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Dynaioelektrische Stufenanordnung Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf eine-dynaaoelektrische Stufenanordnung, bei der durch eine steuerbare Koordinierung
benachbarter magnetischer Felder eine ausreichende magnetostatische Kraft zur Leistung
nützlicher Arbeit erzeugt wird.
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Es sind in der Vergangenheit verschiedene Versuche gemacht worden,
eine gesteuerte Verzerrung'magnetischer Kraitlinien unter Verwendung von nebeneinandergeordneten
Dauermagneten zu bewirken, um eine mechanische Verschiebung oder Bewegung zwischen
den Magneten. hervorzurufen, die in iechanische Arbeitsleistung umgewandelt werden
kann, um dadurch Krait- oder Energiequellen zu erzeugen. Bei diesen früheren Versuchen
sind jedoch Schwierigkeiten und Probleme aufgetreten,
deren Beseitigung
und Uberwindung sioh die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.
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Die neuartige magnetische Kraftquelle gemäß der vorliegenden Erfindung
überwindet die bei den bekannten Kraftquellen aufgetretenen Schwierigkeiten durch
die Schaffung einer Einrichtung zur Bildung eines konzentrierten magneten sohen
Kraftfeldes entlang beweglichen, abwechselnden Stellen in einer kreisförmigen Bewegungsbahn,
so daß das magnetische Kraftfeld iit dem Magnetfeld von Dauermagneten so reagiert,
daß die Anziehung und Abstoßung der magnetischen Felder in mechanische Bewegung
umgewandelt werden kann. Bei einer Ausfuhrungsfori der vorliegenden Erfindung ist
in der magneten schen Kraftquelle ein ringförmiger Dauermagnet vorgesehen, der aus
zwei halbkreisförmigen Magneten besteht, die einen Nordpol und einen um 180° von
diesem entfernten SUdpo * ilden, sowie ein weiterer hohler Dauermagnet, der feststehend
um den ersten Magneten angeordnet ist und eine Mhnliche Polanordnung hat. Zwei Quadrantenspulen
sind auf einer drehbaren Welle gehaltert und umgeben den erstgenannten ringförmigen
Magneten so, daß sie um diesen innerhalb des Raumes zwischen dem ringföriigen Magneten
und den ihn umgebenden Dauermagneten beweglich sind.
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Die Erfindung geht deutlicher aus der nachstehenden Beschreibung
eines bevorzugten Ausiührungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen
hervor.
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In den Zeichnungen, in denen bevorzugte Austahrungsformen der Erfindung
veranschaulicht sind, Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Au$Sührungsform
einer Kraftquelle, die die natürlichen Kräfte des Magnetismus gemäß der. vorliegenden
Erfindung verwendet, Fig. 2 eine vergrößerte- Querschnittsansieht der in Fig. 1
gezeigten Kraftquelle in Richtung der Pfeile 2-2 in Fig.. i, Fig. 3 eine Längsschnittansicht
der in Fig. 2 gezeigten Kraftquelle in der allgemeinen Richtung der Pfeile 3-3 in
Fig. 2, Fig. 4 eine perspektivische Explosivansicht, in der die gegeneinander versetzte
Anordnung von ringförmigen Dauermagneten gezeigt ist, die in der in den Fig.
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1 bis 3 gezeigten Kráftquelle verwendet werden, Fig. 5 eine vergrößerte
Ansicht einer geeigneten Einrichtung zur lösbaren Halterung jedes ringförmigen Magneten
in Richtung der Pfeile 5-5 in Fig. 2 und Fig-. 6 eine schematische Zeichnung einer
Schaltung, die Steuermittel zur wahlweisen.Erregung der in der vorliegenden Erfindung
enthaltenen Spulenelemente sowie die Magnethalterungseinrichtung umfaßt.
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In Fig. 1 ist eine magnetische. Eraftquelle in der-all-gemeinen Richtung
des Pfeiles 10 gezeigt, die zwei Endplatten 11 und 12 mit Füßen 13 und 14 ur Halterung
der Kraftquelle auf einem geeigneten Fundament umfaßt. Die Endplatten ii und 12
sind durch Teile der Vorrichtung, nämlich durch Halterungselemente 15 und Abstandsstücke
16 in Abstand voneinander gehalten und getrennt. Zug- oder Verbindungsstangen 17
und 18 verbinden die beiden Endplatten und drücken die Halteru,ngselemente 15 und
Abstandsstücke 16 zusammen, wenn sie durch Muttern 20 befestigt sind. Eine Lagereinrichtung
ist in dem
Gehäuse 21 eingeschlossen, das an beiden Enden der Platten
li und 12 getragen wird, und geeignete elektrische Umpol- und Steuerschaltungen
sind in einem Gehäuse 22 an dem Gehäuse 21 an der Platte 11 enthalten. Ein Kabel
23 verbindet teilweise ringförmig die Schaltungen und den Kommutator in den Gehäusen
21 und 22 mit einer geeigneten Stromquelle.
