SE529850C2 - Roterande generator av tandemtyp som alstrar två spänningar - Google Patents

Description

529 850 2 kan rotera kring en rotationsaxel av generatorn, två energigenererande sektioner placerade intill varandra längs en axiell riktning hos den roterande axeln och en kylande sektion, som kyler de energigenererande sektionerna. Varje energigenererande sektion har en rotorkäina av Lundelltyp fast vid den roterande axeln, en fáltspole lindad på rotorkärnan för att göra det möjligt att alstra ett magnetfält i rotorkärnan, en statorkäina placerad utanför rotorkärnan på avstånd från den rote- rande axeln i radiell riktning hos den roterande axeln och en statorspole lindad på statorkäman för att göra det möjligt att generera elektrisk energi genom användning av magnetfáltet. Rotorkär- norna är placerade mitt emot varandra och de kan särskilt placeras, så att centrum för fältspolen för varje energigenererande sektion i axiell riktning är förskjutet bort från centrum för statorkär- nan hos den energigenererande sektionen i axiell riktning i riktning mot den andra energigenere- rande sektionen. Den kylande sektionen kan då innefatta två kylfläktar, som är placerade på de båda yttre sidorna av rotorkärnoma sett i axiell riktning.

På grund av att rotorkärnorna i detta fall är placerade mitt emot varandra, så att centrum för fältspolen i varj e energigenererande sektion är förskjutet bort från centrum för statorkärnan i den energigenererande sektionen i riktning mot den andra energigenererande sektionen, kan stora öppna utrymmen säkerställas eller erhållas i axiell riktning på de båda yttre sidorna av paret av rotorkämor. Därför kan en kylfläkt med större storlek placeras på varje sida hos paret av rotor- kärnor. Följaktligen kan generatorns längd i axiell riktning minskas och kyleffekten förbättras för att förhindra att temperaturen hos de två energigenererande sektionen avsevärt höjs.

I en andra aspekt anvisas en roterande generator av tandemtyp med en roterande axel, som kan rotera kring en rotationsaxel i generatorn, två energigenererande sektioner placerade intill varandra längs axelriktningen hos den roterande axeln och ett distanselement placerat mellan de energigenererande sektionerna. Varje energigenererande sektion har en rotorkärna av Lundelltyp anbringad på den roterande axeln, en fáltspole lindad på rotorkäman för att göra det möjligt att alstra ett magnetfält i rotorkäman, en statorkärna placerad utanför rotorkärnan på avstånd från den roterande axeln sett i radiell riktning hos den roterande axeln och en statorspole lindad på statorkärnan för att göra det möjligt att generera elektrisk energi genom användning av magnet- fältet. Distanselementet kan vara gjort av magnetiskt material och det år anbringat på eller kopp- lat mellan de energigenererande sektionerna. så att värme som alstras i en de energigenererande sektionerna överförs till den andra energigenererande sektionen genom distanselementet.

Därför kan värme hos den energigenererande sektion som har en högre temperatur företrädesvis avledas genom distanselernentet till den energigenererande sektion som har lägre temperatur och temperaturen i de energigenererande sektionerna kan ytterligare hindras från att stiga extremt. 10 15 20 25 30 529 850 3 I en tredje aspekt anvisas en roterande generator av tandemtyp med en roterande axel, som kan rotera kring en rotationsaxel i generatorn, två energigenererande sektioner placerade intill varandra längs den roterande axelns axelriktning och en momentöveriörande anordning, som till den roterande axeln överför de vridmoment, vilka krävs i de energi genererande sektionerna.

Varje energigenererande sektion har en rotorkärna av Lundelltyp fäst vid den roterande axeln, en fáltspole lindad på rotorkärnan för att göra det möjligt att alstra ett magnetfält i rotorkärnan, en statorkärna placerad utanför rotorkärnan på avstånd från den roterande axeln i radiell riktning från den roterande axeln och en statorspole lindad på statorkärnan för att göra det möjligt att ge- nerera elektrisk energi med hjälp av magnetfáltet. De vridmoment som erfordras i de energigene- rerande sektionerna kan i detta fall vara olika och den momentövertörande anordningen är då pla- cerad på en sida i axiell riktning av den energigenererande sektion, som kräver ett större vridmo- ment, och mitt emot den andra energigenererande sektionen, vilken kräver ett mindre moment.

Därför kan den torsion, som roterande axeln utsätts för, reduceras och den roterande axelns diameter kan då minskas.

I en fiärde aspekt anvisas en roterande generator av tandemtyp med en roterande axel, som kan roteras kring en rotationsaxel i generatorn, två energigenererande sektioner placerade intill varandra längs den roterande axelns axiella riktning och en strörnregulator, som styr de strömmar, vilka avges från de energi genererande sektionerna. Varje energigenererande sektion har en rotor- kärna av Lundelltyp anbringad på den roterande axeln, en fáltspole lindad på rotorkärnan för att göra det möjligt att alstra ett magnetfält i rotorkäman, en statorkärna placerad utanför rotorkäman på avstånd från den roterande axeln i den roterande axelns axiella riktning och en statorspole lin- dad på statorkärnan fór att göra det möjligt att ur magnetfáltet alstra elektrisk energi. Den elekt- riska energi som alstras i de energigenererande sektionerna kan vara olika stor och en strömregu- lator är då placerad sett i axiell riktning på en sida av den energigenererande sektion som genere- rar mindre elektrisk energi och mitt emot den energigenererande sektion som alstrar mer elektrisk energi.

