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Drehkolbenmotor Die Erfindung betrifft einen Drehkolbenmotor, dessen
Wirkungsweise auf der Eigenschaft von Magneten beruht, sich anzuziehen und abzustoßen,
und bei dem die Energie von Magneten in eine Drehbewegung umgewandelt wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistung bekannter Drehkolbenmotoren
zu verbessern.
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Zur Realisierung eines Drehkolbenmotors dieser Art, bei dem die Anzieh-
und Abstoßkräfte zusammenwirken, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß das Motorgehäuse
aus einem elektrisch isolierenden Material wie beispielsweise Aluminium oder Kunststoff
hergestellt ist und daß radial und im regelmäßigen Abstand voneinander einerseits
im Läufer bzw. im Gehäuse eine bestimmte Anzahl von Stabmagneten angeordnet sind,
deren gleichsinnige Pole in das Gehäuse hineinragen, und daß andererseits das Gehäuse
bzw. der Läufer mit Hufeisenmagneten bestickt ist, deren Zahl um mindestens eine
Einheit von der Zahl der Stabmagneten des anderen Elementes verschieden ist und
die so angeordnet sind, daß ihre Gegenpole in Drehrichtung aufeinanderfolgen.
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Zur Vermeidung von Totzeiten wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine
Magnetfeldunterdrtickung durch Zwischenschaltung eines isolierenden Elements zwischen
einem Hufeisen- und einem Stabmagneten vorzusehen, wenn sich diese im Zuge der Läuferdrehung
gegenüberliegen.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile -der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnungen, in denen eine bevorzugte
Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten Drehkolbenmotors dargestellt
ist, In den Zeichnungen zeigen: Fig. 1 einen Drehkolbenmotor im Querschnitt; Fig.
2 eine Hälfte desselben Drehkolbenmotors entlang der Linie II-II in Figur 1 geschnitten;
Fig. 5 eine Hälfte desselben Drehkolbenmotors, aus welcher eine Ausführungsform
des Mechanismus zur Verschiebung der Isolierelemente ersichtlich ist in Ansicht;
Fig. 4 eine Hälfte des Drehkolbenmotors entsprechend Figur 30 aus welcher eine abgewandelte
Ausführungsform des Mechanismus zur Verschiebung der Isolierelemente ersichtlich
ist, in Ansicht; Fig. 5 eine Hälfte eines Drehkolbenmotors entsprechend Figur 1,
der eine abgewandelte Ausführungsform der Isolierelemente besitzt, im Querschnitt.
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Wie aus den Zeichnungen ersichtlich, besteht der Drehkolbenmotor aus
einem Gehäuse 1, beispielsweise aus Aluminium, und einem Läufer 2 ebenfalls aus
Aluminium, der drehbar auf einer Welle 5 in einer Kammer 4 des Gehäuses gelagert
ist.
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Im Läufer 2 sind radial verlaufende Stabmagnete 5, hier vier an der
Zahl montiert, deren gleichsinnige Pole, und zwar die Pluspole, über den Läufer
hinausragen. Diese Stabmagnete 5 sind im Läufer 2 in gleichen Abständen angeordnet.
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In entsprechenden Lagerstellen o des Gehäuses 1 sind ebenfalls radial
und im gleichmäßigen Abstand voneinander Hufeisenmagnete 7, hier drei Stück, montiert.
Die Lagerstellen 6 münden in die Kammer 4 des Gehäuses 1, wobei die Hufeisenmagnete
7 in ihnen höhenverstellbar angeordnet sind,um sie mehr oder weniger weit in die
Kammer 4 vorspringen zu lassen.
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Im Gegensatz zum Vorbeschriebenen können die Stabmagnete 5 auch im
Gehäuse und die Hufeisenmagnete 7 im Läufer montiert werden.
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Das Funktionsprinzip des Drehkolbenmotors ist sehr einfach: Die positiv
gepolten Enden der Stabmagnete 5 werden von dem zunächst liegenden Schenkel umgekehrter
Polung eines Hufeisenmagneten 7 angezogen und von dem gleichpoligen Schenkel eines
weiteren Hufeisenmagneten 7, der sich in nächster Nähe bindet, abgestoßen. Auf diese
Weise wirken die Anzieh- und Abstoßkräfte zusammen und nehmen die Stabmagnete 5
den Läufer 2 und die Antriebswelle 5 drehend mit.
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Zur Erhöhung der Leistung läßt sich die Magnetkraft dadurch verstärken,
daß die Hufeisenmagnete 7 weiter in die Kammer 4 vorspringend ausgebildet werden.
Zu diesem Zweck kann eine entsprechende Vorrichtung (nicht dargestellt) vorgesehen
werden, welche auf die Tragstangen 8 der Magnete wirkt.
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Um Totzeiten bei der Drehung des Läufers 2 auszuschließen, ist erfindungsgemäß
vorgesehen, daß sich die Zahl der Stab- und der Hufeisenmagnete um mindestens eine
Einheit unterscheidet, so daß zu keinem Zeitpunkt alle Stab- und alle Hufeisenmagnete
einander gegenüberliegen. Befindet sich also einer der Stabmagnete vor einem Hufeisenmagneten,
so bleiben aufgrund dieses Merkmals die verbleibenden Stabmagnete dem Zusammenspiel
der Anzieh- und Abstoßkräfte ausgesetzt.
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-Um zu verhindern, daß der Läufer 2 trotzdem eine Verharrungsphase
durchmachen muß, sieht die Erfindung desweiteren die
Unterdrückung
des tilagnetieldes zwischen einem Hufeisen- und einem Stabmagneten vor, wenn im
Zuge der Drehung des Läufers 2 diese eine gegenüberliegende Stellung einnehmen,
und zwar durch Einsatz eines Isolierelements. Zu diesem Zweck ist ein Isolierelement
9 so angeordnet, daß es vor die beiden Pole der Hufeisenmagnete 7 geschoben werden
kann, wobei die Bewegung dieses Isolierelements über die Welle 5 bewirkt wird.
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Auf jeder Seite der Welle 5 (Figuren 2 und 3) sitzt außerhalb des
Motorblocks eine Nockenscheibe 10 mit Nocken 11 in der gleichen Anzahl wie Stabmagnete
5 vorhanden sind, wobei die Nocken mit diesen Stabmagneten korrespondierend angeordnet
sind. Die Isolierelemente 9 sitzen in einer Führung 12 im Gehäuse auf dem Ende eines
Winkelhebels 13, durch dessen anderes Ende ein Stab 14 verläuft, der an jedem Ende
eine mit der korrespondierenden Nockenscheibe in Kontakt bringbare Rolle 15 trägt.
In dem Moment, da sich ein Stabmagnet 5 einem der Hufeisenmagnete 7 nähert, heben
die korrespondierenden Nocken 11 die Rollen 15 an und bewirken ein Verkippen des
Winkelhebels 13, d.h. eine Verschiebung des Isolierelements 9, um dieses vor die
Pole des Hufeisenmagneten (Stellung des Isolierelements 9 im oberen Teil der Figur
1) zu bringen.Der Stabmagnet 5 steht also nicht mehr unter dem Einfluß des Magnetfeldes,
während die anderen Stabmagnete 5 der Wirkung der übrigen Hufeisenmagnete 7, deren
Isolierelemente 9 zurUckgezogen sind (Figur 1) ausgesetzt bleiben.
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Erfindungsgemäß sind außerdem die Hufeisenmagnete mit einem kleinen
ortsfesten Isolierelement 16 an der Innenseite des Schenkels mit der den Stabmagneten
entgegengesetzten Polung verstehen, um noch wirksamer die Anziehung zwischen dem
entsprechenden Schenkel des Hufeisenmagneten und dem Stabmagneten zu unterbinden,
wenn sich diese gegenüberstehen.
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Anstelle einer Betätigung durch Nockenscheiben wie vorbeschrieben,
ist erfindungsgemäß auch vorgesehen, die Isolierelemente
9 auf
direktem Wege von der Welle 3 aus zu betätigen, um den Energieaufwand zu verringern.
Gemäß Figur 4 erfolgt die Betätigung des Isolierelements 9 über eine Kurbel 17 auf
einem von einer Schnecke 19 betätigten Zahnrad 18, wobei die Drehbewegung der Schnecke
durch ein Zahnrad 20 auf der Antriebswelle 3 bewirkt wird. Die Zahnräder 18 und
20 werden so gewählt, daß Jedesmal, wenn sich ein Stabmagnet zwischen den Polen
des Hufeisenmagneten befindet, das Isolierelement vor die Pole dieses Hufeisenmagneten
geschoben wird.
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Zur Vermeidung Jeglichen Energieverlustes für die Verschiebung der
beweglichen Isolierelemente 9 erscheint es außerdem zweckmäßig, Isolierelemente
21 (Figur 5) vorzusehen, die zwischen den Schenkeln eines Jeden der Hufeisenmagnete
7 gelagert werden. Diese aus einem entsprechenden Isoliermaterial hergestellten
Elemente 21 dienen dazu, eine Isolierwirkung zwischen den beiden Polen des betreffenden
Hufeisenmagneten und dem Jeweligen Stabmagneten herzustellen, wenn sich der letztere
genau zwischen diesen Polen befindet, wodurch dieser Hufeisenmagnet den nachfolgenden
Stabmagneten anziehen und den voreilenden abstoßen kann. Zu diesem Zweck sind die
Isolierelemente 21 mit einem leicht von den Hufeisenmagnetschenkeln bzw. von den
Enden derselben abgesetzten Ansatz 21' versehen.
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Zur Erhöhung der Motorleistung lassen sich auf einem relativ langen
Läufer mehrere fluchtende Stabmagnete bzw. auf der gleichen Achse eine Mehrzahl
von Läufern und dementsprechend mehrere flucht ende Hufeisenmagnete im Gehäuse vorsehen.
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Alle aus der Beschreibung und den Zeichnungen ersichtlichen neuen
Merkmale sind erfindungswesentlich, auch soweit sie in den nachfolgenden Ansprüchen
nicht beansprucht worden sind.