DE102005009339A1

DE102005009339A1 - Impuls - Magnetmotor

Info

Publication number: DE102005009339A1
Application number: DE200510009339
Authority: DE
Inventors: Hermann Thoene
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-03-01
Filing date: 2005-03-01
Publication date: 2006-09-07

Abstract

Impuls-Magnetmotor, bestehend aus DOLLAR A - einer Stahl-Schwungscheibe (15) mit einer Welle (13), DOLLAR A - drei an jeder Stirnseite der Schwungscheibe (15) in gleichen Abständen zueinander angebrachten ferromagnetischen Ankerscheiben (10), welche an den Kontaktseiten zur Schwungscheibe (15) durch Aluminium- oder sonstige nichtmagnetische Material-Scheiben in der Größe des Umfangs der ferromagnetischen Ankerscheiben (10) unterlegt und durch nichtmagnetische Schrauben an der Schwungscheibe (15) befestigt sind, DOLLAR A - zwei feststehenden Aluminium-Außengehäusen (2) mit in gleichen Abständen zueinander angebrachten drei Elektromagneten, welche so angebaut sind, daß diese im gleichen Radius den Ankerscheiben (10) unter Bildung von Luftspalten gegenüberliegen, DOLLAR A - in den Seitenwänden der Außengehäuse (2) jeweils sechs Öffnungen (3) zur Aufnahme von Kugelgehäusen (8) mit je einer Kugel (18) aufweisen und diese Kugelgehäuse (8) über die Gewinde (4) durch Schrauben (6) verstellbar sind und diese über Sicherheitsmuttern (7) gekontert werden, DOLLAR A - die Außengehäuse (2) fest mit Halteplatten (1) verschraubt sind, wobei die Halteplatten (1) Bohrungen (19) enthalten für den Zusammenbau mit den Haltestangen (5).

Description

Die Erfindung betrifft einen Impuls-Magnetmotor, bestehend aus einer Stahl-Schwungscheibe mit beiderseits jeweils im genauen Abstand zueinander gegenüberliegenden, 2 kreisrunden Ankerscheiben aus ferromagnetischem Material. Denen gegenüber befinden sich innerhalb des gleichen Radius in drei gleichen Abständen voneinander angeordnete Elektromagnete im gleichen Durchmesser der Ankerscheiben.
Elektromagnete und die ferromagnetischen Ankerscheiben sind durch Luftspalte voneinander getrennt.

Aus der DE 199 38 148 C2 ist eine derartige Vorrichtung unter dem Titel elektromagnetische Antriebsvorrichtung des gleichen Erfinders bekannt.

Die vorliegende Erfindung weicht weitgehend vom Stand der Technik ab, weil hier die Funktion bedingt durch Erfahrungswerte aus der erwähnten Antriebsvorrichtung ein ausreichendes Maß an neuer Technik geboten wird. So kommen, statt einer Vielzahl, nur noch 3 Magnete auf einer Seite in Betracht, um den magnetischen Anzug besser nutzen zu können. Das erklärt sich aus der Tatsache, daß statt 24 Stromimpulse pro Umdrehung nur noch 6 Stromimpulse pro Umdrehung gebraucht werden. Hierdurch kann eine längere Magnetanzugszeit eingestellt und dadurch höhere Magnetkräfte erzielt werden, weil bei kürzeren Stromimpulsen das Risiko besteht, daß es nicht zur vollen Kraftentwicklung der Magnete kommen kann.

Ferner fallen die Axiallager, welche bislang als Abstandshalter der Luftspalte dienten, weg. Diese erwiesen sich als untauglich. Hierfür sind in genauen Abständen 6 Einzelkugeln in Gehäusen eingebaut, die nicht nur den Luftspalt genauer einhalten, sondern auch einzeln justierbar sind.

Die seitlichen Abschliffe der Rundanker sind geändert, weil diese nunmehr dem Kräftverhältnis der Elektromagnete angepaßt bessere Wirkung zeigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impuls-Magnetmotor zu schaffen, der in der Lage ist, ohne Stromanstieg größere Leistungen abzugeben um mit hohem Wirkungsgrad zahlreiche Anwendungen zu finden.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche enthalten Weiterbildungen und Ausfertigungen.

Bei der Lösung stehen Elektromagnete und ferromagnetische Ankerscheiben in Abhängigkeit zu gezielten Stromimpulsen. Diese bringen über elektronische Steuereinheiten die Schwungscheibe mit den ferromagnetischen Ankerscheiben zum rotieren.

