DE102017010596A1 - Electromechanical charger - Google Patents
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Abstract
Das bewegte Fahrzeug ist die primäre Arbeitsmaschine, welche bei durchstoßend durchschreitender Bewegung in dem Fluid Luft abzuleitende Strömungs- Kraft aus der umgebenden Atmosphäre erzeugt. Bei Landfahrzeugen ist das Fluid Luft. Einen Teil der abgeleiteten Strömungskraft der Arbeitsmaschine zweigt die Hilfsmaschine nutzbringend als kanalisierte antreibende Kraft ab. Diese Kraft treibt die beweglichen Komponenten der Hilfsmaschine zur elektrischen Stromerzeugung an. Die erzeugte elektrische Energie wird entweder dem Antrieb der Arbeitsmaschine direkt zugeführt oder in Batterien abrufbar gespeichert. The moving vehicle is the primary work machine that generates airflow-derived flow force from the surrounding atmosphere as it moves through the fluid through the fluid. In land vehicles, the fluid is air. Part of the derived flow force of the work machine, the auxiliary machine branches off beneficially as a channeled driving force. This force drives the moving components of the auxiliary machine for electric power generation. The electrical energy generated is either fed directly to the drive of the machine or stored in batteries retrievable.
Description
Die Erfindung betrifftThe invention relates
Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung elektrischer Energie mittels Strömungsmaschinen.Method and device for generating electrical energy by means of turbomachines.
Stand der TechnikState of the art
Strömungsmaschinen sind Kraft- oder Arbeitsmaschinen, die in Energiewandlungsprozessen eingesetzt werden und Energieträger wie Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe als antreibendes aufgrund von unter räumlicher Veränderung der Flussgeschwindigkeit des Fluid zur Übertragung von Kraft nutzen. Typische Strömungsmaschinen zur Energiewandlung in elektrischen Strom sind Großanlagen wie Windkraftanlagen, Wasserturbinen, Dampfturbinen, Gasturbinen usw. Die gewandelte Energie wird durch das Stromnetz den Endverbrauchern zugeführt.Autarke Kleinanlagen zur Stromerzeugung sind zur flächendeckenden Nutzung eher ungeeignet.Turbomachines are power or work machines that are used in energy conversion processes and use energy sources such as liquids, gases or vapors as driving due to under spatial variation of the flow velocity of the fluid for transmitting power. Typical turbomachines for converting energy into electricity are large-scale plants such as wind turbines, water turbines, steam turbines, gas turbines, etc. The converted energy is supplied to the end consumers through the electricity grid. Small-scale power plants are rather unsuitable for widespread use.
Ein Entwicklungsansatz für Kleinanlage bilden u.a. Hybridelektrokraftfahrzeuge, die mindestens von einem Elektromotor und einem Energiewandler in verschiedensten Varianten angetrieben werden, meist in Kombination mit kleinen Verbrennungsmotoren. Dazu bedarf es das Mitführen des schwergewichtigen Verbrennungsmotors und des fossilen Betriebskraftstoffes in Verbindung mit Puffer-Akkumulatoren. Es wird überschüssige Leistung des Verbrennungsmotors in speicherbare elektrische Energie gewandelt. Nachteilig könnte bewertet werden, dass ein besonderer monetärer Spareffekt kaum eintritt. Eine weitere Gruppe von Strömungsmaschinen findet im Handmaschinenbereich Anwendung in Haushalt und Industrie, wie Staubsauger, Föhn (Fa. Dyson, GB), Fliehkraftabscheider, Heizlüfter, Hauswasserpumpen, bei Kraftfahrzeugen Turbolader, Ölpumpen, Spoiler, usw.A development approach for small investment form u.a. Hybrid electric vehicles, which are driven by at least one electric motor and an energy converter in a variety of variants, usually in combination with small combustion engines. This requires carrying the heavy-weight combustion engine and the fossil fuel in conjunction with buffer accumulators. It is converted excess power of the engine into storable electrical energy. The disadvantage could be assessed that a special monetary savings effect hardly occurs. Another group of turbomachinery is used in the domestic and industrial sector, such as vacuum cleaners, hair dryer (Dyson, GB), centrifugal separators, fan heaters, domestic water pumps, motor vehicles turbocharger, oil pumps, spoilers, etc.
Wenn Motoren arbeiten, wird Energie umgewandelt. Bei einem KFZ herkömmlicher Bauart laufen Lichtmaschinen als Generatoren zur Erzeugung elektrischen Stroms ständig mit und minimieren die Motorkraft der Arbeitsmaschine. Der Generator eines Kfz verbraucht ca. 5-7% der Antriebsenergie. Pro
Durch Prof. Dr. Claus Turtur wurde der elektromagnetische Doppelresonanz Konverter (EMDR Konverter) zur Erzeugung freier Energie entwickelt. Dipl. Ing. Gerd Fassbender veröffentlichte am 8.3.14 eine theoretischen Simulation dazu. Der EMDR soll freie überschüssige Energie in ständigem Eigenantrieb nach hochtourigem Anlaufen ohne weitere Energiezufuhr ununterbrochen erzeugen ohne zeitliche Begrenzung.By Prof. dr. Claus Turtur developed the electromagnetic double resonance converter (EMDR converter) for generating free energy. Dipl. Ing. Gerd Fassbender published a theoretical simulation on 8.3.14. The EMDR is intended to generate uninterrupted free energy in constant self-propulsion after high-speed start-up without further power supply without time limit.
Ob diese Theorie der Erzeugung freier Energie erfolgversprechend ist, kann nicht beurteilt werden. Zur Erzeugung der erforderlichen Schwingkreise besteht der EMDR im Wesentliche aus den Teilen Spule, Magnetkranz und Kondensator im geometrischen Aufbau mit geringem präzisen Wechselwirkungsabstand. Nach Entwicklerangaben erreicht der Magnetkranz des EMDR Konverter mehreren tausend Umdrehungen pro Minute. Ob die Erzeugung freier Energie möglich ist, wird in der Fachwelt angezweifelt.Whether this theory of generating free energy promises success can not be judged. To generate the necessary resonant circuits, the EMDR consists essentially of the parts coil, magnetic ring and capacitor in the geometric structure with low precise interaction distance. According to developers, the magnetic ring of the EMDR converter reaches several thousand revolutions per minute. Whether the generation of free energy is possible, is doubted in the professional world.