Således kan temperaturen i strömregulatorn hindras från att öka extremt på grund av att den värme som alstras i den energigenererande sektion, som alstrar mindre elektrisk energi, är mindre än den i den andra energigenererande sektionen.

I en femte aspekt anvisas en roterande generator av tandemtyp med en roterande axel som kan roteras kring en rotationsaxel i generatorn, två energigenererande sektioner placerade intill varandra i den roterande axelns axiella riktning och en likriktare som likriktar elektriska växel- strömmar, vilka genereras i de energigenererande sektionerna. Varje energigenererande sektion har en rotorkärna av Lundelltyp fast vid den roterande axeln, en fáltspole lindad på rotorkärnan 10 15 20 25 30 529 850 4 för att göra det möjligt att alstra ett magnetfält i rotorkärnan, en statorkärna placerad utanför ro- torkärnan på avstånd från den roterande axeln i radiell riktning från den roterande axeln och en statorspole lindad på statorkärnan för att göra det möjligt att generera elektrisk energi med hjälp av magnetfáltet. Likriktaren avger en första spänning och en andra spänning från de likriktade strömmama, så den första spänningen är högre än spänningarna hos de likriktade strömmarna och den andra spämiingen.

På grund av att antalet varv hos varje statorspole kan bestämmas så att en lägre spänning än den första alstras, kan således antalet varv hos varje statorspole minskas jämfört med ett fall, vid vilket antalet varv hos statorspolen är bestämt, så att den första spänningen genereras. Dessutom kan ytan hos statorspolens tvärsnitt minskas, så den i statorkärnan alstrade värmen minskas.

KORT FIGURBESKRIVNING Uppfinníngen skall nu beskrivas med hjälp av icke-begränsande utföringsfonner med hän- visning till bifogad ritningar, i vilka: - Fig. 1 är en vertikal tvärsnittsvy av en roterande generator av tandemtyp, tagen längs en axiell riktning hos en roterande axel; - Fig. 2 är en vertikal tvärsnittsvy liknande fig. 1 av en annan utföringsforrn av en roterande gene- rator av tandemtyp; - F ig. 3 är ett kopplingsschema för likriktare i en lcretsanordning för en roterande generator såsom visasi fig. 1 och 2; och - Fig. 4 är ett kopplingsschema liknande fig. 3 för en annan utföringsfonn av likriktare.

DETALJERAD BESKRIVNING F ig. 1 är en vertikal tvärsnittsvy av en utföringsform av en roterande generator av tandem- typ och fig. 2 är en vertikal tvärsnittsvy av en annan utföringsform av en roterande generator av tanderntyp. Såsom framgår av fig. 1 och 2 har en roterande generator av tanderntyp allmänt en roterande axel 4, som kan rotera kring en rotationsaxel hos generatorn, en första roterande ener- gigenererande sektion 2, en andra roterande energigenererande sektion 3 och kylfläktar 9 och 10.

De roterande sektionerna 2 och 3 är placerade intill varandra längs axelns 4 axelriktning.

Den roterande sektionen 2 har en rotorkärna av Lundelltyp läst vid axeln 4, en fältspole 22 lindad på rotorkärnan 21, en statorkäma 23 placerad utanför rotorkärnan 21 på avstånd från axeln 4 i radiell riktning från axeln 4 och en på statorkärnan 23 lindad statorspole 24. På samrna sätt som den roterande sektionen 2 har den roterande sektionen 3 en rotorkärna 31 av Lundelltyp, en fältspole 32, en statorkäma 33 och en statorspole 34.

Rotorkämorna 21 och 31 är placerade mitt emot varandra. Centrum C3 för fältspolen 21 i axiell riktning skiljer sig från eller är placerat en sträcka från centrum Cl för statorkäman 23 i 10 15 20 25 30 529 850 5 axiell riktning mot rotorkärnan 31, så att det fimis en första förutbestämd skillnad D] mellan centra Cl och C3 i axiell riktning. Därför är den elektromagnetiska kraft som verkar på stator- spolen 24 maximerad vid en plats, som är fórskjuten från centrum Cl i riktning mot statorkäman 33 med den första förutbestämda skillnaden Dl i axiell riktning. Centrum C4 för fältspolen 32 i axiell riktning skiljer sig från eller är fórskjutet från centrum C2 hos statorkärnan 33 i axiell rikt- ning i riktning mot rotorkärnan 21, så att det finns en andra förutbestämd skillnad D2 i axiell rikt- ning mellan centra C2 och C4. Därför är den elektromagnetiska kraft som verkar på statorspolen 34 maximerad vid en position, som är förskjuten från dennas centrum C2 i riktning mot stator- kärnan 23 med en andra förutbestämd skillnad D2 i axiell riktning. Följaktligen kan avståndet mellan rotorkämoma 21 och 31 minskas i axiell riktning jämfört med ett fall, i vilket respektive centrum C3 och C4 sammanfaller med centra Cl och C2 i axiell riktning, för att maximera den elektromagnetiska krafl, som verkar på statorspolarna 24 och 34 vid centrum Cl och C2.

