DE3824257A1 - Linearer magnetantrieb fuer turbinenlader mit pufferung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die alternativ Energie der Elektro­ antriebe für Fahrzeuge mit Dauermagneten und Magnetspulen im linearen Hubverfahren, in Verbindung mit Ladezylinder und Kolbenpufferung zum Antrieb einer Turbine (Turbinen Patent DE 28 47 672 C2). Im Zeichen der Ausnutzung sämtlicher Antriebs Energieresourcen gewinnt die Nutzung der linearen Magnetkraft, in besonderen für den Umweltfreundlichen Fahr­ zeugantrieb an Bedeutung.

Es ist bekannt, daß lineare Magnetantriebe in verschiedene Arten, als Schwebe und Pol zu Pol mit Magnetspulen sich be­ wegen, bekannt sind Dauermagnete oder steuerbare Magnet­ spulen in linearer Bewegung. Diese linearen Antriebe haben mehr oder weniger mit großen Projekten zu tun, die jeweils nur auf einen Dauermagnetpol bezogen sind.

Ein Nachteil bei den bisher verwendeten linear Magnetver­ fahren, ist darin zu sehen, daß bei einer Richtungsumkehr Verzögerung und Beschleunigung der Massenkräfte zeitlich bedingt sind, ferner bei einen Hubbewegungsverfahren keine hohe Folge der Spiele erreicht werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen Antrieb ge­ mäß der eingangs erwähnten Art, so zu gestalten, daß eine beträchtliche Steigerung der Umwandlung von elektrischer in mechanische Energie im Vergleich zum Stand der Technik gegeben ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Dauermagnet längsseitig der Strecke Pol zu Pol auf einer Hubstange in der Mitte befestigt, von Elektro - Magnetspu­ len als Stator, ringförmig radial umschließend angeordnet sind, daß mehrere dieser Ringgruppen linear zum Dauermagnet mit gleichen Ringgruppenabstand vorhanden sein können, welche der Dauermagnet durch die linear herrschenden Feld­ linien durch Zug und Druck beeinflußt durchwandert, daß bei einer Richtungsänderung, Umkehr der Masse, eine Anfangsge­ schwindigkeit durch Pufferung gegeben ist. Vorteilhafte Wei­ terbildung des erfindungsgemäßen Antriebes ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnun­ gen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen

Abb. 1 einen Querschnitt einer Ausführungsform des erfin­ dungsgemäßen Antriebes mit Lader.

Abb. 2 einen Querschnitt der Magnetspulen - Anordnung um den Dauermagnet.

Abb. 3 ein Sinnbild der Schaltvorgänge gesteuert durch den Dauermagnet.

Abb. 4 eine Darstellung des Magnetfeldes einer Magnetspu­ le zum Dauermagnet mit Joch und Nebenkern.

Abb. 5 eine Darstellung des Magnetfeldes von zwei Magnet­ spulen gleicher Polart zum Dauermagnet mit Neben­ kern.

Abb. 6 eine Darstellung des Magnetfeldes einer Magnetspule mit zwei Nebenkerne.

Abb. 7 eine Darstellung bei Umpolung und Richtungsänder­ ung gemäß Abb. 4.

Abb. 8 eine Darstellung des Magnetfeldes von zwei Magnet­ spulen gleicher Polart mit zwei Nebenkernen.

Bei den Darstellungen der Magnetfelder Abb. 4 bis Abb. 8 liegen die Magnetfelder ringförmig um den Dauermagneten.

Bei der Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ladeantriebes Abb. 1 ist der Dauermagnet 1 von Magnetspulen 2 radial umge­ ben Abb. 2, der Dauermagnet 1 kann auch außer rund andere Formen haben. Die radialen Magnetspulengruppen 2, 3, 4, 5 sind im gleichen Abstand mit einem Joch 6 an die Innenböden der beiderseitigen Zylinder befestigt. Der Dauermagnet 1 sitzt fest in der Mitte einer Hubstange, an deren enden Kolben 16 befestigt sind, der wiederum mit einen Tauchkolben 16′ ver­ sehen ist. Das zusammenspiel der Magnete bewirkt Hubbewegun­ gen, durch Relaisumschaltung, wobei der Tauchkolben 16′ am Hubende einen einseitig nach innen offenen Zylinder 17 am äußeren Zylinderboden taucht, wobei die Masse der vorhan­ denen lebendigen Kraft aufgefangen, zur Verdichtung im Tauch­ zylinder und zur Ausdehnung kommt, somit eine Pufferwirkung ausübt die eine Anfangsgeschwindigkeit für den Dauermagnet­ hub einleitet. Der verstellbare Kompressionskopf 18 des Tauchzylinders 17 kann je nach der größe der Fliehkraft der Masse angepaßt werden, die durch Magnetspulenschaltung ver­ änderlich sein kann.

