DE10156298A1 - Kolbenmotor - Google Patents
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- H02K1/145—Stator cores with salient poles having an annular coil, e.g. of the claw-pole type
Abstract
Es wird ein Kolbenmotor offenbart, mit einem äußeren Kern des Multityps mit mehreren Einzelkernen, die aus nach einander geschichteten Blechlamellen rund um mehrere ringförmige Wickelspulen gebaut werden, um eine zylindrische Struktur zu ergeben, und einem isolierenden Element, das zwischen mehreren Einzelkernen angeordnet wird, wobei ein innerer Kern in den äußeren Kern des Multityps eingefügt wurde und ein gegebener Spalt zur inneren Umfangsfläche des äußeren Kerns des Multityps frei bleibt, mit einem beweglichen Teil mit mehreren Magnetreihen, die jeweils den Wickelspulen des äußeren Kerns des Multityps gegenüber liegen, um in Übereinstimmung mit der Änderung der Ströme, die durch die Wickelspulen fließen, eine Hin- und Herbewegung auszuführen. Die Erfindung erzeugt einfache Flüsse, die durch die Flusspfade entstehen und verhindern, dass sich die Flüsse gegenseitig aufheben, so dass die Effizienz des Motors durch Senken der magnetischen Sättigung gesteigert und dem Motor ein einfaches Design verliehen wird. Außerdem erlaubt es die Erfindung, die Menge der Magnete zu verringern, die für den Motor erforderlich sind, so dass Fertigungskosten eingespart werden.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Kolbenmotor und insbesondere einen Kolbenmotor des
Multityps mit einem äußeren Kern mit einem Paar
Wickelspulen und einem Paar Magnete, die den Wickelspulen
entsprechen und in zwei Reihen angeordnet sind.
Fig. 1 zeigt die Seitenansicht eines Kolbenmotors
einer verwandten Technik und Fig. 2 zeigt die
Querschnittansicht des Kolbenmotors der Fig. 1 entlang
der Linie II-II geteilt.
In Bezug auf Fig. 1 und Fig. 2 umfasst ein
Kolbenmotor einer verwandten Technik einen stationären
Teil S, der einen zylindrischen äußeren Kern 10 des
Multityps umfasst, sowie einen zylindrischen inneren Kern
20, der in den äußeren Kern 10 eingefügt wird und einen
gegebenen Spalt frei lässt, ein Paar Wickelspulen 30 und
30', die im äußeren Kern 10 des Multityps oder inneren
Kern 20 gekoppelt sind, sowie einen beweglichen Teil 40,
der die Magnete 41 und 41' umfasst und zwischen den
inneren und äußeren Kern 10 und 20 zum Durchführen einer
Hin- und Herbewegung eingefügt wird.
Außerdem zeigt die Fig. 1 und die Fig. 2 als
Beispiel den Aufbau der Kopplung der Wickelspulen 30 und
30' mit dem äußeren Kern 10 des Multityps.
Die Hauptbestandteile des Kolbenmotors einer
verwandten Technik werden unten erläutert.
Der äußere Kern 10 des Multityps besteht aus
mehreren Blechlamellen 11, die in radialer Form
geschichtet sind und ein zylindrisches Element bilden.
Jede der Blechlamellen 11 ist eine dünne Platte mit einer
gegebenen Form.
Die Blechlamelle 11, die in Fig. 2 dargestellt
ist, wird mit einem horizontalen Pfadteil 11a
hergestellt, der eine gegebene Breite und Länge aufweist,
um die äußere Umfangsfläche des äußeren Kerns 10 des
Multityps zu bilden, sowie mit den ersten bis dritten
Pfadteilen 11b, 11c und 11d, die sich aus dem mittleren
Teil und beiden Enden des horizontalen Pfadteils 11a in
die Richtung der Mitte des Kerns erstrecken, so dass sie
die gegebene Breite und Länge haben.
Der erste bis dritte senkrechte Pfadteil 11b, 11c
und 11d werden so geformt, dass zwischen ihnen gegebene
Abstände belassen werden, die an den Spitzen Pole bilden.
Daher werden zwei Spulenmontagenuten H und H' zwischen
dem ersten bis dritten senkrechten Pfadteil 11b, 11c und
11d bereitgestellt.
Die Spulenmontagenuten H und H' sind rechteckige
Formen, von welchen eine zur inneren Umkreisfläche des
äußeren Kerns 10 des Multityps hin offen ist.
Die Wickelspulen 30 und 30' werden als
Wickelspulen des Ringtyps bereitgestellt und in die
Spulenmontagenuten H und H' des äußeren Kerns 10 des
Multityps eingefügt, um auf ihm montiert zu werden.
Ein äußerer Kern 10 des Multityps wird
hergestellt, indem ein gegebener Abstand zwischen dem
Paar Wickelspulen 30 und 30', die zu einander parallel
sind, belassen wird, sowie durch zylindrisches Schichten
von Blechlamellen 11 entlang dem Paar Wickelspulen 30 und
30'.