Respektive kylfläktar 9 och 10 är placerade på två yttre sidorna av paret rotorkärnor 21 och 31 tageti axiell riktning.

När elektrisk ström tillförs fältspolen 22 eller 32 genereras ett magnetfält i rotorkärnan 21 och 31 under värmealstring. När axeln 3 roterar kring sin axel roterar rotorkämorna 21 och 31 med axeln 4. Därför alstras elektrisk energi i båda statorspolarna 24 och 34 under värmealstring och två spärmingar avges från statorspolarna 24 och 34. Kylfläktarna 9 och 10 kyler de roterande sektionerna 2 och 3 under avgivande av värme till området utanför generatorn.

På grund av att rotorkärnoma 21 och 31 är placerade nära varandra, så att avståndet mellan centra C3 och C4 är mindre än avståndet mellan centra Cl och C2, kan öppna utrymmen tillhan- dahållas i axiell riktning på bägge sidor av paret rotorkämor 21 och 31. Följaktligen kan stora kylfläktar 9 och 10 placeras i de öppna utrymmena och en ökning av generatorns längd i axiell riktning förhindras.

I den i fig. 1 visade utfóringsforinen kan den roterande generatorn vidare ha en kåpa 1, som innesluter de roterande sektionerna 2 och 3 och kylfläktama 9 och 10, en remskiva eller moment- överförare 5, lager 6 och 7, en kretsanordning 8 och ett distanselement ll placerat mellan rotor- kärnoma 21 och 31. Kåpan 1 innefattar en främre kåpa la, en central kåpa lb och en bakre kåpa lc, vilka är förbundna med varandra med hjälp av ej visade genomgående bultar. Axeln 4 upp- bärs, så att den kan rotera med hjälp av lagren 6 och 7 vid den främre och bakre sidan i axiell riktning och en främre del av axeln 4 skjuter ut från den främre kåpan la mot generatorns främre sida. Remskivan 5 är fäst vid den främre delen av axeln 4 för överföring av vridmoment till axeln 4. Kretsanordningen 8 är placerad på den bakre ändsidan och är fäst vid en yttre yta av den bakre kåpan lc. 10 15 20 25 30 529 850 6 Var och en av rotorkärnorna 21 och 31 är sammansatt av ett flertal rotorkämeelement, ej vi- sade, som är anordnade i följd längs en omkrets av axeln 4 så att de omsluter axeln 4. Varje ro- torkärneelement i rotorkärnoma 21 och 31 kan ha en fonn som innefattar en större halv kärna fonnad som ett C i tvärsnitt och hälften av en mindre halv kärna fonnad som ett L, sett i tvärsnitt.

Varje större halv kärna innefattar en centrumdel 211, en poldel 212 och en stiftdel 213 och varje mindre halv kärna innefattar den andra halvan av centrumdelen 211 förbunden med den först nämnda halvan av centrumdelen 211 och en annan poldel 212. Därför har rotorkärnan 21 sin centrumdel 211, sina poldelar 212 och sin stifldel 213 utformade som en helhet för varje element.

Fältspolen 22 är placerad i ett centrumhål i rotorkärnan 21 och är lindad på centrumdelen 211.

Centrum C3 för fáltspolen 22 sammanfaller i huvudsak med centrum för rotorkärnan 21 taget i axiell riktning. På samma sätt kan rotorkärnan 21 innefatta en centrumdel 311, poldelar 312 och en stiftdel 313 för varje element i rotorkäman 31 och fältspolen 32 är lindad på centrumdelarria 311.

Närmare bestämt är rotorkämeeleinenten med de större halva kärnorna på framsidan och rotorkärnelementen med de större halva kärnorna på baksidan anordnade på alternerande sätt i varje rotorkäma 21 och 31 i omkretsriktning med mellanrum uppgående till hälften av delningen hos magnetpolema. I denna utföringsform är varje par av rotorkämeelement i rotorkärnorna 21 och 31 placerade vid samma lägen taget i omkretsriktning som de två större halva kärnorna av dess kämelement, som är placerade på samma, främre eller bakre sida av rotorkärnoma 21 och 31, dvs i samma riktning längs axeln 4.

De halva kärnor, som är placerade på den bakre sidan av rotorkärnan 21, och de halva kär- nor, som är placerade på den fiärnre sidan av rotorkärnan 31, är fastgjorda vid ytan hos distans- elementet 11 så att rotorkärnorna 21 och 31 ligger tätt intill varandra. Distanselernentet 11 kan vara tillverkat av t ex icke-magnetiskt material med en mycket bättre värmeledningstönnåga och kan vara utformat som en ringfomiad bricka, dvs ha samma form som en platt ring. Distansele- mentet 1 1 kan till exempel vara tillverkat av koppar eller aluminium. Följaktligen kan värme som alstrats i en av rotorkärnoma 21 och 31 omedelbart överföras till den andra rotorkärnan. Dess- utom förhindrar distanselementet 11, på grund av att distanselernentet 1 i detta fall är tillverkat av icke-magnetiskt material, att magnetfältet som induceras i var och en av rotorkärnorna 21 och 31 kan störa det magnetfält som induceras i den andra rotorkäman. På så sätt kan oberoende styrning av de två spänningar som alstras i de roterande sektionema 2 och 3 förbättras.

