DE10022150A1 - Magnet piston motor and method for manufacturing it has permanent magnet glued to top of motor piston alternatively attracted and repelled by solenoid - Google Patents
Magnet piston motor and method for manufacturing it has permanent magnet glued to top of motor piston alternatively attracted and repelled by solenoidInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einem Magnetkolbenmotor und einem Verfahren zu dessen Herstellung nach der Gattung des Hauptanspruches und des Nebenanspruches 8.The invention is based on a magnetic piston motor and a Process for its preparation according to the genus of Main claim and subsidiary claim 8.
Aus der PCT-Anmeldung WO 97/08810 ist ein Magnetkolbenmotor bekannt, bei dem zwei linear beweglich gelagerte Elektromagnete gegenüber zwei auf einem Gestell stationär montierten Elektromagneten derart angeordnet sind, dass je nach Polung der an die Elektromagnete gelegte Gleichspannung die stationären Magnete die beweglichen Magnete teils anziehen und teils abstoßen, sodass die beweglichen Magnete in periodische Hin- und Herbewegungen versetzt werden, die über an die beweglichen Magnete befestigte Pleuelstangen und eine damit verbunden Kurbelwelle in Drehbewegungen umgesetzt werden. Die beweglichen Elektromagnete sind hierbei über je einen Montageblock auf Schlitten montiert, die auf jeweils zwei Schienen gleitend beweglich gelagert sind. Auf den gleichen Schienen sind auch die stationären Elektromagnete befestigt und mittels einer zusätzlichen Montagevorrichtung gegen ungewollte lineare Bewegungen gesichert. Dieser aus vielen verschiedenen Einzelteilen bestehende Magnetkolbenmotor muss in Handarbeit montiert und justiert werden, um einen fehlerfreien Lauf zu gewährleisten.A magnetic piston motor is from PCT application WO 97/08810 known, in which two linearly movable electromagnets compared to two stationary mounted on a frame Electromagnets are arranged so that depending on the polarity of the Electromagnets put the stationary magnets the direct voltage partially tighten and partially repel movable magnets so that the movable magnets in periodic back and forth movements the connecting rods attached to the movable magnets and an associated crankshaft is converted into rotary movements become. The movable electromagnets are each one Mounting block mounted on slides, each on two rails are slidably movable. Are on the same tracks too the stationary electromagnet attached and by means of an additional Mounting device secured against unwanted linear movements. This consists of many different individual parts Magnetic piston motor must be assembled and adjusted by hand, to ensure a flawless run.
Der erfindungsgemäße Magnetkolbenmotor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches bzw. das Verfahren zu dessen Herstellung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Nebenanspruches 8 hat demgegenüber die Vorteile, dass der Magnetkolbenmotor einfach aufgebaut ist und zu einem großen Teil aus serienmäßigen Motorteilen besteht, bzw. herstellbar ist. Da auch die hierzu erforderlichen elektrischen Komponenten relativ einfach aufgebaut sind, eignet sich der erfindungsgemäße Magnetkolbenmotor gut zur Herstellung in Großserie.The magnetic piston motor according to the invention with the characteristic Features of the main claim and the method for it Production with the characteristic features of the Secondary claim 8 has the advantages that the Magnetic piston motor is simple and largely made up of standard engine parts exist, or can be produced. Since also electrical components required for this are relatively simple are constructed, the magnetic piston motor according to the invention is suitable good for mass production.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Dauermagnete auf den oberen Flächen der jeweiligen Kolben mittels eines für Klebeverbindungen von Metallteilen geeigneten Klebstoffes befestigt. Dies ergibt eine einfach und schnell herstellbare Verbindung von großer Haltbarkeit zwischen dem Dauermagneten und dem Kolben.According to an advantageous embodiment of the invention Permanent magnets on the upper surfaces of the respective pistons an adhesive suitable for bonding metal parts attached. This results in a connection that can be established simply and quickly of great durability between the permanent magnet and the piston.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen den Zylindern und dem Zylinderkopf ein Zwischenstück angeordnet, das seitlich angebrachte Entlüftungsbohrungen aufweist, wodurch bei Aufwärtsbewegungen der Kolben eine Kompression der Luft zwischen den Kolben und dem Zylinderkopf verhindert wird.According to a further advantageous embodiment of the invention an intermediate piece between the cylinders and the cylinder head arranged, which has vent holes on the side, which causes a compression of the Air between the pistons and the cylinder head is prevented.