DE3315573A1

DE3315573A1 - Vorrichtung mit mindestens einem rotor und einem stator zur erzeugung von nutzenergie unter verwendung von magneten

Info

Publication number: DE3315573A1
Application number: DE19833315573
Authority: DE
Inventors: Egon 2000 Hamburg Maaßen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-04-29
Filing date: 1983-04-29
Publication date: 1984-10-31

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit mindestens einem Rotor und einem Stator zur Erzeugung von Nutzenergie unter Verwendung von Magneten.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine aus mindestens einem Rotor und einem Stator bestehende Vorrichtung zu schaffen, die bei einfachem konstruktiven Aufbau durch Verwendung von Magneten die Erzeugung von Nutzenergie ermöglicht, wobei durch Einsatz von nur wenigen sich wiederholenden Bauteilen eine Anpassung der Vorrichtung an unterschiedliche Leistungsanforderungen möglich sein soll.
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe durch einen auf einer Welle koaxial verschieblich gelagerten Rotor mit spiralförmig angeordneten Rotorblattelementen, die bei rotation des Rotors mit spiralförmig ausgebildeten Statorelementen in Wirkeingriff sind.
Weitere Merkmale der Erfindung werden in den Unteransprüchen beschrieben.
In den Zeichnungen sind ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigt Fig. 1 eine Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht im teilweisen Schnitt, Fig. 2 die Anordnung von Rotor und Stator zueinander in einer Draufsicht im Ausschnitt, Fig. 3 eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht im teilweisen Schnitt, Fig. 4 eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer schematischen Seitenansicht im teilweisen Schnitt, Fig. 5 die Vorrichtung nach Fig. 4 in einer Queransicht im Schnitt A-A.
Fig. 6. eine weitere Ausbildung der Buchse des Rotors in einer schematischen Seitenansicht im Schnitt.
Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Vorrichtung 1 besteht aus einem Statorgehäuse 9, in dem mittig einer Welle 10 gelagert ist. Auf der Oberfläche 13 der Welle 10 ist eine spiralförmig ausgebildete Nut 14 angeordnet. Ein Rotor 4 ist auf der Welle 10 drehbar und koaxial zur Längsachse 12 der Welle 10 verschieblich gelagert. Der Rotor 4 besteht aus einer Buchse 17, in deren Innenwandung 20 ein Wälzlager 21 als Führungsglied für den Rotor 4 ausgebildet ist. Das Wälzlager 21 gleitet in der Nut 14, so daß bei einer Rotation des Rotors 4 dieser zwangsläufig koaxial auf der Welle 10 verschoben wird.
Auf der Buchse 17 ist ein Rotorblattelement 15 angeordnet, daß aus einem spiralförmig ausgebildeten Streifen 34 besteht.
Auf dem Rotorblattelement 15, daß aus einem metallischen oder nichtmetallischen Werkstoff bestehen kann, sind Permanentmagneten 29 angeordnet. Das Rotorblattelement 15 steht mit dem Statorelement 27 des Stators 7 in magnetischer Wirkverbindung. Das Statorelement 27 ist als spiralförmiger matallischer Streifen 35 ausgebildet, der an der Innenwandung 39 des Statorgehäuses 9 befestigt ist.
Durch die Einwirkung der Permanentmagneten 29 auf das Statorelement 27 wird auf den Rotor 4 eine auf den dem Rotorblattelement 15 zugeordneten Abschnitt des Statorelements 27 ausgeübt. Durch eine entsprechend angepaßte Wahl des Neigungswinkels der Nut 14 erfolgt durch einer radiale Kraftkomponente eine Rotation des Rotors 4, wobei dessen Drehbewegung und translatorische Bewegung durch die Zwangsführung des Wälzlagers 21 in der Nut 14 vorgegeben ist. An dem Statorgehäuse 9 kann beispielsweise eine Induktionsspule 38 vorgesehen sein, in der bei Bewegung des Rotors 4 ein Strom induziert wird.
Durch die Zwangsführung des Rotors 4 ist gewährleistet, daß das Rotorblattelement 15 und das Statorelement 27 sich stets in einem gleichbleibenden Abstand voneinander befinden, wie es in Fig. 2 schematisch dargestellt ist.