Tre släpringar och tre borstar, ej visade, är placerade på en bakre ändsida av axeln 4 för att mata fältspolarna 22 och 32 med elektrisk ström. En av släpringama utgör en gemensam anslut- ning för fältspolama 22 och 32 och tjänstgör som jordanslutning. De andra två släpringarna 10 15 20 25 30 529 850 7 tjänstgör som anslutningar, genom vilka fältspolarna 22 och 32 matas med elektrisk ström. Elekt- risk ström som matas till fältspolarna 22 och 32 inducerar magnetfält i rotorkärnorna 21 och 31 och riktningama för de magnetiska flödena (131 och KD; i rotorkärnornas 21, 31 centrumdelar 211 och 311 kan anordnas så att de är likadana.

Var och en av statorkärnorna 23 och 33 är sammansatt av ett flertal statorkämeelement, ej visade, som är placerade i följd i omkretsriktningen för att omsluta respektive rotorkärna 21 eller 31 och var och en av statorspolama 24 och 34 har, för var och en av de tre elektriska faserna, en fasspole inskjuten i spår hos statorkärneelementen. Var och en av statorspolama 24 och 34 har en främre ändspoldel respektive en bakre ändspoldel, som skjuter uti axiell riktning från de främre och bakre sidoytorna hos statorspolen.

Antalet varv hos statorspolen 24 som är líndade på statorkäman 23 kan bestämmas att vara större än antalet varv hos statorspolen 34 som är líndade på statorkäman 33, så att statorkärnan 23 alltså är längre än statorkärnan 33 i axiell riktning. Denna skillnad i storlek mellan statorkärnorna 23 och 33 motsvaras av att rotorkärnan 21 är längre än rotorkäman 31 i axiell riktning, så att ro- torkäman 21 är tyngre än rotorkärnan 31, och antalet varv på fáltspolen 22 som är líndade på ro- torkäman 21 kan då också bestämmas till att vara större än antalet varv på fáltspolen 32, som är líndade på rotorkärnan 31. På så sätt genereras en högre spänning VH i den roterande sektionen 2 och en lägre spänning VL (VL < VH) genereras i den roterande sektionen 3.

Kretsanordningen 8 innefattar ett par helvågslikriktare för trefas, ej visade i fig. 1 och 2, och ett par regulatorer, ej visade. Fältströmmar som skall mata fältspolarna 22 och 32 styrs obe- roende av varandra i regulatorerna för styrning av elektriska strömmar och spänningar, som obe- roende av varandra avges av statorspolama 24 och 34. En växelström av den högre spänningen likriktas i en likriktare och en likriktad ström med den högre spänningen avges till de strömför- brukare, som erfordrar den högre spänningen. En växelström med den lägre spärmingen likriktas i den andra likriktaren och en likriktad ström av den lägre spänningen avges till de strömíörbru- kare, som kräver den högre spänningen.

Kylfläkten 9 är fäst vid poldelarna 212 hos de halva kärnor, som är placerade på framsidan av rotorkärnan 21, och kylfläkten 10 är fäst vid poldelama 312 hos de halva kärnor, som är place- rade på baksidan av rotorkärnan 31. Båda kylflälctarna 9 och 10 har centrifugalkylblad, ej visade.

När kylfläktarna 9 och 10 roterar med rotorkärnorna 21 och 31 accelererar kylfläkten 9 luft mot- tagen från inloppshål upptagna i den främre åndväggen i den främre kåpan la och kylfläkten 10 accelererar luft mottagen írån inloppshål upptagna i den bakre åndväggen i den bakre kåpan lc.

Den luft som accelererats i fläkt 9 passerar genom rotorkärnan 21 och statorspolens 24 änddelar och avges till området utanför generatorn genom utloppshål upptagna i sidoväggarna i den främre 10 15 20 25 30 529 850 8 och den centrala kåpan la och lb. Lufien som accelererats i fläkt 10 passerar genom rotorkäman 31 och änddelama av statorspolama 34 och avges till området utanför generatorn genom utlopps- hål upptagna i sidoväggama i den centrala och den bakre kåpan lb och 1c.

Härnäst skall ett samband mellan kyleffekt och utformningen av de roterande sektionerna 2 och 3 beskrivas.

