DE3139661A1 - Verfahren um permanentmagnetische dipole in einem inhomogenen magnetfeld in eine rotation zu versetzen - Google Patents

Verfahren um permanentmagnetische dipole in einem inhomogenen magnetfeld in eine rotation zu versetzen

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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K53/00Alleged dynamo-electric perpetua mobilia

Description

  • B e s c h r e i b u n g.
  • Verfahren um permanentmagnetische Dipole in einem inhomogenen Magnetfeld in eine Rotation zu versetzen.
  • Das vorliegende Verfahren beruht auf der Verschiebung eines starren Körpers und zwar eines permanentmagnetischen Dipols in einem inhomogenen Magnetfeld. Zwischen Translation (Parallelverschiebung) auf einer Geraden und Rotation (Drehbewegung) auf vorgeschriebener Bahn besteht eine enge Analogie. Eine Voraussetzung um von einer Translation in eine Rotation von Dipolen überzugehen, ist ein mit einfachen Mitteln herstellbares inhomogenes Magnetfeld. Um diese Voraussetzungen zu erfüllen, wurde in der Hauptanmeldung (Aktenzeichen: P .30 16 649.5) vorgeschlagen, die Inhomogenität des verschiebenden Feldes durch die Wechselwirkungskräfte zwischen dem magnetischen Dipolmoment des Dipols.einerseits und der einpolieen Fläche ruhender dagnetplatten andererseits, deren Feldkomponente mit der Dipolachse zusammenfällt, in einem engen Luftspalt herbeizuführen. Damit wird der Nachteil der unter großem Aufwand schwierigen. Herstellung eines externen, äußeren inhomogenen Magnetfeldes auf eine extrem einfache Weise vermieden. Die Inhomogenität wird durch eine Aufspaltung des Feldlinienniveaus in dem dreipoligen Suftspalt hervorgerufen.
  • Um von einer Translation in eiite Rotation der Dipole überzugehen, ist es naheliegend die ruhenden Xagnetplatten als Ringmagnete auszubilden. Ein damit; angestellter Versuch hat nun gezeigt, daß wenn die Dipolachse tangential in Richtung des Kreisbogens vom Ringmagneten gestellt wird, eine potentielle Verschiebung des Dipole gleich Null ist. Bei Querstellung der Dipolachse zum Kreisbogen wirkt jetzt auf den Dipol eine Zugkraft in radialer Richtung. Je nach der Polarität läuft der Quaderdipol vom inneren Rand des kleineren Durchmessers, zum äußeren Rand des großeren Durchmessers, oder umgekehrt. Auf Grund des radialsymmetrischen Feldverlaufes und der Richtangeorientierung der Dipolachse zum Vektorield, ist daher eine Rotationsbewegung des Quaderdipols in der Bahn zwischen Ringmagneten ausgeschlossen.
  • Bei Experimenten wurde nun festgestellt, daß wenn zwei rechteckige Magnetplatten welche die gleiche Polarität haben, an ihrer Schmalseite, unter Überwindung der abstoßenden Kräfte, aneinandergelegt werden, daß sich dann an der Grenzschicht dem Stoß entlang parallele Feldlinien ausbilden. Es tritt eine Drehung der magnetischen Polarisationsrichtung auf. Unter speziellAr Anwendung dieses Vorganges wurde vorgeschlagen, in einer @uklidischen Verktorebene mittels zusammengesetzter Magnetplatten, welche sich entweder abstoßen oder anziehen, eine tangentiale Geometrie der Kraft linien mit einem angenahert kreisförmigen Feldverlauf herauszubilden.
  • Die vorliegende Zusatzanmeldung bezweckt in erster Linie eine bessere Ausbildung der tangentialen Feldkomponente in der Vektorebene, welche für eine Drehimpulskopplung mit den Dipolaschen unverzichtsbar ist. Außerdem wird für eine Mehrfachausnutzung in mehreren nebeneinander liegenden Ebenen, oder Kammern, eine praxisnahe Lösung aufgezeigt.
  • Analog wie in der Bauptanmeldung setzt sich die Gesamtmagnetplatte (Abb. 1) zusammen aus einer quadratischen Kittelplatte (1), an diese anliegend abstoßende rechteckige Seitenplatten (2). Die Seitenplatten sind ihrerseits über die Ecken mit anziehenden Polarisationsmagneten (3) zu einem geschlossenen linearen magnetischen Kreis verbunden. Jn den Kreiausschnitt der Mittelpiatte ist ein Vierarm-Magnet gelegt, dessen 4 Polarme den Diagonalbereichen mit anziehender Kraft gegen berliegen und in welche die Feldlinien der Mittelplatte in den Umkehrpunkten einmünden. Mit diesem Einlaufen der Peldlinien der Mittelplatte in die Polarme des Vierarm-Magneten (4) im Bereich der Umkehrpunkte, ist für die Feldlinien der Mittelplatte abschnittsweise ein geschlossener magnetischer Kreis in den 4 Winkelräumen der Diagonalen hergestellt. Die linear ausgerichteten Seitenplatten werden als Basissektoren in dem so gebildeten kreisverwandten tangentialen Vektorraum benutzt, um den erforderlichen übergeordneten Parallelismus der Feldlinien am äußeren Umfang zu bewerkstelligen. Während so-am äußeren Umfang eine quadratisch lineare, parallele Feldkomponente ausgebildet ist, wird durch das Einmünden der Feldlinien der Mittelplatte in die Polarme des Vierarm-Magneten im Bereich der Diagonalen eine angenäherte Kreisbahn der Gesamtvektorebene ermöglicht.
