DE10101377A1

DE10101377A1 - Dual stator or dual rotor machine has any number of generally concentric, stationary parts and any number of generally concentric movable parts whose revolution rates can be different

Info

Publication number: DE10101377A1
Application number: DE10101377A
Authority: DE
Inventors: Vlado Ostovic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-01-13
Filing date: 2001-01-13
Publication date: 2002-07-18

Abstract

The electromechanical energy converter or shell machine has an optional number of generally concentric, stationary parts and an optional number of generally concentric movable parts or shells whose revolution rates can be different from each other. The machine can have one stator and two rotors or one rotor and two stators. Independent claims are also included for the following: a dual stator machine and a dual rotor machine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of Claim 1.

Die Aufgabe dieser Erfindung ist es, die elektrische Energie in mechanische und umgekehrt umzuwandeln, wobei die beiden Energieformen eine oder mehrere Ein- und/oder Ausgangsstellen in der Maschine haben können. Eine Schalenmaschine kann z. B. mit einem rotierenden, und zwei stationären Einheiten gebaut werden, oder mit einem stationären und zwei rotierenden, usw. Eine herkömmliche elektrische Maschine, z. B. ein Käfigläuferasynchronmotor, kann als eine Schalenmaschine mit nur einer rotierenden und einer stationären Einheit betrachtet werden. Für eine jede solche Einheit wird hier der Begriff "Schale" angewendetThe object of this invention is to convert electrical energy into mechanical and conversely convert, the two forms of energy one or more inputs and / or starting points in the machine. A shell machine can z. B. with a rotating, and two stationary units, or with one stationary and two rotating, etc. A conventional electrical Machine, e.g. B. a squirrel cage asynchronous motor can be used as a shell machine only a rotating and a stationary unit can be considered. For everyone such a unit, the term "shell" is used here

Im Gegenteil zu der gerade erwähnten Käfigläuferasynchronmaschine, die nur eine mechanische und eine elektrische Anschlußstelle hat, kann eine Schalenmaschine mehrere elektrische und mehrere mechanische Anschlüsse haben. Dies heißt, daß eine Schalenmaschine mit mehreren voneinander unabhängig rotierenden Läufern gebaut werden kann, die sich innerhalb von mehreren Ständern befinden können. Jeder von diesen Läufern kann die mechanische Leistung aufnehmen oder abgeben, und jeder Ständer kann Permanentmagnete, Wicklungen oder Schenkelpole tragen und somit elektrische Leistung auch aufnehmen oder abgeben.In contrast to the squirrel-cage asynchronous machine just mentioned, which is only one has a mechanical and an electrical connection point, a shell machine have multiple electrical and multiple mechanical connections. This means that a Shell machine built with several independently rotating rotors that can be within several stands. Everyone from these runners can take up or give off mechanical power, and everyone Stand can carry permanent magnets, windings or salient poles and thus also absorb or deliver electrical power.

Die Funktionsweise von Schalenmaschinen wird einfachheitshalber an zwei typischen Bauarten illustriert. Die sind:
For the sake of simplicity, the operation of shell machines is illustrated using two typical designs. They are:

- Schalenmaschine mit zwei stationären und einer rotierenden Schale, oder Dual-Ständer-Maschine;- Shell machine with two stationary and one rotating shell, or Dual-column machine;
- Schalenmaschine mit einer stationären und zwei rotierenden Schalen, oder Dual-Läufer-Maschine.- Shell machine with one stationary and two rotating shells, or Dual-rotor machine.

Eine Dual-Ständer-Maschine kann in mehreren Bauformen gefertigt werden, von denen hier nur wenige erwähnt werden, und zwar der Bauart eines ihrer Ständer nach:
A dual-stand machine can be manufactured in several designs, of which only a few are mentioned here, namely according to the design of one of their stands:

- Mit einer konzentrischen Spule im ersten Ständer;- With a concentric coil in the first stand;
- Mit mehreren konzentrischen Spulen im ersten Ständer, die jeweils einem Strang gehören;- With several concentric coils in the first stand, each one strand belong;
- Mit einem Permanentmagneten im ersten Ständer;- With a permanent magnet in the first stand;
- Mit einem oder mehreren Permanentmagneten und einer oder mehreren konzentrischen Spulen im ersten Ständer, usw.- With one or more permanent magnets and one or more concentric coils in the first stand, etc.

