SE422132B - Linjer vexelstromsgenerator - Google Patents

Description

8006971-9 anordnade kanaler, i vilka ankaren av material med hög ledningsförmå- ga är anordnade. Samtliga kanaler är fyllda med smält metall och hyd- rauliskt seriekopplade med varandra. Denna kända generator innefattar ytterligare i kontakt med ankarena stående elektroder för uttagande av strömmen. Ankarena är elektriskt seriekopplade med varandra medelst elektroderna för uttagande av strömmen.

Ankarena är medelst kolvstänger förbundna med kolvar i en förbrännings- motor, som är avsedd att bringa ankarena att utföra en fram- och åter- gående rörelse. Då ankarena rör sig i magnetfältet, induceras en e.m.k. i dessa. När en belastning kopplas till elektroderna för uttagande av strömmen, bildas en sluten elektrisk krets, som innefattar ankarena och elektroderna för uttagande av strömmen med den till dessa kopplade ^belastningen. Elektrisk kontakt mellan ankarena och elektroderna för uttagande av strömmen säkerställes medelst ett smält metallskikt. An- karenas rörelse är så synkroniserad, att de i ankarena inducerade e.m.k:na adderas till varandra. Denna synkronisering åstadkommas me- delst den smälta metallen. För att säkerställa effektiv synkronise- ring är ankarenas tvärsnittsdimensioner i det närmaste lika med kana- lernas tvärsnittsdimensioner, vilket ytterligare medför att det smäl- ta metallskiktet mellan ankaret och kanalens vägg genomflytes av låg shuntström. Dessa kända generatorers s.k. specifika massa är väsent- ligt lägre än den hos synkrongeneratorer med roterbar rotor i kombi- nation med en förbränningsmotor, eftersom motorer för linjära genera- torer saknar vevslängs- och vevstakmekanism och strömtätheten i lin- jära generatorer är tämligen hög. Strömtätheten kan ökas genom inten- siv kylning av de strömförande delarna medelst smält metall. En låg massa hos generatorns rörliga delar och frånvaron av belastade frik- tionspar gör det möjligt att väsentligt minska den tid, som erfordras för att generatorn skall kunna överföras till att arbeta med märkef- fekt.

De kända linjära generatorerna är emellertid principiellt enfasiga.

Det huvudsakliga syftet med föreliggande uppfinning är att åstadkom- ma en linjär växelströmsgenerator, i vilken man genom att ankarena är förbundna med kanalerna, i vilka de är anordnade, kan generera trefasström samtidigt som generatorn får låg specifik massa och kan bringas att arbeta med märkeffekt efter kort tid. 8006971-9 Detta uppnås enligt föreliggande uppfinning medelst en linjär växel- strömsgenerator, som innefattar dels ett stationärt nagnetsystem, i vars spalter är anordnade med smält metall fyllda kanaler, vilka är hydrauliskt kopplade till varandra, dels ankaren, vilka är anordnade i var sin kanal och förbundna med kolvar i en motor, som är avsedd att bringa ankarena att utföra en fram- och återgående rörelse, och dels i kontakt med ankarena varande elektroder för uttagande av strömmen, varvid kanalerna, enligt uppfinningen, är hydrauliskt parallellkoppla- de med varandra, medan antalet kanaler, i kanalerna anordnade ankaren och med dessa förbundna motorkolvar utgör en multipel av tre, varvid ankarena är enskilt eller gruppvis anslutna till varandra i stjärn- eller deltakoppling och anordnade att medelst kolvarna drivas synkront med varandra pâ sådant sätt, att en trefasig utgångsspänning alstras.

Det är lämpligt, att de ankaren, som motsvarar en och samma fas, i en linjär växelströmsgenerator, vars antal ankaren är större än antalet faser, för att säkerställa en stabil funktion av generatorn är stelt förbundna med varandra.

Det är vidare lämpligt, att kanalerna är så anordnade att deras tvär- axel tillsammans med de däri placerade, till olika faser kopplade an- karena lutar med en vinkel av 1200 mot varandra, samtidigt som magnet- systemet är axiellt symmetriskt.

