DE3433998A1 - Magnetischer antrieb oder stelltrieb - Google Patents

Magnetischer antrieb oder stelltrieb

Info

Publication number
DE3433998A1
DE3433998A1 DE19843433998 DE3433998A DE3433998A1 DE 3433998 A1 DE3433998 A1 DE 3433998A1 DE 19843433998 DE19843433998 DE 19843433998 DE 3433998 A DE3433998 A DE 3433998A DE 3433998 A1 DE3433998 A1 DE 3433998A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
drive
rotor
permanent magnets
stator
magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19843433998
Other languages
English (en)
Inventor
Wolfram Dr.-Ing. 4600 Dortmund Stanek
Klaus Dipl.-Ing. 4620 Castrop-Rauxel Walpert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thyssen Stahl AG
Original Assignee
Thyssen Edelstahlwerke AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssen Edelstahlwerke AG filed Critical Thyssen Edelstahlwerke AG
Priority to DE19843433998 priority Critical patent/DE3433998A1/de
Publication of DE3433998A1 publication Critical patent/DE3433998A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N10/00Electric motors using thermal effects

Landscapes

  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)

Description

  • Magnetischer Antrieb oder Stelltrieb
  • Die Erfindung betrifft einen Antrieb oder Stelltrieb mit einem mit Magnetpolen auf seiner Wirkfläche besetzten Stator, in dessen Magnetfeld ein mit ferromagnetischen Flußleitstücken und/oder einem Kurzschlußkäfig und/oder Dauer magneten und/oder Hysteresematerialien besetzter Läufer beweglich gelagert ist. Die Begriffe "Stator" und "Läufer" sind dabei vertauschbar.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Antrieb oder Stelltrieb zu entwickeln, der auf eine neuartige Weise Wärmeenergie in kinetische Energie umwandelt. Dabei soll es möglich sein, durch Verwendung von Abfallwärme, z.B. der Abgaswärme von Verbrennungsmotoren, preiswerte oder sogar kostenlose Energie zur Speisung des Antriebs-oder Stelltriebs einzusetzen.
  • Der Begriff "Antrieb" umfaßt Drehantriebe, Linearantriebe, Positionierantriebe und Hubtriebe. Der Begriff "Stelltrieb" umfaßt hin-und herbewegliche Betätigungsvorrichtungen für Ventile, Schieber, Schalter o. dgl..
  • Der Antrieb oder Stelltrieb besteht aus jeweils einem stationären Teil, dem Stator, der bei Drehantrieben kreisrunden Querschnitt und bei Linearantrieben einen langgestreckten Querschnitt hat -praktisch eine Abwicklung des Stators für Drehantriebe- sowie aus einem innerhalb des Magnetfeldes des Stators angeordneten beweglichen Teil, dem Läufer, der bei Drehantrieben Rotor genannt wird, und bei Linearantrieben parallel zur Wirkfläche des Stators lineargeweglich ist.
  • Bekannte Dreh- oder Linearantriebe oder Stelltriebe werden elektromagnetisch betätigt. Die Erreger- bzw. Betätigungsspulen können entweder durch Gleichstrom oder durch Wechselstrom gespeist sein.
  • Bei Antrieben wird durch mehrere elektrische Spulen ein Wander-oder Drehfeld erzeugt, welches den Sekundärteil in eine lineare Bewegung oder in Drehung versetzt. Bei Stelltrieben kann ein herrschendes Dauermagnetfeld durch Beaufschlagung eines Elektromagneten gestärkt oder geschwächt und damit das Stellglied aus einer in die andere Endlage bewegt werden.
  • Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird nun bei einem Antrieb oder Stelltrieb der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß im Stator eng benachbart angeordnete Dauermagnete alternativ mit Heiz- und ggf. mit Kühlmitteln versehen sind.
  • Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß die magnetischen Eigenschaften eines Dauermagneten temperaturabhängig sind. Die magnetische Induktion f ällt mit ansteigender Temperatur gegenüber Raumtemperatur bis zur Curie-Temperatur fortlaufend ab. Unterhalb Curietemperatur ist dieser Vorgang reversibel, d. h. bei Temperaturabsenkung erreicht der Dauermagnet bei linearer Kennlinie im Arbeitsbereich exakt die ursprünglichen Werte der magnetischen Induktion.
