DE3317813A1 - Method and device for converting the oscillating movements of an oscillating armature into rotary movements of rotors - Google Patents

Method and device for converting the oscillating movements of an oscillating armature into rotary movements of rotors

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Hubert Dipl.-Ing. 5920 Bad Berleburg Bald
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    • H02K49/10Dynamo-electric clutches; Dynamo-electric brakes of the permanent-magnet type
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02K7/00Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/06Means for converting reciprocating motion into rotary motion or vice versa

Abstract

The method makes possible the conversion of an oscillating movement which may have a fluctuating amplitude, as occurs, for example, in the case of a free-flight piston engine, into a rotary movement in the same direction, in that magnetic DC fields are commutated directly by means of the oscillations into magnetic alternating fields which act on a rotor and act in a similar manner to rotating fields. A plurality of possibilities are published in order to produce at least two field phases which act cyclically on the rotor. In a preferred embodiment, it is possible to use the oscillations of a single armature, without an auxiliary winding, to produce a four-phase rotating field in that an auxiliary device, which also oscillates and takes part in the commutation can at the same time rotate about an axis running in the direction of the oscillation.

Description

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Dipl.-Ing.
Hubert Bald
Schützenstr. 1
Dipl.-Ing.
Hubert soon
Schützenstrasse 1

5920 Bad Berleburg5920 Bad Berleburg

Verfahren und Vorrichtung zum Umsetzen der Schwingbewegungen oszillierender Anker in Drehbewegungen von Rotoren.Method and device for converting the oscillating oscillating movements Anchors in rotary movements of rotors.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Umsetzen der Schwingbewegungen oszillierender Anker in gleichsinnige Drehbewegungen von Rotoren.The invention relates to a method for converting the oscillating movements of oscillating armatures into the same direction Rotational movements of rotors.

Der Ausdruck "Anker" soll hier im allgenie in s ten Sinne verstanden werden, das heißt, es kann sich um irgendeine schwingende Masse handeln. Die Anwendung der Erfindung ist jedoch insbesondere für den Abtrieb von sogenannten Freiflugkolben-Verbrennungsmotoren gedacht. Bei solchen Motoren führt der Kolben je nach der Leistungsbilanz und der Zündfolge eine Schwingbewegung aus, die sowohl hinsichtlich der Frequenz als auch der Amplitude großen Schwankungen unterliegt. Eine linear oszillierende Bewegung ist jedoch für sehr viele technische Anwendungsfälle wenig geeignet; benötigt wird vielmehr im allgemeinen ein an einer Welle zur Verfügung stehendes gerichtetes Drehmoment.The term "anchor" is intended here in general be understood in the strictest sense, that is, it can be any oscillating mass. However, the application of the invention is in particular for the output of so-called free-flight piston internal combustion engines thought. In such engines, the piston executes an oscillating movement, depending on the power balance and the firing order, which both subject to large fluctuations in terms of both frequency and amplitude. A linear oscillating one However, movement is not very suitable for many technical applications; is needed rather, it is generally a directed torque available on a shaft.

Es ist ohne weiteres möglich, die Schwingbewegung in eine Drehbewegung umzusetzen, wenn man z.B.It is easily possible to convert the oscillating movement into a rotary movement, e.g.

mittels des Ankers in einer Tauchspule ein elek-by means of the armature in a moving coil, an elec-

trisches Wechselfeld durch Wechselwirkung mit einem Magnetfeld erzeugt, und mit diesem Wechselfeld kann man dann unter Zuhilfenahme z.B. von Phasenschiebereinrichtungen ein Drehfeld erzeugen, mit dem dann ein herkömmlicher Motor, beispielsweise ein Asynchronmotor angetrieben wird. Dieses zumindest theoretisch bekannte Umsetzverfahren weist demgemäß die im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale auf. Die dem schwingenden System entnommene Energie wird dabei einer mehrfachen Wandlung unterworfen einschließlich der Umformung in elektrische Energie. Jede Umsetzung von einer Energieform in die andere ist mit Verlusten behaftet, so daß der Gesamtwirkungsgrad relativ schlecht ist.tric alternating field generated by interaction with a magnetic field, and with this Alternating fields can then be used to generate a rotating field with the help of phase shifting devices, for example. with which a conventional motor, for example an asynchronous motor, is then driven. This conversion method, which is at least theoretically known, accordingly has that in the preamble of the patent claim 1 features mentioned. The energy taken from the vibrating system is subjected to multiple transformations including conversion into electrical energy. Every implementation of a form of energy in the other is subject to losses, so that the overall efficiency is relatively poor.

Darüberhinaus sind elektromagnetische Umsetzer schwer und, wegen insbesondere bei hohem Leistungsumsatz im Dauerbetrieb erforderlichen erheblichen Massen an elektrisch leitendem Material (Kupfer)» auch teuer. In addition, electromagnetic converters are heavy and, because of the considerable masses of electrically conductive material (copper) required in continuous operation, especially with high power consumption, » also expensive.

Eine weitere Möglichkeit bestünde darin, von dem Anker über eine Klinke in ein Steigrad einzugreifen, das durch eine Sperrklinke an der Rückdrehung gehindert wird, oder irgendeine andere Bauart eines mechanischen Gleichrichters vorzusehen. In den meisten Fällen, insbesondere bei hohem Leistungsumsatz, wird eine solche Lösung wegen Verschleißproblemen ausscheiden·Another possibility would be to use a pawl to intervene in a climbing gear from the anchor, which is prevented from turning back by a pawl, or some other type a mechanical rectifier to be provided. In most cases, especially with high performance, such a solution will be ruled out due to wear problems

Der berührungslosen Umsetzung über Magnet's0 feider ist daher der Vorzug zu geben. The contactless implementation via Magnet's 0 feider is therefore to be given preference.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, das Verfahren mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merkmalen derart auszugestalten, daß nur ein Minimum an Energieumsetzvorgängen stattfindet. The object of the present invention is to provide the method with the preamble of claim 1 to design features mentioned in such a way that only a minimum of energy conversion processes takes place.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Merkmale gelöst.The object is achieved according to the invention by those mentioned in the characterizing part of claim 1 Features solved.

Demgemäß ist mindestens ein Magnetfelderzeuger vorgesehen, der ein Gleichfeld erzeugt. Da gemäß der Erfindung das Drehmoment am Rotor durch die Einwirkung von magnetischen Wechselfeldern auf den Rotor erzeugt werden soll, wird der schwingende Anker selbst und unmittelbar als "Schalter" benutzt, der das magnetische Gleichfeld alternierend auf unterschiedliche magnetisch leitende Pfade schaltet, in denen dann Wechselflüsse vorliegen. Diese kann man am Rotorumfang ähnlich wie ein Drehfeld wirksam werden lassen.Accordingly, at least one magnetic field generator is provided which generates a constant field. Since, according to the invention, the torque on the rotor by the action of alternating magnetic fields to be generated on the rotor, the vibrating armature itself and directly as "Switch" is used, which alternates the magnetic constant field on different magnetic fields switches conductive paths in which alternating flows are then present. This can be seen on the circumference of the rotor like a rotating field.

Der Umweg über die elektrische Energieform entfällt mithin, woraus sich erhebliche Einsparungen an Keterial, Fertigungsarbeit und VerlustleistungThe detour via the electrical form of energy is no longer necessary, resulting in considerable savings on keterial, production work and power loss ergeben.result.

Im Prinzip kann man bereits mit einem zweiphasigen Drehfeld, das also zwei um 180° phasenverschobene Komponenten aufweist, die Drehung eines Rotors bewirken, wenn durch irgendwelche HilfsIn principle, the rotation can already be achieved with a two-phase rotating field, which therefore has two components phase-shifted by 180 ° cause a rotor, if by any auxiliary mittel dafür gesorgt wird, daß der Rotor gleich sinnige Umläufe ausführt und nicht nur hin und her pendelt. Solche Hilfsmittel können auch im Rahmen der vorliegenden Erfindung durch eine Hilfsspule mit Phasenverschiebung gebildet werden, die dann allermedium ensures that the rotor is the same makes sensible revolutions and not just shuttles back and forth. Such aids can also be used in the context of the present invention are formed by an auxiliary coil with phase shift, which then all dings zweckmäßigerweise nur einen geringen Anteil des Energieumsatzes übernimmt.however, only a small proportion is expediently of the energy turnover.

Bei solchen zweiphasigen Ausführungen, die nicht zum Selbstanlauf fähig sind, wird man dem Rotor in aller Regel eine mit entsprechendem Trägheitsmoment behaftete Schwungmasse zuordnen, so daß eine Desynchronisation nicht befürchtet werden muß, wenn die nur für die Anfangssynchronisierung zwischen Rotor und Anker benötigte Hilfseinrichtung wieder abgeschaltet wird.In such two-phase versions, the are not capable of self-starting, the rotor is usually given one with a corresponding moment of inertia assign affected flywheel so that desynchronization need not be feared if the auxiliary equipment required only for the initial synchronization between rotor and armature is switched off again will.

Wie später anhand eines Ausführungsbeispiels noch erläutert werden wird, kann eine ohne weitere Hilfsmittel zum Selbstanlauf befähigte Wandleranord-As will be explained later on the basis of an exemplary embodiment, one can without further Auxiliary converter assembly capable of self-starting

nung so ausgebildet werden, daß sie von einem einzigen Anker angetrieben wird, indem während einer Schwingungsperiode des Ankers an je einem Umkehrpunkt der Schwingbewegung einmal und bei Durchgang durch die Mittellage des Ankers zweimal eine Ein- und Ausschaltung eines Magnetflusses vorgenommen werden.voltage can be designed so that it is driven by a single armature by during a Period of oscillation of the armature at each reversal point of the oscillation movement once and at the passage a magnetic flux is switched on and off twice through the central position of the armature will.

Eine weitere im Rahmen der Erfindung liegende Möglichkeit besteht darin, daß zwei Anker phasenverschoben um z.B. 90° schwingen und auf einen Rotor gemeinsam einwirken, so daß jedes Gleichfeld nur in zwei Felder zu kommutieren ist, wobei sich dann ein •vierphasiges Drehfeld ergibt.Another possibility within the scope of the invention is that two armatures are out of phase Swing by e.g. 90 ° and act on a rotor together, so that each constant field is only in two fields are to be commutated, which then results in a • four-phase rotating field.

Einer solchen Anordnung steht es gleich, wenn jeweils ein Anker und ein Rotor zweiphasig zusammenwirken, die Rotoren aber mechanisch gekoppelt sind,It is equivalent to such an arrangement if an armature and a rotor work together in two phases, the rotors are mechanically coupled,

bo daß wieder eine vierphasige Konstruktion vorliegt, bei der nur die Wechselfelder auf zwei getrennten, aber synchron umlaufenden Rotormantelflächen wirken. Andererseits können aber auch mehr als zwei Anker auf einen gemeinsamen Rotor oder, allgemeiner gesagt, auf einen gemeinsamen Abtrieb mit zwangssynchronisierten Rotoren einwirken, wobei die Anker etwa sternförmig angeordnet sind.bo that again a four-phase construction is present, in which only the alternating fields act on two separate, but synchronously rotating rotor jacket surfaces. On the other hand you can but also more than two armatures on a common rotor or, more generally, on one common output act with positively synchronized rotors, the armatures being arranged approximately in a star shape.

Im Falle von Freiflugkolbenmotoren wären deren als Ankerantrieb wirksame Kolben miteinander so zu synchronisieren, daß sie die entsprechende Phasenverschiebung zueinander aufweisen; dies kann durch entsprechende Phasenverschiebung der ZündzeitIn the case of free-flight piston engines would be synchronize their piston acting as armature drive with each other so that they have the corresponding Have phase shift from one another; this can be achieved by shifting the ignition timing accordingly punkte oder aber durch Selbstsynchronisation er folgen.points or through self-synchronization follow.

Es ist aber auch möglich und gegebenenfalls bevorzugt, ein Bewegungswandlungssystem Schwingung/ Drehung für einen einzigen Anker und ohne HilfsspuleHowever, it is also possible and, if necessary, preferred to use a motion conversion system vibration / Rotation for a single armature and without an auxiliary coil im Rahmen der vorliegenden Erfindung auszubilden, wenn dafUr gesorgt wird, daß das mindestens eine Gleichfeld in ein mehrphasiges, vorzugsweise vierphasiges Wechselfeld durch Hilfsbewegungen von relativ zueinander verschieblichen und/oder drehbaren Bauto train within the scope of the present invention, if it is ensured that the at least one constant field is converted into a multiphase, preferably four-phase alternating field by auxiliary movements of relative mutually displaceable and / or rotatable construction teilen kommutiert wird.share is commutated.

Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, den oszillierenden Anker selbst als Rotor auszubilden. In diesem Falle kann die umgesetzte Drehbewegung auch zur Steuerung eines Drehschiebers eingesetzt werden, wenn beispielsweise mit dem Anker ein Kolben zum Fördern von gasförmigen oder flüssigen Medien verbunden ist.It is also within the scope of the invention to design the oscillating armature itself as a rotor. In In this case, the converted rotary movement can also be used to control a rotary valve, if, for example, a piston for conveying gaseous or liquid media is connected to the armature is.

Bevor Ausführungsbeispiele anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert werden, sollen noch einige grundsätzliche Bemerkungen vorangeschickt werden.Before exemplary embodiments are explained with reference to the accompanying drawings, should some basic remarks should be made first.