Aufgabe der Erfindung ist esThe object of the invention is
vorhandenes Strömungs-Fluid bei bewegten Fahrzeugen zu nutzen und Effizienz-Steigerung durch Strömungs- oder Turbomaschinen zur Erzeugung elektrischer Energie herbeizuführen. Die bisherige unbefriedigend geringe Reichweite der elektrisch angetriebenen KFZ durch gewichtsreduzierenden Batterieersatz unter Anwendung der konstruktiven Leichtbauweise erheblich auszudehnen. Darüber hinaus ist der allgemein bekannte elektromagnetische Doppelresonanz Konverter in anwendbare Praxis umzusetzen. Motor- Wirkungsgrade der Arbeitsmaschinen anzuheben.use existing fluid flow in moving vehicles and increase efficiency by flow or turbomachinery to produce electrical energy. The previous unsatisfactory low range of electrically powered vehicles by weight-reducing battery replacement using the constructive lightweight construction significantly expand. Moreover, the well-known electromagnetic double resonance converter is to be put into practical practice. To increase the engine efficiencies of the working machines.
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dassThe object of the invention is achieved in that
ein elektromechanisches Ladegerät als sekundäre Hilfsmaschine im Fluidstrom von bewegten Fahrzeugen für Land- Wasser- Luftfahrzeuge wirkt, insbesondere mit elektrisch betriebenen Antrieben.an electromechanical charger acts as a secondary auxiliary machine in the fluid flow of moving vehicles for land-water aircraft, in particular with electrically operated drives.
Die Hilfsmaschine ist ein Fahrzeuganbauteil an beschleunigt bewegtem Fahrzeug. Das bewegte Fahrzeug ist die primäre Arbeitsmaschine, welches bei Durchschreiten mit durchstoßender beschleunigte Bewegung in ruhender Fluid-Atmosphäre abzuleitende Um-Strömungs-Kraft und bewegte Fluid-Masse erzeugt, z.B. bei Fluiden,Gas, Wasser, Luft, Öl. Einen Teil der umgebend ableitende Strömungskraft der Arbeitsmaschine zweigt das Gehäuse der Hilfsmaschine kanalisierte nutzbringend als antreibende Kraft ab.The auxiliary machine is a vehicle attachment to an accelerated vehicle. The moving vehicle is the primary working machine which, when passing through with piercing accelerated motion in a stationary fluid atmosphere derived um-flow force and moving fluid mass generated, for example, in fluids, gas, water, air, oil. Part of the surrounding dissipating flow force of the work machine branches the housing of the auxiliary machine channeled useful as a driving force.
Diese Kraft treibt die beweglichen Komponenten der Hilfsmaschine zur elektrischen Stromerzeugung an. Die erzeugte elektrische Energie wird entweder dem Antrieb der Arbeitsmaschine direkt zugeführt oder in Batterien abrufbar gespeichert.
Das elektromechanische Ladegerät (emL) ist eine Netzersatzanlage (NEA) als Reserveenergieträger in Leichtbauweise, wahlweise mit oder ohne eigenem Antrieb. Die Hilfsmaschine ist mit bewegten Fahrzeugen formschlüssig verbunden.This force drives the moving components of the auxiliary machine for electric power generation. The electrical energy generated is either fed directly to the drive of the machine or stored in batteries retrievable.
The electromechanical charger (emL) is a power supply system (NEA) as a reserve energy carrier in lightweight construction, either with or without its own drive. The auxiliary machine is positively connected to moving vehicles.
Das Gehäuse des elektromechanischen Ladegerätes als Hilfsmaschine ist in der Grundkonstruktion ein längliches kaminförmiges Gehäuse mit weit offenen Trichtern an den Enden. Die Trichterenden mit den größten Querschnitten bilden den Fluid-Einlass und Fluid-Auslass an den Gehäuseenden. Das Gehäuse ist der die Mechanik aufnehmende Fluidkanal. Diese Funktionsmimik ist als mehrteilig erweiterbar beschrieben.
Für maximalen Schub des treibenden Fluid in der Hilfsmaschine müssen die Fluid-Massen groß und die Strahlgeschwindigkeit klein gewählt werden. Leitelemente lenken Fluid-Strömungen in axiale Richtung, so dass die Abströmung drallfrei ist.The housing of the electromechanical charger as an auxiliary machine is in the basic construction of an elongated chimney-shaped housing with wide open funnels at the ends. The funnel ends with the largest cross sections form the fluid inlet and fluid outlet at the housing ends. The housing is the mechanics receiving fluid channel. This feature mimic is described as a multi-part extensible.
For maximum thrust of the driving fluid in the auxiliary machine, the fluid masses must be large and the jet speed must be small. Guide elements direct fluid flows in the axial direction, so that the outflow is free of twist.
Das elektromechanische Ladegerät arbeitet im sekundären Parallelbetrieb zum Batterie-Hauptspeicher der Arbeitsmaschine. Es ersetzt verbrauchte elektrische Energie des primäre Batterie-Hauptspeichers durch ständiges Nachladen. Die Lebensdauer und Zyklenfestigkeit des Batterie-Hauptspeichers erhöht sich erheblich. Die Steuerung der elektrischen Ladeströme erfolgt durch das Batterie-Steuerungs-System (Batterie-Management-System, BMS).The electromechanical charger operates in secondary parallel operation to the battery main memory of the working machine. It replaces consumed electrical energy of the primary battery main storage by constant recharging. The life and cycle stability of the battery main storage increases considerably. The control of the electrical charging currents is carried out by the Battery Control System (BMS).
