BE1021873B1 - Elektrische motor/generator van een oogstmachine voor landbouwtoepassingen - Google Patents

Abstract

Een oogstmachine voor gebruik in de landbouw bevat een chassis, een draaibaar hol onderdeel dat steunt op het chassis en een elektrische generator. De elektrische generator is in wezen binnen het draaibare onderdeel gepositioneerd. Een gedeelte van de elektrische generator is aandrijvend gekoppeld aan het draaibare onderdeel.

Description

ELEKTRISCHE MOTOR/GENERATOR VAN EEN OOGSTMACHINE VOOR

LANDBOUWTOEPASSINGEN

Domein van de uitvinding

Deze uitvinding heeft betrekking op oogstmachines zoals maaidorsers, meer bepaald op een elektrische aandrijving die ingebouwd wordt in een onderdeel van zulke maaidorsers.

Beschrijving van de aanverwante stand van de techniek

Een in de landbouw gebruikte oogstmachine staat bekend als een "maaidorser", een historisch gegroeide term aangezien zij meerdere maai- en dorstaken in één enkele machine combineert, zoals plukken, dorsen, scheiden en reinigen. Een maaidorser bevat een maaier die het gewas van een veld verwijdert, en een toevoerhuis dat het gewas tot in een dorsrotor transporteert. De dorsrotor draait binnen in een geperforeerd huis, dat de vorm kan hebben van verstelbare dorskorven en een dorsbewerking op het gewas uitvoert om het graan te verwijderen. Eens het graan gedorst is, valt het door perforaties in de dorskorven op een graanschaal. Vanaf de graanschaal wordt het graan gereinigd met behulp van een reinigingssysteem, en wordt daarna getransporteerd naar een graantank aan boord van de maaidorser. Een reinigingsventilator blaast lucht door de zeven om kaf en andere deeltjes vuil naar de achterkant van de maaidorser af te voeren. Oogstmateriaal dat geen graan is, zoals stro of hooi, afkomstig van de dorssectie, beweegt doorheen een restantensysteem, dat gebruik kan maken van een strohakselaar om het materiaal dat geen graan is te verwerken en dit te richten naar de achterkant van en uit de maaidorser. Wanneer de graanbak vol raakt, wordt de maaidorser gepositioneerd in de buurt van een voertuig waarin het graan ontladen zal worden, zoals een oplegger, zelflosser, een gewone vrachtwagen of dergelijke, en wordt een ontlaadsysteem op de maaidorser bediend om het graan naar het voertuig over te brengen.

Meer bepaald bevat een roterend dors- of scheidingssysteem één of meer rotoren die axiaal (van de voorkant naar de achterkant) of in de dwarsrichting binnen het lichaam van de maaidorser kunnen uitsteken, en die gedeeltelijk of volledig omgeven worden door een geperforeerde dorskorf. Het oogstmateriaal wordt gedorst en gescheiden door de rotatie van de rotor binnen in de dorskorf. Grof oogstmateriaal dat geen graan is zoals stengels/halmen en bladeren worden naar de achterkant van de maaidorser getransporteerd en weer op het veld gelost. Het afgescheiden graan wordt samen met een deel van het fijnere oogstmateriaal dat geen graan is zoals kaf, stof, stro, en andere oogstrestanten, ontladen door de dorskorven en valt op een graanschaal waar het naar het reinigingssysteem getransporteerd wordt. Als alternatief kan het graan en fijner oogstmateriaal dat geen graan is ook rechtstreeks op het reinigingssysteem zelf vallen.

Een reinigingssysteem scheidt vervolgens het graan van het oogstmateriaal dat geen graan is, en bevat typisch een ventilator die een luchtstroom omhoog en achterwaarts richt door verticaal aangebrachte zeven die in de lengterichting van de machine heen-en-weer bewegen. De luchtstroom heft het lichtere oogstmateriaal dat geen graan is op en voert het naar het achterste uiteinde van de maaidorser om het op het veld te lossen. Schoon graan, dat zwaarder is, en grotere stukken oogstmateriaal dat geen graan is die niet door de luchtstroom worden weggevoerd, vallen op een oppervlak van een bovenste zeef (ook bekend als kortstrozeef) waar een deel van het schone graan of al het schone graan door passeert naar een onderste zeef (ook bekend als reinigingszeef). Graan en oogstmateriaal dat geen graan is die op de bovenste en de onderste zeven blijven liggen, worden fysiek gescheiden door de heen-en-weer bewegende actie van de zeven naarmate het materiaal achterwaarts beweegt. Al het graan en/of oogstmateriaal dat geen graan is dat op het oppervlak van de bovenste zeef achterblijft, wordt aan de achterkant van de maaidorser ontladen. Graan dat door de onderste zeef valt, landt op een onderste schaal van het reinigingssysteem, waar het verder getransporteerd wordt naar een schoongraanvijzel.