Bei "klassischen" dreiphasigen Synchronmaschinen wandert das aus der Summe der drei Wechselfelder gebildete Drehfeld mit zeitlich konstanter Amplitude und gleichbleibender Geschwindigkeit um den Maschinenumfang. Bei konstanter Momentenbelastung bleibt die Polachse des Rotors hinter der Polachse des Stators um einen der Belastung entsprechenden konstanten Polradwinkel zurück. Im Gegensatz dazu wandert bei den Vorrichtungen gemaß der Erfindung das aus der Summe der Einzelfelder entstehende "Drehfeld" sprunghaft über den Maschinenumfang, und da der Rotor nicht sprunghaft, sondern annähernd kontinuierlich umlaufen soll, verändert sich der entsprechende "Polradwinkel" ebenfalls sprunghaft. Nach einer sprunghaften Vergrößerung des Polradwinkels erfolgt bis zum nächsten Sprung eine kontinuierliche Verkleinerung.In "classic" three-phase synchronous machines, this shifts from the sum of the three alternating fields formed rotating field with a temporally constant amplitude and constant speed the scope of the machine. With a constant torque load, the rotor's polar axis remains behind the Pole axis of the stator back by a constant pole wheel angle corresponding to the load. in the In contrast to this, in the devices according to the invention, that migrates from the sum of the individual fields resulting "rotating field" jumps over the machine circumference, and since the rotor does not jump, but should revolve almost continuously, the corresponding "pole wheel angle" changes also by leaps and bounds. After a sudden increase in the rotor angle, the next one takes place Jump a continuous downsizing.

Wenn eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Selbstanlauf fähig sein soll, muß dafür gesorgt werden, daß das durch die Einwirkung von Wechselfeldern auf den Rotor erzeugte Drehmoment über eine volle Umdrehung des Rotors von 360° an jedem beliebigen Drehwinkel einen Null übersteigenden Wert besitzt. Die Größe darf allerdings und wird auch innerhalb eines Umlaufes zwischen unterschiedlichen Werten schwanken.If a device according to the invention is to be capable of self-starting, this must be ensured be that the torque generated by the action of alternating fields on the rotor over a full rotation of the rotor of 360 ° at any angle of rotation has a value exceeding zero. However, the size may and will be between different ones within one cycle Values fluctuate.

Fällt jedoch das Drehmoment ein- oder mehrmals während eines Rotorumlaufs auf Null, ist der Selbstanlauf nicht mehr gewährleistet. In diesem Falle müssen die antriebsmomentfreien Winkelstrecken durch eine entsprechende Schwungmasse überbrückt werden. Trotz des fehlenden Selbstanlaufs können jedoch solche Vorrichtungen wegen ihres einfachen Aufbaus vorteilhaft sein, insbesondere dann, wenn nur ein einziger schwingender Anker zur VerfügungHowever, if the torque drops to zero one or more times during a rotor revolution, that is Self-start no longer guaranteed. In this case, the drive torque-free angular sections be bridged by a corresponding flywheel. Despite the lack of a self-start, however, such devices are advantageous because of their simple construction, especially when only a single oscillating anchor available

steht. Es versteht sich, daß bei Abgabe eines Nutzmomentes die Schwungmasse ausreichend groß bemessen sein muß, um auch noch das Nutzmoment in den antriebsmomentfreien Intervallen zu liefern. Darüber hinaus ist es dann auch erforderlich, daß eine Synchronisation zwischen Anker und Rotor durch irgendwelche Hilfsmittel vorgenommen wird. Wenn ein solches System beispielsweise zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs mittels eines Freiflugkolbenverbrennungsmotors bestimmt ist, wird es erforderlich sein, den Antriebsmotor derart zu steuern oder zu regeln, daß ein Außertrittfallen (Desynchronisation) und daraus resultierendes Stillstehen des Abtriebs unmöglich sind.stands. It goes without saying that when a useful torque is delivered the flywheel must be dimensioned sufficiently large to also convert the useful torque into the drive torque-free To deliver at intervals. In addition, it is then also necessary that a synchronization is made between armature and rotor by any means. If such a system for example intended to drive a motor vehicle by means of a free-flight piston internal combustion engine is, it will be necessary to control or regulate the drive motor in such a way that an out of step fall (Desynchronization) and the resulting Standstill of the output are impossible.

In der Erläuterung der Ausführungsbeispiele wird zunächst auf solche nicht zum Selbstanlauf fähigen Vorrichtungen eingegangen, und danach werden selbstanlauffähige Wandlersysterne behandelt.In the explanation of the exemplary embodiments, first of all, those that are not capable of self-starting Devices received, and then self-starting converter systems are dealt with.

Die Ausführungsbeispiele von Vorrichtungen zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den·beigefügten Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend im einzelnen erläutert.The exemplary embodiments of devices for performing the method according to the invention are in the accompanying drawings and are explained in detail below.

Fig. 1 zeigt weitgehend schematisiert einen Axialschnitt nach Linie C-D der Figur 2 eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,Fig. 1 shows largely schematically an axial section along line C-D of the figure 2 shows a first embodiment of a Device according to the invention,

Fig. 2 ist eine Schnittansicht nach Linie A-B der Figur 1,Fig. 2 is a sectional view taken along line A-B of Fig. 1;

Fig. 3u.4 zeigen analog Figuren 1 und 2 eine weitere Ausführungsform,FIGS. 3 and 4 show, analogously to FIGS. 1 and 2, a further embodiment,

Fig. 5u.6 zeigen in analoger Darstellung eineFig. 5u.6 show an analogous representation

dritte Ausführungsform,third embodiment,

Fig. 7u.8 stellen in ähnlicher Weise eine weitere Ausführungsform dar, wobei die Figur 7 einen Schnitt entsprechend der geknickten Schnittlinie E-F der Figur 8 ist,Fig. 7u.8 represent a further embodiment in a similar manner, the Figure 7 is a section according to the kinked section line E-F of Figure 8,

Fig.9 ist ein weitgehend schematisierter Teilaxialschnitt durch eine Anordnung, bestehend aus einem Freiflugkolbenexplosionsmotor, einem Bewegungswandlungssystem gemäß der Erfindung und einer9 is a largely schematic partial axial section through an arrangement consisting of a free-flight piston explosion engine, a motion conversion system according to the invention and a

Pumpe mit Ventilschlitzen,Pump with valve slots,

Fig.10 ist eine Teilabwicklung der Steuerschlitze etwa im Bereich Q der Figur 9,FIG. 10 is a partial development of the control slots approximately in the area Q of FIG. 9,

Fig.11 zeigt im weitgehend schematisierten Längsschnitt eine Vorrichtung zur Durch11 shows in a largely schematic longitudinal section a device for through

führung des Verfahrens, die selbstanlaufend ist,conduct of the procedure, which is self-starting,

Fig.12 ist ein Schnitt nach Linie 2-2 der FigurFigure 12 is a section on line 2-2 of the figure

11»11 »

Fig.13 ist ein Schnitt nach Linie 3-3 der FigurFig. 13 is a section along line 3-3 of the figure

11»11 »

Fig.14 zeigt in 8 Phasen schematisch die Bewegungsverläufe der Polzähne bei der Vorrichtung nach Figur 11, wobei die Ansicht von innen über sechs SegmenteFig. 14 shows the course of movement schematically in 8 phases of the pole teeth in the device according to FIG. 11, the Inside view across six segments

abgewickelt gezeichnet worden ist,has been drawn up,

Fig.15 zeigt im Axialschnitt eine weitere Ausführung sform,Fig. 15 shows a further embodiment in axial section sform,

Fig. 1€a-16d stellen Teilradialschnitte aus Figur in Höhe der einzelnen Luftspalte dar,Fig. 1 € a-16d represent partial radial sections from FIG at the level of the individual air gaps,

Fig.17 zeigt schematisch eine weitere Ausführungsform, Fig. 17 shows schematically a further embodiment,

Fig.18 dient der Erläuterung einer Variante der Ausführungsform nach Figur 17.18 serves to explain a variant of the embodiment according to FIG.

In den Figuren 1 und 2 ist die Welle 350 des Rotors mittels Wälzlagern 352 und 354 relativ zu den stationären Bauteilen drehbar gelagert. Eine Schwungmasse in Form einer Scheibe 358 ist fest mit der Welle verbunden. Die Welle 350 besteht aus nichtmagnetisierbarem Material; mit ihr ist jedoch ein Rotormagnet 356 fest verbunden, der radial zweipolig magnetisiert ist und als Permanentmagnet ausgebildet ist. Der Anker 360 wird hier als fest mit einer hin- und herschwingenden Kolbenstange eines Freiflugkolbenmotors verbunden angenommen. Der Anker 360 ist hier in seiner linken Endposition gezeigt; es kann in Richtung des Pfeiles 362 einen Schwingungshub "A" durchlaufen. Der Anker trägt im Abstand "H" zwei radial magnetisierte Permanentmagnete 364 bzw. 366. Ihre Form ist ähnlich der des Rotorpermanentmagnets 356. Die beiden Permanentmagnete 364 und 366 sind in 180° umgekehrter Richtung magnetisiert. In der rechten Endstellung des Ankers nimmt der Permanentmagnet 366 die Position ein, die in der Zeichnung, die ja die linke Endstellung darstellt, der Magnet 364 einnimmt. Es versteht sich, daß der Anker in Querrichtung abgestützt ist, doch ist dies in der Zeichnung nicht dargestellt. Der Anker selbst besteht aus nichtmagnetisierbarem Material. In Figures 1 and 2, the shaft 350 of the rotor is by means of roller bearings 352 and 354 relative to the stationary Components rotatably mounted. A flywheel in the form of a disk 358 is fixed to the Shaft connected. The shaft 350 is made of a non-magnetizable material; with her, however, is one Fixedly connected rotor magnet 356, which is radially magnetized in two poles and designed as a permanent magnet is. The armature 360 is here as fixed with a reciprocating piston rod Free flight piston engine connected assumed. The anchor 360 is shown here in its left end position; it can in the direction of arrow 362 a Run through oscillation stroke "A". The armature carries two radially magnetized permanent magnets at a distance "H" 364 or 366. Their shape is similar to that of the rotor permanent magnet 356. The two permanent magnets 364 and 366 are magnetized in the opposite direction by 180 °. In the right end position of the anchor the permanent magnet 366 assumes the position shown in the drawing, which represents the left end position, the magnet 364 occupies. It will be understood that the anchor is supported in the transverse direction, however this is not shown in the drawing. The armature itself consists of a non-magnetizable material.

Aus magnetisch gut leitendem Material dagegen bestehen der obere Polschenkel 368 und der untere Polschenkel 370. Sie werden von Rahmenteilen 372 und 374 aus nichtmagnetisierbarem Material gehalten. On the other hand, the upper pole leg 368 and the pole are made of magnetically highly conductive material lower pole legs 370. They are held by frame parts 372 and 374 made of non-magnetizable material.

Es sei angenommen, daß der Anker seine Schwingbewegung mit dem Hub "A" mit einer bestimmten Frequenz ausführt, und daß der Rotor,dem zunächst kein Nutz-It is assumed that the armature is oscillating with the stroke "A" at a certain frequency executes, and that the rotor, which initially has no useful

ORiGfNAL JNiSPECTEDORiGfNAL JNiSPECTED

moment abverlangt werden soll, durch irgendein Hilfsmittel auf eine der Ankerfrequenz entsprechende synchrone Drehzahl gebracht worden ist. In der in der Figur 1 dargestellten linken Endstellung des Ankers durchsetzt dann das vom Permanentmagnet 364 ausgehende Feld mit der in der Zeichnung markierten Polarität die Polschenkel 368 und 370 und damit auch den Rotorluftspalt 376 und wirkt auf den Rotorpermanentmagnet 356, wobei auf diesen ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles 378 erzeugt wird. Dies führt zu einer geringfügigen Beschleunigung des Rotors nebst dessen Schwungscheibe 358 und die Schwungscheibe speichert Energie, die hinreichen soll, die im weiteren Verlauf des Rotorumlaufs bis zu einer erneuten Beschleunigung auftretenden verzögernden Bremsmomente ohne Verlust der mittleren Synchrondrehzahl zu überwinden. In der dargestellten Position ist der Anker nach zuvor erreichter linker Endstellung soeben im Begriff, die Bewegung in Richtung des Pfeiles 362 einzuleiten, um die rechte Endstellung anzunehmen. Nach Zurücklegen des halben Hubes "A/2" durch den Anker hat sich der Rotor um etwa 90° gedreht. Bei weiterer Bewegung des Ankers in Richtung des Pfeiles 362 beginnt nun der zweite Ankermagnet 366 in den Bereich der Polschuhe 380, 382 der Polschenkel 368, 370 einzutauchen, wobei sich in den Polschenkeln ein Magnetfeld mit bezüglich der vorherigen Polarität umgekehrter Polarität aufbaut und entsprechend auch der Rotorluftspalt 376 durchflutet wird. Dadurch wird erneut ein Drehmoment auf den Rotormagneten 356 ausgeübt, der inzwischen einen Winkel von mehr als 90° durchlaufen hat, ausgehend von der Position, die er bei Beginn des nach rechts verlaufenden Hubes hatte. Auch dieses zweite antreibende Drehmoment wirkt in Richtung des Pfeiles 378. Nach Erreichen der rechten Endstellungmoment is to be demanded, by any means to a synchronous frequency corresponding to the armature frequency Speed has been brought. In the left end position of the armature shown in FIG then permeates the field emanating from the permanent magnet 364 with the polarity marked in the drawing the pole legs 368 and 370 and thus also the rotor air gap 376 and acts on the rotor permanent magnet 356, a torque being generated on these in the direction of arrow 378. This leads to a minor Acceleration of the rotor and its flywheel 358 and the flywheel stores energy, which should be sufficient for those occurring in the further course of the rotor revolution up to a renewed acceleration to overcome decelerating braking torques without losing the mean synchronous speed. In the illustrated Position, the armature is just about to move after it has previously reached its left end position initiate in the direction of arrow 362 to assume the right end position. After replacement half of the stroke "A / 2" through the armature, the rotor has turned by about 90 °. If the Armature in the direction of arrow 362 now begins the second armature magnet 366 in the area of the pole shoes 380, 382 of the pole legs 368, 370 immerse, with A magnetic field with opposite polarity to the previous polarity develops in the pole legs builds up and the rotor air gap 376 is flooded accordingly. This will again be a Torque exerted on the rotor magnet 356, which has now passed through an angle of more than 90 ° based on the position it was in at the start of the rightward stroke. This too second driving torque acts in the direction of arrow 378. After reaching the right end position

des Ankers hat der Permanentmagnet 366 die Position erreicht, die der Permanentmagnet 364 in der linken Endstellung hatte, und der Rotor hat sich um etwa 180° gedreht. In der weiteren Abfolge laufen die beschriebenen Vorgänge sinngemäß erneut ab, wenn der Anker wieder in die linke Endstellung zurückkehrt.of the armature, the permanent magnet 366 has reached the position that the permanent magnet 364 is in the left End position and the rotor has rotated about 180 °. In the further sequence the operations described again when the armature returns to the left end position.

