DE3236954A1

DE3236954A1 - Electrical machine, to be precise a heat producer, heat generator

Info

Publication number: DE3236954A1
Application number: DE19823236954
Authority: DE
Inventors: Siegfried 2121 Vögelsen Crull
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-10-06
Filing date: 1982-10-06
Publication date: 1984-04-12

Abstract

The invention relates to an electrical machine, to be precise a heat generator, having a stator (1) fitted with electromagnets (23) and a rotor (3), arranged in the stator (1), whose rotor poles (13, 21) act by means of their external magnetic field force on the iron (25) and the induction conductors (27) in the stator (1). The electromagnets (23) of the stator (1) are grouped around the rotor (3). In the space inside the stator electromagnet (23), the rotor (3) consists of one or more magnetic (especially permanently magnetic) columns (7) which are alternately magnetised or poled in opposite directions. Placed on the axial pole surfaces (11) of the rotor magnetic columns (7) are pole shoes (13) which, together with rotor arms (15), extend so far radially outwards that they overlap the axial pole surfaces (29) of the stator electromagnets. When the rotor (3) rotates, a three-dimensional magnetic flux passes over the coils (27) of the electromagnet (23) periodically, which leads to voltage induction in the coils (27) and the generation of heat, particularly in the iron of the stator (1). <IMAGE>

Description

Elektrische Maschine, und zwar Wärmeerzeuger, WärmegeneratorElectric machine, namely heat generator, heat generator

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Maschine, und zwar einen Wärmegenerator, mit einem mit Elektromagneten ausgerüsteten Ständer und einem im Ständer angeordneten Läufer, dessen Läuferpole mit ihrem äußeren magnetischen Kraftfeld auf das Eisen und die Induktionsleiter im Ständer einwirken.The invention relates to an electrical machine, namely a heat generator, with a stator equipped with electromagnets and a rotor arranged in the stator, whose rotor poles with their outer magnetic Force field act on the iron and the induction conductors in the stand.

Derartige Maschinen können Wärme abgeben.Such machines can give off heat.

Es gibt Wechselstromgeneratoren, bei denen im Läufer Dauermagnete und im Ständer Elektromagnete verwendet werden. Beim Drehen des Läufers findet eine ständige Ummagnetisierung in den Städerelektromagneten statt. Ein nicht unbeträchtlicher Anteil der zugeführten Leistung wird dann infolge der Wirbelstrom- und Hysteresisverluste in Wärme umgesetzt. Damit sinkt der Wirkungsgrad der Maschine ab. Es werden größte Anstrengungen unternommen, Wirbelstrom- und Hystereseverluste und die dadurch entstehende Verlustwärme möglichst klein zu halten.There are alternators with permanent magnets in the rotor and electromagnets are used in the stand. When the rotor is turned, a constant magnetic reversal takes place in the Städer electromagnet. A not inconsiderable one The proportion of the power supplied is then due to the eddy current and hysteresis losses converted into heat. This reduces the efficiency of the machine. It'll be the biggest Efforts made to eddy current and hysteresis losses and the resulting Keeping heat loss as small as possible.

Bei den hohen Luft- und Umweltbelastungen durch Abgase müssen Möglichkeiten wirtschaftlicher Wärmeerzeugung genutzt werden, die keine umweltbelastenden Wirkungen zeigen.Given the high levels of air and environmental pollution from exhaust gases, there are options economic heat generation can be used, which has no negative effects on the environment demonstrate.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine elektrische Maschine der eingangs erwähnten Art zu schaffen, mit der es möglich ist, die Energie von-Daucrmagneten für die Wärme-erzeugung zu nutzen.It is the object of the invention to provide an electrical machine of the initially mentioned mentioned way with which it is possible to use the energy of permanent magnets to use for heat generation.