Ein Beispiel von 6 Elektromagnete und denen 4 gegenüberliegenden ferromagnetischen Ankerscheiben – jeweils 3 + 2 auf jeder Seite der Schwungscheibe – wird durch eine Dreiertakt-Impulsschaltung die Drehung der Schwungscheibe veranlaßt. Die Schaltungen sind so eingestellt, daß keine Überschneidungen in der Art entstehen, daß wenn z.B. der erste Takt noch nicht beendet ist, schon der zweite Takt anläuft. Es müssen zwischen den einzelnen Takten Pausen in Millisekunden eingelegt werden, weil bei Überschneidungen die Schwungscheibe stehen bleibt.

Die Erfindung wird nachstehend bezüglich der 1–12 dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
Es zeigen:
1: Schnittzeichnung des Motors mit Elektromagneten und ferromagnetischen Ankerscheiben sowie einstellbare Einzelkugeln.
2: Seitenansicht eines Außengehäuses des Motors, auf welchem die Elektromagnete angebracht sind.
3: Draufsicht auf das Außengehäuse des Motors mit seitlicher Montageplatte.
4: Draufsicht auf der Schwungscheibe mit den Bohrungen zum Anschrauben der ferromagnetischen Ankerscheiben, der Welle im Schnitt und dem vorgegebenen Feinschliff am Rand der Schwungscheibe.
5, 6 und 7: Skizzen der Arbeitsweise und Zusammenwirken der Elektromagneten mit den ferromagnetischen Ankerscheiben.
8: Elektromagnet mit Spule und Spulenkern und ferromagnetischer Ankerscheibe nach dem Anzug der Ankerscheibe.
9: Elektromagnet mit Spule und Spulenkern und ferromagnetischer Ankerscheibe vor dem Anzug der Ankerscheibe.
10: Ferromagnetische Ankerscheibe mit sichtbarem elypsenförmigen Abschliff.
11: Skizze der Magnetkräfte beim Elektromagnet.
12 Gesamtansicht des Impuls-Magnetmotors.
1 zeigt den Impuls-Magnetmotor mit Schwungscheibe im Schnitt und daran angeschweißter Welle 13. An der Schwungscheibe 15 sind zwei sich gegenüberliegende ferromagnetische Ankerscheiben 10 angebracht, welche an den Gewinden 10a der Schwungscheibe 15 angeschraubt sind. Die Außenseiten der Schwungscheibe 15 sind beidseitig gleichmaßig abgeschliffen 16, wobei die Oberflächen mit einem Feinschliff versehen, gehärtet und für die Kugeln gerillt sind. Die Außengehäuse 2 des Motors, siehe auch 2, sind randverstärkt, worin sich in diesen Verstärkungen sechs im gleichen Abstand voneinander liegende Öffnungen 3 u. 5, siehe auch 3, befinden, welche durch Gewinde 4 verbunden sind. Die Öffnung 3 dient zur Aufnahme von Kugelgehäusen 8 mit jeweils einer hervorstehenden Kugel 18. Die Kugelgehäuse 8 liegen paßgleich in den Öffnungen 3, damit diese darin leicht verschoben werden können. Das Verschieben geschieht durch die Schrauben 8, welche durch die Gewinde 4 geschraubt auf die Kugelgehäuse 8 treffen und über die Kugeln 18 zum Feinschliff 16 führen, um so die Luftspalte 9a zwischen den Elektromagneten 9 und den ferromagnetischen Ankerscheiben 10 bis auf kleinste Maße zu justieren. Die Einstellung wird durch eine Kontersicherungsmutter 7 an der Schraube 8 gefestigt. In den Außengehäusen sind die Elektromagnete 9 angeschraubt. Hierfür sind Bohrungen 12 für die Magnethalteschrauben vorgesehen.
Die Außengehäuse 2 sind fest mit Halteplatten 1 – hier quadratisch – verbunden. In diesen Halteplatten sind Kugellager 17 für die Welle 13 eingebaut. Die Halteplatten 1 werden mit den Außengehäusen 2 fest verschraubt 11.
2 zeigt ein Außengehäuse 2 mit schmalen Längsaussparungen 14. Diese Aussparungen dienen der Sicht auf die Luftspalte 9a zwischen den Elektromagneten 9 und den ferromagnetischen Ankerscheiben 10.