Wird der Rotor durch ein Bremsmoment belastet, so bleibt er um einen bestimmten Polradwinkel gegenüber der Winkelstellung des unbelasteten Rotors zurück. Wenn das Bremsmoment zu hoch wird, wird dieser Polradwinkel zu groß und der Rotor fällt außer Tritt, womit er in aller Regel zum Stillstand kommt. Wird dem Rotor von außen ein zusätzliches Antriebsmoment zugeführt, kann der Polradwinkel auch in umgekehrter Richtung eine Voreilung des Rotors bewirken, wobei von dem Rotor dann Energie auf den Anker übertragen wird.If the rotor is loaded by a braking torque, it remains around a certain pole wheel angle compared to the angular position of the unloaded rotor. If the braking torque becomes too high, If this rotor angle becomes too large and the rotor falls out of step, it usually comes to a standstill comes. If the rotor is supplied with additional drive torque from the outside, the rotor angle can also cause the rotor to advance in the opposite direction, with energy then being transferred from the rotor to the Anchor is transferred.

Es versteht sich, daß anstelle des einzigen Polpaares gemäß Figuren 1 und 2 auch mehrere Polpaare vorgesehen sein können. Zweckmäßigerweise werden dann Rotormagnet und Ankermagnete gleiche Polpaarzahl besitzen. Man kann auch die Polschenkel auf der Stator seite drehbar anordnen und den Rotormagnet stationär anordnen, wobei die Polschenkel Teile der Schwungmasse bilden würden. Dabei wäre allerdings der Anker drehfest anzuordnen.It goes without saying that instead of the single pole pair according to FIGS. 1 and 2, several pole pairs can be provided. Appropriately, the rotor magnet and armature magnets will then have the same number of pole pairs. You can also arrange the pole legs rotatably on the stator side and the rotor magnet stationary arrange, wherein the pole legs would form parts of the flywheel. That would be the anchor, however to be arranged non-rotatably.

In den Figuren 3 und 4 entspricht der Zeichnungsteil oberhalb der Wellenmitte in Figur 3 dem Schnitt C-O, während der Zeichnungsteil unterhalb der Wellenmittai den Schnitt 0-D in Figur 4 wiedergibt. In FIGS. 3 and 4, the part of the drawing above the shaft center in FIG. 3 corresponds to that Section C-O, while the part of the drawing below the shaft center reproduces section 0-D in FIG.

Die aus nichtmagnetisierbarein Material bestehende Welle 400 des Rotors ist mittels Wälzlagern 402 und 404 relativ zu den stationären Teilen der Vorrichtung drehbar gelagert. Mit der Rotorwelle 400 ist die Schwungmasse in Form einer Scheibe 410 fest verbunden. Die Rotorwelle trägt ferner mit ihr fest verbundene Permanentmagnete 406 und 408, die in Radialrichtung zweipolig magnetisiert sind, und deren Polachsen zueinander um 90° versetzt sind.The shaft 400 of the rotor, made of non-magnetizable material, is supported by roller bearings 402 and 404 rotatably mounted relative to the stationary parts of the device. With the rotor shaft 400 the flywheel is firmly connected in the form of a disk 410. The rotor shaft also carries firmly with her connected permanent magnets 406 and 408, which in the radial direction are magnetized in two poles, and their pole axes are offset from one another by 90 °.

Der schwingende Anker 412 wird als fest mit der Kolbenstange eines im übrigen nicht dargestellten Freiflugkolbenmotors verbunden angenommen. Er ist in der linken Endstellung des Ankerhubes "A" dargestellt. Mit dem Anker ist fest verbunden ein Magnetflußschalter 416 aus magnetisch gut leitendem Material. Der Anker schwingt um seine Mittelstellung und nimmt nach Durchlaufen des Hubes "A" in Richtung des Pfeiles die gestrichelt in Figur 3 angedeutete Position an. Während der eigentliche Anker aus nichtmagnetisierbarem Material, beispielsweise Aluminium, besteht, ist stationär ein Permanentmagnet 418 mit Polschuhen 420 und 422 aus magnetisch gut leitendem Material vorgesehen. Ihm steht um 180° versetzt, in der Zeichnung nicht erkennbar, ein weiterer Permanentmagnet gegenüber, der in umgekehrter Richtung magnetisiert ist, und dem Polschuhe 424 und 426 zugeordnet sind. Ein weiterer Permanentmagnet 428 weist Polschuhe 430 und 432 auf, und auch ihm steht um 180° versetzt ein in der Zeichnung nicht sichtbarer zweiter Permanentmagnet mit entgegengesetzter Magnetisierungsrichtung gegenüber, dem die Polschuhe 434 und 436 zugeordnet sind. Die das ganze System haltenden Rahmenteile 438, 440, 442 und 444 bestehen aus nichtmagnetisierbarem Material, beispielsweise Aluminium.The oscillating armature 412 is considered to be fixed to the piston rod of an otherwise not shown Free flight piston engine connected assumed. It is shown in the left end position of the armature stroke "A". A magnetic flux switch 416 made of magnetically highly conductive material is fixedly connected to the armature. Of the The armature swings around its central position and takes after the stroke "A" in the direction of the arrow the position indicated by dashed lines in FIG. While the actual armature made of non-magnetizable Material, for example aluminum, is a stationary permanent magnet 418 with pole pieces 420 and 422 made of magnetically highly conductive material are provided. It is offset by 180 ° in the drawing not visible, another permanent magnet opposite, which is magnetized in the opposite direction, and associated with pole pieces 424 and 426. Another permanent magnet 428 has pole shoes 430 and 432, and a second permanent magnet, not visible in the drawing, is also offset by 180 ° with the opposite direction of magnetization to which the pole pieces 434 and 436 are assigned are. The frame parts 438, 440, 442 and 444 that hold the entire system are made of non-magnetizable material Material, for example aluminum.

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- ή '7'.ΓΥ:"--λ ;";.·; 33Π813- ή '7' .ΓΥ : "--λ;";.·; 33Π813

Hinsichtlich der Anlaufbedingungen gelten die gleichen Überlegungen, wie sie oben unter Bezunahme auf Figuren 1 und 2 erörtert wurden.With regard to the start-up conditions, the same considerations apply as they were assumed above on Figures 1 and 2 have been discussed.

In der gezeichneten linken Endstellung des Ankers 412 werden durch die Herstellung einer magnetisch gut leitenden Verbindung durch den Magnetflußschalter 416 zwischen den Polschuhen 422 und 426 die magnetischen Flüsse des Permanentmagneten 418 und des ihm gegenüberliegenden in der Zeichnung nicht dargestellten Permanentmagneten abgesehen vom Streufeld ausschließlich über die Polschuhe 420 und 424 und die Rotorluftspalte 446 auf den Rotormagneten 406 zur Einwirkung gebracht. Auf diese Weise entsteht am Rotormagnet 406 ein Drehmoment, das in Richtung des Pfeiles 448 wirkt.In the drawn left end position of the armature 412, a magnetic good conductive connection through the magnetic flux switch 416 between the pole pieces 422 and 426 the magnetic fluxes of the permanent magnet 418 and the one opposite it in the drawing permanent magnets, not shown, apart from the stray field exclusively via the pole shoes 420 and 424 and the rotor air gaps 446 are brought to act on the rotor magnet 406. In this way a torque is generated at rotor magnet 406, which acts in the direction of arrow 448.

Hinsichtlich der Energieübertragung auf den Rotor und der Synchronisierung zwischen Rotorumlauf und Ankerschwingungen liegen ähnliche Verhältnisse vor wie bei der Ausführungsform nach Figuren 1 und 2, jedoch mit dem Unterschied, daß in der rechten Endstellung des Ankers ein Drehmoment auf den Rotormagneten 408 ausgeübt wird, hervorgerufen durch den Aufbau eines anderen Magnetfeldes, an dem nun der Permanentmagnet 428 und der ihm gegenüberliegende nicht gezeichnete Permanentmagnet beteiligt sind, wobei der Fluß durch die Polschuhe 430, 432, und 436 läuft.Regarding the transfer of energy to the rotor and the synchronization between rotor rotation and armature vibrations exist similar conditions as in the embodiment according to the figures 1 and 2, but with the difference that in the right end position of the armature there is a torque the rotor magnet 408 is exerted, caused by the build-up of another magnetic field on which now the permanent magnet 428 and the permanent magnet (not shown) opposite it are involved with the flux passing through pole pieces 430, 432, and 436.

Es versteht sich, daß wie auch bei der Ausführungsform nach Figuren 1 und 2 die Rotormagnete und die zugehörigen stationären MagnetfelderzeugerIt goes without saying that, as in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, the rotor magnets and the associated stationary magnetic field generator

mit ihren Polschuhen eine größere Anzahl an Polpaaren aufweisen könnten, als in der Zeichnung dargestellt. Ebenso sind auch hier die Funktionen von Rotor und Stator vertauschbar.with their pole pieces could have a larger number of pole pairs than shown in the drawing. The functions of rotor and stator can also be interchanged here.

Bei der Ausführungsform nach Figuren 5 und 6 ist eine Rotorscheibe 470 mittels ihres Wellenstumpfes 473 aus magnetisch nicht leitendem Material in zwei stationären Wälzlagern 471, 472 drehbar gelagert. Mit der Rotorscheibe sind fest verbunden,beispielsweise verklebt, ein ringförmiges erstes Magnetsystem 482, ein Zwischenring 484 aus magnetisch nicht leitendem Material und ein zweites ringförmiges Magnetsystem 486. Das erste Magnetsystem 482 umfasst die Permanentmagnete 474 und 476, die miteinander durch zwei magnetisch gut leitende Polköpfe 478 und 480 verbunden sind. Durch die Symmetrieebene dieser Polköpfe verläuft mithin die Polachse 488 des Magnetsystems, wenn das Magnetsystem so magnetisiert ist, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Das zweite Magnetsystem 486 ist identisch wie das erste aufgebaut, und man erkennt in Figur 5 die beiden entsprechenden Permanentmagnete 490 und 492. Das zweite Magnetsystem ist jedoch bezüglich seiner Magnetisierungsrichtung gegenüber dem ersten um 180° versetzt. Der Anker soll wiederum fest mit dem Kolben eines nicht dargestellten Freiflugkolbenmotors verbunden sein; er kann einen Hub "A" durchlaufen. Gezeichnet ist wieder die linke Endstellung des Ankers. Auf dem Anker ist ein Permanentmagnet 496 befestigt, der zweipolig radialmagnetisiert ist. Der Anker soll drehfest sein, und zur Aufnahme auf ihn wirkender radialer Kräfte ist er in einem zylinderförmigen Längslager 497 gelagert, während sich ein im Längslager befestigter StiftIn the embodiment of Figures 5 and 6 is a rotor disk 470 by means of its stub shaft 473 made of magnetically non-conductive material rotatably mounted in two stationary roller bearings 471, 472. Are firmly connected to the rotor disk, for example glued, an annular first magnet system 482, an intermediate ring 484 made of magnetically not conductive material and a second annular magnet system 486. The first magnet system 482 comprises the Permanent magnets 474 and 476, which are connected to one another by two magnetically highly conductive pole heads 478 and 480 are connected. Because of the plane of symmetry of these pole heads runs the pole axis 488 of the magnet system, if the magnet system is magnetized so, as shown in FIG. The second magnet system 486 is constructed identically to the first, and the two corresponding permanent magnets 490 and 492 can be seen in FIG. 5. The second magnet system is, however, offset by 180 ° with respect to the first with respect to its direction of magnetization. The anchor should in turn be firmly connected to the piston of a free-flight piston engine, not shown; he can go through a hub "A". The left end position of the armature is drawn again. Is on the anchor a permanent magnet 496 attached, which is radially magnetized in two poles. The anchor should be torsion-proof, and to absorb radial forces acting on it, it is supported in a cylindrical longitudinal bearing 497, while there is a pin attached in the longitudinal bearing

498 durch ein sich durch den Anker erstreckendes Langloch hindurch erstreckt. Es versteht sich, daß diese Art der Verdrehsicherung nur schematisch zu verstehen ist, und in der Praxis auch andere Bauarten der Verdrehsicherung infrage kommen.498 extends through an elongated hole extending through the armature. It goes without saying that this type of anti-rotation device is only to be understood schematically, and in practice also other types the anti-twist device come into question.

Hinsichtlich der AnIaufbedingungen und der Synchronisierung kann auf die Ausführungen zu Figuren 1 und 2 verwiesen werden. In der dargestellten linken Endstellung des Ankers 494 durchsetzt das Feld des Ankerpermanentmagneten 496 den Luftspalt zu dem Rotormagnetfeld, erzeugt von dem ersten Magnetsystem des Rotors, wobei auf den Rotor durch Einwirkung auf das erste Magnetsystem 482 ein Drehmoment in Richtung des Pfeiles 477 erzeugt wird.With regard to the start-up conditions and the synchronization, reference can be made to the explanations relating to FIGS. 1 and 2. In the illustrated On the left end position of the armature 494, the field of the armature permanent magnet 496 penetrates the air gap to the rotor magnetic field, generated by the first magnet system of the rotor, being on the rotor a torque in the direction of arrow 477 is generated by acting on the first magnet system 482.

