das Prinzip des gegensinnigen Drehens von Anker und Stator eine höhere Stromausbeute zu erlangen.

Ausgehend von Patent Nr. DE 36 25 994, das die Entwicklung eines solchen Generators beschreibt, sind dabei Anker und Stator trommelmäßig ausgebildet oder besitzen eine ebene Form. Sie drehen sich dabei jeweils koaxial umeinander und nebeneinander. Diese Konstruktion erreicht zwar einen höheren Wirkungsgrad als herkömmlich bekannte Generatoren, weist jedoch einen Nachteil auf. Das Problem, das auch anderen technischen Neuerungen oft zugrunde liegt, ergibt sich hierbei aus der komplizierten Bauweise eines derartigen Generators. Er besteht aus einem Getriebe, das über zwei Wellen - wobei eine als Hohlwelle ausgebildet ist - jeweils Stator und Anker antreibt. Der Antrieb erfolgt also über eine Konstruktion, die bei Wartungs- oder Reperaturarbeiten einen relativ hohen technischen Aufwand erfordert. Außerdem ist die Konstruktion nicht flexibel genug, wenn keine Antriebsmöglichkeit über eine Welle besteht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einerseits wie beim angeführten Stand der Technik eine möglichst hohe Stromausbeute zu erlangen und andererseits eine einfachere Konstruktion zu ermöglichen.

Die Aufgabe wurde dahingehend gelöst, daß die Rotoren und Anker nicht mehr koaxial zueinander gelagert werden. Dadurch sind sie in der Lage, sich gegenseitig anzutreiben, ohne ein Getriebe mit kompliziertem Aufbau oder eine Wellen-Hohlwellenkombination benutzen zu müssen. Die Einzelaufhängung von Anker und Rotor ermöglicht es weiterhin, den Wartungs- und Reparaturaufwand zu minimieren. Die jeweiligen defekten Bauteile oder Baugruppen können schnell ausgewechselt werden, ohne daß größere Ausfallzeiten entstehen. Durch die einfachere Bauweise ist es außerdem möglich, die Antriebselemente für Energien wie Windkraft, Dampf oder auch Wasserkraft direkt am Rotor oder Anker zu befestigen, ohne zusätzliche Antriebselemente wie Propeller oder Turbinenräder auf einer Welle montieren zu müssen, was aber optional auch in Zukunft möglich sein wird. Gerade für die Ausnutzung der Windkraft wird der direkte Antrieb mindestens eines der drei Räder Bedeutung haben, da keine Propeller mehr verwendet werden müssen, die bei höheren Windgeschwindigkeiten den Belastungen der Windkraft nicht mehr gewachsen sind. Die Zufuhr des Windes wird dann bei höheren Windgeschwindigkeiten über im Gehäuse befindliche Klappen geregelt, so daß auch ein Betrieb bei höheren Windstärken möglich ist.

Durch die zwangsweise größenbedingte Überlagerung von Anker und Rotor ist für die Induktionsspulen an mindestens einem Spulenende eine gleichmäßigere Ausbildung des Magnetfeldes vorhanden. Dadurch und durch den Umstand, daß in dem in Fig. 1 beschriebenen durch die Überlagerung von Anker und Rotor entstehenden zusätzlichen Raum im Stator weitere Induktionsspulen Platz finden, ergibt sich zwangsläufig eine höhere Stromausbeute als in dem o. a. Stand der Technik.

Das in Fig. 1 beschriebene Ausführungsbeispiel zeigt besonders deutlich die ebenen Scheibenräder die den Anker 1 und die Rotoren 2 im Gehäuse 4 darstellen. Der Antrieb erfolgt in diesem Beispiel über die Rotationsachse 7 eines Rotors 2. Der andere Rotor und der Anker werden dabei in dieser Ausführung mittels eines Zahnradtriebes angetrieben. In dem zwangsweise entstehenden Freiraum der sich durch den Überstand des Ankers 1 ergibt, besteht Platz für die Installation weiterer Statorspulen 8 und anderer elektrischer Bauteile, so daß sich zwangsläufig in Verbindung mit der besseren Ausbildung des Magnetfeldes eine höhere Stromausbeute ergibt, als in dem oben bereits erwähnten Patent.