Di gestellte Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß a) der oder die Ständerelektromaqneten aus weichmagnetischen Eisensäulen oder -hüls(-n hestchen, die mit Induktionsleitern versehen sind, wobei der oder die Ständerelektromagneten axial bzw. achsparallel zur Läuferlängsrichtung angeordnet und von Raummasse durchflutbar sind, b) die Ständerelcktromagnftc den Läufer nach Art eines Mantels umschließen, c) sich im Läufer in axialer Richtung eine oder mehrere Magnetspulen erstrecken, deren Polflächen sich ebenso wie die Pol flächen der Ständerelektromagnete an den Maschinenstirnseiten befinden, d) auf den axialen Pol flächen des Läufers Pol schuhe angeordnet sind, e) sich die Pol schuhe armförmig von den axialen Polflächen des Läufers derart weit radial nach außen erstrecken, daß von diesen Polschuhen die Polflächen der Ständerelektromagnete überdeckbar sind.The object is achieved according to the invention in that a) the or the stator electromagnets made of soft magnetic iron columns or sleeves (-n hestchen, which are provided with induction conductors, with the stator or stator electromagnets arranged axially or axially parallel to the longitudinal direction of the rotor and can be flowed through by spatial mass are, b) the stator leakage magnetftc the rotor in the manner of a jacket enclose, c) one or more magnetic coils in the rotor in the axial direction extend whose pole faces as well as the pole faces of the stator electromagnets on the machine front sides, d) on the axial pole faces of the rotor Pole shoes are arranged, e) the pole shoes are arm-shaped from the axial pole faces of the rotor extend so far radially outward that of these pole pieces the pole faces of the stator electromagnets can be covered.

Die Wärmeerzeugung erfolgt dabei bewußt durch Wirbelströme und Hysteresisverluste im Eisen, die eine Folge der magnetischen Induktion ist, die Kurzschlußströme in den Induktionsleitern erzeugt.The heat is generated consciously through eddy currents and hysteresis losses in iron, which is a result of magnetic induction, the short-circuit currents in the induction conductors generated.

Derartige Maschinen sind eine Abwandlung der allgemein bekannten Transformatoren, bei denen Spannung und Wärme in den Sekundärwicklungen und Kernen durch die Raummassefluß-Richtungsänderung im Eisenkern erzeugt-werden.Such machines are a modification of the well-known transformers, where tension and heat in the secondary windings and cores are caused by the change in direction of space mass flow are generated in the iron core.

Die Vorteile einer derartigen Maschine bestehen darin, daß der Läufer weder Nuten noch Wicklungen besitzt und mit außergewöhnlich hohen Drehzahlen betrieben werden kann.The advantages of such a machine are that the runner Has neither slots nor windings and operates at exceptionally high speeds can be.

Die Wärmeregulierung kann am einfachsten über die Läuferdrehzall erfolgen.The easiest way to regulate the temperature is to use the rotor speed.

Ständer und Läufer konnen serienweise maschinell gefertigt werden. Der Maschinenautbau ist einfach, weil keine Nuten und aufwendigen Wicklungen nötig sind. Die weichmagnetischen Teile sind Massivteile ohne Lamellierung, die aus Vollmaterial gestanzt, gegossen oder geschnitten sein können.Stands and runners can be produced in series by machine. The machine construction is easy because no grooves and complex windings are necessary are. The soft magnetic parts are solid parts without lamination, which can be punched, cast or cut from solid material.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind die Läufermagnetsäulen dauermagnctisch ausgebildet. Die Dauermagnetsäulen können beispielsweise aus übereinander geschichteten einzelnen, axial magnetisierten Dauermagnetscheiben bestehen. Andererseits ist es aber auch möglich, daß die Läufermagnetsäulen als Elektromagneten ausgebildet sind mit einer elektrischen Spule und einem weichmagnetischen Kern.According to a further embodiment of the invention, the rotor magnetic columns trained permanent magnet. The permanent magnet columns can, for example, from one above the other layered individual, axially magnetized permanent magnet disks. on the other hand but it is also possible that the rotor magnet columns are designed as electromagnets are with an electric coil and a soft magnetic core.

Bei dieser Ausführung muß die elektrische Energie bei drehbarem Läufer über Bürsten und Schleifringe zugeführt werden.In this version, the electrical energy must be used when the rotor is rotatable be fed via brushes and slip rings.

Um das Magnetfeld des Läufers in den armartigen Polschuhen zu konzentrieren, ist nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß in den Polschuhen zwischen dem Zentral pol und den überdeckbaren Ständerpolflächen Dauermagnetabschnitte angeordnet sind.To concentrate the rotor's magnetic field in the arm-like pole pieces, is provided according to a further embodiment of the invention that in the pole pieces permanent magnet sections between the central pole and the coverable stator pole surfaces are arranged.