Die Steuerung der Stromversorgung der radialen Magnetspulen­ gruppen 2, 3, 4, 5 erfolgt durch den Dauermagnet 1, eine Hal­ terung 15 Abb. 3 mit den Isolationsteilen 14 trägt die Strom­ brücke 9 und 13 Kohle - Schleifkontakte. Die Kontaktschie­ nen 7 und 8 steuern das Relais wobei 19, 20′ Haftkontakte sind, 20 Leerkontakt, 8 Umpolkontakt, bei einen Rücklauf wird 20 zum Haftkontakt und 20′ zum Leerkontakt. Für die Umpolung der Magnetspulengruppen 2, 3, 4, 5 durch die Kontaktschienen 10, 11, 12 werden die Magnetspulen gespeist, wobei die Stromschiene 10 durch die Relaisschaltung einmal plus, das andere mal minus wird, die Gegenpole minus am Relais wird plus und plus wird minus.

Die Stellung A-B der Abb. 1, Abb. 3, Abb. 4 als Ausgangsstel­ lung für den Hub, beginnt zusammen mit dem Pufferungsdruck P.

Die Stromführenden Magnetspulen Abb. 4 bis Abb. 8 sind mit der Spulenwicklung gezeichnet, die ohne Strom als Kern, der Luftspalt extra vergrößert gezeichnet.

Durch die Polstellung längs des Dauermagneten 1, wird die radiale Spulenmagnetgruppe 2 Abb. 4 Nordpol, mittels der Kon­ taktschiene 12 für die Magnetspule 2 Abb. 3. Die magnetischen Feldlinien verlaufen von Nord nach Südpol, es herrscht Zug Anziehung 21, zwischen Spulennordpol 2 und dem Dauermagnet 1 Südpol. Der mit dem Joch 6 verbundene Kern 3 wird zum Süd­ pol und zieht den Nordpol des Dauermagneten 1 an 21, zwi­ schen Nordpol 2 und Dauermagnet 1 Nordpol herrscht Druck 22 Abstoßung, der Magnet 1 bewegt sich von den radialen Feld­ linien umgeben linear der Pfeilrichtung.

Die Stellung C Abb. 1 und Abb. 3 zeigt die Abb. 5, wobei die Magnetspulen 2 und 3 unter Strom stehen und Nordpol haben, Spulenmagnet 2 wirkt noch wie beschrieben durch Zug 21 hin­ zu kommt der Spulenmagnet 3 mit Nordpol zum Südpol des Dau­ ermagneten 1 durch Zug 21. Zwischen den Magneten 2 und 3 herrscht Druck 22, durch Überlagerung der beiden Nordpol­ feldlinien 23 entsteht ein verstärktes Feld, wobei Spulen­ magnet 3 Nordpol zum Dauermagnet 1 Nordpol Druck 22 Abstos­ sung vorhanden ist. Der Spulenkern 4 wird über Joch 6 zum Südpol und die Feldlinien haben Zug 21 zum Nordpol des Dauermagnet 1. Zwischen Nordpol des Dauermagnet 1 und den Spulenmagnet 3 herrscht Druck 22 der Feldlinien, die line­ ar der Bewegungsrichtung des Dauermagnet 1 Pfeilrichtung liegen.

Die Stellung D der Abb. 1 und Abb. 3 zeigt Abb. 6, wobei die Magnetspule 3 unter Strom steht und Nordpol weiter hat, de­ ren Feldlinien zum Südpol des Dauermagneten 1 unter Zug 21 stehen, während die Feldlinien zum Dauermagnet 1 Nordpol Druck 22 ausüben, die Spulenkerne 2 und 4 über Joch 6 sind Südpole, Kern 2 steht zum Dauermagnet 1 Südpol unter Druck 22, Kern 4 zum Dauermagnet 1 Nordpol unter Zug 21. Wobei die radialen Spulenmagnete der Magnetspulengruppen 2, 3, 4 nach Abb. 2 je Gruppe von Spulenmagnet zu Spulenmagnet eine überlagerte Feldlinienwulst zur Wirkung kommt.

Die Abb. 7 zeigt die Stellung E in den Abb. 1 und Abb. 3 zum Hubrücklauf, jedoch mit Umpolung der Magnetspulen zur Abb. 4 bei gleichen Dauermagnet 1 mit Unterstützung der Pufferung P. Der Spulenmagnet 5 hat Südpol zum Dauermagnet 1 Nordpol es herrscht Zug 21, während der Kern 4 Nordpol aufweist und zum Dauermagnet 1 Südpol Zug 21 ausübt, gleichzeitig herrscht vom Spulenmagnet 5 Südpol zum Dauermagnet 1 Südpol Druck 22 der Feldlinien.