In diesem Fall werden die Blechlamellen 11 so
geschichtet, dass die Wickelspulen 30 und 30' in die
Spulenmontagenuten H und H' eingefügt werden.
Daneben werden mehrere Blechlamellen 21, die
mehrere dünne Platten in gegebener Stärke umfassen,
radial geschichtet, um den zylindrischen inneren Kern 20
zu bilden. In diesem Fall hat jede der Blechlamellen 21
eine rechteckige Form mit einer Länge, die der Länge des
äußeren Kerns 10 des Multityps entspricht.
Dieser innere Kern 20 wird in den Innendurchmesser
des äußeren Kerns 10 des Multityps eingesetzt, der mit
den Wickelspulen 30 und 30' gekoppelt wird, so dass ein
gegebener Spalt zwischen der inneren Umfangsfläche des
äußeren Kerns 10 des Multityps in radialer Richtung
hergestellt wird.
Der bewegliche Teil 40, der in Fig. 1 dargestellt
ist, umfasst mehrere Magnete 41, die an der äußeren
Umfangsfläche des zylindrischen Magnethalters 42 in
Umfangsrichtung angeordnet sind. Die in Fig. 2
dargestellten Magnete 41 und 41' werden an der äußeren
Umfangsfläche des Magnethalters 42 angeordnet, um das
Paar Reihen in Umfangsrichtung zu bilden.
Die Magnete 41 und 41' werden in zwei Reihen
aufgebaut, so dass sie einem Paar Wickelspulen 30 und 30'
gegenüber liegen, die in die Spulenmontagenuten H und H'
des äußeren Kerns 10 des Multityps eingefügt werden.
Die Länge L jedes der Magnete 41 und 41' wird
durch Addieren der Breite w2 des Pols des äußeren Kerns
10 des Multityps, das heißt der Breite eines der
senkrechten Pfadteile der Blechlamelle 11, die den
äußeren Kern 10 des Multityps formt, mit der Breite w1
der Spulenmontagenut H oder H' bestimmt.
Im beweglichen Teil 40 sind die Magnete 41 und 41'
daher so angeordnet, dass sie den Spulenmontagenuten H
und H' des äußeren Kerns 10 des Multityps gegenüber
liegen, so dass der Magnethalter 42 es ermöglicht, eine
Hin- und Herbewegung gerade zwischen dem äußeren Kern 10
des Multityps und dem inneren Kern 20 in Übereinstimmung
mit einem Stromfluss durchzuführen.
Der Betrieb des wie oben aufgebauten Kolbenmotors
nach einer verwandten Technik wird unter Bezugnahme auf
die Fig. 3 und Fig. 4 wie folgt erklärt:
Fig. 3 und Fig. 4 zeigen die Ansicht im
Querschnitt zur Erläuterung der Betriebszustände eines
Kolbenmotors nach der verwandten Technik.
Wenn Ströme nach Fig. 3 gleichzeitig in
verschiedene Richtungen jeweils an das Paar Wickelspulen
30 und 30', die mit dem äußeren Kern 10 des Multityps
gekoppelt sind, angelegt werden, entsteht ein Fluss durch
den durch die Wickelspule 30 fließenden Strom in den
Uhrzeigersinn (Richtung a) entlang dem inneren Kern 20
und dem benachbarten äußeren Kern 10 des Multityps zur
Wickelspule 30, die in der Zeichnung auf der linken Seite
angeordnet ist.
Es wird ein Fluss in geschlossener Schleife mit
einem Pfad erzeugt, der den ersten senkrechten Pfadteil
11b - den horizontalen Pfadteil 11a - den zweiten
senkrechten Pfadteil 11c - den inneren Kern 20 - den
ersten senkrechten Pfadteil 11b umfasst.
In diesem Augenblick entsteht der andere Fluss
durch den Strom, der durch die Wickelspule 30' gegen den
Uhrzeigersinn (Richtung b) entlang dem inneren Kern 20
und dem äußeren Kern 10 des Multityps neben der
Wickelspule 30' fließt, die in der Zeichnung auf der
rechten Seite angeordnet ist.
Es entsteht ein weiterer Fluss in geschlossener
Schleife, der einen Pfad hat, der den dritten senkrechten
Pfadteil 11d - den horizontalen Pfadteil 11a - den
zweiten Pfadteil 11c - den inneren Kern 20 - den dritten
senkrechten Pfadteil 11d, umfasst.
Der bewegliche Teil 40 mit den Magneten 41 und 41'
bewegt sich daher in die rechte Richtung (Richtung A) der
Zeichnung durch wechselseitige Reaktion eines Paars der
Flüsse, die von den Strömen gebildet werden, die durch
die Wickelspulen 30 und 30' fließen, und durch das andere
Paar der Flüsse, die zwischen dem äußeren Kern 10 des
Multityps und dem inneren Kern 20 entstehen.