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine an eine Gleichspannungsquelle angeschlossene programmierbare Steuereinheit vorgesehen, die die Elektromagnete mit Gleichstrom mit einer von der Position der Kolben im jeweiligen Zylinder abhängigen Polung versorgt und die alleine durch eine entsprechende Programmierung für jede Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Magnetkolbenmotors verwendbar ist.According to a further advantageous embodiment of the invention programmable connected to a DC voltage source Control unit provided that the electromagnets with direct current one depending on the position of the pistons in the respective cylinder Polarity supplied and that alone by an appropriate Programming for each embodiment of the invention Magnetic piston motor can be used.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weisen die Kolben verspiegelte Oberflächen auf, und sind auf der Unterseite eines jeden Elektromagneten eine erste Leuchtdiode und eine erste Photodiode derart angebracht sind, dass der von der ersten Leuchtdiode ausgesandte Lichtstrahl nach Reflexion an der verspiegelten Oberfläche des jeweiligen Kolbens dann auf die erste Photodiode trifft, wenn der jeweilige Kolben seinen oberen Totpunkt erreicht. Auf diese Weise lässt sich der obere Totpunkt der Kolben sicher erfassen, ohne dass hierzu mechanische Abtastmittel erforderlich wären.According to a further advantageous embodiment of the invention the pistons have mirrored surfaces, and are on the bottom a first light-emitting diode and a first one of each electromagnet Photodiode are attached such that that of the first light emitting diode emitted light beam after reflection on the mirrored surface of the respective piston hits the first photodiode when the respective piston reaches its top dead center. That way the top dead center of the pistons grasp safely without this mechanical scanning means would be required.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist jeder Zylinder an Orten, die wenige Millimeter oberhalb des jeweiligen Kolbens nach Erreichen seines unteren Totpunktes liegen, einander gegenüberliegende Bohrungen auf, und ist nahe den Bohrungen auf der einen Zylinderaußenseite eine zweite Leuchtdiode und auf der anderen Zylinderaußenseite eine zweite Photodiode derart angebracht, dass eine zweite Leuchtdiode und eine zweite Photodiode je eine Lichtschranke bilden, wodurch sich eine weitere rein elektrische Möglichkeit zur Erfassung des unteren Totpunktes der Kolben ergibt.According to a further advantageous embodiment of the invention each cylinder in places a few millimeters above each Pistons lie after each other, when they reach bottom dead center opposite holes, and is close to the holes on the a cylinder outside a second light emitting diode and on the other Cylinder outer attached a second photodiode such that a second light emitting diode and a second photodiode each have a light barrier form, which is another purely electrical possibility for Detection of the bottom dead center of the pistons results.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die programmierbare Steuereinheit mit den ersten und zweiten Leucht- und Photodioden verbunden und derart programmiert, dass sie die Polung der Stromversorgung der Elektromagneten immer dann ändert, wenn sie von den den jeweiligen Elektromagnete zugeordneten ersten Photodioden und zweiten Photodioden mit Signalen angesteuert wird. Hierdurch sorgt die Steuereinheit dafür, dass dann, wenn die Kolben ihren oberen Totpunkt erreichen, die den Kolben zugeordneten Elektromagnete ein die Dauermagnete der Kolben abstoßendes Magnetfeld erzeugen, und dann, wenn die Kolben ihren unteren Totpunkt erreichen, die ihnen zugeordneten Elektromagnete ein die Dauermagnete anziehendes Magnetfeld erzeugen.According to a further advantageous embodiment of the invention programmable control unit with the first and second light and photodiodes connected and programmed such that they Polarity of the electromagnet power supply always changes if they are from the first associated with the respective electromagnet Photodiodes and second photodiodes is controlled with signals. In this way, the control unit ensures that when the pistons reach their top dead center associated with the piston Electromagnets repelling the permanent magnets of the pistons Generate magnetic field, and then when the pistons reach their lower Reach dead center, the electromagnets assigned to them Generate permanent magnets attracting magnetic field.