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Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht des Gerätes in vergrößerter Darstellung
gezeigt. Die Dalterungs- oder Stützelemente 15 sind zwischen benachbarten gegenüberliegenden
Seiten der Abstandsstücke 16 von einem Steg um einen hohlen ringförmigen Magneten
25 angeordnet. In Fig. 3 ist beispielsweise ersichtlich, daß der Magnet 25 nur durch
die Druckkraft gehalten wird, die son den nichtmagnetischen Abstandsstücken 16 auf
die Halterungselemente 15 ausgeübt wird. Ferner ist ersichtlich, daß die Innenbohrung
oder der Hohlraum des Magneten 25 teilweise durch einen ringförmigen Magneten 26
eingenommen wird.
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Fig. 2 offenbart ferner, daß der äußere Magnet 25 und der innere
Magnet 26 aus halbkreisförmigen Segmentsn zusammengesetzt sind, deren gleichpolige
Enden einander gegenüberliegen, Beispielsweise liegen die Enden 27 und 28 eines
halbkreisförmigen Segmentes den Enden 30 und 31 des anderen halbkreisförmigen Segmentes
gegenüber. Nur ein entfernbares Isoliermaterial 32 und 33 trennt die Enden der Magnetsegmente,
die den kreisförmigen Magneten oder Magnetring 26 bilden. Dieses Material dient
der Versteifung und der Remagnetisierung der Magneten. Ebenso ist ersichtlich, daß
der Magnet 25 aus zwei halbkreisförmigen Magnetsegmenten zusammengesetzt ist, die
durch einen Luftspalt zwischen ihren einander gegenüberliegenden Enden getrennt
sind, die die gleiche Polarität haben.
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Beispielsweise liegen die Enden 34 und 35 einander gegenüber und haben
die gleiche magnetische Feldpolarität und stoßen sich daher ab. Die entgegengesetzten
Enden 36 und 37 haben ebenfalls die gleiche Polarität und stoßen sich ebenfalls
abO
Der innere Magnet 26 wird durch beliebige geeignete Mittel,
wie z.B. zwei Stifte 40 und 41 gehaltert. Die Stifte werden beweglich in bekannten
Magnetschaltern 42 und 43 so getragen, daß sie sich auf den ringartvigen inneren
Magneten 26 oder von diesem hinweg bewegen lassen. An bestimmten Stellen entlang
dem äußeren Umfang des inneren Ringmagneten sind Aussparungen, wie z.B. die Aussparungen
44 und 45 vorgesehen.
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Diese Aussparungen dienen dazu, die Enden der Stifte 40 bzw.
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41 aufzunehmen. Wenn die Stifte so in die Aussparungen eingeführt
sind, ist der innere Ringmagnet 26 innerhalb des äußeren Magneten 25 gehaltert.
Ferner ist ebenfalls ersichtlich, daß ein weiteres Paar von magnetisch betätigten
Schaltern 46 und 47 vorgesehen ist, die ebenfalls Stifte umfassen, die wahlweise
in entsprechende Aussparungen in dem Ringmagnet 26 eingeführt werden können. Der
erstere und der letztere Stiftsatz ist dazu- bestimmt, alternativ betätigt zu werden,
um den inneren Ringmagneten durch einen der beiden Stiftsätze je nach Steuersignalen
zu haltern, die dem entsprechenden Paar Magnetschaltern zugeführt werden. Andere
Einrichtungen zür Halterung des inneren Ringmagneten 26 können auch verwendet werden.
Hin- und hergehende Halterungsteile können drehbar auf einer Achse -angebracht sein,
um so hin und her zu schwingern, daß. die Magneten an Stellen gehaltert werden,
die .nicht von einer der beiden weiter unten beschriebenen Spulen umgeben sind.
Die Schwingbewegung kann in geeigneter Weise progranmiert sein, um nicht mit irgendwelchen
beweglichen Teilen des Gerätes zu kollidieren.
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In Fig. 2 ist ersichtlich, daß der Ringmagnet 26 teilweise von zwei
Spulenelementen 50 bzw. 51 umschlossen ist. Die Spulenelemente 50 und 5i können
als Elektromagneten bezeichnet werden, die auf den Enden von Stegen 52 und 53 getragen
werden, die aus Quadranten bestehen, die ihrerseits an einer Welle 54 befestigt
sind. Die entgegengesetzten Enden des Drahtes, der die Spulenelemente 50 und 51
bildet, verlaufen entlang den
Quadrantenstegen 52 und 53 und enden
in einer Kommutatoranordnung in dem Gehäuse 22. Es ist ersichtlich, daß sich die
Spulenelemente 50 und 51 um den inneren Ringmagneten 26 in dem Ra-6ewegen, der den
Magneten 26 von dem äußeren Magneten 25 trennt. Die gesonderten Halterungsstiftpaare
zur Befestigung des Ringmagneten 26 müssen abwechselnd betätigt werden, um einen
ungehinderten Durchgang der Spulenelemente zu gestatten.
