DE932023C

DE932023C - Energiespeicheranordnung fuer Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb unter Verwendung eines Schwungrades

Info

Publication number: DE932023C
Application number: DEM3289D
Authority: DE
Inventors: Bjarne Storsand
Original assignee: Werkzeugmaschinenfabrik Oerlikon Buhrle AG
Current assignee: Rheinmetall Air Defence AG
Priority date: 1944-06-17
Filing date: 1944-07-30
Publication date: 1955-08-22
Also published as: JPS32859B1

Description

Energiespeicheranordnung für Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb unter Verwendung eines Schwungrades Die Nachteile der auf elektrochemischer Grundlage arbeitenden Energiespeicher in bezug auf Lebensdauer, Gewicht, Wirkungsgrad, lange Aufladezeit und hohe Ansprüche in bezug auf Wartung sind derart, daß der elektrische Fahrzeugbetrieb mit Akkumulatoren nur in ganz vereinzelten Fällen wirtschaftlich ist. Ein leistungsfähiger, wirtschaftlicher Fahrzeugbetrieb war bis jetzt ausschließlich an das Vorhandensein einer Fahrleitung gebunden. Andererseits bringt auch eine Fahrleitung in vielen Fällen Nachteile, mit sich, die störend. wirken, insbesondere bei Anlagen mit doppelter Fahrleitung.
Diese Nachteile lassen sich beheben durch Verwendung eines Fahrzeuges, das gemäß der Erfindung betrieben wird. Dabei handelt es sich um ein Fahrzeug mit elektrischem Antrieb unter Verwendung eines Schwungrades, das mit einer elektrischen Maschine gekuppelt ist, die, als Motor laufend, bei den Haltestellen durch Zufuhr von Energie aus einem stationären Netz das Schwungrad auflädt und die, als Generator arbeitend, beim Fahren zur Speisung mindestens eines Fahrmotors dient. Erfindungsgemäß sind zur Verringerung der Reibungsverluste sowohl das Schwungrad als auch die elektrische Maschine als eine mechanische Einheit in einem gemeinsamen, geschlossenen Gehäuse untergebracht, das ein gasförmiges Medium enthält, welches leichter ist als Luft, z. B. Wasserstoff, Helium oder ein Gemisch von beiden.
Die elektrische Maschine kann ein Drehstrom-ILurzschlußankermaschine sein, die im Generatorbetrieb mittels Kondensatoren im Ständerstromkreis erregt wird.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung im Prinzip dargestellt. Es bedeuten i das Schwungrad, 2 das Schwungrad- und Motorengehäuse, 3 die beidseitig angeordneten Antriebsmotoren, q. die Aufhängung, 5 die Fahrmotoren, 6 den Steuerkontroller und 7 die Kontaktvorrichtung für die Energieaufnahme bei den Haltestellen. Die Antriebsmotoren 3 sind als Drehstrommotoren mit Kurzschlußanker im Vakuum liegend vorgesehen und arbeiten im Generatorbetrieb als Asynchrongeneratoren, wobei sie mittels Erregervorrichtungen vom Ständer aus erregt werden. Die Wicklungen sind hitzebeständig isoliert und werden durch Wärmeleitung und Strahlung gekühlt. Sowohl die Maschinen des Speichermaschinensatzes als auch die Fahrmotoren können polumschaltbar sein, wobei die letzteren allenfalls auch für Ausnützung des Schlupfes mittels Hintermotoren eingerichtet sein könnten.
Bei Schienenfahrzeugen mit einem effektiven Schwungmassengewicht von etwa io % des totalen Fahrzeuggewichtes und einer 1-Tmfangsgeschwindigkeit des Schwungrades von Zoo bis 250 m/s können Fahrstrecken bis etwa 20 km zwischen den Ladestellen erreicht werden. Bei Straßenfahrzeugen sinken diese Werte infolge des höheren Rollwiderstandes auf etwa 5 bis io km, je nach den Betriebsverhältnissen. Liegen Strecken mit häufigem Anhalten vor, so kann die Schwungmasse durch Zufuhr von elektrischer Energie bei den Zwischenhaltestellen wieder aufgeladen werden.
Das Fahrzeug kann mit einer selbstätigen Kontaktvorrichtung, die bei den Haltestellen die Energiezufuhr ermöglicht, versehen sein, z. B. in Form vom Bügeln, Kontaktschienen od. dgl. Auch kann für das Anfahren Energie aus dem Netz unmittelbar bezogen werden.
Eine zusätzliche Oberleitung für einzelne Strecken erlaubt das Aufladen während des Fahrens und die Bezwingung energieverbrauchender Steigungen bei herabgesetzten Netzstromspitzen.
Die Art der Energieübertragung und Drehzahlregelung ist nach an sich bekannten Grundsätzen vorzunehmen, wobei jedoch die Energie vorzugsweise einem Drehstromnetz entnommen wird. Von Bedeutung ist, daß bei einmal angelassenem Energiespeichermotor auch die Zufuhr einphasiger Energie zum Aufladen des Schwungrades und zum Fahren genügt, da bekanntlich ein laufender Drehstrommotor, wie er für die Schwungmasse vorgesehen ist, bei Zufuhr von Einphasenstrom als Einphasenmotor arbeitet und gleichzeitig Drehstromenergie an die Fahrmotoren abgeben kann, indem er als Einphasenstrom-Drehstrom-Umformer (Arno-Umformer) arbeitet. Für die Abbremsung kann mit Vorteil Nutzbremsung verwendet werden. Im Notfall kann das Schwungrad durch Hineinlassen von Luft in sein Gefäß oder durch elektrische Abbremsung zum Stillstand gebracht werden.
Die Erfindung ist auch anwendbar bei Wasser-, gegebenenfalls sogar bei Luftfahrzeugen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE.-i. Energiespeicheranordnung für Fahrzeuge mit elektrischem Antrieb unter Verwendung eines Schwungrades, das mit einer elektrischen Maschine gekuppelt ist, die, als Motor läufend, bei den Haltestellen durch Zufuhr von Energie aus einem stationären Netz das Schwungrad auflädt und die, als Generator arbeitend, beim Fahren zur Speisung mindestens eines Fahrmotors dient, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl das Schwungrad als auch die elektrische Maschine als eine mechanische Einheit in einem gemeinsamen, geschlossenen Gehäuse untergebracht sind, das ein gasförmiges Medium enthält, welches leichter ist als Luft.
2. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Maschine eine Drehstrom - Kurzschlußankermaschine ist, die im Generatorbetrieb mittels Kondensatoren im Ständerstromkreis erregt wird.
3. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium Wasserstoff ist. q..
Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium Helium ist.
5. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das gasförmige Medium aus einem Gemisch von Wasserstoff und Helium besteht.
6. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß sie mit einer Einrichtung für an den Haltestellen vorgesehene, selbsttätige Kontaktanordnungen ausgerüstet ist.
7. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß für das Anfahren und für die Überwindung von Steigungen Energie mittels Fahrleitung zugeführt wird. B. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß das Abbremsen der Schwungmasse im Notfall durch Hineinlassen von Luft in ihr Gehäuse erfolgt. g. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Antriebsmotoren des Speichermaschinensatzes polumschaltbare Kurzschlußanker-Drehstrommotoren sind, die im Generatorbetrieb mittels Erregervorrichtungen vom Ständer aus erregt werden und als Asynchrongeneratoren arbeiten. io. Anordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die im Vakuum liegenden Wicklungen und Isolationen hitzebeständig sind und durch Leitung und Strahlung gekühlt werden.