En konventionell roterande generator av tanderntyp är anordnad, så att om dess elektromagnetiska egenskaper förbättras tas inte hänsyn till att den roterande generatorns längd i axiell riktning ökas. Närmare bestämt fastställs centrumläget för det magnetiska fält som induce- ras i varje rotorkärna att sammanfalla med centrumläget i axiell riktning för motsvarande stator- kärna. På grund av att centrumläget för det magnetiska fältet sammanfaller med centrurnläget i axiell riktning hos en fáltspole bestäms centrumläget för fáltspolen att sarnmanfalla med cent- rurnläget i axiell riktning för statorkäman. I detta fall blir avståndet mellan centrumlägena för två fältspolar i två rotorkärnor som är anordnade i tandern lika med avståndet mellan mittpunkterna för de två statorkämoma, så att ett dött utrymme oundvikligen bildas mellan rotorkärnorna, vilket ökar den roterande generatorns längd i axiell riktning. Maximal längd för det döda utrymmet i axiell riktning är lika med avståndet mellan statorkämoma, vilket är större än summan av längden för en änddel av den ena statorspolen och längden för en änddel av den andra statorspolen. När den roterande generatorn har en sådan utformning, att det är svårt att installera en kylflâkt mellan rotorkämoma, förlänger detta döda utrymme i hög grad den roterande generatorn i axiell riktning.

I motsats till detta är i denna utföringsform centrum C3 för fáltspolen 22 förskjutet eller placerat en sträcka från centrum Cl för statorkäman 23 i axiell riktning och förskjutet i riktning mot rotorkärnan 31 och centrum C4 för fältspolen 32 är förskjutet eller placerat en sträcka från centrum C2 för statorkäman 33 i axiell riktning och förskjutet i riktning mot rotorkärnan 21. Följ- aktligen kan avståndet mellan rotorkäinorna 21 och 31 minskas och utrymmet mellan rotorkär- norna 21 och 31 minskas och användas enbart för distanselementet 11.

Läget för den främre ändytan hos rotorkäman 21 sammanfaller till exempel i stort med lä- get för den främre ändytan hos statorkäman 23 i axiell riktning. Den bakre ändytan för rotorkär- nan 21 är placerad så att den är förskjuten från läget för den bakre ändytan för statorkäman 23 i riktning mot generatoms bakre sida och läget för den bakre ändytan för rotorkärnan 21 samman- faller också i huvudsak med läget för den bakersta ytan för den bakre änddelen av statorspolen 24 i axiell riktning. På samma sätt sammanfaller läget för den bakre ändytan för rotorkäman 31 i hu- vudsak med läget för den bakre ändytan hos statorkäman 33 i axiell riktning. Den främre ändytan hos rotorkäman 31 är placerad, så att den är förskjuten från läget för den främre ändytan hos sta- torkäman 33 i riktning mot generatorns främre sida och läget för den främre ändytan hos rotor- 10 15 20 25 30 529 850 9 kärnan 31 sammanfaller också i huvudsak med läget i axiell riktning för den allra längst fram lig- gande delen av den främre änddelen av statorspolen 34. l detta fall är avståndet mellan den inre väggen i den 'främre kåpan la och den främre änd- ytan hos rotorkärnan 21 större än längden för den fiämre änddelen av statorspolen 24 i axiell rikt- ning. På så sätt kan kylfläkten 9 placeras, så att den är inriktad med den främre änddelen av sta- torspolen 24 i radiell riktning och en större kylfläkt 9 kan installeras i utrymmet mellan den främre kåpan la och rotorkäman 21. På samma sätt är avståndet mellan den inre väggen hos den bakre kåpan le och den bakre ändytan hos rotorkäman 3l större än längden av den bakre ändde- len av statorspolen 34 i axiell riktning. Därför kan kylfläkten 10 placeras inriktad med den bakre änddelen hos statorspolen 34 i radiell riktning och en större kylfläkt 10 kan installeras i utrymmet mellan den bakre kåpan lc och rotorkärnan 31.

Följaktligen kyler fläktarna 9 och 10 effektivt rotorkärnorna 21 och 31, fältspolama 22 och 32 och statorspolarna 24 och 34. Även om rotorkämorna 21 och 31 roterar med låg hastighet kan på så sätt en stor lufivolym, som accelererats i fläktarna 9 och 10 tillräckligt kyla de roterande sektionerna 2 och 3. Därför kan försämring av isoleringsfönnågan i harts som spolar och lind- ningar är täckta med dämpas eller förhindras.

Hämäst skall värmeavledning genom användning av distanselementet ll beskrivas i detalj.