Werden hingegen die Richtungen der Ströme, die an
das Paar Wickelspulen 30 und 30' angelegt werden, wie in
Fig. 4 gezeigt umgeschaltet, wird ein Fluss durch den
Strom gebildet, der durch die linke Wickelspule 30 gegen
den Uhrzeigersinn (Richtung b) entlang dem inneren Kern
20 und dem äußeren Kern 10 des Multityps neben der linken
Wickelspule 30 fließt, sobald der andere Fluss vom Strom
gebildet wird, der in den Uhrzeigersinn (Richtung a)
durch die rechte Wickelspule 30' entlang dem inneren Kern
20 und dem äußeren Kern 10 des Multityps neben der
rechten Wickelspule 30' fließt.
Der bewegliche Teil mit den Magneten 41 und 41'
bewegt sich daher in die rechte Richtung (Richtung B) der
Zeichnung durch wechselseitige Reaktion auf das Paar
Flüsse, die von den Strömen gebildet werden, die durch
die Wickelspulen 30 und 30' fließen, und durch das andere
Paar Flüsse, die zwischen dem äußeren Kern 10 des
Multityps und dem inneren Kern 20 gebildet werden.
Daher erlaubt es der oben erklärte Kolbenmotor dem
beweglichen Teil 40 mit den Magneten 41 und 41', eine
Hin- und Herbewegung durch Abwechseln der Richtungen der
Ströme durchzuführen, die durch das Paar Wickelspulen 30
und 30' in verschiedene Richtungen fließen.
Der oben erklärte Kolbenmotor nach einer
verwandten Technik wirft jedoch die folgenden Probleme
auf.
Fig. 5 zeigt das Diagramm des Zustands des
Magnetflusses, der von dem Paar Magnete 41 und 41' in
einem Kolbenmotor einer verwandten Technik erzeugt wird,
bei der sich der bewegliche Teil 40 ganz auf die linke
Seite gestellt hat.
Unter Bezugnahme auf Fig. 5 werden Flüsse an dem
dritten senkrechten Pfadteil 11d in entgegengesetzte
Richtungen durch das Paar Magnete 41 und 41' erzeugt, so
dass sich die Flüsse nicht gegenseitig aufheben. Es kann
jedoch am ersten und zweiten Pfadteil 11b und 11c auf
Grund der relativ breiten Pfade der Flüsse magnetische
Sättigung entstehen.
Da jede der Blechlamellen 11, aus welchen der
äußere Kern 10 des Multityps gebildet wird, eine
Einzelblechstruktur hat, fließt der Fluss, der vom ersten
Magneten 41 erzeugt wird, zum dritten senkrechten
Pfadteil 11d, und der andere Fluss, der vom zweiten
Magneten 41' erzeugt wird, fließt zum ersten senkrechten
Pfadteil 11b. Andere Pfadteile, die nicht mit dem ersten
und dem zweiten Magnet 41 und 41' benachbart sind, werden
daher von solchen Flüssen beeinflusst.
Während des Erzeugens der Flüsse in den
Blechlamellen wie in Fig. 5 gezeigt, wird der Fluss (des
dritten senkrechten Pfadteils) aufgehoben, während die
anderen Flüsse (des ersten und zweiten senkrechten
Pfadteils) vereint werden und die magnetische Sättigung
verursachen.
Daher müssen beim oben erklärten Kolbenmotor der
verwandten Technik die Teile der jeweiligen Pfadteile in
den Blechlamellen 11, die den äußeren Kern 10 des
Multityps bilden, so gestaltet werden, dass die
magnetische Sättigung nicht eintritt, was Schwierigkeiten
bei der Konzeption des Motors ergibt.
Fig. 6 zeigt das Diagramm der Fließzustände, die
durch die Stromflüsse des Paars Wickelspulen 30 und 30'
beim Kolbenmotor nach einer verwandten Technik erzeugt
werden, bei welcher die Flüsse, die von den Wickelspulen
erzeugt werden, wechselseitig durch die Blechlamellen 11
in Einzelblattaufbau, die den äußeren Kern 10 des
Multityps bilden, beeinflusst werden, wenn die Ströme
jeweils in entgegengesetzte Richtungen zu einander durch
das Paar Wickelspulen 30 und 30' fließen.
Unter Bezugnahme auf Fig. 6 fließen die von den
Wickelspulen 30 und 30' erzeugten Ströme durch den ersten
und den dritten Pfadteil 11b und 11d in entgegengesetzte
Richtung und reduzieren dadurch die Flüsse. Da die
Polungen, die wechselseitig zu den Magneten 41 und 41'
wirken, sinken, sinkt auch die Motorkonstante, die ein
wichtiger Faktor ist, der die Effizienz eines Motors
beeinflusst.
Wie außerdem in Fig. 2 gezeigt wird, sind die
Größen der Magnete 41 und 41', die durch die
Öffnungsbreiten w1 der Spulenmontagenuten H und H1 und
die Breiten w2 der Pole bestimmt werden, so groß, dass
sie in ausreichender Menge bereitgestellt werden müssen.
