DE3807377A1 - Verbesserter gleichstrom-motor - Google Patents

Description

Diese Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Motor, der durch die Anwendung von Permanent-Magneten an Stelle von Rotor und eine Kombination von Permanent-Magnet und Elektro-Mag­ net als Stator, eine wesentlich bessere Leistung erbringt.

Es ist allgemein bekannt, das der Gebrauch von Permanent- Magneten in Gleichstrom-Motoren für Scheibenwischer-Motoren Schrittmotoren u.s.w. Verwendung finden, die durch die Tat­ sache, daß sie keine Energie verbrauchen, und keine Wärme er­ zeugen, eine Verbesserung darstellen. In einem Beispiel, wo der Rotor durch Permanent-Magnete ersetzt wurde, also keine Wärme entstand, konnte durch das Ersetzen der Rotor-Wicklung durch Permanent-Magnete, die bisher notwendige Kühlung ein­ gespart werden. Gleichzeitig wurde eine verbesserte Leistung so wie ein geringerer Verbrauch und ein reduziertes Gewicht verzeichnet. In den bisherigen Gleichstrom-Motoren werden oft Permanent-Magnete als Stator verwendet, die sich als vorteilhaft erwiesen haben. Sicherlich ist es verständlich, daß bei einer Einsparung von Energie und einer Reduzierung der Hitzeentwicklung, ein Vorteil entsteht, da in den meisten Fällen eine Wärmeabgabe an die Umwelt unnötig verlorene Ener­ gie darstellt, und beim Betreiben von Gleichstrom-Motoren ein unnötiges Erhitzen vermieden werden sollte.

Wie schon erwähnt, liegt in unserer Anwendung von Permanent-Magneten in einem Gleichstrom-Motor, der bisherig nicht bekannten Kombination von Permanent-Magneten im Rotor und Permanent-Magneten in Verbindung mit Elektro-Magneten im Stator. Durch diese Art von Anwendung, wird die anziehende Wirkung der ungleichen Pole, Kraft 1, der Überbrückungsschub, Kraft 2, und die abstoßende Kraft der gleichen Pole, Kraft 3, wirksam miteinander verbunden und so zu einer Kraft vereint.

Um die Kraft der Hebelwirkung auszuschöpfen können der Durch­ messer des Rotors, so wie der Gesamtumfang des Motors beliebig vergrößert werden. Da die Rotor-Scheiben mit Magneten an der äußeren Kante versehen sind, wirken diese als Schwungrad.

Dieses Schwungrad kann durch das System des Mehrscheibenmotors besonders ausgenutzt werden, da die Gewichte der Magnete an der Scheibe sich selbst beschleunigen, durch die Kraft 1, die Anziehung, und der Kraft 3, des Abstoßens. Die zugeführte Energie für den Überbrückungsschub wird bei einem Radius von 45 cm, am Zentrum wesentlich verstärkt nutzbar. Da der Grund dieser Erfindung, ein Motor ist, der durch verbesserte Anwen­ dung von bekannten und erprobten Teilen, eine Leistung erbrin­ gen soll, die sich gegenüber herkömmlichen Gleichstrom-Motoren auszeichnet, muß eine angewandte Tatsache nochmals betont wer­ den. Um das Prinzip der Anwendung zu verstehen, möchte ich auf die Zeichnung, Blatt 1, verweisen. Die am Rotor befindlichen Magnete mit N für Nordpol, und S für Südpol bezeichnet, sind fest mit dem Rotor verbunden, so daß alle diese Permanent- Magnete gleichzeitig dem Elektro-Magneten am Stator, welcher mit einem Permanent-Magneten verbunden ist, gegenüber steht. Zu diesem wird durch Zuleitung von Gleichstrom, ein Schub in Drehrichtung des Rotors erzeugt, der für ein paar Grad, bis die abstoßende Kraft 3, der Permanent-Magnete durch ihre Dauer-Magnet-Kraft den Schub übernimmt. Durch die­ se Bauweise wird die anziehende Kraft der ungleichen Pole von Permanent, oder auch Dauer-Magnete genannt, so wie absto­ ßende Kraft der gleichnamigen Pole weitgehend ausgenutzt. Der Verbrauch an Gleichstrom wird dadurch wesentlich verrin­ gert, da er nur für den Überbrückungsschub benötigt wird.

In der Abb. 2, zeigt die Position des Rotors, daß der N=Nordpol, am Rotor, dem N des Stators verlängert durch den Weicheisenkern des Elektro-Magneten gegenübersteht. In die­ ser Stellung stoßen sich die gleichnamigen Pole in Drehrich­ tung ab. Gleichzeitig ziehen sich die Gegenpole, der S=Süd­ pol am Rotor und der N=Nordpol am Stator an, und dieser Vor­ gang findet gleichzeitig rund um den Rotor statt.

