NL8105385A - ELECTRO-DYNAMIC ENERGY CONVERTER. - Google Patents
ELECTRO-DYNAMIC ENERGY CONVERTER. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8105385A NL8105385A NL8105385A NL8105385A NL8105385A NL 8105385 A NL8105385 A NL 8105385A NL 8105385 A NL8105385 A NL 8105385A NL 8105385 A NL8105385 A NL 8105385A NL 8105385 A NL8105385 A NL 8105385A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- rotor
- stator
- generator
- energy converter
- converter according
- Prior art date
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K31/00—Acyclic motors or generators, i.e. DC machines having drum or disc armatures with continuous current collectors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K49/00—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes
- H02K49/12—Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the acyclic type
Description
- % -- N.O. 30.614 1-% - N.O. 30,614 1
Elektro-dynamische energie-omzetter.Electro-dynamic energy converter.
De uitvinding heeft betrekking op een elektro-dynamische energie-omzetter, bestaande uit een gelijkstroomgenerator en een elektrlsch daarmee gekoppelde gelljkstroommotor.The invention relates to an electro-dynamic energy converter, consisting of a direct current generator and an electrically coupled electric motor.
Elektro-dynamische energie-omzetters van bovenvermeld type zljn 5 o-a. bekend onder de naam Ward-Leonard schakellng. De generator wordt hierbij door een draaistroommotor of een ander type motor aangedreven.Electro-dynamic energy converters of the above type are 5 o-a. known under the name Ward-Leonard link. The generator is hereby driven by a three-phase motor or another type of motor.
Bij deze omzetter kan zeer gemakkelljk en verliesarm met grote overzet-verhouding het toerental en het koppel van de gelljkstroommotor traploos worden geregeld door de regeling van de bekrachtiging van de generator 10 en de motor. Heestal wordt beneden het nominale toerental van de motor geregeld met de generatorbekrachtiging en boven dit nominale toerental met de motorbekrachtiging. Hierdoor heeft de motor een aanzienlijk toerental- en koppelregelgebied vanaf stilstand, terwijl de rotatierichting ook kan worden omgekeerd. Dergelijke omzetters worden dan ook toegepast, 15 waarin men aan dit soort regeling van toerentallen grote behoefte heeft, zoals bij snel wisselende belastingen, transportinrichtingen, walsen-straten enz.With this converter, the speed and torque of the yellow current motor can be infinitely controlled by the control of the excitation of the generator 10 and the motor, very easy and low-loss with a large transfer ratio. Mostly, the engine is controlled below the rated speed of the engine with the generator excitation and above this rated speed with the engine excitation. As a result, the motor has a considerable speed and torque control range from a standstill, while the direction of rotation can also be reversed. Such converters are therefore used, in which there is a great need for this kind of speed regulation, such as with rapidly varying loads, conveying devices, rolling streets, etc.
Een nadeel van deze bekende elektro-dynamische energie-omzetters is hun relatief grote afmetingen ten opzichte van een bepaald over te dra-20 gen vermogen. Bovendien worden voor de generator en de motor de tot nu toe gebruikelijke konstrukties voor dit soort elektrische machines toegepast, welke konstrukties relatief gekompliceerd zijn, ook wat betreft hun fabrikageproces en dus duur, zodat zij een dure investering vormen. Verder zijn de generator en de motor vanwege de gebruikelijke kollekto-25 ren en koolborstels kwetsbaar en onderhoudsgevoelig.A drawback of these known electro-dynamic energy converters is their relatively large dimensions compared to a certain transmission power. In addition, for the generator and the engine, the hitherto usual constructions for this type of electrical machine are used, which constructions are relatively complicated, also in terms of their manufacturing process and therefore expensive, so that they constitute an expensive investment. Furthermore, the generator and the motor are vulnerable and maintenance-sensitive because of the usual collectors and carbon brushes.
De onderhavige uitvinding beoogt thans een elektro-dynamische omzetter van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, die vrij is van de bovengenoemde nadelen, o.a. door sterke vereenvoudiging van de konstruktie en het ontbreken van de gebruikelijke kollektor, terwijl de 30 generator en motor zeer gemakkelljk tot een kompakte eenheid in een huis zijn samen te bouwen.The present invention aims at providing an electro-dynamic converter of the type mentioned in the preamble, which is free from the above-mentioned drawbacks, inter alia by greatly simplifying the construction and the absence of the usual collector, while the generator and engine are very can be easily assembled into a compact unit in a house.
De energie-omzetter volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat de generator en de motor elk zijn voorzien van althans een, volgens een om-wentelingslichaam gevormde elektrlsch geleidende, massieve en ononder-35 broken rotor en van althans een stator met aan weerszijden van de rotor gelegen ononderbroken statorpolen, die een, de rotor dwars doorsnijdend magnetisch veld opwekken, zodat over het gehele volume van de rotor tus-sen twee rotordelen een spanning wordt gelnduceerd en dat de genoemde 8105385 # > 2 rotordelen van de generator en van de motor elektrisch geleidend met elkaar kunnen worden verbonden.The energy converter according to the invention is characterized in that the generator and the motor each comprise at least one electrically conductive, solid and continuous rotor, formed on a revolving body, and at least one stator with on either side of the rotor located continuous stator poles, which generate a magnetic field cutting across the rotor, so that a voltage is induced across the entire volume of the rotor between two rotor parts and that the said 8105385 #> 2 rotor parts of the generator and of the motor are electrically can be conductively connected.
De elektro-dynamische energie-omzetter volgens de uitvinding is ge-baseerd op het Lorenz-principe in zijn meest direkte toepassing, volgens 5 welke, voorzover het de generator betreft, in een geleider een EMK wordt opgewekt als deze dwars op een magnetisch veld wordt verplaatst en volgens welke, voorzover het de motor betreft, op een geleider, waardoor een elektrische stroom vloeit en die in een magnetisch veld is ge-plaatst, een kracht wordt uitgeoefend, die in het bijzonder dwars op de 10 langsrichting van de geleider staat.The electro-dynamic energy converter according to the invention is based on the Lorenz principle in its most direct application, according to which, as far as the generator is concerned, an EMF is generated in a conductor when it is transverse to a magnetic field and according to which, as far as the motor is concerned, on a conductor through which an electric current flows and which is placed in a magnetic field, a force is applied which is in particular transverse to the longitudinal direction of the conductor.
Bij de generator en de motor in de energie-omzetter volgens de on-derhavige uitvinding worden deze geleiders gevormd door de volgens een omwentellichaam gevormde, massieve rotor of rotoren, die in feite kan worden beschouwd als aan elkaar gesmolten geleiders. Door het, de rotor 15 dwars dootsnijdende magnetische veld wordt bij rotatie van de rotor ten opzichte van de stator enerzijds een EMK gelnduceerd tussen de rotorein-den van de generator, waardoor een stroom wordt opgewekt, die anderzijds wordt toegevoerd aan de rotoreinden van de motor, waardoor deze motor-rotor in zijn bijbehorend magnetisch veld gaat roteren. De opgewekte EMK 20 is rechtevenredig met de rotatiesnelheid en de sterkte van het magnetische statorveld.In the generator and the motor in the energy converter of the present invention, these conductors are formed by the solid rotor or rotors formed by a revolving body, which in fact can be considered as fused conductors. Due to the magnetic field transversely cutting the rotor 15, when the rotor rotates relative to the stator, on the one hand an EMF is induced between the rotor ends of the generator, thereby generating a current, which on the other hand is supplied to the rotor ends of the motor , causing this motor-rotor to rotate in its associated magnetic field. The generated EMF 20 is directly proportional to the rotational speed and the strength of the magnetic stator field.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de elektrodynamische energie-omzetter volgens de uitvinding bestaat de rotor uit althans een elektrisch geleidende massieve schijf, die met zijn binnenrand op een as is 25 gemonteerd, terwijl de stator deze as en rotorschijf omringt en voorzien is van aan weerszijden van de rotorschijf gelegen ononderbroken ringvor-mige en naar elkaar toegekeerde polen, waartussen een in hoofdzaak axi-aal gericht, de schijf dwars doorsnijdend en in de omtreksrichting van de as gezlen ononderbroken magnetisch veld wordt opgewekt. Verder is 30 deze omzetter voorzien van elektrische kollektormiddelen voor de binnenrand en/of voor de buitenrand van de rotorschijf, alsmede elektrische koppelmiddelen, die de kollektormiddelen van de rotorschijven van de generator en de motor met elkaar kunnen verbinden.In a preferred embodiment of the electrodynamic energy converter according to the invention, the rotor consists of at least an electrically conductive solid disc, which is mounted on an axis with its inner edge, while the stator surrounds this axis and rotor disc and is provided on either side of the rotor disc disposed of continuous annular and facing poles, between which a substantially axially oriented, transverse cutting of the disc and continuous magnetic field circulated in the circumferential direction of the shaft is generated. Furthermore, this converter is provided with electric collector means for the inner edge and / or for the outer edge of the rotor disc, as well as electric coupling means, which can connect the collector means of the rotor discs of the generator and the engine.