Det är dessutom lämpligt att ankarena för att öka den linjära växel- strömsgeneratorns utspänning är stjärn- eller deltakopplade genom elekt- roderna för uttagande av strömmen, varvid till varandra gränsande elekt- roder är elektriskt kopplade till varandra så, att primärlindningar bildas, vilka omger en magnetflödesledare i en i generatorn inbyggd transformator, vari är anordnade sekundärlindningar, varifrån strömmen är avsedd att uttagas.

Det är vidare lämpligt att en del av transformatorns magnetflödesle- dare för att ytterligare kunna minska den linjära växelströmsgenera- torns specifika massa och dimensioner är bildad av en del av en mag- netflödesledare i generatorns magnetsystem.

Den linjära generatorn enligt uppfinningen möjliggör generering av trefasström, samtidigt som den uppvisar låg specifik massa och små dimensioner, tack vare att generatorn saknar en vevslängs- och vev- stakmekanism och strömtätheten i generatorns ankare är hög. Strömtät- heten kan ökas genom intensiv kylning av de strömförande delarna me- sooe971-9 delst smält metall. En låg massa hos generatorns rörliga_delar samt frånvaron av belastade friktionspar möjliggör att generatorn kan bringas att arbeta;mfi_nominell effekt efter kort tid.

Uppfinningen beskrives närmare nedan under hänvisning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 visar ett uppifrån sett tvärsnitt genom en trekanalig linjär trefasgenerator enligt uppfinningen, vid vilken strömmen är avsedd att direkt uttagas från elektroderna för uttagan- de av strömmen, fig. 2 visar i form av en utbredning i riktning för linjen II-II i fig. 2 en trekanalig linjär trefasgenerator, vid vilken strömmen är avsedd att direkt uttagas från elektroderna, fig. 3 visar ett uppifrån sett tvärsnitt genom en trekanalig linjär växelströmsge- nerator, vid vilken strömmen är avsedd att uttagas från en inbyggd transformator med enskild magnetflödesledare, fig. 4 visar ett snitt i riktning för linjen IV-IV i fig. 3 genom en trekanalig linjär växel- strömsgenerator, vid vilken strömmen är avsedd att uttagas från en transformator med enskild magnetflödesledare, fig. 5 visar ett uppi- från sett tvärsnitt genom en sexkanalig linjär växelströmsgenerator, vid vilken strömmen är avsedd att uttagas från en transformator, vars magnetflödesledare är bildad av en del av magnetsystemets mag- netflödesledare, fig. 6 visar ett snitt i riktning för linjen VI-VI i fig. 5 genom en sexkanalig linjär generator, vid vilken strömmen är avsedd att uttagas från en transformator med en magnetflödesleda- re, som är bildad av en del av magnetsystemets magnetflödesledare, och fig. 7 visar i form av en utbredning i riktning för linjen VI-VI i fig. 5 en sexkanalig linjär generator, vid vilken strömmen uttages från en transformator med en magnetflödesledare, som är bildad av en del av magnetsystemets magnetflödesledare.

Den linjära växelströmsgeneratorn enligt föreliggande uppfinning in- nefattar ett hus 1 (fig. 1), i vilket är anordnat ett magnetsystem 2, som består av en magnetflödesledare 3 och en fältlindning 4. I huset 1 är dessutom elektroder 5 för uttagande av strömmen anordnade. I spalter i magnetsystemets 2 magnetflödesledare 3 är anordnade rektan- gelformade kanaler 6, vilka är bildade av dels kantytor hos spalten i magnetsystemets 2 magnetflödesledare 3 och dels elektroderna 5.

Vid en andra utföringsform av generatorn kan kanalerna 6 bildas av ett rör med rektangelformat tvärsnitt, vars båda väggar gränsar till magnetflödesledarens 3 delar och vars båda andra väggar står i kon- takt med elektroderna 5 för uttagande av strömmen. 8006971-9 Magnetflödesledaren 3 i magnetsystemet 2 är axiellt symmetrisk och uppbyggd i form av en ring med spalter. Centrumlinjer för de kanaler 6, som motsvarar var sin fas, lutar en vinkel av 120° mot varandra.

Vid ännu en möjlig utföringsform är magnetsystemets 2 magnetflödesle- dare inte axiellt symmetrisk utan är 0-formad.