  • Die physikalische Gegebenheit der Temperaturabhängigkeit der Dauermagnete wird bei der Erfindung in der Weise für einen Antrieb oder Stelltrieb nutzbar gemacht, daß der mit dem Läufer gerade in Eingriff oder in Wirkstellung befindliche Dauermagnet erwärmt wird.
  • Dadurch wird sein Magnetfeld geschwächt und der Läufer wird von einem zu dem erwärmten Magneten benachbarten oder gegenüberliefenden Magneten angezogen. Dadurch entsteht das Bewegungsmoment. Die Erwärmung des jeweils in Eingriff befindlichen Magneten im Stator wird dabei so gesteuert, daß er auf eine Temperatur gebracht wird, bei der sein Magnetfeld gerade soweit geschwächt wird, daß das Magnetfeld des benachbarten oder gegenüberliegenden Magneten ausreicht, um den Läufermagneten anzuziehen. Entweder läßt man den erwärmten Magneten dann von allein an der Umgebung abkühlen, oder man mobilisiert einen zweiten Kühlkreislauf und kühlt ihn indirekt durch Kühlmittel durchströmte Kanäle, die entweder im Magneten selbst vorgesehen sind, d. h. diskrete Kanäle in porösem Dauermagnetmaterial oder eine Vielzahl kleinster Kühlkanäle, oder in benachbarten Teilen, wie nichtmagnetischen Zwischenstücken, Wärme is olier scheiben, Eisenpolstücken oder Kühlkanälen.
  • Die Erwärmung erfolgt sequentiell, d. h. aufeinanderfolgende Magnete werden nacheinander erwärmt. Demzufolge wird der Läufermagnet immer wieder von einem anderen Magneten im Läufer angezogen, wodurch periodisch ein Bewegungsmoment erzeugt wird. Die Schnelligkeit, mit der die Magnete erwärmt und wieder gekühlt werden, bestimmt die Drehzahl bzw. Laufgeschwindigkeit oder Hubgeschwindigkeit des Läufers.
  • Am besten geeignet sind Dauermagnete, deren Arbeitspunkte im Bereich der Scherung im II. Quadranten auf einer Geraden liegen, weil hierdurch praktisch keine partiellen irreversiblen Entmagnetisierungen des Dauermagneten auftreten. Magnete mit einer derartigen Kennlinie sind z. B. Seltenerden-Dauermagnetlegierungen oder u. a.
  • eine Vielzahl keramischer Dauermagnete (Hartferrite).
  • Da bei der praktischen Anwendung für die Erwärmung und nachfolgende Abkühlung der Dauermagnete eine endliche Zeit benötigt wird, wird die erzielbare Geschwindigkeit bzw. Drehzahl des Läufers abhängig sein von dem Oberflächen-/Volumenverhältnis des zu erwärmenden/ abzukühlenden Magneten und von der spezifischen Wärme und der Wärmeleitfähigkeit. Entscheidend ist jedoch nicht die Drehzahl sondern das Drehmoment, wobei geeignete Zwischengetriebe eine große Variationsbreite hinsichtlich der Geschwindigkeit/Drehzahl schaffen.
  • Die Erwärmung der Dauermagnete kann in vielfältiger Weise erfolgen.
  • So können beispielsweise elektrische Heizdrähte in den Dauermagneten eingelegt sein, die bei Stromdurchfluß den jeweiligen Dauermagneten auf Temperatur bringen. Eine andere Möglichkeit ist die der indirekten Beheizung durch ein Heizmedium, z. B. heiße Verbrennungsabgase, das durch Kanäle oder durchgehende Poren im Magneten oder in Teilen, die an ihn angrenzen, wie nichtmagnetische Zwischenstücke oder Polstücke, strömt. Auch ein direktes Bestreichen (Anblasen) des zu erwärmenden Dauermagneten mit heißen Abgasen oder einem anderen Heizmedium ist möglich. Die für den Betrieb des erfindungsgemäßen Antriebs bzw. Stelltriebs erforderliche Wärme könnte aus Abwärme jeglicher Art von Industrieprozessen, aus Abgaswärme von Verbrennungsvorgängen sowie aus Geo-Wärmedifferenzen (Luft, Wasser, Erde), ggf. zwischen Tag und Nacht, gewonnen werden.
  • Bei Sekundärteilen (z.B. Rotoren) wird eine eindeutige Bewegungsrichtung (z.B. Drehung) automatisch dadurch festgelegt sein, daß der in Bewegungsrichtung des Sekundärteils dem in Wirkstellung befindlichen erwärmten Magneten vorhergehende noch warm ist, während der auf den in Wirkstellung befindlichen erwärmten Dauermagneten folgende kalt ist. Der letztere wird daher das größte Magnetfeld erzeugen und den Läufer in seinen Wirkbereich ziehen.
  • Die bei Dauerbetrieb entstehenden magnetischen Verluste, die durch die nicht exakte Linearität der Entmagnetisierungskurve des Magneten begründet sind, können durch Aufmagnetisieren nach einer bestimmten Betriebsperiode kompensiert werden.