  • Wie bereits in der Hauptanmeldung erwähnt, wird eine besondere Magnetisierungsmethode zur Drehung der Polarisationsebene von Seitenplatten und Mittelplatte beim Verfahren angevendet. Bei dieser Xagnetisierungsmethode wird die noch unmagnetisierte Mitteiplatte mit sämtlichen bereits magnetisierten lachbarplatten, wie den Seitenplatten, den Polarisationsmagneten und dem Vierarm-Xagnet umgeben. Die Seitenplatten werden mit einer Klebeverbindung an die Xittelplatte unlösbar verbunden. Nun erfolgt nachträglich in diese: hartmagnetischen Materialverbund und zwar gesondert für sich allein die axiale Aufmagnetisierung der Mittelplatte in der gleichen Polarität wie die der Seitenplatten. Während dieses Magnetisierungsvorganges formiert sich in der Vektorebene die gewünschte kreisverwandte tangentiale Feldkomponente durch die auftretenden, inneren gegenseitigen Abstoßungs- und Anziehungskräfte. An der Grenzfläche von Seitenplatten und Mittelplatte bilden sich, dem gegenseitigen abstoßenden Felddruck nachgebend, parallele Feldlinien aus, die sich über die Fläche von Seiten-und Mittelplatte verbreitern. Die linearen Parallelkomponenten werden dann beiderseits der Grenzfläche von Seitenplatten und dittelplatte gleich. Die Anwesenheit des Vierarm-Magneten im Kreisausschnitt der Xittelplatte während dieses Magnetisierungsvorganges unterstuzt durch das Einlaufen der Feldlinien der Mittelplatte in die anziehenden Polarme ii Bereich der Umkehrpunkte, die tangentiale Kreisverwandtschaft der entstehenden Vektorebene. Der nach der Aufmagnetisierung fortbestehende gegenseitige, permanente Felddruck von Seitenplatten und Mittelplatte erhöht die Diehte der Feldlinien des Induktionsfeldes an dieser Stelle der Vektorebene.
  • Zum separaten Aufmagnetisieren der Mitteiplatte in der geschilderten Weise ist kurzzeitig ein sehr großes Magnetfeld notwendig, das mit Hilfe von Stoßkondensatoren in einem Elektromagnet erzeugt wird. Stoßkondensatoren haben die spezielle Aufgabe, die gespeicherte Energie schlagartig abzugeben. Diese schlagartig einsetzende hohe Magnetisierungsfeldstärke auf die Mittelplatte verursacht einen starken mechanischen Abstoßungseffekt auf die gleichpoligen Seitenplatten,?die diesem Druck standhalten müssen. Um nicht abgestoßen zu werden, werden sie durch eine Klebeverbindung vorher mit der Mittelplatte verbunden. Bei dieser Magnetisierungsmethode ist es zweckmäßig, die ganze Plattenkombination wie sie in Abb. 1 dargestellt ist, in ihrer Gesamtheit in ein sogenanntes Magnetisierungsjoch einzuspannen. Um die allein noch unmagnetisierte Mittelplatte im Joch gesondert iiir sich zu magnetisieren, werden Flußleitsstücke welche die genaue Form der Mittelplatte aufweisen, auf die beiden Jochhälften aufgesetzt.
  • Um den Bahndrehimpuls der auf die Quaderdipole einwirkt, gegenüber der Hauptanmedung zu verbessern, hat sich eine Formänderung der Mittelplatte als notwendig erwiesen Der Rreis° ausschnitt der Mittelplatte wird mit Ausbuchtungen versehen, zwischen denen die Polarme des Vierarm-Magneten über einen Luft spalt eingreifen. Die Begründung fogt aus dem Bewegungsverhalten der Quaderdipole. Wenn die Quaderdipole sich unsymsetrisch außerhalb der Mitte der Bahn befinden, so tritt außer der Translation ein Bewegungstrend zum nächstgelegenden Rand auf. Jm vorliegenden Falle zum inneren Rand des Kreis ausschnittes. Dieser versuchten Drehung zum inneren Rands dieses versuchte Ausschwenken aus der Kreisbahn kann durch die Ausbuchtungen verhindert werden.
  • Jn Abb. 1 sind zwei Quaderdipole in die Vektorebene eingezeichnet. Beim mittleren Dipol, der sich außerhalb der Diagonale befindet, ist die Ausbuchtung der Mittelplatte welche zwischen die Polarme des Vierarm-Magneten eingreift, deutlich ersichtbar. Durch die Anziehungskräfte der Polarme des Vierarm-Magneten auf die Ausbuchtung wird die Tangentialkomponen te der Mitteiplatte weiter gefestigt.
  • Abb. 2 zeigt die Mittelplatte in Einzeldarstellung mit ihren Ausbuchtungen. Jn Abb. 3 ist der Vierarm-Msgnet und eine anliegende Seitenplatte mit eingezeichnet. Die Lage des Quaderdipols ist zwischen dem inneren Rand der Ausbuchtung und dem äußeren Rand der Seitenplatte. Wenn auch der Abstand des Ouaderdipols zum inneren Rand geringer ist als zum äußeren Rand, so gleicht sich diese Unsymmetrie zum Teil dadurch wieder aus, daß die Anziehungskräfte der Polarme des Vierarm-Eagneten die Feldlinien der Ausbuchtung rotationssymmetrisch ausrichten und stabilisieren. Eine der Tangentialbeschleunigung übergeordnete, schwach bestehende Ablenkung des Quaderdipols zum inneren Rand, ist für eine Drehbewegung in kreiförmiger Bahn sogar von Vorteil. Die Ausbuchtungen der Mittelplatte in welche die Polarme des Vierarm-Magneten eingreifen, zeitigen als vorteilhaftes Nebenergebnis die genaue geometrische Fixierung der Polarme in den vier Winkelräumen der Diagonalen.