Verscheidene van de onderdelen en delen ervan op een maaidorser zouden aangedreven kunnen worden door elektrische aandrijvingen, die een grotere veranderlijkheid, regelbaarheid en rendement van de aandrijflijn bieden alsook een geringere slijtage en een hogere duurzaamheid. Ze bieden ook het voordeel dat ze minder ruimte vergen, noch de verdeling van de belasting en ook geen energieopslag. Het nadeel is wel dat een generator vereist is om de noodzakelijk elektrische energie op te wekken.

Wat vereist is volgens de stand van de techniek is een elektrische generator die aangebracht kan worden in een maaidorser zonder de ruimte in te nemen en zonder de onderdelen van de aandrijving die ze gewoonlijk vereisen.

Samenvatting van de uitvinding

Deze uitvinding verschaft de mogelijkheid om een elektrische aandrijving in te bouwen in een ander functioneel onderdeel van een oogstmachine.

In één vorm is de uitvinding bedoeld gericht op een oogstmachine voor gebruik in de landbouw, die het volgende bevat: een chassis, een draaibaar hol onderdeel dat ondersteund wordt door het chassis, en een elektrische generator. De elektrische generator is in wezen binnen in het draaibare holle onderdeel aangebracht. Een gedeelte van de elektrische generator is aandrijvend gekoppeld aan het draaibare holle onderdeel.

In een andere vorm is de uitvinding gericht op een elektrische generator voor gebruik in een oogstmachine voor landbouwgebruik. De elektrische generator is operationeel gepositioneerd binnen een draaibaar hol onderdeel van de oogstmachine. Het draaibare holle onderdeel is geconfigureerd om de elektrische motor/generator aan te drijven of erdoor aangedreven te worden.

Deze uitvinding plaats de elektrische generator op voordelige wijze binnen een functioneel onderdeel van de oogstmachine, waardoor de behoefte vervalt om de nodige ruimte en montagevoorzieningen ergens anders in de oogstmachine te verschaffen.

Een ander voordeel is dat het met deze uitvinding mogelijk is om eerder gefabriceerde maaidorsers op een efficiënte manier er nadien mee uit te rusten.

Korte beschrijving van de tekeningen

De bovenvermelde en andere kenmerken en voordelen van deze uitvinding en de manier om ze te bereiken, zullen duidelijker worden en de uitvinding zal beter begrepen kunnen worden door verwijzing naar de volgende beschrijving van uitvoeringsvormen van de uitvinding, samen met de bijbehorende tekeningen, waarbij:

Figuur 1 een zijaanzicht is van een uitvoeringsvorm van een oogstmachine in de vorm van een maaidorser die een uitvoeringsvorm van een elektrische motor/ generator volgens deze uitvinding bevat; en

Figuur 2 een perspectief aanzicht is van een deel van het dors- en het reinigingssysteem dat de maaidorser van Figuur 1 bevat, met een opengewerkte weergave van een rotor die een uitvoeringsvorm weergeeft van een elektrische motor/generator volgens deze uitvinding.

Overeenkomstige verwijzingen (nummers en letters) geven door alle verschillende aanzichten heen overeenkomstige onderdelen aan. Het hier uiteengezette voorbeeld illustreert uitvoeringsvormen van de uitvinding, en zulke voorbeelden mogen niet geïnterpreteerd worden alsof ze de reikwijdte van de uitvinding op enige wijze zouden beperken.

Gedetailleerde beschrijving van de uitvinding

De termen "graan", "stro" en "niet-gedorste aren" worden over heel deze specificatie voornamelijk gebruikt voor het gemak, maar er dient verstaan te worden dat deze termen niet beperkend bedoeld zijn. Dus "graan" verwijst naar dat deel van het gewasmateriaal dat gedorst en gescheiden wordt van het weg te gooien deel van het oogstmateriaal, waarnaar verwezen wordt als oogstmateriaal dat geen graan is, MOG (materiaal dat geen graan is) of stro. Onvolledig gedorst oogstmateriaal wordt "niet-gedorste aren" genoemd. Ook de termen "voorwaarts", "achterwaarts", "links" en "rechts", wanneer ze gebruikt worden in verband met de oogstmachine en/of onderdelen ervan, worden gewoonlijk bepaald met verwijzing naar de voorwaartse rijrichting van de oogstmachine tijdens de werking ervan, maar nogmaals, ze mogen niet geïnterpreteerd worden als beperkende termen. De termen "in de lengte" en "dwars" zijn bepaald ten opzichte van de lengterichting van de oogstmachine en mogen evenmin als beperkend gezien worden.