  • Denkbare Anwendungen sind Fördersysteme für durch Solarenergie aufgeheiztes Wasser, Direktbetrieb von Generatoren, Pumpen und Stellglieder jeglicher Art.
  • Wegen der Vielzahl der denkbaren praktischen Anwendungsmöglichkeiten werden exemplarisch mehrere Ausführungsformen in der Zeichnung dargestellt und nachfolgend erläutert.
  • Fig. 1 zeigt im Querschnitt einen Drehantrieb in einer ersten Stellung und Fig. 2 in einer zweiten Stellung.
  • Fig. 3 zeigt im Längsschnitt einen Linearantrieb, Fig. 4 im Längsschnitt einen Stelltrieb in einer Stellung und Fig. 5 in einer zweiten Stellung.
  • Der in Fig. 1 dargestellte Drehantrieb besteht aus dem Eisenrückschlußring als Stator 1, an dessen Innenumfangsfläche eng benachbart die in Pfeilrichtung, also radial magnetisierten Dauermagnete 2 in üblicher Weise befestigt sind. In der Mittenöffnung des Stators 1 ist der Rotor 3 drehbar angeordnet. Zwischen Staor 1 und Rotor 3 verbleibt ein schmaler Luftspalt 4. Der ferromagnetische Teil 3a des Rotors 3 ist gemäß Fig. 1 z.B. als neuer Reluktanzläufer ausgebildet.
  • Durch die Dauermagnete 2 im Stator 1 wird der ferromagnetische Teil 3a des Rotors 3 in der durch Buchstaben N, S gekennzeichneten Weise magnetisiert. Ohne weitere Maßnahmen würde eine Bewegung des Rotors 3 gegenüber dem Staor 1 aus seiner in Fig. 1 dargestellten stabilen Lage nicht stattfinden.
  • Erfindungsgemäß werden nun durch geeignete Heizmittel die in Fig. 1 in Wirkstellung mit dem ferromagnetischen Teil 3a des Rotors befindlichen Dauermagnete 2 erwärmt. Um eine Ableitung der Wärme in benachbarte Dauermagnete zu vermeiden, sind zwischen den Dauermagneten 2 im Stator 1 Wärmeisolierplättchen 5 angeordnet.
  • Infolge der Erwärmung wird die Induktion verringert. Die zu den erwärmen Dauermagneten 2a benachbarten Dauermagnete 2b, die noch kalt sind, ziehen aufgrund ihres gegenüber dem der erwärmten Dauermagnete 2a stärkeren Magnetfeldes den ferromagnetischen Teil 3a stärker an als die erwärmten Dauermagnete 2a. Dadurch entsteht ein Drehmoment auf den Rotor 3, der aufgrund seiner freien axialen Drehbeweglichkeit in Pfeilrichtung 6 in die in Fig. 2 gezeigte Stellung dreht.
  • Durch Erwärmen der Dauermagnete 2 im Stator 1 in den geschilderten Weise fortlaufend nacheinander wird der Rotor 3 periodisch jeweils um eine Polteilung in Pfeilrichtung 6 weitergedreht. Die Drehrichtung in Pfeilrichtung 6 ist dadurch vorgegeben, daß der den erwärmten Dauermagneten 2a jeweils vorhergehende Dauermagnet 2c von der vorherigen Erwärmungstemperatur noch nicht vollständig abgekühlt ist, so daß das Magnetfeld der Dauermagnete 2c schwächer ist als das der nachfolgenden Magnete 2b. Die Drehrichtung kann aber auch durch Anschrägen der Polflächen des ferromagnetischen Teils 3a im Rotor 3 erzwungen werden. Eine solche Anschrägung ist in Fig. 1 strichpunktiert am Nordpol angedeutet.
  • Fig. 3 zeigt die Abwicklung eines Antriebqgem Fig. 1 zur Verwendung als Linear- oder Hubantrieb. Gleiche Teile sind in den beiden Abbildungen mit denselben Bezugszeichen versehen.
  • Fig. 4 zeigt einen Stellantrieb als Hubantrieb. 10 ist der topfförmige Weicheisenrückschluß, der an seiner offenen Seite durch einen Deckel 11 geschlossen ist. Im Boden 12 des Topfes 10 und im Deckel 11 ist je ein Ringmagnet 13a, 13b angeordnet, z.B. angeklebt. Der axial durch das Gehäuse 10 hindurchgeführte . Stößel 14 trägt einen ferromagnetischen Ring 15.
  • Aus der in Fig. 4 dargestellten einen Endstellung gelangt der Stößel 14 in die andere in Fig. 5 dargestellte Endstellung, wenn der Dauermagnet 13a erwärmt und seine Magnetkraft dadurch geschwächt wird.
  • Sobald die Anziehungskraft des anderen kalten Magneten 13b die Haftkraft des erwärmten Magneten 13a übertrifft, zieht der Magnet 13b den ferromagnetischen Anker 15 an und bringt dadurch den Stößel in die andere in Fig. 5 gezeigte Endstellung.
  • - Leerseite -