I kanalerna 6 är anordnade ankaren 7, vilka via ett smält metallskikt är i kontakt med elektroderna 5. De ankaren 7, som motsvarar var sin fas, är stjärnkopplade. Till ankarena 7 är en belastning 8 kopplad.

De ankaren 7, som motsvarar var sin fas, kan dessutom deltakopplas.

Varje ankare 7 är medelst var sin kolvstång 9 (fig. 2) förbunden med respektive kolv 10 i en motor 11.

Den linjära växelströmsgeneratorns inre hålrum är fyllt med smält me- tall och bildat av ett övre uppsamlingsrör 12, ett undre uppsamlings- rör 13 och kanalerna 6.

De med smält metall fyllda kanalerna 6 är hydrauliskt parallellkoppla- de med varandra, vilket med andra ord innebär att varje kanal 6 är förbunden med det undre uppsamlingsröret 13 och det övre uppsamlings- röret 12 och förbinder dessa med varandra.

De ställen, där kolvstängerna 9 utgår ur generatorns inre hålrum, är hermetiskt.avtätade medelst tätningsanordningar 14. Vid ytterligare en möjlig utföringsform av den linjära växelströmsgeneratorn, vid vil- ken man kan tillhandahálla den önskade spänningen, är ankarena 7 (fig. 3) stjärnkopplade medelst elektroder 15 för uttagande av strömmen De till varandra gränsande elektroderna 15 är anordnade att tillsam- mans med ankarena 7 bilda primärlindningar 16, vilka omger en trans- formators 18 kärnor 17, varpå är dessutom anordnade sekundärlindning- ar 19, varifrån strömmen kan uttagas. Vid denna utföringsform är trans- formatorn 18 anordnad i huset 1 hos den linjära växelströmsgeneratorn.

Vid ännu en möjlig utföringsform kan den inbyggda transformatorns 18 primärlindningar 16 bildas genom deltakoppling av ankarena 7 medelst elektroderna 15 för uttagande av strömmen. 8006971-9 En belastning 20 är kopplad till utledare från transformatorns 18 'sekundärlindningar 19.

Transformatorns 18 magnetflödesledare 21 (fig. 4) är uppbyggd av kär- norna 17 och 22, vilka är anordnade att omsluta kärnorna 17.- I fig. 5 visas en utföringsform av den linjära växelströmsgeneratorn med sex ankaren 7. De till en och samma fas hörande ankarena 7 är elektriskt parallellkopplade med varandra. En primärlindning 23 i en transformator 24 (fig. 6) är bildad genom stjärnkogpling av ankarena 7 medelst elektroder 25 för uttagande av strömmen.

En del av en kärna 26 hos transformatorns 24 magnetflödesledare 27 är bildad av en del av en magnetflödesledare 28 i ett magnetsystem 29.

De till en och samma fas hörande ankarena 7 (fig. 7) är stelt förbund- na med varandra medelst lister 30 hos kolvstângen 9.

Vid ytterligare en möjlig utföríngsform av den linjära växelströmsge- neratorn är primärlindningen 23 i transformatorn 24 bildad genom del- takoppling av ankarena 7. Vid denna utföringsform är de till en och samma fas hörande ankarena 7 även parallellkopplade med varandra.

Vid ännu en möjlig utföringsform kan antalet till en fas hörande an- karen 7 vara större än 2. Vid samtliga utföringsformer är de till en och samma fas hörande ankarena 7 parallellkopplade med varandra.

Den linjära växelströmsgeneratorn fungerar på följande sätt.

Motorns 11 kolvar 10 (fig. 1, 2) och de med var sin kolv 10 förbundna, till var sin fas hörande ankarena 7 bringas att utföra en rörelse en" ligt ett sinusformat samband under fasförskjutning av 120 fasgrader.

Då ankarena 7 utför en dylik rörelse i ett av generatorns magnetsystem 2 alstrat magnetfält, alstras trefasström i en elektrisk krets, som är bildad av ankarená 7, elektroderna 15 för uttagande av strömmen och belastningen 8.

Denna rörelse är stabil genom att man vid generatorn enligt uppfinnin- gen använder hydraulisk synkronisering.