Met verwijzing naar de tekeningen en meer bepaald naar Figuur 1, wordt een oogstmachine weergegeven in de vorm van een maaidorser 10, die over het algemeen een chassis 12 bevat, wielen 14 en 16 die met de grond contact maken, een maaier 18, een toevoerbuis 20, een operatorcabine 22, een dors- en scheidingssysteem 24, een reinigingssysteem 26, een graantank 28, en een ontlaadvijzel 30.

De voorwielen 14 zijn grotere wielen van het flotatietype, en de achterwielen 16 zijn kleinere bestuurbare wielen. De aandrijfkracht wordt selectief aangebracht op de voorwielen 14 door een krachtbron in de vorm van een dieselmotor 32 en een transmissie (niet weergegeven). Hoewel de maaidorser 10 weergegeven is met wielen, moet ook begrepen worden dat de maaidorser 10 ook rupsbanden kan bevatten, bv. volledige of halve rupsbanden.

De maaier 18 is aangebracht op de voorkant van de maaidorser 10 en bevat een maaibalk 34 voor het afsnijden van gewassen van een veld tijdens het vooruit bewegen van de maaidorser 10. Een draaibare haspel 36 voert gewas toe aan de maaier 18, en een dubbele vijzel 38 voert het afgesneden gewas lateraal naar binnen toe aan elke kant van het toevoerhuis 20. Het toevoerhuis 20 transporteert het afgesneden gewas naar het dors- en scheidingssysteem 24, en is selectief verticaal beweegbaar met behulp van geschikte actuators, bv. hydraulische cilinders (niet weergegeven).

Het dors- en scheidingssysteem 24 is van het type met axiale doorstroming, en bevat over het minstens één dors- en scheidingsrotor 40 die ten minste gedeeltelijk omsloten wordt door en draaibaar is binnen een overeenkomstige geperforeerde dorskorf 42. De afgesneden gewassen worden gedorst en gescheiden door de rotatie van de rotor 40 binnen in dorskorf 42, en grotere elementen, zoals stengels, bladeren en dergelijke worden vanaf de achterkant van de maaidorser 10 ontladen. Kleinere elementen van het oogstmateriaal, met inbegrip van graan en oogstmateriaal dat geen graan is, inclusief deeltjes die lichter zijn dan graan, zoals kaf, stof en stro, worden ontladen via de perforaties van de dorskorf 42.

Graan dat gescheiden werd door het dors- en scheidingsgeheel 24 valt op een graanschaal 44 en wordt verder getransporteerd naar het reinigingssysteem 26. Het reinigingssysteem 26 kan een facultatieve voorreinigingszeef bevatten 46, een bovenste zeef 48 (ook bekend als kortstrozeef), een onderste zeef 50 (ook bekend als reinigingszeef), en een reinigingsventilator 52. Graan op de zeven 46, 48 en 50 is onderhevig aan een reinigingsactie door de ventilator 52, die een luchtstroom opwekt door de zeven om kaf en andere onzuiverheden zoals stof uit het graan te verwijderen door ervoor te zorgen dat dit materiaal in de lucht zweeft om het te ontladen via de strokap 54 van de maaidorser 10. De graanschaal 44 en de voorreinigingszeef 46 bewegen heen en weer om het graan en fijner oogstmateriaal dat geen graan is naar het bovenvlak van de bovenste zeef 48 te transporteren. De bovenste zeef 48 en de onderste zeef 50 zijn verticaal aangebracht t.o.v. elkaar, en bewegen ook heen-en-weer in de lengterichting van de machine om het graan over de zeven 48, 50 te verspreiden, waarbij ze het mogelijk maken dat schoon graan onder invloed van de zwaartekracht door de openingen van de zeven 48, 50 valt

