NL1003676C2

NL1003676C2 - Ringvormige elektrische energieomzetter voor vloeistoffen en gassen.

Info

Publication number: NL1003676C2
Application number: NL1003676A
Authority: NL
Inventors: Willem Antoon Van Dr Kampen
Original assignee: Magnetics Enterprise B V
Priority date: 1996-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1998-01-28

Description

Ringvormige elektrische energieomzetter voor vloeistoffen en gassen

Bij het omzetten van elektrische energie in mechanische energie en omgekeerd bij het omzetten van mechanische energie in elektrische energie worden veelal 5 configuraties toegepast welke van oorsprong bedoeld zijn om relatief langzaam lopende assen te koppelen aan een aandrijving of aan een belasting.

Voorbeelden van langzaam lopende aandrijvingen zijn een scheepsschoef die door een dieselmotor wordt 10 aangedreven of de as van een windturbine die een molensteen aandrijft.

Indien deze aandrijvingen worden uitgevoerd met een elektrische machine zoals een generator of een motor, dan is een langzaam lopende as een bezwaar vanwege de lage 15 omtreksnelheid van de rotor ten opzichte van de stator van een conventioneel gebouwde machine. De daaruit volgende lage vermogensdichtheid van de elektrische machine maakt dan het installeren van een zware machine voor een gevraagd vermogen noodzakelijk.

20 Teneinde de vermogensdichtheid van de elektrische machine te vergroten wordt een hogere snelheid van rotor ten opzichte van stator nagestreefd. Een veel toegepaste methode is om de elektrische machine middels een tandwielstelsel aan de langzaam draaiende as te koppelen, 25 zodat het toerental van de elektrische machine hoger is dan de aandrijvende of aangedreven as.

Een andere methode om de omtreksnelheid van rotor ten opzichte van stator te vergroten is om de elektrische machine uit te voeren als een stelsel van twee ten opzichte 30 van elkaar draaiende ringen, waarbij één van de ringen de stator van de elektrische machine bevat en de andere ring de rotor, zie figuur 1. (uit I. Jacobson, "De Elektriciteit 10 0 3 6 76 2 en hare techniek", Amsterdam 1905)

Een dergelijke configuratie kan worden toegepast in omzettere van de bewegingsenergie in een stromend medium zoals lucht of water naar elektrische enrgie of om 5 elektrische energie om te zetten in bewegingsenergie.

Hiertoe worden de centrale spaken, die zijn afgebeeld in figuur 1 vervangen door impellor of respectievelijk propellorbladen, waarbij het medium door de rotor stroomt in de lengterichting van de as van de rotor.

10 De mechanische ondersteuning van de as van de rotor zal constructiedelen bevatten die vanaf de as naar buiten naar het statorgedeelte leiden.

In het geval van een scheepspropellor ontstaat steeds wanneer een propellorblad de ondersteuning passeert, een 15 pulsvormige verstoring van de waterstroom die via de schroefas het schip in een mechanische trilling brengt.

In het geval van een windturbine ontstaat een verstoring in de luchtstroom, die een bron van pulsvormig geluid is.

20 De verstoringen van het medium door de mechanische ondersteuning veroorzaken ongewenste geluidsgolven in het medium en veroorzaken een vermindering van het rendement van de energieomzetting.

De uitvinding beoogt de verstoring van het medium door 25 de constructiedelen, die een centrale as ondersteunen, op te heffen, zie figuur 2. Daartoe voorziet de uitvinding erin, dat de ringvormige rotor (7), gemonteerd op een cylinder (9) waarin de turbinebladen (8) zijn gemonteerd, wordt gepositioneerd om een denkbeeldige as (11) van de 30 ring (12) die de stator (6) bevat, door middel van een toegevoegd magnetisch veld aam de omtrek van de rotor dat wordt opgewekt met elektrische stromen, met het oogmerk dat dit veld de rotor mechanisch in zwevende toestamd houdt ten opzichte van de stator. Om dit te bereiken, worden de 35 elektrische stromen geregeld op grond van de positie en de beweging van de rotor ten opzichte van een stator. In een dergelijk systeem kan de ondersteuning van de rotoras komen 100367« 3 te vervallen, en is een rotoras als mechanisch constructiedeel niet vereist. Tevens kan een mechanische layering aan de omtrek, waaraan grote technische bezwaren kleven vanwege de relatief grote snelheid aan de omtrek van 5 de rotor, komen te vervallen.

Om het toegevoegde veld op te wekken, kunnen afzonderlijk aangebrachte elektromagneten (2), (3), (4) en (5) dienen die een magnetisch veld opwekken voor positionering van de rotor ten opzichte van de stator, 10 waarbij het magnetische veld werkt op een of meer ankers (10) verdeeld over de omtrek van cylinder (9) . In een andere uitvoeringsvorm kan het magnetische hoofdveld (1) dat dient voor de voortstuwing, zelf een bijdrage leveren aan de krachten die dienen voor de positionering van de 15 rotor.

1003676

Claims

1. Elektrische machine met een ringvormige rotor en een ringvormige stator, waarbij rotor en stator bij benadering een gemeenschappelijke denkbeeldige as bezitten, waarbij in de centrale ruimte van de rotor turbinebladen zijn 5 bevestigd die een medium van een gas of een vloeistof voortstuwen of die door dat medium worden voortgestuwd, met het kezmerk dat de rotor ten opzichte van de stator stabiel en mechanisch zwevend wordt gepositioneerd met behulp van een toegevoegd magnetisch veld aan de omtrek van de rotor, 15 dat wordt opgewekt met een stelsel van elektrische stroomgeleiders, waarvan de stromen worden geregeld ten minste op grond van de positie en de snelheid van de rotorring ten opzichte van de statorring.

2. Een elektrische machine volgens conclusie 1, met het 20 kenmerk dat het toegevoegde magnetische veld gedeeltelijk wordt ontleend aan het hoofd magnetische veld dat dient om elektrisch vermogen om te zetten in mechanisch voortstuwingsvermogen of omgekeerd mechanisch voortstuwingsvermogen in elektrisch vermogen.

3. Een elektrische machine volgens conclusie 1, met het kenmerk dat het toegevoegde magnetische veld een onderdeel vormt van het hoofd magnetische veld waarmee elektrisch vermogen wordt omgezet in mechanisch voortstuwingsvermogen of omgekeerd mechanisch voortstuwingsvermogen wordt omgezet 30 in elektrisch vermogen, waarbij het hoofd magnetisch veld mede wordt geregeld op grond van de positie en de snelheid van de rotorring ten opzichte van de statorring.

4. Een elektrische machine volgens conclusie 1, 2 of 3, met het kezmerk dat in een constructie meer dan één rotor 35 en meer dam één stator voorkomen. 10 0 3 6 7 6