3 zeigt eine Montageplatte 1, worauf ein Außengehäuse 2 montiert ist. Ersichtlich sind die Öffnungen 3, worin die Kugelgehäuse 8 untergebracht werden. Durch die Bohrung 13a wird die Welle 13 geführt. Die Bohrung 13a muß einen größeren Durchmesser als die Welle 13 haben, da es sich um einen berührungslosen Wellendurchgang handelt. Gleichmäßig im dreigeteiltem Abstand sind die Elektromagnete 9 angebracht. Innerhalb der vier Ecken der Montageplatte 1 sind Bohrungen 19 für den Durchgang von Haltestangen zur Montage angebracht.
4 bringt die Schwungscheibe 15 in der Draufsicht mit der in der Mitte angeschweißten Welle 13 und den Bohrungen 12 für die ferromagnetischen Ankerscheiben 10. Die Ankerscheiben sind auf der Schwungscheibe mit Aluminiumscheiben unterlegt, um die von den Elektromagneten 9 ausgehende Magnetkraft nicht auf das aus Stahl gedrehte Schwungrad 15 zu leiten. Hierfür kommen für die Verschraubung der Ankerscheiben nichtmagnetische Schrauben, z.B. Messingschrauben zur Anwendung.
5, 6 u. 7 zeigen den Bewegungsrhythmus des Motors, bei dem 5 Elektromagnet 3 durch Stromimpuls die ferromagnetische Ankerscheibe 5 angezogen hat und wird von dieser abgedeckt. Dann bekommt Elektromagnet 2 einen Stromimpuls und zieht Ankerscheibe 4 an und wird durch diesen abgedeckt. Dann bekommt Elektromagnet 1 einen Stromimpuls und durch magnetische Anziehung wird Ankerscheibe 5 angezogen.
Diese überdeckt den Elektromagnet 1. Dann zieht 2 wieder 1 an usw. Es entsteht durch die nacheinander geschaltete Impulsgebung auf die Elektromagnete ein magnetisches Wanderfeld. Der Luftspalt zwischen Elektromagneten und ferromagnetischen Ankerscheiben sollte sich zwischen 0,1 und 0,05 mm bewegen, um die Magnetkraft äußerst nutzbringend anzuwenden. Es ist darauf zu achten, daß es zu keinem Kraftschluß zwischen Elektromagnet und Ankerscheibe kommt, dann wäre der Motor wirkungslos.
8 zeigt einen Elektromagneten 19 der Spule 22. Eine ferromagnetische Ankerscheibe 20 steht mit einem Luftspalt über dem Elektromagnet. Die Ankerscheibe ist am Rand angeschliffen 21. Der Grund besteht darin, daß es nur mit dem Anschliff möglich ist, den Elektromagneten mit der Ankerscheibe ganz abzudecken. 11 zeigt die Magnetwirkung des Elektromagneten. Die magnetische Kraft zieht immer zur Mitte des Magnetkerns 19, was durch die Pfeile 23 ersichtlich ist. Wenn die Ankerscheibe nicht seitlich angeschliffen ist, wird diese beim Magnetanzug an der Linie 24 halten, weil hier schon wieder die Magnetkraft zur Mitte des Elektromagneten zieht.
Gemäß 10 sollte der Schliff 21 an der Seite der Ankerscheibe 20 halbrund sein, um so die äußerste Kraft des Elektromagneten zu nutzen. Der Schliff erscheint optisch elypsenförmig.
9 verdeutlicht den Anzug der Ankerscheibe 20 durch den Elektromagnet 19. Die Ankerscheibe soll mit dem angeschliffen en Teil über dem Magnetkern, direkt am inneren Ende der Spule stehen, bevor der Elektromagnet einen Stromimpuls erhält.
12 zeigt den fertigen Motor mit den Montageplatten 1, den Seitengehäusen 2 und 4 mit den Längsaussparungen 7, dem Schwungrad 3, der Welle 6 und den Haltestangen 5.
Die Funktion des Magnetmotors wird durch Magnetwirkung ausgelöst.
Aus den Ergebnissen des Motors ist bekannt, daß bei dieser Form der Nutzbarmachung der Elektromagnetenergie durch

