DE202014103115U1 - Machine for converting magnetic energy into mechanical energy - Google Patents

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Abstract

Maschine (1) zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie, mit wenigstens einem Stator (3, 3') und wenigstens einem Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) auf einer feststehenden zentrischen Welle (5) drehbar gelagert angeordnet ist, an dem Rotor (4) auf beiden Seiten des Rotors (4) jeweils wenigstens zwei Hebelarme (7, 8, 9, 10) drehbar gelagert angeordnet sind, wobei die Drehlager der Hebelarme (7, 8, 9, 10) am Rotor (4) auf einem Kreis, vorzugsweise mit dem Radius RRotor, angeordnet sind, die Drehlager der jeweils auf der gleichen Seite des Rotors (4) angeordneten Hebelarme (7, 8, 9, 10) um einen Winkel von 360° bzw. 2π geteilt durch Anzahl der Hebelarme (7, 8, 9, 10) auf der gleichen Seite des Rotors (4), also bei wenigstens zwei Hebelarmen (7, 8, 9, 10) auf jeder der beiden Seiten des Rotors (4) um einen Winkel von 180° bzw. π, auf dem Kreis zueinander versetzt sind, die Drehlager der Hebelarme (7, 9) auf der einen Seite des Rotors (4) gegenüber den Drehlagern der Hebelarme (8, 10) auf der anderen Seite des Rotors (4) um einen Winkel von 360° bzw. 2π geteilt durch die doppelte Anzahl der Hebelarme (7, 8, 9, 10) auf einer Seite des Rotors (4), also bei wenigstens zwei Hebelarmen (7, 8, 9, 10) auf jeder der beiden Seiten des Rotors (4) um einen Winkel von 90° bzw. π/2, auf dem Kreis zueinander versetzt sind, die Hebelarme (7, 8, 9, 10), vorzugsweise mit der Hebelarmlänge LHebelarm, an ihrem freien Ende jeweils einen magnetischen Nordpol (16) oder einen magnetischen Südpol (16) aufweisen oder ausbilden, wobei die magnetischen Nordpole (16) oder die magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) jeweils auf einer Kurvenbahn (18) umlaufend angeordnet sind, wobei die Kurvenbahn (18) wenigstens ein im Wesentlichen Zykloide-förmiges Kurvensegment aufweist, der Stator (3, 3') für die magnetischen Nordpole (16) oder die magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) auf einer jeden Seite des Rotors (4) wenigstens ein in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen Zykloidsegment-förmiges Eisenkernsegment aufweist, wobei das Eisenkernsegment des Stators (3, 3') derart angeordnet ist, dass zwischen den magnetischen Nordpolen (16) oder den magnetischen Südpolen (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) und dem Eisenkernsegment des Stators (3, 3') eine magnetische Kraftwirkung gegeben ist, die die magnetischen Nordpole (16) oder die magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) beim Kurvenbahnumlauf entlang der Kurvenbahn (18) führt.Machine (1) for converting magnetic energy into mechanical energy, with at least one stator (3, 3 ') and at least one rotor (4), characterized in that the rotor (4) is rotatably mounted on a stationary central shaft (5) is arranged, on the rotor (4) on both sides of the rotor (4) at least two lever arms (7, 8, 9, 10) are rotatably mounted, the pivot bearings of the lever arms (7, 8, 9, 10) on Rotor (4) are arranged on a circle, preferably with the radius Rotor, the pivot bearings of the lever arms (7, 8, 9, 10) arranged on the same side of the rotor (4) by an angle of 360 ° or 2π divided by the number of lever arms (7, 8, 9, 10) on the same side of the rotor (4), i.e. with at least two lever arms (7, 8, 9, 10) on each of the two sides of the rotor (4) by one Angle of 180 ° or π, on the circle are offset from each other, the pivot bearings of the lever arms (7, 9) on one side of the rotor (4) opposite the Rotary bearings of the lever arms (8, 10) on the other side of the rotor (4) at an angle of 360 ° or 2π divided by twice the number of lever arms (7, 8, 9, 10) on one side of the rotor (4) , i.e. with at least two lever arms (7, 8, 9, 10) on each of the two sides of the rotor (4) by an angle of 90 ° or π / 2, on the circle, the lever arms (7, 8 , 9, 10), preferably with the lever arm length L lever arm, each have or form a magnetic north pole (16) or a magnetic south pole (16) at their free end, the magnetic north poles (16) or the magnetic south poles (16) of the lever arms (7, 8, 9, 10) are each arranged circumferentially on a curved path (18), the curved path (18) having at least one essentially cycloid-shaped curved segment, the stator (3, 3 ') for the magnetic north poles (16 ) or the magnetic south poles (16) of the lever arms (7, 8, 9, 10) on each side of the rotor (4) at least one in the longitudinal direction The direction of extension has essentially a cycloid segment-shaped iron core segment, the iron core segment of the stator (3, 3 ') being arranged such that between the magnetic north poles (16) or the magnetic south poles (16) of the lever arms (7, 8, 9, 10) and the iron core segment of the stator (3, 3 ') is given a magnetic force effect, which the magnetic north poles (16) or the magnetic south poles (16) of the lever arms (7, 8, 9, 10) when the curved track circulation along the curved track (18) leads.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Maschine zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie, mit wenigstens einem Stator und wenigstens einem Rotor.The present invention relates to a machine for converting magnetic energy into mechanical energy, comprising at least one stator and at least one rotor.

Maschinen der vorgenannten Art sind im Stand der Technik in zahlreichen Ausgestaltungen und Ausführungsformen bekannt und bestehen in der Regel aus einem feststehenden Teil, dem sogenannten Stator und einem umlaufenden Teil, dem sogenannten Rotor. Wird die Maschine zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie eingesetzt, wird das umlaufende Teil der Maschine in eine Drehbewegung versetzt. In diesem Fall wird die Maschine als Motor betrieben und das umlaufende Teil der Maschine Rotor genannt. Der Rotor weist bzw. bildet jeweils magnetische Nordpole oder magnetische Südpole auf bzw. aus. Die magnetischen Pole des Rotors werden dabei durch Permanentmagnete und/oder Elektromagnete bereitgestellt. Ein Elektromagnet besteht dabei aus einer mehrere Wicklungen bzw. Windungen eines Stromleiters aufweisenden Spule, in der sich bei Stromfluss ein magnetisches Feld bildet. In der Spule befindet sich in der Regel ein Eisenkern, der den magnetischen Fluss führt und verstärkt. Der Stator weist in der Regel einen oder mehrere Eisenkerne auf, so dass eine Kraftwirkung zwischen den magnetischen Polen des Rotors und dem Eisenkern des Stators gegeben ist.Machines of the aforementioned type are known in the prior art in numerous embodiments and embodiments and are usually made of a fixed part, the so-called stator and a rotating part, the so-called rotor. When the machine is used to convert magnetic energy into mechanical energy, the rotating part of the machine is rotated. In this case, the machine is operated as a motor and the rotating part of the machine called rotor. The rotor has magnetic north poles or magnetic south poles respectively on and off. The magnetic poles of the rotor are provided by permanent magnets and / or electromagnets. An electromagnet consists of a coil having a plurality of windings or windings of a conductor, in which forms a magnetic field in current flow. The coil usually contains an iron core that guides and amplifies the magnetic flux. The stator usually has one or more iron cores, so that a force effect between the magnetic poles of the rotor and the iron core of the stator is given.