Bij voorkeur zullen de generator en de motor tot een mechanische 35 eenheid zijn verenigd en in iin huis zijn ondergebracht, waarbij de on-derdelen van de generator en de motor dezelfde afmetingen bezitten en de generatoras is gelegen in het verlengde van de motoras.Preferably, the generator and the engine will be assembled into a mechanical unit and housed in the housing, the parts of the generator and the engine having the same dimensions and the generator shaft being in line with the engine shaft.
Een dergelijke eenheid kan bijzonder kompakt worden uitgevoerd en goedkoop zijn, aangezien de stator en de rotor van de generator en de 40 motor uit gelijke onderdelen bestaan. Dergelijke elektro-dynamische 8105385 >r a.Such a unit can be very compact and inexpensive, since the stator and rotor of the generator and the motor consist of equal parts. Such electro-dynamic 8105385> r a.
3 energie-omzetters kunnen bestaande, bijvoorbeeld hydraulisch werkende energie-omzetters vervangen.3 energy converters can replace existing, for example hydraulically operating, energy converters.
In een voorkeursuitvoeringsvorm van de energie-omzetter volgens de onderhavige uitvinding kan elke stator bestaan uit twee parallelle, de 5 rotorschijf insluitende en deze althans gedeeltelijk overlappende, als-mede de bijbehorende as omsluitende statorringschijven, op de naar el-kaar toegekeerde oppervlakken, waarvan tegenover de rotorschijf ononder-broken ringpolen zijn gemonteerd. Deze statorringschijven zljn in de delen die buiten de rotorschijf zijn gelegen door magnetische jukken met 10 elkaar verbonden. Deze jukken kunnen gelijkmatig over de omtrek verdeeld tussen de statorschijven zijn gemonteerd en elk van een bekrachtigingswikkeling zijn voorzien. Echter kunnen deze jukken ook buiten de buiten-omtrek van de statorschijven zijn gelegen en bestaan uit aangevormde delen. Ook hieromheen kunnen bekrachtigingswikkelingen worden aange-15 bracht. Bij toepassing van dergelijke statorringschijven kunnen de bin-nenranden van twee statorringschijven lagers voor de as van de generator respektievelijk de motor dragen.In a preferred embodiment of the energy converter according to the present invention, each stator may consist of two parallel stator ring discs enclosing the rotor disc and at least partially overlapping, as well as the associated shaft, stator ring discs, opposite surfaces of which the rotor disc continuous ring poles are mounted. These stator ring discs are interconnected in the parts located outside the rotor disc by magnetic yokes. These yokes can be evenly distributed circumferentially between the stator disks and each provided with an excitation winding. However, these yokes can also be located outside the outer circumference of the stator disks and consist of molded parts. Excitation windings can also be arranged around this. When such stator ring discs are used, the inner edges of two stator ring discs can bear bearings for the shaft of the generator and the motor, respectively.
In een andere voorkeursuitvoeringsvorm kan elke stator bestaan uit een holle ring, die aan de naar de as gekeerde binnenzijde is voorzien 20 van een, de ringwand in radiale richting doorlopende sleuf, waarvan de tegenover elkaar gelegen randen de aan weerszijden van de rotorschijf gelegen polen vormen. In de ringvormige holle ruimte van deze statorring kan een ringvormige bekrachtigingswikkeling zijn ondergebracht.In another preferred embodiment, each stator can consist of a hollow ring, which is provided on the inside facing towards the shaft with a slot, which extends through the ring wall in a radial direction, the opposite edges of which form the poles situated on either side of the rotor disc . An annular excitation winding can be accommodated in the annular hollow space of this stator ring.
Bij voorkeur bezit deze holle ring een nagenoeg rechthoekige radia-25 le dwarsdoorsnede en is hij samengesteld uit een naar een axiale rich-ting open ringgoot en een, deze ringgoot afsluitende ringschijf, waarbij de aan de binnenzijde van de ring gelegen opstaande wand van de ringgoot korter is dan zijn aan de buitenzijde gelegen opstaande wand. De rand van deze kortere opstaande wand vormt een ringvormige pool, terwijl het 30 tegenover gelegen ringvlak van de afsluitende ringschijf de andere ringvormige pool vormt, tussen welke polen de rotorschijf is opgenomen.This hollow ring preferably has a substantially rectangular radial cross-section and is composed of an annular trough open in an axial direction and an annular ring closing this annular trough, wherein the upright wall of the annular trough situated on the inner side of the annulus shorter than its upright wall. The edge of this shorter upright wall forms an annular pole, while the opposite annular surface of the sealing ring disc forms the other annular pole, between which poles the rotor disc is accommodated.
De energie-omzetter volgens de onderhavige uitvinding kan een nog kompaktere uitvoeringsvorm verkrijgen als de statorringschijven van de generator en de motor axiaal naast elkaar zijn gelegen en als de aan 35 elkaar grenzende statorringschijf van de motor en de generator tot een gemeenschappelijke statorringschijf worden verenigd, waarbij deze ge-meenschappelijke statorringschijf aan weerszijden is voorzien van uit-springende statorringpolen. 0m de buitenrand van elke uitstekende sta-torringpool van deze gemeenschappelijke statorringschijf kan een stator-40 bekrachtigingswikkeling worden aangebracht.The energy converter according to the present invention can obtain an even more sophisticated embodiment if the stator ring disks of the generator and the motor are axially adjacent and if the adjoining stator ring disk of the motor and the generator are combined into a common stator ring disk, wherein this common stator ring disc on both sides is provided with projecting stator ring poles. A stator 40 excitation winding may be provided about the outer edge of each protruding stator ring pole of this common stator ring disc.
8105305 , 4 m '8105305, 4 m '
De toepassing van massieve rotorschijven maakt het gebruik van bij~ zonder doeltreffende kollektormlddelen mogelijk. Hlertoe is volgens de uitvinding de buitenrand van elke rotorschijf opgenomen in een, deze rand nauw omsluitend omtrekskanaal, dat gevormd is in een kollektorring 5 van elektrisch geleidend materiaal. Bij voorkeur is dit kanaal met een elektrisch geleidende vloeistof, zoals een elektrolyt of kwik gevuld, dat bij rotatie van de schijf door deze wordt meegevoerd en de ruimte tussen de buitenrand van het kanaal en de binnenwand van het kanaal over de gehele omtrek opvult. Een dergelijke met een elektrisch geleidende 10 vloeistof gevulde kollektor kan zeer hoge stromen voeren.The use of solid rotor discs allows the use of particularly effective collector parts. According to the invention, the outer edge of each rotor disc is accommodated in a circumferential channel tightly enclosing this edge, which is formed in a collector ring 5 of electrically conductive material. Preferably, this channel is filled with an electrically conductive liquid, such as an electrolyte or mercury, which is entrained by it when the disc rotates and fills the space between the outer edge of the channel and the inner wall of the channel over the entire circumference. Such a collector filled with an electrically conductive liquid can carry very high currents.
De kollektormiddelen voor de binnenranden van de schijven zijn hierbij volgens de onderhavige uitvinding aldus uitgevoerd, dat de rotorschijven van de generator en de motor zijn bevestigd aan naar el-kaar toegekeerde, elektrisch geleidende naven, aan elk vrij uiteinde 15 waarvan een korte, naar buiten gekeerde, elektrisch geleidende ring-schijf is bevestigd, welke korte ringschijven vlak naast elkaar zijn ge-legen terwijl hun buitenranden zich bevinden in een deze randen nauw omsluitend omtrekskanaal, dat weer wordt gevormd door een gemeenschappe-lijke kollektorring van elektrisch geleidend materiaal. Ook dit kanaal 20 is met een elektrisch geleidende vloeistof gevuld, dat bij rotatie een elektrische verbinding tussen de kollektorring en de gehele buitenomtrek van de kortere ringschijven tot stand brengt. Deze vloeistof vormt dan tevens de elektrische koppelmiddelen voor de binnenranden van de rotorschijven. De elektrisch koppelmiddelen voor de buitenranden van de ro-25 torschijven worden dan bij voorkeur uitgevoerd als elektrisch geleidende verbindingspijpen tussen de kollektorringen voor de buitenranden van de rotorschijven, door welke pljpen de elektrisch geleidende vloeistof in de buitenranden van de rotorschijven met elkaar in kontakt staan.According to the present invention, the collector means for the inner edges of the disks are designed in such a way that the rotor disks of the generator and the engine are attached to mutually facing electrically conductive hubs, at each free end of which a short, outwardly A reversed electrically conductive ring disc is mounted, said short ring discs being juxtaposed with their outer edges located in a circumferential channel tightly enclosing these edges, which in turn is formed by a common collector ring of electrically conductive material. This channel 20 is also filled with an electrically conductive liquid, which, upon rotation, establishes an electrical connection between the collector ring and the entire outer circumference of the shorter ring discs. This liquid then also forms the electrical coupling means for the inner edges of the rotor discs. The electrical coupling means for the outer edges of the rotor discs are then preferably designed as electrically conductive connecting pipes between the collector rings for the outer edges of the rotor discs, through which the electrically conductive liquid in the outer edges of the rotor discs contact each other.