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Daher ist ersichtlich, daß durch Erregung der Elemente 50 und 51
eine Polarität hergestellt wird, die der Polarität des Ringmagneten 26 entgegengesetzt
(und anziehend) ist, wenn die vordere Seite der Spulen sich den benachbarten Enden
des Ringmagneten sowie den benachbarten Enden des äußeren Magneten nähert. Beispielsweise,
wie in der Zeichnung gezeigt, sind die benachbarten Enden der Magnet segmente des
inneren Magneten 26 und des äußeren Magneten 25 entlang der linken Seite der Zeichnung
mit der Polarität "N" bzw. "S" bezeichnet, während die entgegengesetzten Enden entlang
der rechten Seite der Zeichnung mit der Polarität S" bzw. "NX bezeichnet sind, Das
Spulensegment 50 nähert sich mit der Polarität "S" der "N"-Polarität des inneren
Magneten, während die vordere Seite des Spulensegments 51 die Polarität "N" hat,
wenn es sich einem magnetischen Feld mit der Polarität "S" nähert.
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Natürlich tritt dabei eine Anziehung auf, die eine Bewegung der Quadrantenteile
im Gegenuhrzeigersinn in der Ansicht der Fig. 2 zur Drehung der Welle 54 bewirkt.
Diese Erscheinung kann leicht dadurch hergestellt werden, daß ein bekannter, im
amerikanischen Sprachgebrauch als "Cow Magnet" bezeichneter Magnet mit einer Drahtspule
verwendet wird, die verschiebbar auf dem Magneten angebracht ist, so daß bei Zufuhr
von elektrischer Energie zu der Spule die Spule sich axial von dem Magneten hinwegbewegt,
um so weit wie möglich von ihm getrennt zu seinq
Es ist genügende
Anziehungskraft des vorderen Endes der Spule im Hinblick auf die magnetischen Felder
verfügbar, um zu bew.irken, daß die vordere Seite des Spulenelementes sich der entgegengesetzten
Feldpolarität schnell nähert, das magnetische Feld überquert und nach der Überquerung
noch weiter läuft. In einigen Fällen könnten die Spulensegnente je nach der Beschaffenheit
der Einzelteile bestrebt sein, ihre Bewegung umzukehren und zu dem überquerten Polaritätsfeid
mit ent-,gegengesetztem Wert zurückzukehren. In einer fortgeschrittenen Ausbildung
gemäß der vorliegenden Erfindung sind jedoch mehrere Stufen vorgesehen, wie es in
Fig. 3 gezeigt ist, wobei, wenn die Spulensegmente der ersten Stufe über das magnetische
Feld mit entgegengesetzter Polarität hinausgehen, die Spulensegmente der zweiten
Stufe sich nähern. Diese Sequenz findet auch hinsichtlich der dritten und vierten
Stufe statt.
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In Fig. 3 ist ersichtlich, daß die Welle 54 in reibungsfreien Lagern
55 bzw. 56 drehbar gelagert ist. Die Kommutatoren, die dazu verwendet werden, wahlweise
die Magnetschalter und die Spulensegmente zu erregenf sind in geeigneter Weise in
dem Gehäuse 22 untergebracht. Ferner ist ersichtlich, daß die Drähte von den Spulensegmenten
an den Quadrantenstegen 52 und 53 entlang und dann in die Welle 54 verlaufen. Es
ist ersichtlich, daß der Innenumfang jedes äußeren Magneten 25 mit einem Schlitz
60'ausgebildet ist, um zu gestatten, daß sich die zugeordneten Stege 52 und 53 ungehindert
drehen können. Ferner ist ersichtlich, daß die Magneten stufenartig gegeneinander
versetzt sind.
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Beispielsweise sind in Fig. 3 vier Stufen gezeigt, beiSdenen die Spulenelemente
jeweils in einer anderen Stellung ageneinwander gezeigt sind, so daß eine fortlaufende
und stufenlose Arbeitsleistung von der-Welle 54 erhalten werden kann. Das versetzte
Verhältnis der benachbarten Magnete ist schematisch in Fig0 4 gezeigt, in der vier
innere Ringmagneten 26 so gezeigt sind, daß sich die einander gegenuberliegenden
Enden ihrer Segmente in verschiedener axialer Ausrichtung befinden.