Die bisher bekannten Maschinen sind hinsichtlich der Erzeugung bzw. Bereitstellung der erforderlichen magnetischen Felder als auch deren Steuerung unbefriedigend, insbesondere da diese aufwändig sind.The previously known machines are unsatisfactory in terms of the generation or provision of the required magnetic fields and their control, especially since they are expensive.

Ausgehend von dem vorbekannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Maschine zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie, mit wenigstens einem Stator und wenigstens einem Rotor, bereitzustellen, welche hinsichtlich der Erzeugung bzw. Bereitstellung der erforderlichen magnetischen Felder als auch deren Steuerung verbessert ist.Based on the known prior art, the present invention seeks to provide a machine for converting magnetic energy into mechanical energy, with at least one stator and at least one rotor, which in terms of generating or providing the required magnetic fields as well their control is improved.

Zur technischen Lösung wird mit der vorliegenden Erfindung eine Maschine zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie, mit wenigstens einem Stator und wenigstens einem Rotor, bereitgestellt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass
der Rotor auf einer feststehenden zentrischen Welle drehbar gelagert angeordnet ist,
an dem Rotor auf beiden Seiten des Rotors jeweils wenigstens zwei Hebelarme drehbar gelagert angeordnet sind,
wobei
die Drehlager der Hebelarme am Rotor auf einem Kreis, vorzugsweise mit dem Radius RRotor, angeordnet sind,
die Drehlager der jeweils auf der gleichen Seite des Rotors angeordneten Hebelarme um einen Winkel von 360° bzw. 2π geteilt durch Anzahl der Hebelarme auf der gleichen Seite des Rotors, also bei wenigstens zwei Hebelarmen auf jeder der beiden Seiten des Rotors um einen Winkel von 180° bzw. π, auf dem Kreis zueinander versetzt sind,
die Drehlager der Hebelarme auf der einen Seite des Rotors gegenüber den Drehlagern der Hebelarme auf der anderen Seite des Rotors um einen Winkel von 360° bzw. 2π geteilt durch die doppelte Anzahl der Hebelarme auf einer Seite des Rotors, also bei wenigstens zwei Hebelarmen auf jeder der beiden Seiten des Rotors um einen Winkel von 90° bzw. π/2, auf dem Kreis zueinander versetzt sind,
die Drehlager der Hebelarme jeweils um einen Winkel von 90° bzw. π/2 auf dem Kreis zueinander versetzt sind,
die Drehlager der jeweils auf der gleichen Seite des Rotors angeordneten Hebelarme um einen Winkel von 180° bzw. π auf dem Kreis zueinander versetzt sind,
die Hebelarme, vorzugsweise mit der Hebelarmlänge LHebelarm, an ihrem freien Ende jeweils einen magnetischen Nordpol oder einen magnetischen Südpol aufweisen oder ausbilden,
wobei
die magnetischen Nordpole oder die magnetischen Südpole der Hebelarme jeweils auf einer Kurvenbahn umlaufend angeordnet sind, wobei die Kurvenbahn wenigstens ein im Wesentlichen Zykloide-förmiges Kurvensegment aufweist,
der Stator für die magnetischen Nordpole oder die magnetischen Südpole der Hebelarme auf einer jeden Seite des Rotors wenigstens ein in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen Zykloidsegment-förmiges Eisenkernsegment aufweist,
wobei
das Eisenkernsegment des Stators derart angeordnet ist, dass zwischen den magnetischen Nordpolen oder den magnetischen Südpolen der Hebelarme und dem Eisenkernsegment des Stators eine magnetische Kraftwirkung gegeben ist, die die magnetischen Nordpole oder die magnetischen Südpole der Hebelarme beim Kurvenbahnumlauf entlang der Kurvenbahn führt.
For technical solution, the present invention provides a machine for the conversion of magnetic energy into mechanical energy, with at least one stator and at least one rotor, which is characterized in that
the rotor is rotatably mounted on a fixed centric shaft,
at least two lever arms are rotatably mounted respectively on the rotor on both sides of the rotor,
in which
the rotary bearings of the lever arms are arranged on the rotor on a circle, preferably with the radius R rotor ,
the pivot bearings of each disposed on the same side of the rotor lever arms by an angle of 360 ° or 2π divided by the number of lever arms on the same side of the rotor, ie at least two lever arms on each side of the rotor by an angle of 180 ° or π, are offset on the circle to each other,
the pivot bearings of the lever arms on one side of the rotor relative to the pivot bearings of the lever arms on the other side of the rotor by an angle of 360 ° or 2π divided by twice the number of lever arms on one side of the rotor, so at least two lever arms on each the two sides of the rotor at an angle of 90 ° or π / 2, are offset on the circle to each other,
the pivot bearings of the lever arms are each offset by an angle of 90 ° or π / 2 on the circle to each other,
the pivot bearings of the respectively arranged on the same side of the rotor lever arms are offset by an angle of 180 ° or π on the circle to each other,
the lever arms, preferably with the Hebelarmlänge L lever arm , at its free end each have a magnetic north pole or a magnetic south pole or form,
in which
the magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms are each arranged circumferentially on a curved path, wherein the curved path has at least one substantially cycloid-shaped curve segment,
the stator for the magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms has on each side of the rotor at least one in the longitudinal direction substantially cycloid segment-shaped iron core segment,
in which
the iron core segment of the stator is arranged such that between the magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms and the iron core segment of the stator is given a magnetic force that leads the magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms in the curved path circulation along the curved path.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass eine verbesserte Bereitstellung bzw. Erzeugung von für den Betrieb einer Maschine erforderlicher magnetischer Felder als auch eine Verbesserung der Steuerung der magnetischen Felder erzielbar ist, wenn bei einem zentrisch laufender Rotor mit daran drehbar gelagerten Hebelarmen, welche jeweils einen magnetischen Nordpol oder einen magnetischen Südpol aufweisen oder ausbilden, die magnetischen Nordpole oder die magnetischen Südpole der Hebelarme jeweils auf einer Kurvenbahn umlaufen, welche wenigstens ein im Wesentlichen Zykloide-förmiges Kurvensegment aufweist. Um eine derartige Kurvenbahn bzw. derartigen Kurvenbahnumlauf realisieren zu können weist der Stator für die magnetischen Nordpole oder die magnetischen Südpole der Hebelarme auf einer jeden Seite des Rotors wenigstens ein in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen Zykloidsegment-förmiges Eisenkernsegment auf, welches derart angeordnet ist, dass zwischen den magnetischen Nordpolen oder den magnetischen Südpolen der Hebelarme und dem jeweiligen Eisenkernsegment des Stators eine magnetische Kraftwirkung gegeben ist, die die magnetischen Nordpole oder die magnetischen Südpole der Hebelarme entlang der Kurvenbahn führt.The invention is based on the finding that an improved provision or generation of required for the operation of a machine magnetic fields as well as an improvement of the control of the magnetic fields can be achieved if in a centrally running rotor with rotatably mounted thereon lever arms, each one magnetic pole or a magnetic south pole or form the magnetic north poles or the magnetic south poles of Each lever arms rotate on a curved path, which has at least one substantially cycloid-shaped curve segment. In order to realize such a curved path or such curved path circulation, the stator for the magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms on each side of the rotor at least one in the longitudinal direction substantially cycloid segment-shaped iron core segment, which is arranged such that between the Magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms and the respective iron core segment of the stator is given a magnetic force that leads the magnetic north poles or the magnetic south poles of the lever arms along the curved path.

