NO783466L - Skiverotor-maskin. - Google Patents

Description

Sk.ive-mask.iner ("Dise machines")

Nærværende oppfinnelse vedrører skive-rnaskiner ("Dise machines"), også kjent som aksialgap-maskiner ("Axial gap machines"), d.v.s. maskiner som har en stator som er skilt fra en rotor ved hjelp av en aksial avstand.

Skive-rnaskiner er beskrevet i US patent nr. 3 26l 998, se spesielt figurene 9 og 10, hvor det er vist en sklve-maskin, som har en stator fra hvilken tenner stikker frem aksialt, en rotor anbrakt

med aksialt mellomrom fra statoren, en vekselstrømsvikling viklet gjennom'sporene mellom tennene samt en likestrømsvikling som omgir statoren. Magnetbanen er kompletert ved hjelp av en sylindrisk del, som omgir rotoren og fluks-banen mellom statoren og rotoren delvis radialt. På grunn av at maskinen har viklingen på utsiden av tennene oppviser maskinen den ulempe at den må ha en stor

radius, hvilket reduserer dens tillatte driftshastighet. I fig.

12 i det nevnte US patent vises en maskin hvor likestrømmen

passerer gjennom statoren selv, som er torodialt viklet, og fluks-banen utstrekker seg gjennorn en sentral magnetisk del av statoren. På grunn av at fluks-banen mellom statoren og rotoren er aksial, er den aksiale .kraften mellom stator og rotor uønsket høy.

Det er et formål rned nærværende oppfinnelse å fremskaffe en for-bedret skive-maskin.

ifølge nærværende oppfinnelse er det fremskaffet en skive-maskin,

som består av: en stator fra hvilken det aksialt stikker fr ein

tenner; en sentral akself orsterkninpj, som stikker frem i samme retning som tennene; en rotor som har pol-områder samt et sentralt hull, og som er montert for å rotere slik at akselfor-

t

- Hr- ■ sterkningen går gjennom det sentrale hullet, og slik åt det fore-ligger et aksialt gap mellom rotoren og tennene; en veksel-strøms-vikling som er viklet gjennom åpningene mellom tennene;

og en likestrøms-vikling som omgir den sentrale akselforsterkningen.

i

Med en vekselstrøms-vikling menes en vikling som gjøres strøm-førende med vekselstrøm, og med likestrøms-vikling menes en vikling som gjøres strømførende med likestrøm.

Likestrørns-viklingen avstedkommer et magnetisk felt som aktiverer rotoren, som derfor ikke behøver en vikling som aktiverer med likestrøm ved hjelp av sleperinger.

På grunn av at akselforsterkningen går gjennom den nevnte åpning er fluks-banen mellom statoren og rotoren delvis radial, hvorved de aksiale kreftene mellom statoren og rotoren reduseres. Dessuten, på grunn av at likestrørns-viklingen omgir akselforsterkningen samt ligger innenfor tennene, kan maskin-diameteren reduseres, hvorved den tillatte rotorhastighet til maskinen øker. Maskinenes utgående effekt varierer i forhold til kvadratet av rotorhastigheten. Videre er fluks-banen relativ kort, hvilket reduserer maskinenes kostnad.

Maskinen Ifølge nærværende oppfinnelse kan være ensidet, d.v.s. den har en rotor bare på en side av statoren, og følgelig avstedkommes en aksial kraft på rotoren som et resultat av den magnetiske fluks i luftgapet. Selv om den magnetiske fluks mellom akselforsterkningen og rotoren i dette tilfelle går 1 en radial retning og således ingen aksial kraft avstedkommes, vil den magnetiske fluks, sorn går mellom tennene og rotoren, fremdeles av-stedkomme en aksial kraft.-

Statoren er fortrinnsvis oppbygd av lamineringer på hvilke den nevnte vekselstrøms-vikling er viklet. Dette resulterer i en

relativt billig statorkonstruksjon.

Statoren til en skive-maskin (enten motor eller genra.tor) er vanligvis oppbygd ved at et lamineringsbånd valses til en ring- formet kjerne, og deretter lages spor i denne ringformete kjerne for således å lage tenner, slik som vist i fig. 1 i de vedlagte tegninger, hvor kjernen betegnes med 1, tennene med 2 og sporene med J>. Denne konstruksjon er dyr på grunn av antallet dyre maskin-elle arbeidsoperasjoner.

