DE2541730A1 - DYNAMOELECTRIC MACHINE FOR A VEHICLE DRIVE SYSTEM - Google Patents
DYNAMOELECTRIC MACHINE FOR A VEHICLE DRIVE SYSTEMInfo
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Description
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Dipl. - Ing. JÖRGEN ROSTDipl. - Ing.JÖRGEN ROST
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L 9675 München, den 18. Sept. 1975 L 9675 Munich, September 18, 1975
1.1ICHA.EL H. LAKL1YER, Palm Springs, Florida, 3346ο/ V.St.A.1.1ICHA.EL H. LAKL 1 YER, Palm Springs, Florida, 3346ο / V.St.A.
"Dynamoelektrische Maschine für ein Fahrzeugantriebssystem11 "Dynamo-electric machine for a vehicle propulsion system 11
Die vorliegende Erfindung betrifft eine dynamoelektrische l.Iaschine mit einem Rotor, der auf einer V/elle gelagert ist, zur Drehung in einem zylindrischen Gehäuse, und einem Stator, der in dem Gehäuse angeordnet ist und den Rotor mit gewissem Abstand umgibt. Die Rotoreinheit schließt eine Mehrzahl von Rotorelektromagneten ein, die mit gleichmässigem Abstand zueinander um die Welle herum verteilt sind. Jeder Rotorelektromagnet wird durch einen langgestreckten magnetischen Rotorkern bestimmt, dessen Längsachse im wesentlichen senkrecht zu der './eile verläuft und eine Spule ist koaxial um den Rotorkern herumgewickelt, um magnetische Flußlinien zu erzeugen, die aus dem Rotorkern im wesentlichen koaxial dazu austreten, wenn die Spule mit Energie beaufschlagt wird. Die Statoreinheit schließt eine Anzahl von Statorelektromagneten ein, die mit gleichförmigem Abstand zueinanderThe present invention relates to a dynamoelectric machine with a rotor, which is mounted on a V / Elle, for rotation in a cylindrical housing, and a stator which is arranged in the housing and surrounds the rotor at a certain distance. The rotor unit includes a plurality of rotor electromagnets that are evenly spaced around the shaft. Each rotor electromagnet is defined by an elongated magnetic rotor core, the longitudinal axis of which is substantially perpendicular to the './eile and a coil is coaxially wound around the rotor core to create lines of magnetic flux which emerge from the rotor core substantially coaxial therewith when the Coil is energized. The stator unit includes a number of stator electromagnets that are uniformly spaced from one another
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ara inneren Umfang des Gehäuses verteilt sind. Jeder Staterelektromagnet wird durch einen langgestreckten magnetischen Statorkern gebildet:, der eine Längsachse hat, die einen Winkel von etwa 45 zu einem Durchmesser des zylindrischen Gehäuses einnimmt. Eine Spule ist koaxial um jeden Statorkern herumgewickelt und erzeugt magnetische Flußlinien, die aus dem Kern im wesentlichen axial dazu austreten, wenn die Spule Energie beaufschlagt wird. Die Rotorstatorelektromagneten sind wahlweise mit Energie durch eine Quelle elektrischen Energie beaufschlagbar, um abstoßende magnetische Kräfte zwischen den Rotor- und Statorelektromagneten zu erzeugen, wenn die Rotorelektromagneten sich in Stellungen neben den Statorelektromagneten befinden und wenn ein Winkel von etwa 45 zwischen den Längsachsen der Rotor- und Statorkerne vorhanden ist. Gemäss einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist die Rotoreinheit vorzugsweise zum Antrieb eines Fahrzeuges vorgesehen. Die dynamo elektrische Maschine treibt auch einen geeigneten elektrischen Generator, der dazu beiträgt, den Ladezustand einer Batterie während des Betriebes aufrechtzuerhalten. Eine Steuereinrichtung ist vorgesehen, um die Geschwindigkeit des Fahrzeuges zu regeln, und zwar indem die an die dynamoelektrische Maschine gelieferte Energie gesteuert wird.ara inner circumference of the housing are distributed. Every stater electromagnet is formed by an elongated magnetic stator core: which has a longitudinal axis that has a Assumes an angle of about 45 to a diameter of the cylindrical housing. A coil is coaxial around each stator core wrapped around and creates lines of magnetic flux that emerge from the core substantially axially to when the coil is energized. The rotor stator electromagnets can optionally be supplied with energy from a source of electrical energy to create repulsive magnetic forces between the rotor and stator electromagnets when the rotor electromagnets are in positions next to the Stator electromagnets are located and if there is an angle of about 45 between the longitudinal axes of the rotor and stator cores is available. According to a preferred embodiment According to the invention, the rotor unit is preferably used for propulsion a vehicle provided. The dynamo electric machine also drives a suitable electric generator, which helps to maintain the state of charge of a battery during operation. A control device is provided to regulate the speed of the vehicle, by controlling the energy delivered to the dynamo-electric machine.
ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
SQ981S/091SSQ981S / 091S
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich also auf dynamoelektrische Maschinen und insbesondere auf eine neue elektrische Maschine und auf ein Antriebssystem für Fahrzeuge.The present invention thus relates to dynamo-electric machines and, more particularly, to a new electric one Machine and a drive system for vehicles.