Een andere voorkeursuitvoeringsvorm van de onderhavige uitvinding 30 heeft heeft het kenmerk, dat de rotor bestaat uit althans een holle ci-linder met massieve wanden, die via radiale draagmiddelen op een as is gemonteerd en dat de stator is voorzien van aan weerszijden van de wand van de rotorcilinder gelegen, ononderbroken, cilindrische en naar elkaar toegekeerde poolvlakken, waartussen een in hoofdzaak radiaal gericht, de 35 tussen deze poolvlakken gelegen cilindrische wand van de rotor dwars doorsnijdend en in de omtreksrichting om de as gezien ononderbroken mag-netisch veld wordt opgewekt en dat de omzetter verder is voorzien van elektrische kollektormiddelen voor een of meer axiale uiteinden van de rotorcilinder, alsmede elektrische koppelmiddelen, die kollektormiddelen 40 van de rotorcilinders van de generator en de motor met elkaar kunnen 8105385 5 verbinden.Another preferred embodiment of the present invention has the feature that the rotor consists of at least a hollow cylinder with solid walls, which is mounted on a shaft via radial support means and that the stator is provided on either side of the wall of the rotor cylinder, which is a continuous, cylindrical and facing pole surfaces, between which a substantially radially oriented, transversely intersecting the cylindrical wall of the rotor located between these pole surfaces and a continuous magnetic field viewed in the circumferential direction about the axis, and which the converter further includes electrical collector means for one or more axial ends of the rotor cylinder, as well as electrical coupling means capable of connecting collector means 40 of the rotor cylinders of the generator and the engine.
In de bovengenoemde voorkeursuitvoeringsvorm kan de rotor bekervor-mig zijn uitgevoerd en met zijn bekerbodem centraal op een as zijn ge-monteerd, terwijl de stator kan bestaan nit een cilindrisch buitendeel 5 en een centrale kern, waarvan de aan een zijde gelegen axiale ulteinden magnetisch met elkaar zijn verbonden, terwijl de aan de andere zijde gelegen axiale uiteinden radiaal tegenover elkaar gelegen poolvlakken vor-men. In de aldus gevormde cilindrische luchtspleet strekt zich axiaal de wand van de rotor uit. De kollektormiddelen voor de rotor werken ener-10 zijds samen met de bodem van de beker en anderzijds met de tegenoverge-legen open rand van de rotorcilinder.In the above preferred embodiment, the rotor may be cup-shaped and mounted centrally on a shaft with its cup base, while the stator may be comprised of a cylindrical outer part 5 and a central core, the axial ends of which are located on one side magnetically with are connected together, while the axial ends located on the other side form radially opposite pile faces. The wall of the rotor extends axially in the cylindrical air gap thus formed. The collector means for the rotor interact on the one hand with the bottom of the cup and on the other hand with the opposite open edge of the rotor cylinder.
De rotor kan in deze uitvoeringsvorm echter ook bestaan uit tenmin-ste twee koaxiale cilinders, die elk in een axiaal uiteinde elektrisch en mechanisch met elkaar zijn verbonden door middel van een ringschijf, 15 die zelf op een centrale as is gemonteerd. De stator bestaat hier uit althans drie koaxiale cilinders, die elk met een axiaal uiteinde magnetisch met elkaar zijn verbonden, terwijl hun tegenover gelegen vrije axiale uiteinden twee koaxiale cilindrische statorspleten vormen, in elk waarvan een van de koaxiale rotorcilinders is opgenomen. Hierbij zijn de 20 magnetische velden in deze twee koaxiale cilindrische statorspleten en in de zich daarin bevindende wanden van de rotorcilinders tegengesteld gericht, zodat in de twee rotorcilinders tegengesteld gerichte spannin-gen worden gelnduceerd en op de vrije buitenranden van de bij elkaar be-horende koaxiale rotorcilinders de somspanning van de twee rotoreilin-25 ders wordt opgewekt.In this embodiment, however, the rotor can also consist of at least two koaxial cylinders, each of which is electrically and mechanically connected to each other at an axial end by means of a ring disc, which itself is mounted on a central shaft. The stator here consists of at least three koaxial cylinders, each of which is magnetically connected to one another with an axial end, while their opposite free axial ends form two koaxial cylindrical stator gaps, each of which includes one of the koaxial rotor cylinders. The 20 magnetic fields in these two koaxial cylindrical stator gaps and in the walls of the rotor cylinders therein are oppositely directed, so that in the two rotor cylinders stresses are induced in opposite directions and on the free outer edges of the associated koaxial rotor cylinders the sum voltage of the two rotor oil winders is generated.
De uitvinding zal thans nader worden toegelicht aan de hand van de tekeningen, waarop enkele voorkeursuitvoeringsvormen zijn weergegeven.The invention will now be further elucidated with reference to the drawings, which show some preferred embodiments.
Fig. 1 toont een dwarsdoorsnede door een eerste uitvoeringsvorm van een elektro-dynamische energie-omzetter volgens de onderhavige uitvin-30 ding.Fig. 1 shows a cross section through a first embodiment of an electro-dynamic energy converter according to the present invention.
Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede van een gewijzigde uitvoeringsvorm van de energie-omzetter volgens de onderhavige uitvinding.Fig. 2 shows a cross section of a modified embodiment of the energy converter according to the present invention.
Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede van de gewijzigde uitvoeringsvorm volgens fig. 1, waarbij de statorbekrachtiging op andere wijze is uitge-35 voerd.Fig. 3 is a cross-sectional view of the modified embodiment of FIG. 1, wherein the stator actuation is performed in a different manner.
Fig. 4 toont een dwarsdoorsnede van een verdere voorkeursuitvoe-ringsvorm van een elektro-dynamische omzetter volgens de onderhavige uitvinding.Fig. 4 shows a cross section of a further preferred embodiment of an electro-dynamic converter according to the present invention.
Fig. 5 toont een radiale dwarsdoorsnede van een elektro-dynamische 40 omzetter volgens de onderhavige uitvinding met weer een andere wijze van 8 1 0 5 3 8 5- Φ '·» % 6 bekrachtigen van de stator.Fig. 5 shows a radial cross-sectional view of an electro-dynamic converter of the present invention with yet another mode of energizing the stator.
Fig. 6 toont een dwarsdoorsnede van een verdere gewijzigde uitvoe-ringsvorm, waarbij in plaats van rotorschijven rotorcilinders worden toegepast.Fig. 6 shows a cross section of a further modified embodiment, in which rotor cylinders are used instead of rotor discs.
5 In fig. I, die een axiale dwarsdoorsnede van een eerste uitvoe- ringsvorm van een elekt r o-dynamische omzetter volgens de onderhavige uitvinding toont, zijn de motor en de generator in een huis onderge-bracht, aangegeven met de buitenwand 10, die een cilindrische vorm kan bezitten. Bet generatordeel is ondergebracht in de linker helft van dit 10 huis 10 en het motordeel in de rechter helft.In Fig. I, which shows an axial cross-section of a first embodiment of an electro-dynamic converter according to the present invention, the motor and the generator are housed in a housing, indicated by the outer wall 10, which can have a cylindrical shape. The generator part is housed in the left half of this housing 10 and the engine part in the right half.
De voornaamste onderdelen van de motor en de generator zijn de schijf 1 van de generator en de schijf 11 van de motor, respektievelijk de statorpolen 2 van de generator en de statorpolen 12 van de motor. De rotorschijf 1 van de generator is gemonteerd op de aangedreven inkomende 15 as 3, terwijl de rotorschijf 11 van de motor gemonteerd is op de uit-gaande as 6. De stator van zowei de generator als van de motor bestaat uit twee statorschijven 13, 14 respektievelijk 15, 16. De twee statorschijven van de generator en van de motor zijn gekoppeld door massieve cilindrische jukken 17 respektievelijk 18, die gelijkmatig verdeeld bui-20 ten de schijven 1 en 11 tussen de statorschijven zijn aangebracht. Elk juk bezit een bekrachtigingsspoel 4.The main parts of the engine and the generator are the disk 1 of the generator and the disk 11 of the engine, respectively the stator poles 2 of the generator and the stator poles 12 of the engine. The rotor disc 1 of the generator is mounted on the driven input shaft 3, while the rotor disc 11 of the motor is mounted on the output shaft 6. The stator of both the generator and the motor consists of two stator discs 13, 14 15, 16 and 16, respectively. The two stator disks of the generator and of the motor are coupled by solid cylindrical yokes 17 and 18, respectively, which are evenly distributed outside the disks 1 and 11 between the stator disks. Each yoke has an excitation coil 4.