Im einzelnen läuft der Prozess der Hilfsmaschine in den folgenden Schritten ab: Die fluideinlassende Trichteröffnung der Hilfsmaschine zeigt in Fahrtrichtung des bewegten umströmten Fahrzeuges als Arbeitsmaschine und zweigt aktive Strömungsteile ab, die den arbeitenden Strömungsfaden im Gehäuse des elektromechanisches Ladegerätes bilden. Durch Eintritt der Fluidmasse in das Gehäuse wird Druck erzeugt. Das unter Druck einströmende Fluid beschleunigt sich durch die trichterförmig bedingte Querschnittsverengung. Der Fluiddruck liegt über dem atmosphärischen Umgebungsdruck. Die entstehende Druckdifferenz zwischen Gehäuseeingang und Gehäuseausgang treibt die Turbine in der Querschnittsverengung des Gehäusekamins zur Drehbewegung an. Die Nochmals verengte Kanalisierung im Strömungskamin erhöht die Strömungsgeschwindigkeit des Fluid zur Düsenströmung . Die Düsenströmung des Fluid trifft tangential auf das wellengelagerte profilierte Turbinenrad in der Turbinenwanne. Die Turbine dreht hochtourig. Das Turbinenrad ist mit der sich drehend gelagerten Welle kraftschlüssig verbunden. Das Turbinenrad und die Welle rotieren gemeinsam hochtourig. Die Wellenenden des Turbinenrades ragen aus der Turbinenwanne und dem Gehäuse der Hilfsmaschine ausgelagerte heraus, um Drehmoment zu übertragen. Die Wellenenden treiben mit diesem Drehmoment außerhalb des Gehäuses formschlüssig verbundene Generatoren an, die Arbeit verrichten und damit elektrisch Strom erzeugen, der in Akkumulatoren speicherbar oder direkt an den Endverbraucher übertragbar ist. Der Strömungsaustritt aus dem Düsenkanal erfolgt unter Strömungs- Entspannung in den trichterförmig geweiteten Diffusor, u.a. durch den Saugrohreffekt. Die Diffusor-Geometrie unterstützt das Durchsaugen des Fluid im Kanal der Hilfsmaschine. Bei Austreten des Fluid in die ruhende Atmosphäre entwickelt die Fluid-Strömung Strahlkraft. Die Strahlkraft wird in Rückstoß gewandelt und entwickelt Schub. Diese Konstruktion ist raumgreifend und eignet sich besonders für Scheiben- Läuferturbinen (Teslä-Turbine).In particular, the process of the auxiliary machine proceeds in the following steps: The fluid-inlet funnel opening of the auxiliary machine points in the direction of travel of the moving vehicle flowing around as a working machine and branches active flow parts, which form the working flow thread in the housing of the electromechanical charger. By entering the fluid mass in the housing pressure is generated. The inflowing under pressure fluid accelerates through the funnel-shaped cross-sectional constriction. The fluid pressure is above the atmospheric pressure. The resulting pressure difference between the housing inlet and housing outlet drives the turbine in the cross-sectional constriction of the housing fireplace for rotary motion. The re-narrowed channeling in the flow chimney increases the flow rate of the fluid to the nozzle flow. The nozzle flow of the fluid tangentially impacts the shaft bearing profiled turbine wheel in the turbine pan. The turbine is turning at high speed. The turbine wheel is positively connected to the rotating shaft. The turbine wheel and the shaft rotate together at high speed. The shaft ends of the turbine wheel protrude out of the turbine pan and the auxiliary engine housing to transmit torque. The shaft ends drive with this torque outside the housing positively connected generators, do the work and thus generate electricity that can be stored in accumulators or directly to the end user. The flow outlet from the nozzle channel takes place under flow relaxation in the funnel-shaped expanded diffuser, u.a. through the suction tube effect. The diffuser geometry helps to suck the fluid in the channel of the auxiliary machine. As the fluid exits the quiescent atmosphere, the fluid flow develops radiant power. The radiance is converted into recoil and develops thrust. This construction has a large footprint and is particularly suitable for disc rotor turbines (Tesla turbine).
Bei der raumsparenden Konstruktion der Hilfsmaschine bilden Generator und Turbine eine Einheit. Der Turbinen-Generator ist ein Außenläufer. Das Gehäuse des Generator ist der Rotor. Dem Rotor sind Turbinenschaufeln kraftschlüssig angefügt und bilden das Profil des Turbinenring. Die Turbinenwelle ist feststehend mit dem Stator verbunden. Mit tangentialem Auftreffen der Düsenströmung auf die Turbinenschaufeln dreht sich das Generatorgehäuse des Außenläufers als Turbinenring um den Stator und erzeugt elektrischen Nutzstrom.
Die vorgenannten Konstruktionen sind ohne eigenen Antrieb formschlüssig an mit Kraft beschleunigt betriebenen Fahrzeugen zu verwenden, insbesondere bei Luft- oder Wasserfahrzeugen neben der gleichwertigen Anwendung bei Landfahrzeugen.In the space-saving construction of the auxiliary machine generator and turbine form a unit. The turbine generator is an external rotor. The housing of the generator is the rotor. Turbine blades are frictionally attached to the rotor and form the profile of the turbine ring. The turbine shaft is fixedly connected to the stator. With tangential impact of the nozzle flow on the turbine blades, the generator housing of the outer rotor rotates as a turbine ring around the stator and generates electrical power.
The aforementioned constructions are to use without own drive positively to accelerated vehicles operated with power, especially in air or water vehicles in addition to the equivalent use in land vehicles.
Um die Effektivität des elektromechanischen Ladegerätes weiter zu steigern, ist eine Impeller- Konstruktion erforderlich. Der Elektromotor der Fahrzeug-Arbeitsmaschine ist vom Gehäuse der Hilfsmaschine umreifend ummantelt und bildet das Impeller- Gehäuse. Der Elektromotor mit den mechanisch beweglichen Teilen der Hilfsmaschine, sind im Impellergehäuse gemeinsam konstruktiv angeordnet.