Aus Sorge um den Einfluß von kraftstoffνerbrennenden Maschinen auf die Umwelx und aus Sorge um den abnehmenden Vorrat an natürlichen Kraftstoffen hat man nach anderen Möglichkeiten für Kraftquellen von Fahrzeugen gesuchte Es sind elektrische Antriebssysteme erwogen worden, weil sie vom Standpunkt der Umweltverschmutzung her und wegen des hohen Wirkungsgrades sehr wünschenswert sind.Out of concern about the influence of fuel-burning machines For the environment and out of concern about the decreasing supply of natural fuels, other options are available Electric propulsion systems have been considered because of their pollution and are very desirable because of the high efficiency.
Elektrische Antriebssysteme erfordern eine Hauptantriebseinheit, die ein beachtliches Drehmoment erzeugt und die über einen weiten G-eschwindigkeitsbereich verstellt werden kann ohne den hohen Wirkungsgrad zu verlieren. Bekannte dynamoelektrische Maschinen wie elektrische Motoren verbinden diese wünschenswerten Eigenschaften eines Fahrzeugantriebes nicht. Demzufolge haben sich elektrisch angetriebene Fahrzeuge bisher nur in sehr geringem Maße durchgesetzt.Electric drive systems require a main drive unit that generates considerable torque and which is about a wide speed range can be adjusted without losing the high efficiency. Well-known dynamo-electric Machines such as electric motors combine these desirable properties of a vehicle drive not. As a result, electrically powered vehicles have so far only taken hold to a very limited extent.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine neuartige dynamoelektrische Maschine und ein Fahrzeugantriebssystem mit dieser Maschine vorzusehen.It is an object of the present invention to provide a novel dynamo-electric machine and vehicle propulsion system to be provided with this machine.
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Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, ein neuartiges elektrisches Fahrzeugantriebssystem vorzusehen, das allein auf abstossenden magnetischen Kräften beruht, um mechanische Antriebskraft zu erzeugen«.It is another object of the present invention to provide a novel electric vehicle propulsion system which which is based solely on repulsive magnetic forces, to generate mechanical driving force «.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine neuartige elektrische Fahrzeugmaschine vorzusehen, die insbesondere den Antrieb von Fahrzeugen mittels einer Batterie durch eine höchst wirksame Verwendung von magnetischen Kräften möglich macht.It is another object of the present invention to provide a novel vehicle electric machine, in particular battery propulsion through highly efficient use of magnetic forces makes possible.
Diese und andere Ziele und Vorteile gemäss der vorliegenden Erfindung werden erreicht indem eine dynamoelektrische Maschine vorgesehen wird, die einen auf einer Welle angeordneten Rotor, wobei die Welle zur Drehung in einem zylindrischen Gehäuse gelagert ist, und einen Stator einschließt, der sich in dem Gehäuse befindet und den Rotor mit einem gewissen Abstand umgibt. Die Rotoreinheit schließt eine Anzahl von Rotorelektromagneten ein, die gleichförmig um die Welle herum verteilt sind. Jeder Rotorelektromagnet wird durch einen langgestreckten magnetischen Rotorkern gebildet, dessen Längsachse im wesentlichen senkrecht zu der Welle angeordnet ist, wobei eine Spule koaxial um den Rotor herumgewickelt ist, um magnetische Flußlinien zu erzeugen, dieThese and other objects and advantages according to the present invention are achieved in a dynamo-electric machine is provided, which is arranged on a shaft rotor, wherein the shaft for rotation in a cylindrical Housing is mounted, and includes a stator, which is located in the housing and the rotor with a certain Distance surrounds. The rotor assembly includes a number of rotor electromagnets that are uniform around the shaft are spread around. Each rotor electromagnet is formed by an elongated magnetic rotor core, its Longitudinal axis is arranged substantially perpendicular to the shaft, with a coil coaxially wound around the rotor is to create lines of magnetic flux that
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im wesentlichen koaxial aus dem Rotorkern austreten, wenn dieser mit Energie beaufschlagt wird. Der Stator schließt eine Anzahl von Statorelektromagneten ein, die gleichförmig mit Abstand voneinander am Innenumfang des Gehäuses verteilt sind. Jeder der Statorelektromagnete wird durch einen langgestreckten magnetischen Statorkern gebildet, dessen Längsachse einen v/inkel von etwa 45° zu einem Durchmesser des zylindrischen Gehäuses einnimmt. Eine Spule ist koaxial um jeden Statorkern gewickelt und liefert magnetische Flußlinien, die im wesentlichen koaxial aus dem Kern austreten, wenn die Spule mit Energie beaufschlagt wird. Die Rotor- und Statorelektromagnete sind wahlweise von einer elektrischen Spannungsquelle aus beaufschlagbar, um abstossende magnetische Kräfte zwischen den Rotor- und Statorelektromagneten zu erzeugen, wenn die Rotorelektromagnete sich in Positionen neben den Statorelektromagneten befinden und zwischen den Längsachsen der Rotor- und Statorkerne ein Winkel von ungefähr 45° liegt.emerge essentially coaxially from the rotor core when it is energized. The stator closes a number of stator electromagnets that are uniformly spaced from one another on the inner circumference of the housing are. Each of the stator electromagnets is formed by an elongated magnetic stator core whose longitudinal axis assumes an angle of about 45 ° to a diameter of the cylindrical housing. One coil is coaxial wrapped around each stator core and provides lines of magnetic flux which emerge substantially coaxially from the core, when the coil is energized. The rotor and stator electromagnets are optionally electric Voltage source can be acted upon to repulsive magnetic Generate forces between the rotor and stator electromagnets when the rotor electromagnets are in positions next to the stator electromagnet and an angle of approximately between the longitudinal axes of the rotor and stator cores 45 °.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Rotor über ein geeignetes Getriebe mit der Antriebswelle eines Fahrzeuges verbunden« Die dynamoelektrische Maschine treibt auch einen geeigneten elektrischen Generator, der dazu beiträgt, den Ladezustand der Batterie unter Betriebsbedingungen aufrechtzuerhaltenAccording to a preferred embodiment of the invention, the rotor is connected to the drive shaft via a suitable gear connected to a vehicle «The dynamo-electric machine also drives a suitable electrical generator that does this helps to maintain the charge level of the battery under operating conditions
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Die vorliegende Erfindung wird im nachfolgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. The present invention is described below under Explained in more detail with reference to the accompanying drawings.