Die Erfindung macht sich dabei vorteilhafterweise das Hebelgesetz zunutze, derart, dass beim Eintritt – also dem Ort, an dem der magnetische Pol bzw. Magnet angezogen wird – eines magnetischen Nordpols bzw. magnetischen Südpols der Hebelarme des Rotors in die magnetische Anzugskraft gegen das jeweilige Eisenkernsegment des Stators, der Abstand der Drehpunkte der Hebelarme zum Mittelpunkt des Rotors am größten ist und beim Verlassen der bzw. Austreten aus der magnetischen Anzugskraft der Abstand der Hebelarme zum Mittelpunkt des Rotors am kleinsten ist. Erfindungsgemäß wird dabei realisiert, dass das Drehmoment beim Eintritt in die magnetische Anzugskraft am größten ist und beim Austritt aus der magnetischen Anzugskraft am kleinsten ist.The invention advantageously makes use of the law of levers, such that upon entry - ie the place where the magnetic pole or magnet is attracted - a magnetic north pole or magnetic south pole of the lever arms of the rotor in the magnetic tightening force against the respective iron core segment of the stator, the distance of the pivot points of the lever arms to the center of the rotor is greatest and when leaving the or emerging from the magnetic attraction, the distance between the lever arms to the center of the rotor is smallest. According to the invention it is realized that the torque is greatest when entering the magnetic tightening force and is the smallest at the exit from the magnetic tightening force.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Anordnung und Ausgestaltung des Rotors, der Hebelarme am Rotor und der Eisenkernsegmente des Stators zueinander derart, dass das das Verhältnis der Kraft beim Eintritt eines magnetischen Nordpols bzw. magnetischen Südpols der Hebelarme des Rotors in die magnetische Anzugskraft gegen ein Eisenkernsegment des Stators, zu der Kraft beim Austritt eines magnetischen Nordpols bzw. magnetischen Südpols der Hebelarme des Rotors aus der magnetischen Anzugskraft gegen ein Eisenkernsegment des Stators im Wesentlichen gleich ist dem Verhältnis von Radius RRotor abzüglich Hebelarmlänge LHebelarm zu Radius RRotor zuzüglich Hebelarmlänge LHebelarm, so dass für das Kräfteverhältnis gilt: Krafteverhältnis = (RRotor – LHebelarm)/(RRotor + LHebelarm) A particularly advantageous embodiment of the invention is characterized by an arrangement and design of the rotor, the lever arms on the rotor and the iron core segments of the stator to each other such that the ratio of the force at the entrance of a magnetic north pole or magnetic south pole of the lever arms of the rotor in the magnetic Tightening force against an iron core segment of the stator, to the force at the exit of a magnetic north pole or magnetic south pole of the lever arms of the rotor from the magnetic attraction against an iron core segment of the stator is substantially equal to the ratio of radius R rotor minus Hebelarmlänge L lever arm to radius R rotor plus lever arm length L lever arm , so that for the balance of power: Force ratio = (R rotor - L lever arm ) / (R rotor + L lever arm )

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kurvenbahn wenigstens ein im Wesentlichen Epizykloide-förmiges Kurvensegment, wenigstens ein Hypozykloide-förmiges Kurvensegment, wenigstens ein Kardioide-förmiges bzw. Nephroide-förmiges Kurvensegment oder wenigstens ein im Wesentlichen die Form einer Cassinischen Kurve, vorzugsweise einer Lemniskate, aufweisendes Kurvensegment aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht als Kurvenbahn eine Kombination von einzelnen und/oder mehreren der vorgenannten Kurvensegmente vor.In an advantageous embodiment of the invention it is provided that the curved path at least one substantially epicycloid-shaped curve segment, at least one hypocycloid-shaped curve segment, at least one cardioid-shaped or nephroid-shaped curve segment or at least one substantially the shape of a Cassinian curve, preferably having a lemniscate having curve segment. A further advantageous embodiment of the invention provides as a curved path a combination of individual and / or more of the aforementioned curve segments.

Gemäß einem weiteren vorteilhaften Vorschlag der Erfindung ist vorgesehen, dass das Eisenkernsegment wenigstens ein in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen Kardioidesegment-förmig bzw. Nephroidesegment-förmig ausgebildetes Segment aufweist. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Eisenkernsegment eine Kombination von einzelnen und/oder mehreren der vorgenannten Segmente aufweist.According to a further advantageous proposal of the invention it is provided that the iron core segment has at least one in the longitudinal direction of extension substantially cardioid segment-shaped or nephroid segment-shaped segment. A further advantageous embodiment of the invention provides that the iron core segment has a combination of individual and / or more of the aforementioned segments.

Vorteilhafterweise weist das Eisenkernsegment senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Eisenkernsegments eine sich, vorzugsweise kontinuierlich, verändernde Stärke bzw. Tiefe auf.Advantageously, the iron core segment perpendicular to the longitudinal direction of the iron core segment on a, preferably continuously changing thickness or depth.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Eisenkernsegment aus Einzelsegmenten zusammengesetzt ist. Vorteilhafterweise sind die Einzelsegmente eines Eisenkernsegments voneinander elektrisch isoliert und vorzugsweise aus Trafoblech gefertigt, insbesondere um im Betrieb der erfindungsgemäßen Maschine eine Wirbelstrombildung im Eisenkernsegment zu verhindern bzw. zu reduzieren.A further advantageous embodiment of the invention provides that the iron core segment is composed of individual segments. Advantageously, the individual segments of an iron core segment are electrically isolated from each other and preferably made of transformer sheet, in particular to prevent or reduce eddy current formation in the iron core segment during operation of the machine according to the invention.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn der umlaufend angeordneten magnetischen Nordpole oder magnetischen Südpole der Hebelarme und die Eisenkernsegmente des Stators in voneinander beabstandeten, parallelen Ebenen verlaufen, wobei der Abstand der Ebenen voneinander vorzugsweise einstellbar ist. Über den Abstand der Ebenen lässt sich insbesondere auf die magnetische Anzugskraft zwischen den magnetischen Nordpolen oder magnetischen Südpolen der Hebelarme des Rotors und den Eisenkernsegmenten des Stators Einfluss nehmen. So wird beispielsweise bei Verringerung des Abstandes die magnetische Anziehungskraft zwischen den magnetischen Polen der Hebelarme des Rotors und den Eisenkernsegmenten des Stators vergrößert. Bei Vergrößerung des Abstandes wird die magnetische Anziehungskraft zwischen den magnetischen Polen der Hebelarme des Rotors und den Eisenkernsegmenten des Stators verringert.A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the curved path of the circumferentially arranged magnetic north poles or magnetic south poles of the lever arms and the iron core segments of the stator in spaced, parallel planes extend, wherein the distance of the planes from each other is preferably adjustable. The distance between the planes can be used, in particular, to influence the magnetic attraction force between the magnetic north poles or magnetic south poles of the lever arms of the rotor and the iron core segments of the stator. For example, as the distance is reduced, the magnetic attraction force between the magnetic poles of the lever arms of the rotor and the iron core segments of the stator is increased. As the distance increases, the magnetic attraction force between the magnetic poles of the lever arms of the rotor and the iron core segments of the stator is reduced.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung werden die Hebelarme des Rotors über eine Getriebeanordnung in Position gehalten, vorzugsweise derart, dass die Ausrichtung der Hebelarme des Rotors bezogen auf den drehenden Rotor gleich bleibt.In a further advantageous embodiment of the invention, the lever arms of the rotor are held in position via a gear arrangement, preferably such that the orientation of the lever arms of the rotor with respect to the rotating rotor remains the same.

