NL8501670A - Inrichting voor het tot rotatie aandrijven van een wiel. - Google Patents

Description

* / ;» 1 ^* N.0. 33131

Inrichting voor het tot rotatie aandrijven van een wiel.

De uitvinding betreft een inrichting voor het tot rotatie 5 aandrijven van ten minste één wiel of schijf. In het bijzonder betreft de uitvinding zo'n inrichting voor het aandrijven van een wegvoertuig zoals een personenauto.

Tot nu toe worden, voor het aandrijven van een wegvoertuig overwegend verbrandingsmotoren met heen en weer beweegbare zuigers, 10 met, met een krukas verbonden zuigerstangen toegepast, waarbij verder een koppeling, een versnellingsbak en een differentieel aanwezig moeten zijn.

Het effectieve energierendement van deze bekende inrichtingen is maximaal ongeveer 25%. Bovendien kunnen slechts een gering aan-15 tal soorten brandstoffen worden toegepast. Verder is de emissie van schadelijke stoffen, door de verbranding van de brandstoffen bij een aanzienlijk hogere druk dan de atmospherische druk, een veelvoud van de emissie welke onstaat bij atmospherische druk.

Het doel van de uitvinding is een aandrijf inrichting in het 20 bijzonder voor een wegvoertuig te verschaffen die een aanzienlijk hoger energierendement en een aanzienlijk lagere emissie van schadelijke stoffen heeft.

Dit doel wordt bereikt doordat de inrichting volgens de uitvinding een rotatiemotor-samenstel anvat met twee in eikaars 25 verlengde liggende assen die elk met een eigen snelheid tot rotatie kunnen worden aangedreven, terwijl op elke as een vliegwiel of vliegwielsamenstel is bevestigd en de rotor van een generator die verder een stator omvat en leidingen voor het geleiden van de, bij het roteren van de rotor, opgewekte elektrische stroan naar ten minste één 30 electromotor die is gekoppeld met het aan te drijven wiel.

Bij voorkeur wordt het rotatiemotor-samenstel gevormd door een turbine met twee elk op een as gemonteerde en van schoepenkrarisen voorziene schijven waarbij de schoepenrijen van de ene schijf tussen die van de andere schijf liggen en een bron voor een gas of damp onder 35 druk aanwezig is met middelen voor het in de turbine leiden van dit gas.

Een op deze wijze uitgevoerde inrichting heeft een zeer hoog effectief energierendement doordat uitsluitend rotatiebewegingen plaats vinden, de door de turbine, die op zichzelf reeds een hoog 40 rendement heeft, geleverde kinetische energie wordt opgeslagen in de Λ -= τ, 3- =1 " 1 . I j ....... ..... 1 ———————— »· ί 2 vliegwielen óf vliegwielsamenstellen zodat een constante turbinebelasting optreedt, en de uiteindelijke electrische aandrijving de mogelijkheid geeft van het terugkoppelen van rem-energie. Verder is het mogelijk bij langdurige stilstand, in het bijzonder 's nachts de 5 aandrijf inrichting via het stroomnet, tegen geringe kWh-kosten "op te laden". Doordat bij de turbine de twee van schoepenkransen voorziene schijven en daardoor tevens de twee vliegwielen of tegengestelde richtingen roteren, zullen de giroscopische effecten van deze roterende massa's worden geneutraliseerd. Bovendien vergt de in-10 richting geen koppeling, differentieel en aandrijfassen, zodat het totale gewicht van de bewegende delen aanzienlijk geringer is dan bij de bekende inrichting met als gevolg een energiebesparing..

Bij voorkeur staan de twee assen van de turbine verticaal.

Op voordelige wijze is ten minste één van de assen hol uit-15 gevoerd en is binnen deze as een axiale toevoer voor het gas onder druk aangebracht die uitmondt in een kamer met radiaal naar de schoepenkrart-sen gerichte uitstrocmmondstukken, waardoor een compacte constructie wordt verkregen.

Bij voorkeur zijn de turbine en de vliegwielen of vlieg-20 wielsamenstellen binnen een gesloten huis gelegen, welk huis ten minste één afvoeropening voor de uit de turbine stromende gas of damp heeft, welke opening is aangesloten op een leiding die naar een condensor en verdichtingspomp leidt, terwijl deze pomp via een leiding in verbinding staat met een ketel die is voorzien van verwarmingsmiddelen.

25 Op deze wijze is een gesloten systeem verkregen, waarbij door de verwarming van de ketel een zich daarin bevindende vloeistof, bijvoorbeeld water, in een damp onder druk wordt omgezet voor het aandrijven van de turbine. Na uit de turbine, in het huis te zijn gestrooid, komt de damp in de condensor, waarna de pomp de uit de damp 30 gecondenseerde vloeistof weer op druk in de ketel pcmpt. In het huis heerst dus een onderdruk zodat de vliegwielen een geringe weerstand ondervinden. Voor de verwarming van de ketel kunnen in wezen alle beschikbare vloeibare brandstoffen worden gebruikt, zoals dieselolie, benzine, alcohol, propaan enzovoorts, waarbij deze brandstoffen totaal 35 kunnen worden verbrand tot, voor het milieu aanvaardbare schone ver-brandingsprodukten.

De inrichting volgens de uitvinding levert bovendien het voordeel op, dat ondanks de met zeer hoge snelheid roterende turbines op zeer eenvoudige wijze een zeer soepele snelheidsregeling, reeds van-40 uit stilstand, van een met deze inrichting uitgerust voertuig mogelijk 8501670 3 * is, zonder gebruik van tandwiel- of andere overbrengingen.

Deze inrichting is gekenmerkt door althans een asynchroon-ïiDtor voorzien van twee rotatiesymmetrische, tegenover elkaar gelegen en afzonderlijk te bekrachtigen hoofdveldwikkelingen, die elk in een 5 tussen deze wikkelingen gelegen gebied een electrisch draaiveld kunnen opwekken en daartoe elk met een van de generatoren kunnen worden verbonden, welke verbindingen zodanig zijn, dat de beide draaivelden in tegengestelde richting roteren? synmetrische ankerveldwikkelingen, opgesteld in het genoemde tussengelegen gebied, welke ankerveldwikkelin-10 gen door de genoemde draaivelden kunnen worden doorlopen, waarbij een van de hoofdveldwikkelingen en/of de ankerveldwikkelingen draaibaar era een as zijn opgesteld en een van deze wikkelingen met een aandrijfas is gekoppeld, een en ander zodanig, dat deze wikkelingen gaan roteren met een snelheid gelijk aan het verschil tussen de snelheden van de beide 15 draaivelden, afgezien van eventuele slip.

De electrische asynchroonmotoren worden bij de inrichting volgens de uitvinding bekrachtigd door een verschildraaiveld, dat ondanks de zeer hoge draaiveldtoerentallen van de afzonderlijke, in tegengestelde richtingen roterende draaivelden, aanvankelijk een rota-20 tiesnelheid gelijk aan nul kan bezitten.

Bij voorkeur zijn de hoofdveldwikkelingen en de ankerwikke-lingen uitgevoerd als cm een as draaibare platte schijven, terwijl de ankerwikkelingen bij voorkeur bestaan uit twee afzonderlijke en vast ten opzichte van elkaar opgestelde parallelle schijfvormige kortsluit-25 ankerwikkelingen, waarbij elke ankerwikkeling samenwerkt met een van de draaivelden. De heide kortsluitankerwikkelingen moeten zoveel mogelijk magnetisch van elkaar zijn geïsoleerd.

De uitvinding wordt nader beschreven onder verwijzing naar de tekening, waarin: 30 Figuur 1 schematisch een inrichting volgens de uitvinding toont,

Figuur 2 een axiale doorsnede van de turbine en bijbehorende delen weergeeft,

Figuur 3 toont een electrisch schema voor het voeden van 35 een motor met behulp van de door de turbine aangedreven generatoren?

Figuur 4 toont een axiale doorsnede van een schijvenmotor volgens figuur 3?

Figuur 5 toont een axiale doorsnede van een conventioneel uitgevoerde motor, die bij de inrichting volgens de uitvinding kan wor-40 den toegepast.

. » Λ “J / s ; .¾ V J Λ ί I) . >4 * J - J/ ... . . . .........

4

Zoals getoond in figuur 1 cmvat de inrichting een ketel 1 met een toevoer 2 voor hete verbrandingsgassen afkomstig van een verder niet getoonde verbrandingsinrichting, en een afvoer 3 voor deze gassen, zodat door deze hete verbrandingsgassen, een vloeistof, bijvoorbeeld 5 water, binnen de ketel 1 tot een damp onder druk wordt omgezet. Door middel van de leiding 3 is de ketel 1 verbonden met een binnen in het huis 4 aangebrachte, in figuur 2 getoonde turbine. Het huis 4 staat via de leiding 5 in verbinding met een condensor 6 die via de leiding 7 in verbinding staat met de ketel 1, in welke leiding 7 een verdichtings-10 pomp 8 is opgenomen.

Vanuit het huis 4 lopen elektrische leidingen 9 en 10 naar een schakelinrichting 11 en van deze schakelinrichting loopt een elec-trische leiding 12 naar een electrcmotor 13.

Zoals getoond in figuur 2 is binnen het huis 4 een turbine 15 14 gemonteerd, die twee van schoepenkransen voorziene schijven 15 en 16 omvat, waarbij de schoepenrijen 15’ yan schijf 15 tussen de schoepenrijen 16' van de schijf 16 liggen. De schijven 15 en 16 zijn elk op een eigen holle as respectievelijk 17 en 18 gemonteerd die door middel van de lagers 19 respectievelijk 20 cm een met het huis 4 verbonden cen-20 traal lichaam 21 kunnen roteren. Door het centrale lichaam 21 loopt een axiaal kanaal 22 dat bij 22' is verbonden met de leiding 3 voor het naar de turbine voeren van de in de ketel 1 opgewekte damp onder druk. Het kanaal 22 mondt uit in een kamer 23 die is voorzien van radiale, naar de schoepenkransen 15', 16' gerichte uitstrocmmondstukken 24.

25 Om de assen 17 en 18 zijn vliegwielsamenstellen 25 respec tievelijk 26 bevestigd, waarin de energie van de turbine 14 kan worden opgeslagen. Deze vliegwielsamenstellen zijn opgebouwd uit een aantal vliegwielschijven 251, 261, die bij voorkeur uit een met vezels versterkte kunststof zijn vervaardigd. De dikte van elke schijf neemt 30 exponentieel af in radiale richting, waardoor een gelijkmatige span-ningsverdeling in de schijf wordt verkregen, zodat een optimale hoeveelheid arbeidsvermogen van beweging kan worden bereikt.

Verder zijn de assen 17 en 18 gekoppeld met een rotor 27 respectievelijk 28 van een generator die verder de stator 27' respec-35 tievelijk 28' omvat. De rotor 27, 28 kan worden voorzien van sterke permanente magneten 29 respectievelijk 30. In plaats van deze permanente magneten kunnen ook afzonderlijk bekrachtigde electrcmagneten worden toegepast. De generatoren 27, 27' en 28, 28' zijn via de electrische leidingen 9 respectievelijk 10 verbonden met de schakelinrichting 11.

40 Figuur 3 toont een electrisch principeschema, dat weergeeft 83 0 I o / u 5 ' · ί op welke wijze de motor 13 door de generatoren 27 , 271 en 28, 28' wordt bekrachtigd.

De motor 13 is daartoe voorzien van twee hoofdveldwikkelin-gen 31 en 32, waarbij de hoofdveldwikkeling 31 wordt aangedreven door 5 generator 27 en de hoofdveldwikkeling 32 door generator 28. In figuur 3 zijn de electrische verbindingslijnen door een enkele lijn aangegeven.

De voorkeur gaat bij dit soort aandrijfmiddelen vanzelfsprekend uit naar driefasenbedrijf, vanwege het daarbij opwekken van draaivelden. De enkele lijnen in figuur 3 stellen derhalve in dat geval drie afzonder-10 lijke geleiders voor.

De hoofdveldwikkelingen 31 en 32 worden zodanig met de generatoren 27 en 28 verbonden, dat de door de hoofdveldwikkelingen 31 en 32 in de ruimte tussen deze hoofdveldwikkelingen opgewekte draaivelden in tegengestelde richting roteren. In deze ruimte bevinden zich de 15 statorwikkelingen 33. Deze bestaan bij voorkeur uit twee afzonderlijke kooiankerwikkelingen, waarvan er een in hoofdzaak wordt beïnvloed door het veld van de hoofdwikkeling 31 en de andere door het veld van de hoofdwikkeling 32. Deze beide kooiankerwikkelingen moeten derhalve zoveel mogelijk magnetisch van elkaar worden geïsoleerd.

20 Bij voorkeur werken de ankerwikkelingen als los meedraaien de ankerwikkeling, terwijl een van de hoofdveldwikkelingen 31 of 32 vast met de aandrijfas van de motor is verbonden.

De ankerveldwikkeling 33 wordt aangedreven door het verschil tussen de beide draaivelden. Als de beide generatoren 27 en 28 en 25 dus ook de daarmee gekoppelde turbines derhalve met gelijke toerentallen draaien zal er geen versehilveld optreden en zal de motor 13 stil blijven staan. Om nu een verschildraaiveld te creëren moet een van de turbines en de daarmee gekoppelde generatoren langzamer of sneller gaan draaien dan de andere. Dit kan worden bestuurd door regeling van de be-30 krachtiging van de draaistrocmgeneratoren 27 en 28. Bij het variëren van de elektrische bekrachtiging zal een van de turbines meer of minder energie aan de bijbehorende hoofdveldwikkeling van de aangesloten motor leveren dan de andere, waardoor deze laatste turbine sneller of langzamer zal gaan draaien en er een verschildraaiveld zal optreden. Deze 35 regeling van de bekrachtiging kan uiterst soepel geschieden, zodat het snelheidsverschil tussen de turbines vanaf nul zeer geleidelijk kan toenemen. Dit betékent dat de aangesloten motor ode zeer geleidelijk vanaf stilstand op snelheid kan worden gebracht, wat voor een voertuig vanzelfsprekend uitermate belangrijk is.

40 Figuur 4 toont een axiale doorsnede van een voorkeursuit- i -> 5 7 * ^ A ί

- V

6 i voeringsvorm van een motor volgens de uitvinding. Dit is een zogenaamde schijvenmotor, waarbij de wikkelingen zijn aangebracht op platte schijven, die ofwel stilstand, zoals de hoofdveldwikkeling 31, ofwel met de aandrijfas van de motor zijn verbonden, zoals hoofdveldwikkeling 32.

5 De hoofdveldwikkeling 31 is hier over twee afzonderlijke schijven verdeeld, die in het rechter respectievelijk het linker deel van de motor 13 zijn opgesteld. Midden tussen deze twee hoofdveldwikke-lingen 31 bevindt zich de hoofdveldwikkeling 32, eveneens als schijf uitgevoerd en star gekoppeld met de as 34 van de motor. Aan weerszijden 10 van deze schijfvormige hoofdveldwikkeling 32 bevinden zich ankerwikke-lingen 33. Deze zijn los draaibaar om de as 34. De hoofdveldwikkeling 32 wordt door sleepringen 35 gevoed.

De ankerwikkelingen 33 zijn voorzien van twee ankerwikke-lingen, een die samenwerkt met de hoofdveldwikkeling 31 en een andere 15 die samenwerkt met de hoofdveldwikkeling 32.

Figuur 5 toont een motor volgens de uitvinding met de conventionele opbouw, dat wil zeggen met coaxiaal gelegen wikkelingen en kooiankerrotor. Ook hier is de hoofdveldwikkeling 32 vast verbonden roet de as 34 en wordt deze met driefasenstroam gevoed via de sleepringen 20 35, waaraan de stroom van een van de generatoren van de turbine wordt toegevoerd. Buitenom ligt de hoofdveldwikkeling 31, die als gebruikelijke driefasenstatorwikkeling kan zijn uitgevoerd.

Tussen de roterende hoofdveldwikkeling 32 en de stationaire hoofdveldwikkeling 31 bevinden zich de kooiankerwikkelingen 33. Deze 25 bestaan uit twee coaxiale kooiankers 36 en 37, die star met elkaar zijn verbonden, maar zodanig zijn opgesteld ten opzichte van elkaar dat er weinig magnetische koppeling tussen deze beide kortsluitankerwikkelin-gen kan optreden. Deze kooiankerwikkelingen zijn losdraaibaar op de as 34 gemonteerd en zullen steeds draaien met de helft van het rotatiever-30 schil tussen de draaivelden van de hoofdwikkelingen 31 en 32.

35 40 8501370

Claims (9)

1. Inrichting voor het tot rotatie aandrijven van ten min-5 ste één wiel of schijf, in het bijzonder een voertuigwiel, met het kenmerk, dat de inrichting omvat een rotatienotor-samenstel met twee in eikaars verlengde liggende assen die elk met een eigen snelheid tot rotatie kunnen worden aangedreven, terwijl op elke as een vliegwiel of vliegwielsaroenstel is bevestigd en de rotor van een generator die 10 verder een stator omvat en leidingen voor het geleiden van de, bij het roteren van de rotor, opgewekte electrische stroom naar ten minste één electromotor die is gekoppeld met het aan te drijven wiel.

2. Inrichting volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het rotatiemotorsamenstel wordt gevormd door een turbine met twee elk op 15 een as gemonteerde en van schoepenkransen voorziene schijven, waarbij de schoepenrijen van de ene schijf tussen die van de andere schijf liggen en een bron voor een gas of damp onder druk aanwezig is met middelen voor het in de turbine leiden van dit gas.

3. Inrichting volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de 20 twee assen van de turbine verticaal staan.

4. Inrichting volgens conclusies 2 of 3, met het kenmerk, dat ten minste één van de assen hol is uitgevoerd en binnen deze as een axiale toevoer voor het gas onder druk is aangebracht die uitmondt in een kamer met radiaal naar de schoepenkransen gerichte uitstroarsnond- 25 stukken.

5. Inrichting volgens conclusies 2-4, met het kenmerk, dat de turbine en de vliegwielen of vliegwielsamenstellen binnen een gesloten huis zijn gelegen, welk huis ten minste één afvoeropening voor het uit de turbine stromende gas of damp heeft die is aangesloten op een 30 leiding die naar een condensor en een verdichtingsponp leidt, terwijl deze pomp via een leiding in verbinding staat met een ketel die is voorzien van verwarmingsmiddelen.

6. Inrichting volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat de electrische leidingen van de twee generatoren met één electromotor 35 zijn verbonden.

7. Inrichting volgens een van de voorgaande conclusies, gekenmerkt door althans een asynchrconmotor voorzien van twee rotatiesym-metrische, tegenover elkaar gelegen en afzonderlijk te bekrachtigen hoofdveldwikkelingen, die elk in een tussen deze wikkelingen gelegen 40 gebied een electrisch draaiveld kunnen opwekken en daartoe elk met een 3 Λ ξ: ; 0 / U * v ·*· * v J « c 8 van de generatoren kunnen worden verbonden, welke verbindingen zodanig zijn, dat de beide draaivelden in tegengestelde richting roteren? symmetrische ankerveldwikkelingen, opgesteld in het genoemde tussengelegen gebied, welke ankerveldwikkelingen door de genoemde draaivelden kunnen 5 worden doorlopen, waarbij een van de hoofdveldwikkelingen en/of de ankerveldwikkelingen draaibaar om een as zijn opgesteld en een van deze wikkelingen met een aandrijfas is gekoppeld, een en ander zodanig, dat deze wikkelingen gaan roteren met een snelheid gelijk aan het verschil tussen de snelheden van de beide draaivelden, af gezien van eventuele 10 slip.

8. Inrichting volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat de hoofdveldwikkelingen en de ankerveldwikkelingen zijn uitgevoerd als om een as draaibare platte schijven.

9. Inrichting volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, 15 dat de ankerveldwikkeling bestaat uit twee afzonderlijke, vast ten opzichte van elkaar opgestelde kortsluitankers, waarbij elk anker samenwerkt met een van de draaivelden van de hoofdveldwikkelingen. 20 ***** 25 30 35 40 S3 01 6 7 0