När den värmemängd eller värmeintensitet, som alstras i en av de roterande sektionerna 2 och 3, varvid intensiteten till exempel definieras som värmemängd alstrad per volymsenhet, sär- skilt i fältspolarna 22 och 32, är större än den, som alstras i den andra roterande sektionen, kan distanselementet 11 som har en högre värmeledningsfórxnåga avleda den större alstrade vänne- mängden eller värmeintensiteten till den andra roterande sektionen. På så sätt kan distansele- mentet ll förhindra, att de roterande sektionerna 2 och 3 blir extremt upphettade. Till exempel behöver inte den roterande sektionen 2 alltid generera elektrisk energi utan kan ibland enbart ge- nerera en högspärming för att förse strömförbrukare, som erfordrar en sådan hö gspänning, med elektrisk ström. Den roterande sektionen 3 kan till exempel alltid generera en låg spänning för att förse strömförbrukare, som erfordrar en låg spänning, med elektrisk ström. När den roterande sektionen 2 inte genererar någon elektrisk energi, avleder distanselernentet ll, som har en högre värmeledningsförrnåga, i fältspolen 32 alstrad värme till rotorkäman 21. Därför kan distansele- mentet ll undertrycka en ökning av temperaturen i fáltspolen 32, varigenom på så sätt en ökning av den elektriska resistansen i fältspolen 32 också förhindras och därigenom kan distanselementet lll undertrycka en försämring av den elektriska isoleringsförrnågan hos det harts som täcker fältspolen 32 och dess lindningar. När den roterande sektionen 2 genererar elektrisk energi kan den roterande sektionen 3 sällan generera elektrisk energi med full last. Därför avleder distans- 10 15 20 25 30 529 850 10 elementet ll värme som alstrats i fältspolen 22 till rotorkärnan 31, varigenom en ökning av tem- peraturen i fältspolen 22 undertrycks, och därigenom kan distanselementet ll undertrycka en för- särnring av den elektriska isoleringsförmågan för harts som täcker fältspolen 22 och dess lind- ningar.

I denna utföringsforrn är distanselementet ll tillverkat av icke-magnetiskt material för att reglera magnetfält, som induceras i rotorkämoma 21 och 31, oberoende av varandra. I en annan utföringsfonn kan emellertid distanselernentet 11 vara tillverkat av magnetiskt material såsom mjukjärri för att åstadkomma en magnetisk väg som är gemensam för de halva kärnor vilka är placerade på den bakre sidan av rotorkärnan 21 och de halva kärnor som är placerade på den 'frärnre sidan av rotorkärnan 31. I detta fall kan, såsom visas i fig. 1, riktningarna för magnetflö- dena (D, och CD; som induceras i rotorkärnoma 21 och 31 bestämmas, så att den magnetiska flö- destätheten reduceras i de halva kärnor, som ligger intill varandra, genom distanselementet ll.

Härnåst skall förhållandet mellan lågena för rotorkämorna 21 och 31 beskrivas med beak- tande av remskivan 5.

På grund av att rotorkärnan 21 är tyngre, dvs har en större massa än rotorkärnan 31, är det vridmoment, som erfordras i rotorkärnan 21 större än det, som erfordras i rotorkäman 31. Rotor- käman 21 är placerad på främre sidan på vilken rernskivan 5 är förbunden med axeln 4 och rotor- kärnan 31 är placerad på den bakre sidan. Därför är avståndet mellan rotorkärnan 21 och remski- van 5 mindre i axiell riktning än avståndet mellan rotorkärnan 31 och remskivan 5 i axiell rikt- ning. När axeln 4 roterar under mottagande av ett vridmoment från remskivan 5 kan i detta fall graden av torsion som verkar på axeln 4 reduceras, jämfört med ett fall i vilket en roterande gene- rator har rotorkärnan 21 placerad på baksidan och rotorkärnan 31 placerad på frarnsidan. Följakt- ligen kan diametem för axeln 4 minskas och fortfarande möjliggörs att samma vridmoment över- förs med axeln.

Hämäst skall utfonnningen av kretsanordningen 8 i generatorn beskrivas.

På grund av att antalet varv i varje spole i den roterande sektionen 2 är större än i den rote- rande sektionen 3, är värmemängden eller värmeintensiteten som alstras i den roterande sektionen 2 större än i den roterande sektionen 3. Därför blir ternperaturen i den främre kåpan la nära den roterande sektionen 2 högre än i den bakre kåpan lc nära den roterande sektionen 3. Under anta- gande av att kretsanordningen 8, särskilt likriktarna som innefattas däri, upphettas över en maxi- malt tillåten temperatur, kan inte kretsanordningen 8 längre styra strömmar och spänningar som avges från statorspolama 24 och 34. För att förhindra en ökning av temperaturen hos kretsanord- ningen 8 placeras kretsanordningen 8 sä långt som möjligt från den roterande sektionen 2. Krets- anordningen 8 kan t ex placeras på den yttre väggen av den bakre kåpan lc. 10 15 20 25 30 529 850 11 Härnäst skall utformningen av rotorkärneelementen beskrivas.

I den i fig. 1 visade generatorn har varje par rotorkärneelement 21 och 31 hos rotorerna 21 och 31, vilka är placerade vid samma läge i omkretsriktning, två större halva kärnor placerade på samma, främre eller bakre, sida av rotorkärnorna 21 och 31, dvs i samma riktning längs axeln 4.

Såsom visas i fig. 2, kan varje par rotorkärneelernent hos rotorkärnorna 21 och 31 vilka är place- rade vid samma läge i omkretsriktningen emellertid ha två större halva kärnor placerade på olika sidor av rotorkärnorna 21 och 31. På grund av att varje stiñdel 213 vilken är placerad på den bakre sidan av rotorkärrian 21 och motsvarande stiftdel 313 vilken är placerad på den främre si- dan av rotorkärnan 313, är placerade intill varandra, kan i denna utföringsform läckage av mag- netiska flöden i rotorkärnorna 21 och 31 effektivt reduceras.

Hämäst skall likriktning i kretsanordningen 8 beskrivas i detalj.

