PL202609B1

PL202609B1 - Method of conversion of mechanical energy into electric energy or electric energy into mechanical energy

Info

Publication number: PL202609B1
Application number: PL352616A
Authority: PL
Inventors: Kazimierz Ziółko; Michał Ziółko; Paweł Ziółko
Original assignee: Politechnika Gdanska; Ziolko Kazimierz; Ziolko Michal; Ziolko Pawel
Priority date: 2002-03-05
Filing date: 2002-03-05
Publication date: 2009-07-31
Also published as: PL352616A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest urządzenie do zamiany energii mechanicznej w elektryczną lub energii elektrycznej w mechaniczną.The subject of the invention is a device for converting mechanical energy into electricity or electrical energy into mechanical energy.

Powszechnie znane jest urządzenie do zamiany energii mechanicznej w elektryczną lub energii elektrycznej w mechaniczną składające się ze współbieżnych powierzchni cylindrycznych, na których utworzone są żłobki z uzwojeniem stacjonarnym obwodu mocy elektrycznej, a na drugiej powierzchni cylindrycznej umieszczona jest w układzie kinetycznym mocy mechanicznej wirująca magneśnica.A device for converting mechanical energy into electrical or electrical energy into mechanical energy is well known, consisting of concurrent cylindrical surfaces on which grooves are formed with the stationary winding of the electric power circuit, and on the other cylindrical surface a rotating field magnet is placed in the kinetic system of mechanical power.

Powszechnie znane jest również urządzenie do zamiany energii mechanicznej w elektryczną lub energii elektrycznej w mechaniczną składające się ze współbieżnych powierzchni płaskich, na których utworzone są żłobki z uzwojeniem stacjonarnym obwodu mocy elektrycznej, a na drugiej powierzchni płaskiej umieszczona jest w układzie kinetycznym mocy mechanicznej poruszająca się wzdłużnie płaszczyzna sił magnetomotorycznych.A device for converting mechanical energy into electrical or electrical energy into mechanical energy is also known, consisting of co-rotating flat surfaces on which grooves are formed with the stationary winding of the electric power circuit, and on the second flat surface is placed in the kinetic system of mechanical power moving longitudinally plane of magnetomotive forces.

Z opisu patentowego US 4 900 965 A znane jest urządzenie składające się z podwójnej współosiowej wirującej magneśnicy względem nieruchomego stojana. Znana jest również podwójna magneśnica w płaskim układzie współbieżnym w stosunku płaskiego stojana.From the patent description US 4,900,965 A, a device is known consisting of a double coaxial rotating field box with respect to a fixed stator. There is also known a double field magnet in a plane co-rotation with the plane stator.

Znane urządzenia charakteryzują się jednym lub dwoma pasmami reakcyjnymi, w których następuje konwersja mocy mechanicznej w elektryczną lub odwrotnie i występują nie skompensowane strumienie rozproszenia, ograniczające parametry wykonawcze momentów i mocy maszyny.Known devices are characterized by one or two reaction bands in which the mechanical power is converted into electric or vice versa, and there are uncompensated leakage fluxes limiting the performance parameters of the moments and power of the machine.