Statoren kan bestå av en sirkulær stapel av lamineringer, hvortil det er festet flere radiale kjerner som er formet som tenner, hvorved de nevnte radiale kjerner er laminert.

De radiale kjernene er fortrinnsvis L-formet, hvorved de tilhør-ende ben er spent fast mellom klemplater, som utstrekker seg på de motsatte sidene av den sirkulære stapelen. Ifølge nærva^rende utførelsesform er den sirkulære stapelen fortrinnsvis sylindrisk.

Statoren er alternativt oppbygd av L-formede laminerte kjerner, hvorved endestykkene til de korresponderende ben til kjernene er gjæret for sammen å passe rundt den sentrale akselforsterkningen.

Med denne konstruksjon fremtrer de nevnte tilsvarende ben som eiker som stikker frem fra et sentralt punkt. Ved hjelp av eksemp-ler skal utførelsesformer av nærværende oppfinnelse 1 det følgende beskrives under henvisning til ledsagende tegninger, hvor: 'Fig. 1 er et perspektivriss av statoren til en konvensjonell

skive-maskin, slik denne tidligere er beskrevet;

fig. 2 viser et skjematiskt vertikalsnitt av en skive-motor ifølge

nærværende oppfinnelse;

fig. j5 viser et perspektivriss av en fortrukket stator i en skive-maskin ifølge nærværende oppfinnelse;

fig. 4 viser et perspektivriss av en alternativ stator i en skive-maskin ifølge nærværende oppfinnelse;

fig. 5 viser et perspektivriss av ytterligere en annen stator i en skive-maskin ifølge nærværendeoppfinnelse;

fig. 6 viser et snittbilde av maskinen som er vist i fig. 2, og hvorved noen praktiske detaljer vises; og

fig. 7 viser et planriss av rotoren 6 i den maskinen som er vist

i flg. 6.

Under henvisning til fig. 2 har en unipolar skive-motor en stator sorn består av en sylinder 1, som er tettet i den ene enden hvorfra tenner 2 stikker ut, og en sentral akselforsterkning 3, som rager ut lenger enn tennene 2. En vekselstrøms-vikling 4 er viklet ved anvendelse av sporene mellom tennene 2, mens en likestrøms-vikling 5 er viklet rundt akselforsterkningen 3«En stang-lignende rotor 6 med likeartede poler ved sine ender oppviser et sentralt hull ved hvis hjelp rotoren er roterbart montert på akselforsterkningen 3>og rotoren er videre plassert i nærheten av tennene 2 rned et aksialt gap 7 derimellom.

Rotoren 6 blir magnetisert ved hjelp likestrørns-viklingen 5 med to likeartede poler på sine ender, og følgelig er motoren en unipolar maskin. Ingen aksial kraft fremstilles på grunn av fluksen sorn går mellom akself orsterkningen 3 og rotoren 6, men det vil erholdes en aksial kraft på grunn av fluksen som går mellom tennene 2 og rotoren 6.

Som vist i fig. 6 er rotoren 6, som er laget av bløtt stål, festet ved hjelp av et rnellornstykke av ikke-rnagnetisk rustfritt stål til en aksel 10 av bløtt stål. Akselen J.O er roterbar i lager 1.1.

Under henvisning til fig. 3 består statoren av en sentral sylindrisk stapel 4 av lamineringer, til hvilken det er festet radiale kjerner 5, sorn utgjør tenner, som hver består av en stapel lamineringer, hvorved lamineringen er utført langs radiale baner. Tennene 5 er anordnet rundt periferien til den sylindriske stapelen 4.

Denne kons trus jon er noe idealisert, og vil ..i praksis ikke bli benyttet. Maskin-viklingen er viklet på tennene på normal måte ved anvendelse av mellomrommene mellom de radiale kjernene l}} d . v. s. rna s kin - s por ene.