Die Antriebswelle des Elektromotors verlängert sich beidseitig zur Zentralwelle des Impeller. Die Zentralwelle durchschreitet das Gehäuse der Hilfsmaschine in gesamter Länge und nimmt die umfangreich angeordnete Propeller- Konstruktion kraftschlüssig axial auf. Das Drehmoment der Zentral-Welle treibt mit der Kraft des Motors der Arbeitsmaschine axial angeordneten Propeller, die durch Rotation den Strömungsfaden bewirken. Die als Kompressor ansaugenden Propeller im Eigangstrichter steigern komprimierend beschleunigend den Druck des Fluid, der auf die Turbinenräder kanalisiert antreibend wirkt. Nach Kraftabgabe des kanalisierten Fluid auf die Turbinenschaufeln der Turbine, entspannt sich das Fluid im Diffusor unter Sogwirkung durch dekomprimierende axial angeordnete Propeller. Die Dekompression presst das verarbeitete Fluid in die ruhende Fluid-Atmosphäre zurück und erzeugt kraftentfaltende Rückstoßwirkung mit Schub.To further increase the efficiency of the electromechanical charger, an impeller construction is required. The electric motor of the vehicle-working machine is encased by the housing of the auxiliary machine umreifend and forms the impeller housing. The electric motor with the mechanically moving parts of the auxiliary machine are arranged constructively together in the impeller housing.
The drive shaft of the electric motor extends on both sides to the central shaft of the impeller. The central shaft passes through the housing of the auxiliary machine in its entire length and takes the extensively arranged propeller construction frictionally axially. The torque of the central shaft drives with the power of the engine of the working machine axially arranged propeller, which by rotation the Effect flow stream. The compressors in the intake funnel sucking in the compressor increase the pressure of the fluid in a compressively accelerating way, which has a channeling effect on the turbine wheels. Upon delivery of the channelized fluid to the turbine blades of the turbine, the fluid in the diffuser relaxes under suction by decompressing axially disposed propellers. The decompression forces the processed fluid back into the quiescent fluid atmosphere and produces force-unfolding recoil with thrust.
Zur leistungssteigernden Verarbeitung noch größerer Fluid-Strömungen der Hilfsmaschine, sind Nebenströmungs- Kanäle parallel zum Impeller- Gehäuse mit großen Eingangs- Querschnitten kraftschlüssig anzufügen. Das führt zum erhöhten Anströmen des Fluid- Volumen in das System. Die Ausgangssströmung der Nebenkanäle und des Impeller summieren sich in dem gemeinsamen Diffusor des Gehäuses. Die summierten Fluid-Strömungen treffen auf den raumübergreifenden de-komprimierenden Zentralpropeller im Diffusor. Der Zentralpropeller saugt das Gesamtvolumen der Nebenströmungskanälen und des Impeller insgesamt an. Das Fluid tritt mit hoher Geschwindigkeit rückstoßend in die ruhende Fluid Umgebung Schub erzeugend aus. Durch die Zentralwelle kraftschlüssig verbunden, arbeitet der Zentralpropeller kompatibel abgestimmt mit dem Leistungsvolumen der vorgeschalteten Propellergeometrie.For performance-enhancing processing even larger fluid flows of the auxiliary machine, Nebenströmungs- channels are parallel to the impeller housing with large input cross sections frictionally add. This leads to increased influx of the fluid volume in the system. The output flow of the subchannels and the impeller add up in the common diffuser of the housing. The summed fluid flows impinge on the cross-chamber de-compressing central propeller in the diffuser. The central propeller draws in the total volume of the bypass ducts and the impeller as a whole. The fluid exits at high velocity repulsively into the static fluid environment producing thrust. The central propeller, which is frictionally connected through the central shaft, works in a compatible way with the power volume of the upstream propeller geometry.
Zur fahrzeuginternen Stromerzeugung durch Eigenantrieb der Hilfsmaschine wird der Batteriestrom intern als Energiequelle über das Batterie-Management-System bezogen. Es erfordert mindestens zwei oder mehrere Generatoren mit Kraftübertragung durch kraftschlüssige Wellenverbindungen. Die Umpolung eines Generators zum Motor treibt die verbliebenen Generatoren zur elektrischen Stromerzeugung an. Der intern erzeugte elektrische Nutzstrom der Hilfsmaschine wird über das Batterie-Management-System an den Fahrzeugantrieb abgegeben, um den Betrieb der Arbeitsmaschine zu gewährleisten. Weiterhin ermöglicht die fahrzeuginterne Stromerzeugungsmimik den Anschluss an extern allgemein handelsübliche von außen zugeführte elektrische Stromquellen zur Aufladung des Hauptspeichers der Arbeitsmaschine. Die Zentralwelle im Bereich zwischen Antrieb der Arbeitsmaschine und der nachfolgenden Mimik der Turbineneinheit ist durch eine Kupplung verbunden. Bei Eigenantrieb der Hilfsmaschine erfolgt eine Endkupplung von der Motoreinheit, um im Freilauf Arbeit zu verrichten.For in-vehicle power generation by self-propulsion of the auxiliary machine, the battery power is sourced internally as an energy source via the battery management system. It requires at least two or more generators with power transmission through non-positive shaft connections. The reversal of a generator to the motor drives the remaining generators for electric power generation. The internally generated electrical useful current of the auxiliary machine is delivered via the battery management system to the vehicle drive to ensure the operation of the working machine. Furthermore, the vehicle-internal power generation mimics the connection to externally generally commercially available externally supplied electrical power sources for charging the main memory of the machine. The central shaft in the region between the drive of the working machine and the subsequent mimic of the turbine unit is connected by a coupling. When the auxiliary machine is self-propelled, an end coupling is made by the motor unit in order to perform work in freewheeling.