Der zweite Ständer einer Dual-Ständer-Maschine wird ähnlich wie in einer herkömmlichen elektrischen Maschine gebaut, d. h. entweder mit ein- oder mehrphasiger Wicklung,, oder mit Permanentmagneten, Schenkelpolen usw. Eine Dual-Ständer-Maschine kann entweder als elektrischer Motor, oder als elektrischer Generator betrieben werden. The second stand of a dual stand machine will be similar to that in one conventional electrical machine built, d. H. either with one or multi-phase winding ,, or with permanent magnets, salient poles, etc. A Dual stand machine can either be an electric motor, or an electric one Generator operated.

Auch eine Dual-Läufer-Maschine läßt sich in mehreren Bauformen fertigen, von denen hier die Maschinen mit:
A dual-rotor machine can also be manufactured in several designs, of which the machines with:

- Mit einer konzentrischen Spule im Ständer;- With a concentric coil in the stand;
- Mit mehreren konzentrischen Spulen im Ständer, die jeweils einem Strang gehören;- With several concentric coils in the stand, each one strand belong;
- Mit einem Permanentmagneten im Ständer;- With a permanent magnet in the stand;
- Mit einem oder mehreren Permanentmagneten und einer oder mehreren konzentrischen Spulen im Ständer, usw.- With one or more permanent magnets and one or more concentric coils in the stand, etc.

erwähnt werden.be mentioned.

Der erste Läufer einer Dual-Läufer-Maschine ist mit Klauenpolen gebaut. Der zweite Läufer einer Dual-Läufer-Maschine wird ähnlich wie in einer herkömmlichen elektrischen Maschine gebaut, d. h. entweder mit ein- oder mehrphasiger Wicklung,, oder mit Permanentmagneten, Schenkelpolen usw. Eine Dual-Läufer-Maschine kann entweder als elektrischer Motor, oder als elektrischer Generator betrieben werden. Da aber eine solche Maschine zwei mechanische Anschlüsse (Läufer) hat, kann sie auch mechanische Leistung von einem Läufer auf den anderen übertragen, und zwar bei beliebigen Drehzahlverhältnissen. The first rotor of a dual-rotor machine is built with claw poles. The second runner of a dual runner machine will be similar to a conventional one electrical machine built, d. H. either with single or multi-phase winding ,, or with permanent magnets, salient poles, etc. A dual-rotor machine can operated either as an electric motor or as an electric generator. There but such a machine has two mechanical connections (rotor), it can also transferring mechanical power from one runner to the other at any speed ratios.

Ein Ausschnitt einer Dual-Ständer-Maschine mit einer konzentrischen Spule im inneren Ständer ist in Fig. 1 perspektivisch dargestellt. Die mit Positionsnummern 1, 2, 3 und 4 bezeichneten Bauteile gehören zum inneren Ständer, die Positionen 5, 6, 7 und 8 dem Läufer und 9 und 10 dem äußeren Ständer. Im inneren Läufer trägt der Spulenkörper 1, 3 und 4 eine konzentrisch gewickelte Spule 2. Der Läufer enthält Ringe 5 und 8, wie auch die Klauen 6 und 7. Alle Komponenten 5-8 sind mit solchen Baustoffen miteinander verbunden, die schlechte magnetische Eigenschaften besitzen. Der im Fig. 1 dargestellte äußere Ständer 9 hat zahlreiche Nuten 10 in denen eine oder mehrere Wicklungen untergebracht werden können.A section of a dual stand machine with a concentric coil in the inner stand is shown in perspective in FIG. 1. The components marked with item numbers 1 , 2 , 3 and 4 belong to the inner stand, positions 5 , 6 , 7 and 8 to the rotor and 9 and 10 to the outer stand. The coil former 1 , 3 and 4 carries a concentrically wound coil 2 in the inner rotor. The runner contains rings 5 and 8 , as well as claws 6 and 7 . All components 5-8 are connected to each other with building materials that have poor magnetic properties. The outer stand 9 shown in FIG. 1 has numerous grooves 10 in which one or more windings can be accommodated.

Die Montagezeichnung in Fig. 2 zeigt die Maschine in Fig. 1 in Funktionsform. Mehrere Bauteile sind jedoch ausgeschnitten, um einen besseren Einsicht in die Maschine zu ermöglichen.The assembly drawing in Fig. 2 shows the machine in Fig. 1 in functional form. However, several components have been cut out to allow a better view of the machine.