1.die Abschrägung der Ankerscheiben
2.die Luftspalteinstellung
3.indirekte Magnetanziehung der Ankerscheiben

ein gewisser Prozentsatz an der Primärenergie verloren geht. Dieser Verlust wird durch die Zusammenfassung mehrerer Elektromagnete kompensiert, was die rotierende Schwungmasse ausmacht, um so auch als Fahrzeugantriebe nützlich zu sein.
Ein sparsamer Stromverbrauch wird an diesem Magnetmotor dadurch beobachtet, daß

1. die Elektromagneten eine konstante Magnetkraft entwickeln. Das heißt, ob der Motor hoch oder niedrig belastet wird, der Strom bleibt konstant. Dies trifft auch bei unterschiedlichen Drehzahlen zu.
2. die Eigenschaft magnetischer Felder, ihrer Entstehungsursache entgegen zu wirken. Diese Erscheinung, als In duktion bekannt, bedeutet im vorliegenden Anwendungsfall folgendes:

Das zeitlich veränderliche magnetische Feld induziert in den Wicklungen der Spulen einen Strom Iq, der dem das Magnetfeld erzeugenden Strom entgegenwirkt und an den Klemmen der Wicklung einen Spannungsabfall Uq hervorruft. Diese Spannung Uq wirkt der Spannung U entgegen, das heißt, die angelegte Spannung U verringert sich Uq. Wirksam ist somit die Differenzspannung Ud = U – Uq.
Wegen des Stromverlaufs des Magnetmotors ist die magnetische Kombination in vorliegender Version gewählt worden, weil mit verhältnismäßig sehr geringer Nennleistung hohe Kräfte entwikkelt werden, die – unbedeutend der Höhe der zu bewältigenden Aufgabe – gleichbleibend sind. Bei geringer oder sehr hoher Belastung bleibt die Stromaufnahme gleich, was gegenüber anderen Elektroantrieben einen überaus hohen Vorteil hat. Wegen des geringen Stromverbrauchs bietet sich die Verwendung von Solarstrom an.
Der induktionsbedingte Nachstrom kann sowohl in Batterien gespeichert als auch im Störfall durch Löschdioten weggenommen werden.
Der Luftspalt zwischen Elektromagneten und Ankerscheiben ergibt sich durch den festen Sitz der Einzelkugeln 18, die auch zum justieren des Luftspaltes dienen.
Für eine zusätzliche Drehmomentübertragung ist an einem Seitengehäuse 2, durch welches die Welle 13 läuft, eine stufenlos steuerbare elektromagnetische Kupplung mit Erhalt des Luftspaltes mit axialer Anziehung des Ankers denkbar. Sinn der stufenlos steuerbaren elektromagnetischen Kupplung ist die steuerbare Drehmomentübertragung, indem das Drehmoment entsprechend den Erfordernissen abgeleitet werden kann.

Claims

Impuls-Magnetmotor, bestehend aus – einer Stahl-Schwungscheibe (15) mit einer Welle (13) – drei an jeder Stirnseite der Schwungscheibe (15) in gleichen Abständen zueinander angebrachten ferromagnetischen Ankerscheiben (10), welche an den Kontaktseiten zur Schwungscheibe (15) durch Aluminium- oder sonstigem nichtmagnetischen Material Scheiben in der Größe des Umfangs der ferromagnetischen Ankerscheiben (10) unterlegt und durch nichtmagnetische Schrauben an der Schwungscheibe (15) befestigt sind, – zwei feststehende Aluminium-Außengehäuse (2) mit in gleichen Abständen zueinander angebrachten 3 Elektromagnete, welche so angebaut sind, daß diese im gleichen Radius den Ankerscheiben (10) unter Bildung von Luftspalte gegenüber liegen, – in den Seitenwänden der Außengehäuse (2) jeweils 6 Öffnungen (3) zur Aufnahme von Kugelgehäusen (8) mit je einer Kugel (18) aufweisen und diese Kugelgehäuse (8) über die Gewinde (4) durch Schrauben (6) verstellbar sind und diese über Sicherheitsmuttern (7) gekontert werden, – die Außengehäuse (2) fest mit Halteplatten (1) verschraubt sind, wobei die Halteplatten (1) Bohrungen (19) enthalten für den Zusammenbau mit den Haltestangen (5).
Impuls-Magnetmotor nach Anspruch 1, wobei die seitlichen Außenränder (16) der Schwungscheibe (15) Feinschliffe aufweisen, die gehärtet sowie für die Kugeln (18) gerillt sind.
Impuls-Magnetmotor nach Anspruch 1 und 2, wobei die ferromagnetischen Ankerscheiben (10) mindestens zu einem Viertel einseitig kreisförmig abgeschliffen sind (21).
Impuls-Magnetmotor nach Anspruch 1, wobei sich in den Außengehäusen (2) Längsaussparungen (7) befinden zur Beobachtung der Luftspalte (9a) von außen.
Impuls-Magnetmotor nach Anspruch 1, 2 und 3, wobei die Welle (13) mit einer stufenlos steuerbaren elektrischen Kupplung verbunden ist.
Impuls-Magnetmotor nach vorhergehenden Ansprüchen, wobei eine elektronische oder auch elektronisch-mechanische Steuerung die Schwungscheibe (16) über Stromimpulse auf die jeweiligen Magnete angetrieben wird.