Urządzenie do zamiany energii mechanicznej w elektryczną lub energii elektrycznej w mechaniczną składające się ze współbieżnych powierzchni cylindrycznych, na których utworzone są żłobki z uzwojeniem stacjonarnym obwodu mocy elektrycznej, a na drugiej powierzchni cylindrycznej umieszczona jest w układzie kinetycznym mocy mechanicznej wirująca magneśnica, charakteryzuje się według wynalazku tym, że w układzie stacjonarnym mocy elektrycznej utworzona jest struktura przeciętych promieniowo zębów żłobków wraz z częścią przynależnego uzwojenia i utworzona jest struktura współosiowych stacjonarnych pierścieni reaktywnych. Stacjonarne pierścienie reaktywne zamocowane są powierzchnią boczną z nieruchomą tarczą oporową w ilości odpowiedniej do n-cięć zębów żłobków, gdzie n = 2, 3 ... itd. W układzie kinetycznym mechanicznego obwodu mocy utworzona jest struktura wewnętrznego kinetycznego pierścienia reaktywnego i zewnętrznego kinetycznego pierścienia reaktywnego z siłami magnetomotorycznymi, które powstają z magnesów trwałych lub elektromagnesów zasilanych prądem stałym oraz utworzona jest struktura współbieżnych dodatkowych pośrednich kinetycznych pierścieni reaktywnych z siłami magnetomotorycznymi. Powstała struktura składającą się z n + 1, gdzie n posiada podane wyżej wartości współbieżnych kinetycznych pierścieni reaktywnych zamocowana jest powierzchnią boczną na obrotowej tarczy współbieżnej z nieruchomą tarczą, przy czym utworzona jest zazębiająca się struktura stacjonarnych pierścieni reaktywnych i kinetycznych pierścieni reaktywnych.A device for converting mechanical energy into electrical or electrical energy, consisting of concurrent cylindrical surfaces on which grooves are formed with the stationary winding of the electric power circuit, and on the other cylindrical surface a rotating field magnet is located in the kinetic system of mechanical power, according to the invention in that in the stationary electric power system, a structure of radially cut groove teeth together with a part of the associated winding is formed and a structure of coaxial stationary reactive rings is formed. Stationary reactive rings are mounted on the side surface with a fixed thrust disk in an amount appropriate to n-cuts of groove teeth, where n = 2, 3 ... etc. In the kinetic system of the mechanical power circuit, the structure of the inner kinetic reactive ring and the outer kinetic reactive ring are formed with magnetomotive forces that arise from permanent magnets or electromagnets supplied with direct current, and a structure of concurrent additional intermediate kinetic rings reactive with magnetomotive forces is formed. The resulting structure consisting of n + 1, where n has the above-mentioned values of concurrent kinetic reactive rings, is mounted on the side surface on a rotating disc co-rotating with a fixed disc, and an interlocking structure of stationary reactive rings and kinetic reactive rings is formed.

W innej odmianie wynalazku urzą dzenie do zamiany energii mechanicznej w elektryczną lub energii elektrycznej w mechaniczną składające się ze współbieżnych powierzchni płaskich, na których utworzone są żłobki z uzwojeniem stacjonarnym obwodu mocy elektrycznej, a na drugiej powierzchni płaskiej umieszczona jest w układzie kinetycznym mocy mechanicznej poruszająca się wzdłużnie płaszczyzna sił magnetomotorycznych charakteryzuje się tym, że w układzie stacjonarnym mocy elektrycznej utworzona jest struktura przeciętych wzdłużnie zębów żłobków wraz z częścią przynależnego uzwojenia i utworzona jest struktura równoległych stacjonarnych powierzchni reaktywnych, związanych powierzchnią boczną z nieruchomą płaszczyzną oporową w ilości odpowiedniej do n-cięć zębów żłobków, gdzie n = 2, 3 ... itd. W układzie kinetycznym mechanicznego obwodu mocy utworzona jest struktura wewnętrznej kinetycznej płaszczyzny reaktywnej i zewnętrznej kinetycznej płaszczyzny reaktywnej z siłami magnetomotorycznymi, które powstają z magnesów trwałych lub elektromagnesów zasilanych prądem stałym oraz utworzona jest struktura równoległych dodatkowych pośrednich kinetycznych płaszczyzn reaktywnych z siłami magnetomotorycznymi. Powstała struktura składająca się z n + 1, gdzie n posiada podane wyżej wartości, równoległych kinetycznych płaszczyzn reaktywnych zamocowana jest powierzchnią boczną na ruchomej powierzchni równoległej do nieruchomej płaszczyzny, przy czym utworzona jest zazębiająca się struktura stacjonarnych płaszczyzn reaktywnych i kinetycznych pł aszczyzn reaktywnych.In another variant of the invention, a device for converting mechanical energy into electricity or electrical energy into mechanical energy, consisting of co-rotating flat surfaces, on which grooves are formed with a stationary winding of the electric power circuit, and on the second flat surface is placed in the kinetic system of mechanical power moving longitudinally, the plane of the magnetomotive forces is characterized by the fact that in the stationary system of electric power, the structure of the longitudinally cut teeth of the grooves with a part of the associated winding is formed, and the structure of parallel stationary reactive surfaces is formed, connected with the side surface with the fixed abutment plane in an amount appropriate to n-tooth cuts grooves, where n = 2, 3 ... etc. In the kinetic system of the mechanical power circuit, the structure of the internal kinetic reactive plane and the outer kinetic plane reactive with magnetomotive forces are formed, kt They arise from permanent magnets or electromagnets supplied with direct current and the structure of parallel additional intermediate kinetic planes reactive with magnetomotive forces is formed. The resulting structure consisting of n + 1, where n has the above-mentioned values, of the parallel kinetic reactive planes is mounted with a side surface on a movable surface parallel to the fixed plane, and an interlocking structure of stationary reactive planes and kinetic reactive planes is created.