Nach einer vorteilhaften das Verfahren zur Herstellung eines Magnetkolbenmotors betreffenden Ausgestaltung der Erfindung wird von einem serienmäßigen Ottomotor der bisher benutzte Zylinderkopf abmontiert, werden die bisher benutzten Kolben durch Kolben mit darauf befestigten Dauermagneten und einer verspiegelten Oberfläche ersetzt, wird auf die Zylinder des serienmäßigen Ottomotors ein Zwischenstück mit seitlich angebrachten Entlüftungsbohrungen pro Zylinder befestigt, wird auf das Zwischenstück ein Zylinderkopf mit je einem Elektromagneten pro Zylinder und mit je einer ersten Leuchtdiode und je einer ersten Photodiode auf den dem Zylinderinnenraum zugewandten Seiten eines jeden Elektromagneten montiert, wird im Motorraum eine mit einer Gleichspannungsquelle verbundene programmierbare Steuereinheit befestigt, die mit den Elektromagneten und den ersten Leucht- und Photodioden elektrisch verbunden wird und wird in den Motor ein Sensor eingebaut, der den unteren Totpunkt der Kolben erfasst und an die programmierbare Steuereinheit meldet. Das erfindungsgemäße Verfahren ist dafür vorgesehen, einen serienmäßigen Ottomotor einfach und schnell in einen Elektromotor umzubauen, wozu nur einige wenige preisgünstig herstellbare elektrotechnische Komponenten erforderlich sind, die zu einem Umbausatz zusammengestellt werden können.According to an advantageous method of producing a Magnet piston engine embodiment of the invention from a standard gasoline engine the cylinder head previously used dismantled, the pistons previously used are replaced by pistons permanent magnets attached to it and a mirrored surface is replaced on the cylinders of the standard gasoline engine Intermediate piece with vent holes on each side Cylinder attached, a cylinder head with each on the intermediate piece one electromagnet per cylinder and one each LED and a first photodiode on the Sides of each electromagnet facing the cylinder interior mounted, one with a DC voltage source is installed in the engine compartment connected programmable control unit attached to the Electromagnets and the first light and photodiodes are electrical is connected and a sensor is installed in the motor, which the Bottom dead center of the pistons captured and sent to the programmable Control unit reports. The method according to the invention is for this provided a standard gasoline engine quickly and easily to convert an electric motor, for which only a few inexpensive producible electrotechnical components are required, which too can be put together in a conversion kit.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden zur Einrichtung des Sensors zur Erfassung des unteren Totpunktes der Kolben pro Zylinder in die Zylinderwand zwei einander gegenüberliegende und jeweils auf einer gemeinsamen Achse liegende Bohrungen an Orten eingearbeitet, die wenige Millimeter oberhalb des jeweiligen Kolbens liegen, nachdem dieser seinen unteren Totpunkt erreicht hat, wird nahe den Bohrungen auf der einen Zylinderaußenseite je eine zweite Leuchtdiode angebracht, wird nahe den Bohrungen auf der anderen Zylinderaußenseite je eine zweite Photodiode angebracht, und bilden jeweils eine zweite Leuchtdiode und eine zweite Photodiode eine Lichtschranke. Das Anbringen des erfindungsgemäßen Sensors zum Erfassen des unteren Totpunktes erfordert nur einen geringen Aufwand und ermöglicht eine vollständige Steuerung des Magnetkolbemotors mittels der programmierbaren Steuereinheit.According to a further advantageous embodiment of the The inventive method are used to set up the sensor to detect the bottom dead center of the pistons per cylinder in the Cylinder wall two opposite and each on one Common axis holes drilled in places that a few millimeters above the respective piston this has reached its bottom dead center is close to the holes a second light-emitting diode on the outside of each cylinder is attached near the holes on the other Cylinder outer attached a second photodiode, and form a second light-emitting diode and a second photodiode each Photoelectric barrier. The attachment of the sensor according to the invention Detecting bottom dead center requires little effort and enables complete control of the magnetic piston motor by means of the programmable control unit.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the invention are the following description, the drawings and the Removable claims.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen:An embodiment of the invention is in the drawings shown and described in more detail below. Show it:
Fig. 1 einen Teilschnitt durch einen Zylinder eines Magnetkolbenmotors gemäß der Erfindung, Fig. 1 is a partial section through a cylinder of a magnetic piston engine according to the invention
Fig. 2 eine schematische Explosionsdarstellung eines fünfzylindrischen Magnetkolbenmotors und Fig. 2 is a schematic exploded view of a five-cylinder magnetic piston engine and
Fig. 3 einen Schnitt durch ein Zwischenstück entlang der Linie III- III in Fig. 2, das zwischen Zylinderkopf und Motorblock des Magnetkolbenmotors angeordnet ist. Fig. 3 shows a section through an intermediate piece along the line III-III in Fig. 2, which is arranged between the cylinder head and engine block of the magnetic piston motor.