  • Eine weitere Verbesserung gegenüber der Hauptanmeldung betrifft die Formgebung und Ausbildung der an den Ecken angeordneten Polarisationsmagnete. Jn der Hauptanmeldung ist die Form der Polarisationsmagnete vorwiegend eine quadratische. Eine quadratische Fläche ist indes schlecht zu magnetisieren, da alle Richtungen der Feldlinien durcheinander laufen und einen der äquivalent sind.
  • Die Polarisationsmagnete (3) in Abb. 1 sind dagegen halbkreisförmig abgerundet und besitzen im Mittelpunkt ein Rundloch. Diese beiden Maßnahmen verbürgen eine Ausrichtung der Feldlinien auf die Endflächen der Polarisationsmagnete und damit beim Zusammenbau eine gute lineare Anziehungskraft auf die Seitenplatten, Außerdem ist das Runaloch eine Montagehilfe bei der Mehrfachausnutzung von nebeneinander liegenden Vektorebenen.
  • Wie Abb. 4 zeigt, werden die Quaderdipole in gleichmäßigen Abständen in Nuten am Umfang eines Drehkörpers befestigt und in die Kreisbahn geführt. Die Lage der Quader in den Nuten ist derart, daß ihre Dipolachsen tangential zum Kreisumfang verlaufen. Der Drehkörper besitzt im Mittelpunkt eine drehbar gelagerte Achse. Das Material des Drehkörpers soll nichtmagnetisch und nichtleitend sein, ist daher zweckmäßigerweise ein Kunststoff. Der Drehsinn der Rotationsbewegung ist abhängig von der Polarität der Dipole zur Polarität der den Quaderdipolen gegenüberliegenden einpoligen Magnetfläche. Jm Beispiel von Abb. 4 ist die einpolige Stirnseite der Magnetfläche ein Nordpol. Liegt der Nordpol der Quaderdipole, vom Mittelpunkt aus gesehen, links wie in der Zeichenebene, so ergibt sich eine Links drehung; denn die Quader laufen gegen die äußere Kraft der Magnetfläche, also nach links gegen deren Nordpol an.
  • Zwischen den Guaderdipolen, die sich in den Nuten des Drehkörpers mit ungleichnamigen Polen gegenüberliegen, tritt ein unerwUzischtes Streufeld auf. Dieses Streufeld wird, wie Abb. 4 zeigt, durch schmale Trennmagnete unterbunden. Die Trennmagnete befinden sich zwischen den Guaderdipolen und sind entgegengesetzt wie diese gepolt. Jeder Polseite der Quader liegt eine gleichnamig gepolte, sich gegenseitig abstoßende Polseite der Erennmagnete im Mittenabstand zwischen zwei Quadern gegenüber. Die entgegengesetzte Polung der Trennmagnete bewirkt ein entgegengesetztes Drehmoment. Dieses entgegenwirkende Drehmoment wird durch zwei konstruktive Maßnahmen stark verringert. Erstene erhalten die Trennmagnete eine viel geringere Breite und zweitens wird der Luftspalt zwischen den Trennmagneten und der Magnetfläche vergrößert. Eine noch schwache Restgegenwirkung auf das Drehmoment wird durch den erzielten Gewinn an Nutzfluß in den Luftspalten der Quaderdi pole weitgehend aufgehoben.
  • Der Gedanke ist naheliegend, mehrere nebeneinander liegende Ebenen oder Kammern für eine Mehrfachausnutzung der Xagnetplatten, also für eine Gewichte- und Materialersparnis und da mit zu einer Leistungssteigerung beizutragen. Abb. 5 zeigt eine Darstellung mit zwei nebeneinander liegenden Kammern, wobei die in der Mitte angeordnete Magnetplatte auf beiden Seiten mit Quaderdipolen in einer Drehimpulskopplung steht.
  • Um die gleiche Drehrichtung auf die gemeinsame Drehachse zu übertragen, wird in der zweiten Kammer die Polarität der Quaderdipole vertauscht. Außer zwei Kammern können noch weitere hinzugefügt werden, wobei jeweils bei der nachfolgenden Kammer die Polarität der Dipole gegenüber der vorhergehenden vertauscht wird. Die mechanische Verbindung zwischen diesen Kammern geschieht durch Schraubenbolzen aus nichtmagnetischem Material oder Stahl, welche durch die Rundlöcher der Polarisationsmagnete hindurchgreifen. Die Abstände zwischen den Kammern werden durch Distanzrohre (57 hergestellt, welche über die Schäfte der Bolzen geschoben werden.
  • Die bei dem Verfahren verwendeten Dauermagnetwerkstoffe müssen einen hohen Widerstand gegen Fremdfelder und gegen uumagnetisierung aufweisen. Jn erster Linie kommen daher Dauermagnetwerkstoffe mit hoher Koerzitivfeldstärke in Betracht. Das Energieprodukt (B X H) max. ist dann abhängig von der gegebenen Remanenz des verwendeten Werkstoffes.
  • Die laufende Abgabe von Feldenergie aus Permanentmagneten iindet ihre Erklärung in dem Masse-Energie-Äquivalent. Die Einsteinsche Masse-Energie-Beziehung sagt aus, daß jede Masse (m) gleichzeitig eine Energie von der Größe E m darstellt, wobei das Quadrat der Lichtgeschwindigkeit c als Proportionalitätsfaktor auftritt. Nach der Äquivalenzbeziehung E = m c² ist die Abgabe von Energie von einer Verringerung der Masse begleitet. Hieraus kann der Schnur gezogen werden, daß eine winzige Verringerung der Maste E/c2 eines Permanentmagneten zu der in langen Zeiträumen verftigbaren kinetischen Feldenergie beiträgt.
  • Patentansprüche. Leerseite