Dadurch steigen die Herstellungskosten.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Kolbenmotor, der im Wesentlichen für eines oder mehrere
Probleme, die durch Einschränkungen und Nachteile der
verwandten Technik entstehen, Abhilfe schafft.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen
Kolbenmotor bereitzustellen, der die Leistung steigert
und die erforderliche Menge an kostspieligen Magneten
verringert, indem die Wechselwirkung zwischen den
Flüssen, die von den beiden Magneten erzeugt werden,
dadurch auf ein Minimum reduziert wird, dass zwischen den
beiden Magneten ein isolierendes Element angebracht wird.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und Merkmale der
Erfindung ergeben sich teils aus der folgenden
Beschreibung und für den Durchschnittsfachmann teils aus
der Untersuchung der nachfolgenden Erläuterungen oder aus
der Anwendung der Erfindung. Die Aufgaben und anderen
Vorteile der Erfindung können durch die besonders in der
schriftlichen Beschreibung und den Patentansprüchen sowie
in den anliegenden Zeichnungen ausgewiesene Struktur
verwirklicht und erzielt werden.
Zur Verwirklichung der Aufgaben und Vorteile und
in Übereinstimmung mit dem Zweck der Erfindung, wie er
hier ausgeführt und ausführlich beschrieben wird, umfasst
ein Kolbenmotor nach der Erfindung einen äußeren Kern des
Multityps mit mehreren Einzelkernen, die aus nach
einander geschichteten Blechlamellen gebildet werden, die
um mehrere ringförmige Wickelspulen so zentriert
angeordnet werden, dass sie einen zylindrischen Aufbau
bilden, ein isolierendes Element, das zwischen mehreren
der Einzelkerne angeordnet wird, einen inneren Kern, der
in den äußeren Kern des Multityps mit einem gegebenen
Spalt an der Innenumfangsfläche des äußeren Kerns des
Multityps eingefügt wird, sowie einen beweglichen Teil
mit mehreren Magnetreihen, die jeweils den Wickelspulen
des äußeren Kerns des Multityps gegenüber liegen, um
entsprechend zur Veränderung der Ströme, die durch die
Wickelspulen fließen, eine Hin- und Herbewegung zu
erzeugen.
Die Seiten der Einzelkerne werden bevorzugt in
einem Stück am isolierenden Element rund um dieses
befestigt.
Die Formen und Strukturen der Einzelkerne sind
bevorzugt identisch.
Die Einzelkerne des äußeren Kerns des Multityps
werden aus Blechlamellen des Typs ,L' in dünnen Platten
hergestellt, die abwechselnd zentriert um die
Wickelspulen angeordnet werden, so dass sie eine
zylindrische Struktur ergeben.
Jede der Blechlamellen wird bevorzugt mit einem
horizontalen Pfadteil K1 hergestellt, der die äußere
Umfangsfläche des Einzelkerns bildet, wobei ein
senkrechter Pfadteil von der einen Seite des horizontalen
Pfadteils in eine Richtung herausragt, die zum
horizontalen Pfadteil senkrecht liegt, und ein schräger
Teil von einem Ende des senkrechten Pfadteils in
Längsrichtung des horizontalen Pfadteils steht.
Die einzelnen Blechlamellen werden bevorzugt
abwechselnd geschichtet, so dass die senkrechten und die
schrägen Pfadteile einander gegenüber liegen und die
Einzelkerne bilden, wobei Öffnungsteile zwischen den
schrägen Pfadteilen gebildet werden, die in die Richtung
der Magnete öffnen.
Die Länge jedes Magnets wird bevorzugt durch die
Länge bestimmt, die sich durch Addieren der Breite des
Öffnungsteils mit der Breite des schrägen Pfadteils, der
einen Pol bildet, ergibt.
Das isolierende Element wird bevorzugt so
gestaltet, dass es eine gegebene Stärke hat, um den
ersten und den zweiten Einzelkern von einander zu
trennen, und mit einer Ringform, die den Kontaktflächen
des ersten und des zweiten Kerns entspricht.
Der erste und der zweite Einzelkern werden
bevorzugt in einem Stück am isolierenden Element mit
einem verbindenden Befestigungsmittel befestigt, das um
das isolierende Element zentriert ist.
Das verbindende Befestigungsmittel umfasst
bevorzugt Verbindungsaussparungen an beiden Seiten der
Einzelkerne und Befestigungsansätze, die aus beiden
Seiten des isolierenden Elements herausragen, um den
ersten und den zweiten Einzelkern durch Einpressen in die
Verbindungsaussparungen daran zu befestigen.
Die Verbindungsaussparungen und
Befestigungsansätze sind bevorzugt kreisförmig rund, um
mit einander gekoppelt zu werden.