Der Läufer wird durch einen äußeren Antrieb in Umdrehung versetzt, wobei die PoLschuhe beim Umlaufen an den beiden Stirnseiten miteinander derart synchron laufen, daß der äußere Läufer-Raummassefluß axial verläuft und das Eisen und die Induktionsleiter im Ständer durchflutet, wodurch das Eisen pulsierend magnetisiert und in den Leitern und im Eisen Strom induziert wird, was zur Erwärmung des Ständers führt.The rotor is set in rotation by an external drive, the pole shoes so synchronously with one another as they circulate on the two end faces run that the outer rotor space mass flow is axial and the iron and the Induction conductor in the stand flooded, causing the iron to magnetize in a pulsating manner and current is induced in the conductors and in the iron, which heats the stator leads.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die in Achsrichtung des Läufers verlaufenden Dauermagnetsäulen in Umfangsrichtung abwechselnd in entgegengesetzter Richtung magnetisiert sind und daß die den Dauermagnetsäulen zugeordneten Pol.schuhausleger in gleicher Magnetisierungsrichtung wenigstens teilsweise hartmagnetisch ausgebildet sind. Bei dieser Ausführungsform wird beim Umlauf der Pol schuhe ständig ein Wechsel zwischen Raummassedurchflutung und damit Magnetisierung einerseits und Unterbrechung der Raummassedurchflutung bzw. Entmagnetisierung andererseits herbeigeführt. Die Durchflutungsrichtung wird dabei ständig geändert. Dies führt zu erheblichen Hysteresis-und ohmschen Verlusten, die sich als freiwerdende Wärme bemerkbar machen. Die Verlustwärme bzw. die auftretende Wärme kann technisch ausgenutzt werden.According to a further embodiment of the invention it is provided that the permanent magnet columns running in the axial direction of the rotor in the circumferential direction are alternately magnetized in opposite directions and that the permanent magnet columns assigned Pol.schuhausleger in the same direction of magnetization at least partially are designed to be hard magnetic. In this embodiment, the circulation is the Pole shoes constantly changing between space mass flow and thus magnetization on the one hand and interruption of the space mass flow or Demagnetization on the other hand brought about. The direction of flow is thereby constantly changed. This leads to significant hysteresis and ohmic losses make themselves noticeable as released warmth. The heat loss or the occurring Heat can be used technically.

Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Pol schuhe im magnetisch unwirksamen-Teil durch unmagnetische Teile derart ergänzt sind, daß sich die Polschuhscheibe ergibt. Eine solche Polschuhscheibe führt beim schnellen Drehen zu geringeren Luftwirbeln.According to a further embodiment of the invention it is provided that the pole shoes in the magnetically ineffective part are supplemented by non-magnetic parts in this way are that the pole piece results. Such a pole piece leads to the fast turning to lower air eddies.

Die Erfindung wird-anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Schnitt durch einen elektromagnetischen Wärmegenerator längs der Linie I-I nach Fig. 2, Fig. 2 eine Draufsicht auf den elektromagnetischen Wärme generator nach Fig. 1, Fig 3 einen SChnitt III-III durch eine andere Ausführungsform-der Erfindung, Fig. 4 eine Draufsicht auf die Ausführungsform nach Fig. 3.The invention is based on the exemplary embodiments shown in the drawings explained in more detail. They show: FIG. 1 a section through an electromagnetic Heat generator along the line I-I of Fig. 2, Fig. 2 is a plan view of the electromagnetic Heat generator according to Fig. 1, Fig. 3 a SChnitt III-III through another embodiment-the Invention, FIG. 4 shows a plan view of the embodiment according to FIG. 3.

Ein in Fig. 1 dargestellter Wärmegenerator besteht aus einem Ständer 1 und einem Läufer 3. Im Läufer gruppieren sich um eine Welle 5 mehrere Dauermagnetsäulen 7a, 7b, die axial angeordnet sind und aus mehreren aufeinander geschichteten, axial magnetisierten Dauermagnetscheiben 9 bestehen. Die Polflächen 11 des Läufers 3 bilden dabei zugleich die axialen Stirnflächen des Läufers 3. Auf die polflächen 11 sind Polschuhe 13 aufgesetzt. Die Polschuhe 13 sind hartmagnetisch ausgebildet und erstrecken sich als mlschuharme 15 radial nach außen. Diese radial nach außen weisenden Polschuharme 15 bestehen aus in Auslegerrichtung magnetisierten Dauermagnetabschnitten, die wiederum aus einzelnen Scheiben 17 gebildet sein können. Die freien Enden der Polschuharme bilden Außenpolschuhe 19 mit Läuferpolflächen 21. Die Außenpolschuhe können aus weich- oder hartmagnetischem Material bestehen. Der Vorteil hartmagnetischer Ausbildung liegt darin, daß die in der Läufermagnetsäule besc-hleunigte Raummasse nur an den Polflächen 21 aus- oder eintritt, während weichmagnetische Außenpolschuhe an allen Seiten und Flächen Raummasse ausstrahlen oder ansaugen würden.A heat generator shown in Fig. 1 consists of a stator 1 and a rotor 3. In the rotor, several permanent magnet columns are grouped around a shaft 5 7a, 7b, which are arranged axially and of several stacked one on top of the other, axially magnetized permanent magnet disks 9 exist. The pole faces 11 of the rotor 3 form at the same time, the axial end faces of the rotor 3. On the pole faces 11 are Pole pieces 13 put on. The pole shoes 13 are designed to be hard magnetic and extend as shoe arms 15 radially outward. This radially outwards Pointing pole shoe arms 15 consist of permanent magnet sections magnetized in the cantilever direction, which in turn can be formed from individual disks 17. The free ends of the Pole shoe arms form outer pole shoes 19 with rotor pole faces 21. The outer pole shoes can consist of soft or hard magnetic material. The advantage of hard magnetic Training lies in the fact that the mass accelerated in the rotor magnet column only exits or enters at the pole faces 21, while soft magnetic outer pole shoes would radiate or suck in space on all sides and surfaces.