Vorteilhafterweise sind die auf der Kurvenbahn umlaufenden magnetischen Nordpole oder magnetischen Südpole der Hebelarme immer zum Zentrum der Kurvenbahn hin ausgerichtet. Advantageously, the circulating on the curved north magnetic poles or magnetic south poles of the lever arms are always aligned to the center of the curved path out.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufend angeordneten magnetischen Nordpole oder magnetischen Südpole der Hebelarme des Rotors von Permanentmagneten ausgebildet werden, vorzugsweise von Neodym-Eisen-Bor-Magneten (NdFeB-Magneten).A further advantageous embodiment of the invention is characterized in that the circumferentially arranged magnetic north poles or magnetic south poles of the lever arms of the rotor are formed by permanent magnets, preferably of neodymium-iron-boron magnets (NdFeB magnets).

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, mehrere Rotoren zusammen synchron laufen zu lassen, um das Drehmoment der erfindungsgemäßen Maschine zu erhöhen. Dabei ist die Anordnung der Hebelarme an den Rotoren bzw. deren Versetzung zueinander wie folgt zu wählen: Winkel von 180° bzw. π geteilt durch die doppelte Anzahl der Hebelarme auf einer Seite eines Rotors. Bei zwei Hebelarmen auf einer Seite eines Rotor ergibt sich eine entsprechende Anordnung bzw. Versetzung von 45° bzw. π/4. Bei drei Hebelarmen auf einer Seite eines Rotor ergibt sich eine entsprechende Anordnung bzw. Versetzung von 30° bzw. π/6.According to a further advantageous embodiment of the invention, it is provided to run several rotors together synchronously in order to increase the torque of the machine according to the invention. The arrangement of the lever arms on the rotors or their offset from each other should be selected as follows: angle of 180 ° or π divided by twice the number of lever arms on one side of a rotor. With two lever arms on one side of a rotor, a corresponding arrangement or displacement of 45 ° or π / 4 results. With three lever arms on one side of a rotor results in a corresponding arrangement or displacement of 30 ° or π / 6.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist gekennzeichnet durch eine Verwendung einer erfindungsgemäßen Maschine zur Bereitstellung mechanischer Energie, wobei der Rotor vorzugsweise als Antrieb dient.A further advantageous embodiment of the invention is characterized by a use of a machine according to the invention for providing mechanical energy, wherein the rotor is preferably used as a drive.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Maschine werden nachfolgend anhand des in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Dabei zeigen:Further details, features and advantages of the machine according to the invention will be explained in more detail with reference to the embodiment shown in the figures of the drawing. Showing:

1 in einer schematischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Maschine; 1 in a schematic view of an embodiment of a machine according to the invention;

2 eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie A-B des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine nach 1; 2 a sectional view along the section line AB of the embodiment of the machine according to the invention according to 1 ;

3 im Detail eine Schnittansicht gemäß Schnittausschnitt C des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Maschine nach 1; 3 in detail a sectional view according to section C of the embodiment of the machine according to the invention 1 ;

4 in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für Positionen der Hebelarme und der magnetischen Pole der Hebelarme bei einem Umlauf derselben entlang der Kurvenbahn der erfindungsgemäßen Maschine nach 1; und 4 in a schematic representation of an embodiment of positions of the lever arms and the magnetic poles of the lever arms in a rotation thereof along the curved path of the machine according to the invention according to 1 ; and

5 in einer weiteren schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel für Positionen und Stellungen der Hebelarme und der magnetischen Pole der Hebelarme bei einem Umlauf derselben entlang der Kurvenbahn der erfindungsgemäßen Maschine nach 1. 5 in a further schematic representation of an embodiment of positions and positions of the lever arms and the magnetic poles of the lever arms in a rotation of the same along the curved path of the machine according to the invention 1 ,

1 bis 5 zeigen eine Maschine 1 zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie, nachfolgend auch Motor 1 genannt. 1 to 5 show a machine 1 for the conversion of magnetic energy into mechanical energy, subsequently also motor 1 called.

Der Motor 1 weist ein Gehäuse 2 mit zwei Statoren 3, 3' auf. Die an dem Gehäuse 2 des Motors 1 angeordneten Statoren 3, 3' sind dabei jeweils durch ein Eisenkernsegment ausgebildet, welches in seiner Längserstreckungsrichtung bezogen auf eine Gedachte Mittellinie einen im Wesentlichen Zykloidsegment-förmigen Verlauf aufweist. Wie anhand von 1 ersichtlich, weisen die Eisenkernsegmente des Stators 3, 3' senkrecht zu ihrer Längserstreckungsrichtung entlang einer gedachten Mittellinie eine sich kontinuierlich verändernde Stärke bzw. Tiefe auf. Das in 3 im Schnitt gezeigte Eisenkernsegment des Stators 3 ist dabei vorzugsweise aus Trafoblechen mit Siliziumanteil gefertigt, welche gegenseitig elektrisch isoliert sind, damit eine Wirbelstrombildung weitestgehend vollständig unterdrückt bzw. verhindert wird. In 3 sind die einzelnen Segmente aus Trafoblech mit Siliziumanteil des Eisenkernsegments des Stators 3 mit dem Bezugszeichen 19 gekennzeichnet. Die Eisenkernsegmente des Stators 3, 3' können aber auch aus Vollmaterial in Teilsegmenten von jeweils etwa 6°, welche gegenseitig elektrisch isoliert sind, ausgeführt werden, um so eine Wirbelstrombildung weitestgehend unterdrücken bzw. verhindern zu können.The motor 1 has a housing 2 with two stators 3 . 3 ' on. The on the case 2 of the motor 1 arranged stators 3 . 3 ' are each formed by an iron core segment, which has a substantially cycloid segment-shaped course in its longitudinal direction with respect to a central axis. As based on 1 can be seen, the iron core segments of the stator 3 . 3 ' perpendicular to its longitudinal direction along an imaginary center line to a continuously changing thickness or depth. This in 3 in section shown iron core segment of the stator 3 is preferably made of transformer plates with silicon content, which are mutually electrically isolated so that eddy current formation is largely completely suppressed or prevented. In 3 the individual segments are transformer plates with silicon content of the iron core segment of the stator 3 with the reference number 19 characterized. The iron core segments of the stator 3 . 3 ' but can also be made of solid material in sub-segments of about 6 °, which are mutually electrically isolated, so as to suppress eddy current formation as much as possible or prevent.