Fig. 3 är ett kopplingsschema för likriktare vilka innefattas i kretsanordningen 8 enligt en utfóringsforrn. Statorspolen 24 är såsom visas i fig. 3 sammansatt av en fasspole 24U fór en fas U, en fasspole 24V för en fas V och en fasspole24W fór en fas W. Statorspolen 34 är samman- satt av en fasspole 34U för fas U, en fasspole 34V för fas V och en fasspole 34W för fas W. Fas- spolarna i statorspolama 24 och 34 är förbundna i serie med varandra för varje fas.

Ingångsanslutningar för spolarna 34U, 34V och 34W är förbundna med varandra vid en neutral punkt och derma neutrala punkt är jordad. Utgångsanslutriingarna för spolarna 34U, 34V och 34W är förbundna med en gemensam anslutning för lägre spänning genom en helvågslikriktare 102 för trefas. Utgångsanslutningama för spelarna 24U, 24V och 24W är förbundna med en ge- mensam anslutning fór högre spänning genom en helvågslikriktare 101 för trefas och en brytare 103.

Trefasvåxelström genereras alltid i statorspolen 34 och likriktas i likriktaren 102 för erhål- lande av en likriktad ström med en lägre spänning VL (VL = 12V). Då avges den likriktade strömmen till strömförbrukare som erfordrar den lägre spänningen VL. När andra elektriska för- brukare erfordrar elektrisk energi med en högre spänning VH (VH = 42V) ställs brytaren 103 i läge på och en fältström anbringas på fáltspolen 22. Därför ökar spänningen hos den del av växel- strömmen som alstras i statorspolen 34 med ett förbestämt värde V1 och en elektrisk växelström som avges från Statorspolen 24 likriktas i likriktaren 101 för erhållande av en likriktad ström med den högre spänning VH (VH = V1 + VL). Sedan avges den likriktade strömmen till strömförbru- kama.

Jämfört med ett fall vid vilket en växelström med den högre spänningen VH genereras i statorspolen 24 oberoende av den lägre spänningen VL som genereras i statorkärnan 34, kan följ- aktligen antalet varv i varje fasspolen i Statorspolen 24 minskas, eftersom spänningsökningen i 10 15 20 25 30 529 850 12 statorspolen 24 är liten. Dessutom kan tvärsnittsytan hos varje fasspole i statorspolen 24 förstöras beroende på att antalet varv minskar, så att den i fasspolen alstrade värmen kan reduceras.

Fig. 4 är ett kopplingsschema för likriktare som ingår i kretsanordningen 8 enligt en annan utföringsform.

Respektive ingångsanslutning hos likriktaren 101 är såsom visas i fig. 4 ansluten till utgångsanslutningar hos likriktaren 102 och är förbunden med en gemensam anslutning för lägre spänning. Ingångsanslutningarna hos likriktaren 102 är jordade och utgängsanslutningarna hos likriktaren 101 är förbundna med en gemensam anslutning för högre spänning. Anslutningar hos statorspolen 24 är förbundna med varandra vid en neutral punkt och andra anslutningar hos sta- torspolen 24 är förbundna med likriktaren 101. Anslutningar hos statorspolen 34 är förbundna med varandra vid en neutral punkt och andra anslutningar hos statorspolen 34 är förbundna med likriktaren 102.

Växelström med lägre spänning VL genereras alltid i statorspolen 34 under det att en fält- ström styrs som levereras till fältspolen 32 och strömmen likriktas i likriktaren 102. Då avges en likriktad elektrisk ström med den lägre spänningen VL. När andra elektriska förbrukare erfordrar elektrisk energi med den högre spänningen VH, ökas spänningen hos den i likriktaren 102 likrik- tade strömmen i2 i statorkäman 24 med ett förbestämt värde V1, varvid en fältström styrs som levereras till fältspolen 22 och strömmen i2 likriktas i likriktaren 101 för erhållande av en likrik- tad ström i2 med den högre spänningen VH (VH = V1 + VL). Sedan avges den likriktade ström- men i2 till strömförbnikarna.

Därför kan på samma sätt som i den i fig. 3 visade kretsanordningen 8 antalet varv i varje fasspole i statorspolen 24 minskas och tvärsnittsytan för varje fasspole i statorspolen 24 förstöras.

Följaktligen kan den värme som genereras i fasspolen reduceras.

Jämfört med den i fig. 3 visade kretsanordningen 8 anpassas dessutom fältströmmen som levereras till fältspolen baserat på den elektriska potentialskillnaden eller den lägre spänningen VL mellan en ingängssida och en utgångssida hos likriktaren 102 för att styra den lägre spän- ningen VL och den fältström som levereras till fältspolen 22 anpassas baserat på den elektriska potentialskillnaden mellan en ingångssidan och en utgångssida hos likriktaren 101 för styrning av den högre spänningen VH. Följaktligen kan styrningen av den högre spänningen VH och den lägre spänningen VL utföras oberoende av varandra på samma sätt som i ett fall, vid vilket lik- riktama 101 och 102 drivs oberoende av varandra.

Claims (9)

10 15 20 25 30 35 529 850 1 3 PATENTKRAV

1. Roterande generator av tandemtyp innefattande: - en roterande axel (4) som kan rotera kring en rotationsaxel hos generatom; - två energigenererande sektioner (2, 3) placerade intill varandra längs axelriktningen hos den roterande axeln, varvid varje energigenererande sektion har en rotorkäma (21, 31) av Lundelltyp fast vid den roterande axeln, en faltspole (22, 32) lindad på rotorkärnan av Lundelltyp tör att möjliggöra genererandet av ett magnetfält i rotorkärnan av Lundelltyp, en statorkärna (23, 33) placerad utanför rotorkärnan av Lundelltyp på avstånd från den roterande axeln i radiell riktning från den roterande axeln och en statorspole (24, 34) lindad på statorkärnan för att möjliggöra genererandet av elektrisk energi med hjälp magnetfaltet; och - en kylande sektion, som kyler de energigenererande sektionerna (2, 3), varvid rotorkärnoma (21, 31) är placerade mitt emot varandra så att centrum (C13, C4) for faltspolen (22, 32) hos varje energigenererande sektion i axiell riktning är törskjutet från centrum (Cl, C2) för statorkärnan (23, 33) hos den energigenererande sektionen i axiell riktning mot den andra energigenererande sektionen och den kylande sektionen har två fläktar (9, 10) placerade på bägge sidor av paret av rotorkärnor i axiell riktning.

2. Roterande generator enligt krav 1, kännetecknad av ett distanselement (ll) placerat mellan de energigenererande sektionema (2, 3) och fastgjort vid de energigenererande sektionerna, så att den värme som alstras i en av de energigenererande sektionerna överförs genom distanselementet till den andra energigenererande sektionen.

3. Roterande generator enligt något av krav 1 - 2, kännetecknad av en momentöverztörande anordning (5), vilken är anordnad att till den roterande axeln (4) överföra vridmoment som erfordras i de energi genererande sektionerna (2, 3), varvid vridmomenten skiljer sig från varandra och den momentöveriörande anordningen är placerad på en utsida av den energigenererande sektion, som erfordrar ett större vridmoment i axiell riktning, och mittemot den andra energigenererande sektionen, vilken erfordrar ett mindre vridmoment.

4. Roterande generator enligt något av krav 1 - 3, kännetecknad av en strörnregulator som är anordnad att styra strömmar vilka avges från statorspolarna (24, 34), varvid mängden elektrisk energi eller intensiteten av elektrisk energi i de energigenererande sektionerna (2, 3) skiljer sig ~ från varandra, varvid strörnregtllatorn är placerad på sidan av den energigenererande sektion, som alstrar en mindre mängd elektrisk energi eller en mindre intensitet av elektrisk energi, och mitt emot den andra energigenererande sektionen, som alstrar en större elektrisk energimångd eller en högre elektrisk energiintensitet i axiell riktning.

5. Roterande generator enligt något av krav 1 - 4, kännetecknad av en likriktare anordnad for likriktriing av växelströmrnar erhållna från den elektriska energi som genereras i statorspo- 10 15 20 529 850 14 lama (24, 34) och fór avgivande av en första spänning och en andra spänning baserade pa de likriktade strömrnarna, varvid likriktaren alstrar den första spärmingen från spärmingar hos de likriktade strörnmarna så att den första spänningen är högre ån spänníngarna »för de likrilftade strömmama och den andra spänningen;

6. Roterande generator enligt något av krav 1 - 5,- kännetecknar! av att centrum i-»axiell riktning hos rotorkärnan (21 ,. 31) i varje energigenererande sektion (2, 3) i huvudsak är detsamma som centrum för fáltspolen -(22, 32) i den energigenererande sektionen.

7. Roterande generator enligt något av krav l - 6, kännetecknad av - att rotorkärnan (21, 3 l) i varje energigenererande sektion (2, 3) har en sidoyta på» en motstående sida hos den andra energigenererande sektionen och att statorkärnan (23, 33) hos varje energigenererande sektion har en sidoyta på en rnotstående sida hos den andra energigenererande sektionen, I i - att läget för sidoytan hos rotorkärnan (21, 31) i varje energigenererande sektion i huvudsak är detsamma som läget i axiell riktning för sidoytan hos statorkärnan (23, 33) i den energigenererande sektionen, - att änddelen hos statorspolen (24, 34) skjuter ut från sidoytan hos statorkärnan i axiell riktning i varje energigenererande sektion, och - att ky1fläktan1a(9, 10) är placerade vid sidoytoma för rotorkämoma (21, 31).

8. Roterande generator enligt något av krav l - 7, kännetecknar! av att en strörnregulator är anordnad att styra strömmar som avges från statorspolarna (24, 34) oberoende av varandra.

9. Roterande generator enligt något av krav l - 8, kännetecknar! av att bägge kylfläktarria (9, lO)-har kylande centrifrlgalblad fasta vid motsvarande rotorkärna (21, 31) för att därigenom rotera kring den roterande axeln (4) och att den kylande luften accelereras av de kylande centrifugalbladen för att kyla motsvarande energigenererande sektion (2, 3).