Ein Ausschnitt einer Dual-Ständer-Maschine mit einer konzentrischen Spule und einem Permanentmagneten im inneren Ständer ist in Fig. 3 perspektivisch dargestellt. Der innere Ständer besteht aus Bauteilen die mit Positionsnummern 11-16 gekennzeichnet sind, der äußere Ständer trägt die Positionsnummern 24 und 25, und der Läufer ist mit Nummern 17-23 gekennzeichnet. Der Strom in der konzentrischen Spule 12 erzeugt magnetischen Fluß, dessen Flußlinien durch Spulenfüße radial in den Läufer geht. Der Permanentmagnet, dessen Pole mit 14 und 15 gekennzeichnet sind, erzeugt eine zusätzliche Komponente des Flusses, die auch radial durch Spulenfüße in den Läufer geht. Der magnetische Fluß aus dem inneren Ständer kommt in die Läuferringe 17, 20 und 23, und danach in die Klauen 18, 19, 21 und 22. Aus dem Läufer geht der Fluß weiter in den Ständer 24, in dessen Nuten 25 eine oder mehrere Wicklungen untergebracht sind.A section of a dual stand machine with a concentric coil and a permanent magnet in the inner stand is shown in perspective in FIG. 3. The inner stand consists of components that are marked with position numbers 11-16 , the outer stand has position numbers 24 and 25 , and the rotor is marked with numbers 17-23. The current in the concentric coil 12 generates magnetic flux, the lines of which flow radially into the rotor through coil feet. The permanent magnet, the poles of which are identified by 14 and 15, generates an additional component of the flux, which also goes radially through coil feet into the rotor. The magnetic flux from the inner stator comes into the rotor rings 17 , 20 and 23 , and then into the claws 18 , 19 , 21 and 22 . From the rotor the river continues into the stand 24 , in the grooves 25 of which one or more windings are accommodated.

Die Montagezeichnung in Fig. 4 zeigt die Dual-Ständer-Maschine mit einer konzentrischen Spule und einem Permanentmagneten im inneren Ständer (Fig. 3) in Funktionsform. Mehrere Bauteile sind jedoch ausgeschnitten, um einen besseren Einsicht in die Maschine zu ermöglichen.The assembly drawing in Fig. 4 shows the dual-stand machine with a concentric coil and a permanent magnet in the inner stand ( Fig. 3) in functional form. However, several components have been cut out to allow a better view of the machine.

Ein Ausschnitt einer Dual-Ständer-Maschine mit zwei konzentrischen Spulen im inneren Ständer ist in Fig. 5 perspektivisch dargestellt. Diese Maschine ähnelt sich derjenigen in Fig. 3 bis zu der zweiten Spule 26 im inneren Ständer, die den Permanentmagneten mit Polen 14 und 15 ersetzt und seine Funktion übernimmt.A section of a dual-stand machine with two concentric coils in the inner stand is shown in perspective in FIG. 5. This machine is similar to that in FIG. 3 up to the second coil 26 in the inner stand, which replaces the permanent magnet with poles 14 and 15 and takes over its function.

In Fig. 6 ist ein Schnitt einer gebauten Dual-Ständer-Maschine mit zwei konzentrischen Spulen im inneren Ständer aus der Fig. 5 dargestellt. FIG. 6 shows a section of a built dual-stand machine with two concentric coils in the inner stand from FIG. 5.

Ein Teilausschnitt einer Dual-Läufer-Maschine mit einer konzentrischen Spule im Ständer, Klauenpolen im inneren und Permanentmagneten im äußeren Läufer ist in Fig. 7 perspektivisch dargestellt. Die Positionsnummern 27-30 in dieser Abbildung beziehen sich auf den Ständer, 31-34 auf inneren und 35-37 auf äußeren Läufer. Die konzentrische Spule 28 ist auf dem Spulenkörper 29 gewickelt. Die Spulenfüße 27 und 30 richten den magnetischen Fluß aus dem Kern in die Ringe 31 und 33 des inneren Läufers aus. Der magnetische Fluß geht weiter durch Klauen 32 und 34 in den äußeren Ständer 37, der mit Permanentmagneten 35 (N-Pol) und 36 (S-Pol) bestückt ist.A partial section of a dual-rotor machine with a concentric coil in the stator, claw poles in the inner and permanent magnets in the outer rotor is shown in perspective in FIG. 7. Item numbers 27-30 in this figure refer to the stand, 31-34 to inner and 35-37 to outer runners. The concentric coil 28 is wound on the bobbin 29 . The coil feet 27 and 30 direct the magnetic flux from the core into the rings 31 and 33 of the inner rotor. The magnetic flux continues through claws 32 and 34 in the outer stand 37 , which is equipped with permanent magnets 35 (N-pole) and 36 (S-pole).