De binnenranden van de statorschijven 13 t/m 16 dragen lagers 19, 20 in het generatordeel en 21, 22 in het motordeel. Deze lagers omvatten respektievelijk de generatoras 3 en de motoras 6.The inner edges of the stator disks 13 to 16 bear bearings 19, 20 in the generator section and 21, 22 in the motor section. These bearings comprise the generator shaft 3 and the motor shaft 6, respectively.
25 Op de generatoras 3 is de generatorrotorschijf 1 gemonteerd en op de motoras 5 de motorrotorschijf ll. Deze schijven bestaan bij voorkeur uit massief koper of een ander goed elektrisch geleidend materiaal, waarbij de dikte afhankelijk is van de te voeren stroom.The generator rotor disc 1 is mounted on the generator shaft 3 and the motor rotor disc 11 on the motor shaft 5. These discs preferably consist of solid copper or another good electrically conductive material, the thickness of which depends on the current to be supplied.
In de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 is de generatorrotorschijf 1 30 met de motorrotorschijf 11 elektrisch verbonden door middel van koolbor-stels 8 respektievelijk 9, die kontakt maken met de buitenranden van de schijven 1 respektievelijk 11. Qmdat de genoemde schijven 1 en 11 vast en elektrisch geleidend op de assen 3 respektievelijk 6 zijn gemonteerd kan de stroom tussen deze schijven via deze assen verlopen. Deze twee 35 assen moeten echter ten opzichte van elkaar kunnen roteren, zodat ge-bruik wordt gemaakt van een koolborstelverbinding 5, die bestaat uit een in een holte van de generatoras 3 aangebrachte veer 23» die de koolbor-stel 24 tegen de platte voorzijde van de motoras 6 drukt. De koolbor-stels 8 respektievelijk 9 voor de buitenranden zijn door middel van 40 equipotentiale verbindingen 7 met elkaar verbonden. Deze kunnen bestaan 8105385 7 uit platte strookvormige geleiders.In the embodiment according to Fig. 1, the generator rotor disc 1 is electrically connected to the motor rotor disc 11 by means of carbon brushes 8 and 9, respectively, which contact the outer edges of the discs 1 and 11, respectively, because said discs 1 and 11 are fixed and mounted electrically conductively on the shafts 3 and 6, respectively, the current between these discs can flow via these shafts. These two shafts, however, must be able to rotate relative to each other, so that use is made of a carbon brush connection 5, which consists of a spring 23 »arranged in a cavity of the generator shaft 3, which engages the carbon brush 24 against the flat front side of the motor shaft 6 presses. The carbon brushes 8 and 9 for the outer edges are connected to each other by means of 40 equipotential connections 7. These may consist of flat strip-shaped conductors.
Als de bekrachtigingswikkelingen 4 om de jukken 17 respektievelijk 18 worden bekrachtlgd, wocdt er een magnetisch veld opgewekt In de stator van de generator en de stator van de rotor. Dit veld zal verlopen 5 vanaf de jukken 17, 18 door een van de statorschijven 13, 14 respektievelijk een van de statorschijven 15, 16 naar een van de op de betreffen-de schijf gemonteerde pool 2 respektievelijk 12. Het magnetische veld zal vervolgens oversteken naar de tegenover gelegen pool 2 respektievelijk 12 van de motor en daarbij de rotorschijf 1 respektievelijk 11 10 dwars doorsnijden. Via de andere statorschijf, die weer magnetisch met de jukken 17 respektievelijk 18 is verbonden wordt het magnetische veld gesloten.When the excitation windings 4 are energized about the yokes 17 and 18, a magnetic field is generated in the stator of the generator and the stator of the rotor. This field will extend from the yokes 17, 18 through one of the stator disks 13, 14 and one of the stator disks 15, 16 to one of the pole 2 and 12 mounted on the respective disk. The magnetic field will then cross over to the opposite pole 2 and 12 respectively of the motor and thereby cross the rotor disc 1 and 11 10 respectively. The magnetic field is closed via the other stator disc, which is again magnetically connected to the yokes 17 and 18, respectively.
De polen 2 en 12 bestaan bij voorkeur uit ononderbroken ringen, waardoor een gelijkmatig homogeen veld tussen de uiteinden wordt opge-15 wekt. Als de generatoras 3 wordt aangedreven en de bijbehorende schijf 1 gaat roteren, wordt als gevolg van dit veld een spanning in de schijf gelnduceerd tussen de met de as 3 verbonden binnenrand en de met de koolborstels 8 verbonden buitenrand.Poles 2 and 12 preferably consist of continuous rings, whereby a uniform homogeneous field is generated between the ends. As the generator shaft 3 is driven and the associated disc 1 starts to rotate, a voltage is induced in the disc as a result of this field between the inner edge connected to the shaft 3 and the outer edge connected to the carbon brushes 8.
In de weergegeven uitvoeringsvorm zijn de buitenranden en de bin-20 nenranden van de schijven 1 en 11 van de generator respektievelijk de motor elektrisch geleidend met elkaar verbonden. De in de statorschijf 1 gelnduceerde EMK zal dus leiden tot een stroom, die in de schijf 1 radiaal verloopt vanaf de binnenrand naar de buitenrand of omgekeerd, over het gehele volume van de schijf. Deze stroom zal via de koolbor-25 stels 8, de equipotentiaalverbindingen 7 en de koolborstels 9 alsmede via de koolborstelverbinding 5 vloeien naar de motorschijf 11 en hier leiden tot een stroom die radiaal verloopt vanaf de buitenrand naar de binnenrand, of omgekeerd, en weer over het gehele volume van deze motorschijf verdeeld is. Ook in de motor wordt een magnetisch veld opgewekt 30 met behulp van de bekrachtigingswikkelingen 4, walk veld tussen de uiteinden van de polen 12 oversteekt en daarbij de rotorschijf 11 dwars doorsnijdt. De kombinatie van de radiale elektrische stromen in deze schijf 11 en het dwarse veld tussen de polen 12 zal ertoe leiden, dat op de schijf dwars op de radiale stroomrichtingen staande omtrekskrachten 35 worden uitgeoefend, waardoor de rotorschijf gaat roteren en de rotoras 6 wordt aangedreven.In the illustrated embodiment, the outer edges and the inner edges of the disks 1 and 11 of the generator and the engine, respectively, are electrically connected to each other. Thus, the EMF induced in the stator disk 1 will result in a current radially flowing in the disk 1 from the inner edge to the outer edge or vice versa, over the entire volume of the disk. This current will flow via the carbon brushes 8, the equipotential connections 7 and the carbon brushes 9 as well as via the carbon brush connection 5 to the motor disc 11 and here lead to a current that radially extends from the outer edge to the inner edge, or vice versa, and again the entire volume of this motor disc is divided. A magnetic field is also generated in the motor by means of the excitation windings 4, crosses the walk field between the ends of the poles 12 and thereby cuts the rotor disc 11 transversely. The combination of the radial electric currents in this disc 11 and the transverse field between the poles 12 will cause peripheral forces 35 transverse to the radial flow directions to be exerted on the disc, causing the rotor disc to rotate and the rotor shaft 6 to be driven.
De regeling van het toerental van het motordeel kan op dezelfde wijze geschieden als bij de gebruikelijke Ward-Leonhard schakelingen met behulp van de bekrachtigingen van de generatorstatorwikkelingen en de 40 motorstatorwikkelingen 4.The speed of the motor part can be controlled in the same way as with the usual Ward-Leonhard circuits using the energizations of the generator stator windings and the 40 motor stator windings 4.
8105385 #· v δ8105385 # v δ
De bovenbeschreven energie-omzetter is zeer eenvoudig van konstruk-tie, bezit voor het motordeel en het rotordeel nagenoeg dezelfde onder-delen en is derhalve zeer goedkoop te vervaardigen an kan bovendien voor elk vennogen en elk toerental warden gekonstrueerd.The above-described energy converter has a very simple construction, has substantially the same parts for the motor part and the rotor part and is therefore very inexpensive to manufacture, and can moreover be constructed for every power and speed.
5 De spanningen en de stromen die in de rotorsehijven optreden zijn te vergelijken met spanningen en stromen die optreden in draaistroom-kortsluitankermotoren. Elektrisch en magnetlsch vormt de energie-omzetter volgens de onderhavige uitvinding een gelijkstroomkonstruktie, zodat een niet gelamelleerde, bijvoorbeeld gietkonstruktie voor de stator en 10 de rotor kan worden gebruikt, waardoor hoge omtrekssnelheden mogelijk zijn.5 The voltages and currents that occur in the rotor blades are comparable to voltages and currents that occur in three-phase short-circuit armature motors. Electrically and magnetically, the energy converter according to the present invention forms a direct current construction, so that a non-laminated, for example, cast construction for the stator and the rotor can be used, allowing high peripheral speeds.
