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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kolbenmotor mit einem äußeren Kern und einem inneren Kern, wobei ein Kern hergestellt ist, indem ein gegebener Abstand zwischen einem Paar Wickelspulen, die zueinander parallel sind, belassen wird, sowie durch zylindrisches Schichten von Blechlamellen entlang der Wickelspulen, wobei der Kern mehrere Einzelkerne umfasst, die Einzelkerne aus nacheinander geschichteten Blechlamellen um mehrere ringförmige Wickelspulen gebaut sind, die Einzelkerne einen zylindrischen Aufbau bilden, wobei ein isolierendes Element zwischen mehreren Einzelkernen angeordnet ist, die Einzelkerne des äußeren Kerns aus Blechlamellen aus dünnen Platten gebaut sind, die abwechselnd nacheinander gemäß der äußeren Umfangsfläche der Wickelspulen geschichtet sind, und wobei Verbindungsaussparungen an den Seitenflächen der entsprechenden Blechlamellen der entsprechenden Einzelkerne gebildet sind, wobei die Seitenflächen dem isolierenden Element gegenüberstehen und Befestigungsansätze an beiden Seiten des isolierenden Elements gebildet sind, wobei der äußere Kern um den inneren Kern liegt, wobei ein gegebener Spalt zur inneren Umfangsfläche des äußeren Kerns besteht, wobei der Kolbenmotor ferner einen beweglichen Teil mit mehreren Magnetreihen aufweist, wobei die Magnetreihen den Wickelspulen des äußeren Kerns gegenüberliegen und der Kolbenmotor mit Veränderung der Ströme, die durch die Wickelspulen fließen, eine Hin- und Herbewegung ausführt. Ein entsprechender Kolbenmotor ist beispielsweise aus der
US 4 454 426 A bekannt.
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Hintergrund der verwandten Technik
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Weitere Beispiele für einen Kolbenmotor mit einem PaarWickelspulen, einen sogenannten Kolbenmotor des Multityps,sind aus der
WO 2000/62406 A1 , der
DE 197 07 654 A1 , der
GB 1 513 289 A , der
WO 1994/26019 A1 und der
US 4 924 675 A bekannt.
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1 zeigt die Seitenansicht eines Kolbenmotors einer verwandten Technik und 2 zeigt die Querschnittansicht des Kolbenmotors der 1 entlang der Linie II-II geteilt.
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In Bezug auf 1 und 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.
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Außerdem zeigt die 1 und die 2 als Beispiel den Aufbau der Kopplung der Wickelspulen 30 und 30' mit dem äußeren Kern 10 des Multityps.
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Die Hauptbestandteile des Kolbenmotors einer verwandten Technik werden unten erläutert.
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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.
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Die Blechlamelle 11, die in 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.
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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.
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Die Spulenmontagenuten H und H' sind rechteckige Formen, von welchen eine zur inneren Umkreisfläche des äußeren Kerns 10 des Multityps hin offen ist.
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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.
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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'.
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In diesem Fall werden die Blechlamellen 11 so geschichtet, dass die Wickelspulen 30 und 30' in die Spulenmontagenuten H und H' eingefügt werden.
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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.
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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.
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Der bewegliche Teil 40, der in 1 dargestellt ist, umfasst mehrere Magnete 41, die an der äußeren Umfangsfläche des zylindrischen Magnethalters 42 in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die in 2 dargestellten Magnete 41 und 41' werden an der äußeren Umfangsfläche des Magnethalters 42 angeordnet, um das Paar Reihen in Umfangsrichtung zu bilden.
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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.
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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.
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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.
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Der Betrieb des wie oben aufgebauten Kolbenmotors nach einer verwandten Technik wird unter Bezugnahme auf die 3 und 4 wie folgt erklärt:
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3 und 4 zeigen die Ansicht im Querschnitt zur Erläuterung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach der verwandten Technik.
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Wenn Ströme nach 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Werden hingegen die Richtungen der Ströme, die an das Paar Wickelspulen 30 und 30' angelegt werden, wie in 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.
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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.
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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.
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Der oben erklärte Kolbenmotor nach einer verwandten Technik wirft jedoch die folgenden Probleme auf.
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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. In dem Diagramm sind die Flüsse vom ersten Magneten 41 mit einer durchgezogenen Linie und die Flüsse vom zweiten Magneten 41' mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
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Unter Bezugnahme auf 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.
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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.
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Während des Erzeugens der Flüsse in den Blechlamellen wie in 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.
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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.
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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. In dem Diagramm sind die Flüsse von der ersten Wicklungsspule 30 mit einer durchgezogenen Linie und die Flüsse von der zweiten Wicklungsspule 30' mit einer gestrichelten Linie dargestellt.
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Unter Bezugnahme auf 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.