In Fig. 1 ist ein Zylinder 1 eines Magnetkolbenmotors 2 dargestellt, in dem sich ein Kolben 3 hin- und herbewegt, der drei Kolbenringe 4, 4' und 4" trägt, die der Führung des Kolbens 3 im Zylinder 1 und der Schmierung der Zylinderinnenwand 5 dienen. Zudem ist auf dem Oberteil des Kolbens 3 ein Dauermagneten 16 angeordnet, der bspw. mittels eines für Klebeverbindungen von Metallteilen geeigneten Klebstoffes auf der oberen Fläche des Kolben 3 befestigt ist. Über eine Pleuelstange 6 ist der Kolben 3 mit einer Kurbel 7 verbunden, wobei die Kurbel 7 über eine Kurbelwelle 8 im Motorblock 9 drehbar gelagert ist. Auf der der Pleuelstange 6 abgewandten Seite weist die Kurbel 7 eine Schwungmasse 10 auf, wobei der Angriffspunkt der Kurbelwelle 8 zwischen Kurbel 7 und Schwungmasse 10 liegt und die Schwungmasse 10 derart dimensioniert ist, dass sich bei höheren Drehzahlen ein fibrationsfreier Lauf des Magnetkolbenmotors 2 ergibt.In Fig. 1, a cylinder 1 of a magnetic piston motor 2 is shown, in which a piston 3 reciprocates, which carries three piston rings 4 , 4 'and 4 ", the guidance of the piston 3 in the cylinder 1 and the lubrication of the cylinder inner wall serve. 5 in addition, a permanent magnet 16, on the upper part of the piston 3 disposed for example. secured by a suitable adhesive bonding of metal parts adhesive to the upper surface of the piston 3. via a connecting rod 6, the piston 3 is connected to a crank 7 , wherein the crank 7 is rotatably supported by a crankshaft 8 in the engine block 9. On the side facing away from the connecting rod 6 , the crank 7 has a flywheel 10 , the point of application of the crankshaft 8 being between the crank 7 and the flywheel 10 and the flywheel 10 in this way It is dimensioned that at higher speeds there is a vibration-free running of the magnetic piston motor 2 .
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist auf dem Zylinder 1 ein Zwischenstück 11 montiert, das beidseitig Entlüftungbohrungen 12 und 13 aufweist, die den Zweck haben, bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 3 eine Kompression der Luft zwischen Kolben 3 und Zylinderkopf 14 zu verhindern. Der Zylinderkopf 14 ist derart ausgebildet, dass er pro Zylinder 1 einen Elektromagneten 15 aufnehmen kann.According to the present invention, an intermediate piece 11 is mounted on the cylinder 1 , which has ventilation bores 12 and 13 on both sides, which have the purpose of preventing the air between the piston 3 and the cylinder head 14 from compressing when the piston 3 moves upwards. The cylinder head 14 is designed such that it can hold one electromagnet 15 per cylinder 1 .
Mit Hilfe einer programmierbaren Steuereinheit 17 wird die Stromversorgung des Elektromagenten 15 in Abhängigkeit der Position des Kolbens 3 im Zylinder 1 gesteuert. Zu diesem Zweck ist die programmierbare Steuereinheit 17 einerseits an eine Gleichspannungsquelle 18 angeschlossen, die bei der Verwendung des Magnetkolbenmotors 2 in einem Kraftfahrzeug als Batterie ausgebildet sein kann. Weiterhin ist mit der programmierbaren Steuereinheit 17 eine auf der Unterseite des Elektromagneten 15 angebrachte erste Leuchtdiode 19, die bevorzugterweise als Laserdiode ausgebildet ist, und eine daneben angeordnete erste Photodiode 20 verbunden. Zudem weist der Kolben 3 eine verspiegelte Oberfläche 21 auf. Die erste Leuchtdiode 19 und die erste Photodiode 20 sind derart ausgerichtet und angeordnet, dass der von der ersten Leuchtdiode 19 ausgesandte Lichtstrahl nach Reflexion an der verspiegelten Kolbenoberfläche 21 dann auf die erste Photodiode 20 trifft, wenn der Kolben 3 seinen oberen Totpunkt erreicht. With the help of a programmable control unit 17 , the power supply to the electromagnet 15 is controlled as a function of the position of the piston 3 in the cylinder 1 . For this purpose, the programmable control unit 17 is connected on the one hand to a DC voltage source 18 , which can be designed as a battery when the magnetic piston motor 2 is used in a motor vehicle. Furthermore, a programmable control unit 17 connects a first light-emitting diode 19 , which is preferably embodied as a laser diode, to the underside of the electromagnet 15 , and a first photodiode 20 arranged next to it. In addition, the piston 3 has a mirrored surface 21 . The first light-emitting diode 19 and the first photodiode 20 are aligned and arranged in such a way that the light beam emitted by the first light-emitting diode 19 hits the first photodiode 20 after reflection on the mirrored piston surface 21 when the piston 3 reaches its top dead center.