Het spreekt vanzelf, dat de energie-omzetter behalve volgens de in fig. 1 weergegeven horizontale stand van de assen ook vertikaal kan worden opgesteld.It goes without saying that the energy converter can be arranged vertically, in addition to the horizontal position of the axes shown in Fig. 1.
15 Het mechanische koppelen van de generator en de motor tot een een voudig te hanteren, kompakte konstruktieve eenheid zoals in fig. 1 Is weergegeven, is niet noodzakelijk. Het generatordeel en het motordeel kunnen ook zonder mechanische verbindingen worden toegepast, waarbij bovendien een generatordeel kan samenwerken met meerdere motordelen.Mechanical coupling of the generator and engine to a simple to handle, compact structural unit as shown in Fig. 1 is not necessary. The generator part and the engine part can also be used without mechanical connections, whereby a generator part can also work together with several engine parts.
20 Alhoewel in de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 het generatordeel en het motordeel zijn opgenomen in een cilindrische mantel 10, waardoor de beide statordelen konstruktief met elkaar zijn verbonden en vast zijn opgesteld, is ook een uitvoeringsvorm mogelijk waarbij de assen vast en niet draaibaar zijn gemonteerd, terwijl de statordelen los van elkaar 25 kunnen roteren. Verder kan ook alleen bij de motor gebruik worden ge-maakt van een vaste as en een roterende stator. Bit kan bijvoorbeeld met voordeel worden toegepast voor het aandrijven van een wiel van een voer-tuig, in welk geval de velg met de stator is verbonden. Bij een vierwie-lig voertuig kan elk wiel door een motordeel volgens de onderhavige uit-30 vinding worden aangedreven.Although in the embodiment according to fig. 1 the generator part and the motor part are accommodated in a cylindrical jacket 10, whereby the two stator parts are structurally connected to each other and are fixedly arranged, an embodiment is also possible in which the shafts are fixed and not rotatable , while the stator parts can rotate independently of each other. Furthermore, only a fixed shaft and a rotating stator can be used with the motor. Bit can for instance be advantageously used for driving a wheel of a vehicle, in which case the rim is connected to the stator. In a four-wheel vehicle, each wheel can be driven by a motor part according to the present invention.
Het is niet noodzakelijk dat zowel het generatordeel als het motordeel een elektrisch bekrachtigde stator bezit, Een van de twee kan ook van permanente magneten worden voorzien.It is not necessary that both the generator part and the motor part have an electrically powered stator. One of the two can also be provided with permanent magnets.
Fig. 2 toont een axiale dwarsdoorsnede van een gewijzigde uitvoe-35 ringsvorm van de elektro-d]mamische energie-omzetter volgens de uitvinding. Overeenkomstige onderdelen worden hierbij met dezelfde verwij-zingscijfers als in fig. 1 aangegeven·Fig. 2 shows an axial cross section of a modified embodiment of the electro-magnetic energy converter according to the invention. Corresponding parts are hereby indicated with the same reference numerals as in fig.
De rotorsehijven 1 en 12 zijn weer gemonteerd op de respektievelij-ke assen 3 en 6. De rotorschijf 1 draait tussen de generatorstatorpolen 40 2 en de rotorschijf 11 tussen de motorstatorpolen 12. De assen worden 8105385 •τ 9 weer gedragen door de lagers 19 t/m 22. Deze zijn echter nu nlet gemon-teerd aan de binnenranden van statorschijven, maar In speciaal ontworpen lagerhulzen 25 en 26.The rotor discs 1 and 12 are mounted again on the respective shafts 3 and 6. The rotor disc 1 rotates between the generator stator poles 40 2 and the rotor disc 11 between the motor stator poles 12. The shafts are again 8105385 • τ 9 carried by the bearings 19 t / m 22. However, these are now not mounted on the inner edges of stator discs, but in specially designed bearing sleeves 25 and 26.
De stator van de generator en de motor bestaat uit een holle ring 5 27 respektievelijk 28, gevormd door een U-vormige ringgoot 29 respektievelijk 30 en een statorschijf 31 respektievelijk 32, die elke bijbeho-rende ringgoot 29 en 30 afsluit. De binnenzijwanden 33 en 34 van de ringgoten 29 respektievelijk 30 zijn korter uitgevoerd dan de bovenwan-den van deze ringgoten. De statorschijven 31 en 32, die de ringgoten af-10 slniten, vormen aan hun benedenzijde een naar het vlak van de kortere zijwand 33 respektievelijk 34 gekeerde poolstukken. Tussen het uiteinde van de wanden 33 en 34 enerzijds en de poolstukken aan de onderzijden van de statorringschijven 31 en 32 wordt aldus een spleet gevormd, waar-tussen een magnetisch veld dwars kan oversteken. In de door de ringgoten 15 29 en 30 en de statorschijven 31 en 32 gevormde holle ringvormige ruimte bevinden zich bekrachtigingswikkelingen 35 respektievelijk 36.The stator of the generator and the motor consists of a hollow ring 27 and 28, respectively, formed by a U-shaped ring gutter 29 and 30, respectively, and a stator disk 31 and 32, respectively, which closes off each associated ring gutter 29 and 30. The inner side walls 33 and 34 of the ring channels 29 and 30 respectively are shorter than the top walls of these ring channels. The stator disks 31 and 32, which close off the annular troughs, form on their lower side a pole pieces facing the plane of the shorter side wall 33 and 34 respectively. Thus, a gap is formed between the end of the walls 33 and 34 on the one hand and the pole pieces on the undersides of the stator ring discs 31 and 32, between which a magnetic field can cross transversely. In the hollow annular space formed by the annular troughs 15, 29 and 30 and the stator disks 31 and 32, there are excitation windings 35 and 36, respectively.
Zoals uit de figuren blijkt, draait een deel van de rotorschijven 1 en 11 in de spleet die gevormd wordt tussen de op de boven beschreven wijze verkregen statorpolen. De werking van deze uitvoeringsvorm komt 20 verder overeen met die van fig. 1.As can be seen from the figures, a part of the rotor disks 1 and 11 rotates in the gap formed between the stator poles obtained in the manner described above. The operation of this embodiment further corresponds to that of Fig. 1.
In de uitvoeringsvorm volgens fig. 2 worden afwijkende kollektor-middelen toegepast. Zowel in de ruimte voor de statorwikkeling 35 als in de ruimte voor de motorwikkeling 36 is een deel uitgespaard waarin zich zogenaamde kollektorringen 37 en 38 bevinden. Deze kollektorringen zijn 25 voorzien van kanalen 39 respektievelijk 40. Deze kanalen nemen de bui-tenranden van de schijven 1 respektievelijk 11 op. Tussen de kollektorringen 37 respektievelijk 38 bevinden zich holle of massieve elektrische verbindingsstukken 41, waarvan er in fig. 2 slechts twee zijn weergege-ven. Deze verbindingsstukken 41 reiken met hun open respektievelijk ge-30 sloten uiteinden tot in de respektievelijke kanalen 39 en 40. Via door-gangen 43, 44 worden de kanalen 39 en 40 met een elektrisch geleidende vloeistof, bijvoorbeeld kwik gevuld, dat zich bij stilstand van de elek-tro-dynamische omzetter in hoofdzaak in het benedendeel bevindt, althans bij de in fig. 1 weergegeven vertikale opstelling, waarbij de assen 3 en 35 6 horizontaal verlopend moeten worden gedacht. Zodra de schijven 1 en 11 gaan roteren wordt dit kwik echter door de schijven meegetransporteerd en kan door verdere toevoer van kwik via de doorgangen 43 en 44 ervoor worden gezorgd, dat de kanalen 39 en 40 over hun gehele cm trek en dus over de gehele buitenomtrek van de schijfraud en zonodig de holle ver-40 bindingsstukken 41 met kwik zijn gevuld. Bij toepassing van holle ver- 8105385 ^ · 10 bindingss tukken 41 wordt door de middelpuntsvliedende kracht het kwik ook In deze verbindingsstukken gestuwd, zodat deze geheel met kwik wor-den gevuld en aldus een zeer goed elektrisch geleldend kontakt tussen de bultenranden van de schijven vormen. Ook voor het opvullen van deze hoi-5 le verb ind lng ss tukken kan het noodzakelijk zijn kwlk toe te voeren.In the embodiment according to Fig. 2, different collector means are used. Both in the space for the stator winding 35 and in the space for the motor winding 36, a part is saved in which so-called collector rings 37 and 38 are located. These collector rings are provided with channels 39 and 40, respectively. These channels receive the outer edges of the disks 1 and 11, respectively. Between the collector rings 37 and 38, respectively, there are hollow or solid electrical connectors 41, only two of which are shown in FIG. These connecting pieces 41 reach with their open and closed ends respectively into the respective channels 39 and 40. Via passages 43, 44, the channels 39 and 40 are filled with an electrically conductive liquid, for example mercury, which, when stationary, the electro-dynamic transducer is substantially in the lower part, at least in the vertical arrangement shown in fig. 1, in which the axes 3 and 35 must be thought to run horizontally. As soon as the discs 1 and 11 start to rotate, however, this mercury is transported through the discs and, by further supply of mercury through the passages 43 and 44, it can be ensured that the channels 39 and 40 pull over their entire cm and thus over the entire outer circumference. of the disk rudder and, if necessary, the hollow connectors 40 are filled with mercury. When using hollow connectors 41, the centrifugal force also pushes the mercury into these connectors, so that they are completely filled with mercury and thus form a very good electrically contacting contact between the bulge edges of the discs. . It may also be necessary to add kwlk to fill in these hi-fi connections.