Im Unterschied zu der Ausfuhrungsform nach Figur 1 und 2 wird in der rechten Endstellung des Ankers 494 nach Durchlaufen des Hubes "A" das Drehmoment durch Einwirkung auf ein zweites Magnetsystem des Rotors erzeugt und es ist anzumerken, daß keine Bauteile aus magnetisch leitendem Material zusätzlich zu den vorstehend erwähnten vorhanden sind, so daß Streu- und Ümmagnetisierungsverluste weitgehend vermieden werden können.In contrast to the embodiment according to the figure 1 and 2 is the torque in the right end position of the armature 494 after passing through the stroke "A" generated by acting on a second magnet system of the rotor and it should be noted that none Components made of magnetically conductive material are present in addition to those mentioned above, so that stray and Umagnetization losses can largely be avoided.

Die Darstellung ist nur schematisch zu verstehen. So können die Magnetsysteme des Rotors einstückig hergestellt werden und entsprechend magnetisiert werden. Ebenso sind mehrpolige Ausführungen möglich. Es ist auch möglich, den Rotor drehfest anzuordnen und den Anker zusätzlich zu seiner Schwingbewegung durch die Einwirkung des dann entgegengesetzt wirkenden Drehmoments auch als Rotor zu benutzen. Dies kann z.B. dann zweckmäßig sein, wenn derThe representation is to be understood only schematically. So the magnet systems of the rotor can be made in one piece are produced and magnetized accordingly. There are also multi-pole versions possible. It is also possible to arrange the rotor in a rotationally fixed manner and the armature in addition to its oscillating movement can also be used as a rotor due to the action of the opposing torque. This can be useful, for example, if the

erwähnte Freiflugkolbenmotdr unmittelbar als Pumpenantrieb für Fluide eingesetzt wird und der Einlaß und Auslaß des Fluids in die Pumpenkammern durch eine Drehschieberanordnung gesteuert werden soll. Im einfachsten Falle stellt dabei der durch den Anker in Drehung versetzte Kolben selbst den Drehschieber dar. Es versteht sich, daß dann die Verdrehsicherung des Ankers entfällt und das vorstehend als "Rotor" bezeichnete Bauteil stationär befestigt wird. Der Anker selbst, der Kolben des Freiflugkolbenmotors und die mit diesem verbundenen Bauteile weisen dann in aller Regel genügend Masse auf, um auch die Funktion der Schwungscheibe zu übernehmen.mentioned free-flight piston engine directly as a pump drive is used for fluids and the inlet and outlet of the fluid in the pump chambers is to be controlled by a rotary valve assembly. In the simplest case, it puts through the armature set in rotation piston itself represents the rotary valve. It goes without saying that then the There is no anti-rotation lock of the armature and the component referred to above as "rotor" is stationary is attached. The armature itself, the piston of the free-flight piston engine and those connected to it Components then usually have enough mass to also function as the flywheel take over.

In der Ausführungsform nach Figuren 7 und 8 ist die Welle 500 des Rotors, aus nichtmagnetisierbarem Material bestehend, mittels Wälzlagern 502 und 504 relativ zu den stationären Teilen gelagert. Die Rotorwelle trägt eine Schwungscheibe 506, sowie einen Permanentmagneten 508, dessen Aufbau in Figur 8 deutlich erkennbar ist; er ist radial vierpolig magnetisiert und fest mit der Rotorwelle verbunden.In the embodiment according to FIGS. 7 and 8, the shaft 500 of the rotor is made of non-magnetizable material Material consisting, stored by means of roller bearings 502 and 504 relative to the stationary parts. the The rotor shaft carries a flywheel 506 and a permanent magnet 508, the structure of which is clear in FIG is recognizable; it is magnetized radially with four poles and is firmly connected to the rotor shaft.

Der schwingende Anker 510 aus nichtmagnetisierbarem Material, beispielsweise fest mit einer Kolbenstange eines Freiflugkolbenmotors verbunden, führt den Hub "A" aus und ist in der Mittelposition "A/2" dieses Hubes gezeichnet. Der Anker trägt einen fest mit ihm verbundenen zweipolig radialmagnetisierten Permanentmagneten 512. Die außerhalb angeordnete Querabstützung des Ankers ist nicht gezeichnet.The oscillating armature 510 made of non-magnetizable material, for example fixed with a Piston rod of a free-flight piston engine connected, performs stroke "A" and is in the middle position "A / 2" of this stroke is drawn. The armature carries a bipolar radially magnetized one firmly connected to it Permanent magnets 512. The transverse support of the armature arranged outside is not shown.

Magnetisch leitende Joche 520 bzw. 522 sind unten und oben angeordnet und schließen den Magnetkreis zwischen dem Rotormagneten 508 und dem Anker-Magnetically conductive yokes 520 and 522 are arranged above and below and close the magnetic circuit between the rotor magnet 508 and the armature

magneten 512. Die magnetisch nicht leitenden Rahmenteile 524 und 526,. beispielsweise aus Kunststoff, stützen die Joche ab. Wie aus Figur 8 entnehmbar, sind die Joche 522 und 520 um 90° zueinander versetzt bezüglich der Rotorachse angeordnet und jeweils mit Polschuhen 530 und 532* im Bereich der Ankermittellage sowie 534 und 536 im Bereich des rotormagneten 508 versehen.magnets 512. The magnetically non-conductive frame parts 524 and 526 ,. for example made of plastic, support the yokes. As can be seen from FIG. 8, the yokes 522 and 520 are offset from one another by 90 ° arranged with respect to the rotor axis and each with pole pieces 530 and 532 * in the area of Armature center position as well as 534 and 536 in the area of the rotor magnet 508.

Es sei angenommen, daß der Anker mit einer * bestimmten Frequenz um seine Mittellage schwingt und der zunächst ohne Bremsmoment umlaufende Rotor in irgendeiner Weise auf Synchrondrehzahl gebracht worden ist. Diesbezüglich ist wiederum auf Figuren 1 und 2 und deren Beschreibung zu verweisen. Der Anker schwingt zwischen den beiden Endlagen 516 bzw. 518 seines Permanentmagneten 512 und es sei angenommen, daß er sich aus der in Figur 7 dargestellten 'Mittellage in Richtung des Pfeiles 514 nach rechts bewegt. An diesem Punkt des Hubes hat der Anker natürlich maximale Geschwindigkeit. Der Fluß des Ankerpermanentmagneten wird beim -Eintauchen zwischen die Polschuhe 530 und 532 über die Joche 520 und 522 auf den Rotorpermanentmagneten 508 zur Einwirkung gebracht und es entsteht an diesem ein in Richtung des Pfeiles 528 wirkendes Drehmoment, das etwas weniger als 90° der Rotordrehung hindurch wirksam ist. Die gezeichnete Position des Rotorpermanentmagneten entspricht dabei der gezeichneten Mittelstellung des Ankerpermanentmagneten. Beim Austauchen des Ankerpermanentmagneten aus den Polschuhen vermindert sich das vom Ankerpermanentmagneten eingespeiste Feld, und wenn der Anker nach Durchlauf einer Halbperiode seiner Schwingung aus seiner Endstellung 518 zurückkehrend erneut in den Bereich zwischen den Polschuhen 530 und 532 eintaucht,It is assumed that the armature oscillates around its central position at a certain frequency and the rotor, which initially rotates without braking torque, is brought to synchronous speed in some way has been. In this regard, reference is again made to FIGS. 1 and 2 and their description. Of the Armature swings between the two end positions 516 and 518 of its permanent magnet 512 and it is assumed that it moves out of the middle position shown in FIG. 7 in the direction of arrow 514 to the right emotional. At this point in the stroke, of course, the armature is at maximum speed. The flux of the armature permanent magnet is immersed between the pole pieces 530 and 532 via the yokes 520 and 522 brought into action on the rotor permanent magnet 508 and an in Direction of arrow 528 acting torque, which is slightly less than 90 ° of rotor rotation through it is effective. The drawn position of the rotor permanent magnet corresponds to the drawn one Middle position of the armature permanent magnet. When the armature permanent magnet emerges from the pole pieces the field fed in by the armature permanent magnet decreases, and if the armature after Through a half cycle of its oscillation, returning from its end position 518 again to the The area between the pole pieces 530 and 532 is immersed,

hat sich der Rotorpermanentmagnet dank der Schwungscheibe 506 um 180° weitergedreht/ so daß sein Südpol S2 sich nun zwischen den Polschuhen 534 und 536 befindet. Auf diese Weise erhält der Rotor während einer Schwingungsperiode des Ankers zweimalig ein Antriebsdrehmoment, und zwar immer dann, wenn der Anker die Mittelstellung seines Hubes durchläuft.the rotor permanent magnet has rotated further by 180 ° thanks to the flywheel 506 / so that its south pole S2 is now located between the pole pieces 534 and 536. This way the rotor gets during a period of oscillation of the armature twice a drive torque, always when the Armature passes through the middle position of its stroke.

Abweichend von der gezeichneten Ausführungsform kann der Rotorpermanentmagnet 508 auch nur zwei- polig mit «£ = 180°, oder auch sechspolig, achtpolig usw. ausgebildet werden. Auch die Anzahl der Joche kann vergrößert werden, so daß maximal ebensoviel Joche wie ausgebildete Pole am Rotorpermanentmagneten vorhanden sind. Es ist erkennbar, daß sich mit Änderung der Polpaarzahl am Rotorpermanentmagnet auch das Verhältnis von Rotordrehfreguenz zu Ankerschwingfrequenz -ändert.Deviating from the embodiment shown, the rotor permanent magnet 508 can also only be two- pole with «£ = 180 °, or also six-pole, eight-pole etc. are trained. The number of yokes can also be increased, so that a maximum of the same number Yokes like trained poles are present on the rotor permanent magnet. It can be seen that with change the number of pole pairs on the rotor permanent magnet also the ratio of rotor rotation frequency to armature oscillation frequency -changed.

Die Ausführungsform nach Figuren 7 und 8 ist hinsichtlich ihrer Wirkungsweise in gewisser Weise ähnlich der Ausführungsform nach Figuren 1 und 2; in analoger Weise könnte man die Ausführungsform nach Figuren 7 und 8 so modifizieren, daß sie ähnlich wie die Ausführungsformen nach Figuren 3 und 4 bzw. 5 und 6 arbeitet.The embodiment according to FIGS. 7 and 8 is to a certain extent with regard to its mode of operation Way similar to the embodiment of Figures 1 and 2; in an analogous manner one could modify the embodiment according to FIGS. 7 and 8 so that they are similar how the embodiments according to Figures 3 and 4 or 5 and 6 works.

Kombiniert man die Ausführungsform nach Figuren 7 und 8 mit einer Ausführungsform nach Figuren 1 und 2 ( beispielsweise .) derart, daß die beiden Rotoren drehfest miteinander verbunden sind oder einen • gemeinsamen Rotor bilden, ergibt sich die vorteilhafte Wirkung, daß bei jedem Drehwinkel· des Rotors ein Antriebsmoment auf ihn einwirken kann, so daß der Rotor dann selbstanlaufend ist. Die Polpaarzahl des Systems nach Figuren 7 und 8 ist dann immer doppelt so hoch, wie die Polpaarzahl des 'mit. ihm kombinierten SystemsIf the embodiment according to FIGS. 7 and 8 is combined with an embodiment according to FIGS 1 and 2 (for example.) Such that the two rotors are rotatably connected to each other or one • Form a common rotor, there is the advantageous effect that at every angle of rotation · of the rotor, a drive torque can act on him, so that the rotor is then self-starting. The number of pole pairs in the system according to Figures 7 and 8 is then always twice as high as the number of pole pairs of the 'with. him combined system

- ys -95 - ys - 95

nach Figuren 1 und 2 bzw. 3 und 4 bzw. 5 und 6.according to Figures 1 and 2 or 3 and 4 or 5 and 6.

Auch bei einem solchen Aufbau der Vorrichtung ist eine kinematische Umkehr möglich, bei der der hin und her schwingende Anker gleichzeitig auch die Funktion des Abtriebsrotors übernimmt, wenn man eine Anordnung ähnlich Figuren 5 und 6 wählt und dabei die Magnetsysteme 482 und 486 stationär abstützt, während die Verdrehsicherung 498 entfernt wird.Even with such a structure of the device, a kinematic reversal is possible in which the armature swinging back and forth at the same time also takes over the function of the output rotor, if one selects an arrangement similar to Figures 5 and 6 and thereby supports the magnet systems 482 and 486 in a stationary manner, while the anti-rotation device 498 is removed.

Eine Ausführungsform gemäß dem zuletzt beschriebenen Prinzip ist in den Figuren 9 und 10 dargestellt. An embodiment according to the principle described last is shown in FIGS.

In Figur 9 ist mit 550 ein Freiflugkolbenmotor angedeutet, der selbst keinen Teil der vorliegenden Erfindung bildet, und beispielsweise schematisch in den VDI-Nachrichten vom 18.3.1983 in einer Anzeige dargestellt ist. Die Kolbenstange 552 erstreckt sich axial durch den Motor und ist fest mit dem Freiflugkolbenmotor verbunden. Am linken Ende trägt die Kolbenstange zusätzlich zu ihrem Kolben einen Permanentmagneten 586. Am rechten Ende ist mit der Kolbenstange ein Kolben 562 verbunden sowie ein Permanentmagnet 596. Alle mit der Kolbenstange verbundenen Bauteile sind zusammen mit dieser und mit dem Freiflugkolben um die Mittelachse der Kolbenstange drehbar.In FIG. 9, 550 indicates a free-flight piston engine which itself is not part of the present Invention forms, and for example schematically in the VDI-Nachrichten of 03/18/1983 in a Display is shown. The piston rod 552 extends axially through the engine and is integral with it connected to the free-flight piston engine. At the left end, the piston rod carries in addition to its piston a permanent magnet 586. At the right end, a piston 562 is connected to the piston rod, as well as a Permanent magnet 596. All components connected to the piston rod are together with this and with the free-flight piston rotatable around the central axis of the piston rod.