Weiterhin weist der Zylinder 1 einander gegenüberliegende Bohrungen 22 und 23 auf, die an Orten in die Zylinderwand eingearbeitet sind, die knapp oberhalb des Kolbens 3 liegen, wenn dieser seinen unteren Totpunkt erreicht hat. Nahe der Bohrung 22 ist auf der einen Zylinderaußenseite 24 eine zweite Leuchtdiode 25 angeordnet, die als Laserdiode ausgebildet und mit der programmierbaren Steuereinheit 17 verbunden ist. Nahe der Bohrung 23 ist auf der anderen Zylinderaußenseite 24' eine zweite Photodiode 26 angebracht, die ebenfalls mit der programmierbaren Steuereinheit 17 verbunden ist, sodass von der zweiten Photodiode 26 und von der zweiten Leuchtdiode 25 eine Lichtschranke gebildet wird, bei der ein von der zweiten Leuchtdiode 25 ausgesandter Lichtstrahl durch die Bohrungen 22 und 23 die zweite Photodiode 26 trifft, wenn der Kolben 3 seinen unteren Totpunkt erreicht.Furthermore, the cylinder 1 has mutually opposite bores 22 and 23 which are incorporated into the cylinder wall at locations which are just above the piston 3 when it has reached its bottom dead center. A second light-emitting diode 25 , which is designed as a laser diode and is connected to the programmable control unit 17 , is arranged on the one cylinder outer side 24 near the bore 22 . A second photodiode 26 is attached to the other cylinder outside 24 'near the bore 23 and is also connected to the programmable control unit 17 , so that a light barrier is formed by the second photodiode 26 and by the second light-emitting diode 25, one of which is from the second Light emitting diode 25 emitted light beam through the bores 22 and 23 hits the second photodiode 26 when the piston 3 reaches its bottom dead center.
Die Steuereinheit 17 ist derart programmiert, dass sie, wenn sie Signale von der ersten Photodiode 20 erhält, weil der Kolben 3 seinen oberen Totpunkt erreicht, den Elektromagneten 15 mit einer derartigen Polung an die Gleichspannungsquelle 18 anschließt, dass dieser ein den Dauermagneten 16 nach unten treibenes Magnetfeld aufbaut. Wird die programmierbare Steuereinheit 17 von der zweiten Photodiode 26 mit einem Signal angesteuert, weil der seinen unteren Totpunkt einnehmende Kolben 3 die von der zweiten Leuchtdiode 25 und der zweiten Photodiode 26 gebildete Lichtschranke freigibt, polt die programmierbare Steuereinheit 17 den Elektromagneten 15 um, sodass dieser nun ein den Dauermagneten 16 anziehendes Magnetfeld erzeugt.The control unit 17 is programmed in such a way that when it receives signals from the first photodiode 20 because the piston 3 reaches its top dead center, it connects the electromagnet 15 to the DC voltage source 18 with such polarity that the permanent magnet 16 is directed downwards driving magnetic field builds up. If the programmable control unit 17 is controlled by the second photodiode 26 with a signal because the piston 3, which assumes its bottom dead center, releases the light barrier formed by the second light-emitting diode 25 and the second photodiode 26 , the programmable control unit 17 reverses the polarity of the electromagnet 15 , so that the latter now generates a magnetic field attracting the permanent magnet 16 .
Die schematische Explosionsdarstellung eines fünfzylindrischen Magnetkolbenmotors 2' gemäß Fig. 2 zeigt den Motorblock 9' mit fünf in Reihe liegenden Zylindern 1a bis 1e, in denen je ein Kolben 3a bis 3e geführt ist. Die Oberteile der Kolben 3a bis 3e sind als Dauermagneten 16a bis 16e ausgebildet. Über Pleuelstangen 6a bis 6e sind die Kolben 3a bis 3e mit einer Kurbelwelle 8' verbunden. The schematic exploded view of a five-cylinder magnetic piston engine 2 'according to FIG. 2 shows the engine block 9 ' with five cylinders 1 a to 1 e lying in series, in each of which a piston 3 a to 3 e is guided. The upper parts of the pistons 3 a to 3 e are designed as permanent magnets 16 a to 16 e. Via connecting rods 6 a to 6 e, the piston 3 a are connected to 3 e to a crankshaft 8 '.