För mekaniska, trefasiga sinusformade svängningar under svänähings- fasförskjutning av 1200 är beloppet (summan) av förflyttningar i tre 8006971-9 faser i varje tidpunkt lika med noll, vilket i detta fall motsvarar att volymen av den på motsatta sidor om ankarena 7 befintliga smälta metallen är konstant.

Denna volym hålles praktiskt taget konstant genom en mycket ringa överströmning av den smälta metallen mellan det övre uppsamlingsröret 12 och det undre uppsamlingsröret 13 tack vare att spaltbredden mellan ankarena 7 och kanalernas 6 väggar är ringa.

Genom att beloppet av förflyttningar av ankarena 7, som deltar i den sinusformade trefasrörelsen under fasförskjutning av 1200 relativt varandra, vid varje godtycklig tidpunkt är lika med noll, är genera- torns masscentrum stationärt, varför generatorn är mekaniskt utbalan- serad.

Utföringsformen av den linjära växelströmsgeneratorn med den inbyggda spänningshöjande transformatorn 18 (fig_ 3, 4) fungerar på samma sätt som beskrives ovan, med undantag av att anslutningen av belastningen 20 till den spänningshöjande transformatorn 19 gör det möjligt att an- passa belastningens 20 impedans till utspänningen.

Den linjära, i fig, 5, 6, 7 visade växelströmsgeneratorn med den in- byggda spänningshöjande transformatorn 24, vid vilken en del av trans- formatorns 24 magnetflödesledare 27 är bildad av en del av magnetflö- desledaren 28 i magnetsystemet 29, arbetar på samma sätt som generatorn med den inbyggda transformatorn 18.

Vid användning av den linjära växelströmsgeneratorn kan alla huvud- -komponenter i denna arbeta under lång tid.

Generatorn enligt föreliggande uppfinning kan användas inom omrâdet för fordonsbyggnadsteknik vid âstadkommande av elektriska strömkällor för fordon samt inom elkrafttekniken vid âstadkommande av system för nödelkraftförsörjning och utveckling av oberoende elkraftalstrande anläggningar.

Claims (5)

8006971-9 “ Patentkrav

1. Linjär växelströmsgenerator innefattande dels ett statio- närt magnetsystem, vari i spalter är anordnade med smält me- tall fyllda kanaler, vilka är hydrauliskt kopplade till varand- ra, dels ankaren, vilka är anordnade i var sin kanal och för- bundna med var sin kolv i en motor, som är avsedd att bringa ankarena att utföra en fram- och återgående rörelse, och dels i kontakt med ankarena varande elektroder för uttagande av strömmen, k ä n n e t e c k n a d av att kanalerna (6) är hydrauliskt parallellkopplade med varandra, medan antalet ka- naler (6), i kanalerna (6) anordnade ankaren (7) och med dessa förbundna kolvar (10) i motorerna (11) utgör en multipel av tre, varvid ankarena (7) är enskilt eller gruppvis anslutna till varandra íscjärn-eller deltakoppling och anordnade att medelst kolvarna drivas synkront med varandra på sådant.sätt, att en trefasig utgångsspänning alstras. 7

2. Generator enligt krav 1, vid vilken antalet ankaren är större än tre, k ä n n e t e c k n a d av att de till varje fas hörande ankarena (7) är stelt förbundna med varandra.

3. Generator enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k nta d av att kanalerna (6) är så anordnade att deras tväraxel till- sammans med de däri placerade, till olika faser kopplade anka- rena (7) lutar med en vinkel av 1200 mot varandra, samtidigt som magnetsystemet (2) är axiellt symmetriskt.

4. Generator enligt något av krav 1 - 3, k ä n n e t e c k - n a d av att ankarena (7) är stjärn- eller deltakopplade medelst elektroderna (5) för uttagande av strömmen, varvid till varandra gränsande elektroder (5) är elektriskt kopplade till varandra så, att primärlindningar (16) bildas, vilka är anordnade att omge en magnetflödesledare (21) i enj_generatorn inbyggd transformator (18), varpå är anordnade sekundärlind- ningar (19), varifrån strömmen är avsedd att uttagas.

5. Generator enligt krav H, k ä n n e t e c k n a d av att en del av transformatorns (2U) magnetflödesledare (26) är bil- dad av en del av en magnetflödesledare (27) i generatorns magnetsystem (28). :ln-_ » --. ~Å r