Der elektromagnetische Doppelresonanz Konverter, EMDR, mit mechanischer Kraft angetrieben, ist eine effektiv arbeitende mechanische Vorrichtung zur Erzeugung elektrischen Stroms, z.B. durch das Planetengetriebe. Der Konverter besteht im Wesentlichen aus den Einzelteilen Spule, Magnetkranz und Kondensator, welche im geometrischen Aufbau mit geringem Wechselwirkungsabstand als Leichtläufer elektrischen Strom erzeugt und mit mechanischen Antrieb praktisch anwendbar ist. Der Antrieb des Planetengetriebes erfolgt durch die Turbinenwelle. Durch Wellenkupplung zwischen Turbine und EMDR ist wahlweise der Betrieb oder Stillstand schaltbar.The electromagnetic double resonance converter, EMDR, driven by mechanical force, is an effective mechanical device for generating electric power, e.g. through the planetary gear. The converter consists essentially of the individual parts coil, magnetic ring and capacitor, which generates electrical current in the geometric structure with a small interaction distance as a smooth running and is practically applicable with mechanical drive. The drive of the planetary gear takes place through the turbine shaft. By shaft coupling between turbine and EMDR, either the operation or standstill is switchable.
Allgemein ist hinzuzufügen:In general, add:
Die Hilfsmaschine erhöht die Reichweite der Arbeitsmaschine als Fahrzeug erheblich durch elektrischen Nutzstrom, der in der Hilfsmaschine erzeugt wird.
Der Druckverlust durch Reibung ist minimal und eine zu vernachlässigende Größe. Der elektrische Hauptspeicher der Arbeitsmaschine wird permanent bei Fahrzeugbewegung nachgeladen und erhöht dessen Lebensdauer und Zyklenfestigkeit erheblich.
Der Wirkungsgrad der Hilfsmaschine ist von der Geschwindigkeit des bewegte Fahrzeug als Arbeitsmaschine im Fluid abhängig, wie z.B. Luft, Wasser, Öl, Gas. Je höher die Fahrzeuggeschwindigkeit, desto größer die Ladetätigkeit der Hilfsmaschine. Dabei ist darauf zu achten, dass die Turbine sich im Unterschallbereich bewegt um Wertumkehr zu vermeiden. Aktive Magnetlager minimieren den Reibungsverlust der Turbinen- und Generatorenlager. Die Kühlung des Antriebsmotors erfolgt zwangsläufig.
Übertrifft der einströmende Fluid-Druck aufgrund der Fahrzeuggeschwindigkeit die Leistung des Antriebsmotors, entsteht Schub als entlastende Kraft des Antriebes der Arbeitsmaschine. Zur Aufteilung der Fluid-Masse für die Strömungsbeschleunigung sind konstruktionsbedingte Hosenrohre als Strömungsweiche in Anwendung. Das ermöglicht die Anwendung mehrerer Turbinen und Generatoren zur Erzeugung elektrischen Stromes in dem Fluid- Strömungsdurchlauf durch das Gehäuse.
Strömungslenkende Leitflügel richten die Fluidmasse zum optimalen Strömungsfaden. Die Leitflügel nehmen den Drall aus der Strömung und wandelt diesen in Druck um.The auxiliary machine increases the range of the work machine as a vehicle significantly by electric utility current that is generated in the auxiliary machine.
The pressure loss due to friction is minimal and a negligible size. The main electrical storage of the machine is permanently recharged during vehicle movement and increases its life and cycle resistance considerably.
The efficiency of the auxiliary machine depends on the speed of the moving vehicle as a working machine in the fluid, such as air, water, oil, gas. The higher the vehicle speed, the greater the load of the auxiliary machine. It is important to ensure that the turbine moves in the subsonic range to avoid reversal of value. Active magnetic bearings minimize the friction loss of the turbine and generator bearings. The cooling of the drive motor is inevitable.
Exceeds the inflowing fluid pressure due to the vehicle speed, the power of the drive motor, thrust arises as a relieving force of the drive of the machine. To divide the fluid mass for the flow acceleration design-related trouser tubes are used as a flow switch in application. This allows the use of multiple turbines and generators to generate electrical current in the fluid flow passage through the housing.
Flow directing vanes direct the fluid mass to the optimal flow stream. The guide vanes remove the swirl from the flow and convert it into pressure.
„Der Impeller ist ein Gebläse mit geschossenem Außenmantel,das den Druck des durchtretenden Luftstroms so weit erhöht, damit er mit hoher Geschwindigkeit in die Umgebung austreten kann.“ (Voss, Impeller, Der Traum von der Düse). Prof. Dr. Claus Turtur entwickelte den elektromagnetischen-Doppelresonanz-Konverter."The impeller is a blower with a shot outer shell that increases the pressure of the passing airflow so that it can escape at high velocity into the environment." (Voss, Impeller, The Dream of the Nozzle). Prof. Dr. Claus Turtur developed the electromagnetic double resonance converter.
Der Wirkungsgrad eines Kraftstoffmotors liegt bei optimalen Bedingungen durchschnittlich bei ca. 35%. Mit Anwendung der Hilfsmaschinentechnologie des elektromechanischen Ladegerätes ist die Energieeffizienz bei elektrisch angetriebenen Arbeitsmaschinen erheblich verbessert.The efficiency of a fuel engine is under optimal conditions on average about 35%. Using the auxiliary machine technology of the electromechanical charger significantly improves the energy efficiency of electrically driven machines.
Figurenliste list of figures
-
1 : Übersichtszeichnung am Beispiel eines Kraftfahrzeuges- 1.
- Bewegungsrichtung des beschleunigt bewegten Fahrzeuges im Fluid, z.B. Luft
- 2.
- Batteriemanagement-System (BMS)
- 3.
- Batterieblock als Energieträger für den Vortrieb der Arbeitsmaschinen
- 4.
- Fluideintritt in die Hilfsmaschine in den Gehäusetrichter, Druckaufbau
- 5.
