DE19804177A1 - Kogeneratorsystem - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft ein Kogeneratorsystem mit einem Triebwerk und einer Mehrzahl von Generatoren.

Ein herkömmlicher, von einem Triebwerk angetriebener, groß bemessener Generator umfaßt meistens eine Induktionsmaschine. Wenn man eine Induktionsmaschine als Generator verwendet, läßt sich die erzeugte Spannung leicht konstant machen, indem man die eingegebene Erregungs­ kraft steuert, auch wenn sich die Drehfrequenz ändert. Daher weist ein solcher Generator allgemein eine Induktionsmaschine auf. Ein Generator oder ein Motor, in dem ein Permanentmagnet als Rotor verwendet wird, hat ein hohes Leistungsniveau und eine einfache Konstruktion, so daß er in letzter Zeit in großer Anzahl für Industriemaschinen und Werkzeuge verwendet wird.

Jedoch steigt bei einem Generator die Spannung, wenn dessen Drehfre­ quenz zunimmt, und daher ist es schwierig, die Spannung konstant zu halten, so daß eine komplizierte Steuervorrichtung erforderlich ist. Die Drehfrequenz eines Rotors in einem Generator nimmt zu, wenn die Spannung und der Strom zunehmen, und demzufolge unterliegt der Rotor starken Zentrifugalkräften. Daher muß der Rotor solchen Zentrifugalkräften widerstehen können. Daher ist ein Rotor allgemein so ausgebildet, daß er einer Zentrifugalkraft widersteht, indem ein Verstärkungsring um einen Außenumfang eines Permanentmagneten aufgesetzt ist, der den Rotor darstellt.

Bekannte Generatoren, welche als Rotor einen Permanentmagneten verwenden, sind beispielsweise der miniaturisierte Generator nach der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 146 975/1990, die dynamoelektrische Generatormaschine nach der japanischen Gebrauchs­ muster-Offenlegungsschrift Nr. 162 977/1985, sowie die Permanentmagnet Rotationsmaschine nach der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 272 850/1987.

Bei dem in der japanischen Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 146 975/1990 offenbarten miniaturisierten Generator sind eine Hauptwelle und ein Rotor über einen Fliehkraftmechanismus miteinander verbunden, bei dem ein Fliehkraftgewicht durch zwei Hebel schwenkbar gelagert ist, wobei das Fliehkraftgewicht von der Hauptwelle durch Zentrifugalkraft entspre­ chend der Drehfrequenz der Hauptwelle verlagert wird, um einen Winkel zwischen den Hebeln zu verkleinern, wodurch der Rotor in diejenige Richtung bewegt wird, in der der Rotor aus einem Stator herausgelangt.

Beim in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift Nr. 236 260/1995 offenbaren Hochleistungswechselstromgenerator wird zur Steuerung einer geeigneten Generatorleistung die Magnetflußdichte entsprechend der Drehgeschwindig­ keit gesteuert. Bei diesem Generator ist ein Steuerring vorgesehen, der zwischen einem Rotor und einem Stator relativ drehbar ist, sowie ein permeables Element, das mit dem Steuerring in Eingriff treten kann und sich von diesem trennen kann.

Um einen zylindrischen Permanentmagneten durch ein regulär verwendetes Verfahren herzustellen, wird ein Legierungspulver, welches Elemente wie etwa Eisen, Neodym, Samarium und Kobalt enthält, in eine zylindrische Form gepackt, die ein nicht-magnetisches Material aufweist, und das Legierungspulver wird unter Druck geformt und bei hoher Temperatur verfestigt, wobei der somit erhaltene Formkörper augenblicklich mit Hochfrequenzwärme gesintert wird. Beim Sintern des Formkörpers werden die Nord-Süd-Pole festgelegt, d. h. die Magnetkraftlinien in der Legierung werden festgelegt, indem sie einer Magnetkraft ausgesetzt wird. Dann wird ein zylindrischer gesinterter Körper aus einem Permanentmagneten aus der Sinterform herausgenommen, und die Außen- und Innenumfangsflächen des gesinterten Körpers werden geschliffen, um einen gesinterten Körper aus einem Permanentmagneten herzustellen. Andererseits wird ein dünnwandi­ ger Außenzylinder, der durch Aufwickeln langgestreckter Carbonfasern gebildet ist, als ein Element zum Verstärken des gesinterten Körpers vorbereitet. Der gesinterte Körper aus einem Permanentmagneten wird dann mittels einer Presse unter Druck in den dünnwandigen Außenzylinder eingesetzt, um einen Rotor fertigzustellen.