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Alle Ringmagneten sind im Verhältnis zueinander gleichachsig angeordnet,
aber die magnetischen Felder mit hoher Dichte sind gegenüber den benachbarten magnetischen
Feldern mit hoher Dichte versetzt. Infolgedessen sind die Spulenelemente, die jedem
inneren Ringmagneten zugeordnet sind, in der gleichen Weise gegeneinander versetzt,
wie es in Fig. 3 gezeigt ist.
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In Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Teils des
inneren Magneten 26 in seinem Abstandsverhältnis zu einem äußeren Magneten 25, sowie
eine Schaltereinrichtung 47 gezeigt. Der in dem äußeren Magneten 25 ausgebildete
Schlitz 60 ist ebenfalls gezeigt, der den Durchgang der zugehörigen Stege 52 und
53 gestattet, wenn die magnetischen Felder die Spulenelemente anziehen, In Fig.
6 ist eine schematische Darstellung gezeigt.
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Die Impulserregung der verschiedenen Spulen 50 und 51 wird durch eine
Steuereinrichtung 62 bewirkt, wie z.B, einen Kommutator, der in geeigneter Weise
Strom von einer Batterie 63 den Spulen 50 und 51 in jeder Stufe zufUhrt. Ferner
schickt * die Steuereinrichtung in geeigneter Weise zu den Schaltereinrichtungen
42 und 43 sowie 46 und 47, so daß die inneren Ringmagneten 26 in geeigneter Weise
gehaltert werden, wenn sich die Spulen 50 und 51 um sie drehen. Ein geeigneter Ein/Aus-Schalter
64 ist vorgesehen.
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Aus der vorstehenden Beschreibung ist ersichtlich, daß das Gerät
gemäß der vorliegenden Erfindung eine neuartige magnetische Kraftquelle darstellt,
die die natürlichen Kräfte des Magnetismus derart verwendet, daß ein beweglicher
Elektromagnet zu einem feststehenden magnetischen Feld gezogen wird und über das
feststehende magnetische Feld hinaus bewegt wird, um eine mechanische Verschiebung
zwischen dem feststehenden magnetischen Feld und dem beweglichen magnetischen Feld
zu schaffen. Eine derartige Kraftquelle stelle einen erheblichen Vorteil gegen-*
Strom Strom
über bekannten Kraftquellen insofern dar, als elektrische
oder elektronische Umwandlungssysteme nicht für die Betätigung der Kraftquelle erforderlich
sind. Fer.ner kann der Erfindungsgegenstand nicht nur als ein magnetischer Motor
verwendet werden, sondern die Erfindung soll auch solche Anwendungsgebiete umfassen,
bei denen Generatoren verwendet werden.
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Es ist darauf hinzuweisen, daß weitere Verwendungen erfindungsgemäß
in Betracht gezogen werden und daß zusätzliche magnetische Stufen verwendet werden
können, die die vorteilhafte Wirkung haben, die von dem Gerät abgegebene Arbeitsleistung
zu erhöhen.
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Die Lebensdauer der erfindungsgemäßen Kraftquelle ist eine Funktion
der verfügbaren Magnetkraft in den verwendeten Dauermagneten, gleichgültig, ob sie
Stabmagneten oder Hufeisenmagneten sind. Im Bedarfsfall können in dem Spalt zwischen
dem inneren Magneten und den Spulenteilen und in dem Spalt zwischen den äußeren
Magneten und den Spulenteilen Rollen verwendet werden.
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Eine magnetische Verriegelung wird durch die innere Hysteresis des
von dem äußeren Magneten zu halternden inneren Magneten bewirkt. Ferner kann jede
Stufe der Vorrichtung aus zwei oder mehr Magnetsegmenten bestehen. Es ist ferner
ersichtlich, daß zusätzlich dazu, daß jedes Spulensegment 50 und 51 Enden mit entgegengesetzter
Polarität hat, wie weiter oben beschrieben, jede Spule ein äußeres magnetisches
Feld trägt, das "N" ist und ein inneres magnetisches Feld, das in Fig. 3 mit "S"
bezeichnet ist. Diese kleineren magnetischen Felder reagieren mit den Feldern des
inneren Ringmagneten und des äußeren Ringmagneten, um in wirkungsvoller Weise eine
Bremskraft auszuschalten oder wesentlich. zu verringern, wenn die Spulen sich in
ihrer gemeinsamen kreisförmigen Bewegungsbahn bewegen.
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Während vorstehend besondere Ausiührungæformen der vorliegenden Effindung
gezeigt und beschrieben worden sind, ist es für den Faehxann ersichtlich, daß im
weiteren Rahmen der Erfindung Änderungen und Abwandlungen vorgenommen werden können.
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Die nachstehenden Ansprüche sollen-daher alle derartigen Änderungen
und Abwandlungen umfassen, die in den Rahmen der Erfindung fallen.