- Gehäuse des elektromechanischen Ladegerätes als Hilfsmaschine
- 6.
- Turbinenwanne
- 7.
- Turbine, Turbinenrad
- 8.
- Turbinenschaufeln
- 9.
- Düse
- 10.
- Diffusor
- 11.
- Fluidaustritt mit Zugwirkung
- 12.
- ständiger elektrischer Ladestrom über das BMS zum Hauptspeicher des Kfz
- 13.
- Reservespeicher, Notbatterie
- 14.
- elektrischer Anschluss für Nebengeräte
- 15.
- Umrichter
- 16.
- Antrieb der Arbeitsmaschine
1 : Overview drawing using the example of a motor vehicle- 1.
- Movement direction of the accelerated moving vehicle in the fluid, eg air
- Second
- Battery Management System (BMS)
- Third
- Battery block as an energy source for the propulsion of the working machines
- 4th
- Fluid entry into the auxiliary machine in the housing hopper, pressure build-up
- 5th
- Housing of the electromechanical charger as an auxiliary machine
- 6th
- turbine tub
- 7th
- Turbine, turbine wheel
- 8th.
- turbine blades
- 9th
- jet
- 10th
- diffuser
- 11th
- Fluid outlet with pulling action
- 12th
- continuous electric charging current via the BMS to the main memory of the vehicle
- 13th
- Reserve memory, emergency battery
- 14th
- electrical connection for secondary equipment
- 15th
- inverter
- 16th
- Drive of the working machine
-
2 : Basiskonstruktion des elektromechanisches Ladegerätes mit Gehäuse und Generator oder Motor als Außenläufer-Turbine, platzsparend- 17.
- Stator
- 18.
- Rotor
- 19.
- Statorwelle
- 20.
- elektrischer Motorstrom
- 21.
- Schaltung zur Umpolung vom Generator zum Motoreinheit
- 22.
- elektrische Stromabgabe an das BMS
- 23.
- Turbinen-Außenläuferwanne des Gehäuses, Gehäuse -6-
2 : Basic construction of the electromechanical charger with housing and generator or motor as external rotor turbine, space-saving- 17th
- stator
- 18th
- rotor
- 19th
- stator
- 20th
- electric motor current
- 21st
- Circuit for polarity reversal from the generator to the motor unit
- 22nd
- electrical power supply to the BMS
- 23rd
- Turbine outer rotor of housing, housing -6-
-
3 : elektromechanisches Ladegerät mit leistungssteigernder Mimik, kombiniert mit Außenläufer- und Innenläuferturbine- 24.
- Turbinenwanne der Wellenturbine
- 25.
- rotierende Welle mit Turbinenscheibe zur Gehäuseauslagerung
- 26.
- Fahrgestell
- 27.
- Verlängerung des Strömungskanals zur Strömungsbeschleunigung
- 28.
- Zentralwelle
- 29.
- Kupplung der Zentralwelle
- 30.
- Verdichter, Axialkompressor zur erhöhten Druckerzeugung
- 31.
- Fahrzeugvortrieb
- 32.
- Gehäuse des Außentrichters zur umreifenden Ummantelung der Arbeitsmaschine
- 33.
- Innentrichter zur Bildung des Bypasskanals
- 34.
- Beypasskanal
- 35.
- Leitflügel zur Steuerung der Fluidströme
- 36.
- wahlweise Einfügen eines Drehmomentwandlers als Kupplung -
29 - - 37.
- Hosenrohr, Fluidkeil zur Fluidstrom- Aufteilung
- 38.
- Außenläufer-Turbine
- 39.
- Innenläufer-Turbine
- 40.
- Zug-Propeller mit Saugrohreffekt
3 : electromechanical charger with performance-enhancing facial expressions, combined with external rotor and internal rotor turbine- 24th
- Turbine bucket of the shaft turbine
- 25th
- rotating shaft with turbine disk for housing recess
- 26th
- chassis
- 27th
- Extension of the flow channel for flow acceleration
- 28th
- central shaft
- 29th
- Coupling of the central shaft
- 30th
- Compressor, axial compressor for increased pressure generation
- 31st
- vehicle propulsion
- 32nd
- Housing of the outer funnel for the umreifenden sheathing of the working machine
- 33rd
- Inner funnel for forming the bypass channel
- 34th
- Beypasskanal
- 35th
- Guide vanes for controlling the fluid flows
- 36th
- optional insertion of a torque converter as a clutch -
29 - - 37th
- Trouser tube, fluid wedge for fluid flow distribution
- 38th
- External rotor-turbine
- 39th
- Internal rotor-turbine
- 40th
- Pull-Propeller with suction tube effect
-
4 .0 : Diffusor mit Doppeltrichter, Erweiterung Zeichnung3 .- 41.
- Beypass- Diffusor
- 42.
- Übergreifender Propeller, Sog-Förderer, Fluid-Volumenverteiler
4 .0: Diffuser with double funnel, extension drawing3 ,- 41st
- By-pass diffuser
- 42nd
- Overlapping propeller, suction conveyor, fluid volume distributor
-
4 .1: Ausschnitts-Vergrößerung von3 , umreifende Ummantelung des Antriebsmotors der Arbeitsmaschinen, Beispiel der Verdichterscheibe- 43. -36,29-,
- Wellenkupplung, mechanisch oder durch Drehmomentwandler
- 44.
- Beispiel einer Verdichterscheibe zu kraftschlüssigen Verbindung mit der Zentralwelle der Hilfsmaschine
- 45.
- Beispiel der Turbinen-Serienanordnung
4 .1: Detail magnification of3 , strapping casing of the drive motor of the working machines, example of the compressor disk- 43.-36.29-,
- Shaft coupling, mechanical or torque converter
- 44th
- Example of a compressor disk for frictional connection with the central shaft of the auxiliary machine
- 45th
- Example of the turbine series arrangement
-
4 .2: Draufsicht Wellenturbine mit Generatoren und Wandlung zum Motorantrieb, weitere Anwendungsbeispiele- 46.