Bei einem Generator, der einen Permanentmagneten als Rotor verwendet, ist die Höhe der erzeugten Ausgangsleistung das Produkt der Drehzahl des Rotors und der Magnetfeldstärke. Demzufolge nimmt die erzeugte Aus­ gangsleistung proportional zur Drehzahl des Rotors zu. Jedoch ist es schwierig, die erzeugte Ausgangsleistung zu erhöhen, indem man einen Rotor mit großem Durchmesser aus einem Permanentmagneten herstellt und hierdurch die Umfangsgeschwindigkeit desselben erhöht. Wenn man nämlich einen Rotor mit einem Permanentmagneten verwendet, ist die Erzeugung einer starken Ausgangsleistung schwierig.

Wenn ein Rotor durch Anbringen eines Permanentmagneten an einer Außenumfangsfläche eines Schwungrads hergestellt wird, das an einem Ausgangsende eines Triebwerks angebracht ist, wobei eine Welle des Schwungrads als drehende Welle des Rotors dient, wird der Permanent­ magnet groß, und ein Stator hat notwendigerweise einen großen Durchmes­ ser, so daß die Abmessungen des Generators zunehmen. Es wird nämlich der Durchmesser des Generators zu groß, und der Generator läßt sich an bestimmten Stellen nicht mehr unterbringen. In einem Stromversorgungs­ system mit hohem Wirkungsgrad unter Verwendung eines keramisch isolierten Turboverbundtriebwerks bildet ein sehr effektives System als Kraftwerk im städtischen Bereich, wobei jedoch die Anbringung eines solchen Systems oben auf einem Dach oder im Keller eines Gebäudes ebenfalls in Betracht zu ziehen ist. Da die räumlichen Bedingungen solcher Anbringungsorte an dieses Systems hohe Anforderungen stellen, muß das System kompakt ausgebildet sein und eine geräuscharme Struktur haben.

In einem Generator, in dem ein mit hoher Geschwindigkeit umlaufender Rotor unter Verwendung eines Permanentmagneten geformt ist, wird in vielen Fällen das Pulver einer Eisen-Neodym-Legierung gesintert, und der sich ergebende Sinterkörper wird zur Herstellung dieses Permanentmagneten mit einer vorbestimmten Gestalt und vorbestimmten Präzision geformt. Wenn ein Rotor in einem Generator mit hoher Geschwindigkeit gedreht wird, unterliegt dieser einer starken Zentrifugalkraft. Demzufolge muß der Permanentmagnet eine konstant hohe Festigkeit haben, die ausreicht, um eine Zerstörung des Permanentmagneten durch Zentrifugalkraft zu verhindern. Ferner ist es notwendig, die Festigkeit eines Permanentmagne­ ten proportional zu den Abmessungen eines vorliegenden Rotors zu erhöhen. Um jedoch einen Permanentmagneten herzustellen, der den Abmessungen eines vorliegenden Rotors entspricht, wird die Herstellung des Generators teuer, was zu der Frage führt, wie sich die Herstellungsko­ sten reduzieren lassen.

Ein Ziel der Erfindung ist es daher, ein Kogeneratorsystem mit einer Mehrzahl von Generatoren anzugeben, das sich mit geringen Abmessungen herstellen läßt, indem ein Permanentmagnet als Rotor verwendet wird und durch Sintern von Pulver aus Eisen und Neodym hergestellt ist; oder/und bei dem sich die Abmessungen der rotortragenden Generatoren und deren Herstellungskosten reduzieren lassen; oder/und das elektrischen Strom mit hohem Wirkungsgrad erzeugen kann, indem drehende Wellen der Generato­ ren mit gleicher Geschwindigkeit gemäß der hohen Umfangsgeschwindigkeit eines Schwungrads gedreht werden, das als Antriebsrad eines Triebwerks dient; oder/und das sich bei reduzierten Herstellungskosten kompakt ausbilden läßt; oder/und das sich leicht auch in einem engen Raum in einem städtischen Bereich installieren läßt; oder/und bei dem sich wegen der reduzierten Abmessungen der Generatoren das Laufgeräusch reduzieren läßt.