Het vloelbare elektrisch geleldende materiaal Is nlet tot kwlk be-perkt. Er kan ook gebruik worden gemaakt van een elektrolyt of een ander in vloelbare toestand te brengen elektrisch geleidend materiaal.The flowable electrically-releasing material is not limited to parts. It is also possible to use an electrolyte or other electrically conductive material which can be brought into a flowable state.
Voor de elektrische verbindlng tussen de binnenschij franden is een 10 soortgelijke konstruktie bedacht, die echter, omdat met de middelpunts-vliedende kracht wordt gewerkt voor het verdelen van het kwlk over de omtrek een lets afwijkende uttvoeringsvorm bezit. De schijven 1 en 11 zljn daartoe voorzien van naafdelen 45 respektievelijk 46, die een geheel met de schijven 1 en 11 vormen. Met deze naafdelen 45 en 46 vormen 15 weer een geheel korte opstaande schijven 47 en 48. De bultenranden van deze korte schijven 47 en 48 bevinden zich In een kanaal aangebracht in een kollektorrlng 49, die dus zowel een kollektor voor de binnenrand van de generatorschijf als voor de binnenrand van de motorsehijf vormt. In de kollektorrlng 49 is een kanaal 50 aangebracht, dat voldoende breed is 20 om de beide bultenranden 47 en 48 van de korte naast elkaar gelegen schijven op te nemen. Het kanaal 50 wordt weer via de doorgang 42 met kwik gevuld, dat bij het roteren van de schijven weer over de gehele lengte van het kanaal 50 wordt verdeeld en zonodig via de doorgang 42 wordt aangevuld. Met deze kollektorrlng 49 en het in het kanaal 50 aan-25 wezige kwik wordt eveneens een zeer goede elektrische verbinding tussen de binnenranden van de schijven verkregen, die evenals de kwikverbinding met de bultenranden slechts aan een minimum meehanische slijtage onder-* hevig is.A similar construction has been devised for the electrical connection between the inner disc edges, but, since the centrifugal force is used for distributing the broth over the circumference, it has a slightly different embodiment. To this end, the disks 1 and 11 are provided with hub parts 45 and 46, respectively, which are integral with the disks 1 and 11. With these hub parts 45 and 46, 15 again form a very short upright discs 47 and 48. The bulge edges of these short discs 47 and 48 are located in a channel arranged in a collector ring 49, which is thus both a collector for the inner edge of the generator disc and for the inner edge of the engine. A channel 50 is provided in the collector 49, which is sufficiently wide to accommodate the two bulge edges 47 and 48 of the short adjacent discs. The channel 50 is again filled with mercury via the passage 42, which is again distributed over the entire length of the channel 50 when the discs are rotated and, if necessary, is replenished via the passage 42. With this collector 49 and the mercury present in the channel 50, a very good electrical connection between the inner edges of the discs is also obtained, which, like the mercury connection with the bulging edges, is only subject to a minimum of mechanical wear.
De ringen 49 zijn tegen de naven 45 respektievelijk 46 van afdich-30 tingsorganen voor het kwik voorzien. Tussen het generatordeel links, en het motordeel rechts, of omgekeerd, bevindt zich een afstandsstuk 53, waarvan de dikte natuurlijk niet dezelfde verhouding ten opzichte van het motordeel en het generatordeel behoeft te hebben als in fig. 2 is weergegeven. Het generatordeel, het motordeel en het afstandsstuk 53 35 kunnen weer zijn opgenomen in een cilindrisch huis, dat in fig. 2 niet is weergegeven.The rings 49 are provided with sealing members for the mercury against the hubs 45 and 46, respectively. Between the generator part on the left and the engine part on the right, or vice versa, there is a spacer 53, the thickness of which, of course, does not have to have the same ratio with respect to the engine part and the generator part as shown in Fig. 2. The generator part, the motor part and the spacer 53 35 may again be contained in a cylindrical housing, which is not shown in Fig. 2.
De fig. 3, 4 en 5 tonen mogelijke variaties op de bovenbeschreven en in de fig. 1 en 2 weergegeven uitvoeringsvormen.Figures 3, 4 and 5 show possible variations on the embodiments described above and shown in Figures 1 and 2.
In fig. 3 wordt in hoofdzaak slechts het linker deel van de elek-40 tro-dynamische omzetter volgens de uitvinding weergegeven, dat wil zeg- 8105385 11 Λι J> * gen het generatordeel, en hiervan alleen het deel dat zlch boven de aan-gedreven as 3 bevindt.In Fig. 3, substantially only the left part of the electro-dynamic converter according to the invention is shown, that is to say the generator part, and only the part which is situated above the driven shaft 3.
De stator is voorzien van twee buitenstatorschijven 13 en 14 en een binnenstatordeel 54. De buitenstatordelen 13 en 14 zijn weer voorzien 5 van poolstukken 2, die hier bestaan uit uitspringende, zich ringvormig om de as 3 uitstrekkende polen.The stator is provided with two outer stator discs 13 and 14 and an inner stator part 54. The outer stator parts 13 and 14 are again provided with pole pieces 2, which here consist of protruding poles extending annularly about the axis 3.
De in fig. 3' weergegeven uitvoeringsvorm van een generator bezit in plaats van een rotorschijf twee, op dezelfde as 3 gemonteerde rotor-schijven 1 en 55. Tegenover elke pool 2, die naast een van de schijven 1 10 en 55 is gelegen bevindt zich een pool 56, 57, welke polen een geheel vormen met het statormiddenstuk 54. Vanzelfsprekend is dit statormidden-stuk 54 en de bijbehorende polen 56 en 57 eveneens ringvormig om de as 3 gelegen. 0m de naar links en naar rechts stekende ringvormige polen 56 en 57 zijn ringvormige bekrachtigingswikkelingen 58 en 59 geschoven.Instead of a rotor disc, the embodiment of a generator shown in Fig. 3 'has two rotor discs 1 and 55 mounted on the same shaft 3. Opposite each pole 2, which is situated next to one of the discs 10 and 55, is located a pole 56, 57, which poles are integral with the stator center 54. Naturally, this stator center 54 and the associated poles 56 and 57 are also annular about axis 3. In the annular poles 56 and 57 protruding to the left and right, annular excitation windings 58 and 59 are slid.
15 Deze wekken elk een bijbehorend maar tegengesteld gericht magnetlsch veld op, zoals in fig. 3 is weergegeven. Het magnetiseerbare cilindri-sche verbindingsstuk 60 sluit het magnetische circuit van beide wikke-lingen 58 en 59. In beide rotorschijven van de generator worden aldus EMK* s gelnduceerd, die tegengesteld gericht zijn. Via de as 3 zijn deze 20 rotorschijven met elkaar verbonden, zodat van hun randen de somspanning kan worden afgenomen met behulp van koolborstels of andere kollektormid-delen, welke somspanning kan worden toegevoerd aan een niet weergegeven motordeel, dat op overeenkomstige wijze met twee rotorschijven kan zijn uitgevoerd als het weergegeven generatordeel.These each generate an associated but oppositely directed magnetic field, as shown in Figure 3. The magnetisable cylindrical connector 60 closes the magnetic circuit of both windings 58 and 59. EMK * s are thus induced in both opposing rotor discs. These 20 rotor discs are connected to each other via shaft 3, so that the sum voltage can be removed from their edges with the aid of carbon brushes or other collector means, which sum voltage can be supplied to a motor part (not shown), which can be correspondingly equipped with two rotor discs. are designed as the displayed generator section.
25 Het in fig. 3 weergegeven generatordeel kan ook worden gesplitst in een generatordeel en een motordeel. Daartoe moet vanzelfsprekend de as 3 worden onderbroken, zodat het rechterdeel van deze as als uitgaande motoras kan fungeren.The generator part shown in Fig. 3 can also be split into a generator part and an engine part. To this end, the shaft 3 must of course be interrupted, so that the right-hand part of this shaft can function as an output motor shaft.