Davon abgesetzt ist im Schnitt ein für die Zwecke des fünfzylindrischen Magnetkolbenmotors 2' ausgebildetes Zwischenstück 11' dargestellt, das fünf Bohrungen 27a bis e aufweist, die der Aufnahme der im Zylinderkopf 14' angeordneten Elektromagnete 15a bis e dienen. Wie bereits anhand von Fig. 1 erläutert, besteht die wichtigste Funktion des Zwischenstückes 11' darin, über die Entlüftungsbohrungen 12a bis e eine Kompression der sich zwischen den Kolben 3a bis e und dem Zylinderkopf 14' befindlichen Luft zu verhindern. Dargestellt ist eine Augenblicksstellung der Kolben 3a bis e, wie sie in einem herkömmlichen Fünfzylindermotor zu beobachten ist, wenn der erste Kolben 3a seinen oberen Totpunkt erreicht hat. Hierbei stammen der Motorblock 9', die Kurbelwelle 8' und die Pleuelstangen 6a bis e von einem serienmäßigen Fünfzylindermotor, während die Kolben 3a bis 3e mit den darauf montierten Dauermagneten 16a bis e, das Zwischenstück 11' und der Zylinderkopf 14' mit den daran befestigten Elektromagneten 15a bis e Sonderanfertigungen für das vorliegende Ausführungsbeispiel des fünfzylindrischen Magnetkolbenmotor 2' sind, aber an jeden herkömmlichen Ottomotor angepasst werden können. Zu einem Umbausatzes zusammengestellt kann mit den Sonderanfertigungen jeder Ottomotor einfach und schnell in einen Elektromotor umgebaut werden.Separated from this, an intermediate piece 11 'designed for the purposes of the five-cylinder magnetic piston motor 2 ' is shown, which has five bores 27 a to e which serve to receive the electromagnets 15 a to e arranged in the cylinder head 14 '. As already explained with reference to FIG. 1, the most important function of the intermediate piece 11 ′ is to prevent the air located between the pistons 3 a to e and the cylinder head 14 ′ from being compressed via the ventilation bores 12 a to e. Shown is an instantaneous position of the pistons 3 a to e, as can be observed in a conventional five-cylinder engine when the first piston 3 a has reached its top dead center. Here, the engine block 9 ', the crankshaft 8 ' and the connecting rods 6 a to e come from a standard five-cylinder engine, while the pistons 3 a to 3 e with the permanent magnets 16 a to e mounted thereon, the intermediate piece 11 'and the cylinder head 14 ' are 'with attached electromagnets 15 a through e special for the present embodiment, the five cylindrical magnetic piston engine 2, but can be adapted to any conventional gasoline engine. Assembled into a conversion kit, each gasoline engine can be converted quickly and easily into an electric motor using the special designs.
Bei der dargestellten Augenblicksstellung der Kolben 3a bis e gemäß Fig. 2 zeigt sich, dass der Vorteil eines mehrzylindrischen Magnetkolbenmotors darin besteht, dass bei jeder Stellung seiner beweglichen Teile auf mehrere auf die Kolben montierte Dauermagnete magnetische Kräfte ausgeübt werden. In der gezeigten Stellung wird der Dauermagnet 16a des Kolbens 3a vom Elektromagneten 15a abgestoßen, wird der Dauermagnet 16c des Kolbens 3c vom Elektromagneten 15c angezogen und wird der Dauermagnet 16d des Kolbens 3d vom Elektromagneten 15d abgestoßen. Die Dauermagnete 16b und 16e der Kolben 3b und 3e befinden sich bei der dargestellten Position der Kolben zu weit außerhalb der Reichweite der von den Elektromagneten 15b und 15e erzeugten Magnetfelder, als dass hiervon auf die Dauermagnete 16b oder 16e eine magnetische Kraft ausgeübt werden könnte.In the illustrated instantaneous position of the piston 3 a to e shown in FIG. 2 shows that the advantage of a more cylindrical magnetic piston engine is that at each position of its moving parts, magnetic forces are exerted on several mounted on the piston permanent magnets. In the position shown, the permanent magnet 16 a of the piston 3 a is repelled by the electromagnet 15 a, the permanent magnet 16 c of the piston 3 c is attracted by the electromagnet 15 c and the permanent magnet 16 d of the piston 3 d is repelled by the electromagnet 15 d. The permanent magnets 16 b and 16 e of the pistons 3 b and 3 e are in the illustrated position of the pistons too far out of the range of the magnetic fields generated by the electromagnets 15 b and 15 e, so that the permanent magnets 16 b or 16 e a magnetic force could be exerted.
In Fig. 3 ist das Zwischenstück 11' im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 dargestellt, der die Bohrungen 27a bis e zur Aufnahme der Elektromagnete 15a bis e und die hiervon ausgehenden Entlüftungsbohrungen 12a bis e und 13a bis e zur Vermeidung von Luftkompression im Zylinderraum erkennen lässt. Weiterhin sind Befestigungsbohrungen 28 bis 37 eingezeichnet, die der Aufnahme von Schrauben zur Befestigung des Zwischenstückes 11' auf dem Motorblock 9' dienen.In Fig. 3, the intermediate piece 11 'is shown in section along the line III-III in Fig. 2, the holes 27 a to e for receiving the electromagnets 15 a to e and the vent holes 12 a to e and 13 a to emanating therefrom e to avoid air compression in the cylinder chamber. Fastening bores 28 to 37 are also shown, which serve to receive screws for fastening the intermediate piece 11 'on the engine block 9 '.