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Wie außerdem in 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.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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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.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Kolbenmotor bereitzustellen, der die Leistung steigert und die erforderliche Menge an kostspieligen Magneten verringert.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kolbenmotor mit einem äußeren Kern des Multityps, wobei der Kern hergestellt ist, indem ein gegebener Abstand zwischen einem Paar Wickelspulen, die zueinander parallel sind, belassen wird, sowie durch zylindrisches Schichten von Blechlamellen entlang der Wickelspulen, wobei der Kern mehrere Einzelkerne aufweist, die aus nacheinander geschichteten Blechlamellen um mehrere ringförmige Wickelspulen gebaut sind und einen zylindrischen Aufbau bilden, wobei ein isolierendes Element zwischen den 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 den 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, und wobei die Einzelkerne des äußeren Kerns des Multityps aus Blechlamellen aus dünnen Platten des ,L'-Typs gebaut sind, die abwechselnd nacheinander gemäß der äußeren Umfangsfläche der Wickelspulen geschichtet sind, wobei Verbindungsaussparungen an den Seitenflächen der entsprechenden Blechlamellen der entsprechenden Einzelkerne gebildet sind, wobei die Seitenflächen dem isolierenden Element gegenüberstehen, und Befestigungsansätze an beiden Seiten des isolierenden Elements gebildet sind, um die Einzelkerne daran durch Einpressen in die Verbindungsaussparungen zu befestigen, und wobei jede Blechlamelle aus einem horizontalen Pfadteil mit gegebener Breite und Länge besteht und die äußere Umfangsfläche der Einzelkerne bildet, wobei ein senkrechter Pfadteil von einem Ende des horizontalen Pfadteils in senkrechte Richtung zum horizontalen Pfadteil verläuft, wobei ein schräger Pfadteil geneigt von einem Ende des senkrechten Pfadteils in die Längsrichtung des horizontalen Pfadteils verläuft, und wobei mehrere Blechlamellen, bei welchen sich die senkrechten und schrägen Pfadteile gegenüberliegen, abwechselnd zu beiden Seiten der Wickelspulen geschichtet werden und die Einzelkerne bilden.
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Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kolbenmotors sind Gegenstand der Unteransprüche.
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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.
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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.
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Die Seiten der Einzelkerne werden bevorzugt in einem Stück am isolierenden Element rund um dieses befestigt.
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Die Formen und Strukturen der Einzelkerne sind bevorzugt identisch.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Verbindungsaussparungen und Befestigungsansätze sind bevorzugt kreisförmig rund, um mit einander gekoppelt zu werden.
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Die oben gegebene allgemeine Beschreibung und die folgende Detailbeschreibung der Erfindung sind natürlich bloße erklärende Beispiele und dienen als weitere Erklärung der Erfindung.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ZEICHNUNGEN
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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:
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zeigt 1 die Seitenansicht eines Kolbenmotors nach einer verwandten Technik,
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zeigt 2 die Ansicht des Querschnitts eines Kolbenmotors mit Schnitt entlang der Linie II-II der 1,
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zeigt 3 und 4 Querschnittansichten zur Erklärung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach einer verwandten Technik,
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zeigt 5 ein Diagramm zur Erklärung der magnetischen Ströme, die von einem Paar Magnete in einem Kolbenmotor nach einer verwandten Technik erzeugt werden,
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zeigt 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,
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zeigt 7 die senkrechte Querschnittansicht eines Kolbenmotors und die vergrößerte Querschnittansicht eines Hauptteils nach der vorliegenden Erfindung;
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zeigt 8 das Zusammenfügen von Blechlamellen, die einen Kolbenmotor nach der vorliegenden Erfindung bereitstellen, und
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zeigt 9 und 10 Querschnittansichten zur Erklärung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach der vorliegenden Erfindung.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die bevorzugten Ausführungsarten der Erfindung, für die Beispiele in den anliegenden Zeichnungen gegeben werden, werden hier im Detail beschrieben.
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7 zeigt die senkrechte Querschnittansicht des Kolbenmotors und die vergrößerte Querschnittansicht eines Hauptteils des Kolbenmotors nach der vorliegenden Erfindung.
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Unter Bezugnahme auf 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.
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Die Bestandteile des wie oben hergestellten Kolbenmotors nach der Erfindung werden hier im Detail erklärt.
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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.
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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.
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Ein Merkmal der Blechlamelle K, die den ersten und den zweiten Einzelkern 120 und 130 bildet, wird unter Bezugnahme auf 8 wie folgt erklärt.
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Die Blechlamelle, die in 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.
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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.
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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 7 gezeigt zwischen den schrägen Pfadteilen K3 und K3' gebildet.
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Daneben werden ringförmige Verbindungsaussparungen 151 und 152 mit gegebener Tiefe und Breite wie in 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Die Funktionsweise des wie oben hergestellten Kolbenmotors nach der Erfindung wird unten unter Bezugnahme auf 9 und 10 erklärt.
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8 zeigt den Aufbau aus Blechlamellen, die einen Kolbenmotor nach der Erfindung verwirklichen, und 9 und 10 zeigen Querschnittansichten zur Erklärung der Betriebszustände eines Kolbenmotors nach der Erfindung.
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Wenn Ströme gleichzeitig in verschiedene Richtungen jeweils an das Paar Wickelspulen 110 und 110' angelegt werden, die wie in
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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.
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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.
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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.
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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.
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Werden die Richtungen der gemeinsam an das Paar Wickelspulen 110 und 110' angelegten Ströme wie in 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Außerdem erlaubt es die Erfindung, die Menge der Magnete zu reduzieren, die für den Motor erforderlich sind, so dass Fertigungskosten eingespart werden.