Mit Hilfe der Läuferpolschuhe und ihren Dauermagnetabschnitten wird erreicht, daß sich der Raummassefluß nicht um die Läufermagnetsäulenoberfläche verteilt schließt, sondern auf einen kleinen Bereich konzentriert und gebündelt in axialer Richtung über das Ständereisen abgeführt werden kann.With the help of the rotor pole pieces and their permanent magnet sections achieves that the space mass flow is not distributed around the rotor magnet column surface closes, but is concentrated in a small area and bundled in an axial direction Direction can be discharged via the stator iron.

Der Ständer 1 besteht, wie sich aus Fig. 1 in Verbindung mit Fig. 2 ergibt, aus beispielsweise sechs Elektromagnetsäulen 23.The stand 1 consists, as can be seen from FIG. 1 in conjunction with FIG. 2 results from, for example, six electromagnetic columns 23.

Entsprechend den Maschinenabmessungen sind selbstverständlich auch mehr oder weniger Elektromagnetsäulen 23 denkbar. Die Elektromagnetsäulen 23 bestehen aus einem weichmagnetischen säulenartigen Kern 25, der sich parallel zur Welle 5 erstreckt und von einer Wicklung umschlossen ist. Die Stirnflächen 29 der Spulenkerne 25 sind beim Läuferumlauf periodisch von den Läuferpolflächen 21 abgedeckt, die unter Zwischenfügung von nicht-magnetischen Isolierstücken zusammen einen Ständerpolschuhring vervollständigen, der in der Zeichnung der Übersichtlichkeit wegen weqgelassen i,t.According to the machine dimensions are of course also more or less electromagnetic columns 23 are conceivable. The electromagnetic columns 23 are made from a soft magnetic columnar core 25, which is parallel to the shaft 5 extends and is enclosed by a winding. The end faces 29 of the coil cores 25 are periodically covered by the rotor pole surfaces 21 when the rotor revolves a stator pole piece ring with the interposition of non-magnetic insulating pieces complete, the left i, t in the drawing for clarity.

Die Anzahl der Polschiiharme 15 soJte der Anzahl der Ständerelektromagneten 23 getcilt durch drci und nicht mehr als geteilt durch zwei betragen, damit es beim Drehen der Läuferpolschuhe 13. zu einer Entmagnetisierung der Ständermagnete 23 kommt, wenn die Läuferpolflächen die den einzelnen Ständerelektromagneten 23 zugeordneten Ständerpolflächen 29 verlassen. Ohne ein ständiges Überdecken und Wiederfreigeben, d. h. Schließen und wieder Öffnen des magnetischen Kreises über die Läuferpolflächen 21 und die Ständerpolflächen 29 über den Luftspalt hinweg, kommt es zu keiner Induktion.The number of pole arms 15 corresponds to the number of stator electromagnets 23 divided by drci and not more than divided by two so that it is at Rotating the rotor pole shoes 13 to demagnetize the stator magnets 23 comes when the rotor pole surfaces are assigned to the individual stator electromagnets 23 Leave stator pole faces 29. Without constant covering and releasing, d. H. Closing and reopening of the magnetic circuit via the rotor pole surfaces 21 and the stator pole faces 29 across the air gap, there is no induction.