Claims (1)

  1. Patentanspruch Antrieb oder Stelltrieb mit einem mit Magnetpolen auf seiner Wirkfläche besetzten Stator, in dessen Magnetfeld ein mit ferromagnetischen Flußleitstücken und/oder einem Kurzschlußkäfig und/oder Dauermagneten und/oder Hysteresematerialien besetzter Läufer beweglich gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator mit Mitteln zum Erwärmen und ggf. mit solchen zum Kühlen der in ihm angeordneten Dauermagnete versehen ist.
DE19843433998 1984-09-15 1984-09-15 Magnetischer antrieb oder stelltrieb Withdrawn DE3433998A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843433998 DE3433998A1 (de) 1984-09-15 1984-09-15 Magnetischer antrieb oder stelltrieb

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19843433998 DE3433998A1 (de) 1984-09-15 1984-09-15 Magnetischer antrieb oder stelltrieb

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE3433998A1 true DE3433998A1 (de) 1986-03-27

Family

ID=6245538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19843433998 Withdrawn DE3433998A1 (de) 1984-09-15 1984-09-15 Magnetischer antrieb oder stelltrieb

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE3433998A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0760550A1 (de) * 1995-08-28 1997-03-05 Mikuni Corporation Wärmeempfindlicher Betätiger und Leerlauf-Regelventil mit solchem Betätiger
EP0854561A2 (de) * 1995-08-30 1998-07-22 Mikuni Corporation Wärmeempfindlicher Betätiger und Leerlauf-Regelventil mit solchem Betätiger