Dzięki wykorzystaniu urządzenia według wynalazku uzyskuje się możliwość powielania mocy proporcjonalnie do powstałych pasm reakcyjnych, dla tej samej ilości materiałów reaktywnych, takich jak na przykład miedź i żelazo. Ponadto wspomaganie strumienia magnetycznego dodatkowymi siłamiBy using the device according to the invention, it is possible to multiply the power proportionally to the resulting reaction bands for the same amount of reactive materials, such as, for example, copper and iron. In addition, supporting the magnetic flux with additional forces

PL 202 609 B1 magnetomotorycznymi eliminuje pasożytnicze strumienie rozproszenia, co umożliwia budowę maszyn o duż ej liczbie par biegunów i zasilanie napięciem o wielkiej częstotliwości. W efekcie uzyskuje się wysokie gęstości przetwarzanej energii elektrycznej w mechaniczną i odwrotnie, co nie jest osiągalne dla dotychczas znanych maszyn. Jednocześnie konfiguracja geometryczna maszyny, wykonanej sposobem według wynalazku umożliwia przetwarzanie energii, od wartości najmniejszych do wartości wyrażonych megawatami.The use of magnetomotive technology eliminates parasitic scattering fluxes, which enables the construction of machines with a large number of pole pairs and the supply of high-frequency voltage. As a result, high densities of the converted electrical energy into mechanical energy and vice versa are obtained, which is not achievable with the machines known so far. At the same time, the geometrical configuration of the machine according to the invention allows the energy to be converted from the smallest values to values expressed in megawatts.

Wynalazek objaśniony jest bliżej na rysunku, na którym pos. I przedstawia znaną maszynę wirującą typu Brushless-DC, pos. II przedstawia schemat maszyny wirującej, z jednym cięciem zębów żłobków i dwoma pasmami reakcyjnymi, pos. III - strukturę znanego silnika liniowego, pos. IV - silnik liniowy z jednym cięciem żłobka, zaś fig. 1 przedstawia wynalazek na schemacie maszyny wirującej, z dwoma cięciami zębów żłóbków i czteroma pasmami reakcyjnymi, fig. 2 przedstawia strukturę stacjonarnych pierścieni reaktywnych zębów żłobka z uzwojeniem, fig. 3 przedstawia strukturę kinetycznych pierścieni reaktywnych z siłami magnetomotorycznymi, fig. 4 przestawia zmontowaną maszynę wirującą, fig. 5 - strukturę silnika liniowego z dwoma cięciami żłobka.The invention is explained in more detail in the drawing in which Fig. I shows the known Brushless-DC type rotating machine, pos. II shows a diagram of a rotating machine with one flute tooth cut and two reaction bands, Fig. III - structure of the known linear motor, pos. IV - linear motor with one groove cut, and Fig. 1 shows the invention in a diagram of a rotating machine, with two cuts of groove teeth and four reaction bands, Fig. 2 shows the structure of stationary rings of reactive groove teeth with winding, Fig. 3 shows the structure of kinetic rings reactive with magnetomotive forces, fig. 4 shows the assembled rotating machine, fig. 5 - structure of a linear motor with two groove cuts.