Ein Teilausschnitt aus einer zusammengebauten Dual-Läufer-Maschine mit einer konzentrischen Spule ist in Fig. 8 dargestellt.A partial section of an assembled dual-rotor machine with a concentric coil is shown in FIG. 8.

Ein Teilausschnitt einer Dual-Läufer-Maschine mit zwei konzentrischen Spulen im Ständer, Klauenpolen im inneren und Permanentmagneten im äußeren Läufer ist in Fig. 9 perspektivisch dargestellt. Die Positionsnummern 38-42 in dieser Abbildung beziehen sich auf Ständer, 43-49 auf inneren und 50-52 auf äußeren Läufer. Die konzentrischen Spulen 39 and 41 tragen Strangströme die unabhängig voneinander gesetzt werden können. Der magnetische Fluß vom Ständer geht durch die Füße 38, 40 und 42 in die Ringe 43, 46 und 48 des inneren Läufers, und dann weiter durch Klauen 44, 45, 47 und 49 in den zweiten Läufer 52. Der äußere Läufer ist mit Permanentmagneten 50 und 51 bestückt.A partial section of a dual-rotor machine with two concentric coils in the stator, claw poles in the inner and permanent magnets in the outer rotor is shown in perspective in FIG. 9. Item numbers 38-42 in this figure refer to stands, 43-49 to inner runners and 50-52 to outer runners. The concentric coils 39 and 41 carry phase currents which can be set independently of one another. The magnetic flux from the stator passes through feet 38 , 40 and 42 into rings 43 , 46 and 48 of the inner rotor, and then through claws 44 , 45 , 47 and 49 into second rotor 52 . The outer rotor is equipped with permanent magnets 50 and 51 .

Claims

1. Ein elektromechanischer Energiewandler, dadurch gekennzeichnet, daß er beliebig viele, in der Regel konzentrisch angeordnete, stationäre und beliebig viele, in der Regel konzentrisch angeordnete, bewegende Teile (Schalen) hat, dessen Geschwindigkeiten (Drehzahlen) voneinander unterschiedlich sein können.1. An electromechanical energy converter, characterized in that it has any number, usually concentrically arranged, stationary and any number, usually concentrically arranged, moving parts (shells), the speeds (speeds) of which can be different from one another.

2. Die Schalenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ständer und zwei Läufer (Dual-Läufer-Maschine) hat.2. The shell machine according to claim 1, characterized in that it has a Stand and two runners (dual-rotor machine).

3. Die Schalenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Läufer und zwei Ständer (Dual-Ständer-Maschine) hat.3. The shell machine according to claim 1, characterized in that it has a Has runners and two stands (dual stand machine).

4. Dual-Ständer-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Ständer beliebig viele axial angeordnete Spulen und/oder Permanentmagnete hat, und der andere Ständer eine herkömmliche Wicklung, und/oder Permanentmagnete, und/oder Schenkelpole hat.4. Dual stand machine according to claim 3, characterized in that the a stand any number of axially arranged coils and / or Has permanent magnets, and the other stator has a conventional winding, and / or permanent magnets, and / or salient poles.

5. Dual-Ständer-Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer mit Klauenpolen gebaut ist.5. Dual stand machine according to claim 3, characterized in that the Runner with claw poles is built.

6. Dual-Läufer-Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ständer beliebig viele axial angeordnete Spulen und/oder Permanentmagnete hat, und der eine Läufer mit einer herkömmlichen Wicklung, und/oder Permanentmagneten, und/oder Schenkelpolen bestückt ist.6. Dual-rotor machine according to claim 2, characterized in that the Stator as many axially arranged coils and / or permanent magnets and has a runner with a conventional winding, and / or Permanent magnet, and / or salient poles is equipped.

7. Dual-Läufer-Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Läufer mit Klauenpolen gebaut ist.7. Dual rotor machine according to claim 2, characterized in that the other runners with claw poles is built.