J1Ig. 1 ist eine Seitenansicht des Antriebssystems nach der vorliegenden Erfindung,J 1 Ig. 1 is a side view of the drive system according to the present invention;
Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, das die elektrischen Verbindungen der verschiedenen Teile des Systems der Fig. 1 zeigt,FIG. 2 is a block diagram showing the electrical connections of the various parts of the system of FIG Fig. 1 shows
Fig. 3 ist ein Schnitt durch die dynamoelektrische Maschine der Fig. 1 undFig. 3 is a sectional view of the dynamo-electric machine of Figs. 1 and
Figo 4 ist ein Blockdiagramm, das eine andere Ausführungsform des Systems der Fig· 1 zeigt. FIG. 4 is a block diagram showing another embodiment of the system of FIG.
In der Fig. 1, in der eine Antriebseinheit nach der vorliegenden Erfindung bildlich dargestellt ist, liefert eine Batterie 1o, vorzugsweise eine Nickel-Gadmium-Batterie, während des Betriebs Kraft an die Maschine. Eine Anschlußklemme der Batterie 1o kann mit Erde verbunden sein, wie dies dargestellt ist, und der andere Anschluß ist über einen getimten Schalter oder Startschalter 12 mit einem Startermotor 14 verbunden. Die andere Anschlußklemme der Batterie ist ebenfalls über den Schalter 12 und über ein geeignetes doppeladriges Kabel oder über einen Bedarfsspannungsregulator 16 mit den Ausgangsklemmen eines konventionellenIn Fig. 1, in which a drive unit according to the present Invention is illustrated, supplies a battery 1o, preferably a nickel-gadmium battery, force applied to the machine during operation. A terminal of the battery 1o can be connected to earth, such as this is shown and the other port is via a timed switch or starter switch 12 with a starter motor 14 connected. The other terminal of the battery is also via the switch 12 and a suitable one double-core cable or via a demand voltage regulator 16 to the output terminals of a conventional one
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Gleichspannungsgenerators 18 verbunden, etwa einer Ϋ/echseist rommas chine mit innerer Gleichrichtung oder einer magnetelektrischen Maschine.DC voltage generator 18 connected, about a Ϋ / echseist rommas chine with internal rectification or a magneto-electric Machine.
Von dem Generator 18 und der Batterie 1o über den Spannungsregler 16 gelieferte Energie wird auf eine Seite eines veränderlichen Beschleunigungstransformators 2o oder auf eine andere geeignete Vorrichtung zum Erhöhen der Spannung und zum Erzeugen einer steuerbaren Ausgangsspannung geliefert. Die Ausgangsspannung von dem Transformator 2o kann durch einen Steuerhebel oder eine andere geeignete Einrichtung kontrolliert werden, wie dies bei 22 angedeutet ist, und kann auf eine geeignete mechanisch angetriebene elektronische Zündschaltung 24 gegeben v/erden, um an die im nachfolgenden beschriebenen elektromagnetischen Kreise gegeben zu werden. Die elektronische Zündung 24 liefert elektrische Energie wahlweise über die Verteilkabel in einem Kabelkopf 26 an die nicht gezeigten Eotor- und Statorelektromagneten einer dynamoelektrischen Maschine 23, die gemäss den Lehren der vorliegenden Erfindung konstruiert ist und die im Nachfolgenden genauer beschrieben wird.From the generator 18 and the battery 1o via the voltage regulator 16 supplied energy is on one side of a variable acceleration transformer 2o or on a other suitable device for increasing the voltage and for generating a controllable output voltage is provided. The output voltage from the transformer 2o can be controlled by a control lever or other suitable device as indicated at 22 and can be referenced to a suitable mechanically driven electronic Ignition circuit 24 given v / ground to be given to the electromagnetic circuits described below. The electronic ignition 24 optionally supplies electrical energy via the distribution cable in a cable head 26 the not shown eotor and stator electromagnets one dynamo-electric machine 23 constructed in accordance with the teachings of the present invention and set forth below will be described in more detail.