Das erfindungsgemäße Kogeneratorsystem umfaßt ein an einem Triebwerk vorgesehenes Schwungrad, ein Antriebsmittel, das mit einer Außenum­ fangsfläche des Schwungrads in Eingriff steht und durch das Schwungrad gedreht wird, Übersetzungsräder, die durch das Antriebsmittel gedreht werden, wobei drehende Wellen der Generatoren über die Übersetzungs­ räder gedreht werden, eine Gleichrichtereinheit zum Synthetisieren der von den Generatoren erzeugten elektrischen Energie und Gleichrichten der sich ergebenden elektrischen Energie, sowie einen Wandler zum Umwandeln einer Frequenz der synthetisierten elektrischen Energie in eine andere.

Bevorzugt weist das Antriebsmittel ein Zahnantriebsmittel auf, wobei die Übersetzungsräder Übersetzungszahnräder aufweisen, wobei die Verzah­ nung des Zahnantriebsmittels mit dem Schwungrad und den Übersetzungs­ rädern kämmt, wobei die Übersetzungszahnräder durch das Schwungrad angetrieben werden.

Bevorzugt weist das Antriebsmittel ein Riemenantriebsmittel, bevorzugt einen Endloszahnriemen auf, wobei die Übersetzungsräder Übersetzungs­ zahnräder aufweisen, wobei der Endloszahnriemen mit einem am Außenum­ fang des Schwungrads ausgebildeten Zahnabschnitt kämmt, wobei die Übersetzungszahnräder durch den Endloszahnriemen angetrieben werden.

Bevorzugt steht der Endloszahnriemen an seiner Außenseite, die seiner mit den Übersetzungszahnrädern kämmenden Seite entgegengesetzt ist, mit Laufrollen in Eingriff.

Bevorzugt ist die Gleichrichtereinheit hergestellt durch spiraliges Wickeln von Ausgangsendabschnitten um einen Eisenkern zu Induktionsspulen, und ausgelegt ist, um die synthetisierte elektrische Energie gleichzurichten und zu transformieren.

Bevorzugt weist das System eine Steuer- bzw. Regeleinrichtung auf, um die Generatoren derart zu steuern bzw. zu regeln, daß die Generatoren in Antwort auf eine Last, gegebenenfalls auch einzeln, abgeschaltet werden können.

Bevorzugt hat die Gleichrichtereinheit eine Struktur, bei der Spulen um einen Eisenkern gewickelt sind, und ist die Gleichrichtereinheit dazu ausgelegt, die von einem Generator in einer in dem Triebwerk vorgesehenen Energiewie­ dergewinnungseinheit erzeugte elektrische Energie zu synthetisieren und die sich ergebende elektrische Energie zu transformieren.

Bevorzugt umfaßt dieser Generator einen Rotor, der an der drehenden Welle angebracht ist und einen Permanentmagneten aufweist, sowie einen Stator, der an einer Außenumfangsseite des Rotors vorgesehen und an einem Gehäuse befestigt ist, wobei der Rotor ein zylindrisches Element mit einem Permanentmagneten aufweist, sowie ein Element, das an einem Außenum­ fang des zylindrischen Elements vorgesehen ist, um das zylindrische Element zu verstärken, und das ein nicht-magnetisches Material aufweist.

In diesem Kogeneratorsystem lassen sich verschiedene Arten von Generato­ ren verwenden. Beispielsweise Generatoren, die jeweils mit einem Rotor versehen sind, der einen an einer drehenden Welle angebrachten Permanent­ magneten aufweist, sowie einen Stator, der an der Außenumfangsseite des Rotors vorgesehen und an einem Gehäuse befestigt ist, wobei der Rotor ein zylindrisches Element mit einem Permanentmagneten aufweist, sowie ein Element, das an einer Außenumfangsfläche dieses zylindrischen Elements vorgesehen ist, um das zylindrische Element zu verstärken, und das ein nicht-magnetisches Material aufweist.