Fig. 4 toont een soortgelijk generatordeel als in fig. 3, waarbij 30 echter de magnetische velden op een andere wijze worden opgewekt. Tussen het middendeel 54 en de linker statorschijf 13 evenals tussen het mid-dendeel 54 en de rechter statorschijf 14 bevinden zich jukken 61, die evenals in de uitvoeringsvorm volgens fig. 1 gelijkmatig over de omtrek verdeeld kunnen zijn opgesteld. Elk juk bezit een bekrachtigingswikke-35 ling 58, waardoor het bij de schijf 1 behorende magnetische veld wordt opgewekt tussen de polen 2 en 56 respektievelijk 57. Ook hier bevinden zich weer twee elektrisch met elkaar verbonden generatorschijven 1 op een aangedreven as 3. Vanzelfsprekend is de uitvinding niet beperkt tot maximum twee generatorschijven of motorschijven. Het motorgedeelte kan 40 weer op dezelfde wijze worden uitgevoerd als het statorgedeelte en kan 8105385Fig. 4 shows a similar generator part as in FIG. 3, however, the magnetic fields are generated in a different way. Between the middle part 54 and the left stator disk 13 as well as between the middle part 54 and the right stator disk 14 there are yokes 61, which, as in the embodiment according to fig. 1, can be evenly distributed over the circumference. Each yoke has an excitation winding 58, so that the magnetic field associated with the disc 1 is generated between the poles 2 and 56 and 57, respectively. Again, there are two electrically connected generator discs 1 on a driven shaft 3. Obviously the invention is not limited to a maximum of two generator discs or motor discs. The motor section 40 can again be constructed in the same manner as the stator section and can be 8105385
Aa
12 met het statorgedeelte in een huis worden ondergebracht, maar ook afzon-derlijk, bijvoorbeeld elders in een voertuig of een schip.12 with the stator part can be housed in a house, but also separately, for instance elsewhere in a vehicle or a ship.
Evenals de uitvoeringsvorm volgens fig. 3 kan ook die volgens fig. 4 worden verdeeld in een linker generatordeel en een rechter motordeel, 5 waarbij de as 3 in het midden weer moet zijn gedeeld, terwijl de motoras naar rechts moet worden verlengd.Like the embodiment according to Fig. 3, also that according to Fig. 4 can be divided into a left-hand generator part and a right-hand engine part, wherein the shaft 3 must be divided in the middle again, while the motor shaft must be extended to the right.
In fig. 5 wordt een gewijzigde uitvoeringsvorm van de stator weer-gegeven, die eveneens zowel voor de motor als voor de generator kan worden toegepast. Deze figuur toont in tegenstelling tot de vorige figuren 10 een radiale dwarsdoorsnede met een aanzicht tegen een statorschijf. De doorsnede loopt in de ruimte tussen de rotorschijf en de statorpool die hier met het verwijzingscijfer 1 is aangegeven. De statorschijf is vanaf de rotorpool 1 naar het midden in de richting van de as 3 verlengd en hier voorzien van een lager 19 voor het draaibaar ondersteunen van de as 15 3.Fig. 5 shows a modified embodiment of the stator, which can also be used for both the engine and the generator. In contrast to the previous figures, this figure shows a radial cross-section with a view against a stator disk. The cross-section runs in the space between the rotor disc and the stator pole, which is indicated here with the reference number 1. The stator disk is extended from the rotor pole 1 towards the center in the direction of the shaft 3 and here provided with a bearing 19 for rotatably supporting the shaft 15 3.
Naar buiten is de statorschijf op vier plaatsen radical verlengd met de strokes 62, 63, 64 en 65. Deze strokes buigen bij een statorschijf in hun uiteinde haakvormig naar binnen toe, dat wil zeggen in fig. 5 naar voren buiten het vlak van de tekening. Zij eindigen in plat-20 te vlakken, waarvan alleen de vlakken 66 en 67 zijn weergegeven. Rechts in fig. 5 is voor de duidelijkheid ook de achterzijde van een strook aangegeven, die dos hier naar achteren uit de tekening verdwijnt, bij-voorbeeld van een mechanisch gekoppelde motor met weglating van de bij deze statorschijf behorende strook. Hetzelfde geldt voor de benedenzijde 25 van fig. 5. Elk plat uiteinde 66, 67 van de haaks omgezette stroken 62 t/m 65 rust tegen een soortgelijk vlak van een haaks omgezette strook van een tegenoverstaande, niet weergegeven statorschijf. Om de tegen el-kaar rustende haaks omgezette delen van twee statorsehijven is telkens een bekrachtigingswikkeling aangebracht, in fig. 5 aangegeven met de 30 verwijzingscijfers 68, 69 en 70.Outwardly, the stator disk is radically extended in four places with the strokes 62, 63, 64 and 65. At a stator disk, these strokes bend hooked inwards at their end, i.e. in fig. 5 forward out of the plane of the drawing . They end in planes-20, of which only planes 66 and 67 are shown. For the sake of clarity, the rear side of a strip is also indicated on the right-hand side in Fig. 5, which disappears from the drawing here backwards, for example of a mechanically coupled motor with the strip belonging to this stator disc omitted. The same applies to the bottom side 25 of Fig. 5. Each flat end 66, 67 of the perpendicularly bent strips 62 to 65 rests against a similar surface of an perpendicularly bent strip of an opposite stator disc, not shown. An excitation winding is provided around the mutually perpendicularly bent parts of two stator sheaves, indicated in FIG. 5 with the reference numerals 68, 69 and 70.
Met het verwijzingscijfer 7 zijn de equipotentiaalverbindingen aangegeven, die hier bestaan uit platte stroken, vier in totaal, gelegen tussen de naar buiten stekende stroken 62 t/m 65.The reference numeral 7 denotes the equipotential connections, which here consist of flat strips, four in all, located between the outwardly projecting strips 62 to 65.
Ook deze uitvoeringsvorm van de stator kan worden toegepast voor 35 generatoren en motoren met een of meer rotorschijven.This embodiment of the stator can also be used for generators and motors with one or more rotor discs.
Fig. 6 toont een uitvoeringsvorm van de elektrodynamische omzetter volgens de uitvinding, waarbij elke rotor niet als een schijf, maar als een cilinder of als meerdere koaxiale cilinders is uitgevoerd.Fig. 6 shows an embodiment of the electrodynamic converter according to the invention, in which each rotor is designed not as a disc, but as a cylinder or as several koaxial cylinders.
In de uitvoeringsvorm volgens fig. 6 wordt een overeenkomstig deel 40 getoond van een generator zoals in de fig. 3 en 4 is weergegeven.In the embodiment of Figure 6, a corresponding part 40 of a generator as shown in Figures 3 and 4 is shown.
8105385 138105385 13
In plaats van twee schijven op een as, wordt thans gebruik gemaakt van twee koaxiale rotorcilinders 71 en 72, waarbij cllinder 72 binnen cillnder 71 Is gelegen. Deze cilinders 71 en 72 zijn elk met hun linker uiteinden bevestigd aan of vormen een geheel met een cirkelschijf 73, 5 waarvan alleen bet bovendeel in doorsnede is weergegeven. Deze cirkelschijf 73 is via spaken of andere middelen 74 gemonteerd op een as 75. Het schijfdeel 73 kan massief zijn, maar kan ook een voortzetting vormen van de spaken 74.Instead of two disks on one shaft, use is now made of two coaxial rotor cylinders 71 and 72, with cylinder 72 located within cylinder 71. These cylinders 71 and 72 are each attached to their left ends or form a unit with a circular disc 73, 5 of which only the top part is shown in cross-section. This circular disc 73 is mounted on spindle 75 via spokes or other means 74. The disc part 73 can be solid, but it can also be a continuation of the spokes 74.
De rotorcilinders 71 en 72 bevinden zich in bijbehorende luchtsple-10 ten, gevormd tussen naar elkaar toegekeerde cilindrische en ononderbro-ken poolstukken 76 en 77 respektievelijk 78 en 79. Deze cilindrische poolstukken vormen een geheel met of zijn bevestigd aan bijbehorende cilindrische koaxiale statordelen 80, 81 en 82. Deze drie statordelen zijn in hun rechter uiteinden magnetisch met elkaar verbonden of vormen 15 een geheel met elkaar door middel van het schijfdeel 83.The rotor cylinders 71 and 72 are located in associated air gaps formed between mutually facing cylindrical and uninterrupted pole pieces 76 and 77 and 78 and 79, respectively. These cylindrical pole pieces form a unit with or are attached to associated cylindrical coaxial stator parts 80, 81 and 82. These three stator parts are magnetically connected to each other in their right ends or form a whole with each other by means of the disc part 83.
0m de binnencilinder 82 en om de middencilinder 83 zijn ringvormige statorwikkelingen 84 respektievelijk 85 aangebracht. Deze wikkelingen strekken zich dus ringvormig om de as 75 uit. Deze wikkelingen wekken elk een met de onderbroken getekende lijnen 86 en 87 weergegeven magne-20 tische velden op, die de statorspleten tussen de tegenover gelegen sta-torpolen en dus de wanden van de in deze spleten gelegen rotorcilinders 71 en 72 dwars doorsnijden.Annular stator windings 84 and 85 are arranged around the inner cylinder 82 and around the central cylinder 83, respectively. These windings thus extend annularly about the shaft 75. These windings each generate a magnetic fields, shown by the lines 86 and 87, which intersect the stator gaps between the opposite stator poles and thus the walls of the rotor cylinders 71 and 72 located in these gaps.
Hierdoor worden bij het roteren van de rotorcilinders in deze wanden spanningen gelnduceerd, die in deze twee rotorcilinders tegengesteld 25 zijn gericht. Omdat deze rotorcilinders door de ringschijf 73 mecha-nisch, maar in het bijzonder elektrisch met elkaar zijn verbonden, ont-staat in de vrije uiteinden van de rotorcilinders een somspanning.As a result, when the rotor cylinders are rotated, stresses are induced in these walls, which are directed in opposite directions in these two rotor cylinders. Since these rotor cylinders are mechanically, but in particular electrically, connected to each other by the ring disc 73, a sum voltage is created in the free ends of the rotor cylinders.
Met behulp van de aldus gevormde cascadeschakeling kan evenals in de cascadeschakelingen in de uitvoeringsvormen volgens de fig. 3 en 4 30 met hogere spanningen en zonodig lagere stromen of met hoger vermogen op een as worden gewerkt.With the cascade circuit thus formed, it is possible to operate with higher voltages and, if necessary, lower currents or with higher power on one shaft, as in the cascade circuits in the embodiments according to Figs. 3 and 4.
In plaats van de uitvoeringsvorm volgens fig. 6, waarbij twee in cascade geschakelde koaxiale cilinders worden gebruikt, is ook een uitvoeringsvorm mogelijk met een rotor die slechts uit een cilinder be-35 staat, die in een uiteinde, bijvoorbeeld door middel van een gesloten bodem op een ten opzichte van de cilinder koaxiale, centrale as is gemonteerd. Het in fig. 6 met 73 aangegeven deel kan dan bestaan uit een al of niet gesloten cirkelvormige bodemplaat.Instead of the embodiment according to fig. 6, in which two cascaded koaxial cylinders are used, an embodiment is also possible with a rotor consisting only of a cylinder, which is in one end, for instance by means of a closed bottom is mounted on a central axis coaxial to the cylinder. The part indicated by 73 in Fig. 6 may then consist of a circular base plate, whether or not closed.
De stator is in deze uitvoeringsvorm opgebouwd uit een cilindrisch 40 buitendeel en een centrale kern, welke delen in fig. 6 dan respektieve- 8 1 0 5 3 8 5 ·* 14 lijk zijn aangegeven met de verwijzlngscljfers 80, 82 respektievelijk 81. Ota de centrale kern llgt een rlngvormlge bekracht iging swlkkel ing. Een aides gevormd magnetlsch circuit vertoont enige overeenkomst met dat van een luidspreker en kan zonodig ook uit permanent magnetlsch mate-5 rlaal bestaan.In this embodiment, the stator is built up from a cylindrical outer part 40 and a central core, the parts of which are indicated in FIG. 6 by reference numerals 80, 82 and 81, respectively. The central core has an arming shape actuator. An aide shaped magnetic circuit has some similarity to that of a loudspeaker and may also consist of permanent magnetic material if necessary.
De rotorcilinder bevindt zlch in de rlngvormlge luchtspleet tussen de statorpolen, die in fig. 6 links aan de binnenzijde van het cilin-drische deel en aan de buitenzijde van de kern zijn bevestigd of hiermee een geheel vormen.The rotor cylinder is located in the ring-shaped air gap between the stator poles, which are mounted on the left side of the cylindrical part and on the outside of the core in Fig. 6 or form a whole with it.
10 De kollektormiddelen kunnen enerzijds bestaan uit koolborstels, die rusten op de open rand van de rotorcilinder en dus gelegen zijn binnen het statorclrcuit en anderzijds samenwerken met het bodemdeel of de as van de rotorcilinder.The collector means may consist on the one hand of carbon brushes, which rest on the open edge of the rotor cylinder and thus lie within the stator circuit and on the other hand cooperate with the bottom part or the axis of the rotor cylinder.
Het spreekt vanzelf dat in plants van twee koaxiale cilinders, zo-15 als in fig. 6 ook vier of zelfs meer koaxiale cilinders kunnen worden toegepast.It goes without saying that in plants of two koaxial cylinders, such as in fig. 6, four or even more koaxial cylinders can also be used.
De uitvinding is dan ook niet beperkt tot de hierboven besproken en in de figuren aangegeven uitvoeringsvormen.The invention is therefore not limited to the embodiments discussed above and shown in the figures.
81053858105385
Claims (33)
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8105385A NL8105385A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | ELECTRO-DYNAMIC ENERGY CONVERTER. |
| DE19823222450 DE3222450A1 (en) | 1981-11-27 | 1982-06-15 | Electrodynamic energy converter |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| NL8105385A NL8105385A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | ELECTRO-DYNAMIC ENERGY CONVERTER. |
| NL8105385 | 1981-11-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| NL8105385A true NL8105385A (en) | 1983-06-16 |
Family
ID=19838462
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| NL8105385A NL8105385A (en) | 1981-11-27 | 1981-11-27 | ELECTRO-DYNAMIC ENERGY CONVERTER. |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE3222450A1 (en) |
| NL (1) | NL8105385A (en) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3525059A1 (en) * | 1985-07-13 | 1987-01-22 | Ruedell Christian | Three-component drive, comprising solar energy, battery energy and muscle power, combined in one drive system |
| DE10140362A1 (en) * | 2001-08-17 | 2003-03-06 | Yu-Fang Fan | Side rotated motor or generator includes stator, two rotators formed on the top and bottom sides of the stator, a shaft, a plurality of bearings and fixing devices |
| RU2453972C1 (en) * | 2011-02-10 | 2012-06-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Electrodynamic propelling agent |
| RU2510567C2 (en) * | 2012-04-06 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнёва" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2510766C2 (en) * | 2012-06-04 | 2014-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2510122C1 (en) * | 2012-07-06 | 2014-03-20 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method to develop electrodynamic traction |
| RU2510566C2 (en) * | 2012-07-12 | 2014-03-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэродинамический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic pull |
| RU2580955C2 (en) * | 2014-05-28 | 2016-04-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | Method of generating electrodynamic thrust |
| EP3252936A1 (en) | 2016-06-01 | 2017-12-06 | Grundfos Holding A/S | Reluctant magnetic gear drive |
-
1981
- 1981-11-27 NL NL8105385A patent/NL8105385A/en not_active Application Discontinuation
-
1982
- 1982-06-15 DE DE19823222450 patent/DE3222450A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3222450A1 (en) | 1983-06-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9071117B2 (en) | Electric machine—flux | |
| US5894902A (en) | Self-propelled wheel for wheeled vehicles | |
| AU652822B2 (en) | Synchronous motor with two permanent magnet rotor portions | |
| US5216339A (en) | Lateral electric motor | |
| US9318938B2 (en) | Electric machine-modular | |
| USRE49413E1 (en) | Electromagnetic machine with independent removable coils, modular parts and self-sustained passive magnetic bearing | |
| US4114057A (en) | Dynamoelectric machine with inner and outer stators | |
| US9496776B2 (en) | Cooled electric machine | |
| US3979821A (en) | Method of manufacturing rare earth permanent magnet rotor | |
| US20050179337A1 (en) | Axial gap electric rotary machine | |
| US4393320A (en) | Permanent magnet rotor | |
| US5212418A (en) | High torque and speed DC motors | |
| GB2125229A (en) | Impovements in or relating to combined synchronous and asynchronous machines | |
| US5283492A (en) | Multiple magnetic pole DC motors | |
| NL8105385A (en) | ELECTRO-DYNAMIC ENERGY CONVERTER. | |
| EP0036856A1 (en) | Stator for multi rotor d.c.magnetic motor | |
| US4514653A (en) | Commutatorless direct current machine | |
| US3603823A (en) | Magnetic motor with plurality of stators | |
| US4281265A (en) | Disc motor with A.C. and D.C. stator windings | |
| US5994811A (en) | Electric motor | |
| US5258677A (en) | Permanent magnet repelling field DC motors | |
| US1791978A (en) | Dynamo-electric machine | |
| CA1211147A (en) | Tandem commutatorless dc machine | |
| JP2000333424A (en) | Single-pole generator | |
| WO1995019063A1 (en) | Rotor slip ring assembly for a homopolar generator |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A1B | A search report has been drawn up | ||
| BV | The patent application has lapsed |