In dem Gehäuse 2 des Motors 1 ist ein Rotor 4 auf einer feststehenden zentrischen Welle 5 mittels Drehlagern bzw. Kugellagern 6 drehbar gelagert. An dem Rotor 4 des Motors 1 sind auf beiden Seiten des Rotors 4 jeweils zwei Hebelarme 7 und 9 bzw. 8 und 10 an feststehenden Wellen 11 mittels Drehlagern 12 und Freilauflagern 13 drehbar gelagert angeordnet. Die Drehlager 12 und Freilauflager 13 der eine Hebelarmlänge LHebelarm aufweisenden Hebelarme 7, 8, 9 und 10 sind dabei am Rotor 4 auf einem Kreis mit dem Radius RRotor angeordnet und jeweils um einen Winkel von 90° bzw. π/2 auf dem Kreis zueinander versetzt, wobei die Drehlager 12 und Freilauflager 13 der jeweils auf der gleichen Seite des Rotors 4 angeordneten Hebelarme 7 und 9 bzw. 8 und 10 um einen Winkel von 180° bzw. π auf dem Kreis zueinander versetzt sind.In the case 2 of the motor 1 is a rotor 4 on a fixed centric shaft 5 by means of rotary bearings or ball bearings 6 rotatably mounted. On the rotor 4 of the motor 1 are on both sides of the rotor 4 two lever arms each 7 and 9 respectively. 8th and 10 on fixed waves 11 by means of pivot bearings 12 and free-wheel bearings 13 arranged rotatably mounted. The pivot bearings 12 and free-wheel bearings 13 the lever arm length L lever arm having lever arms 7 . 8th . 9 and 10 are on the rotor 4 arranged on a circle with the radius R rotor and each offset by an angle of 90 ° or π / 2 on the circle to each other, wherein the pivot bearing 12 and free-wheel bearings 13 each on the same side of the rotor 4 arranged lever arms 7 and 9 respectively. 8th and 10 are offset by an angle of 180 ° or π on the circle to each other.

Die feststehenden Wellen 11 der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 weisen ferner jeweils ein feststehendes Zahnrad 14 auf. Die Zahnräder 14 der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 sind dabei in Eingriff mit einem auf der feststehenden Welle 5 nicht drehbar angeordneten Zahnrad 15 und wälzen sich beim Umlauf an diesem ab. Dadurch machen die Hebelarme 7, 8, 9 und 10 beim Umlauf eine Drehbewegung in die gleiche Drehrichtung des Rotors 4.The fixed waves 11 the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 also each have a fixed gear 14 on. The gears 14 the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 are engaged with one on the fixed shaft 5 non-rotatably mounted gear 15 and roll on the circulation at this. This is what the lever arms do 7 . 8th . 9 and 10 during rotation, a rotational movement in the same direction of rotation of the rotor 4 ,

Die Hebelarme 7, 8, 9 und 10 mit einer Hebelarmlänge LHebelarm weisen an ihrem freien Ende jeweils einen magnetischen Nordpol N oder magnetischen Südpol S auf. Die magnetischen Pole werden vorliegend von Permanentmagneten 16 bereitgestellt, welche jeweils an einer Halterung 17 angeordnet sind.The lever arms 7 . 8th . 9 and 10 with a Hebelarmlänge L lever arm have at their free end in each case a magnetic north pole N or magnetic south pole S. The magnetic poles are in the present case of permanent magnets 16 provided, which in each case on a holder 17 are arranged.

Die Anordnung und Positionierung der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 mit den Permanentmagneten 16 am Rotor 4 als auch der der in ihrer Längserstreckungsrichtung bezogen auf eine Gedachte Mittellinie einen im Wesentlichen Zykloidsegment-förmigen Verlauf aufweisenden Eisenkernsegmente des Stators 3, 3' ist erfindungsgemäß derart, dass die magnetischen Pole der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 aufgrund der magnetischen Kraftwirkung zwischen den magnetischen Polen der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 und den Eisenkernsegmenten des Stators 3, 3' beim Umlauf auf einer Kurvenbahn 18 geführt werden, die wenigstens ein in im Wesentlichen Zykloide-förmiges Kurvensegment aufweist. Wie in 4 dargestellt ist die Kurvenbahn 18 bei dem in den 1 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen Hypozykloide-förmig ausgebildet. Die Anordnung der magnetischen Pole der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 über den Eisenkernsegmente des Stators 3, 3' bei deren Umlauf entlang der Kurvenbahn 18 ist vorliegend vorteilhafterweise derart, dass die magnetische Anzugskraft zwischen den magnetischen Pole der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 und den Eisenkernsegmenten des Stators 3, 3' am größten ist. Es hat sich gezeigt, dass dazu die magnetischen Pole der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 vorteilhafterweise nur teilweise über den Eisenkernsegmenten des Stators 3, 3' stehen.The arrangement and positioning of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 with the permanent magnets 16 on the rotor 4 as well as the in their longitudinal direction with respect to a Thought centerline a substantially cycloid segment-shaped course having iron core segments of the stator 3 . 3 ' is according to the invention such that the magnetic poles of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 due to the magnetic force between the magnetic poles of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 and the iron core segments of the stator 3 . 3 ' when circulating on a curved path 18 be guided, which has at least one substantially cycloid-shaped curve segment. As in 4 shown is the curved path 18 in the in the 1 to 5 illustrated embodiment formed substantially hypocycloid-shaped. The arrangement of the magnetic poles of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 over the iron core segments of the stator 3 . 3 ' in their circulation along the curved path 18 is presently advantageously such that the magnetic attraction force between the magnetic poles of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 and the iron core segments of the stator 3 . 3 ' is greatest. It has been shown that the magnetic poles of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 advantageously only partially over the iron core segments of the stator 3 . 3 ' stand.

5 zeigt ein Ausführungsbeispiel für Positionen und Stellungen der Hebelarme und der magnetischen Pole der Hebelarme bei einem Umlauf derselben entlang der Kurvenbahn 18 nach 4 für einen Rotor mit dem Radius RRotor = 200 mm und einer Hebelarmlänge LHebelarm = 70 mm. Zwischen den einzelnen Positionen und Stellungen der dargestellten Hebelarme ist dabei jeweils ein Umlaufwinkel von 15° bzw. π/12 gegeben. Ferner zeigt 5 Werte der jeweils resultierenden Hebelarmlängen bezogen auf den Mittelpunkt des Rotors 4. 5 shows an embodiment of positions and positions of the lever arms and the magnetic poles of the lever arms in a rotation of the same along the curved path 18 to 4 for a rotor with the radius R rotor = 200 mm and a lever arm length L lever arm = 70 mm. Between the individual positions and positions of the lever arms shown in each case a circumferential angle of 15 ° or π / 12 is given. Further shows 5 Values of the respective resulting lever arm lengths relative to the center of the rotor 4 ,

Wie anhand von 2 erkennbar, weist Maschine 1 ein Schwungrad 20 auf, welches auf einer feststehenden Welle 21 angeordnet ist. Ds Schwungrad befindet sich dabei vorliegend außerhalb des Gehäuses 2 der Maschine 1. Die Welle 21 ist dabei mittels Drehlagern 22 drehbar im bzw. am Gehäuse 2 der Maschine 1 gelagert. Ferner weist die Welle 21 an dem dem Schwungrad 20 gegenüberliegenden Ende ein Zahnrad 23 auf, welches mit einem Zahnrad 24 des Rotors 4 in Eingriff steht und sich über dieses abwälzt.As based on 2 recognizable, instructs machine 1 a flywheel 20 which is on a fixed shaft 21 is arranged. The flywheel is in this case outside the housing 2 the machine 1 , The wave 21 is here by means of pivot bearings 22 rotatable in or on the housing 2 the machine 1 stored. Furthermore, the shaft points 21 at the flywheel 20 opposite end of a gear 23 on which with a gear 24 of the rotor 4 engaged and rolling over this.