In diesem Kogeneratursystem dient der Zahnabschnitt am Außenumfang des Schwungrads als Antriebseinheit durch Nutzung des großen Schwungrad­ durchmessers, und eine Mehrzahl miniaturisierter Generatoren sind über geschwindigkeitserhöhende, d. h. übersetzende Elemente angetrieben. Hierdurch läßt sich das System kompakt ausbilden, und der Wirkungsgrad bei der Stromerzeugung nimmt zu. Wenn die drehenden Wellen der Generatoren durch Antriebskraft eines Schwungrads über ein Mittel, wie etwa einen Endloszahnriemen, angetrieben werden, ist keine besondere Präzision beim Eingriff der Zahnräder erforderlich, und die Herstellungsko­ sten lassen sich reduzieren.

Das erfindungsgemäße Kogeneratorsystem mit mehreren Generatoren kann in der oben beschriebenen Weise aufgebaut sein. Daher ist es möglich, eine Mehrzahl von Generatoren durch Nutzung der Umfangsgeschwindigkeit des an einem Triebwerk vorgesehenen Schwungrads anzutreiben, das System kompakt auszubilden und die erzeugte Kraft durch Nutzung der hohen Umfangsgeschwindigkeit des Schwungrads zu erhöhen. Weil sich ferner die Generatoren mit kleinen Abmessungen herstellen lassen, wird es möglich, die Herstellungskosten zu reduzieren, einen Bruch des Permanentmagneten durch Senken der darin auftretenden Zentrifugalkraft zu verhindern und Geräusche zu reduzieren. Weil sich dieses Kogeneratorsystem kompakt ausführen läßt, läßt es sich leicht beispielsweise in einer Stadt oder in einem städtischen Bereich unterbringen, sogar in einem kleinen Raum, wie etwa oben auf dem Dach oder im Keller eines Gebäudes.

Die Erfindung wird nun anhand einer bevorzugten Ausführung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 in Frontansicht eine Ausführung des Kogeneratorsystems, das mit mehreren Generatoren versehen ist;

Fig. 2 eine Teilschnitt-Seitenansicht des Kogeneratorsystems von Fig. 1;

Fig. 3 eine Schnittansicht eines in dem Kogeneratorsystem von Fig. 1 enthaltenen Generators; und

Fig. 4 eine Schnittansicht eines Rotors des Generators von Fig. 3.

Bei dem mit mehreren erfindungsgemäßen Generatoren versehenen Kogeneratorsystem wird die Drehkraft eines Triebwerks 1 über ein Schwungrad 2 zu drehenden Wellen 9 mehrerer Generatoren 3 übertragen, und durch die Generatoren 3 wird elektrische Energie erzeugt. Diese Ausführung ist mit drei Generatoren 3 versehen. Das Triebwerk 1, hier eine Brennkraftmaschine, kann ein Dieselmotor sein, der beispielsweise Leichtöl, Schweröl oder Erdgas als Kraftstoff verwendet. Das Triebwerk 1 hat im wesentlichen ein Schwungrad 2 als Antriebswelle mit großem Durchmesser, die mit einer Ausgangswelle 4 verbunden ist, einen Turbolader 16, der mit Abgas angetrieben wird, das von dem Triebwerk durch ein Auslaßrohr 15 abgegeben wird, sowie eine Energiewiedergewinnungseinheit 18, die durch Abgas von einem Auslaßrohr 17 des Turboladers 16 angetrieben wird. Die Energiewiedergewinnungseinheit 18 ist mit einer Turbine und einem Generator 26 versehen und kann die Abgasenergie in Stromenergie wandeln. Von der Energiewiedergewinnungseinheit 18 abgegebenes Abgas wird durch ein Auslaßrohr 29 nach außen abgegeben, wobei dessen thermische Energie ausreichend wiedergewonnen ist.