Zylinderköp^fe 554 und 556 sind fest mit dem Motorblock 550 verbunden. Der linke Magnetsystemhalter 578 besteht aus nicht-magnetisierbarem Material und trägt neben den beiden nichtmagnetisierbaren Distanzringen 584 und 588 zwei ringförmige Magnet-Cylinder heads 554 and 556 are fixed to the Engine block 550 connected. The left magnet system holder 578 is made of non-magnetizable material and, in addition to the two non-magnetizable spacer rings 584 and 588, has two ring-shaped magnetic

ÜÖPYÜÖPY

systeme 582 und 580 entsprechend dem ersten bzw. zweiten Magnetsystem in Figuren 5 und 6. Auch der Permanentmagnet 586 entspricht dem Ankermagnet des Systems gemäß Figuren 5 und 6 und die Bauteile erfüllen die entsprechenden Funktionen.systems 582 and 580 corresponding to the first and second magnet systems in Figures 5 and 6. Also the permanent magnet 586 corresponds to the armature magnet of the system according to FIGS. 5 and 6 and the Components fulfill the corresponding functions.

Der rechte Magnetsystemhalter* 590 aus nichtmagnetisierbarem Material trägt einen nichtmagnetisierbaren Distanzring 592 und ein ringförmiges Magnetsystem 594. Diesist ähnlich aufgebaut wie das erste oder zweite Magnetsystem nach Figuren 5 und 6, jedoch im Vergleich zu dem Magnetsystem 580 bzw. 582 mit der doppelten Polpaarzahl ausgeführt. Ebenso ist der Permanentmagnet 596 dem Permanentmagnete 586 ähnlich, jedoch ebenfalls mit der doppelten Polpaarzahl versehen.The right magnet system holder * 590 made of non-magnetizable material carries a non-magnetizable one Spacer ring 592 and an annular magnet system 594. This has a similar structure like the first or second magnet system according to FIGS. 5 and 6, but in comparison to the magnet system 580 or 582 with double the number of pole pairs. So is the permanent magnet 596 is similar to the permanent magnet 586, but also has twice the number of pole pairs.

Die Zylinderköpfe 554 bzw. 556 begrenzen mit den in ihnen schwingenden Kolben 558 bzw. Pumpenkammern für die Förderung von Fluiden, wobei das zu fördernde Medium über Einlasse und Auslässe 568 bzw. 566 und 572 bzw. 570 eingespeist bzw. abgegeben wird. Die Umsteuerung erfolgt über Steuerschlitze 560 bzw. 564, wobei auch auf die Darstellung der Abwicklung gemäß Figur 10 verwiesen wird.The cylinder heads 554 and 556, with the piston 558 and 556 oscillating in them, limit the limit. Pump chambers for the conveyance of fluids, whereby the medium to be conveyed via inlets and outlets 568 or 566 and 572 or 570 is fed or output. The reversal takes place via control slots 560 or 564, reference being made to the illustration of the development according to FIG. 10.

In dieser Figur ist der Kolben 558 mit der in ihm vorgesehenen Steuernut 560 gesehen in Richtung des Pfeiles Q erkennbar. Ihm überlagert ist eine Abwicklung der Steuerzylinderfläche 574 gezeichnet, in der die schlitzförmigen Ein- und Auslässe 568 bzw. 566 ausgebildet sind. Die Steuerfläche 574 ist die Dichtfläche des Zylinders. Bei dieser Pumpe wird von der synchronen Zuordnung von Drehwinkel und Oszillationshub Gebrauch gemacht, um nach Art einesIn this figure, the piston 558 with the control groove 560 provided in it is seen in the direction of the arrow Q can be seen. A development of the control cylinder surface 574 is drawn superimposed on it, in FIG which the slot-shaped inlets and outlets 568 and 566 are formed. The control surface 574 is the Sealing surface of the cylinder. This pump is based on the synchronous assignment of the angle of rotation and Oscillation stroke made use of in the manner of a

Drehschiebers die Fluidziifuhr und Abfuhr zu steuern. Dabei läuft der Anker um.Rotary valve to control the fluid supply and discharge. The anchor revolves.

Die Pumpe arbeitet wie folgt:The pump works as follows:

Mit den Magnetsystemen 582 und 580 wird durch Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten 586 in den Endlagen des Ankerhubes ein auf die Kolbenstange 552 und alle mit ihr verbundenen Bauteile wirkendes Drehmoment erzeugt ,ähnlich wie oben unter Bezugnahme auf Figuren 5 und 6 beschrieben. Mit dem Magnetsystem 594 wird im Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten 596 während des Durchgangs des Ankers durch seine Mittenlage ein Drehmoment erzeugt, ähnlich wie dies oben unter Bezugnahme auf Figuren 7 und 8 beschrieben wurde. Bei entsprechender Anordnung in ümfangsrichtung dieser beiden Magnetsysteme ist das System selbstanlaufend. Dabei erfolgt die Steuerung der Drehschieber wie folgt:With the magnet systems 582 and 580, through interaction with the permanent magnet 586, the end positions of the armature stroke generates a torque acting on the piston rod 552 and all components connected to it , similar to that described above with reference to FIGS. With the magnet system 594 in the Cooperation with the permanent magnet 596 during the passage of the armature through its central position Torque is generated in a manner similar to that described above with reference to Figures 7 and 8. With the appropriate If these two magnet systems are arranged in the circumferential direction, the system is self-starting. Included the rotary valve is controlled as follows:

Während sich der Kolben 558 nach links bewegt und dabei gleichzeitig eine Rotation in Richtung des Pfeiles 598 ausführt, wird das zu fördernde Fluid über die Steuernut 560 und die schlitzförmige Auslaßöffnung 566 ausgeschoben. Bei Beendigung des Hubes hat sich der Kolben soweit gedreht, daß die Auslaßöffnung 566 verschlossen wird und nach einem kleinen Drehwinkel des Kolbens die Einlaßöffnung 568 über die Steuernut 560 mit dem Innenraum des Zylinders, also der Pumpenkammer, verbunden wird, so daß bei der anschließenden Bewegung des Kolbens nach rechts das zu fördernde Fluid angesogen wird. Dieser Vorgang endet bei Erreichen der rechten Endlage, weil in dieser Drehwinkelstellung die Steuernut die Verbindung mit der Einlaßöffnung 568 wieder unterbricht und dafür nach kurzem Drehwinkel wieder Verbindung mit der Auslaßöffnung 566 erreicht. Ein analoger Vorgang läuftAs piston 558 moves to the left while rotating in direction of arrow 598 executes, the fluid to be conveyed is via the control groove 560 and the slot-shaped outlet opening 566 extended. At the end of the stroke, the piston has rotated so far that the outlet opening 566 is closed and after a small angle of rotation of the piston, the inlet opening 568 via the Control groove 560 is connected to the interior of the cylinder, ie the pump chamber, so that in the subsequent Moving the piston to the right, the fluid to be pumped is sucked in. This process ends when the right end position is reached, because in this angle of rotation position the control groove makes the connection with the inlet opening 568 is interrupted again and after a short angle of rotation again connection with the outlet opening 566 reached. An analogous process is in progress

auf der rechten Seite der Vorrichtung unter Steuerung durch die Nut 564 ab.on the right side of the device under control of the groove 564.

Je nach der Anzahl der Polpaare kann der Kolben während eines Kolbenhubes eine Drehbewegung von 360° oder eine Drehbewegung von 180°, 120° usw. ausführen. Die Hauptleistung des Motors kann dabei in der Fluidförderung bestehen, oder auch im Antrieb eines anderen Aggregates, während die Pumpleistung dazu dient, verbrennbares Gasgemisch zu fördern und damit den Freiflugkolbenmotor als aufgeladene Maschine zu betreiben. Anzumerken ist in jedem Fall, daß die über die Magnetsysteme umzuwandelnde Leistung nur die Steuerleistung ist, die verhältnismäßig gering ist, so daß man kleine und leichte Magnetsysteme benötigt.Depending on the number of pole pairs, the piston can rotate during a piston stroke of 360 ° or a rotary movement of 180 °, 120 ° etc. The main power of the engine can thereby exist in the fluid pumping, or in the drive of another unit, while the pumping power serves to promote combustible gas mixture and thus the free-flight piston engine as a supercharged machine to operate. It should be noted in each case that the power to be converted via the magnet systems only the control power is, which is relatively small, so that one small and light magnet systems needed.

Bei den Ausführungsformen nach Figuren 1 bis 8 war vorausgesetzt worden, daß zur überbrückung des Rotordrehwinkels,bei dem kein Antriebsmoment vorliegt, die kinetische Energie eines Schwungrades benutzt wird. Außerdem wurde eine erstmalige Synchronisierung des Rotors bezüglich des schwingenden Ankers durch irgendein Hilfsmittel.vorausgesetzt. Diese Anfangssynchronisierung kann beispielsweise dadurch herbeigeführt werden, daß das Wirkprinzip des magnetischen Bewegungswandlers umgekehrt wird, indem der Rotor als Starter für den Freiflugkolbenmotor eingesetzt wird. Der Abtriebsrotor wird beispielsweise durch Einwirken auf die Schwungmasse 470 gemäß Figur 5 durch Ankuppeln eines elektrischen oder pneumatisehen Startermotors in Drehung versetzt. Dadurch wird dem Anker eine Schwingbewegung aufgezwungen, die synchron zu der Drehbewegung des Rotors verläuft. Dieser Synchronismus bleibt dann nach dem Start des Freiflugkolbenmotors erhalten. Der Kolben des Freiflug-In the embodiments according to FIGS up to 8 it was assumed that to bypass the rotor rotation angle at which there is no drive torque, uses the kinetic energy of a flywheel will. In addition, the rotor was synchronized for the first time with respect to the oscillating armature by any means. provided. This initial synchronization can for example thereby be brought about that the operating principle of the magnetic motion converter is reversed by the Rotor is used as a starter for the free-flight piston engine. The output rotor is for example by acting on the flywheel 470 according to FIG. 5 by coupling an electrical or pneumatic device Starter motor set in rotation. As a result, an oscillating movement is imposed on the armature, which is synchronous to the rotational movement of the rotor. This synchronism then remains after the start of the free-flight piston engine obtain. The piston of the free flight

kolbenmotors stellt zusammen mit seinen Gaspolstern ein schwingfähiges System dar, das eine bestimmte Resonanzfrequenz aufweist,und vorzugsweise wird deshalb die Anregung der Schwingungen bei oder nahe dieser Resonanzfrequenz vorgenommen, damit sich der Anker unter nur geringem Leistungsverbrauch aufschaukeln kann.piston engine represents together with its gas cushions an oscillatable system which has a certain resonance frequency, and is therefore preferred the excitation of the vibrations is made at or near this resonance frequency, so that the armature can build up with little power consumption.

Die nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele stellen sämtlich selbstanlaufende Systeme dar.The exemplary embodiments explained below all represent self-starting systems.

In Fig. 11-14 ist der Anker 10 einfach als ein Rohrende dargestellt, das zum Beispiel die Verlängerung einer Kolbenstange eines Freiflugkolbenmotors sein kann. Auf dem Anker 10 sitzt ein axial magnetisierter Permanentmagnet 12, gehalten durch einen In FIGS. 11-14 , the armature 10 is shown simply as a pipe end which, for example, can be the extension of a piston rod of a free-flight piston engine. On the armature 10 sits an axially magnetized permanent magnet 12, held by a

Einsatz 13. Es sei angenommen, daß der AnkerInsert 13. Assume that the anchor

neben seiner hin und her gehenden Bewegung auch noch frei drehbar ist; wo diese Voraussetzungen nicht gegeben sind, wäre der Hagnet 12 auf dem Anker drehbar, jedoch axialfest anzuordnen. in addition to its back and forth movement, it is also freely rotatable; where these prerequisites are not given, the magnet 12 would be rotatable on the armature, but axially fixed.

2C Der Anker 10 ist in Fig.11 in einer seiner Endstellungen gezeichnet, nämlich der linken Endstellung. Seine Schwingbewegungen erfolgen um eine Mittellage, die für die Südpol-Endkante 64 des Per manentmagneten 12 mindestens annähernd in der Radialebene 14 liegt, und der Hub zwischen beiden 2C The armature 10 is drawn in one of its end positions in FIG. 11, namely the left end position. Its oscillating movements take place around a central position, which for the south pole end edge 64 of the permanent magnet 12 is at least approximately in the radial plane 14, and the stroke between the two

Endlagen 64-64a hat die'Größe ^.",..Ranh-^edöcK 317 auch kleiner sein, wobei allerdings die Vorrichtung eine gewisse Mindestschwingamplitude benötigt, um einen drehenden Abtrieb zu ermöglichen.End positions 64-64a has the 'size ^. ", .. Ranh- ^ edöcK 317 also be smaller, although the device requires a certain minimum oscillation amplitude, to enable a rotating output.

In jeder der beiden Endlagen durchsetzt der von dem Magneten 12 erzeugte Fluß einen aus magnetisierbarer!! Material aufgebauten Magnetkreis. In beiden Fällen umfaßt dieser Kreis den Jochring 16a mit Polzähnen 18a# Polzähne 36 auf dem als Abtriebsorgan dienenden Rotor 32, der als muffenförmiger Körper ausgebildet ist, und den letzteren selbst. Auch der Jochring 16b am anderen Ende des Permanentmagneten 12 mit seinen Polzähnen 18b wird ständig von dem Fluß durchsetzt.In each of the two end positions, the flux generated by the magnet 12 passes through a flux that can be magnetized !! Material built up magnetic circuit. In both cases, this circle includes the yoke ring 16a with pole teeth 18a # pole teeth 36 on the rotor 32 serving as the output member, which is designed as a sleeve-shaped body, and the latter itself. The yoke ring 16b at the other end of the permanent magnet 12 with its pole teeth 18b is constantly penetrated by the river.

