DE2443840A1

DE2443840A1 - Magnetomotorisch betriebener motor

Info

Publication number: DE2443840A1
Application number: DE19742443840
Authority: DE
Inventors: Waldemar H Kurpanek
Original assignee: Kurpanek W H
Current assignee: Kurpanek W H
Priority date: 1973-09-19
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1975-07-31
Also published as: JPS5056512A; PL92464B1; CH588183A5; ZA745705B; GB1487198A; BR7407770D0; CA1020612A; AU7303274A; FR2244292A1

Description

Waldemar H. Kurpanek Düsseldorf

Magnetomotorisch betriebener Motor

Die Erfindung bezieht sich auf einen magnetomotorisch betriebenen Motor mit einem durch Magnetkraft hin- und herbeweglichen Element. Bisher bekannte mit Magnetkraft betriebene Motoren bzw. Antriebsaggregate basieren darauf, daß eine Eisenstange od.dgl. in eine mit Strom beaufschlagte elektromagnetische Spule gezogen wird, wobei ausschließlich die magnetische Anziehungskraft ausgenutzt wird.

Die bekannten Antriebsaggregate dieser Art sind weiterhin auch aufgrund der speziellen Lage des verwendeten Magnetfeldes nachteilig. So werden beispielsweise gewöhnlich Dauermagnete benutzt, deren gleichnamige Pole sich gegenüberliegen, um auf diese Weise ein verwendbares Magnetfeld zwischen den Dauermagneten zu erzeugen. Diese Magnete können zusätzlich innerhalb einer elektromagnetischen Erregerwicklung liegen,

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die ein Magnetfeld erzeugt, dessen Feldstärke größer ist als die Feldstärke des von den Dauermagneten erzeugten Magnetfeldes, wobei die Richtung dieser beiden Magnetfelder unterschiedlich sein kann. Weitere Nachteile können dadurch entstehen, daß die Permanentmagnete der oben beschriebenen Art in der Nähe von Versorgungsleitungen liegen können, die einen hohen Gleichstrom oder einen hochfrequenten Wechselstrom führen. Die beschriebenen Umstände können dazu führen, daß der magnetische Zustand der Permanentmagnete ständig beeinträchtigt bzw. verschlechtert wird, so daß die Anordnung insgesamt nicht mehr funktionstüchtig bleibt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein magnetmotorisches Antriebsaggregat zu schaffen, das Dauermagnete aufweist, denen elektromagnetische Felder zugeordnet sind, ohne daß dabei die oben beschriebenen Nachteile auftreten.

Dabei geht es insbesondere darum, einen Motor zu schaffen, der ähnlich einer üblichen Verbrennungsmaschine ein translatorisch hin- und herbewegliches Abtriebselement umfaßt, und zwar im Gegensatz zu den bekannten elektrischen Rotationsmotoren, die etwa mit Drehkolbenmaschinen vergleichbar sind. Es geht dabei darum, den magnetomotorisch betriebenen Motor mit translatorisch angetriebenem Abtriebselement so zu gestalten, daß der Motor sofort nach dem Einschalten mit voller Kraft arbeitet, und zwar im Gegensatz zu elektrischen Rotationsmotoren, bei denen die volle Antriebsleistung erst mit anwachsender Drehzahl erreicht wird«,

Zur Lösung der gestellten Au%alB ist der erfindungsgemäße Motor dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zwei Dauermagnete umfaßt, die in einem Zylindergehäuse derart befestigt sind, daß die Magnete sich mit Abstand mit ihres Jeweils ungleichnamigen Polen gegenüberliegen^ und daß gwisehen den beiden Dauermagneten ein hin- und h©rb@vir@gl±eher, als Anker wirkender Kolben gelagert ist, dessen magnetisch© Polarisierung mittels einer zugeordneten zwischen den Dauermagneten

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liegenden Erregerwicklung umkehrbar ist, die in dem Raum zwischen den Dauermagneten ein elektromagnetisches Feld erzeugt und der ein Stromrichtungsumkehrer zugeordnet ist, um abwechselnd den Stromfluß durch die Erregerwicklung und damit das von der Erregerwicklung erzeugte Magnetfeld und damit die magnetische Polarisierung des Kolbens umzukehren.