Dieses Kogeneratorsystem umfaßt hauptsächlich das in der Maschine 1 vorgesehene Schwungrad 2, ein Zahnradantriebsmittel oder ein Riemenan­ triebsmittel, das mit dem Schwungrad 2 kämmt und sich mit diesem dreht, eine Mehrzahl (in der Ausführung von Fig. 1 drei) drehzahlerhöhende Übersetzungsräder 6, 7, 8, die durch das Zahnradantriebsmittel oder das Riemenantriebsmittel gedreht werden, drehende Wellen 9 der drei Generato­ ren 3, die über die Übersetzungsräder 6, 7, 8 gedreht werden, eine Gleichrichtereinheit 10 zum Synthetisieren der durch die Generatoren 3 erzeugten Stromenergie und Gleichrichten oder/und Transformieren der synthetisierten Stromenergie, sowie einen Wandler 13 zum Wandeln der Frequenz der synthetisierten Stromenergie in eine andere. Die Gleichrichter­ einheit 10 umfaßt eine Induktionsspuleneinheit zum Gleichwandeln und Transformieren der an mehreren Stellen erzeugten Stromenergie. Die von dem Wandler 13 ausgegebene Stromenergie wird von einer Last 14 verbraucht. Das Riemenantriebsmittel kann ein Flachriemen oder ein Endloszahnriemen 5 sein, wie in den Zeichnungen dargestellt. Der Endlos­ zahnriemen 5 kann hergestellt sein, indem man an einem Riemenelement eine Verzahnung vorsieht und Endabschnitte des sich ergebenden Riemen­ elements aneinander befestigt, um einen Endlosriemen zu erhalten.

Das Kogeneratorsystem ist hier mit einer Steuer- bzw. Regeleinrichtung 28 versehen, um den Antriebszustand der Generatoren 3 derart zu steuern, daß die Generatoren 3, gegebenenfalls auch einzeln, entsprechend der Last 14 an- und abgeschaltet werden können, und die Gleichrichtereinheit 10 ist so ausgebildet, daß sie die von dem Generator 26 der im Triebwerk 1 vorgesehenen Energiewiedergewinnungseinheit 18 erzeugte Stromenergie synthetisiert und die sich ergebende Stromenergie transformiert. Die Steuereinrichtung 28 ist in der Lage, geeignet gewählte Generatoren unter den drei Generatoren 3 entsprechend der Last 14, die elektrische Energie verbraucht, zu betätigen. Wenn die drei Generatoren 3 vollständig angetrieben werden, befindet sich das Kogeneratorsystem in einem Vollast-Betriebszustand.

In diesem Kogeneratorsystem sind von den Generatoren 3 wegführende Leitungsdrähte 22A, 22B, 22C um mehrere Eisenkerne 27A, 27B, 27C einer Induktionsspuleneinheit herumgewickelt, d. h. der Gleichrichtereinheit 10, während ein von dem Generator 26 der Energiewiedergewinnungseinheit 18 über einen Regler 19 wegführender Leitungsdraht 24 um einen Eisenkern 27D des Transformators 10 herumgewickelt ist.

In der Induktionsspuleneinheit, d. h. der Gleichrichtereinheit 10 sind insgesamt vier Eisenkerne 27A, 27B, 27C, 27D parallel vorgesehen, die hier die drei Eisenkerne 27A, 27B, 27C, um die die Wicklungen herumgewickelt sind, die jeweils mit den Leitungsdrähten 22A, 22B, 22C von den drei Generatoren 3 verbunden sind, sowie einen Eisenkern 27D, um den die Wicklung herumgewickelt ist, die mit dem Leitungsdraht 24 von dem Generator 26 verbunden ist (diese Eisenkerne sind in Fig. 1 gestapelt dargestellt). Ein den gleichen Draht aufweisende Spule ist um die vier Eisenkerne 27A, 27B, 27C, 27D herumgewickelt und führt als Leitungsdraht 23 nach außen, der mit einer Gleichrichterdiode 11 verbunden ist.

Der Regler 19 dient zur Spannungsregelung und hat die Funktion, eine etwa zwischen 100 V und 400 V schwankende Spannung der von dem Generator 26 erzeugten elektrischen Energie auf ein gleichförmiges Niveau von 400 V zu regeln. Die von den Generatoren 3 erzeugte elektrische Energie wird geregelt, um die Spannung und den Strom in der Induktionsspuleneinheit 10 zu glätten. In der Induktionsspuleneinheit, d. h. der Gleichrichtereinheit 10, ist ein Ausgangsleitungsdraht 23 mit den jeweiligen Eisenkernen 27A, 27B, 27C, 27D verbunden, und ferner, über die Gleichrichterdiode 11 mit dem Frequenzwandler 13. Der Frequenzwandler 13 dient zum Wandeln der Frequenz der erzeugten elektrischen Energie auf 50 oder 60 Zyklen bzw. Hertz und zur Ausgabe der sich ergebenden elektrischen Energie zu der Last 14.