Fig. 4 viser et mer praktisk arrangement hvorved den sentrale sylindriske stapelen 4 .forekommer, men hvor de radiale kjernene 5*hvilke utgjør' tennene, er L-formet og oppbygd av L-formede lamineringer. De tilsvarende ben 6 til. kjernene 5 er* spent fast mellom to spennplater 7 og 8, hvilke også spenner fast de motsatte sidene til den sentrale sylindriske stapelen 4.

i

Statoren som er vist i fig. 5 består av laminerte L-formede kjerner 15, hvori tilsvarende ben 16 utstrekker seg samt er gjæret for å passe sammen. Kjernene er laminert men ikke radialt i mot-setning til den radiale kjernen i fig. 4. Den spesielle typen

laminering, som er vist i fig. 5*foretrekkes fremfor den sorn er b vist i fig. 4.

På tegningene er det vist radiale spor, som imidlertid kan modifi-seres ,sllk at det erholdes f. eks. skråstilte spor.

Skive-maskinerie ifølge nærværende oppfinnelse er egnet til bruk sorn drivmotor i et batteridrevet kjøretøy. I dette tilfelle kan skive-motoren være en synkronmaskin sorn gjøres strømførende•fra batteriet ved hjelp av en vekselretter. Ifølge den viste utførel-sesform er rotoren en passiv ståldel med primasr-side-magnetiser-ing, slik. at den vlklede. prlrrrø-delen, d.v.s. statoren, kan hurtig erstattes hvis det skulle opptre feil, hvorved den robuste

motoren forblir på plass sammen med dennes lagersystem.

Anvendelse av en synkronmotor byr på fordeler sammenlignet med anvendelsen av en induksjonsmotor, slik denne er beskrevet 1

søkerens britiske patent nr. 1 402 32.1, ved at når en synkronmotor anvendes kan vekselretteren værre frekvenslåst til rotorhastigheten til hvilket formål rotorposisJons-følere vil plasseres på statoren for kontroll av vekselretteren.

I dette tilfelle kan strømbrytingen kontrolleres slik at man får en torsjonsvinkel på 90 elektriske grader mellom statorpolene og rotorpolene. Dette vil resultere i redusert aksial kraft og maksi-mal torsjon.

Vekselretteren kan være relativt enkel, og dessuten på grunn av at en synkronmaskin kan anordnes for å kjøres med en relativt tilfredsstillende effektfaktor i forhold til en induksjonsmaskin, kan strømmen.-som koples ved hjelp av effektkoplingsanordninger,

tilhørende vekselretteren.. anordnes slik at den er relativt lav,

og dette er meget fordelaktig.

t

Claims (6)

1. En skive-maskin som består av en stator hvorfra tenner stikker ut aksialt; en rotor som er montert slik at det er et aksialt gap mellom rotoren og de nevnte tenner; en vekselstrøms-vikling sorn er viklet gjennom sporene mellom tennene; og en likestrøms-vikling som samvirker rned statoren, karakterisert ved at statoren har en sentral akselforsterkning (j5) som stikker ut i samme retning som tennene (2), og at rotoren (6) er forsynt med en sentral åpning samt anordnet for å rotere slik at akselforsterkningen (3) går gjennom den nevnte sentrale åpning.

2. En skive-maskin ifølge krav 1, karakterisert ved at statoren (2) er oppbygd av lamineringer på hvilke den nevte vekselstrøms-vikling (4) er viklet.

3« En skive-maskin ifølge krav 2, karakterisert ved at statoren (2) består av en slrkilær stapel (4) av lamineringer til hvilke et flertall radiale kjerner (5)* som er utformet som tenner, er festet, og hvorved nevnte radiale kjerner (5) er laminert.

4. En skive-maskin ifølge krav J>, karakterisert ved at de radiale kjernene (5) er L-formet, og hvorved de tilsvarende ben (6) er fastklemt mellom klernplater (7» 8), som utstrekker seg på motsatte sider av den sirkulære stapelen ( <;> 0.

5. En skive-maskin ifølge krav 3 eller 4, karakterisert ved at den sirkulære stapelen (4) er sylindrisk.

6. En skive-maskin ifølge krav 2, karakter!-s e r t v e d at statoren (2) er oppbygd av L-formede laminerte kjerner (15), hvis ender av respektive ben (16) til kjernene er gjæret for å passe sammen. t