In Fig. 1 stehen den Läuferpolflächen 21 unmittelbar zwei um 180 Winkelgrade zueinander versetzte Ständerelektromagnete 23 gegenüber. Die Mittellinien 31 der Läuferpolflächen 21 und der Ständerelektromagneten 23 fallen also zusammen. Bei dieser Anordnung werden in dem Wärmegenerator zwei Magnetkreise gebildet, die durch die Pfeile A einerseits und B andererseits wiedergegeben werden. Die Dauermagnetsäulen 7a, 7b sind gegenläufig magnetisiert, so daß sich an den Polflächen 11 jeweils -ein Südpol und ein Nordpol ausbilden. Bei den Dauermagnetabschnitten 17 in den Läuferpolschuhen verläuft die Süd-Nord-Magnetisierung von innen nach außen entsprechend der Magnetisierungsrichtung in den Dauermagnetsäulen 7a, 7b des Läufers. Die Läuferpolflächen 21 sind also immer entsprechend der zugeordneten Läufermagnetsäulen 7a, 7b magnetisiert.In Fig. 1, the rotor pole surfaces 21 are directly two 180 degrees staggered stator electromagnets 23 opposite one another. The center lines 31 of the The rotor pole faces 21 and the stator electromagnet 23 therefore coincide. at With this arrangement, two magnetic circuits are formed in the heat generator, through the arrows A on the one hand and B on the other hand are shown. The permanent magnet columns 7a, 7b are magnetized in opposite directions, so that on the pole faces 11 each -ein Train the South Pole and a North Pole. At the permanent magnet sections 17 in the rotor pole pieces the south-north magnetization runs from the inside to the outside according to the magnetization direction in the permanent magnet columns 7a, 7b of the rotor. The rotor pole surfaces 21 are always magnetized according to the associated rotor magnet columns 7a, 7b.

Die von den Läufermagnetsäulen 7a, 7b an den Nordpol flächen ausgeblasene Raummasse wird durch die Läuferpolschuhe zu den Läuferpolflächen 21 gelenkt. Die Raummasse tritt dort konzentriert mit hoher Geschwindigkeit aus und fließt durch die Ständerspulenkerne 25 und die Läuferpolflächen 19 zu den Südpol flächen der Läufermagnetsäulen 7a, 7b zurück. Da die Luftspalte 33 keinen Widerstand darstellen und magnetische Stoffe den ltaummassefl-uß beschleunigen, sind der Baugröße praktisch keine Grenzen gesetzt. [)urch die Raummassedurchflutung der Ständerkerne 25 bilden sich an deren Stirnflächen 29 magnetische Polflächen aus, die anziehend auf die Läuferpolflächen 21 wirken. Die Anziehungskraft der ungleichnamigen Polflächen 21, 29 von Läufer 3 und Ständer 1 wirkt in axialer Richtung und beeinflußt das Drehmoment der Maschine nur sehr gering. Deshalb ist die Maschine nicht als Motor, sondern nur als Generator geeignet. Die Drchmomentbeeinflussung kann durch Ständerpolflächen 29 verringert werden.The blown out of the rotor magnet columns 7a, 7b on the north pole surfaces The space mass is directed to the rotor pole surfaces 21 by the rotor pole shoes. the Mass of space emerges there in a concentrated manner at high speed and flows through it the stator cores 25 and the rotor pole surfaces 19 to the south pole surfaces of the Rotor magnet columns 7a, 7b back. Since the air gaps 33 do not represent any resistance and magnetic substances accelerate the flow mass flow, are of the size practically no limits. [) Form the stator cores 25 through the spatial mass flow at the end faces 29 of magnetic pole faces which are attractive to the Rotor pole faces 21 act. The attraction of the opposite pole faces 21, 29 of rotor 3 and stator 1 acts in the axial direction and influences the torque of the machine only very slightly. That is why the machine is not as a motor but rather only suitable as a generator. The torque can be influenced by stator pole faces 29 can be reduced.

Wird der Läufer aus der dargestellten Stellung gedreht, so werden die zwei Magnetkreise A und B, die in Fig. l über die zwei Ständerspulenkerne 25 verlaufen, geöffnet. Das bedeutet, daß die durch die Raummassedurchflutung magnetisierten Ständermagnete 23 entmagnetis.iert werden. An deren Stelle werden beim Drehen des Läufers 3 in dem Ausführungsbeispiel die um 60 Winkelgrade zu den Ständermagneten 23 nach Fig. 1 versetzten Ständerelektromagnete durchflutet und magnetisiert.If the rotor is rotated from the position shown, then the two magnetic circuits A and B, which in FIG run, open. This means that the magnetized by the space mass flow Stator magnets 23 are demagnetized. Instead, when turning the The rotor 3 in the exemplary embodiment is 60 degrees to the stator magnets 23 according to FIG. 1 staggered stator electromagnets flooded and magnetized.