Wie in den 1 bis 5 dargestellt und bereits erläutert, sind die die magnetischen Pole ausbildenden bzw. bereitstellenden Magnete 16 an Hebelamen 7, 8, 9 und 10 montiert, die drehbar in einem scheibenförmigen Rotor 4 mit dem Radius RRotor gelagert sind. Der Rotor 4 ist kugelgelagert auf einer feststehenden Welle 5. Auf dieser Welle 5 befindet sich ein nicht drehendes Zahnrad, Zahnscheibe oder Kettenrad 15. An jeder Welle 11 der Hebel ist ein Zahnrad, Kettenrad oder Zahnscheibe 14 fest montiert, das sich an dem feststehenden Rad 15 abwälzt. Dadurch machen die Hebelarme 7, 8, 9 und 10 eine Drehbewegung in der gleichen Richtung der Rotorscheibe 4.As in the 1 to 5 shown and already explained, are the magnetic poles forming or providing magnets 16 at leverage 7 . 8th . 9 and 10 mounted, rotatable in a disc-shaped rotor 4 are stored with the radius R rotor . The rotor 4 is ball-bearing on a fixed shaft 5 , On this wave 5 There is a non-rotating gear, sprocket or sprocket 15 , At every wave 11 the lever is a gear, sprocket or toothed pulley 14 firmly attached to the fixed wheel 15 rolls. This is what the lever arms do 7 . 8th . 9 and 10 a rotational movement in the same direction of the rotor disk 4 ,

Bei einer Übersetzung der Maschine 1 von 1:1 (hier nicht dargestellt) drehen die Hebelarme 7, 8, 9 und 10 360° bzw. 2π während der Rotor 180° bzw. π dreht, das heißt eine halbe Umdrehung des Hebelarms 7, 8, 9 und 10 plus eine halbe Umdrehung des Rotors 4. Bei einer Übersetzung von 2:1, wie sie bei dem vorliegend dargestellten Ausführungsbeispiel gegeben ist, drehen die Hebelarme 7, 8, 9 und 10 360° bzw. 2π während der Rotor 120° bzw. 2π/3 dreht, das bedeutet, dass ein Hebelarm 7, 8, 9 und 10 drei Umdrehungen bei einer einzelnen Rotorumdrehung macht, nämlich zwei Umdrehungen der Hebelarme 7, 8, 9 und 10 plus eine Umdrehung des Rotors 4.For a translation of the machine 1 of 1: 1 (not shown here) rotate the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 360 ° or 2π while the rotor rotates 180 ° or π, that is half a turn of the lever arm 7 . 8th . 9 and 10 plus half a turn of the rotor 4 , At a ratio of 2: 1, as given in the presently illustrated embodiment, rotate the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 360 ° or 2π while the rotor rotates 120 ° or 2π / 3, which means that a lever arm 7 . 8th . 9 and 10 makes three turns with a single rotor revolution, namely two revolutions of the lever arms 7 . 8th . 9 and 10 plus one turn of the rotor 4 ,

Der Nachteil bei einer Übersetzung von 1:1 (hier nicht dargestellt) besteht darin, dass der Raum zur Anordnung von Eisenkernsegmenten des Stators 3, 3' beschränkt ist und diese daher von Ihrer Länge her jeweils einen Winkelbereich von etwa 170° abdecken müssen. Dem gegenüber ist bei einer Übersetzung von 2:1 der Vorteil, dass auf jeder Seite zwei Eisenkernsegmente des Stators 3, 3' angeordnet werden können. Da die Hebelarme 7 und 9 bzw. 8 und 10 sich jeweils in einem Winkel von 180° bzw. π gegenüber stehen, werden beide Hebelarme 7 und 9 bzw. 8 und 10 gleichzeitig im Einlauf von Eisenkernsegmenten des Stators 3, 3' angezogen und die auf der gegenüberliegenden Seite des Rotors 4 angeordneten Hebelarme 8 und 10 bzw. 7 und 9, die um einen Winkel von 90° bzw. π/2 zu den Hebelarmen 7 und 9 bzw. 8 und 10 auf der anderen Seite des Rotors 4 versetzt angeordnet sind, verlassen gleichzeitig die Eisenkernsegmenten des Stators 3, 3'.The disadvantage with a ratio of 1: 1 (not shown here) is that the space for arranging iron core segments of the stator 3 . 3 ' is limited and therefore must cover each of their length in each case an angular range of about 170 °. On the other hand, with a ratio of 2: 1, the advantage is that on each side two iron core segments of the stator 3 . 3 ' can be arranged. Because the lever arms 7 and 9 respectively. 8th and 10 each face each other at an angle of 180 ° or π, both lever arms 7 and 9 respectively. 8th and 10 simultaneously in the inlet of iron core segments of the stator 3 . 3 ' attracted and those on the opposite side of the rotor 4 arranged lever arms 8th and 10 respectively. 7 and 9 , which are at an angle of 90 ° or π / 2 to the lever arms 7 and 9 respectively. 8th and 10 on the other side of the rotor 4 staggered, leave simultaneously the iron core segments of the stator 3 . 3 ' ,

Das Kräfteverhältnis im Anzug ist dabei folgendermaßen gegeben: Der Rotor 4 hat beispielsweise einen Radius RRotor von 200 mm und der durch die Hebelarmlänge LHebelarm gegebene Radius vom Drehpunkt des Hebelarms 7, 8, 9 und 10 bis zum Mittelpunkt des Magneten 16 beträgt 70 mm. Das ergibt ein Verhältnis von 270 mm zu 130 mm, also 1:0,48. Außerdem hat der Magnet 16 beim Verlassen des Eisenkernsegmentes des Stators 3, 3' noch einen Rückzug in der Drehrichtung des Hebelarms 7, 8, 9 und 10, was noch einen zusätzlichen Schub in den Rotor 4 ergibt. Erst nach 15° Drehung des Rotors 4 entsteht ein Rückzug. Nach dem Hebelgesetz F1 × L1 = F2 × L2 gilt folgende Gleichung: gemessene Kräfte mit einer Federwaage: im Einzug 32 kg, im Rückzug 4 kg, das ergibt mathematisch: F1 × L1/L2 = F2 also (32 kg × 130 mm/270 mm) × sin 15° = 3,99 kg.The balance of power in the suit is given as follows: The rotor 4 For example, has a radius R rotor of 200 mm and given by the Hebelarmlänge L lever arm radius of the pivot point of the lever arm 7 . 8th . 9 and 10 to the center of the magnet 16 is 70 mm. This results in a ratio of 270 mm to 130 mm, ie 1: 0.48. Besides, the magnet has 16 when leaving the iron core segment of the stator 3 . 3 ' another retreat in the direction of rotation of the lever arm 7 . 8th . 9 and 10 , which adds an extra boost to the rotor 4 results. Only after 15 ° rotation of the rotor 4 a retreat arises. According to the lever law F1 × L1 = F2 × L2 the following equation applies: measured forces with a spring balance: 32 kg in the intake, 4 kg in the withdrawal, this results mathematically: F1 × L1 / L2 = F2 also (32 kg × 130 mm / 270 mm) × sin 15 ° = 3.99 kg.

Wie bereits erläutert sollen die Magnete 16 während des Umlaufs bzw. der Drehung sich nicht voll über den Eisenkernsegmenten des Stators 3, befinden, sondern nur so weit, dass die Anziehungskraft zwischen diesen am stärksten ist. Dadurch wird der Magnet 16 ständig in seiner Drehrichtung angezogen und es entsteht eine stetiger Zug bzw. Schub auf den Rotor 4, der sich durch die Abwälzung der Räder 14, 15 überträgt.As already explained, the magnets 16 during orbit is not fully over the iron core segments of the stator 3 but only so far that the attraction between them is strongest. This will be the magnet 16 Constantly tightened in its direction of rotation and there is a steady train or thrust on the rotor 4 that is due to the rolling of the wheels 14 . 15 transfers.