- Generator, Generatorserie
- 47.
- Generator-Welle,
- 48.
- Umgepolter Generator, Motorantrieb, Kraftentfaltung auf die Generatorwelle
- 49.
- Wasserfahrzeug
- 50.
- Luftfahrzeug
- 51.
- Anwendung im oder am Verbrennungsmotor
4 .2: Top view of shaft turbine with generators and conversion to motor drive, further application examples- 46th
- Generator, generator series
- 47th
- Generator shaft,
- 48th
- Reversed generator, motor drive, power delivery to the generator shaft
- 49th
- water craft
- 50th
- aircraft
- 51st
- Application in or on the combustion engine
-
4 .3: Kombination Innenläufer-Turbine, Außenläufer-Turbine, interne Stromerzeugung4 .3: Combination of internal rotor turbine, external rotor turbine, internal power generation -
4 .4: Anordnungsbeispiel der elektromechanischen Ladegeräte- 52.
- Überfluranordnung
- 53.
- Unterfluranordnung
4 .4: Arrangement example of electromechanical chargers- 52nd
- Above floor arrangement
- 53rd
- Underfloor arrangement
-
5 : Kombinierte Kanalanordnung von Strömungskanälen mit Sammeldiffusor, Ausstoßpropeller zur erhöhten Rückstoßerzeugung- 54.
- Sammeldiffusor
- 55.
- Ausstoßpropeller, Kraftübertragung durch Zentralwelle
- 56.
- Volumenkanal, Beypasskanal, Zuführung großer Volumenströmungen
- 57.
- Diffusor-Gehäuse
5 : Combined channel arrangement of flow channels with collecting diffuser, ejector propellers for increased recoil generation- 54th
- collecting diffuser
- 55th
- Output propeller, power transmission through central shaft
- 56th
- Volume channel, bypass channel, delivery of large volume flows
- 57th
- Diffuser housing
-
6 : Beispiel einer Linearturbine mit Zentralwelle- 58.
- Linearturbine, schneckenförmig
6 : Example of a linear turbine with central shaft- 58th
- Linear turbine, helical
-
7 : Turbinengetriebener Scheibengenerator, raumsparend- 59.
- Gehäuse, Turbinenwanne, Gestell
- 60.
- Rotor
- 61.
- Kraftschluss Rotorwelle des Scheibengenerators
- 62.
- Stator mit Gehäuseverbindung
- 63.
- Spulenwicklungen des Scheibengenerators, elektromagnetisch
- 64.
- Elektrische Stromableitung
- 65.
- Umpolung zum Motorantrieb
- 66.
- Welle, kraftschlüssige Aufnahme der mitdrehenden konstruktiven Mimik
7 : Turbine-driven disc generator, space-saving- 59th
- Housing, turbine tub, frame
- 60th
- rotor
- 61st
- Frictional rotor shaft of the disc generator
- 62nd
- Stator with housing connection
- 63rd
- Coil windings of the disc generator, electromagnetic
- 64th
- Electric current drain
- 65th
- Umpolung to the motor drive
- 66th
- Shaft, frictional absorption of the co-rotating constructive facial expressions
-
7 .1: elektrischer Doppelresonanz- Konverter (EMDR), raumsparend, Seitenansicht, mit verdecktem Umlaufrädergetriebe- 67.
- drehender Magnethalter-Ring, Verbindung Turbinenantriebes-Welle
- 68.
- Magnete mit wechselnden Polen kraftschlüssig auf -67-
- 69.
- Spule als Stator, durchführender Magnetringlauf
- 70.
- Kondensator
- 71.
- Regler
- 72.
- stabilisierende Trägerplatte
- 73.
- Kupplung der Welle -
66 -, wahlweise Stillstand oder Mitlauf des EMDR
7 .1: Electric double resonance converter (EMDR), space-saving, side view, with concealed planetary gearbox- 67th
- rotating magnet holder ring, connection turbine drive shaft
- 68th
- Magnets with alternating poles frictionally locked on -67-
- 69th
- Coil as a stator, magnetic core running through
- 70th
- capacitor
- 71st
- regulator
- 72nd
- stabilizing carrier plate
- 73rd
- Coupling the shaft -
66 -, optional standstill or tracking of the EMDR
-
7 .2: Vorderansicht, Welle -66 .-, Anordnung der umreifenden Spulenwicklungen EMDR um den Magnetführungsring und dessen Führung durch das Umlaufrädergetriebe mit Antriebswelle der Turbine- 74.
- Spurenkranz, sichernde Gewährleistung der Spurtreue, Führungskranz
- 75.
- gestellfeste Wellen, mit Reibrad und Reibschluss
7 .2: front view, shaft -66 .-, Arrangement of the strapping coil windings EMDR to the magnetic guide ring and its leadership by the planetary gear with drive shaft of the turbine- 74th
- Track wreath, ensuring track stability, guide ring
- 75th
- frame-resistant shafts, with friction wheel and frictional connection
Ausführungsbeispielembodiment
Das Nachfolgende hat beispielhaften Charakter. Als Beispiel dient ein durch einen Elektromotor angetriebenes Landfahrzeug als primäre Arbeitsmaschine mit formschlüssig angefügter sekundärer Hilfsmaschine als Fahrzeugänbauteil. Das Ausführungsbeispiel wird in Verbindung mit den Zeichnungen erläutert.