In diesem Kogeneratorsystem ist am Außenumfang des Schwungrads 2 ein Zahnabschnitt 25 ausgebildet, so daß sich ein Antriebsmittel, wie etwa ein Zahnrad- oder Riemenantrieb oder auch eine Kette, verwenden läßt. In dieser Ausführung wird als Antriebsmittel ein Riemenantriebsmittel verwendet. Ein Endloszahnriemen 5 dient als das Riemenantriebsmittel, und Übersetzungszahnräder 6, 7, 8 dienen als Übersetzungsräder. Der Endlos­ zahnriemen 5 kämmt mit dem Zahnabschnitt 25 des Schwungrads 2, und die Obersetzungszahnräder 6 mit dem Endloszahnriemen 5. Der Endloszahn­ riemen 5 kann beispielsweise hergestellt sein durch Formen eines Riemen­ elements mit einem Zahnabschnitt 25, Verkleben beider Enden des Riemenelements mit dem Zahnabschnitt 25, um einen Endlosriemen mit innenliegendem Zahnabschnitt 25 zu bilden, und dann Hochfrequenzhärten oder Nitrieren des Zahnabschnitts 25. Lauf- oder Zwischenrollen 12 sind an der Außenseite des Endloszahnriemens 5 vorgesehen, d. h. an der Seite, die der mit den Übersetzungszahnrädern 6 kämmenden Seite entgegengesetzt ist, um den Eingriff des Endloszahnriemens 5 mit den Übersetzungszahnrä­ dern 6 und mit dem Zahnabschnitt 25 des Schwungrads 2 zu sichern. Die Laufrollen 12 sind an einem Gehäuse 20 drehbar gelagert, wobei Details hier nicht dargestellt sind.

Bei diesem Kogeneratorsystem sind die Generatoren 3 über Rahmen 50 an Abschnitten der Innenseite des Gehäuses 20 befestigt, das an dem Körper des Triebwerks 1 gesichert ist, wobei sich diese Abschnitte in der Nähe von Scheiteln eines imaginären gleichschenkligen Dreiecks befinden. Ein Ende der jeweiligen drehenden Wellen 9 der Generatoren 3 ist an dem Gehäuse 20 drehbar gelagert, und die Obersetzungszahnräder 8 sind an deren anderen Endabschnitten befestigt. Die Übersetzungszahnräder 6 sind an einem Ende ihrer drehenden Wellen 21 an dem Gehäuse 20 drehbar gelagert, und die Übersetzungszahnräder 7 sind an deren anderen Endab­ schnitten befestigt. Die Übersetzungszahnräder 7, 8 kämmen miteinander derart, daß eine Dreh kraft von den Übersetzungszahnrädern 7 zu den Übersetzungszahnrädern 8 übertragen wird. Demzufolge wird die Drehkraft der Maschine 1 von der eine Kurbelwelle aufweisenden Ausgangswelle 4 zu dem Schwungrad 2 übertragen, und dann, über den Endloszahnriemen 5, von dem Schwungrad 2 zu den Übersetzungszahnrädern 6. Die Dreh kraft der Übersetzungszahnräder 6 wird von den Übersetzungszahnrädern 7 über die Übersetzungszahnräder 8 zu den drehenden Wellen 9 der Generatoren 3 übertragen.

Die in diesem Kogeneratorsystem enthaltenen Generatoren 3 können verschiedene Typen miniaturisierter Generatoren aufweisen, z. B. Hochdreh­ zahlgeneratoren, wie sie in den Fig. 3 und 4 gezeigt sind.