In Abb. 8 wird die Stellung F der Abb. 1 und Abb. 3 zum Rück­ lauf wiedergegeben, das Magnetspulenpaar 3, 4 ist auf Süd­ pol geschaltet, vom Dauermagnet 1 Nordpol gehen die Feld­ linien unter Zug 21 zum Südpol 4 des Spulenmagneten gleich­ zeitig zum Südpol des Spulenmagneten 3. Zwischen den Spulen­ magneten 3 und 4 herrscht Druck 22 durch Überlagerung 23 der Feldlinien verstärkt sich das Magnetfeld der Spulenmag­ nete. Der Spulenkern 5 ist Nordpol und übt einen Druck 22 der Feldlinien zum Nordpol des Dauermagneten 1 aus. Zwischen den Spulenmagnet 3 Südpol und den Dauermagnet 1 Südpol herrscht Druck 22, während der Spulenkern 2 Nordpol hat und Zug 21 zum Südpol des Dauermagneten 1 der Feldlinien hat, somit eine lineare Bewegung des Dauermagneten in Pfeilrich­ tung zur folgenden Südpolschaltung der Magnetspulen 2, 3 gegeben ist.

Da jede der Magnetspulen Abb. 4 bis Abb. 8 zu einer radial um den Dauermagnet 1 angeordneten Ringgruppe gleicher Po­ lung von Magnetspulen gehört, entsteht jeweils entsprechend der Schaltvorgänge, ein starkes Magnetfeld um den Dauermag­ net 1.

Zur Leistungsminderung können die radialen Magnetspulen ver­ schieden hintereinander geschaltet werden, ebenso die radi­ alen Spulengruppen untereinander.

Die dargestellte und beschriebene Ausführung ist ein Bei­ spiel zur Verwirklichung der Erfindung.

Mit dem erfindungsgemäßen linearen Magnetantrieb für Lader, ist im vergleich zum Stand der Technik eine beträchtliche Steigerung der Umwandlung von elektrischen Strom in Turbi­ nenkraft und Fahrzeugantrieb möglich. Mit dem Zusammenspiel der Starken Magnetfelder wird eine hohe Hubgeschwindigkeit erreicht, bei relativ geringen Stromverbrauch.

Die Überwindung des Totpunktes durch Pufferung zur Unter­ stützung der Anfangsgeschwindigkeit, ist auch ein wesent­ licher Anteil zur Überwindung der Masse, der daraus fol­ genden hohen Schubkraft der Ladekolben sowie die Nutzung der Masse der Lebendigenkraft am Ende eines Hubes.

Diese Antriebsart hat eine Doppelfunktion und zwar zum einen, die Einleitung einer zu erzeugenden Ladeluftmenge und zum anderen als Strömungsantrieb einer dafür entwik­ kelten Turbine ohne hohen Temperaturen ausgesetzt zu sein. Die daraus erreichbaren Folgerungen sind, geringer Strom­ verbrauch, großer Aktionsradius - Reiseverkehr für Fahr­ zeuge mit Elektroantrieb, Turbinenleistungen die dem Ot­ tomotoren ebenbürtig sind und der umweltfreundliche ab­ gasfreie Antrieb.

Claims (6)

1. Linearer Magnetantrieb für Turbinenlader mit Pufferung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dauermagnet (1) auf einer Hubstange befestigt, magnetlängsseitig der Strecke von Pol zu Pol durch Magnetfelder von Magnetspulen, in Gruppen (2, 3, 4, 5) gleicher Polarität um den Dauermagnet (1) angeordnet sind, von linear herrschenden Feldlinien durch Zug (21) und Druck (22) beeinflußt wird.

2. Verstärkung der Spulenmagnetfelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß radiale Magnetspulengrup­ pen (2, 3), (3, 4) gleicher Polarität um den Dauermagnet (1) eine überlagerte Wulst der Feldliniendichte (23) bilden.

3. Schaltung der Magnetspulen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß am Dauermagnet (1) Strom­ brücken (9, 13) befestigt sind, welche die Schaltleis­ ten (7, 8, 10, 11, 12) für die Magnetspulengruppen (2, 3, 4, 5) abwechselnd mit Strom versorgen.

4. Lader für Turbine nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Dauermagnethubstan­ ge beiderseitige Kolben (16) befestigt sind und jeweilig in einen Zylinder vom Dauermagnet (1) bewegt werden.

5. Pufferung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (16) mit Tauch­ kolben (16′) versehen sind, die jeweilig in einen ein­ seitigen offenen Zylinder (17) Verdichtung und Ausdeh­ nung für die Anfangsgeschwindigkeit des Dauermagneten (1) erzeugen.

6. Leistungsminderung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß Magnetspulengruppen ver­ schieden hintereinander geschaltet werden können und jeweilig die Verdichtungspufferungsgröße durch verstel­ len von (18) angepaßt werden kann.