Die oben gegebene allgemeine Beschreibung und die
folgende Detailbeschreibung der Erfindung sind natürlich
bloße erklärende Beispiele und dienen als weitere
Erklärung der Erfindung.
Die begleitenden Zeichnungen, die zum besseren
Verständnis der Erfindung angelegt werden, in die
Ausführung eingegliedert und fester Bestandteil sind,
zeigen Ausführungsarten der Erfindung und dienen
gemeinsam mit der Beschreibung zur Erklärung des Konzepts
der Erfindung. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 die Seitenansicht eines Kolbenmotors
nach einer verwandten Technik,
Fig. 2 die Ansicht des Querschnitts eines
Kolbenmotors mit Schnitt entlang der Linie II-II der Fig.
1,
Fig. 3 und Fig. 4 Querschnittansichten zur
Erklärung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach
einer verwandten Technik,
Fig. 5 ein Diagramm zur Erklärung der
magnetischen Ströme, die von einem Paar Magnete in einem
Kolbenmotor nach einer verwandten Technik erzeugt werden,
Fig. 6 ein Diagramm zur Erklärung des
Flusses, der von einem Strom erzeugt wird, der in einem
Paar Wickelspulen in einem Kolbenmotor nach einer
verwandten Technik fließt,
Fig. 7 die senkrechte Querschnittansicht
eines Kolbenmotors und die vergrößerte Querschnittansicht
eines Hauptteils nach der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 das Zusammenfügen von Blechlamellen,
die einen Kolbenmotor nach der vorliegenden Erfindung
bereitstellen, und
Fig. 9 und Fig. 10 Querschnittansichten zur
Erklärung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach
der vorliegenden Erfindung.
Die bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung,
für die Beispiele in den anliegenden Zeichnungen gegeben
werden, werden hier im Detail beschrieben.
Fig. 7 zeigt die senkrechte Querschnittansicht des
Kolbenmotors und die vergrößerte Querschnittansicht eines
Hauptteils des Kolbenmotors nach der vorliegenden
Erfindung.
Unter Bezugnahme auf Fig. 7 umfasst ein
Kolbenmotor nach der Erfindung einen stationären Teil,
der mit einem äußeren Kern 10 des Multityps mit einem
Paar Wickelspulen 110 und 110' und einem inneren Kern 200
sowie einem beweglichen Teil 300 hergestellt wird, mit
den Magneten 320 und 320', die zwischen den äußeren und
den inneren Kern 100 und 200 so eingefügt werden, dass
sie in Übereinstimmung mit der Veränderung der Ströme,
die durch die Wickelspulen 110 und 110' fließen,
abwechselnd funktionieren.
Die Bestandteile des wie oben hergestellten
Kolbenmotors nach der Erfindung werden hier im Detail
erklärt.
Der äußere Kern 100 des Multityps umfasst ein paar
Einzelspulen 120 und 130, die eine zylindrische Struktur
haben, die durch Schichten von Blechlamellen nach
einander zentriert um das Paar Wickelspulen 110 und 110'
des Ringtyps geformt werden, und ein isolierendes Element
153, das zwischen benachbarten Seiten eines Paars der
Einzelkerne 120 und 130 angeordnet wird.
Die Einzelkerne 120 und 130 umfassen einen ersten
Einzelkern 120, der aus den Blechlamellen K und K' aus
abwechselnd geschichteten ,L'-Typ-Platten gebaut wird,
die so eine zylindrische Form um die Wickelspulen 110 und
110' bilden, und einen zweiten Einzelkern 130 mit dem
gleichen Aufbau wie der erste Einzelkern 120, der
parallel mit dem ersten Einzelkern über das isolierende
Element 150 gekoppelt wird.
Ein Merkmal der Blechlamelle K, die den ersten und
den zweiten Einzelkern 120 und 130 bildet, wird unter
Bezugnahme auf Fig. 8 wie folgt erklärt.
Die Blechlamelle, die in Fig. 8 gezeigt ist,
besteht aus einem horizontalen Pfadteil K1 mit gegebener
Breite und Länge und bildet die äußere Umfangsfläche des
Einzelkerns, wobei ein senkrechter Pfadteil K2 von einem
Ende des horizontalen Pfadteils K1 in senkrechte Richtung
zum horizontalen Pfadteil K1 steht, und wobei ein
schräger Pfadteil K3 geneigt von einem Ende des
senkrechten Pfadteils K2 in die Längsrichtung des
horizontalen Pfadteils K1 steht.
Mehrere Blechlamellen K und K', bei welchen sich
die senkrechten und schrägen Pfadteile K2/K2' und K3/K3'
gegenüber liegen, werden abwechselnd zu beiden Seiten der
Wickelspulen 110 und 110' geschichtet, und bilden die
Einzelkerne 120 und 130.
Im ersten und im zweiten Einzelkern 120 und 130
werden von den Spitzen des schrägen Pfadteils K3 der
geschichteten Blechlamellen K und K' Pole erzeugt, und
die Breite x3 eines Öffnungsteils 105 wird wie in Fig. 7
gezeigt zwischen den schrägen Pfadteilen K3 und K3'
gebildet.