In Fig. 3 ist eine weitere Vorrichtung 2 schematisch dargestellt bei der sich ebenfalls in einem Statorgehäuse 9 koaxial eine Welle 11 befindet. Auf der Welle 11 sind radial stiftartige Stützen 23 ausgebildet, an deren Endabschnitten 24 sich Wälzlager 22 befinden. Die Stützen 23 sind so über den Umfang und die Länge der Welle 11 angeordnet, daß sie in ihrer Flucht eine Spirale ergeben, deren Neigungswinkel dem des Rotorblattelements 15 bzw. des Statorelements 27 entspricht. In der Innenwandung des Mantels 25 der Buchse 18 des Rotors 5 ist eine spiralförmige Führungsnut 26 ausgebildet, in der die Wälzlager 22 gleiten können. Durch diese Bewegung der Buchse 18 in Abhängigkeit von dem Wirkeingriff der Welzlager 22 in der Führungsnut 26 ist der Rotor 5 hinsichtlich seiner Drehbewegung und translartorischen Bewegung zwangsgeführt.
An der Buchse 18 ist an einer Stütze 32 ein Permanentmagnet 31 angeordnet, der etwa radial zur Welle 11 ausgerichtet ist. Dieser Permanentmagnet 31 steht mit einer auf der Welle 11 ausgebildeten Führungsspirale 33 in Wirkverbindung und dient dazu, die Reibungskräfte des Wälzlagers 22 in der Führungsnut 26 zu überwinden um eine leichte Drehbewegung des Rotors 5 zu erzielen. Es ist auch möglich, auf die Führungsspirale 33, die in Fig. 3 nur schematisch angedeutet ist, zu verzichten und den Permanentmagneten 31 so anzuordnen, daß die durch ihn zu erzielende Drehbewegung des Rotors 5 durch magnetischen Wirkeingriff an den Spitzen 23 erzielt wird. An dem Statorgehäuse 9 der Vorrichtung 2 kann ebenfalls eine Induktionsspule vorgesehen sein.
In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Vorrichtung 3 dargestellt. Diese besteht aus einem Statorgehäuse 9 mit einer koaxial in dem Statorgehäuse 9 gelagerten Welle 10 auf der ein Rotor 6 verschieblich gelagert und mit einem Stator 8 in Wirkeingriff bringbar ist. Die Welle 10 weist ebenfalls eine Nut 14 auf, in der ein in der Buchse 17 des Rotors 6 befindliches Wälzlager 23 gleitbar ist. Die Rotorblattelemente 16 bestehen aus schaufelartig über den Umfang der Buchse 17 angeordneten Rotorstreifen 36, die in ihrer Flucht spiralförmig angeordnet sind. Der Stator 8 besteht aus leitschaufelartig am Statorgehäuse 9 radial angeordneten Statorstreifen 37,die in ihrer Flucht ebenfalls spiralförmig angeordnet sind. Es ist möglich in jedem aus jeweils einem Statorstreifen 37 bestehenden Statorelement 28 eine Induktionsleitung 30 vorzusehen, wenn an den Rotorstreifen 36 statt eines Permanentmagneten 31 ein Elektromagnet vorgesehen werden soll. Bei den Vorrichtungen 1 und 2 können in den Statorelementen 27 ebenfalls Induktionsleitungen 30 vorgesehen sein, wenn an dem Rotorblattelement 15 statt der Permanentmagneten 29 Elektromagneten angeordnet werden.
Es ist auch möglich denn Rotor 4, 5, 6 auf der Welle 10, 11 mittels eines Magnetlagers zur Welle 10, 11 berührungsfrei zu lagern. Darüber hinaus können die Permanentmagneten 29, 31 oder Elektromagneten so ausgebildet sein, daß sie entweder anziehende oder abstoßende Kräfte ausüben. Es ist auch möglich, jeden Rotor mehrstufig durch eine Mehrzahl von Rotorblattelementen auszubilden.
In Fig. 6 ist eine weitere Ausbildung des Rotors 5 dargestellt. Bei diesem Rotor 5 ist in der Buchse 18 eine buchsenförmige Wendelspirale 40 angeordnet, die auf der Welle 11 gleitend verschieblich ist. Die Wendelneigung entspricht dem Neigungswinkel der aus den Stützen 23 gebildeten Stützengruppe.Durch diese Ausbildung der Buchse mit einer Wendelspirale 40 wird der Rotor 5 gegen Verkanten gesichert auf der Welle 11 gelagert. Auf die Ausbildung der Führungsspirale 33 kann verzichtet werden.
Die Anordnung der Permanentmagneten 29 bzw. der alternativ möglichen Elektromagneten bei den Vorrichtungen 1,2,3 kann so erfolgen,daß der Rotor 4,5,6 in Bezug auf den Stator 7,8 entweder angezogen oder abgestoßen wird.Im letzteren Fall wird der Stator 7,8 ebenfalls mit Permanentmagneten 29 oder Elektromagneten bestückt.
- Leerseite -

Claims

Bez.: Vorrichtung mit mindestens einem Rotor und einem Stator zur Erzeugung von Nutzenergie unter Verwendung von Magneten.

PATENTANSPRÜCHE Vorrichtung mit mindestens einem Rotor und einem Stator zur Erzeugung von Nutzenergie unter Verwendung von Magneten, gekennzeichnet durch einen auf einer Welle (10, 11) koaxial verschieblich gelagerten Rotor (1', 5, 6) mit spiralförmig angeordneten Rotorblattelementen (15, 16), die bei rotation des Rotors (4, 5, 6) mit einem Stator (7, 8) mit spiralförmig ausgebildeten Statorelementen (27, 28) in Wirkeingriff sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spiralförmigen Rotorblattelemente (15, 16) und Statorelemente (27, 28) zur Längsachse (12) der Welle (10, 11) den gleichen Neigungswinkel aufweisen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der Oberfläche (13) der Welle (10) eine sich über deren Länge erstreckende spiralförmig ausgebildete Nut (14) ausgebildet ist, in der Führungsglieder des Rotors (4, 6) in Wirkeingriff sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblattelemente (15, 16) auf einer Buchse (17, 18) angeordnet sind, die auf der Welle (10, 11) verschieblich gelagert ist und an deren Innenwandung (19, 20) die Führungsglieder angeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsglieder als Wälzlager (21, 22) ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Welle (11) radial angeordnete spiralförmig über deren Umfang und deren Länge zueinander versetzte stiftartige Stützen (23) ausgebildet sind, an deren Endabschnitten (24) Wälzlager (22) angeordnet sind, die mit in dem Mantel (25) der Buchse (18) des Rotors (5) ausgebildeten spiralförmigen Führungsnuten (26) in Wirkeingriff sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der zu einer Stützengruppe fluchtenden Stützen (23) und der Führungsnut (26) dem Neigungswinkel der Rotorblattelemente (15, 16) und Statorelemente (27, 28) entspricht.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß an den Rotorblattelementen (15, 16) und/oder den Statorelementen (27, 28) Permanentmagnete (29) angeordnet sind.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Rotorblattelementen (15, 16) angeordneten Permanentmagneten (29) mit einer in die Statorelemente (27, 28) integrierten Induktionsleitung (30) in Wirkeingriff sind.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rotor (4, 5, 6) ein radial ausgerichteter Permanentmagnet (31).angeordnet ist, der mit einer auf der Welle (11) angeordneten Führungsspirale (33) oder der Nut (14) der Welle (10) in Wirkeingriff ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotorblattelement (15) als einstückig spiralförmiger Streifen (34) ausgebildet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Statorelement (27) als einstückiger spiralförmiger Streifen (35) ausgebildet ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 10 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorblattelemente (16) als mehrstückige spiralförmig radial angeordnete Rotorstreifen (36) ausgebildet sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 11 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorelemente (28) als mehrstückige spiralförmige radial angeordnete Statorstreifen (37) ausgebildet sind.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator (7, 8) von einer Induktionsspule (38) umgeben ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (4, 5, 6) in dem Statorgehäuse (9) mittels eines Magnetlagers koaxial im Statorgehäuse (9) verschieblich gelagert ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 6 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß in der Buchse (18) eine buchsenförmige Wendelspirale (40) angeordnet ist, die auf der Welle (11) gleitend verschieblich ist und deren Wendelneigung dem Neigungswinkel der aus den Stützen (23) gebildeten Stützengruppe entspricht