Der Umbau eines herkömmlichen Ottomotors in einen Elektromotor unter Verwendung des erfindungsgemäßen Umbausatzes erfordert lediglich das Abmontieren des bisher verwendeten Zylinderkopfes, einen Austausch der bisherigen Kolben gegen die neuen Kolben 3 mit darauf montierten Dauermagneten 16, eine Befestigung des Zwischenstückes 11 auf dem Motorblock 9, eine Befestigung des neuen Zylinderkopfes 14 mit den integrierten Elektromagneten 15 und den daran befestigten ersten Leuchtdioden 19 und ersten Photodioden 20 auf dem Zwischenstück 11 und für jeden Zylinder das Anbringen von Bohrungen 22 und 23 an dafür geeignete Stellen der Zylinder, die Befestigung zweiter Leuchtdioden 25 nahe den Bohrungen 22 und zweiter Photodioden 26 nahe den Bohrungen 23 derart, dass die zweiten Leuchtdioden 25 und die zweiten Photodioden 26 Lichtschranken bilden und letztlich das Verbinden einer geeignet programmierten Steuereinheit 17 mit einer Gleichspannungsquelle 18, mit den Elektromagneten 15 und mit den Leucht- und Photodioden 19, 20, 25 und 26.The conversion of a conventional gasoline engine into an electric motor using the conversion kit according to the invention only requires the dismantling of the cylinder head previously used, an exchange of the previous pistons for the new pistons 3 with permanent magnets 16 mounted thereon, an attachment of the intermediate piece 11 on the engine block 9 , an attachment the new cylinder head 14 with the integrated electromagnets 15 and the attached first light-emitting diodes 19 and first photodiodes 20 on the intermediate piece 11 and for each cylinder the drilling of bores 22 and 23 at suitable locations on the cylinders, the fastening of second light-emitting diodes 25 near the bores 22 and second photodiodes 26 near the bores 23 such that the second light-emitting diodes 25 and the second photodiodes 26 form light barriers and ultimately the connection of a suitably programmed control unit 17 to a DC voltage source 18 , to the electromagnets 15 and mi t the light emitting and photodiodes 19 , 20 , 25 and 26 .
Alle in der Beschreibung, in den nachfolgenden Ansprüchen und in den Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein. All in the description, in the following claims and in the features shown in the drawings can be both individually and be essential to the invention in any combination with one another.
1, 1a, b, c, d, e Zylinder
1, 1a, b, c, d, e cylinders
22
, ,
22
' Magnetkolbenmotor
3, 3a, b, c, d, e Kolben
'' Magnetic piston motor
3, 3a, b, c, d, e pistons
44
, ,
44
', ',
44
" Kolbenring
"Piston ring
55
Zylinderinnenwand
6, 6a, b, c, d, e Pleuelstange
Inner cylinder wall
6, 6a, b, c, d, e connecting rod
77
Kurbel
crank
88th
, ,
88th
' Kurbelwelle
'' Crankshaft
99
, ,
99
' Motorblock
'' Engine block
1010th
Schwungmasse
Flywheel
1111
, ,
1111
' Zwischenstück
'Intermediate piece
1212th
, ,
1313
Entlüftungsbohrung
Vent hole
1414
, ,
1414
' Zylinderkopf
15, 15a, b, c, d, e Elektromagnet
16, 16a, b, c, d, e Dauermagnet
'' Cylinder head
15, 15a, b, c, d, e electromagnet
16, 16a, b, c, d, e permanent magnet
1717th
programmierbare Steuereinheit
programmable control unit
1818th
Gleichspannungsquelle
DC voltage source
1919th
erste Leuchtdiode
first LED
2020th
erste Photodiode
first photodiode
2121
verspiegelte Kolbenoberfläche
mirrored piston surface
2222
, ,
2323
Bohrung im Zylinder
Bore in the cylinder
2424th
, ,
2424th
' Zylinderaußenseite
'' Cylinder outside
2525th
zweite Leuchtdiode
second LED
2626
zweite Photodiode
27a, b, c, d, e Bohrung im Zwischenstück second photodiode
27a, b, c, d, e hole in the intermediate piece
1111
'
'
2828
bis to
3737
Befestigungsbohrung
Mounting hole
Claims (9)
- - mit mindestens einer linear beweglich gelagerten Halterung für je einem Magneten,
- - mit je einer an der mindestens einen Halterung schwenkbar befestigten Pleuelstange (6),
- - mit einer von den Pleuelstangen (6) über je eine Kurbel (7) in Drehung versetzbaren Kurbelwelle (8) und
- - mit einem Elektromagneten (15) pro Magneten in einer derartigen Anordnung, dass von den Elektromagneten (15) auf den jeweiligen Magneten zumindest kurzzeitig magnetische Anziehungs- und Abstoßungskräfte ausübbar sind,
- - dass die Halterungen als in Zylindern (1, 1a bis e) geführte Kolben (3, 3a bis e) ausgebildet sind,
- - dass die Magnete als Dauermagnete (16, 16a bis e) ausgebildet und auf den Kolben (3, 3a bis e) befestigt sind,
- - dass die Elektromagnete (15, 15a bis e) in einem auf den Zylindern (1, 1a bis e) befestigten Zylinderkopf (14, 14') angeordnet sind
- - und dass die Zylinder (1, 1a bis e) auf einem Motorblock (9, 9') befestigt sind, in der die Kurbelwelle (8) drehbar gelagert ist.