Aufgrün-d der erfindungsgemäßen Anordnung der Dauermagnete wird ein ringförmiger, geschlossener Magnetfluß erreicht, wobei unter den jeweiligen Betriebsbedingungen eine Entmagnetisierung nicht möglich ist. Die Erregerwicklung ist im wesentlichen zwischen den beiden Magneten angeordnet und umgibt den von den Magneten gebildeten Raum, wobei ein Magnetfeld erzeugt wird, das senkrecht zu dem Luftspalt zwischen den zugeordneten Dauermagneten liegt, so daß in Abhängigkeit von der Richtung des von der Erregerwicklung erzeugten Magnetfeldes die Dauermagnete einem Magnetisierungsprozeß unterworfen werden, so daß diese Dauermagnete ihren magnetischen Sättigungspunkt beibehalten· Auf diese Weise wird eine mögliche Verringerung bzw· Abnahme der Magnetfeldkraft verhindert. Die Geschwindigkeit, mit der der Kolben zwischen den beiden Dauermagneten hin- und herbewegt wird, hängt von der Geschwindigkeit ab, mit der die Stromflußrichtung durch die Erregerwicklung und damit das von der Erregerwicklung erzeugte Magnetfeld umgekehrt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Fig. bis 5 beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetmotors als schematische Schnittansicht durch die Mitte der Erregerwicklung;

Fig. 2 eine Schnittansicht eines als V-Motor gestalteten Antriebsaggregates ;

Fig. 3 eine Schnittansicht von zwei sich gegenüberliegenden erfindungsgemäßen magnetomotorisch betriebenen Motoren, die zum Antrieb einer Mehrblattsäge dienen;

Fig. 4 und 5 in schematischen Darstellungen Schnittansichten

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von magnetomotorisch betriebenen Antriebsaggregaten zum Antrieb von Schlag- oder Stoßwerkzeugen.

Gemäß den Fig. 1 bis 5 enthält das erfindungsgemäße Antriebsaggregat mindestens zwei Dauermagnete 1 und 2 aus einer Cobalt-Seltene Erdmetall-Legierung. Die Dauermagnete 1 und 2 sind mit Abstand voneinander so in einem Gehäuse untergebracht, daß die Pole des einen Dauermagneten jeweils den ungleichnamigen Polen des anderen Dauermagneten gegenüberliegen. Auf diese Weise wird ein ringförmiger geschlossener Magnetfluß erzielt, so daß unter den jeweiligen vorhandenen Betriebsbedingungen keine Entmagnetisierung der Dauermagnete möglich ist. Die beiden Dauermagnete sind in einem bestimmten Abstand voneinander in ein Zylindergehäuse 29 eingesetzt, so daß von den beiden Dauermagneten und dem Zylindergehäuse ein geschlossener Raum begrenzt wird. Gemäß Fig. 1 befindet sich in diesem Raum eine ferromagnetische Erregerwicklung 5» die einen in einer Kolbenkammer 30 hin« und herbeweglichen Kolben 9 vollständig umschließt. Wenn der Stromkreis der elektromagnetischen bzw_β ferromagnetischen Erregerwicklung geschlossen wirda so bewirkt das Magnetfeld der Wicklung eine magnetische Polarisierung des die Funktion eines Ankers habenden Kolbens 9. Dies, hat zur Folge ₉ daß der Kolben 9 von dem einen Dauermagneten angezogen und von dem anderen Dauermagneten abgestoßen wird« Wird der Stromfluß in der Erregerwicklung 5 umgekehrt, so wird auch der Kolben 9 Magnetisch umgepolt, so daß er nunmehr von dem Dauermagneten ₉ der Ihn bisher anzog, abgestoßen und von dem gegenüberliegendem Magaeten angezogen wird. Bei ständig wechselnder Umkehrung des Stromflusses in der Erregerwicklung 5 führt der Kolben 9 somit eine hin- und hergehende Bewegung in der Kolbenkammer 30 aus.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 sind in dem Zylindergehäuse 29 zwei Dauermagnetpaare 1 $ 2 und 3» 4 untergebracht. Die Dauermagnete 1 und 2 liegen sich ebenfalls mit Abstand mit ihren ungleichnamigen Polen gegenüber; das gleiche gilt für die das zweite Paar bildenden Dauermagnete 3 und 4. Die