Durch den ständigen Wechsel von magnetisieren und entmagnetisieren oder ummagnetisieren wird in dem Eisenkern und Induktionsleitern Strom erzeugt. Die Erwärmung des Ständermaterials ergibt sich aus der Formel 1 x R.By constantly alternating between magnetizing and demagnetizing or magnetic reversal, electricity is generated in the iron core and induction conductors. The heating of the stator material results from the formula 1 x R.

Die Wärmeentwicklung wird dabei so groß sein, daß es möglich ist, sie abzuführen und technisch zu nutzen. Wenn die in den Wicklungen induzierte Spannung nicht abgeführt werden soll, dann werden die Wicklungen aus Widerstandsdraht gewickelt und in sich kurzgeschlossen werden. Dr Generator kann beispielsweise in einem Ölbad 35 ari)eite1l. Er sollte nur für niedrige Drehzahlen ausgelegt sein. Die Wärmeregulierung erfolgt über eine Drehzahlregelung.The heat development will be so great that it is possible to dissipate them and use them technically. When the voltage induced in the windings is not to be discharged, then the windings are wound from resistance wire and be short-circuited in itself. Dr generator can for example in an oil bath 35 ari) eite1l. It should only be designed for low speeds. The thermoregulation takes place via a speed control.

Nach einer weiteren ausführungsform besteht der Ständer, wie sich aus Fig. 3 ergibt, aus beispielsweise einem ringförmigen Eisenkern, in dem radial verlaufend mehrere Induktionsleiter angeordnet sind. Die Induktionsleiter sind über einen Innen-und Außen-Verbindungsring miteinander verbunden und kurzgeschlossen.According to a further embodiment, the stand consists of how from Fig. 3 results, for example, from an annular iron core in which radially running several induction conductors are arranged. The induction ladder are connected to one another and short-circuited via an inner and outer connecting ring.

Der Ständer-Ringkern ist weichmagnet£sch ausgebildet, die Induktionsleiter aus Kupfer oder Aluminium, ebenfalls die Verbindungsringe, die an der innen und Außenfläche vom Ständerringkern angeordnet sind.The stator toroidal core is magnetically soft, the induction conductor made of copper or aluminum, also the connecting rings on the inside and Outer surface of the stator ring core are arranged.

Auch in diesem Ständer-Ringkern wird durch periodische Raummassedurchflutung in wechsePXder Richtung im Eisen ständig ummagnetisiert und damit Strom im Induktionsleiter und Eisen induziert. Durch ohmsche und Bysteresis-Verluste kommt es zur Wärmeentwicklung, die technisch genutzt werden kann.This toroidal stator core also has periodic space mass flow In alternating directions in the iron, the magnet is constantly reversed and with it current in the induction conductor and iron induced. Due to ohmic and bysteresis losses, heat is generated, which can be used technically.

Der Stander 101 dieser anderen Ausführungsform der Maschine nach Fig. 1 besteht aus einem Eisenring 103 bzw. einer Eisen ringhülse. An der Innenwandung 105 und an der Außenwandung 107 der weichmagnetischen Eisenhülse 103 sind elektrisch leitende Verbindungsringe 109 und 111 angeordnet. Von den inneren zu den äußeren Verbindungsringen erstreckt sich radial nach außen eine Vielzahl von elektrischen Induktionsleitern 113. Die Induktionsleiter 113 sind isoliert in das Eisen der Hülse 103 eingebettet. In jeden Induktionsleiter 113 ist eine Diode 115 eingesetzt. Alle Dioden sind in der gleichen StromfluArichtung geschaltet, so daß in allen Induktionsleitern 113 Ströme in der gleichen Richtung, beispielsweise von innen nach außen, wie in der Zeichnung dargestellt, fließen können. Bei einer Induktion in dcn Induktionsleitern 113 bildet sich zwischen den inneren Und äußeren Verbindungsringen 109, 111 eine Spannung aus, die iri ein Netz weitergegeben werden kann. Auf die Dioden kann auch verzichtet werden, weil Kurzschlußströme fließen.The stander 101 of this other embodiment of the machine according to Fig. 1 consists of an iron ring 103 or an iron ring sleeve. On the inside wall 105 and on the outer wall 107 of the magnetically soft iron sleeve 103 are electrical conductive connecting rings 109 and 111 arranged. From the inner to the outer Connecting rings extending radially outward a plurality of electrical Induction conductors 113. The induction conductors 113 are insulated in the iron of the sleeve 103 embedded. A diode 115 is inserted into each induction conductor 113. All Diodes are connected in the same current flow direction, so that in all induction conductors 113 currents in the same direction, for example from inside to outside, as in shown in the drawing, can flow. At an induction in the induction ladders 113 forms between the inner and outer connecting rings 109, 111 one Voltage that can be passed on to a network. On the diodes can also can be omitted because short-circuit currents flow.

Wie Fig. 3 zeiqt, befinden sich die Induktionsleiter 113 in einzrln.en Radialebenen in6;1 bis llEd. Die Zahl dieser Ebenen ist selbstversändich nur beispielhaft und wird durch dichtere Packung der Ebenen nach Möglichkeit so groß wie möglich gemacht. Die in den einzelnen Radialebenen liegenden Induktionsleiter 113 mit ihren Dioden 115 und den Innen- und Außenverbindungsringen 109 und 111 bilden in sich geschlossene Induktionsleitereinheiten 117. Diese Induktionsleitereinheiten 117 können mit Kaskadenverbindern 118 miteinander verbunden werden. Dabei ist immer der Innenring 109 mit dem Außenverbindungsring 111 der benachbarten, nächstfolgenden Induktionsleitereinheit 117 verbunden. In diesem Fall sind beispielsweise der Außenverbindungsleiter 111 der in der Radialebene 116d befindlichen Induktions leitereinheit 117 und der Innenring 109 der in der Radialebene 116c liegenden Induktionsleitereinheit 117 über einen Kurzschlußbügel 119- verbunden.As Fig. 3 shows, the induction conductors 113 are in single Radial planes in6; 1 to llEd. The number of these levels is of course only exemplary and will go through closer packing of the levels if possible so made big as possible. The induction conductors lying in the individual radial planes 113 with their diodes 115 and the inner and outer connecting rings 109 and 111 self-contained induction conductor units 117. These induction conductor units 117 can be connected to one another with cascade connectors 118. There is always the inner ring 109 with the outer connecting ring 111 of the adjacent, next following Induction conductor unit 117 connected. In this case, for example, are the external connection conductors 111 of the induction conductor unit 117 located in the radial plane 116d and the Inner ring 109 of induction conductor unit 117 lying in radial plane 116c Connected via a shorting clip 119-.

Wie Fig. 3 zeigt, befindet sich zwischen den Wellenstümpfen 120 des Läufers 121 eine dauermagnetische Säule 122, die aus aufeinander geschichteten Dauermagnetscheiben 123 besteht. Es können aber auch ebensogut mehrere Dauermagnetsäulen um eine durchgehende Welle gruppiert sein, die alle aus Dauermagnetscheiben bestehen. Zusammengehalten wird der Läufer 121 von einer nicht-magnetischen Hülse 124, die sich um die Dauermagnetsäule 122 erstreckt. Es ist auch möglich, die Magnetsäule 121 elektromagnetisch aus Spule und Eisenkern zu bilden.As Fig. 3 shows, is located between the stub shaft 120 of the Runner 121 has a permanent magnetic column 122, which consists of stacked permanent magnetic disks 123 exists. However, several permanent magnet columns can just as well surround a continuous one Be grouped shaft, all of which consist of permanent magnet disks. Held together The rotor 121 is supported by a non-magnetic sleeve 124 which is wrapped around the permanent magnet column 122 extends. It is also possible to make the magnetic column 121 electromagnetically from a coil and to form iron core.

Ganz -gleich, in welcher Form die axiale Magnetisierung des Läufers 121 vorgenommen ist, es bilden sich an den axialen Enden des Läufers Axialpolflächen 125 aus.Regardless of the form in which the rotor is axially magnetized 121 is made, axial pole surfaces are formed at the axial ends of the rotor 125 off.

Auf die Axialpolflächen 125 sind Pol schuhe 127 aufgesetzt.On the axial pole faces 125 pole shoes 127 are placed.

Diese bestehen aus einem Zentralpol 130, der weich-, vorzugsweise aber hartmaqnetisch sein wird. Von dem Zentralpol 130 erstrecken sich radial nach außen zwei oder mehrere Polschuharme 131, die sich iih(rdcEcken(l über das Eisen der Ständerhülse 103 erstrecken. I)ala(i bilden sich dann im Läufer Außenpole 133 mit Außenpolflächen 135 aus, denen ständerseitig Pol flächen 137 caclJenüt)erlis(g(nX Fs bildet sich darin ein konzentriertes elektromagnetisches Feld zwischen den axial einander gegenüberliegenden Läuferpolflächen 135 aus, das über die St.änderpolflächen J37 das Ständereisen durchflutet. In die Polschuhe können zwischen Zentralpol 130 und den Außenpols-chuhen 133 zusätzliche Dauermagnetabschnitte eingearbeitet sein, wenn die Polschuhe 130 nicht vollständig aus Dauermagneten bestehen.These consist of a central pole 130, the soft, preferably but will be hard magnetic. Extending radially from the central pole 130 on the outside two or more pole shoe arms 131, which are located at the back (l over the iron the stator sleeve 103 extend. I) ala (i then form outer poles 133 in the rotor with outer pole faces 135, to which pole faces 137 caclJenüt) eris (g (nX Fs is formed in it a concentrated electromagnetic field between the axially opposing rotor pole faces 135, the over the stator pole surfaces J37 flooded the stator iron. Can in the pole shoes between the central pole 130 and the outer pole shoes 133 additional permanent magnet sections be incorporated if the pole pieces 130 do not consist entirely of permanent magnets.

Sobald der Läufer in Umdrehung versetzt wird, werden die Induktionsleiter 113 pulsierend und abwechselnd stark und schwach durchflutet. Es bildet sich also in dem geschlossenen Stromkreis ein Stromfluß aus, der über die Brücke 119 einem Kurzschluß gleichkommt, der zu einer starken Wärmeerzeugung führt.As soon as the rotor is set in rotation, the induction conductors become 113 pulsating and alternating strongly and weakly flooded. So it forms in the closed circuit from a current flow, which via the bridge 119 a Short circuit equals, which leads to a strong heat generation.

Diese Wärme kann abgeführt werden beispielsweise an ein Öl bad 141, in dem sich der- Wärmeerzeuger befindet.This heat can be dissipated, for example, to an oil bath 141, in which the heat generator is located.

Patentansprüche: Patent claims:

Claims

Patent-based electrical machine for generating heat, in particular Heat generator, with a stand equipped with electromagnets and an im Stator arranged rotor, whose rotor poles with their external magnetic force field act on the iron and the induction ladder with stand, characterized in that that a) the or each stator electromagnet (23) made of soft magnetic iron columns or sleeves (25, 125) which are provided with induction conductors (27), wherein the stator electromagnet or stator electromagnets (23) axially or axially parallel to the longitudinal direction of the rotor are arranged and can be flowed through by volume, b) the stator magnets (23) enclose the rotor (3) in the manner of a jacket, c) in the rotor in an axial direction Direction of one or more magnetic columns (7) extend, the pole faces (11) of which extend just like the pole faces of the stator electromagnets on the machine front sides are located, d) arranged on the axial pole faces (11) of the rotor (3) pole shoes (13) are, e) the pole shoes (13) are arm-shaped from the pole faces (11) of the rotor in such a way Extend far radially outward that of these pole pieces (13) the pole faces (29) of the stator electromagnets (23) can be covered.

2. Electrical machine according to claim 1, characterized in that that the rotor magnet columns (7) are designed to be permanent magnets.

3. Electrical machine according to claims 1 and 2, characterized in that that the eaves magnetic columns (7) made of stacked permanent jacket discs (9-) exist.

4. Electrical machine according to claim 1, characterized in that the rotor magnet columns (7) are designed as electromagnets.

5. Electrical machine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that in the rotor pole shoes (13) between the rotor magnet end faces (ll) and the rotor pole faces (21), which are directed towards the stator pole faces (29) are, permanent magnet sections (17) are provided.

6. Electrical machine according to one or more of claims 1 to 5, characterized in that the running in the axial direction of the rotor (3) Builder magnet columns (7) in the circumferential direction alternately in opposite directions are polarized and that the permanent magnet columns (7) associated pole shoe arms (15) in the same Direction of magnetization are at least partially designed to be hard magnetic.

7. Electrical machine according to one or more of claims 1 to 6, characterized in that the pole shoes (13) are in the magnetically inactive part between the individual pole piece arms (15-) through non-magnetic material to form pole piece disks are supplemented.

8. Electrical machine according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the stator (1) consists of several grouped around the rotor (3) Electromagnet (23i with soft magnetic Iron cores (25) and these enclosing coils (27) exist.

9. Electrical machine according to one or more of claims 1 to 7, characterized in that the stator (101) consists of a soft magnetic iron sleeve (103) and many induction conductors zigzagged radially through the iron sleeve (103) (113) exist, which are placed outside and inside on connecting rings (109, 111).

10. Electrical machine according to claim 9, characterized in that that the induction conductors (113) are arranged in a star shape in several radial planes (116) are.