Im einzelnen läuft der Prozess der Hilfsmaschine in den folgenden Schritten ab: Die unter Einströmung des Fluid in das Gehäuse erhöht sich der Druck. Die Nochmals verengte Kanalisierung erhöht die Strömungsgeschwindigkeit, die in einer Düsenströmung mündet. Die Düsenströmung des trifft tangential auf das profilierte Turbinenrad und treibt die Welle -im Kraftschluss an. Die Wellenenden des Turbinenrades ragen aus der Turbinenwanne und dem Gehäuse ausgelagerte heraus, um Drehmoment zu übertragen. Die Wellenenden treiben formschlüssig verbundene Generatoren an, die Arbeit verrichten und damit elektrisch Strom erzeugen, der in Akkumulatoren speicherbar ist. Der Strömungsaustritt aus dem Düsenkanal erfolgt unter Strömung-Entspannung in den trichterförmig geweiteten Diffusor unter Saugrohreffekt. Bei Austreten des Fluid in die Atmosphäre entwickelt die Fluid-Strömung Strahlkraft. Die Strahlkraft wird in Rückstoß gewandelt und entwickelt Schub.The following has an exemplary character. By way of example, a land vehicle driven by an electric motor serves as a primary work machine with a secondary auxiliary machine attached in a form-fitting manner as a vehicle extension part. The embodiment will be explained in conjunction with the drawings.
Specifically, the process of the auxiliary machine is carried out in the following steps: The flow of the fluid into the housing increases the pressure. The re-narrowed channeling increases the flow rate, which flows into a nozzle flow. The nozzle flow of the tangential hits the profiled turbine wheel and drives the shaft in-force. The shaft ends of the turbine wheel protrude out of the turbine pan and out of the housing to transmit torque. The shaft ends drive generously connected generators, which perform work and thus generate electricity electrically, which can be stored in accumulators. The flow outlet from the nozzle channel takes place under flow relaxation in the funnel-shaped expanded diffuser under suction tube effect. As the fluid exits the atmosphere, the fluid flow develops radiant power. The radiance is converted into recoil and develops thrust.
Diese Konstruktion ist raumgreifend. Bei der raumsparende Konstruktion der Hilfsmaschine bilden Generator und Turbine eine Einheit. Der Turbinen-Generator ist ein Außenläufer. Das Gehäuse des Generator ist der Rotor. Dem Rotor sind Turbinenschaufeln kraftschlüssig angefügt. Mit tangentialem Auftreffen der Düsenströmung auf die Turbinenschaufeln dreht sich das Generatorgehäuse des Außenläufers als Turbinenring um den Stator und erzeugt elektrischen Strom. Die vorgenannten Konstruktionen sind ohne eigenen Antrieb formschlüssig an mit Kraft betriebenen Fahrzeugen zu betreiben.
Um die Effektivität weiter zu steigern, ist eine Impeller erforderlich, der Fluid-Strömung mit hohem beschleunigtem Druck auf die Turbinenmimik leitet. Der Elektromotor der Arbeitsmaschine ist vom Gehäuse der Hilfsmaschine umreifend ummantelt und bildet das Impellergehäuse. Die Antriebswelle des Elektromotors verlängert sich zur Zentralwelle des Impeller. Die Zentralwelle durchschreitet das Gehäuse der Hilfsmaschine in gesamter Länge, um die Propellermimik aufzunehmen. Die Wellenkraft des Motors der Arbeitsmaschine treibt mit Drehmoment die kraftschlüssig axial angeordneten Propeller im Fluid- Eingang. Die ansaugenden Propeller als Kompressor steigern den Druck des Fluid im System als treibende Kraft, der auf die Turbinenräder kanalisiert antreibend wirkt erheblich. Nach Kraftabgabe des kanalisierten Fluid auf die Turbinenschaufeln der Turbine, entspannt sich das Fluid im Diffusor unter Sogwirkung. Die Dekompression presst das Fluid in die ruhende Fluid-Atmosphäre zurück und erzeugt kraft-entfaltende Rückstoßwirkung. Der Eigenantrieb der Hilfsmaschine fordert mindestens zwei oder mehrere Generatoren mit Kraftübertragung durch kraftschlüssige Wellenverbindung. Nach Umpolung eines Generators zum Motor treibt dieser verbliebenen Generatoren zur elektrischen Stromerzeugung an. Der intern erzeugte elektrische Strom der Hilfsmaschine wird über das Batterie-Management-System an den Fahrzeugantrieb geleitet, um den Betrieb der Arbeitsmaschine zu gewährleisten. Die fahrzeuginterne Stromerzeugung ermöglicht den Anschluss an extern allgemein handelsübliche von außen zugeführte elektrische Stromquellen zur Aufladung des Hauptspeichers der Arbeitsmaschine.This construction is space consuming. In the space-saving construction of the auxiliary machine generator and turbine form a unit. The turbine generator is an external rotor. The housing of the generator is the rotor. Turbine blades are frictionally attached to the rotor. With tangential impact of the nozzle flow on the turbine blades, the generator housing of the outer rotor rotates as a turbine ring around the stator and generates electrical current. The aforementioned constructions are to operate without a self-drive form fit to powered vehicles.
To further increase efficiency, an impeller is required that directs fluid flow at high accelerated pressure to the turbine mimic. The electric motor of the working machine is surrounded umreifend from the housing of the auxiliary machine and forms the impeller housing. The drive shaft of the electric motor extends to the central shaft of the impeller. The central shaft passes through the housing of the auxiliary machine in its entire length to accommodate the propeller mimic. The shaft force of the motor of the working machine drives with torque the non-positive axially arranged propeller in the fluid inlet. The aspirating propellers as a compressor increase the pressure of the fluid in the system as a driving force, which acts as a driving force channeled to the turbine wheels significantly. Upon delivery of the channeled fluid to the turbine blades of the turbine, the fluid in the diffuser relaxes under suction. The decompression forces the fluid back into the quiescent fluid atmosphere and produces force-deploying recoil action. The self-propulsion of the auxiliary machine requires at least two or more generators with power transmission by non-positive shaft connection. After reversing a generator to the motor drives this remaining generators for electric power generation. The internally generated electric power of the auxiliary machine is passed through the battery management system to the vehicle drive to ensure the operation of the working machine. The in-vehicle power generation allows the connection to externally generally commercially available externally supplied electrical power sources for charging the main memory of the working machine.
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