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Dauermagnete 2 und 3 sind durch eine Trennwand oder Abschirmplatte 11 magnetisch gegeneinander isoliert. Zwischen den beiden Dauermagneten 1 und 2 befindet sich die Kolbenkammer 30, in der der Kolben 9 untergebracht ist. Der Kolben 9 ist mittels nicht ferromagnetisehen Führungsstangen 12 und 13» die in Längsrichtung beweglich durch die Dauermagnete 2 und 3 und die Trennwand 11 hindurchgeführt sind, mit einem weiteren ferromagnetischen Kolben 10 verbunden, der sich in der von dem Dauermagneten 3 und 4 begrenzten Kolbenkammer 30 befindet. Dem Kolben 9 ist eine elektromagnetische Spule 5 und dem Kolben 10 eine elektromagnetische Spule 7 zugeordnet. Diese Spulen sind teilweise in die jeweiligen Dauermagnete eingelassen. An dem einen Ende des Zylindergehäuses 29 ist an der Außenseite des Dauermagneten 1 ein Stromrichtungsumkehrer 28 angebracht, der dazu dient, die Stromflußrichtung durch die elektromagnetischen Spulen 5 und 7 und damit die Orientierung ihrer Magnetfelder umzukehren. Der Stromrichtungsumkehrer 28 kann als Kommutator bezeichnet werden und hat Überbrückungsbürstenkontakte 24 und 25 bzw. 26 und 27. Die Kontakte 24 und 25 bewirken durch die zugeordnete Spule einen Stromfluß in der einen Richtung, während die Kontakte 26 und 27 einen Stromfluß in der anderen Richtung hervorrufen. An der einen Seite des ferromagnetischen Kolbens 9 ist eine Kontaktstange 31 befestigt, die verschiebbar durch den äußeren Dauermagneten 1 hindurchgeführt ist und bei der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens 9 abwechselnd die Kontaktpaare 24, 25 bzw. 26, 27 schließt. Uena. der Kolben 9 und damit auch der Kolben 10 sich im Bereich der Polflächen der Dauermagnete 1 bzw. 3 befinden, schließt die Kontaktstange 31 das entsprechende Bürstenkontaktpaar, wodurch das Magnetfeld der elektromagnetischen Erregerwicklungen umgekehrt wird und damit auch die magnetische Polarisierung der Kolben 9 und 10. Die durch die Führungsstangen 12 und 13 miteinander verbundenen Kolben führen gemeinsam eine hin- und hergehende Bewegung innerhalb ihrer Kolbenkammern aus. Die Führungsstangen 12 und 13 sind mittels Kugellagern 14 verschiebbar gelagert«,

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An der Außenseite des Kolbens 10 ist mittels des Schwenklagers 15 das eine Ende einer Verbindungsstange 16 angelenkt, deren anderes Ende am Pleuelstangenlager 17 einer Kurbelwelle 32 angelenkt ist. An dem Pleuelstangenlager 17 greift eine weitere Verbindungsstange 20 an. Diese Verbindungsstange 20 wird gemäß Fig. 2 von einem weiteren Antriebsaggregat angetrieben, das nach Art eines V-Motors dem bisher beschriebenen Antriebsaggregat zugeordnet ist. Von der Kurbelwelle 32 wird ein an dem Kurbelwellenauge 18 befestigtes Schwungrad 19 angetrieben.

Die Verbindungsstange 16 ist durch eine zentrale Öffnung 21 des Dauermagneten 4 hindurchgeführt. Gleiches gilt in entsprechender Weise auch für die Verbindungsstange 20.

Der in Fig. 2 dargestellte magnetomotorisch betriebene V-Motor wird über Leitungen 33 und 34 mit elektrischer Energie versorgt; diese Leitungen 33 und 34 sind von einer Leitungsabdeckung 33' überdeckt. Aufgrund der hin- und hergehenden Bewegung der beiden Kolbeneinheiten 9 und 10 des V-Motors wird die Kurbelwelle 32 in der üblichen Weise angetrieben. Die Stromrichtungsumkehr kann auch mittels anderer geeigneter Schaltvorrichtungen erfolgen«,