Claims (2)

Patentansprüche.
1) Verfahren um permanentmagnetische Dipole in einem inhomon Magnetfeld in eine Rotation zu versetzen, gemäß der Hauptanmeldung Aktenzeichen P 30 16 649.5 , dadurch gekennzeichnet, daß während der Tangentialbeschleunigung der Quaderdipole im Mittelabschnitt der Vektorebene, die Ablenkung der Dipole zum inneren Rand des Kreisaussohnittes durch eine Abstandserweiterung gegenüber dem inneren Rand verringert wird, wobei die Abstandserweiterung durch Ausbuchtungen des Kreisausschnittes erfolgen, welche in den freien Zwischenraum der Polarme des anziehenden Vierarm-Magneten über einen Luftspalt ein Stück hineinragen.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zur Mehrfachausnutzung der Vektorebenen und zur Gewichts- und Materialersparnis, mehrere nebeneinander liegende Kammern mit Vektorebenen und Rotationskörpern und gemeinsamer DreX-achse angeordnet werden, und die mechanische Verbindung zwi° schen ihnen durch Schraubenbolzen, welche in die Rundlöcher der Polarisationsmagnete hindurchgreifen, bewerkstelligt wird.
DE19813139661 1980-04-30 1981-10-06 Verfahren um permanentmagnetische dipole in einem inhomogenen magnetfeld in eine rotation zu versetzen Withdrawn DE3139661A1 (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN103825497A (zh) * 2014-02-25 2014-05-28 周大同 脉冲电磁引擎

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