In der einen Endlage — der zeichnerisch dargestellten — schließt sich der Magnetkreis über einen stationären Polkranz 26a mit inneren Polzähnen 28a und äußeren Polzähnen 30a sowie die Polzähne 34a am Abtriebsorgan. In der anderen Endlage* schließt sich der Magnetkreis analog über die Polzähne 28b des stationären Polkranzes 26b, dessen äußere Polzähne 30b und die Polzähne 34b am Abtriebsorgan. Form, Anordnung und Funktion der verschiedenen Polzähne werden später erläutert.In one end position - the one shown in the drawing - the magnetic circuit closes over a stationary pole ring 26a with inner pole teeth 28a and outer pole teeth 30a as well as the Pole teeth 34a on the output member. In the other end position *, the magnetic circuit closes analogously via the Pole teeth 28b of the stationary pole ring 26b, its outer pole teeth 30b and the pole teeth 34b on the output member. Form, arrangement and function of the various Pole teeth will be explained later.

Das Abtriebsorgan ist mittels Wälzlagern 38a, 38b in einem stationären Außengehäuse 40 gelagert, das z.B. an den Motor 20 angeflanscht sein kann. Ein Bremsring 50, der sich über Federn 52 abstützt, kann durch Verschieben in Richtung des Pfeiles 56 am Hebel 54 unwirksam gemacht werden, wenn das Abtriebsorgan umlaufen soll.The output member is mounted in a stationary outer housing 40 by means of roller bearings 38a, 38b, which can be flanged to the motor 20, for example. A brake ring 50, which is supported by springs 52, can be made ineffective by moving in the direction of arrow 56 on lever 54, when the output organ is to rotate.

Eine Schraubenfeder 70 ist bei 72 an dem Abtriebsorgan 32 und bei 74 an einem Flansch 76 der Abtriebswelle 82 verankert. Sie dient als Drehstoßdämpfer und Energiespeicher bei der übertragung von Drehbewegungen des Organs 32 auf dieA helical spring 70 is at 72 on the output member 32 and at 74 on a flange 76 the output shaft 82 anchored. It serves as a rotary shock absorber and energy storage during transmission of rotational movements of the organ 32 on the

Welle 82. Wenn die ^btrifebsSwelte.«it: erheV^j/chaii Trägheitsmomenten belastet ist, wird zunächst einmal bei beginnender Drehung potentielle Energie in der Feder gespeichert und dann zur Beschleunigung dieser Trägheitsmomente mitverwertet.Wave 82. When the ^ btrifebsSwelte. «It: erheV ^ j / chaii Is loaded with moments of inertia, is first of all potential energy at the beginning of the rotation stored in the spring and then used to accelerate these moments of inertia.

Die Abtriebswelle 82 ist mittels Kugellagern 78a, 78b in einem Lagerflansch 80 gelagert, der an das Gehäuse 40 angeflanscht ist.The output shaft 82 is supported by means of ball bearings 78a, 78b in a bearing flange 80 which is attached to the Housing 40 is flanged.

Die Polkränze 26a bzw. 26b sitzen jeweils auf einem Tragring 24 bzw. 22, und der letztere ist am Gehäuse 40 oder am Motor 20 befestigt. « Auf dem freien Stirnende des Tragrings 24 ist eine Spule 86 befestigt, die als Anlaßorgan für den Motor dienen kann, da sie — bei Beaufschlagung" mit Wechselstrom — den Permanentmagneten 12 und damit den Anker 10 zu Schwingungen anregen kann. Umgekehrt wird in der Spule auch ein Wechselfeld induziert« wenn der Motor läuft, so daß von ihr z.B. Steuerimpulse für die Zündung des Verbrennungsmotors abgenommen werden können, oder auch die Versorgungsspannung für das Bordnetz eines von dem Motor angetriebenen Fahrzeugs.The pole rings 26a and 26b each sit on a support ring 24 and 22, respectively, and the latter is attached to the housing 40 or to the motor 20. “On the free end of the support ring 24 is one Coil 86 attached, which can serve as a starting element for the motor, since it - when applied " with alternating current - the permanent magnets 12 and so that the armature 10 can excite vibrations. An alternating field is also reversed in the coil induced «when the engine is running, so that from it, for example, control pulses for the ignition of the internal combustion engine can be removed, or the supply voltage for the electrical system of a vehicle driven by the engine.

Bevor nachstehend Aufbau und Wirkungsweise der Magnetkreiskommutierung erläutert werden, sei noch erwähnt, daß der Permanentmagnet nicht unbedingt mit dem Anker mitschwingen muß; er kann auch in das Abtriebsorgan oder gar unter Inkaufnahme von zwei weiteren Luftspalten in das stationäre Außengehäuse integriert sein.Before the structure and mode of operation of the magnetic circuit commutation are explained below, let us know also mentioned that the permanent magnet does not necessarily have to vibrate with the armature; he can also in the output member or even with the acceptance of two further air gaps in the stationary one Outer housing to be integrated.

In der Tat ist durch die magnetische Kopplung zwischen den Polzähnen 18a am Anker bzw. am Permanentmagneten einerseits und den Polzähnen 36 am Abtriebsorgan 32 dafür gesorgt, daß beide Bauteile synchron umlaufen, und zwar unbeeinflußt von der Schwingbewegung des Magneten, da die Zähne 36 um mindestens die Länge NhN länger bemessen sindIn fact, the magnetic coupling between the pole teeth 18a on the armature or on the permanent magnet on the one hand and the pole teeth 36 on the output member 32 ensure that both components rotate synchronously, and that unaffected by the oscillating movement of the magnet, since the teeth 36 by at least the length N h N are longer

als die Zähne 18a. Die&-ist in-tier-'zeichntrng angedeutet, da sich der Magnetfluß 88 jedenfalls über diese Polzahnpaarungen schließt.than teeth 18a. The & is indicated in-tier drawing, since the magnetic flux 88 closes in any case via these pole tooth pairings.

Unter Bezugnahme auf Fig. 12 und13 soll nun der Aufbau des Kommutierungssystems erläutertReferring to Figs the structure of the commutation system is now explained

werden.will.

j In Fig.12 ist mit "t" die Teilung fürj In Fig.12, "t" is the division for

die Polzähne 34a markiert. Zähne und Lücken wechseln mit gleicher Winkelausdehnung ab, sothe pole teeth 34a marked. Teeth and gaps alternate with the same angular extent, see above

daß jeder Zahn die Winkelerεtreckung t/2 aufweist. Im gezeichneten Beispiel beträgt t=60°# doch versteht es sich, daß andere Abmessungen ebenso möglich sind. Die Zähne 34b stehen, wie Fig.13 erkennen läßt« ausgefluchtet mit den Zähnenthat each tooth has the angular extension t / 2. In the example shown, t = 60 ° # but it goes without saying that other dimensions are also possible. As shown in FIG. 13, the teeth 34b are aligned with the teeth

34a; Fig.12 und 13 stellen dieselbe Winkelposition aller Teile dar, doch ist in Fig.13 der Magnet mit seinen Polzähnen 18b nur gestrichelt angedeutet, um zu verdeutlichen, daß sie sich in der anderen Ebene — nämlich der der Fig.12 — befinden.34a; Figures 12 and 13 show the same angular position of all parts, but in Figure 13 it is the magnet with its pole teeth 18b only indicated by dashed lines to make it clear that they are in the other level - namely that of Fig.12 - are located.

Dieselbe Winkelerstreckung t/2 (=30°) weisen auch die Polkranzzähne 28a und 30a auf. Man erkennt in Fig.12 und13, daß eigentlich die Polkränze 26a, 26b mit ihren Zähnen 28a, 28b und 30a, 30b einfach Segmente sind, die nur in Umfangεrichtung magnetischThe pole rim teeth 28a and 30a also have the same angular extent t / 2 (= 30 °). One recognises in Fig.12 and13 that actually the pole rings 26a, 26b with their teeth 28a, 28b and 30a, 30b are simple Segments are magnetic only in the circumferential direction

voneinander isoliert sind. Sie können beispielsweise in ein nicht magnetisierbares Material eingebettet sein. Allerdings sind die Lücken zwischen den Segmenten möglichst klein, so daß die Winkelbreite der Segmente annähernd mit der Teilung dieser PoI-are isolated from each other. For example, they can be embedded in a non-magnetizable material be. However, the gaps between the segments are as small as possible, so that the angular width of the segments approximately with the division of this pole

. zähne übereinstimmt.. teeth match.

Dieselbe Teilung t (=60°) gilt auch für die Zähne 18b, doch besitzen sie nur eine Winkelerstreckung von t/4 (=15 ), während die Lücken zwischen ihnen dreifache Winkelbreite haben.The same pitch t (= 60 °) also applies to the teeth 18b, but they only have an angular extension of t / 4 (= 15), while the gaps between them have three times the angular width.

Schließlich ist: aus einem Vergleich der Fig.12 und13 noch zu ersehen, daß die Segmente 26a/28a/3Oa gegenüber den Segmenten 26b/28b/3Ob um ebenfalls t/4 (=15 ) in Umfangsrichtung versetzt sind.Finally: from a comparison of the 12 and 13 can still be seen that the segments 26a / 28a / 30a with respect to the segments 26b / 28b / 30b also offset by t / 4 (= 15) in the circumferential direction are.

Die Umsetzung der hin und her gehenden Bewegung des Ankers in die Umlaufbewegung des Abtriebsorgans verläuft nun wie folgt:The implementation of the reciprocating movement of the armature into the orbital movement of the The output organ now runs as follows:

Es sei angenommen, daß beim Eintauchen des Ankers mit den Organen 12-16b-i8b dieser relativ zu den feststehenden Segmenten und zu den Zähnen 34a des zunächst als stillstehend angenommenen Abtriebsorgans eine Position hatte, wie sie mit gestrichelten Linien angedeutet ist und mit dem Wort "START" markiert ist. Da das Abtriebsorgan mit dem Anker zusammen umlaufen muß, wegen der oben beschriebenen Kupplung über die Polzähne 18a-36, hat dann auch das Abtriebsorgan die gestrichelt angedeutete Position, markiert mit "(34a)". Der von den Zähnen 18b ausgehende FIuS durchsetzt dann das jeweils radial nächstliegende Element und hat die Tendenz, den Luftspalt zu dem nur auf seiner halben Breite gegenüberliegenden Zahn 34a zu verkleinern. Daraus resultiert eine in Tangentialrichtung wirkende Anziehungskraft, die zu einer Drehung des Abtriebsorgans um t/4 führt. Der Anker macht diese Drehung mit (wegen der magnetischen Kupplung mit dem Abtriebsorgan über 18a-36); da aber die Zähne 18b nur die halbe Hinkelbreite gegenüber den Segmenten aufweisen, ändert sich der betreffende Luftspalt durch die Folgedrehung des Ankers nicht. Die Bauteile nehmen daher die in Fig.1 2 mit ausgezogenen Linien dargestellten Positionen ein; das Abtriebsorgan hat eine Drehung um t/4 ausgeführt.It is assumed that when the anchor is immersed with the organs 12-16b-18b this relative to the stationary segments and to the teeth 34a of the initially assumed to be stationary Output organ had a position as indicated with dashed lines and marked with the word "START". Since the output member must rotate together with the armature, because of the coupling described above via the pole teeth 18a-36, the output member then also has it the position indicated by dashed lines, marked with "(34a)". The one emanating from the teeth 18b FIuS then penetrates the radially closest Element and has the tendency of the air gap to the opposite one only on its half width To reduce tooth 34a. This results in a force of attraction acting in the tangential direction, which causes the output member to rotate at t / 4 leads. The armature takes part in this rotation (because of the magnetic coupling with the output member via 18a-36); but since the teeth 18b are only half the width of the knee opposite the segments, the relevant air gap changes as a result of the subsequent rotation of the armature not. The components therefore assume the positions shown in solid lines in FIG a; the output member has performed a rotation of t / 4.

Schwingt nun der Anke? in-Tsedne. andereIs the anchor swinging now? in-Tsedne. other

Endlage, trifft er wegen der t'/"4-Versetzung derEnd position, it hits because of the t '/ "4 offset of the

Segmente 26b/28b/3Ob auf exakt dieselben re-Segments 26b / 28b / 3Ob on exactly the same re-

lativen Lageverhältnisse wie beim Eintauchen in den anderen Magnetkreis, und es erfolgt eine weitere Vierteldrehung von Abtriebsorgan und Anker. Dieser Ablauf setzt sich dann beim Zurückschwingen wieder fort, und das Abtriebsorgan wird zu einer nicht ganz gleichförmigen fortlaufenden Drehung angetrieben. Hit höheren Schwingfrequenzen verschleifen sich aber die übergänge, und einen Restausgleich besorgt die Feder 70.lativen situation as when immersing in the other magnetic circuit, and there is a a further quarter turn of the output member and armature. This process then continues when swinging back continues again, and the output organ becomes a not quite uniform, continuous one Rotation driven. However, if higher oscillation frequencies occur, the transitions, and one The spring 70 takes care of the remainder.

Fig.14 läßt den beschriebenen Ablauf j — die "mäanderförmige1· Bewegung eines Zahns 18b14 allows the described sequence j - the "meandering 1 · movement of a tooth 18b

j 15 relativ zu den Zähnen bzw. Segmentflanken 28a,j 15 relative to the teeth or segment flanks 28a,

j 28b ~ deutlich erkennen.j 28b ~ can be seen clearly.

j Anstelle der magnetischen Kupplung 18a-36j Instead of the magnetic coupling 18a-36

j kann man auch auf andere Weise dafür sorgen, daßj there are other ways to ensure that

der Anker zusammen mit dem Abtriebsorgan die Viertelteilung dreht, etwa indem man die den Ankerzähnen 18b zugewandten Flanken der Zähne 2Sa und 28b derart ausbildet, daß der Luftspalt zwischen beiden in Richtung der Drehung schmaler wird. Im Bereich der Kupplung i8a-36 würden dann einfache Ringe anstelle der*mit Zähnen besetzten Ringe vorzusehen sein.the armature, together with the output member, has the quarter division rotates, for example by the flanks of the teeth 2Sa and 28b facing the anchor teeth 18b forms that the air gap between the two becomes narrower in the direction of rotation. In the field of Coupling i8a-36 would then have to be provided with simple rings instead of the rings with teeth.