Daneben werden ringförmige Verbindungsaussparungen
151 und 152 mit gegebener Tiefe und Breite wie in Fig. 7
gezeigt an den benachbarten Seiten des ersten und des
zweiten Einzelkerns 120 und 130 bereitgestellt. Das
isolierende Element 150 wird zwischen die
Verbindungsaussparungen 151 und 152 eingefügt und
verbindet den ersten und den zweiten Einzelkern 120 und
130 damit.
Das isolierende Element 150 umfasst einen
Isolieranteil 153 mit gegebener Stärke, der groß genug
ist, um den ersten und den zweiten Einzelkern von
einander zu isolieren, und der mit einer Ringform
versehen ist, die zu den Berührungsflächen des ersten und
des zweiten Einzelkerns 120 und 130 passt, und ein Paar
ringförmige Befestigungsansätze 154 und 154', die aus
beiden Seiten des Isolieranteils 153 herausreichen und
den ersten und den zweiten Einzelkern 120 und 130 durch
Einfügen in die Verbindungsaussparungen 151 und 152
befestigen.
Das isolierende Element 150 wird bevorzugt aus
nicht magnetischem Werkstoff hergestellt, wie zum
Beispiel aus Aluminium, nicht rostendem Stahl oder
gleichwertig, so dass die Flüsse isoliert werden, die vom
ersten und vom zweiten Einzelkern 120 und 130 erzeugt
werden.
Die beiden Befestigungsansätze 154 und 154' des
isolierenden Elements 150 werden in die
Verbindungsaussparung 151 des ersten Einzelkerns 120 und
die Verbindungsaussparung 152 des zweiten Einzelkerns 130
eingepresst, um den ersten und den zweiten Einzelkern
parallel mit einander zusammenzubauen.
Dann wird der innere Kern 200 in den äußeren Kern
100 des Multityps eingesetzt, so dass ein gegebener Spalt
zur inneren Umfangsfläche des äußeren Kerns 100 des
Multityps entsteht.
Mehrere Blechlamellen M aus mehreren dünnen,
rechteckigen Platten mit jeweils gegebener Breite und
einer Länge, die der Länge des äußeren Kerns 100 des
Multityps entspricht, werden radial nach einander
geschichtet, so dass ein zylindrischer innerer Kern 200
entsteht, dessen Außendurchmesser es erlaubt, ihn in den
äußeren Kern 100 des Multityps einzusetzen. Der innere
Kern 200 wird in den Innendurchmesser des äußeren Kerns
100 des Multityps so eingesetzt, dass ein gegebener Spalt
zur Innenumfangsfläche des äußeren Kerns 100 des
Multityps entsteht.
Der bewegliche Teil 300 umfasst einen
zylindrischen Magnethalter 310, der zwischen dem äußeren
Kern 100 des Multityps und dem inneren Kern 200
angeordnet wird, sowie mehrere Magnete 320 und 320', die
an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen
Magnethalters 310 in Umfangsrichtung angeordnet werden,
um jeweils der Wickelspule 110 des ersten Einzelkerns 120
und der Wickelspule 110' des zweiten Einzelkerns 130
gegenüber zu stehen. In diesem Fall werden die Magnete
320 und 320' so angeordnet, dass sie an der äußeren
Umfangsfläche des Magnethalters 310 mit einander
gekoppelt sind und das Paar Reihen in Umfangsrichtung
bilden.
Der bewegliche Teil 300 umfasst eine erste
Magnetreihe mit mehreren Magneten 320, die der
Wickelspule 110 des ersten Einzelkerns 120 auf der
äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 310
gegenüberliegen, und eine zweite Magnetreihe auf der
äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 310, die der
Wickelspule 110' des zweiten Einzelkerns 130
gegenüberliegen und einen gegebenen Abstand zur ersten
Magnetreihe frei lassen.
Die Länge L' jedes der Magnete 320 und 320' wird
durch die Entfernung zwischen den Polen der Einzelkerne
120 und 130 bestimmt, nämlich durch die Länge, die sich
ergibt, wenn man die Breite w3 des Öffnungsteils 105 mit
der Breite w4 eines der Pole addiert.
Der bewegliche Teil 300 wird zwischen den äußeren
Kern 100 des Multityps und den inneren Kern 200
eingefügt, so dass die erste und die zweite Magnetreihe
320 und 320' jeweils den Wickelspulen 110 und 110' des
ersten und zweiten Einzelkerns 120 und 130
gegenüberliegen.
Die Funktionsweise des wie oben hergestellten
Kolbenmotors nach der Erfindung wird unten unter
Bezugnahme auf Fig. 9 und Fig. 10 erklärt.
Fig. 8 zeigt den Aufbau aus Blechlamellen, die
einen Kolbenmotor nach der Erfindung verwirklichen, und
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen Querschnittansichten zur
Erklärung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach
der Erfindung.