P r z y k ł a d IP r z k ł a d I

W układzie stacjonarnym mocy elektrycznej x utworzona jest struktura przeciętych promieniowo zębów żłobków 1 wraz z częścią przynależnego uzwojenia 2. Utworzona struktura współosiowych stacjonarnych pierścieni reaktywnych 9 zamocowana jest powierzchnią boczną z nieruchomą tarczą oporową 3 w ilości odpowiedniej do n-cięć zębów żłobków 1, gdzie n = 2, 3 ... itd. W układzie kinetycznym y mechanicznego obwodu mocy utworzona jest struktura wewnętrznego kinetycznego pierścienia reaktywnego 4 i zewnętrznego kinetycznego pierścienia reaktywnego 5 z siłami magnetomotorycznymi, które powstają z magnesów trwałych lub elektromagnesów zasilanych prądem stałym. Utworzona struktura współbieżnych dodatkowych pośrednich kinetycznych pierścieni reaktywnych 6 z siłami magnetomotorycznymi składającą się z n + 1, gdzie n posiada podane wyżej wartości współbieżnych kinetycznych pierścieni reaktywnych 4, 5, 6 zamocowana jest powierzchnią boczną na obrotowej tarczy 7 współbieżnej z nieruchomą tarczą 8. Utworzona jest zazębiająca się struktura stacjonarnych pierścieni reaktywnych 9 i kinetycznych pierścieni reaktywnych 4, 5, 6.In the stationary system of electric power x, the structure of the radially cut teeth of the grooves 1 together with a part of the associated winding 2. The formed structure of the coaxial stationary reactive rings 9 is fixed with a side surface with a fixed thrust disk 3 in the number appropriate for n-cuts of the teeth of grooves 1, where n = 2, 3 ... etc. In the kinetic system y of the mechanical power circuit, the structure of the inner kinetic reactive ring 4 and the outer kinetic reactive ring 5 are formed with magnetomotive forces that arise from permanent magnets or electromagnets supplied with direct current. The formed structure of concurrent additional intermediate kinetic reactive rings 6 with magnetomotive forces consisting of n + 1, where n has the above-mentioned values of the concurrent kinetic reactive rings 4, 5, 6 is fixed with the side surface on the rotating disc 7 co-rotating with the stationary disc 8. An interlocking is formed is the structure of stationary reactive rings 9 and kinetic reactive rings 4, 5, 6.