Die Kraftübertragung auf ein anderes Aggregat, wie beispielsweise eine Maschine, kann durch eine Verzahnung am Rotor 4 mittels Zahnräder oder sonstige Antriebselemente erfolgen, vorzugsweise am Schwungrad 20 bzw. der Welle 21.The power transmission to another unit, such as a machine, by a toothing on the rotor 4 take place by means of gears or other drive elements, preferably on the flywheel 20 or the shaft 21 ,

Das in den Fig. der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung und die im Zusammenhang mit diesem erläuterten Ausführungsbeispiele der Erfindung dienen lediglich der Erläuterung der Erfindung und sind für diese nicht beschränkend.The illustrated in the drawings of the embodiment of the invention and the explained in connection with this embodiment of the invention are only illustrative of the invention and are not limiting for this.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Maschine/MotorMachinery / motor
22
Gehäusecasing
3, 3'3, 3 '
Stator/EisenkernsegmentStator / iron core segment
44
Rotorrotor
55
feststehende Wellefixed shaft
66
Drehlager/KugellagerPivot bearing / ball bearings
77
Hebelarmlever arm
88th
Hebelarmlever arm
99
Hebelarmlever arm
1010
Hebelarmlever arm
1111
feststehende Wellefixed shaft
1212
Drehlager/KugellagerPivot bearing / ball bearings
1313
FreilauflagerFreewheeling bearing
1414
Zahnrad (Hebelarm (7, 8, 9 und 10))Gear (lever arm ( 7 . 8th . 9 and 10 ))
1515
Zahnrad (feststehende Welle (5))Gearwheel (fixed shaft ( 5 ))
1616
magnetischer Pol/Permanentmagnetmagnetic pole / permanent magnet
1717
Halterund (magnetischer Pol/Permanentmagnet (16))Halterund (magnetic pole / permanent magnet ( 16 ))
1818
Kurvenbahn magnetische Pole (Hebelarm (7, 8, 9 und 10)Curve track magnetic poles (lever arm ( 7 . 8th . 9 and 10 )
1919
Segmente/Trafoblech (Eisenkernsegment (Stator (3, 3'))Segments / transformer plate (iron core segment (stator (stator) 3 . 3 ' ))
2020
Schwungradflywheel
2121
feststehende Welle (Schwungrad (20))fixed shaft (flywheel ( 20 ))
2222
Drehlager (Schwungrad (20))Swivel bearing (flywheel ( 20 ))
2323
Zahnrad (feststehende Welle (21))Gearwheel (fixed shaft ( 21 ))
2424
Zahnrad (feststehende Welle (4))Gearwheel (fixed shaft ( 4 ))

Claims (14)