Wenn Ströme gleichzeitig in verschiedene
Richtungen jeweils an das Paar Wickelspulen 110 und 110'
angelegt werden, die wie in Fig. 9 mit dem äußeren Kern
100 des Multityps gekoppelt sind, entsteht durch den
Strom ein Fluss, der im Uhrzeigersinn (Richtung a) durch
die Wickelspule 110 entlang des inneren Kerns 200 und des
ersten Einzelkerns 120 benachbart mit der Wickelspule 110
fließt.
Es wird jedoch ein anderer Fluss durch den Strom
erzeugt, der durch die andere Wickelspule 110' gegen den
Uhrzeigersinn (Richtung b) entlang des zweiten
Einzelkerns 130 und des inneren Kerns 200 benachbart mit
der Wickelspule 110' fließt.
In diesem Fall werden die von den Strömen, die
durch die Wickelspulen 110 und 110' fließen, erzeugten
Flüsse jeweils im ersten und zweiten Einzelkern 120 und
130 gebildet, so dass sie von einander durch das
isolierende Element 150 getrennt werden. Es ergibt sich
daher keine Wechselwirkung zwischen den beiden Flüssen.
Der bewegliche Teil 300 bewegt sich daher zur
linken Seite (Richtung A) der Zeichnung durch
wechselseitige Wirkung des Paars der Flüsse, die von den
Strömen erzeugt werden, die durch die Wickelspulen 110
und 110' fließen, und durch ein anderes Paar Flüsse, die
von den Magneten 320 und 320' erzeugt werden, die die
erste und zweite Magnetreihe bilden.
Werden die Richtungen der gemeinsam an das Paar
Wickelspulen 110 und 110' angelegten Ströme wie in Fig.
10 umgekehrt, entsteht ein Fluss durch den Strom, der
gegen den Uhrzeigersinn (Richtung b) durch die
Wickelspule 110 entlang des inneren Kerns 200 und dem
ersten, mit der Wickelspule 110 benachbarten Einzelkern
120 fließt.
Daneben wird jedoch ein weiterer Fluss vom Strom
erzeugt, der durch die andere Wickelspule 110' in den
Uhrzeigersinn (Richtung a) entlang des zweiten
Einzelkerns 130 und des mit der Wickelspule 110'
benachbarten inneren Kerns 200 fließt.
Ebenso werden die Flüsse, die von den Strömen
erzeugt werden, die durch die Wickelspulen 110 und 110'
fließen, jeweils im ersten und zweiten Einzelkern 120 und
130 gebildet, so dass sie von einander durch das
isolierende Element 150 isoliert werden. Daher tritt
zwischen den beiden Flüssen keine Wechselwirkung auf.
Der bewegliche Teil 300 bewegt sich daher in die
rechte Richtung (Richtung B) durch wechselseitige
Reaktion auf das Paar Flüsse, die von den Strömen erzeugt
werden, die durch die Wickelspulen 110 und 110' fließen,
und das weitere Paar Flüsse, die von den Magneten 320 und
320' erzeugt werden, die die erste und die zweite
Magnetreihe bilden.
Dadurch erlaubt es der oben erklärte Kolbenmotor
dem beweglichen Teil 300, kontinuierlich eine Hin- und
Herbewegung durch die wechselnden Richtungen der Ströme
durchzuführen, die in verschiedene Richtungen durch das
Paar Wickelspulen 110 und 110' fließen.
Bei der Erfindung werden die Flüsse, die durch die
Ströme entstehen, die durch die Wickelspulen 110 und 110'
gekoppelt mit dem äußeren Kern 100 des Multityps fließen,
durch das isolierende Element 150 von den anderen Flüssen
isoliert, die von den Magneten 320 und 320' erzeugt
werden, die jeweils den Wickelspulen 110 und 110'
gegenüber liegen. Die Flüsse entstehen daher nur im
ersten und zweiten Einzelkern 120 und 130, so dass sie
nicht mit den Flüssen in entgegengesetzte Richtung zu
einander in Wechselwirkung treten. Die Erfindung erlaubt
es daher, die Flüsse daran zu hindern, sich gegenseitig
aufzuheben.
Außerdem werden der erste und der zweite
Einzelkern 120 und 130 des äußeren Kerns 100 des
Multityps aus mehreren Blechlamellen K und K'
hergestellt, die im Wechsel geschichtet werden und es
erlauben, die Breite w3 des Öffnungsteils 105 zu
verringern, die die Länge des Magnets 320 bestimmt. Daher
erlaubt es die Erfindung, die Menge der Magnete zu
reduzieren, die zur Herstellung des Motors erforderlich
sind.
Die Erfindung erzeugt daher einfache Flüsse, die
von den Flusspfaden gebildet werden und hindert die
Flüsse daran, sich gegenseitig aufzuheben, wodurch die
Effizienz des Motors durch Senken der magnetischen
Sättigung gesteigert und ein einfaches Motordesign
bereitgestellt wird.