In Fig* 3 ist die Anwendung des erfindungsgemäßen magnetomotorisch betriebenen Motors in Verbindung mit einer Mehrblattsäge beschrieben^ die eine Mn- und hergehende Bewegung ausführte Diese Säge wird von zwei Motoren 51 und 52 angetrieben_s zwischen denen die Säge eingespannt ist® Die Kolben der beiden Motoren liegen in Reihe und werden jeweils in ein und derselben Richtung angetrieben _s so daß nur von jeweils einem Kolben eine Zugkraft auf die.Sägeblätter ausgeübt wird* DI© beiden Motoren 51 und 52 sind sich gegenüberliegend in einem gemeinsamen Rahmen 35 gelagert _ΰ während ά®τ Räba©ja 36 der Säge in geeigneter Weise an den nicht f ei=romagnetiseh©n Führungsstangen 12, 15 der Motoren 51 «ad 52 befestigt ist*,

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Gemäß Fig. 4 dient der erfindungsgemäße magnetomotorisch betriebene Motor zum Antrieb eines Schlagwerkzeuges in Form eines Schlaghammers 37. Das Schlagwerkzeug ist mit Handgriffen 38 und 39 versehen. Der Schlaghammer 37» der an der Verbindungsstange 16 befestigt ist, kann gegen andere Arbeitswerkzeuge ausgetauscht werden.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Schlag- bzw. Stoßgerät ist das eigentliche Werkzeug 37 an einer Verbindungsstange befestigt, die durch ein Führungsrohr 40 hindurchgeführt ist und von einem Zweifach- bzw. Tandemkolben angetrieben wird.

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Claims

Patentansprüche

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1, Magnetomotorisch betriebener Motor, dadurch gekennzeichnet, daß er mindestens zwei Dauermagnete (1,2) umfaßt, die in einem Zylindergehäuse (29) derart befestigt sind, daß die Magnete sich mit Abstand mit ihren jeweils ungleichnamigen Polen gegenüberliegen, und daß zwischen den beiden Dauermagneten ein hin- und herbeweglicher, als Anker wirkender Kolben (9) gelagert ist, dessen magnetische Polarisierung mittels einer zugeordneten zwischen den Dauermagneten liegenden Erregerwicklung umkehrbar ist, die in dem Raum zwischen den Dauermagneten ein elektromagnetisches Feld erzeugt und der ein Stromrichtungsumkehrer (28) zugeordnet ist, um abwechselnd den Stromfluß durch die Erregerwicklung und damit das von der Erregerwicklung erzeugte Magnetfeld und damit die magnetische Polarisierung des Kolbens (9) umzukehren.

2· Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dauermagnete (1, 2) aus einer Cobalt-Seltene Erdmetall-Legierung bestehen·

3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromrichtungsumkehrer (28) eine an dem Kolben (9) befestigte Kontaktstange (31) und Überbrückungs-Bürstenkontaktpaare (24, 25 bsw, 26, 27) aufweist, die abwechselnd während der hin- und hergehenden Bewegung des Kolbens (9) und damit der Kontaktstange (31) von der Kontaktstange (31) beaufschlagt werden, derart, daß die Richtung des durch die Erregerwicklung fließenden Stromes und damit die magnetische Polarisierung des Kolbens (9) aufeinanderfolgend umgekehrt wird.

4. Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kolben Verbindungs- bzw. Antriebsstangen befestigt sind, die verschiebbar durch einen der Dauer-

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magnete hindurchgeführt sind.

Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß er mehrere hintereinanderliegende Dauermagnetpaare (1, 2 bzw. 3» 4) aufweist, wobei die Magnete jedes Dauermagnetpaares sich mit Abstand mit ihren jeweils ungleichnamigen Polen gegenüberliegen in einem gemeinsamen Gehäuse (29) befestigt sind, daß in den von den einzelnen Dauermagnetpaaren begrenzten Räumen (30) ferromagnetische Kolben (9 bzw. 10) untergebracht sind, die starr mittels nicht ferromagnetischen Führungsstangen (12, 13) miteinander verbunden sind, die durch die aneinanderangrenzenden Dauermagnete (2, 3) verschiebbar hindurchgeführt sind, welche mittels einer magnetischen Abschirmplatte (11) gegeneinander isoliert sind, daß jedem Kolben (9 bzw. 10) Erregerwicklungen zur aufeinanderfolgenden Umkehrung der magnetischen Polarisierung der Kolben zugeordnet sind, und daß an mindestens einem der Kolben eine den Antrieb bzw. die Kraft weiterleitende Verbindungsstange bzw. Abtriebsstange befestigt ist.

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