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB287657A (en) * 1927-01-10 1928-03-29 James Francis Gill Improvements relating to the production of mechanical of electrical energy
US1756800A (en) * 1928-02-23 1930-04-29 Morris A Schwartz Distortion motor
DE2706657A1 (de) * 1977-02-17 1978-08-24 Kurpanek W H Magnetothermischer energiewandler
DE2835767A1 (de) * 1978-08-16 1980-02-21 Bojak Kurt Thermo-magnetische maschine nach dem curie-effekt

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB287657A (en) * 1927-01-10 1928-03-29 James Francis Gill Improvements relating to the production of mechanical of electrical energy
US1756800A (en) * 1928-02-23 1930-04-29 Morris A Schwartz Distortion motor
DE2706657A1 (de) * 1977-02-17 1978-08-24 Kurpanek W H Magnetothermischer energiewandler
DE2835767A1 (de) * 1978-08-16 1980-02-21 Bojak Kurt Thermo-magnetische maschine nach dem curie-effekt

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DE-B.: Benischke, Die wissenschaftlichen Grund- lagen der Elektrotechnik 6.Aufl., Berlin 1922, S.165-167 *
DE-Buch: Schüler, Brinkmann: Dauermagnete, Berlin 1970, S.263-267 *
GB-B.: McCaig Permanent Magnets in Theory and Practice, London 1977, S.166-176 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0760550A1 (de) * 1995-08-28 1997-03-05 Mikuni Corporation Wärmeempfindlicher Betätiger und Leerlauf-Regelventil mit solchem Betätiger
EP0854561A2 (de) * 1995-08-30 1998-07-22 Mikuni Corporation Wärmeempfindlicher Betätiger und Leerlauf-Regelventil mit solchem Betätiger
EP0854561A3 (de) * 1995-08-30 1998-07-29 Mikuni Corporation Wärmeempfindlicher Betätiger und Leerlauf-Regelventil mit solchem Betätiger

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69013010T2 (de) Verfahren zur massenproduction einer rotationsmaschine mit innenmagneten und dadurch hergestellte rotationsmaschine mit innenmagneten.
DE69309444T2 (de) Bürstenloser gleichstrommotor/-generator
EP0221228B1 (de) Elektrischer Antrieb
DE69214812T2 (de) Elektrische maschinen
DE69005567T2 (de) Foucault-Strom-Verzögerungssystem.
DE69026938T2 (de) Elektromotorische leichtgewichtsvorrichtung von hoher leistung
DE2503625A1 (de) Synchronmotor
WO1992011682A2 (de) Elektronisch kommutierte gleichstrommaschine
DE2335620A1 (de) Drehmagnetmotor
DD262310A5 (de) Elektrische maschine
DE2534906C3 (de) Selbstanlaufender Synchronkleinmotor
DE4421594A1 (de) Vorrichtung zur Veränderung der magnetischen Luftspaltinduktion in elektromechanischen Energiewandlern, bei denen der magnetische Widerstand des magnetischen Schließungskreises in der Maschine variabel ist
DE2306761A1 (de) Elektromagnetisches bauelement
EP0118471A1 (de) Elektrische maschine
EP3777478A1 (de) Rotations-induktions-wärmeerzeuger mit gleichstromerregung, extrem kleinem elektrischen/kinetischen wirkungsgrad und extrem hohem thermischen cop
DE1160080B (de) Elektromagnetisches System, insbesondere fuer einen Gleichstrommotor
JPH078126B2 (ja) ステツピングモ−タ
DE4042432C2 (de) Elektronisch kommutierte Gleichstrommaschine
DE3433998A1 (de) Magnetischer antrieb oder stelltrieb
DE10360713A1 (de) Elektromagnetischer Linearaktuator
DE102006032344B3 (de) Synchronmaschine
DE4427323C2 (de) Elektrische Maschine mit Permanentmagneten und Erregerfeldwicklungen
EP1263122A1 (de) Rotationssymmetrischer Linearantrieb mit doppelseitiger Aktuatoranordnung
DE8427289U1 (de) Magnetischer Antrieb oder Stelltrieb
DE102017123624A1 (de) Elektromotor

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee