CH242086A - Verfahren zum elektrischen Betrieb eines Fahrzeuges. - Google Patents

Description

  Verfahren zum elektrischen     Betrieb    eines Fahrzeuges.    Die Nachteile der auf elektrochemischer  Grundlage arbeitenden Energiespeicher in  bezug auf Lebensdauer, Gewicht, Wirkungs  grad, lange     Aüfladezeit    und hohe Ansprüche  in bezug auf Wartung sind derart, dass der  elektrische     Fahrzeugbetrieb    mit Akkumula  toren nur in ganz vereinzelten Fällen wirt  schaftlich ist. Der     leistungsfähige,    wirt  schaftliche Fahrzeugbetrieb war bis jetzt  ausschliesslich an das Vorhandensein einer       durchgehenden        Fahrleitung    gebunden.

   An  derseits bringt eine Fahrleitung in vielen  Fällen     Nachteile    mit sich, die störend wir  ken, was insbesondere bei     Anlagen    mit dop  pelter Fahrleitung zur Auswirkung kommt.  



  Diese     Nachteile    lassen sich beheben durch  Verwendung     eines    Fahrzeuges, das gemäss  dem Gegenstand der vorliegenden Erfin  dung     elektrisch    betrieben wird. Bei diesem  Fahrzeug wird gemäss der Erfindung eine  mit einer     elektrischen        Maschine    gekuppelte       Schwungmasse    durch Zufuhr von elektrischer  Energie aus einer ausserhalb des Fahrzeuges  liegenden, stationären Kraftquelle auf Touren-    zahl gebracht. Die in der     Schwungmasse    auf  gespeicherte Rotationsenergie wird für den  Antrieb des Fahrzeuges     verwendet.     



  Die in der rotierenden Schwungmasse  aufgespeicherte kinetische Energie kann in  der Weise für den     Antrieb    des Fahrzeuges  zwischen den Ladestationen     verwendet    wer  den, dass der Antriebsmotor der     Schwung-          masse    jetzt als Generator läuft und die elek  trische Energie an den Antriebsmotor des  Fahrzeuges liefert.  



  Diese     Antriebsanordnung    ist jedoch nur un  ter Berücksichtigung einer Reihe besonderer  Massnahmen     durchführbar.    Als erstes ist die  Wahl der     Umfangsgeschwindigkeiten    von  mehreren hundert     m/sek    notwendig, um eine  genügende Energiemenge pro kg     Schwung-          masse    zu speichern.     150-300        m/sek    sind die  mit Vorteil zu     verwendenden    Werte..  



  Zweitens muss das     Schwungrad    zwecks  besserer     Kühlung    in Vakuum oder einem  stark     verdünnten    Gas (wie z. B. Helium oder  Wasserstoff) laufen, da sonst die Energie in  folge Luftreibung rasch verlorengeht.           Drittens    muss die ganze Speicheranord  nung mit     vertikaler    Achse     im    Schwerpunkt  gedämpft kardanisch aufgehängt sein, um  Kreiseleffekte zu vermeiden.  



  Die Entnahme der Energie aus dem  Schwungrad kann auch auf mechanischem  Wege über eine     Kupplung        vorgenommen     werden, was aber gewisse Nachteile in bezug  auf die Aufhängung mit sich bringt. Werden  zwei     koaxial    gegenlaufende     Schwungräder     verwendet, dann heben sich die Kreiselkräfte  auf, jedoch entstehen leicht grosse Lager  kräfte.  



  Der Antriebsmotor bezw. Generator oder  dessen Rotor kann ausserhalb des Vakuum  gefässes oder innerhalb desselben angeordnet  sein. In letzterem Falle erübrigt sich bei  nicht mechanischer Energieübertragung eine  vakuumdichte Stopfbüchse, was konstruktiv  eine Vereinfachung bedeutet. Auch kann das  Schwungrad     unmittelbar    als Polrad für einen  Generator mit     feststehender    Erregerwicklung  ausgebildet sein, wodurch umlaufende Wick  lungen im Vakuum vermieden werden können.  



  Unter Umständen ist es: von Vorteil, den  Antriebsmotor vom Generator zu     trennen    und  ersteren ausserhalb des     Gehäuses    anzuordnen,  unter Verwendung einer ausrückbaren Kupp  lung und einer Vakuum-Verschlussanordnung  für den herausragenden Wellenzapfen, der  art, dass die Stopfbüchse nur beim Aufladen  wirksam sein muss.  



  Die Stopfbüchse wird mit Vorteil in be  kannter Weise als ölgefüllte Metallstopf  büchse ausgeführt. Die Vakuumpumpe kann  zugleich als- Ölpumpe für die Lagerschmie  rung dienen.  



  Ein Fahrzeug für die     Durchführung    des  vorliegenden Verfahrens ist auf der beilie  genden     Zeichnung    beispielsweise und im  Prinzip dargestellt,  1 bedeutet das Schwungrad, 2 Schwung  rad- und Motorengehäuse, ä die beidseitig an  geordneten Antriebsmotoren, 4 die Aufhän  gung, 5 die Fahrzeugmotoren, 6 den     Steuer-          kontroller        und    7 die Kontaktvorrichtung für  Energieaufnahme bei den     Haltestellen.    Die  Motoren sind als Drehstrommotoren mit    Kurzschlussanker in Vakuum liegend vorge  sehen und arbeiten im Generatorbetrieb als  Asynchrongeneratoren. Die Wicklungen sind  hitzebeständig isoliert und werden durch  Wärmeleitung und Strahlung gekühlt.

   So  wohl die Maschinen des Speicheraggregates  wie die Antriebsmotoren können polumschalt  bar sein, wobei die letzteren allenfalls auch  für Ausnützung der Schlüpfung mittels,  Hintermotoren eingeschaltet sein können.  



  Bei Schienenfahrzeugen     mit    einem effek  tiven Schwungmassengewicht von ,etwa 10 %  des totalen     Fahrzeuggewichtes    und     einer    Um  fangsgeschwindigkeit von 2-00-250 m/sek  können Fahrstrecken bis etwa 20 km zwi  schen den Ladestellen erreicht werden, Bei  Strassenfahrzeugen sinken diese Werte in  folge des höheren     Rollwiderstandes    auf etwa       5-10    km je nach den Betriebsverhältnissen.  Liegen Strecken mit häufigem     Anhalten    vor,  so kann die Schwungmasse durch Zufuhr von  elektrischer Energie bei den Zwischenhalte  stellen wieder aufgeladen werden.  



  Das Fahrzeug kann mit einer selbst  tätigen Kontaktvorrichtung, die bei den  Haltestellen die Energiezufuhr ermöglicht,  versehen sein, z. B. in Form von Bügeln.  Kontaktschienen oder dergleichen. Auch  kann für das Anfahren Energie aus dem  Netz direkt bezogen werden.  



  Eine Kombination mit Oberleitung für  einzelne Strecken erlaubt das Aufladen wäh  rend des Fahrens und die Bezwingung ener  gieverbrauchender     Steigungen    bei herabge  setzten Netzstromspitzen.  



  Die Art der Energieübertragung und  Drehzahlregelung ist nach     bekannten    Grund  sätzen vorzunehmen, wobei jedoch die Ener  gie     vorzugsweise    einem Drehstromnetz ent  nommen wird. Von Bedeutung ist, dass bei  einmal angelassenem     Energiespeichermotor     auch die Zufuhr einphasiger Energie zum  Aufladen und Fahren genügt, da bekannt  lich ein laufender     Drehstrommotor,    wie er  für die     .Schwungmasse    vorgesehen ist, bei  Zufuhr von Einphasenstrom als Einphasen  motor arbeitet und gleichzeitig Drehstrom  energie an die Fahrmotoren abgeben kann,      indem er als Einphasenstrom-Drehstrom-Um  former (Arno-Umformer) arbeitet.

   Für die  Abbremsung kann mit Vorteil Rekuperation  verwendet werden.     Im    Notfall kann das       Schwungrad    durch     Hineinlassen    von     Luft     oder durch elektrische Abbremsung zum  Stillstand gebracht werden.  



  Die Erfindung ist auch anwendbar bei  Wasser-, eventuell sogar Luftfahrzeugen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH: Verfahren zum elektrischen Betrieb eines Fahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit einer elektrischen Maschine gekuppelte Schwungmasse durch Zufuhr von elektrischer Energie aus einer ausserhalb des Fahrzeuges liegenden, stationären Kraftquelle auf Tou renzahl gebracht und die in der Schwung masse aufgespeicherte Rotationsenergie für den Antrieb des Fahrzeuges verwendet wird. UNTERANSPRüCHE: 1. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man den Antriebs- motor der Schwungmasse als Generator Ener gie an den Fahrzeugmotor abgeben lässt. 2.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man die Schwung- masse in einem geschlossenen Behälter mit reduziertem Druck laufen lässt. 3. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass für die Schwung- massenanordnung mit vertikaler Rotations achse eine kardanische Aufhängung verwen det wird. 4. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die elektrische Energie der Schwungmasse des Fahrzeuges an den Haltestellen zugeführt wird. 5.

   Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Fahrzeug mit selbsttätigen Kontaktanordnungen ausgerü stet wird. 6. 'Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass für das Anfahren und für die Überwindung von Steigungen Energie mittels Fahrleitung zugeführt wird. 7. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass die Aufladung während des Fahrens auf mit Fahrleitung versehenen Teilstrecken erfolgt. B. Verfahren nach Unteranspruch 2, da durch gekennzeichnet, dass das Abbremsen der Schwungmasse im Notfall durch Hinein lassen von Luft erfolgt.

   9. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass das Abbremsen der Schwungmasse elektromagnetisch erfolgt. 10. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man sowohl den Antriebsmotor als auch den Generator im Va kuum laufen lässt. 11. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man für den oder die Antriebsmotoren des Speicheraggregates polumschaltbare Kurzschlussanker-Drehstrom motoren verwendet, die im Generatorbetrieb mittels. Erregervorrichtungen vom Stator aus erregt werden und als Asynchrongeneratoren arbeiten. 12.

   Verfahren nach Unteranspruch 10, da durch gekennzeichnet, dass man die im Va kuum liegenden Wicklungen und Isolationen hitzebeständig macht und durch Leitung und Strahlung kühlt. 13. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass man das Schwung rad in einem Gas leichter als. Luft laufen lässt. 14.. Verfahren nach Patentanspruch, da durch gekennzeichnet, dass bei laufender Schwungmasse ihrem als Einphasenstrom- ; Drehstrom-Umformer arbeitenden Motor Ein phasenstrom zugeführt wird.