Schoon graan valt op een schoongraanvijzel 56 die overdwars onder en voor de onderste zeef 50 is geplaatst. De graanvijzel 56 ontvangt schoon graan vanaf elke zeef 48, 50 en vanaf de onderste schaal 58 van het reinigingssysteem 26. De schoongraanvijzel 56 transporteert het schone graan lateraal naar een over het algemeen verticaal aangebrachte graanelevator 60 om het naar graantank 28 te transporteren. Niet-gedorste aren vallen uit het reinigingssysteem 26 op een vijzel voor niet-gedorste aren 62. De niet-gedorste aren worden via de vijzel voor niet-gedorste aren 64 en de terugvoervijzel 66 getransporteerd naar het stroomopwaarts gelegen einde van het reinigingssysteem 26 voor een herhaalde reinigingsactie. Een paar graantankvijzels 68 op de bodem van de graantank 28 transporteren het schone graan lateraal in de graantank 28 naar de ontlaadvijzel 30 om het uit de maaidorser 10 te ontladen.

Het oogstmateriaal dat geen graan is gaat verder door een restantenbehandelingssysteem 70. Het restantenbehandelingssysteem kan een hakselaar, tegenmessen, een zwaddeur en een restantenstrooier bevatten.

Met verwijzing naar Figuur 2 worden hier een deel van het dors- en scheidingssysteem 24 en het reinigingssysteem 26 op een schematische wijze weergegeven en geïllustreerd. Het oogstmateriaal valt van het dors- en scheidingssysteem 24 in het reinigingssysteem 26. De rotor 40 wordt ondersteund aan één uiteinde door een ondersteunend element 72 d.m.v. een lager 74. Het ondersteunende element 72 is gekoppeld aan het chassis 12 en is een niet-draaiend element; de rotor 40 draait echter niet rond het ondersteunende element 72. De rotor 40 is een functioneel onderdeel 40, dat ook beschreven kan worden als een draaibaar hol onderdeel 40 van de oogstmachine 10. De rotor heeft over het algemeen een cirkelvormige dwarsdoorsnede, wanneer hij loodrecht op zijn rotatieas wordt bekeken.

De rotor 40 is in principe een lege draaiende cilinder, behalve dat hij volgens de uitvinding een elektrische motor/generator 76 bevat. De elektrische motor/generator 76, kan ofwel een elektrisch motor 76 of een elektrische generator 76 zijn, of kan op beide wijzen werken: aangedreven om elektrische energie te produceren of elektrische energie verbruikend om de rotor 40 aan te drijven. De elektrische motor/generator 76 bevat een rotor 78 en een stator 80, beide schematisch voorgesteld in Figuur 2. De elektrische motor/generator 76 wordt, op een schematische wijze weergegeven, als zijnde verbonden met de rotor 40 d.m.v. een koppeling 82. De koppeling 82 kan de stator 80 op meerdere plaatsen aan de rotor 40 koppelen. Er wordt ook overwogen om de stator 80 rechtstreeks aan rotor 40 te koppelen. De stator 80 is aandrijvend gekoppeld aan de rotor 40, waardoor een aandrijflijn die meerdere onderdelen kan hebben die de dieselmotor 32 zouden verbinden met een generator volgens de stand van de techniek wegvalt.

De rotor 78 is stationair en is verbonden met, of is ingebouwd in het ondersteunende element 72. Het ondersteunende element 72 kan hol zijn of een doorgang bevatten, waardoor bedrading van de elektrische motor/generator 76 naar de buitenkant van de rotor 40 kan passeren. Zoals te zien is, bevindt de elektrische motor/generator 76 zich in wezen of volledig binnen de rotor 40. Men kan bedenken dat de functie van het lager 74 kan dienen als lager voor zowel de rotor 40 als de elektrische motor/generator 76. Er is ook aan gedacht dat een elektrische motor/generator 76 in elke rotor 40 geplaatst kan worden.