Jeder Generator 3 hat drehende Wellen 9, die an einem Gehäuse 31 über ein Lagerpaar 38 drehbar gelagert sind, einen Rotor 35, der an den drehenden Wellen 9 fest angebracht ist, sowie Statoren 36, die an der Außenumfangsseite des Rotors 35 vorgesehen sind und an dem Gehäuse 31 mit Abständen 32 zwischen dem Rotor und den Statoren befestigt sind. Der Rotor 35 steht an seinem Ende mit einem Anschlag 39 in Eingriff, der an der drehenden Welle 9 angebracht ist, und ist am anderen Ende an der drehenden Welle 9 durch eine Befestigungsmutter 10 befestigt, die auf die drehende Welle 12 aufgeschraubt ist. Das Übersetzungszahnrad 8 ist fest an einem Endabschnitt der drehenden Welle 9 angebracht, und das Eingangs-Übersetzungszahnrad 7 kämmt mit den Übersetzungszahnrädern 8. In jedem Stator 36 sind Statorwicklungen 37 um beschichtete dünne Platten herumgewickelt.

Wie in Fig. 4 gezeigt, umfaßt der Rotor 35 einen zylindrischen Körper 33, hergestellt durch Zusammensetzen von Segmentelementen 45 aus Permanentmagneten zu einer zylindrischen Struktur, einen Außenzylinder 34, der um einen Außenumfang des zylindrischen Körpers 33 herumge­ wickelt und durch Aushärten von Carbonfaser mit Kunstharzmaterial gebildet ist, einen Innenzylinder 43, der an einem Innenumfang des zylindrischen Körpers 33 vorgesehen und aus einem Carbonfaser-enthalten­ den Kunstharzmaterial gebildet ist, sowie Grenzelemente 44, die zwischen den benachbarten Segmentelementen 45 angeordnet sind und aus einem Carbonfaser-enthaltenden Kunstharzmaterial gebildet sind. Das in dem Innenzylinder 43 und den Grenzelementen 44 enthaltene Kunstharzmaterial kann den gleichen Kunststoff, d. h. das gleiche Kunstharzmaterial wie im Außenzylinder 34 aufweisen. Der hier als Beispiel gezeigte zylindrische Körper 33 umfaßt einen zweigeteilten zylindrischen Körper. Der zylindrische Körper 33 kann aber auch dreigeteilt sein oder zumindest viergeteilt.

In das Kunstharzmaterial, das den am Innenumfang der Segmentelemente 45 angeordneten Innenzylinder 43 sowie die zwischen den benachbarten Segmentelementen 45 angeordneten Grenzelemente 44 bildet, wird ein Keramikfasermaterial mit höherthermischer Leitfähigkeit, wie etwa AlN oder SiC, gemischt, um die Festigkeit und die thermische Leitfähigkeit dieser Teile zu erhöhen. Aluminium oder eine Legierung davon wird an einen Grenzabschnitt zwischen dem Außenzylinder 34 und dem zylindrischen Körper 33 sowie an einen Grenzabschnitt zwischen dem zylindrischen Körper 33 und dem Innenzylinder 43 geklebt oder geschmolzen, wodurch die Befestigung der beiden Teile beiderseits der Grenzabschnitte zuverlässig erfolgt, wobei sich eine ausgezeichnete Wärmeabstrahlung erzielen läßt. Der Innenzylinder 43 und die Begrenzungselemente 44 enthalten Eisenpulver zum Zweck, deren Permeabilität zu erhöhen.

In diesem Kogeneratorsystem enthält der Rotor 35 in jedem Generator den Außenzylinder 34, den Innenzylinder 43 und die Grenzelemente 44, die jeweils Kunstharzmaterial aufweisen, wobei die Dicke der Kunstharzab­ schnitte größer ist als jene zumindest der Schleifgrenzen. Wenn Aluminium­ material für den Außenzylinder 34 verwendet wird, wird die Dicke eines Aluminiumabschnitts größer festgelegt als jene der Schleifgrenze. Demzufol­ ge lassen sich die Segmentelemente 45 leicht auf eine vorbestimmte Größe und mit hoher Präzision schnell schleifen, so daß sich ein zylindrischer Körper 33 mit hoher Präzision durch Zusammenbau dieser Segmentelemente 45 herstellen läßt. Nicht nur der Außenzylinder 34 eines Rotors 35, sondern auch der Innenzylinder 43 kann leicht und schnell mit hoher Präzision auf eine vorbestimmte Größe geschliffen werden, wodurch sich ein Rotor mit hoher Präzision herstellen läßt.

Die Erfindung betrifft ein kompakt ausgebildetes Kogeneratorsystem mit mehreren Generatoren 3, wobei mehrere miniaturisierte Generatoren 3 mit einem in einem Triebwerk 1 vorgesehenen Schwungrad 2 gekoppelt sind. Bei diesem Kogeneratorsystem kämmt ein Endlosriemen 5 mit einem am Außenumfang des Schwungrads 2 vorgesehenen Zahnabschnitt 25. Durch Antrieb der mehreren Generatoren 3 durch den Endloszahnriemen 5 über Übersetzungszahnräder 6, 7, 8 wird elektrische Energie erzeugt. Die durch die Generatoren 3 erzeugte elektrische Energie wird vereinigt und dann durch einen Transformator 10 transformiert, und die erzeugte elektrische Energie wird über eine Gleichrichterdiode 11 und einen Wandler 13 von einer Last 14 verbraucht.

Claims (8)

1. Mit Generatoren versehenes Kogeneratorsystem, umfassend: ein an einem Triebwerk (1) vorgesehenes Schwungrad (2), ein Antriebsmit­ tel (5), das mit einer Außenumfangsfläche des Schwungrads (2) in Eingriff steht und durch das Schwungrad (2) gedreht wird, Überset­ zungsräder (6, 7, 8), die durch das Antriebsmittel (5) gedreht werden, wobei drehende Wellen (9) der Generatoren (3) über die Übersetzungsräder (6, 7, 8) gedreht werden, eine Gleichrichtereinheit (10) zum Synthetisieren der von den Generatoren (3) erzeugten elektrischen Energie und Gleichrichten der sich ergebenden elektri­ schen Energie, sowie einen Wandler (13) zum Umwandeln einer Frequenz der synthetisierten elektrischen Energie in eine andere.

2. Kogeneratorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel ein Zahnantriebsmittel (5) aufweist, wobei die Übersetzungsräder Übersetzungszahnräder (6, 7, 8) aufweisen, wobei die Verzahnung des Zahnantriebsmittels mit dem Schwungrad (2) und den Übersetzungsrädern (6, 7, 8) kämmt, wobei die Übersetzungs­ zahnräder durch das Schwungrad (2) angetrieben werden.

3. Kogeneratorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Antriebsmittel einen Endloszahnriemen (5) aufweist, wobei die Übersetzungsräder Übersetzungszahnräder (6, 7, 8) aufweisen, wobei der Endloszahnriemen (5) mit einem am Außenumfang des Schwung­ rads (2) ausgebildeten Zahnabschnitt (25) kämmt, wobei die Übersetzungszahnräder (6, 7, 8) durch den Endloszahnriemen (5) angetrieben werden.

4. Kogeneratorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Endloszahnriemen (5) an seiner Außenseite, die seiner mit den Übersetzungszahnrädern kämmenden Seite entgegengesetzt ist, mit Laufrollen (12) in Eingriff steht.

5. Kogeneratorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinheit (10) hergestellt ist durch spiraliges Wickeln von Ausgangsendabschnitten (22A-D) um einen Eisenkern (27A-D) zu Induktionsspulen, und ausgelegt ist, um die synthetisierte elektrische Energie gleichzurichten.

6. Kogeneratorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das System eine Steuer- bzw. Regelein­ richtung (28) aufweist, um die Generatoren (3) derart zu steuern bzw. zu regeln, daß die Generatoren (3) in Antwort auf eine Last, gegebenenfalls auch einzeln, abgeschaltet werden können.

7. Kogeneratorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtereinheit (10) dazu ausgelegt ist, die von einem Generator (26) in einer in dem Triebwerk (1) vorgesehenen Energiewiedergewinnungseinheit (18) erzeugte elektrische Energie zu synthetisieren und die sich ergebende elektrische Energie zu transformieren.

8. Kogeneratorsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Generator (3) einen Rotor (35) umfaßt, der an der drehenden Welle (9) angebracht ist und einen Permanentmagneten (45) aufweist, sowie einen Stator (36), der an einer Außenumfangsseite des Rotors (35) vorgesehen und an einem Gehäuse (31) befestigt ist, wobei der Rotor (35) ein zylindrisches Element (33) mit einem Permanentmagneten aufweist, sowie ein Element (34), das an einem Außenumfang des zylindrischen Elements (33) vorgesehen ist, um das zylindrische Element zu verstärken, und das ein nicht-magnetisches Material aufweist.