Außerdem erlaubt es die Erfindung, die Menge der
Magnete zu reduzieren, die für den Motor erforderlich
sind, so dass Fertigungskosten eingespart werden.
Die oben beschriebenen Ausführungsarten sind bloße
Beispiele und schränken die Erfindung in keiner Weise
ein. Die Lehren aus der Erfindung können unverzüglich auf
andere Gerätetypen angewandt werden. Die Beschreibung der
Erfindung hat illustrierenden Zweck und schränkt die
Reichweite der Ansprüche nicht ein. Viele Alternativen,
Änderungen und Varianten sind für den Fachmann
ersichtlich.
Claims (11)
1. Kolbenmotor mit:
einem äußeren Kern des Multityps mit mehreren Einzelkernen, die aus nach einander geschichteten Blechlamellen um mehrere ringförmige Wickelspulen gebaut sind und einen zylindrischen Aufbau bilden, wobei ein isolierendes Element zwischen mehreren Einzelkernen angeordnet ist,
einem inneren Kern, der in den äußeren Kern des Multityps eingefügt ist, wobei ein gegebener Spalt zur inneren Umfangsfläche des äußeren Kerns des Multityps besteht, und
einem beweglichen Teil mit mehreren Magnetreihen, die Wickelspulen des äußeren Kerns des Multityps gegenüber liegen, und der mit der Veränderung der Ströme, die durch die Wickelspulen fließen, eine Hin- und Herbewegung ausführt.
einem äußeren Kern des Multityps mit mehreren Einzelkernen, die aus nach einander geschichteten Blechlamellen um mehrere ringförmige Wickelspulen gebaut sind und einen zylindrischen Aufbau bilden, wobei ein isolierendes Element zwischen mehreren Einzelkernen angeordnet ist,
einem inneren Kern, der in den äußeren Kern des Multityps eingefügt ist, wobei ein gegebener Spalt zur inneren Umfangsfläche des äußeren Kerns des Multityps besteht, und
einem beweglichen Teil mit mehreren Magnetreihen, die Wickelspulen des äußeren Kerns des Multityps gegenüber liegen, und der mit der Veränderung der Ströme, die durch die Wickelspulen fließen, eine Hin- und Herbewegung ausführt.
2. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Seiten der Einzelkerne in einem Stück am
isolierenden Element rund um das isolierende Element
befestigt sind.
3. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Formen und Strukturen der Einzelkerne
identisch sind.
4. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass die Einzelkerne des äußeren Kerns des Multityps
aus Blechlamellen aus dünnen Platten des ,L'-Typs
gebaut sind, die nach einander rund um die
Wickelspulen geschichtet sind und einen
zylindrischen Aufbau bilden.
5. Kolbenmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
dass jede Blechlamelle mit einem horizontalen
Pfadteil gebaut ist, der die äußere Umfangsfläche
des Einzelkerns bildet, wobei sich ein senkrechter
Pfadteil von einem Ende des horizontalen Pfadteils
in senkrechte Richtung zum horizontalen Pfadteil
erstreckt, und wobei sich ein schräger Teil von
einem Ende des senkrechten Pfadteils in
Längsrichtung des horizontalen Pfadteils erstreckt.
6. Kolbenmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
dass die jeweiligen Blechlamellen abwechselnd
geschichtet werden, so dass der senkrechte und der
schräge Pfadteil einander gegenüber liegen, um die
Einzelkerne zu bauen, und dadurch, dass
Öffnungsteile zwischen den schrägen Pfadteilen
jeweils so angeordnet sind, dass sie sich in
Richtung der Magnete öffnen.
7. Kolbenmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
dass die Länge jedes der Magnete durch die Länge
bestimmt wird, die man durch Addieren der Breite des
Öffnungsteils mit der Breite des schrägen Pfadteils,
der einen Pol bildet, erhält.
8. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass das isolierende Element mit gegebener Stärke
hergestellt wird, die groß genug ist, um den ersten
und den zweiten Einzelkern von einander zu
isolieren, und mit einer Ringform, die den
Berührungsoberflächen des ersten und des zweiten
Einzelkerns entspricht.
9. Kolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass der erste und der zweite Einzelkern in einem
Stück am isolierenden Element durch verbindende
Befestigungsmittel rund um das isolierende Element
befestigt sind.
10. Kolbenmotor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
dass die verbindenden Befestigungsmittel
Verbindungsaussparungen an beiden Seiten der
Einzelkerne umfassen sowie Befestigungsansätze an
beiden Seiten des isolierenden Elements, um den
ersten und den zweiten Einzelkern daran durch
Einpressen in die Verbindungsaussparungen zu
befestigen.
11. Kolbenmotor nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verbindungsaussparungen und
Befestigungsansätze ringförmig rund sind, um mit
einander gekoppelt zu werden.
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