Die Figuren!5 und16 beziehen sich auf eine Ausführungsform, bei der zwei schwingende Anker auf einen gemeinsamen Rotor einwirken. Hier ist ein einziger Permanentmagnet als Quelle für ein magnetisches Gleichfeld vorgesehen, und der von ihm ausgehende Magnetfluß wird in die am Rotorumfang wirkenden Wechselfelder durch die Schwingbewegung der Anker kommutiert, wobei die Phasenlage der ; synchron schwingenden Anker derart gewählt ist,Figures 5 and 16 relate to an embodiment in which two oscillating armatures act on a common rotor. Here a single permanent magnet is provided as a source for a constant magnetic field, and the magnetic flux emanating from it is commutated into the alternating fields acting on the rotor circumference by the oscillating movement of the armature, the phase position of the ; synchronously oscillating armature is chosen in such a way that

daß die genannten Wechselfelder gemeinsam als Drehfeld wirken.that the alternating fields mentioned act together as a rotating field.

~ v/ ORIGINAL INSPECTED~ v / ORIGINAL INSPECTED

3JT3JT

\J \J I / \ J \ J I /

Die'beiden Ankefc "PIO uW-H** ---bei denen es sich z.B. um die Kolbenstangen je eines Kolbens eines Zweizylinder-Freiflugkolbenmotors handeln kann — schwingen mit gleicher Frequenz, jedoch um 90° phasenverschoben. Die aus nichtmagnetisierbarem Material bestehenden Anker 110, 114 tragen je einen aus magnetisierbarer!! Material bestehenden Polring 112 bzw. 116.— Der Rotor umfaßt einen hohlzylindrischen Mantel 118 aus magnetisierbarer! Werkstoff, einen mittig im Mantel 118 in dessen Radialebene angeordneten ringförmigen, radial magnetisieren Permanentmagneten 120 und eine ebenfalls aus magnetisierbarem Material bestehende zentrale Jochstange 122. Die Lagerung des Rotors mittels Rollenlagern ist nur bei 124 angedeutet; die übertragung der Drehbewegung des Rotors auf irgendwelche außerhalb liegende Verbraucher erfolgt mittels Zahnkranz 126 und Zahnriemen 128. An dem stationären Gehäuse 130 sind über nichtmagnetisierbare Stützringe 132, 134, 136 und 138 Leitringe 140, 142, 144 und 146 aus weichmagnetischera Material angebracht, die auf ihrem Außenumfang Polzähne tragen. Den Polzähnen der Leitringe ist jeweils ein Polzahnring auf dem Rotor radial ausgefluchtet zugeordnet. Der Axialabstand der Leitringe 140-142 einerseits und 144-146 andererseits ist gleich dem Schwingungshub der Anker 110 bzw. 114.The two Ankefc "PIO uW-H ** --- with them it is, for example, the piston rods of each piston of a two-cylinder free-flight piston engine can - oscillate with the same frequency, but phase-shifted by 90 °. The one made of non-magnetizable Material existing armature 110, 114 each carry a magnetizable !! material existing pole ring 112 or 116.— The rotor comprises a hollow cylindrical shell 118 from more magnetizable! Material, an annular ring-shaped, arranged centrally in the jacket 118 in its radial plane, radially magnetize permanent magnets 120 and one also made of magnetizable material central yoke rod 122. The rotor is supported by roller bearings only at 124 indicated; the transfer of the rotary motion of the rotor to any external consumers takes place by means of toothed ring 126 and toothed belt 128. On the stationary housing 130 are via non-magnetizable support rings 132, 134, 136 and 138 guide rings 140, 142, 144 and 146 soft magnetic material attached, which wear pole teeth on their outer circumference. The pole teeth each of the guide rings is assigned a toothed pole ring in a radially aligned manner on the rotor. The axial distance the guide rings 140-142 on the one hand and 144-146 on the other hand is equal to the oscillation stroke of the Anchor 110 or 114.

Die Polzähne erstrecken sich jeweils über vorgegebene Winkel, die für alle Polzahnkränze gleich sind; wie in Fig.i6 dargestellt, ist hier eine Teilung von 60° vorgesehen, so daß jeder Polzahn in ümfangsrichtung eine Erstreckung von 30° aufweist.The pole teeth each extend over predetermined angles that are used for all pole sprockets are equal; As shown in Fig.i6, a division of 60 ° is provided here, so that each Polzahn in circumferential direction an extension of 30 °.

Die Polzähne des Rotors sind sämtlich in . Axialrichtung zueinander ausgefluchtet. DagegenThe rotor's pole teeth are all in . Axially aligned with each other. Against it

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

JJ I /öJJ I / ö

sind die Pol'zähne der Leit:ringe-"i4c'biV 146 in Umfangsrichtung um jeweils eine halbe Zahnbreite (im Beispiel also um 15 ) zueinander versetzt, und zwar gleichsinnig in der Reihenfolge, wie nach der Phasenansteuerung der Anker die Magnetkreise von deren Polringen 112 bzw. 116 geschlossen, d.h. "eingeschaltet" werden. In Fig.16 sind die Radialteilschnittei6a,16b, I6c,i6d in derselben Reihenfolge dargestellt:are the pole teeth of the Leit : ringe- "i4c'biV 146 offset in the circumferential direction by half a tooth width (in the example therefore by 15) to one another, in the same direction in the order in which the magnetic circuits of their pole rings after the armature's phase control 112 or 116 are closed, ie "switched on". In FIG. 16, the partial radial sections i6a, 16b, I6c, i6d are shown in the same order:

Fig.i6a bezieht sich auf die Ebene 104 der Fig.1 5, in der der Magnetkreis von dem Polring 116 über den Leitring 144 geschlossen wird; der Rotor hat dabei durch die Tangentialkraft, hervorgerufen durch die Tendenz der magnetischen Feldlinien, sich zu verkürzen, eine Drehung um eine halbe Zahnbreite in die in Fig.16a dargestellte Position vollzogen, wobei die Drehrichtung durch den Pfeil 150 angedeutet ist. Der Magnetfluß folgt demgemäß dem jetzt kürzesten Pfad 152. Wenn der Anker 114 aus dieser (End-)lage in Richtung "A" schwingt und gleichzeitig der Anker 110 ebenfalls in Richtung A schwingt, taucht der Polring 112 des letzteren zwischen die Jochstange 122 und den Leitring 142 und schließt somit den Magnetkreis über diesen, während der Polring 116 aus dem Bereich des Leitrings 144 herausschwingt. Da aber die Polzähne des Leitrings 142 gegenüber denen des Leitrings 144 um 15 in Umfangsrichtung versetzt sind — vgl. Fig.16b —, und zwar in Richtung der Drehung des Rotors, wirkt auf diesen eine Kraft in umfangsrichtung bzw. ein Drehmoment, da sich jetzt die Magnetflußlinien wiederum verkürzen wollen. Diese Situation ist in Fig.1 6b erkennbar, die den Radialschnitt in Höhe der Linie 103 der Fig.1 5 wiedergibt. In dieser Figur 1st auch der Teilungswinkel "t" eingetragen, wobei unter TeilungFig.i6a refers to the plane 104 of Fig.1 5, in which the magnetic circuit from the pole ring 116 over the guide ring 144 is closed; the rotor was caused by the tangential force due to the tendency of the magnetic field lines to shorten, a half-turn Tooth width completed in the position shown in Fig. 16a, the direction of rotation indicated by the arrow 150 is indicated. The magnetic flux accordingly follows the now shortest path 152. If the armature 114 from this (end) position swings in direction "A" and at the same time armature 110 also swings in direction A, pole ring 112 of the latter dips between the yoke rod 122 and the guide ring 142 and thus closes the magnetic circuit via this, while the pole ring 116 swings out of the area of the guide ring 144. But there the pole teeth of the guide ring 142 are offset by 15 in the circumferential direction compared to those of the guide ring 144 - See Fig. 16b -, specifically in the direction of rotation of the rotor, a force acts on it in the circumferential direction or a torque, because now the magnetic flux lines want to shorten again. This situation can be seen in FIG. 1 6b, which shows the radial section at the level of the line 103 in FIG reproduces. The division angle "t" is also entered in this figure, with division under

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der Winkel verstanden wird, über den sich ein Polzahn plus die ihm folgende Zahnlücke erstreckt. Der weitere Ablauf ergibt sich ohne weiteres : Fig.1 6c zeigt die Anordnung in Ebene 106 der Fig.! 5,und Fig.'öd schließlich die Lage in Ebene 101 der Fig.15. Die Radialebenen 102 bzw. 105 markieren die Nullposition der Anker. Es versteht sich, daß anstelle der Teilung t=60°, wie hier dargestellt, andere — insbesondere kleinere — Teilungen vorgesehen werden können; die Drehzahl des Rotors pro Schwingungsperiode der Anker laut sich damit in weitem Maße wählen. Es versteht sich ferner, daß die Drehung des Rotors zwar theoretisch in einzelnen Winkelschritten erfolgt, sich diese Schritte aber durch die Massenträgheit der beteiligten Komponenten zu einer kontinuierlichen Drehung verschleifen werden.the angle is understood over which a pole tooth plus the following tooth gap extends. The rest of the process is straightforward: FIG. 1 6c shows the arrangement in plane 106 of the FIG. 5, and Fig.'öd finally the position in plane 101 of Fig. 1 5. The radial planes 102 and 105 mark the zero position of the armature. It goes without saying that instead of the division t = 60 °, as shown here, other - in particular smaller - divisions can be provided; choose the speed of the rotor per period of oscillation of the armature accordingly to a large extent. It is further understood that the rotation of the rotor theoretically, takes place in individual angular steps, but these steps are grind by the mass inertia of the components involved to a continuous rotation.

Die Ausführungsform nach Fig.17 unterscheidet sich von der nach Fig. 15 undi6 dadurch, daß hier anstelle eines Rotors mit weichmagnetischen aktiven T-ellen ein solcher vorgesehen ist, der selbst durch Vt rwendung von Permanentmagneten mindestens ein Magr.eipolpaar ausbildet. In der Terminologie der 6c.f-.ritt schal tmo tor en werden die erstgenannten als Reaktive", die letzteren als "aktive" Rotoren bezeichnet. Ein weiterer Unterschied liegt darin, daS die beiden A'-.Krr 210, je eineri ersten Stabmagnet 211 bzw. Zi' sowie meinen zweiten Stabmagneten 2M bsv 7--2' tragen, der jeweils antiparallel zum ersteren angeordnet ist, so daß In jeder Endlage des Ankers das durch die Joche 215, 216 bzw. 215', 216* gebündelt·= Jiagnetfeld UFwep'.vJ t wird. Die beiden Ar-.Xer .schwingen, wie in der AusführMn^sform r-Ach Fiq.'jr uncib, mir The embodiment according to FIG. 17 differs from that according to FIGS. 15 and 16 in that, instead of a rotor with soft magnetic active T-cells, one is provided which itself forms at least one magnetic pole pair by using permanent magnets. In the terminology of 6c.f-.ritt scarf tmo tor en are first-mentioned as reactive "and the latter as" active "rotors referred A further difference lies in the fact that the two A '-.. Krr 210, the first bar magnet eineri 211 or Zi 'as well as my second bar magnet 2M bsv 7--2', which is each arranged antiparallel to the former, so that in each end position of the armature the bundled by the yokes 215, 216 or 215 ', 216 * = Jiagnetfeld UFwep'.vJ t will. The two Ar- .Xer .swing, as in the embodiment r-Ach Fiq.'jr uncib, me

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90° PhasenverschiejS^rcg, wQmifc.. ε ich. etln" Ablauf gemäß folgender Tabelle ergibt, in der "A" und "B" die jeweiligen Endstellungen der Anker in den so bezeichneten Richtungen nach Fig.17 wiedergeben und "M" die dazwischenliegende Position maximaler Ankergeschwindigkeit (die Anker folgen einem im wesentlichen sinusförmigen Weg-Zeit-Verhalten) .90 ° phase shifts ^ rcg, wQmifc .. ε i. etln "process results according to the following table, in the "A" and "B" show the respective end positions of the armature in the directions shown in FIG and "M" is the intermediate position of maximum anchor speed (the anchors follow an essentially sinusoidal path-time behavior) .

Anker 210Anchor 210 Anker 214Anchor 214 ZurückgelegterLaid back in Positionin position in Positionin position Drehwinkel desRotation angle of the Rotors 218 (°)Rotor 218 (°) MM. AA. 00 BB. AA. 4545 BB. MM. 9090 BB. BB. 135135 HH BB. 180180 AA. BB. 225225 AA. MM. 270270 AA. AA. 315315 MM. AA. 360=0360 = 0

Versieht man den Rotor 218 mit mehr als einem Polpaar, so ist natürlich das Magnetleitersystem entsprechend anzupassen. Die Verwendung eines "aktiven" Rotors hat den Vorteil, daß keine Polzähne vorzusehen sind, wenn solche auch aus anderen Gründen gleichwohl verwendet werden können.If the rotor 218 is provided with more than one pair of poles, it is of course the magnetic conductor system adjust accordingly. The advantage of using an "active" rotor is that none Pole teeth are to be provided if they can also be used for other reasons.

Bei der alternativen Ausführungsform nach Fig.18 sind die beiden, jeweils einem Anker 310 zugeordneten Permanent-Stabmagnete 311, 312 stationär; beim Schwingen des Ankers werden die von ihnen erzeugten Magnetflüsse alternierend in den Endstellungen des Ankers über Leitstücke 316,318 an den Enden einer magnetisch nichtleitenden, am AnkerIn the alternative embodiment according to FIG. 18, the two are each an anchor 310 associated permanent bar magnets 311, 312 stationary; when the anchor is swinging, those of them generated magnetic fluxes alternately in the end positions of the armature via conductive pieces 316,318 to the Ends of a magnetically non-conductive, on the armature

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befestigten Gabel 320 auf *die.-stat'i©h&ren Jochstücke 322, 324 geschaltet. Die Wirkungswelse entspricht im übrigen der der Ausführungsform nach Fig.1 7.attached fork 320 on * die.-stat'i © h & ren yoke pieces 322, 324 switched. The impact catfish otherwise corresponds to that of the embodiment according to FIG.

.CWIGtNALJNSPJ=CTED.CWIGtNALJNSPJ = CTED

Claims (18)

DIPL.-ING. H. MARSCH,«.!«.: ·' · I I DIPL.-ING. H. MARSCH, «.!« .: · '· II ff DIPL.-ING. K. SPARING ·:· : "··"-·■ KEThtLsfHAssE 123DIPL.-ING. K. SPARING · : · : "··" - · ■ KE ThtLsfHAss E 123 TVTPT -PTTVS TiT? W TT pftWT Postfach 140268TVTPT -PTTVS TiT? W TT pftWT Postfach 140268 IJXl?Lu·fti IC Ä. XI«. W. ti. KUMi. telefon (02 11) 671034 IJXl? Lu · fti IC Ä. XI «. W. ti. KUMi. phone (02 11) 671034 PATENTANWÄLTE TELEX 858 2342 SPRO DPATENTANWÄLTE TELEX 858 2342 SPRO D ICOIL. TZBTBZTZB BZIM ZDROrXlSCBEIC PATENTAMTICOIL. TZBTBZTZB BZIM ZDROrXlSCBEIC PATENT OFFICE Dipl.-Ing. Hubert Bald
Schützenstr. 1
Dipl.-Ing. Hubert soon
Schützenstrasse 1
5920 Bad Berleburg 927 Pr5920 Bad Berleburg 927 Pr AnsprücheExpectations Verfahren zum Umsetzen der Schwingbewegung oszillierender Anker in gleichsinnige Drehbewegungen von Rotoren durch Erzeugen von auf Rotoren einwirkenden magnetischen Wechselfeldern/ die in derartiger räumlich zeitlicher Folge umgeschaltet werden, daß Synchronismus mit der Rotordrehung vorliegt, dadurch gekennzeichnet, daß für die Flüsse von magnetischen Gleichfeldern magnetische Leitungswege unter Einschluß von Teilen der Rotoren unmittelbar durch die Ankerbewegungen ein- und ausgeschaltet werden.Method for converting the oscillating movement of oscillating armatures into rotational movements in the same direction of rotors by generating alternating magnetic fields acting on rotors / those in such spatially temporal sequence are switched that there is synchronism with the rotor rotation, thereby characterized in that magnetic conduction paths are included for the fluxes of constant magnetic fields parts of the rotors are switched on and off directly by the armature movements.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine periodische Bewegung eines Ankers mindestens zweimal eine Ein- und Ausschaltung eines Magnetflusses durchgeführt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that by a periodic movement of an armature A magnetic flux is switched on and off at least twice. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweimalige Ein- und Ausschaltung eines Magnetflusses im wesentlichen in den Umkehrlagen der Ankerschwingung vorgenommen wird.3. The method according to claim 2, characterized in that the two-time switching on and off of a magnetic flux is made essentially in the reverse positions of the armature oscillation. 4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweimalige Ein- und Ausschaltung eines Magnetflusses im wesentlichen in der mittleren Lage der Ankerschwingung vorgenommen wird.4. The method according to claim 2, characterized in that the two-time switching on and off of a magnetic flux is made essentially in the middle position of the armature oscillation. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine periodische Bewegung eines Ankers mindestens viermal eine Ein- und Ausschaltung von Magnetflüssen vorgenommen wird und daß zwei Ein- und Ausschaltungen im wesentlichen in den Umkehrlagen und zwei weitere Ein- und Ausschaltungen im wesentlichen in der mittleren Lage der Ankerschwingung vorgenommen werden.5. The method according to claim 1, characterized in that by a periodic movement of an armature at least four times a switching on and off of magnetic fluxes is made and that two switching on and off essentially in the reversal positions and two further switch-on and switch-offs, essentially in the middle position of the armature oscillation be made. 6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den in die magnetischen Leitungswege eingeschlossenen Rotorteilen Permanentmagnete zur Bildung wenigstens eines radial orientierten Polpaares angeordnet sind.6. Device for performing the method according to one of claims 1 to 5, characterized in that in the rotor parts enclosed in the magnetic conduction paths are permanent magnets to form at least one radial oriented pole pairs are arranged. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß für die in den Umkehrlagen der Ankerschwingung geschalteten magnetischen Leitungswege ein erstes Rotorteil und für die in den mittleren Lagen der Ankerschwingung geschalteten magnetischen Leitungswege ein zweites Rotorteil vorgesehen sind, wobei der zweite Rotorteil die doppelte Polpaarzahl des erstes Rotorteiles aufweist.7. Apparatus according to claim 6 for performing the method according to claim 5, characterized in that for the in the reversal of the armature oscillation switched magnetic Line paths a first rotor part and for the magnetic switched in the middle positions of the armature oscillation Line paths a second rotor part are provided, the second rotor part having twice the number of pole pairs of the first rotor part having. 8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Erzeugung der magnetischen Gleichflüsse Permanentmagnete vorgesehen sind.8. Apparatus according to claim 6 or 7, characterized in that that permanent magnets are provided for generating the magnetic direct fluxes. 9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Anker ein als Permanentmagnet ausgebildeter Teil zur Schaltung der Leitungswege verbunden ist.9. Apparatus according to claim 8, characterized in that a part designed as a permanent magnet with the armature is connected to the switching of the conduction paths. 10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Anker verbundene Teil zur Schaltung der Leitungswege aus magnetisch gut leitendem Material besteht.10. The device according to claim 8, characterized in that the part connected to the armature for switching the conduction path consists of magnetically highly conductive material. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, da-ß der oszillierende Anker zugleich als Rotor ausgebildet ist.11. Device according to one of claims 6 to 8, characterized characterized in that the oscillating armature is also designed as a rotor. 12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der oszillierende Rotor gleichzeitig Teil einer Drehschiebersteuerung zum öffnen und Schließen von Einlaßbzw. Auslaßöffnungen von zu fördernden Fluiden ist.12. The device according to claim 11, characterized in that that the oscillating rotor is also part of a rotary valve control for opening and closing Einlaßbzw. Outlet openings of fluids to be conveyed is. 13. Verfahren zum Betrieb einer Vorrichtung nach Anspruch 6, bei der der Anker mit dem Freiflugkolben eines Explosionsmotors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine beim Start des Explosionsmotors notwendige Synchronisierung von Oszillationsbewegung des Ankers und Rotationsbewegung des Rotors dadurch vorgenommen wird, daß unter Umkehr der Wirkrichtung, die im Normalbetrieb vorliegt, der Rotor zum Start des Motors mittels eines Hilfsmotors in Umdrehung versetzt wird..13. The method for operating a device according to claim 6, wherein the armature with the free-flight piston of an explosion engine is connected, characterized in that a synchronization of necessary when starting the explosion engine Oscillation movement of the armature and rotational movement of the rotor are made by reversing the direction of action, which is present in normal operation, the rotor is set in rotation by means of an auxiliary motor to start the engine will.. 14. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem durch jede periodische Ankerbewegung eine zweimalige Ein- und Ausschaltung eines Magnetflusses bewirkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit 90 Grad Phasenverschiebung synchron schwingende Anker ein auf einen gemeinsamen Rotor wirkendes Drehfeld erzeugen. 14. The method of claim 2, wherein each periodic Armature movement causes a magnetic flux to be switched on and off twice, characterized in that that two armatures oscillating synchronously with a 90 degree phase shift generate a rotating field acting on a common rotor. 15. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14 zur Umsetzung der oszillierenden Bewegung von zwei Freiflugkolben von Explosionsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Freiflugkolben durch Phasenverschiebung der aus einer gemeinsamen Zündanlage abgeleiteten Zündimpulse synchronisiert und phasenverschoben sind.15. Device for performing the method according to claim 14 for implementing the oscillating movement of two free-flight pistons of explosion engines, characterized in that the two free-flight pistons are synchronized by phase shifting the ignition pulses derived from a common ignition system and are out of phase. 16. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Ein- und Ausschaltung eines über eine Hilfsspule erzeugten magnetischen Flusses derart bewirkt ist, daß das damit erzeugte Wechselfeld zusammen mit den unmittelbar durch die Ankerbewegung erzeugten Hechseifeldern zu einem Drehfeld geschaltet ist.16. The method according to claim 2, characterized in that an additional switching on and off is generated via an auxiliary coil Magnetic flux is effected in such a way that the alternating field generated therewith together with the Hechseifeldern generated directly by the armature movement is switched to a rotating field. 17. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem durch jede periodische Ankerbewegung eine zweimalige Ein- und Ausschaltung eines Magnetflusses bewirkt wird« dadurch gekennzeichnet, daß ein an dem Ein- und Ausschalten der Magnetflüsse beteiligtes, mit dem Anker mitschwingendes Bauteil zusätzlich drehbar angeordnet wird und dadurch ein vierphasiges Drehfeld geschaltet ist.17. The method according to claim 2, in which a two-time switching on and off of a magnetic flux is effected by each periodic armature movement, characterized in that a component involved in switching the magnetic fluxes on and off and oscillating with the armature is additionally rotatably arranged and thereby a four-phase rotating field is switched. 18. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch17, gekennzeichnet durch einen mit dem Anker schwingenden, in Schwingungsrichtung magnetisierten Permanentmagneten, der mindestens einen Polring mit Polzähnen einer Breite χ und Lücken zwischen diesen einer Breite 3x aufweist,18. Device for carrying out the method according to claim 17, characterized by a permanent magnet oscillating with the armature and magnetized in the direction of oscillation, the at least one Pole ring with pole teeth having a width χ and gaps between these having a width 3x, wobei zumindest der Magnet um die Achse seiner Magnetisierung drehbar ist, durch zwei, von dem Polring bei der Schwingbewegung alternierend passierte stationär angeordnete Polkränze mit im . wesentlichen lückenfrei angeordneten Segmentenat least the magnet being rotatable about the axis of its magnetization, by two, of which Pole ring alternately passed stationary pole rings with im . essential gap-free segments -5--5- der Breite 2x, die in Umfangsrichtung zueinander um χ versetzt sind, und durch ein koaxial zu den Polkränzen angeordnetes, mit einer Abtriebswelle kuppelbares Abtriebsorgan mit über Luftspalte mit je einem der Polkränze magnetisch gekoppelten Innenpolzähnen von Polringen, wobei die Innenpolzähne eine Breite von 2 χ zwischen Lücken der Breite 2x aufweisen und die Innenpolzähne beider Polringe axial ausgefluchtet stehen, wobei das Abtriebsorgan und der Nagnet miteinander drehsynchronisiert sind.of width 2x, which are in the circumferential direction to each other are offset by χ, and arranged coaxially to the pole rings with an output shaft Couplable output member with magnetically coupled via air gaps with one of the pole rings Inner pole teeth of pole rings, with the inner pole teeth having a width of 2 χ between gaps of width 2x and the inner pole teeth of both pole rings are axially aligned, the output member and the magnet are rotationally synchronized with one another. 19e Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsorgan und der Magnet durch dne Magnetkupplung drehgekoppelt sind.19 e device according to claim 17, characterized in that the output member and the magnet are rotatably coupled by a magnetic coupling. 20. Vorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetkupplung einen Teil des von dem Fluß des Permanentmagneten durchsetzten Magnetkreises ist.20. The device according to claim 19, characterized in that the magnetic coupling is a part of the magnetic circuit traversed by the flux of the permanent magnet. 21. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei mit 90° Phasenverschiebung schwingenden Ankern ein gemeinsames Gleichfeld zugeordnet ist, das durch einen einzigen Permanentmagneten erzeugt ist.21. Apparatus for performing the method according to claim 2, characterized in that two A common constant field is assigned to armatures oscillating with 90 ° phase shift, which is generated by a single permanent magnet. 22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Permanentmagnet einen Teil des Rotors bildet, der beiden Ankern gemeinsam zugeordnet ist.22. The device according to claim 21 , characterized in that the permanent magnet forms part of the rotor which is jointly assigned to the two armatures. 23. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor selbst mindestens ein von einem mitumlaufenden Permanentmagneten erzeugtes Polpaar aufweist, das mit dem erzeugten Drehfeld in Wechselwirkung steht.23. Device for performing the method according to claim 14, characterized in that that the rotor itself has at least one pole pair generated by a rotating permanent magnet which interacts with the rotating field generated. 24. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß das Abtriebsorgän über ein elastisches Organ mit der Abtriebswelle verbunden ist.24. The device according to claim 20, characterized in that the Abtriebsorgän via a elastic member is connected to the output shaft. 25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche25. Device according to one of the claims 18 bis 20 oder 24, gekennzeichnet durch eine vom Magnetfeld des Permanentmagneten durchsetzte Hilfsspule. 18 to 20 or 24, characterized by an auxiliary coil penetrated by the magnetic field of the permanent magnet.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE9400357U1 (en) * 1994-01-11 1994-07-14 Baumann Joachim Field turbine with permanent magnet and compressed air cylinder
EP2787615A3 (en) * 2013-04-02 2017-05-03 Sanyo Denki Co., Ltd. Rotational-linear motion converter

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