188458. lajstromszámú szabadalom • Egy- vagy többfázisú heteropoláris vagy homopoláris reluktancia generátor
1 188 458 2 A bejelentés tárgya egy-, vagy többfázisú heteropoláris. vagy homopoláris reluktancia generátor, amelynek az armatúra tekercse, a gerjesztő tekercse és/vagy permanens mágneses gerjesztése az armatúrán van elhelyezve. Ismeretes az, hogy hőenergiából általában úgy nyernek villamos energiát, hogy a szén. vagy olaj hőenergiájával gőzt, illetőleg forró gázokat hoznak létre és ezeket gőzturbina, illetőleg gázturbina járókerekére vezetik. A turbina tengelyéhez csatlakozik általában a villamos generátor, ami forgó mozgásból állít elő villamos energiát. A villamos energia előállításához ílymódon a vasmennyiség szempontjából két helyen elhelyezett anyagmennyiséget használnak fel. közelítően fele részben a turbinában, fele részben pedig a villamos generátor forgó részében. Nem általánosan, de a műszaki irodalomban ismert a Tesla turbina (tárcsás turbina), amelyben lényegében a gáz-, illetőleg a gőzmolekulák kinetikus energiáját köralakú lapokon (tárcsákon) tangenciálisan ütköztetve alakítják át forgó mozgássá olymódon, hogy a vékony fémtárcsák egymástól 0,2-0,5 mm távolsággal tengelyre vannak felfűzve, a gázt, illetőleg a gőzt tangenciálisan ezekre rávezetik és az expandált gáz, illetőleg gőzvolument a radiálisán perforált csőtengelyben axiálisan kivezetik. Ezt a megoldást ismert körűnek tekintjük. Ugyancsak ismeretesek azok a villamos gépek terén elért korszerű eredmények, amelyek a reluktancia elv alapján létrehozták az állórészen gerjesztett és tekercseletlen forgórészű heteropoláris és homopoláris szinkron gépeket. Ezeknél a gépeknél a fordulatszámok a 104 fordulat/perc nagyságrendbe esnek; a forgórész kerületi sebessége megközelíti a 300 m/s értéket. Természetesen a frekvenciák is a 102, 103 Hz nagyságrendbe esnek, ami a korszerű erősáramú félvezető elemek felhasználásakor nem jelent hátrányt. A fentiek szerint kivitelezett szinkron generátorok lehetővé teszik pl. a közvetlen gázturbinás hajtást; nagy megbízhatóságnak a tekercseletlen forgórész miatt; a magas frekvencia ellenére is jó a hatásfokuk. Lényeges továbbá, hogy a villamos teljesítményre vonatkoztatott fajlagos anyagfelhasználás és fajlagos előállítási költség jelentősen kisebb a tekercselt forgórészű generátorokéhoz képest. A találmány elé célul tűztük ki olyan generátor kialakítását, amelynél a turbina járókerék anyagául felhasznált nyersanyagot részben mechanikailag, részben közel azonos köbtartalommal mágnesesen használjuk ki. Így közelítően 50%-os beépített anyagmennyiség megtakarítás érhető el. A jelen találmány azon a felismerésen alapszik, hogy a Tesla turbina járókereke egyben egy reluktancia generátor forgórészét is alkothatja. A kitűzött célt a bevezetőben körülírt reluktancia generátorral a találmány szerint tehát úgy értük el, hogy a tekercseletlen forgórész mágnesesen vezető anyagú tárcsákból álló tárcsás (Tesla) turbina járókerékként van kialakítva. Ezzel a megoldással tehát a generátor forgórésze egyúttal a turbina járókereke. A találmány szerinti generátor járókerekének egy előnyös kiviteli alakja szerint a tárcsák között a hajtóközeget átbocsátó távtartók vannak. Ezzel biztosítható a hajtóközeg egyenletes eloszlása. A távtartók egy előnyös kiviteli alakja szerint a tárcsák távtartó domborításokkal vannak ellátva. Így a távtartás külön szerkezeti elem nélkül biztosítható. A turbina járókerék egy előnyös kiviteli alakja szerint a tengelye az aktív hosszban perforált csőtengely, vagy bordás tengely, amelyre a tárcsák fel vannak fűzve. Ezzel biztosítható az expandált hajtóközeg elvezetése. A találmány szerinti generátor egy előnyös kiviteli alakja szerint az armatúra pólusközeiben térhatárolók vannak, amelyeken keresztül a járókerékre tangenciálisan egy, vagy több fuvóka van irányítva. Célszerű továbbá az, hogy a járókerék mindkét oldalán, ahhoz légréssel illeszkedő, az armatúrához rögzített oldalhatárolók vannak. Ezeknek az intézkedéseknek az az előnye, hogy együttesen meggátolják a hajtóközeg légrésbői való radiális vagy axiális elmozdulását. A találmány szerinti generátor forgórészének egy előnyös kiviteli alakja szerint a tárcsák kör alakúak és anyaguk mágneses vezetés szempontjából orientált. A köralakú tárcsák a turbina jobb mechanikus hatásfokát eredményezik. A forgórész egy előnyös kiviteli alakja szerint a tárcsák körívmenti és/vagy húrmenti, utólagos hőkezelés nélküli domborításokkal és/vagy perforálásokkal rendelkeznek. Ezekkel az irányított mágneses vezetőképességet fokozni lehet. A találmány szerinti generátor forgórészének egy előnyös kiviteli alakja szerint a tárcsák nem csak köralakúak, hanem pólusívekkel kiképzettek is lehetnek. Ezzel a reluktancia hatás növelhető. A találmány szerinti generátor forgórészének egy előnyös kiviteli alakja szerint a tárcsák a pólusívek közötti tartományban körívmenti és/vagy húrmenti perforálásokkal rendelkeznek. Ennél a kiviteli alaknál nem szükséges a költségesebb, anyagában orientált mágneses vezetőképességű tárcsákat felhasználni. A találmány szerinti tárcsás turbina forgórész egy előnyös kiviteli alakja szerint a perforálásokkal ellátott egyes tárcsák között egy-egy perforálásán tárcsa helyezkedik el. Egy másik megoldás szerint a szomszédos tárcsák perforálása egymáshoz képest eltérő helyzetű és a perforált tárcsák csoportja közé perforálatlan tárcsa is közbe van iktatva. Ez utóbbi két megoldás a hajtóközeg tárcsák közötti axiális sodródását gátolja. A találmány szerinti generátor forgórészének egy előnyös kiviteli alakja szerint a pólusívekkel rendelkező tárcsák csoportja közé kör alakú, a legkisebb légréshez illesztett átmérőjű, antimágneses anyagú tárcsa van közbeiktatva. A generátor forgórészén a járókerék két végtárcsája célszerűen kör alakú, a legkisebb légréshez illesztett átmérőjű, antimágneses anyagú tárcsa. Ezekkel a megoldásokkal a haj tó közeg légrésben való axiális sodródását gátoljuk. A találmány szerinti generátor egy előnyös kiviteli alakja szerint olyan homopoláris generátor, amelynek járókereke két részre van osztva, az egyik oldal tárcsáira irányulnak fúvókák és a másik rész armatúrája tartalmazza az armatúra tekercset. Ez a megoldás magasabb hőmérsékletű hajtóközeg alkalmazását teszi lehetővé. A találmány szerinti generátor egy előnyös kiviteli alakja szerint olyan heteropoláris generátor, amelynek az armatúrája szegmensenként különálló. Ez a megoldás olcsóbb konstrukciót és magasabb frekvenciát eredményez. A találmány szerinti heteropoláris, vagy homopoláris reluktancia generátor felépítését és működését néhány kiviteli példa kapcsán, rajzok alapján ismertetjük részletesebben. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65