Volgens deze uitvinding wordt de elektrische motor/generator 76 in de dorsrotor 40 aangebracht waardoor de generator in staat is andere functionele onderdelen aan te drijven met de opgewekte elektrische energie. Door deze aanpak wordt efficiënt ruimte bespaard die anders verloren gaat, en vermindert het aantal onderdelen in de aandrijflijn, waardoor een maaidorser 10 minder uitstoot. De elektrische motor/generator 76 kan een motor zijn met geschakelde reluctantie (Switched Reluctance = SR) zijn, met een permanente magneet (PM) of een asynchrone motor waardoor hij zowel als motor of als generator kan werken. De SR-motor 76 zal elektrische energie produceren die getransporteerd kan worden door AC/DC-DC/AC- wisselrichters en kan functionele onderdelen van de oogstmachine 10 aandrijven, zoals een ventilator voor een reinigingsschoen, een dorstrommel, een kafstrooier, een actieve strooier, een hakselaar, een steenbreker en een toevoersysteem. De elektrische motor/generator 76 is in het ideale geval gekoppeld aan een element voor opslag van elektrische energie. Daardoor kan de opslageenheid opgeladen worden d.m.v. de stroom die toegevoerd wordt via de dorsaandrijflijn wanneer er teveel energie is zodat dit teveel aan energie in het opslagelement kan worden opgeslagen. Wanneer de dorsaandrijving een energietekort ondervindt, kan de SR- (of andere) motor 76 gebruikt worden als motor om de rotor 40 te helpen aandrijven, meer bepaald in zware omstandigheden, door energie te halen uit het opslagelement.

Deze uitvinding heeft bepaalde voordelen met inbegrip van het plaatsen van de elektrische motor/generator binnen een functioneel onderdeel van de oogstmachine, waardoor de behoefte vervalt om de nodige ruimte en montagevoorzieningen ergens anders in de oogstmachine te verschaffen.

Een ander voordeel is dat het met deze uitvinding mogelijk is om eerder gefabriceerde maaidorsers op een efficiënte manier nadien ermee uit te rusten.

Hoewel deze uitvinding werd beschreven met betrekking tot minstens één uitvoeringsvorm, kan ze verder gewijzigd worden binnen de geest en de reikwijdte van deze onthulling. Deze octrooiaanvraag is dan ook bedoeld om alle variaties en gebruiken of aanpassingen van de uitvinding te dekken door gebruik te maken van haar algemene principes. Verder, is deze octrooiaanvraag bedoeld om zulke afwijkingen van deze onthulling te dekken die mogelijk zijn binnen bekende of gebruikelijke praktijken volgens de stand van de techniek waarop deze uitvinding betrekking heeft en die binnen de grenzen van de bijgevoegde conclusies vallen.

Claims (10)

1. CONCLUSIES

   1. Oogstmachine (10), bestaande uit: een chassis (12); en een draaibaar hol onderdeel (40) dat gedragen wordt door het chassis (12); gekenmerkt doordat: een elektrische generator (76) in wezen binnen het draaibare onderdeel (40) gepositioneerd is, waarbij een gedeelte van de elektrische generator (76) aandrijvend gekoppeld is met het draaibare onderdeel (40).
2. 2. Oogstmachine (10) volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat het draaibare holle onderdeel (40) een dors- en scheidingsrotor is(40).
3. 3. Oogstmachine (10) volgens conclusie 1 of 2, gekenmerkt doordat het draaibare holle onderdeel (40) ruwweg een cirkelvormige dwarsdoorsnede heeft.
4. 4. Oogstmachine (10) volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de elektrische generator (76) een stator (80) heeft die gekoppeld is aan het draaibare onderdeel (40), waarbij de stator (80) verplicht wordt om te draaien met het draaibare onderdeel (40).
5. 5. Oogstmachine (10) volgens conclusies 1-4, die verder een ondersteunend element (72) bevat dat gekoppeld is aan het chassis (12), en het ondersteunende element (72) het draaibare onderdeel (40) ondersteunt, waarbij de elektrische generator (76) een stationaire rotor (78) bevat die verbonden is met het ondersteunende element (72).
6. 6. Oogstmachine (10) volgens conclusies 1-5, gekenmerkt doordat de elektrische generator (76) geconfigureerd is om aangedreven te worden door het draaibare onderdeel (40).
7. 7. Oogstmachine (10) volgens conclusie 1, gekenmerkt doordat de elektrische generator (76) bovendien een elektrisch motor is (76) die geconfigureerd is om een drijfkracht toe te voeren aan het draaibare onderdeel (40).
8. 8. Oogstmachine (10) volgens conclusie 7, gekenmerkt doordat het draaibare onderdeel (40) een rotor (40) is.
9. 9. Oogstmachine (10) volgens conclusie 8, gekenmerkt doordat de rotor (40) één uiteinde heeft dat draaibaar ondersteund wordt door de elektrische generator (76).
10. 10. Oogstmachine (10) volgens conclusie 8 of 9, gekenmerkt doordat de rotor (40) van de oogstmachine dient als toestel om energie over te dragen naar de elektrische generator (76).