Fig. 2 zeigt das Ausführungsbeispiel eines in den Patentansprüchen beschriebenen Generators, der die Halterungen 10 besitzt, an denen beispielsweise Schaufeln für Wind- oder Wasserkraft angebracht werden können. Des weiteren ist in Fig. 2 auch das Gehäuse 11 dargestellt, in dem sich Vorrichtungen 13 wie Strömungskanäle zur Ausrichtung und Klappen zur Dimensionierung der Kraft des anströmenden Mediums befinden. Das ermöglicht es beispielsweise, den Generator auch bei höheren Geschwindigkeiten des energietragenden Mediums zu betreiben.

Fig. 3 stellt eine Ausführungsvariante dar, in der die Ausrichtung der Induktionsspulen 9 radial zur Rotationsachse 7 des Rotors erfolgt.

In Fig. 4 ist in diesem Ausführungsbeispiel die Überlagerung von Anker 1 und Rotor 2 deutlich zu erkennen. Des weiteren ist hier eine Vorrichtung zur Ausrichtung und Dimensionierung 13 dargestellt, die es ermöglicht, über den linken Kanal die Rotoren 2 und über den rechten Kanal den Anker 1 anzutreiben. Durch diese Konstruktionsvariante wird der Zahnradantrieb 3 überflüssig und dadurch weitere Produktionskosten gespart. Weiterhin wird so die otpimale Kraftausnutzung des anströmenden Mediums 14 erreicht, da dieses direkt auf die an den beweglichen Teilen angebrachten Antriebselemente 12 angreift.

Bezugszeichenliste

1

Anker

2

Rotor

3

Zahnradantrieb

4

Gehäuse

5

Stator

6

Magnetpolsystem

7

Rotationsachse des Rotors

8

Induktionsspulen des Stators

9

Induktionsspulen des Rotors

10

Halterungen

11

weiteres Gehäuse

12

Antriebselemente

13

Vorrichtung zur Ausrichtung und Dimensionierung des Energiemediums

14

energietragendes Medium

Claims

1. Generator zur Umwandlung von mechanischer Energie in elektrische Energie, der einen drehbar gelagerten, Magnetpole tragenden Anker und einen gegensinnig drehbar gelagerten Rotor mit den den Magnetpolen zugeordneten Induktionsleitern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (1) und Rotor (2) exzentrisch zueinander gelagert und gegensinnig zueinander antreibbar sind.

2. Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) mit dem Magnetpolsystem (6), vorzugsweise Induktionsspulen, und der Rotor (2) radförmig eben ausgebildet sind und parallel zueinander liegen.

3. Generator nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Seiten des Ankers (1) jeweils ein Rotor (2) angeordnet ist.

4. Generator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anker (1) und jeder Rotor (2) einzeln gelagert ist.

5. Generator nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich ein weitere Induktionsspulen (8) tragender Stator (5) vorhanden ist, der gleichzeitig das Gehäuse (4) aufnimmt.

6. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenachsen der Induktionsspulen (8) am Stator (5) und Induktionsspulen (9) am Rotor (2) parallel zur Rotationsachse des Rotors (7) angeordnet sind.

7. Generator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Spulenachsen der Induktionsspulen (8) am Stator (5) und Induktionsspulen (9) am Rotor (2) radial zur Rotationsachse des Rotors (7) angeordnet sind.

8. Generator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Generator über mindestens einen der beiden Rotoren (2) angetrieben wird.

9. Generator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren (2) über den zwischen ihnen laufenden Anker (1) angetrieben werden.

10. Generator nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein treibendes Rad die angetriebenen Räder oder das angetriebene Rad vorzugsweise über Zahnradtrieb (3) antreibt.

11. Generator nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (1) und Rotoren (2) einzeln angetrieben werden.

12. Generator nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß er durch die um 120 Grad versetzte Anordnung der Induktionsspulen (8) als Drehstromgenerator ausgebildet ist.

13. Generator nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß Anker (1) und Rotor (2) Halterungen (10) aufweisen, die eine Aufnahme von Antriebselementen (12) ermöglichen und das Gehäuse (4) ein weiteres Gehäuse (11) mit einer Vorrichtung zur Ausrichtung und Dimensionierung (13) von energietragenden Medien (14), vorzugsweise einem oder mehreren Strömungskanälen mit Klappen, besitzt.