Maschine (1) zur Wandlung von magnetischer Energie in mechanische Energie, mit wenigstens einem Stator (3, 3') und wenigstens einem Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) auf einer feststehenden zentrischen Welle (5) drehbar gelagert angeordnet ist, an dem Rotor (4) auf beiden Seiten des Rotors (4) jeweils wenigstens zwei Hebelarme (7, 8, 9, 10) drehbar gelagert angeordnet sind, wobei die Drehlager der Hebelarme (7, 8, 9, 10) am Rotor (4) auf einem Kreis, vorzugsweise mit dem Radius RRotor, angeordnet sind, die Drehlager der jeweils auf der gleichen Seite des Rotors (4) angeordneten Hebelarme (7, 8, 9, 10) um einen Winkel von 360° bzw. 2π geteilt durch Anzahl der Hebelarme (7, 8, 9, 10) auf der gleichen Seite des Rotors (4), also bei wenigstens zwei Hebelarmen (7, 8, 9, 10) auf jeder der beiden Seiten des Rotors (4) um einen Winkel von 180° bzw. π, auf dem Kreis zueinander versetzt sind, die Drehlager der Hebelarme (7, 9) auf der einen Seite des Rotors (4) gegenüber den Drehlagern der Hebelarme (8, 10) auf der anderen Seite des Rotors (4) um einen Winkel von 360° bzw. 2π geteilt durch die doppelte Anzahl der Hebelarme (7, 8, 9, 10) auf einer Seite des Rotors (4), also bei wenigstens zwei Hebelarmen (7, 8, 9, 10) auf jeder der beiden Seiten des Rotors (4) um einen Winkel von 90° bzw. π/2, auf dem Kreis zueinander versetzt sind, die Hebelarme (7, 8, 9, 10), vorzugsweise mit der Hebelarmlänge LHebelarm, an ihrem freien Ende jeweils einen magnetischen Nordpol (16) oder einen magnetischen Südpol (16) aufweisen oder ausbilden, wobei die magnetischen Nordpole (16) oder die magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) jeweils auf einer Kurvenbahn (18) umlaufend angeordnet sind, wobei die Kurvenbahn (18) wenigstens ein im Wesentlichen Zykloide-förmiges Kurvensegment aufweist, der Stator (3, 3') für die magnetischen Nordpole (16) oder die magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) auf einer jeden Seite des Rotors (4) wenigstens ein in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen Zykloidsegment-förmiges Eisenkernsegment aufweist, wobei das Eisenkernsegment des Stators (3, 3') derart angeordnet ist, dass zwischen den magnetischen Nordpolen (16) oder den magnetischen Südpolen (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) und dem Eisenkernsegment des Stators (3, 3') eine magnetische Kraftwirkung gegeben ist, die die magnetischen Nordpole (16) oder die magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) beim Kurvenbahnumlauf entlang der Kurvenbahn (18) führt.Machine ( 1 ) for the conversion of magnetic energy into mechanical energy, with at least one stator ( 3 . 3 ' ) and at least one rotor ( 4 ), Characterized in that the rotor ( 4 ) on a fixed centric shaft ( 5 ) is rotatably mounted on the rotor ( 4 ) on both sides of the rotor ( 4 ) at least two lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) are rotatably mounted, wherein the pivot bearing of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on the rotor ( 4 ) are arranged on a circle, preferably with the radius R rotor , the pivot bearing of each on the same side of the rotor ( 4 ) arranged lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) by an angle of 360 ° or 2π divided by the number of lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on the same side of the rotor ( 4 ), ie at least two lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on each side of the rotor ( 4 ) are offset by an angle of 180 ° or π, on the circle to each other, the pivot bearing of the lever arms ( 7 . 9 ) on one side of the rotor ( 4 ) relative to the pivot bearings of the lever arms ( 8th . 10 ) on the other side of the rotor ( 4 ) by an angle of 360 ° or 2π divided by twice the number of lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on one side of the rotor ( 4 ), ie at least two lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on each side of the rotor ( 4 ) are offset by an angle of 90 ° or π / 2, on the circle to each other, the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ), preferably with the Hebelarmlänge L lever arm , at its free end in each case a magnetic north pole ( 16 ) or a magnetic south pole ( 16 ), wherein the magnetic north poles ( 16 ) or the magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) each on a curved path ( 18 ) are arranged circumferentially, wherein the curved path ( 18 ) has at least one substantially cycloid-shaped curve segment, the stator ( 3 . 3 ' ) for the magnetic north poles ( 16 ) or the magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on each side of the rotor ( 4 ) has at least one in the longitudinal direction substantially cycloid segment-shaped iron core segment, wherein the iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) is arranged such that between the magnetic north poles ( 16 ) or the magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) and the iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) a magnetic force effect given that the magnetic north poles ( 16 ) or the magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) in the curved path circulation along the curved path ( 18 ) leads. Maschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (18) wenigstens ein im Wesentlichen Epizykloide-förmiges Kurvensegment, wenigstens ein Hypozykloide-förmiges Kurvensegment, wenigstens ein Kardioide-förmiges bzw. Nephroide-förmiges Kurvensegment oder wenigstens ein im Wesentlichen die Form einer Cassinischen Kurve, vorzugsweise einer Lemniskate, aufweisendes Kurvensegment aufweist.Machine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the curved path ( 18 ) has at least one substantially epicycloid-shaped curve segment, at least one hypocycloid-shaped curve segment, at least one cardioid-shaped or nephroid-shaped curve segment, or at least one curve segment essentially in the form of a cassinian curve, preferably a lemniscate. Maschine (1) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenkernsegment des Stators (3, 3') wenigstens ein in Längserstreckungsrichtung im Wesentlichen Kardioidesegment-förmig bzw. Nephroidesegment-förmig ausgebildetes Segment aufweist.Machine ( 1 ) according to claim 1 or claim 2, characterized in that the iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) Has at least one longitudinal direction of extension substantially cardioid segment-shaped or nephroid segment-shaped segment formed. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenkernsegment des Stators (3, 3') senkrecht zur Längserstreckungsrichtung des Eisenkernsegments des Stators (3, 3') eine sich, vorzugsweise kontinuierlich, verändernde Stärke bzw. Tiefe aufweist.Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) perpendicular to the longitudinal direction of the iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) has a, preferably continuously, varying thickness or depth. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Eisenkernsegment aus Einzelsegmenten (19) zusammengesetzt ist.Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the iron core segment consists of individual segments ( 19 ) is composed. Maschine (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelsegmente (19) eines Eisenkernsegments des Stators (3, 3') voneinander elektrisch isoliert sind und vorzugsweise aus Trafoblech gefertigt sind.Machine ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the individual segments ( 19 ) of an iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) are electrically isolated from each other and are preferably made of transformer plate. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurvenbahn (18) der umlaufend angeordneten magnetischen Nordpole (16) oder magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) und die Eisenkernsegmente des Stators (3, 3') in voneinander beabstandeten, parallelen Ebenen verlaufen, wobei der Abstand der Ebenen voneinander vorzugsweise einstellbar ist.Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that the curved path ( 18 ) of the circumferentially arranged magnetic north poles ( 16 ) or magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) and the iron core segments of the stator ( 3 . 3 ' ) extend in spaced, parallel planes, wherein the distance of the planes from each other is preferably adjustable. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelarme (7, 8, 9, 10) über eine Getriebeanordnung in Position gehalten werden, vorzugsweise derart, dass die Ausrichtung der Hebelarme (7, 8, 9, 10) bezogen auf den drehenden Rotor (4) gleich bleibt.Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) are held in position via a gear arrangement, preferably in such a way that the orientation of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) relative to the rotating rotor ( 4 ) remains the same. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der Kurvenbahn (18) umlaufenden magnetischen Nordpole (16) oder magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) immer zum Zentrum der Kurvenbahn (18) hin ausgerichtet sind.Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that on the curved path ( 18 ) surrounding magnetic north poles ( 16 ) or magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) always to the center of the curved path ( 18 ) are aligned. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die umlaufend angeordneten magnetischen Nordpole (16) oder magnetischen Südpole (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) von Permanentmagneten (16) ausgebildet werden, vorzugsweise von Neodym-Eisen-Bor-Magneten (NdFeB-Magneten).Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the circumferentially arranged magnetic north poles ( 16 ) or magnetic south poles ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) of permanent magnets ( 16 ), preferably neodymium-iron-boron (NdFeB) magnets. Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine Anordnung und Ausgestaltung des Rotors (4), der Hebelarme (7, 8, 9, 10) am Rotor (4) und der Eisenkernsegmente des Stators (3, 3') zueinander derart, dass das das Verhältnis der Kraft beim Eintritt eines magnetischen Nordpols (16) bzw. magnetischen Südpols (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) des Rotors (4) in die magnetische Anzugskraft gegen ein Eisenkernsegment des Stators (3, 3') zu der Kraft beim Austritt eines magnetischen Nordpols (16) bzw. magnetischen Südpols (16) der Hebelarme (7, 8, 9, 10) des Rotors (4) aus der magnetischen Anzugskraft gegen ein Eisenkernsegment des Stators (3, 3') im Wesentlichen gleich ist dem Verhältnis von Radius RRotor abzüglich Hebelarmlänge LHebelarm, zu Radius RRotor zuzüglich Hebelarmlänge LHebelarm (Krafteverhältnis = (RRotor – LHebelarm)/(RRotor + LHebelarm)).Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized by an arrangement and configuration of the rotor ( 4 ), the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) on the rotor ( 4 ) and the iron core segments of the stator ( 3 . 3 ' ) such that the ratio of the force at the entrance of a magnetic north pole ( 16 ) or magnetic south pole ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) of the rotor ( 4 ) in the magnetic attraction force against an iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) to the force at the exit of a magnetic north pole ( 16 ) or magnetic south pole ( 16 ) of the lever arms ( 7 . 8th . 9 . 10 ) of the rotor ( 4 ) from the magnetic attraction force against an iron core segment of the stator ( 3 . 3 ' ) is substantially equal to the ratio of radius R rotor minus lever arm length L lever arm to radius R rotor plus lever arm length L lever arm (force ratio = (R rotor - L lever arm ) / (R rotor + L lever arm )). Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Eisenkernsegmente des Stators (3, 3') gegenüber den magnetischen Nordpolen (16) bzw. Südpolen (16) elektrisch isoliert ist, damit keine elektrisch leitende Verbindung zwischen den Eisenkernsegmenten des Stators (3, 3') und den magnetischen Nordpolen (16) bzw. Südpolen (16) besteht.Machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the iron core segments of the stator ( 3 . 3 ' ) opposite the magnetic north poles ( 16 ) or South Poland ( 16 ) is electrically insulated so that no electrically conductive connection between the iron core segments of the stator ( 3 . 3 ' ) and the magnetic north poles ( 16 ) or South Poland ( 16 ) consists. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass diese mehrere zusammen synchron betreibbare Rotoren aufweist, um das Drehmoment der Maschine zu erhöhen, wobei die Anordnung der Hebelarme an den Rotoren bzw. deren Versetzung zueinander zu wählen ist entsprechend einem Winkel von 180° bzw. π geteilt durch die doppelte Anzahl der Hebelarme auf einer Seite eines Rotors.Machine according to one of claims 1 to 12, characterized in that it comprises a plurality of synchronously operable rotors to increase the torque of the machine, wherein the arrangement of the lever arms on the rotors and their displacement to choose each other is corresponding to an angle of 180 ° or π divided by twice the number of lever arms on one side of a rotor. Verwendung einer Maschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 zur Bereitstellung mechanischer Energie, wobei der Rotor (4) vorzugsweise als Antrieb dient.Using a machine ( 1 ) according to one of claims 1 to 13 for providing mechanical energy, wherein the rotor ( 4 ) preferably serves as a drive.
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