Der Kabelbaum 26 (-J1Xg. 1), durch den elektrische Energie an den Rotor der dynamoelektrischen Maschine 28 geliefert wird, kann in das Schleifring-Gehäuse 3o durch abgedichteteThe wiring harness 26 (-J 1 Xg. 1), through which electrical energy is supplied to the rotor of the dynamoelectric machine 28, can be sealed into the slip ring housing 3o
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öffmmgen 32 eintreten, wobei eine der Öffnungen 32 den Eintritt der Verbindung zur Erde ermöglicht. Andererseits können auch geeignete wetterfeste Stopfen verwendet werden, um den Kabelbaum 26 durch das Gehäuse 3o hindurchzuführen. In gleicher Weise kann der Kabelbaum elektrische Energie an den Stator der dynamoelektrischen Maschine 2ö liefern, und zwar durch geeignete Öffnungen oder Stopfen, die mit dem Inneren eines äußeren Gehäuses der dynamoelektrischen Maschine in "Verbindung stehen» Das äußere Gehäuse 36 ist vorzugsweise ein Schutzgehäuse für die Statorverteilerkabel und vorzugsweise unmagnetisch, d.h. ZoB« aus Aluminium»öffmmgen 32 enter, one of the openings 32 den Entry of the connection to earth allows. On the other hand, suitable weatherproof stoppers can also be used, to pass the wire harness 26 through the housing 3o. In the same way, the wiring harness can be electrical Supply energy to the stator of the dynamo-electric machine 2ö, through suitable openings or plugs, which are in communication with the interior of an outer case of the dynamo-electric machine. The outer case 36 is preferably a protective housing for the stator distribution cable and preferably non-magnetic, i.e. ZoB «made of aluminum»
Die Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die Pig. 1 und die Fig. 2 verständlich, in denen gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind, um gleiche Teile zu bezeichnen. Die Bedienungsperson kann den Zündschalter 12 mittels eines Schlüssels oder einer anderen geeigneten Vorrichtung schließen, um den Startermotor 14 und den Beschleunigungstransformator 2o in Betrieb zu setzen. Der Startermotor 14 treibt über eine geeignete Getriebeeinrichtung 15 die Rotoreinheit der Maschine 28 auf eine Leerlaufgeschwindigkeit von 1100 Umdrehungen/min. Der Schalter 12 kann dann die Batterie von dem Startermotor 14 abschalten und der Startermotor 14 kann, wenn dies wünschenswert erscheint, von dem Motor 28 abgekuppelt werden, wenn die gewünschte Leerlaufge-The operation of the present invention is described with reference to the Pig. 1 and 2 understandable, in which like reference numerals have been used to refer to like parts. The operator can turn the ignition switch 12 by means of a key or other suitable device close to the starter motor 14 and the acceleration transformer 2o to put into operation. The starter motor 14 drives via a suitable transmission device 15 the rotor unit of the machine 28 to an idling speed of 1100 revolutions / min. The switch 12 can then turn off the battery from the starter motor 14 and the starter motor 14, if this appears desirable, of the Motor 28 can be decoupled when the desired idling speed
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schwindigkeit erreicht worden, ist. Ein Abschalten der Energie von dem Starfro?motor 14 kann über Zeitschalterkontakte in dem Behälter 12 oder durch Öffnen des S tartermo torkreis es in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Motors 14 bewerkstelligt werden»speed has been reached. Switching off the energy from the Starfro? motor 14 can via timer contacts in the container 12 or by opening the starter circuit it be accomplished depending on the speed of the motor 14 »
Elektrische Energie wird an die Rotoreinheit der Maschine durch Schleifringe oder auf eine andere geeignete konventionelle Art und Weise übertragen und die Energie wird auch an die Statoreinheit übertragen, wobei beides in einer zeitlich bestimmten Folge geschieht, die durch den elektronischen Zünder 24 in Abhängigkeit von der Drehung der Welle der Maschine 28 gesteuert wird. Die Bedienungsperson kann die Energieversorgung der Maschine 28 durch Betätigen des Steuerhebels 22 steuern, was wiederum die an die elektronische Zündung 24 von dem Beschleunigungstransformator 2o gelieferte Energie variierteElectrical energy is sent to the rotor unit of the machine through slip rings or in any other suitable conventional manner and the energy is also transmitted to transmitted to the stator unit, both happening in a time-determined sequence that is determined by the electronic Igniter 24 as a function of the rotation of the shaft of the machine 28 is controlled. The operator can power the machine 28 by operating the control lever 22 control which in turn is supplied to the electronic ignition 24 from the acceleration transformer 2o Energy varied
Die Maschine 28 treibt den Generator 18 und Energie wird von der Batterie 1o und dem Generator 18 an den Beschleunigungstransformator 2o geliefert. Der Generator 18 liefert auch dann einen Ladestrom an die Batterie 18, wenn die Maschine 28 weniger Energie verbraucht als durch den Generator 18 erzeugt wird. Der Spannungsregler 16 stellt sicher, daß keine zu hohe Spannung an die Batterie 1o gegeben wirdoThe machine 28 drives the generator 18 and power is supplied from the battery 1o and generator 18 to the acceleration transformer 2o. The generator 18 also delivers then a charging current to the battery 18 when the machine 28 consumes less energy than by the generator 18 is produced. The voltage regulator 16 ensures that a voltage that is too high is not applied to the battery 1o
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Nach Pig. 3, in. der die dynamoelektrische Maschine 28 genauer dargestellt ist, v/eist die Maschine im wesentlichen einen Stator und einen Rotor mit einem zylindrischen Gehäuse Ao aus magnetischem Material auf 0 Der Rotor ist auf einer V/eile 42 angeordnet, die drehbar und koaxial zu dem Gehäuse 4-0 gelagert ist. In der gezeigten Ausführungsform ist die Rotoreinheit auf die Welle 42 aufgeschoben und beispielsweise durch Verriegelungskeile 44 festgelegt.After Pig. 3 is represented in. The dynamoelectric machine 28 in more detail, v / eist the machine essentially comprises a stator and a rotor with a cylindrical housing Ao of magnetic material to 0. The rotor is mounted on a V / ropes 42 are arranged rotatably and coaxially is mounted to the housing 4-0. In the embodiment shown, the rotor unit is pushed onto the shaft 42 and secured, for example, by locking wedges 44.
Die Rotoreinheit schließt eine Nabe 46 aus unmagnetischem Material ein, -etwa aus Aluminium, und besitzt eine Mehrzahl von Ro tor elektromagnet en 48, die abnehmbar damit verbunden sind. In der gezeigten Ausführungsform schließt beispielsweise jede Rotoreinheit vier Elektromagneten 48 ein, die gleichmässig um die Nabe 46 herum verteilt sind. Zwei gegeneinander axial versetzte Rotoreinheiten sind auf der Welle befestigt, so daß sie mit zwei axial versetzten Statoreinheiten zusammenwirken, von denen nur eine gezeigt ist. Jeder der Elektromagnete des Rotors weist einen langgestreckten Kern 5o aus magnetischem Material auf, der Polstücke 52 an seinen äußeren Enden besitzt und auf der Nabe 46 angeordnet ist, und zwar mit der Längsachse senkrecht zu der Achse der Yielle 42, so daß sie sich von der V/elle 42 aus radial nach außen erstrecken. Die Nabe 46 kann mit Bohrungen versehen sein, um den Kern 5o des Rotorelektromagneten 48 aufzunehmenThe rotor unit includes a hub 46 made of non-magnetic material one, -for example made of aluminum, and has a plurality of Ro tor electromagnets 48, which are detachably connected therewith are. In the embodiment shown, for example, includes Each rotor unit has four electromagnets 48, which are evenly distributed around the hub 46. Two against each other axially offset rotor units are on the shaft mounted so that they cooperate with two axially offset stator units, only one of which is shown. Everyone the electromagnet of the rotor has an elongated core 5o made of magnetic material, the pole pieces 52 on has its outer ends and is arranged on the hub 46, with the longitudinal axis perpendicular to the axis of the Yielle 42, so that it extends radially from V / elle 42 extend outside. The hub 46 can be provided with bores to accommodate the core 5o of the rotor electromagnet 48
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und kann, wie bei 54 angedeutet, bearbeitet sein, um einen Zugang zu dem Kern zu gestatten, wenn der Elektromagnet auf der Nabe angeordnet ist. Das Ende des Kerns kann mit einem Gewinde versehen sein und die Rotorelektromagneten können an der Nabe 46 durch Verwendung einer Mutter und einer Sieherungsschexbe befestigt sein, wie dies allgemein bei 56 angedeutet ist.and, as indicated at 54, can be machined to a To allow access to the core when the electromagnet is placed on the hub. The end of the core can be with be threaded and the rotor electromagnets can be attached to the hub 46 by the use of a nut and a Security lock fastened, as indicated generally at 56 is indicated.
Eine Spule 58 ist koaxial um jeden Rotorkern 5o herumgewickelt, um magnetische Flußlinien zu erzeugen, die aus dem Polstück und dem Rotorkern 5o im wesentlichen koaxial dazu austreten, wenn der Rotorkern mit Energie beaufschlagt wird, wie dies bei 6o angedeutet ist. In diesem Zusammenhang sei bemerkt, daß die Spule 58 vorzugsweise senkrecht zu dem Kern 5o gewickelt ist, wie dies dargestellt ist. Die freien Enden der Spulen sind über die Schleifringe mit der Energiequelle verbunden, wie dies bereits beschrieben worden istoA coil 58 is coaxially wound around each rotor core 50 to create lines of magnetic flux emerging from the pole piece and exit the rotor core 50 substantially coaxial therewith when the rotor core is energized, such as this is indicated at 6o. In this connection it should be noted that the coil 58 is preferably wound perpendicular to the core 5o is how this is shown. The free ends of the coils are connected to the energy source via the slip rings, as has already been described o
Die Statoranordnung weist eine Mehrzahl von Statorelektromagneten 62 auf, die gleichmässig am Innenumfang des Gehäuses 4o verteilt sind und die Rotoreinheit umgeben. Jeder Statorelektromagnet schließt einen langgestreckten Statorkern 64 aus magnetischem Material ein, der ein Polstück 66 aus magnetischem Material an einem seiner Enden besitzt. DieThe stator arrangement has a plurality of stator electromagnets 62, which are arranged uniformly on the inner circumference of the housing 4o are distributed and surround the rotor unit. Each stator electromagnet closes an elongated stator core 64 of magnetic material having a pole piece 66 of magnetic material at one of its ends. the
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Spule 68 ist um den Kern 64 im wesentlichen senkrecht dazu gewickelt, um in dem Statorkern und dem Polstück 66 magnetische Flußlinien zu erzeugen, die im wesentlichen koaxial mit den Statorkernen 64 verlaufen, wenn die Spule 68 mit Energie "beaufschlagt wird. In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Kerne 5o und 64 und die zugehörigen Polstücke vorzugsweise massiv, um eine hohe Flußdichte zu erzeugen, und sie sind aus einem magnetischen Material wie Silikonstahl hergestellt, das einen hohen Widerstand gegen Restmagnetismus besitzteCoil 68 is about core 64 substantially perpendicular thereto wound to create lines of magnetic flux in the stator core and pole piece 66 which are substantially coaxial with the stator cores 64 when the coil 68 is energized. In the preferred embodiment of the invention, the cores are 50 and 64 and their associated Pole pieces are preferably solid in order to produce a high flux density, and they are made of a magnetic material Made of material such as silicon steel, which has a high resistance to residual magnetism
Jeder der Statorelektromagnete 62 ist in einem Gehäuse 4o angeordnet, wobei die Längsachse des Kerns 64 einen Winkel von etwa 45 bezüglich -eines Durchmessers des Gehäuses 4o einnimmt, wie dies allgemein durch den Winkel 7o angedeutet ist. Die äußere Oberfläche der Polstücke 66 nimmt einen •'inkel von ungefähr 45° gegenüber der Längsachse des Kerns 64 ein, so daß alle Polstücke 66 der Statoreinheit an einem Punkt (vorzugsweise in der Mitte) die Tangente zu einem Kreis bilden, dessen Zentrum in der Mitte der Welle 42 liegt, Dies gestattet es, den Rotor innerhalb des Stators rotieren zu lassen, wobei sich die Polstücke 52 der Rotorelektromagnete 48 den Polstücken 66 der Staturelektromagnete stark nähernβEach of the stator electromagnets 62 is in a housing 4o arranged, the longitudinal axis of the core 64 at an angle of approximately 45 with respect to a diameter of the housing 4o assumes, as indicated generally by the angle 7o. The outer surface of the pole pieces 66 takes one • Angle of approximately 45 ° with respect to the longitudinal axis of the core 64 a so that all pole pieces 66 of the stator unit on one Point (preferably in the middle) form the tangent to a circle whose center is in the middle of the shaft 42, This allows the rotor to rotate within the stator with the pole pieces 52 of the rotor electromagnets 48 closely approach the pole pieces 66 of the stature electromagnets
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Die Statorelektromagnete 62 können auf Haltern 72 angeordnet sein, die gleichmässig auf dem Iimenumi'ang des Gehäuses 4o verteilt sind und damit in einer konventionellen weise verbunden sind. Die Halter 72 können dreieckig gestaltet sein, wie dies dargestellt ist, um die Statorelektromagnete 62 gegen seitlichen Schub abzustützen, wenn die Spulen 58 und 68 mit Energie versorgt werden, um abstossende Kräfte zwischen den Elektromagneten des Rotors und des Stators zu erzeugen. Bas Ende des Statorelektromagneten kann am unteren Abschnitt 74 des Halters 72 anliegen und der untere Abschnitt 74 kann mit einer Bohrung versehen sein, um das Ende des Kerns 74 und zwei Anschlußklemmen 76 aufzunehmen, die mit dem freien Ende der Spule 68 verbunden sind. Das Ende des Kerns 64 erstreckt sich durch den Abschnitt 74 und kann mit einem G-ewinde versehen sein und ein geeigneter Sicherungsring und eine Mutter 78 kann den Statorelektromagneten 62 festlegen. Eine Zutrittsöffnung 80 kann einen Zutritt zu jedem der Statorelektromagnete 62 bei Entfernung des Abdeckgliedes 82 gestatten, das in üblicher V/eise an dem Gehäuse 40 aussen befestigt ist. Es kann in geeigneter üblicher V/eise vorgesehen sein, daß die Versorgungskabel von dem Kabelbaum 26 zu den Statorelektromagneten eintreten, und zwar durch die Abdeckplatten 82 hindurch und die Energieversorgungskabel können elektrisch mit jedem der Statorelektromagnete 62 vermittels der Anschlußklemmen 76 verbun-The stator electromagnets 62 can be arranged on holders 72 be uniform on the iimenumi'ang of the case 4o are distributed and connected to it in a conventional manner. The holder 72 can be designed triangular as shown to support the stator electromagnets 62 against lateral thrust when the Coils 58 and 68 are energized to create repulsive forces between the electromagnets of the rotor and the stator to create. The end of the stator electromagnet can rest on the lower portion 74 of the holder 72 and the lower portion 74 may be drilled to receive the end of core 74 and two terminals 76, which are connected to the free end of the coil 68. The end of the core 64 extends through the section 74 and may be threaded and a suitable locking ring and nut 78 may be the stator electromagnet 62 set. An access opening 80 can provide access to each of the stator electromagnets 62 upon removal of the cover member 82, which is attached to the outside of the housing 40 in a conventional manner. It can be more suitable in usual Provision may also be made for the supply cables to enter from the cable harness 26 to the stator electromagnets, and although through the cover plates 82 and the power supply cables can be electrically connected to each of the stator electromagnets 62 connected by means of terminals 76
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den sein. Die andere Anschlußklemme 76 eines jeden Elektromagneten 62 kann mit Erde verbunden sein, wie dies gezeichnet ist.to be The other terminal 76 of each electromagnet 62 can be connected to earth as shown.
Im Betrieb dreht sich der Rotor in der Richtung, wie dies durch den pfeil 84 angedeutet ist. Wenn die Rotorelektromagnete 48 sich neben den Statorelektromagneten 62 befinden, wie dies durch die strichpunktierte Linie bei 86 angedeutet ist, besteht ein Winkel von ungefähr 45° zwischen den Längsachsen der Elektromagneten des Rotors und des Stators, wie dies bei 88 angedeutet ist. Die elektronische Zündung 24 liefert Energieimpulse an die Spulen der Elektromagnete des Rotors und des Stators in dieser Stellung, wodurch magnetische I1IuSlinien aus den Elektromagneten des Rotors und des Stators austreten, um aufeinander einzuwirken, wie vektoriell angezeigt ist durch die Pfeilspitzen bei 9o. Der durch die Rotor- und Statorspulen fließende Strom besitzt eine solche Polarität, daß abstoßende Kräfte zwischen den aufeinander einwirkenden magnetischen Feldern erzeugt werden.In operation, the rotor rotates in the direction as indicated by arrow 84. When the rotor electromagnets 48 are next to the stator electromagnets 62, as indicated by the dash-dotted line at 86, there is an angle of approximately 45 ° between the longitudinal axes of the electromagnets of the rotor and the stator, as indicated at 88. The electronic ignition 24 supplies energy pulses to the coils of the electromagnets of the rotor and the stator in this position, whereby magnetic I 1 IuS lines emerge from the electromagnets of the rotor and the stator to act on each other, as indicated vectorially by the arrowheads at 9o. The current flowing through the rotor and stator coils has such a polarity that repulsive forces are generated between the magnetic fields acting on one another.
Beispielsweise können die Rotor- und Statorelektromagnete einen magnetischen Nordpol an den zueinander weisenden Enden erzeugen, wenn sie mit Energie beaufschlagt werden«For example, the rotor and stator electromagnets can have a magnetic north pole on those facing each other Create ends when they are energized «
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Die sich ergebende abstoßende magnetische Kraft schiebt die Rotorelektromagneten von den Statorelektromagneten in Richtung der Drehung des Rotors fort und es wird ein Drehmoment auf die Rotorwelle 42 über den Momentenarm übertragen, der durch den Abstand zwischen den Enden der Rotorelektromagnete 48 und der Rotorwelle 42 bestimmt ist. Die auf die Rotorelektromagnet e wirkende Kraft steht in direkter Beziehung zu der an die Rotor- und Statorelektromagnete gelieferte Energie und die Geschwindigkeit der Maschine 28 kann daher dadurch gesteuert werden, daß der an die Elektromagnete gelieferte Strom gesteuert wird. Diese Steuerung kann durch den Fahrer des Fahrzeuges durch Betätigung der Steuerung 22 bewirkt werden, die den Ausgang aus dem Beschleunigungstransformator 2o bestimmt. The resulting repulsive magnetic force pushes the The rotor electromagnet moves away from the stator electromagnet in the direction of rotation of the rotor and there is torque transmitted to the rotor shaft 42 via the moment arm created by the distance between the ends of the rotor electromagnets 48 and the rotor shaft 42 is determined. The one on the rotor electromagnet The force acting is directly related to that delivered to the rotor and stator electromagnets The power and speed of the machine 28 can therefore be controlled by the amount supplied to the electromagnets Electricity is controlled. This control can be carried out by the driver of the vehicle by actuating the control 22 which determines the output from the acceleration transformer 2o.
Die Anzahl der Rotor- und Statorelektromagnete kann gleich sein oder es kann, wie dies in der dargestellten Ausführungsform der Fall ist, die Anzahl der Statorelektromagnete ein ganzteiliges Vielfaches der Anzahl der Rotorelektromagnete sein, ZoBo acht Statorelektromagnete und vier Rotorelektromagnet e. Die elektronische Zündung kann in geeigneter Weise eingestellt sein, um die Rotor- und Statorelektromagnete in geeigneter Folge für die ausgewählte Kombination mit Energie zu beaufschlagen.The number of rotor and stator electromagnets can be the same or, as is the case in the embodiment shown, the number of stator electromagnets can be one integral multiple of the number of rotor electromagnets his, ZoBo eight stator electromagnets and four rotor electromagnets e. The electronic ignition can be suitably adjusted to the rotor and stator electromagnets to apply energy in a suitable sequence for the selected combination.
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Eine andere Ausführungsform des Antriebssystems der Fig. 1 ist in der Fig. 4 gezeigt. In dieser Figur, in der gleich "bezeichnete Elemente die gleichen Teile wie in den Fig. 1 und 2 "bezeichnen, ist eine Anschlußklemme der Batterie 1o mit Erde verbunden und die andere Anschlußklemme ist mit dem Zündschalter 12 verbunden. Der Zündschalter 12 liefert Energie von der Batterie an den Startermotor 14» um die Maschine 28 auf eine vorher bestimmte Leerlaufdrehzahl zu bringen, wie dies voranstehend beschrieben wurde und liefert auch, Energie von der Batterie an den Beschleunigungstransformator 2o und an den Generator 18. In der Ausführungsform der Fig. 4 kann die Batterie 1o beispielsweise den Anregungsstrom an den Generator 18 lieferno Die Ausgangsspannung des Generators 18 kann auf den Spannungsregler 16 gegeben werden, um einen Ladestrom an die Batterie zu geben»Another embodiment of the drive system of FIG. 1 is shown in FIG. In this figure, in the "like" elements denote the same parts as in FIG and 2 ″ is a terminal of the battery 1o connected to earth and the other terminal is connected to the ignition switch 12 is connected. The ignition switch 12 supplies energy from the battery to the starter motor 14 »around the Machine 28 to a predetermined idle speed bring, as described above and delivers also, power from the battery to the speed-up transformer 2o and to the generator 18. In the embodiment 4, the battery 1o can, for example, supply the excitation current to the generator 18o The output voltage of the generator 18 can be given to the voltage regulator 16 in order to supply a charging current to the battery admit"
Die von der Steuerung 22 bestimmte Ausgangsspannung des Beschleunigungstransformators 2o kann über die elektronische Zündung 24 in zeitlich abgestimmter Folge an die Rotor- und Statoreinheiten der Maschine 28 gegeben werden, wie dies bereits vorher beschrieben wurde. Die elektronische Zündung 24 wird mechanisch durch die Welle der Maschine 28 angetrieben, so daß die Beaufschlagung in Abhängigkeit vonThe output voltage of the determined by the controller 22 Acceleration transformer 2o can be sent to the rotor via the electronic ignition 24 in a timed sequence. and stator units are given to the machine 28 as previously described. The electronic Ignition 24 is mechanically driven by the shaft of the engine 28, so that the admission as a function of
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der relativen Position des Rotors zum. Stator bestimmt wird. Die Y/elle der Uaschine 28 treibt auch den Generator 18.the relative position of the rotor to the. Stator determined will. The axis of machine 28 also drives the generator 18th
Die Maschine nach der vorliegenden Erfindung kann zur Verwendung in verschiedenen Fahrzeugarten wie Automobilen, Lastkraftwagen, Booten oder anderen Arten von Transportsystemen angepaßt werden. Die Maschine liefert ein verhältnismäßig hohes Ausgangsdrehmoment und arbeitet in einer sehr effizienten './eise, die theoretische Virkungsgrade in Höhe von 8o CL· bei Laborprototypen liefert.The machine of the present invention can be adapted for use in various types of vehicles such as automobiles, trucks, boats, or other types of transportation systems. The machine delivers a relatively high output torque and works in a very efficient manner, delivering theoretical efficiencies of 8o C L for laboratory prototypes.
Die vorliegende Erfindung kann in anderen Formen als in der dargestellten Aus!"Uhrungsform verwirklicht werden ohne von dem allgemeinen Erfindungsgedanken abzuweichen. Die hierin dargestellten Ausführungsformen beschränken daher die Erfindung nicht und werden allein durch die beigefügten Ansprüche bestimmt.The present invention can be embodied in other forms than the illustrated embodiment without to deviate from the general inventive concept. The embodiments presented herein are therefore limiting the invention does not apply and is to be determined solely by the appended claims.
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Claims (1)
und Statorelektromagneten geschaltet sind, um wahlweise
elektrische Energie von der Quelle auf die Magneten, in
Abhängigkeit von der Drehung des Rotors, zu liefern.11.) Dynamoelectric machine according to claim 7 »characterized in that the energy loading devices have a source of electrical energy and a switching device which is connected between the source and the rotor
and stator electromagnets are switched to selectively
electrical energy from the source to the magnets, in
Depending on the rotation of the rotor.
Grleichstrombatterie, einen Generator, der zur Drehung durch den Rotor und mit der Batterie verbunden ist, und Einrichtungen einschließt zum Steuern der Amplitude der elektrischen Energie, die von der Batterie und dem Generator geliefert wird»12o) Dynamoelectric machine according to claim 11, characterized in that the source of electrical energy is a
Green current battery, a generator connected for rotation by the rotor and connected to the battery, and including means for controlling the amplitude of the electrical energy supplied by the battery and generator »
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