P r z y k ł a d IIP r z x l a d II

W układzie stacjonarnym mocy elektrycznej x utworzona jest struktura przeciętych wzdłużnie zębów żłobków i wraz z częścią przynależnego uzwojenia 2 i utworzona struktura równoległych stacjonarnych powierzchni reaktywnych 9 zamocowana jest powierzchnią boczną z nieruchomą płaszczyzną oporową 3 w ilości odpowiedniej do n-cięć zębów żłobków 1, gdzie n = 2, 3 ... itd., zaś w układzie kinetycznym y mechanicznego obwodu mocy utworzona jest struktura wewnętrznej kinetycznej płaszczyzny reaktywnej 4 i zewnętrznej kinetycznej płaszczyzny reaktywnej 5 z siłami magnetomotorycznymi, które powstają z magnesów trwałych lub elektromagnesów zasilanych prądem stałym oraz utworzona jest struktura równoległych dodatkowych pośrednich kinetycznych płaszczyzn reaktywnych 6 z siłami magnetomotorycznymi. Powstała struktura składającą się z n + 1, gdzie n posiada podane wyżej wartości równoległych kinetycznych płaszczyzn reaktywnych 4, 5, 6 zamocowana jest powierzchnią boczną na ruchomej powierzchni 7 równoległej do nieruchomej płaszczyzny 8 i utworzona jest zazębiająca się struktura stacjonarnych płaszczyzn reaktywnych 9 i kinetycznych płaszczyzn reaktywnych 4, 5, 6.In the stationary system of electric power x, the structure of the longitudinally cut groove teeth is formed, and together with a part of the associated winding 2 and the formed structure of parallel stationary reactive surfaces 9 is fixed with a side surface with a fixed abutment plane 3 in the number corresponding to n-tooth cuts of grooves 1, where n = 2, 3 ... etc., and in the kinetic system y of the mechanical power circuit, the structure of the inner kinetic reactive plane 4 and the outer kinetic reactive plane 5 are formed with magnetomotive forces that arise from permanent magnets or electromagnets supplied with direct current, and the structure is formed parallel additional intermediate kinetic reactive planes 6 with magnetomotive forces. The resulting structure consisting of n + 1, where n has the above-mentioned values of the parallel kinetic reactive planes 4, 5, 6 is mounted with a side surface on a moving surface 7 parallel to the fixed plane 8 and an interlocking structure of stationary reactive planes 9 and kinetic reactive planes is created 4, 5, 6.

Claims

Patent claims

A device for converting mechanical energy into electrical energy or electrical energy into mechanical energy, consisting of concurrent cylindrical surfaces on which grooves are formed with the stationary winding of the electric power circuit, and on the other cylindrical surface a rotating field magnet is located in the kinetic system of mechanical power, characterized by that in the stationary system (x) of electric power, the structure of the radially cut teeth of the grooves (1) is formed together with a part of the associated winding (2) and the structure of coaxial stationary reactive rings (9) is formed, which is connected to the stationary thrust washer (3) in an amount appropriate to the n-cuts of the teeth of the grooves (1), where n = 2, 3 ... etc., and in the kinetic system (y) of the mechanical power circuit, the structure of the internal kinetic reactive ring (4) and the external kinetic reactive ring are formed (5) with the magnetomotive forces that arise from permanent magnets ch or DC electromagnets, and

The structure of concurrent additional intermediate kinetic reactive rings (6) with magnetomotor forces is formed, the resulting structure consisting of n + 1, where n has the above-mentioned values of the concurrent kinetic reactive rings (4, 5, 6), secured by the surface side on the rotating disk (7) co-rotating with the fixed disk (8), the meshing structure of stationary reactive rings (9) and kinetic reactive rings (4, 5, 6) being formed.

2. A device for converting mechanical energy into electrical or electrical energy, consisting of concurrent flat surfaces, on which grooves are formed with the stationary winding of the electric power circuit, and on the other flat surface, in the kinetic system of mechanical power, a longitudinally moving plane of forces is located. magnetomotive systems, characterized in that in the stationary system (x) of electric power, the structure of the longitudinally cut teeth of the grooves (1) with a part of the associated winding (2) is formed, and the structure of parallel stationary reactive surfaces (9) is formed, connected with the side surface with the fixed plane a thrust (3) in an amount appropriate to n-cuts of the teeth of the grooves (1), where n = 2, 3 ... etc, and in the kinetic system (y) of the mechanical power circuit, the structure of the internal kinetic reactive plane (4) and external kinetic reactive plane (5) with magnetomotor forces ymi that arise from permanent magnets or electromagnets supplied with direct current and the structure of parallel additional intermediate kinetic reactive planes (6) with magnetomotive forces is created, with the resulting structure consisting of n + 1, where n has the above-mentioned values, parallel kinetic reactive planes (4, 5, 6) is fixed with a side surface on a movable surface (7) parallel to the fixed plane (8), an overlapping structure of stationary reactive planes (9) and kinetic reactive planes (4, 5, 6) is formed.