Da die Feldstärken der Dauer-Magnete stärker werden je näher sie dem anderen Dauer-Magneten kommen, wurde um eine gleich­ bleibend starke Leistung zu erzielen, der Abstand der Rotorscheiben so auf der Antriebsachse versetzt, daß je nach Anzahl der Rotorscheiben der Abstand der Rotor- Magnete gleichmäßig zwischen den Stator-Magneten plaziert sind. Die Anzahl der Rotorscheiben kann je nach Wunsch von 1 an unbegrenzt fortgesetzt werden. Ein weiterer Vorteil dieses Gleichstrom-Motors ist es, daß durch die Größe des Durchmessers die Anzahl der Dauer-Magnete vermehrt werden kann, wodurch sich die Leistung erhöht, jedoch die Höhe der Voltzahl zwischen 6 und 24 bestehen bleiben, jedoch auf Wunsch, bei Notwendigkeit erhöht werden kann. Durch wesentliche Vergrößerung des Durchmessers, wird der Hebelarm verlängert und somit die Drehkraft am Zentrum erhöht. Da es sich um einen Gleichstrom-Motor mit Dauer- Magneten handelt, sollten alle Teile des Rotors und Stators, außer den Rückplatten der Dauer-Magnete, dem Kern der Elektro-Magnete und der Antriebsachse mit Lagern aus antimagnetischem Material sein, um die Kraftfelder der Dauer-Magnete nicht zu beeinflussen. Vorteilhaft wären, Kunststoffe, Plastikmaterial, Aluminium und antimagne­ tische Gußlegierungen.

Claims (6)

1. Verbesserter Gleichstrom-Motor der durch die Verwendung von Dauer-Magneten am Rotor als auch am Stator, am letzteren in Verbin­ dung mit einem Elektro-Magneten, eine bessere Leistung abgibt, in dem die Kraft 1, das Anziehen der ungleichen Pole, Kraft 2, der Überbrückungsschub durch Gleichstrom und Kraft 3, die abstoßende Kraft der gleichnamigen Pole zur Wirkung kommen.
Kennz. Teil: Dadurch gekennzeichnet, daß die Dauer- Magnete am Rotor so plaziert sind, daß die volle Länge der Distanz zwischen Südpol am Rotor und Nordpol am Stator, durch die anziehende Kraft dieser Dauer-Magnete überbrückt wird. Bei Erreichen des nächsten Dauer-Magneten, der wie alle anderen am Stator mit einem Elektro-Magneten versehen ist, erhält dieser einen Gleichstromschub für ein paar Grad, (Schubkraft in Drehrich­ tung des Rotors,) bis sich Nordpol am Rotor und Nordpol am Stator gegeneinander absto­ ßen, um wiederum den Rotor in Drehrichtung weiter zu schieben. Dieser Vorgang wieder­ holt sich bei jeder Teil-Umdrehung des Ro­ tors, jedesmal wenn sich die Dauer-Magnete gegenüber liegen. Diese Anordnung der Elektro- Magneten verbunden mit einem Dauer-Magneten kann auch am Rotor plaziert werden, so daß der Motor als Innen- oder Außenläufer hergestellt und verwendet werden kann.
Oberbegriff des Unteranspruchs: Mehrere Rotoren die auf einer Welle, mit den dazugehörigen Statorteilen, wie aus Abb. 3 ersichtlich angebracht sind.
Kennz.Teil des Unteranspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren als Einzelteile auf eine längere Antriebswelle gesteckt werden, oder aus einem Stück gefer­ tigt den gleichen Zweck erfüllen sollen, den Motor bei relativ geringem Stromverbrauch eine erhöhte Leistung zu erbringen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, verbesserter Gleich­ strom-Motor, der durch vergrößerten Radius des Rotors, oder der Rotoren eine entsprechende Hebelwirkung auf die Antriebswelle ausübt.
Kennz.Teil, dadurch gekennzeichnet, daß bei vergrößertem Radius, die Anzahl der Stator Dauer-Magnete in Verbindung mit ihren Elektro-Magneten, nicht vermehrt werden muß, aber bei Bedarf einer noch größeren Leistung, entsprechend dem Um­ fang, vermehrt werden kann.

Die Größe und Stärke der Dauer-Magnete wer­ den der Leistung der Elektro-Magnete angepaßt, diese können durch Gleichstrom zwischen 6 Volt und 36 Volt betrieben werden, jedoch bei Be­ darf mit höherer Spannung beschickt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeich­ net dadurch, daß die Anzahl der Rotoren, so auf die Antriebswelle plaziert sind, daß die Dauer-Magnete der Rotoren in gleichmäßigen Abständen, nacheinander die Stellung der Sta­ tormagnete erreichen um einen konstanten Schub und eine gleichmäßige Spannungsentnahme zu gewährleisten.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei einem Einzelrotor-Motor, die Pla­ zierung der Dauer-Magnete so aufgeteilt ist, daß bei einer Anzahl von zwanzig Magneten am Umfang des Rotors, vier Elektro-Magnete gleich­ zeitig aktiviert werden und dadurch fünfmal nacheinander ein Gleichstromschub abgegeben wird und die Stromabnahme gleichmäßig ist. Da die Anzahl der Magnete, je nach Radius vari­ iert, kann die Anzahl der gleichzeitig akti­ vierten Statormagnete individuell bestimmt wer­ den.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß bei einem Rotor mit elf Dauer-Mag­ neten am Rotor, zwölf Dauer-Magnete mit Elek­ tro-Magneten kombiniert am Stator plaziert werden, damit bei einer Umdrehung, kurz nach­ einander alle zwölf Elektro-Magnete am Stator einmal aktiviert werden, und dadurch die Gleichstromentnahme gleichbleibend niedrig ist. Abb. 5.