DE3915526A1

DE3915526A1 - Duplex-form electric motor or generator - has hollow rotor with internal stator coil and external stator coil

Info

Publication number: DE3915526A1
Application number: DE19893915526
Authority: DE
Inventors: Rolf Hopf
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1989-02-13
Filing date: 1989-02-13
Publication date: 1990-08-16

Abstract

A hollow rotor (3) is set in rotation by two different magnetic fields, mutually independent. In the cavity of the rotor, an internal stator winding (4) is borne rigidly, and symmetrical to the rotor. The rigid position of the internal stator winding may be reached by an internal stator holder spike (5) on which the windings are borne inside the cavity in an internal rotor ball-bearing (9). At the other side, the spike may be attached to a centering plate (6) screwed to the housing (1). ADVANTAGE - Increased efficiency.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft Elektromotoren aller Typen beziehungsweise Generatoren zur Stromerzeugung in Kraftwerken. Anwendungsgebiete für Elektromotoren im Sinne der Erfindung stellen alle Maschinen und Geräte, die mit Elektromotoren arbeiten, dar.The invention relates to electric motors of all types or generators for power generation in power plants. Areas of application for electric motors in the sense the invention represent all machines and devices that work with electric motors.

Characteristic of the known technical solutions

Es ist bekannt, daß durch Vermittlung des magnetischen Feldes der Rotor eines Elektromotors in Rotation versetzt wird. Dieses Prinzip gilt im wesentlichen für alle Elektromotoren, wie Gleichstrom-, Wechsel- und Drehstrommotoren.It is known that by mediating the magnetic Field of the rotor of an electric motor set in rotation becomes. This principle essentially applies to all electric motors, such as direct current, alternating and AC motors.

Aim of the invention

Die Erfindung stellt sich das Ziel, Elektromotoren beziehungsweise Generatoren herzustellen, die eine wesentlich höhere Leistung als konventionelle Elektromotoren beziehungsweise Generatoren erzielen können, des weiteren sollen die Elektromotoren und Generatoren für alle Betriebsarten in Betracht kommen. Für die Stromerzeugung bedeutet der Einsatz von Generatoren aller Typen eine wesentlich effektivere Art der Energieerzeugung. Das wichtigste Ziel der Erfindung besteht darin, die Umwelt zu schonen und den weiteren Verfall der natürlichen Umwelt zu verlangsamen. The aim of the invention is electric motors or to produce generators that much higher performance than conventional electric motors or can generate generators, furthermore the electric motors and generators for all operating modes. For the Generating electricity means using generators all types a much more effective way of generating energy. The main aim of the invention is in protecting the environment and further decay to slow down the natural environment.

State the nature of the invention

Durch Vermittlung des magnetischen Feldes wird ein Hohlrotor von außen und von innen in Rotation versetzt, wobei die äußere Statorwicklung in bezug zum Stator konventionellen Elektromotoren entspricht. In der Erfindung erzeugen zwei Magnetfelder das Drehmoment beziehungsweise die Rotation des Rotors, was voraussetzt, daß die beiden Magnetfelder in gleicher Richtung gepolt sind, so daß sich die magnetischen Feldstärken, die auf den Rotor von außen und vom Hohlraum des Rotors aus auf das Drehmoment wirken. Das Drehmoment von der Innenstatorwicklung und das Drehmoment von der Außenstatorwicklung, welche durch die beiden Wicklungen erzeugt werden, addieren sich zu einem Gesamtdrehmoment. Der Innenstator wird durch einen massiven Innenstatorhaltedorn getragen, welcher sich starr im Zentrum des Motors befindet. Da dieser starre Innenstatorhaltedorn im rotierenden Rotor gelagert ist, muß dieser in der Symmetrieachse der Motorwelle in einem Kugellager gelagert sein und ist gleichzeitig am anderen Ende mit einer Dornzentrierscheibe starr verbunden. Der Innenstatorhaltedorn soll so beschaffen sein, daß sich die Innenstatorwicklung beziehungsweise der Innenständer auf diesem nicht dreht, was bedingt, daß die Innenstatorwicklung bzw. der Innenständer starr mit dem Innenstatorhaltedorn verbunden ist, was durch Oberflächenerweiterung des Innenstatorhaltedorns erreicht werden kann. Eine Dornzentrierscheibe, die am Gehäuse durch Befestigungsschrauben angeschraubt ist, muß so massiv gebaut sein, daß der Innenstatorhaltedorn seine Stellung nicht verändern kann. Der Hohlrotor des Duplexelektromotors, dessen Motorwelle auf der Antriebsseite wie bei herkömmlichen Elektromotoren gelagert ist, wird auf der anderen Seite durch ein Außenrotorkugellager gelagert, was einen rotationssymmetrischen Lauf des Hohlrotors garantiert. By mediating the magnetic field it becomes a hollow rotor rotated from the outside and from the inside, whereby the outer stator winding is conventional with respect to the stator Corresponds to electric motors. In the invention generate two magnetic fields the torque respectively the rotation of the rotor, which presupposes that the two magnetic fields are poled in the same direction are so that the magnetic field strengths that are on the rotor from the outside and from the cavity of the rotor act on the torque. The torque from the inner stator winding and the torque from the outer stator winding, which is generated by the two windings add up to a total torque. The Inner stator is supported by a solid inner stator holding mandrel worn, which is rigid in the center of the engine located. Since this rigid inner stator holding mandrel in rotating rotor is mounted, this must be in the Axis of symmetry of the motor shaft in a ball bearing be stored and is at the other end with rigidly connected to a mandrel centering disc. The inner stator holding mandrel should be such that the Inner stator winding or the inner stand on this does not rotate, which means that the inner stator winding or the inner stand rigid with the Inner stator holding mandrel is connected, which is due to surface expansion of the inner stator holding mandrel reached can be. A mandrel centering disc on the housing is screwed on by fastening screws be built so massive that the inner stator holding mandrel cannot change his position. The hollow rotor of the duplex electric motor, whose motor shaft on the Drive side as with conventional electric motors is stored on the other side by a Outer rotor ball bearings stored, which is a rotationally symmetrical Guaranteed running of the hollow rotor.

Die beiden Magnetfelder, die vom Innen- und Außenstator erzeugt werden, müssen die gleiche Richtung haben, um so gemeinsam ein höheres Drehmoment als bei konventionellen Elektromotoren zu erzeugen. Die Erfindung läßt sich um so effektiver ausnutzen, desto größer der Durchmesser des Hohlrotors ist, was bedeutet, daß insbesondere für große Elektromotoren bzw. Generatoren eine größere Leistungssteigerung erzielt werden kann, da sich hier ein größerer Innenstator bzw. eine größere Innenstatorwicklung unterbringen läßt. Die Erfindung ist für alle Motorentypen und Arten geeignet, bei denen sich die Funktion des Stators bzw. der Außenwicklung in das Innere des Rotors verlagern beziehungsweise übertragen läßt. Der Hohlläufer beziehungsweise der Hohlrotor kann in den verschiedensten Arten und Typen ausgeprägt sein, wobei der Läufer mit Blechpaket oder Wicklungen in den verschiedensten Ausführungsformen bestehen kann, wobei auch Läufer, wie zum Beispiel solche mit ausgeprägten Polen, zur Anwendung kommen können.The two magnetic fields from the inner and outer stator generated must have the same direction in order together a higher torque than conventional ones To produce electric motors. The invention can be exploited more effectively, the greater is the diameter of the hollow rotor, which means that especially for large electric motors or generators a greater increase in performance can be achieved because there is a larger inner stator or a larger one Lets inner stator winding. The invention is suitable for all engine types and types where the function of the stator or the outer winding relocate or transfer the inside of the rotor leaves. The hollow rotor or the hollow rotor can be pronounced in various types and types be, with the runner with laminated core or Windings in various designs can exist, including runners, such as those with pronounced poles, can be used.

Embodiment

Ein Ausführungsbeispiel ist nachstehend an Hand von zwei Prinzipzeichnungen näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment is below with reference to two Principle drawings described in more detail. It shows

Fig. 1 Prinzipskizze für Duplexelektromotor (der Rotor ist durch ein Außenrotorkugellager gelagert); Fig. 1 schematic diagram for duplex electric motor (the rotor is supported by an outer rotor ball bearing);

Fig. 2 Prinzipskizze für Duplexelektromotor (der Rotor ist durch ein Innenkugellager gelagert). Fig. 2 schematic diagram for duplex electric motor (the rotor is supported by an inner ball bearing).

In der beschriebenen Erfindung sollen alle bekannten Wirkprinzipien von Elektromotoren bzw. Generatoren Anwendung finden können. In the described invention all known Operating principles of electric motors or generators Can find application.

Ein Elektromotor (Fig. 1) ist mit einem Hohlrotor (3) ausgerüstet, welcher durch eine äußere und eine innere Wicklung in Rotation versetzt wird, wobei die Magnetfelder durch eine Außenstatorwicklung (2) und durch eine Innenstatorwicklung (4) erzeugt werden. Da sich die Innenstatorwicklung (4) starr im Hohlraum des Hohlrotors (3) befinden soll, ist diese an einem Innenstatorhaltedorn (5) befestigt. Weil sich der Hohlrotor (3) drehen muß und die Innenstatorwicklung (4) aber feststehend ist, muß das eine Ende des Innenstatorhaltedorns (5), welches sich auf der Seite der Motorwelle (12) befindet, in einem Innenrotorkugellager (9) gelagert sein. Der Innenstatorhaltedorn (5) ist mit einer Dornzentrierscheibe (6) verbunden, welche am Gehäuse (1) mit Befestigungsschrauben (10) festgeschraubt ist. Der Hohlrotor (3) ist auf der einen Seite in einem Kugellager (13) gelagert, hingegen ist er auf der anderen Seite in einem Außenrotorkugellager (8) gelagert, welches den Hohlrotor (3) in rotationssymmetrischer Position hält. Das Außenrotorkugellager (8), welches den Hohlrotor (3) eine Führung gibt, ist mit einem Rotorzentrierring (7) verbunden, welcher durch Madenschrauben (11) mit dem Gehäuse (1) verbunden ist.An electric motor ( Fig. 1) is equipped with a hollow rotor ( 3 ) which is set in rotation by an outer and an inner winding, the magnetic fields being generated by an outer stator winding ( 2 ) and by an inner stator winding ( 4 ). Since the inner stator winding ( 4 ) should be rigid in the cavity of the hollow rotor ( 3 ), it is attached to an inner stator holding mandrel ( 5 ). Because the hollow rotor ( 3 ) has to rotate and the inner stator winding ( 4 ) is fixed, one end of the inner stator holding mandrel ( 5 ), which is located on the side of the motor shaft ( 12 ), must be mounted in an inner rotor ball bearing ( 9 ). The inner stator holding mandrel ( 5 ) is connected to a mandrel centering disk ( 6 ) which is screwed to the housing ( 1 ) with fastening screws ( 10 ). The hollow rotor ( 3 ) is mounted on one side in a ball bearing ( 13 ), on the other hand it is mounted on the other side in an outer rotor ball bearing ( 8 ), which holds the hollow rotor ( 3 ) in a rotationally symmetrical position. The outer rotor ball bearing ( 8 ), which gives the hollow rotor ( 3 ) a guide, is connected to a rotor centering ring ( 7 ) which is connected to the housing ( 1 ) by grub screws ( 11 ).

In Fig. 2 ist der Hohlrotor (3) auf einem Innenkugellager (8.1) gelagert. Das Innenkugellager (8.1) wird von einem Rotorzentrierring (7.1) getragen und ist ebenfalls durch Madenschrauben (11) am Gehäuse (1) befestigt. Die Erfindung ist geeignet für alle Typen von Elektromotoren, wie zum Beispiel Gleichstrom-, Wechsel- und Drehstrommotoren, wenn der Hohlrotor (3) bzw. (3.1) groß genug ist, um die Funktion der Außenstatorwicklung (2) in einem Hohlrotor (3) unterzubringen beziehungsweise zu verlagern. In Fig. 2 the hollow rotor ( 3 ) is mounted on an inner ball bearing ( 8.1 ). The inner ball bearing ( 8.1 ) is supported by a rotor centering ring ( 7.1 ) and is also attached to the housing ( 1 ) by grub screws ( 11 ). The invention is suitable for all types of electric motors, such as DC, AC and three-phase motors, if the hollow rotor ( 3 ) or ( 3.1 ) is large enough to function the outer stator winding ( 2 ) in a hollow rotor ( 3 ) to accommodate or relocate.

Kühlung der Innenstatorwicklung (4) kann erreicht werden, wenn der Hohlrotor (3) Löcher besitzt, die sich über dem Innenrotorkugellager (9) befinden können, so daß die Luft innerhalb des Hohlrotors (3) zirkulieren kann. Innerhalb des Hohlrotors (3) können die Aufgaben bzw. die Funktionen des Rotors und Stators im allgemeinen vertauscht werden. In diesem Fall würde beispielsweise die Statorwicklung, die sich in der Erfindung in der Innenstatorwicklung (4) darstellt, in den Hohlrotor (3) verlagert, und die Innenstatorwicklung (4) würde dann beispielsweise durch ein Blechpaket mit Käfiganordnung ausgetauscht beziehungsweise ersetzt sein. Diese Austauschmöglichkeit, wie sie vorhergehend beschrieben ist, gilt im Sinne der Erfindung ebenfalls für alle Arten und Typen von Motoren und Generatoren.Cooling of the inner stator winding ( 4 ) can be achieved if the hollow rotor ( 3 ) has holes which can be located above the inner rotor ball bearing ( 9 ) so that the air can circulate inside the hollow rotor ( 3 ). The tasks or the functions of the rotor and stator can generally be interchanged within the hollow rotor ( 3 ). In this case, the stator winding, which presents itself in the invention in the Innenstatorwicklung (4), displaced in the hollow rotor (3), and the Innenstatorwicklung (4) would then be exchanged for example by a lamination stack with a cage arrangement or replaced, for example, would. This exchange option, as described above, also applies to all types and types of motors and generators in the sense of the invention.

Liste der Bezugszeichen:List of reference numerals:

Fig. 1: Fig. 1:

1 Gehäuse
2 Außenstatorwicklung
3 Hohlrotor
4 Innenstatorwicklung
5 Innenstatorhaltedorn
6 Dornzentrierscheibe
7 Rotorzentrierring
8 Außenrotorkugellager
9 Innenrotorkugellager
10 Befestigungsschraube
11 Madenschraube
12 Motorwelle
13 Kugellager
14 Luftspalt 1 housing
2 outer stator winding
3 hollow rotor
4 inner stator winding
5 internal stator holding mandrel
6 mandrel centering disc
7 rotor centering ring
8 outer rotor ball bearings
9 inner rotor ball bearings
10 fastening screw
11 grub screw
12 motor shaft
13 ball bearings
14 air gap

Fig. 2: Fig. 2:

Bezeichnung wie bei Fig. 1 mit Ausnahme von:
3.1 Hohlrotor
7.1 Rotorzentrierring
8.1 InnenkugellagerDesignation as in FIG. 1 with the exception of:
3.1 hollow rotor
7.1 Rotor centering ring
8.1 Inner ball bearing

Claims

1. Duplex electric motor, characterized in that a hollow rotor ( 3 ) is set in rotation by two different and independently existing magnetic fields, with an inner stator winding ( 4 ) in the cavity of the hollow rotor ( 3 ), which is rigidly and symmetrically mounted to the hollow rotor there is.

2. Duplex electric motor according to claim 1, characterized in that the rigid position of the inner stator winding ( 4 ) is achieved by the inner stator holding mandrel ( 5 ), on which the inner stator winding ( 4 ) is located, mounted in the rotating hollow rotor in an inner rotor ball bearing ( 9 ) is.

3. Duplex electric motor according to claim 2, characterized in that the inner stator holding mandrel ( 5 ), which is mounted on one side in an inner rotor ball bearing ( 9 ), is centrally and rigidly connected to a mandrel centering disk ( 6 ) on the other side, whereby this Fastening screws ( 10 ) is attached to the housing ( 1 ).

4. Duplex electric motor according to claim 3, characterized in that the hollow rotor ( 3 ) on the side of the motor shaft ( 12 ) in a ball bearing ( 13 ) and on the other side in an outer rotor ball bearing ( 8 ) is mounted.

5. Duplex electric motor according to claim 4, characterized in that the outer rotor ball bearing ( 8 ) sits in a rotor centering ring ( 7 ) which guarantees the rotational symmetry of the hollow rotor ( 3 ) and this is connected by grub screws ( 11 ) to the housing ( 1 ).

6. Duplex electric motor according to claim 5, characterized in that the field lines of the outer stator winding ( 2 ) must have the same direction as the field lines of the inner stator winding ( 4 ) in order to give the hollow rotor ( 3 ) a higher torque.

7. duplex electric motor according to claim 6, characterized in that the hollow rotor ( 3.1 ) in Fig. 2 by an inner ball bearing ( 8.1 ), which sits on a rotor centering ring ( 7.1 ), is held in rotational symmetry, the rotor centering ring ( 7.1 ) by grub screws ( 11 ) is connected to the housing ( 1 ).

8. duplex electric motor according to claim 7, characterized in that the principle of this motor for all types and types of electric motors, such as DC, AC and three-phase motors, is applicable, provided that the hollow rotor ( 3 ) or ( 3.1 ) is large enough to accommodate an inner stator winding.

9. Duplex electric motor according to claim 8, characterized in that the motor described is suitable for all operating modes and is particularly suitable for larger motors or generators which have a larger hollow rotor ( 3 ) or ( 3.1 ).

10. Duplex electric motor according to claim 9, characterized in that there are holes in the hollow rotor ( 3 ) in the hollow rotor ( 3 ) on the side of the inner rotor ball bearing ( 9 ), which allow the circulation of air for cooling the motor.

11. Duplex electric motor according to claim 10, characterized in that the inner stator winding ( 4 ) as described in another variant consists of a laminated core with a corresponding cage arrangement and for this the magnetic field-generating winding is in the inside of the hollow rotor ( 3 ), which is the conventional generator or Engine gives additional torque.

12. Duplex electric motor according to claim 11, characterized in that an exchange or shift of the inner stator winding ( 4 ) in the hollow rotor ( 3 ) and the rotor winding with or without multiple polarity or a laminated core with a corresponding cage arrangement takes place as a rigid part in place of the inner rotor winding, wherein the mode of operation between the outer stator winding ( 2 ) and the hollow rotor ( 3 ) or ( 3.1 ) remains unchanged.

13. Duplex electric motor according to claim 12, characterized in that the possibility of exchange in the sense of the invention of inner stator winding ( 4 ) and hollow rotor ( 3 ) applies to all types and types of motors and generators.