- with at least one linearly movably mounted holder for one magnet each,
- - each with a connecting rod ( 6 ) pivotally attached to the at least one holder,
- - With one of the connecting rods ( 6 ) via a crank ( 7 ) rotatable crankshaft ( 8 ) and
- with one electromagnet ( 15 ) per magnet in such an arrangement that the electromagnets ( 15 ) can exert magnetic attraction and repulsion forces on the respective magnets for at least a short time,
- - The brackets are designed as pistons ( 3 , 3 a to e) guided in cylinders ( 1 , 1 a to e),
- - That the magnets are designed as permanent magnets ( 16 , 16 a to e) and attached to the piston ( 3 , 3 a to e),
- - That the electromagnets ( 15 , 15 a to e) are arranged in a cylinder head ( 14 , 14 ') fastened on the cylinders ( 1 , 1 a to e)
- - And that the cylinders ( 1 , 1 a to e) are attached to an engine block ( 9 , 9 ') in which the crankshaft ( 8 ) is rotatably mounted.
- - von einem serienmäßigen Ottomotor wird der bisher benutzte Zylinderkopf abmontiert;
- - die bisher benutzten Kolben werden durch Kolben (3) mit darauf befestigten Dauermagneten (16) und einer verspiegelten Oberfläche ersetzt;
- - auf die Zylinder (1) des serienmäßigen Ottomotors wird ein Zwischenstück (11) mit seitlich angebrachten Entlüftungsbohrungen (12, 13) pro Zylinder (1) befestigt;
- - auf das Zwischenstück (11) wird ein Zylinderkopf (14) mit je einem Elektromagneten (15) pro Zylinder (1) und mit je einer ersten Leuchtdiode (19) und je einer ersten Photodiode (20) auf den dem Zylinderinnenraum zugewandten Seiten eines jeden Elektromagneten (15) montiert;
- - im Motorraum wird eine mit einer Gleichspannungsquelle (18), verbundene programmierbare Steuereinheit (17) befestigt, die mit den Elektromagneten (15) und den ersten Leucht- und Photodioden (19, 20) elektrisch verbunden wird;
- - in den Motor wird ein Sensor eingebaut, der den unteren Totpunkt der Kolben (3) erfasst und an die programmierbare Steuereinheit (17) meldet.
- - The cylinder head previously used is removed from a standard gasoline engine;
- - The previously used pistons are replaced by pistons ( 3 ) with permanent magnets ( 16 ) attached to them and a mirrored surface;
- - On the cylinder ( 1 ) of the standard gasoline engine, an intermediate piece ( 11 ) with side ventilation bores ( 12 , 13 ) per cylinder ( 1 ) is attached;
- - On the intermediate piece ( 11 ) is a cylinder head ( 14 ) with one electromagnet ( 15 ) per cylinder ( 1 ) and each with a first light-emitting diode ( 19 ) and a first photodiode ( 20 ) on the sides of the cylinder facing each Electromagnets ( 15 ) mounted;
- - In the engine compartment, a programmable control unit ( 17 ) connected to a DC voltage source ( 18 ) is attached, which is electrically connected to the electromagnets ( 15 ) and the first light-emitting and photodiodes ( 19 , 20 );
- - A sensor is installed in the engine, which detects the bottom dead center of the pistons ( 3 ) and reports it to the programmable control unit ( 17 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000122150 DE10022150A1 (en) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | Magnet piston motor and method for manufacturing it has permanent magnet glued to top of motor piston alternatively attracted and repelled by solenoid |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2000122150 DE10022150A1 (en) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | Magnet piston motor and method for manufacturing it has permanent magnet glued to top of motor piston alternatively attracted and repelled by solenoid |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE10022150A1 true DE10022150A1 (en) | 2001-11-15 |
Family
ID=7641045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE2000122150 Withdrawn DE10022150A1 (en) | 2000-05-08 | 2000-05-08 | Magnet piston motor and method for manufacturing it has permanent magnet glued to top of motor piston alternatively attracted and repelled by solenoid |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE10022150A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004030407A2 (en) * | 2002-09-26 | 2004-04-08 | Seiko Epson Corporation | Drive mechanism |
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| DE3026005A1 (en) * | 1980-07-07 | 1982-10-28 | Werner 1000 Berlin Riemer | Electrical multi-magnet reciprocating motor - employs controlled switching to give repulsion and attraction of electromagnets on piston and cylinder |
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2000
- 2000-05-08 DE DE2000122150 patent/DE10022150A1/en not_active Withdrawn
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