DE4233755A1 - Motor mit ausschließlich permanentmagnetischem Läufer und Statorfeld - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit ausschließlich permanentmag­ netischem Läufer- und Statorfeld, bei dem einzelne Läufer-Perma­ nentmagnete vorzugsweise für jeweils 180° verschiedenpolig angeord­ net und in entgegengesetzten Steigungen radial ausgerichtet sind. Die Stator-Erregerwicklung ist durch mindestens einen Stator-Perma­ nentmagneten ersetzt. Dieser Stator-Permanetmagnet wird durch einen eigenen Antrieb vorzugsweise in eine, zur Läuferdrehung syn­ chrone Wippbewegung versetzt. Aufgrund der links- und rechtsgängig steigenden Läufer-Permanentmagnet-Anordnung entsteht zwischen dem/den bewegten Stator-Permanentmagneten und dem Läuferfeld ein schrittweises Ausricht-Drehmoment, daß ohne magnetische An­ zugs- oder Abstoßhemmung und ohne Unterbrechung, zu einer gleich­ gerichteten und gleichmäßig beschleunigten fortlaufenden 360°-Rota­ tion der Läuferachse führt.

Aufgrund des nicht selbstanlaufenden Charakters dieses Motors und der naturgegebenen niedrigen Drehzahl, eignet sich dieser besonders mittels direkt dem Läuferfeld zugeordneter Induktionswicklung oder -spulen zur Direktstromerzeugung, oder zur Koppelung mit einem Generator.

Permanentmagnete verschiedenster Materialien und deren Anwendung zu gewerblich nutzbaren Zwecken sind hinlänglich bekannt. Ein moto­ rischer Antrieb, der außer der Eigen-Antriebsleistung auch frei ver­ fügbare Leistung aus ausschließlich permanentmagnetischen Werkstof­ fen abgibt ist außer PCT-DE-88 00 071 nicht bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die offenkundige Ausnah­ me permanentmagnetischer Werkstoffe gegenüber dem physikalischen Gesetz von der Erhaltung der Energie zu beweisen, als auch magne­ tische Grundlagen-Forschungsergebnisse auf den magnetischen Pol­ wechselvorgang und die permanentmagnetische Erreger-Wechselwir­ kung in magnetnatürlicher Harmonie zwischen Läufer- und Stator- Permanentmagneten in polwechselnder Folge zu übertragen, und aus den, sich naturgemäß einstellenden, schrittweisen Ausricht-Drehmo­ menten eine gleichgerichtete, gleichmäßig beschleunigte Rotation zu erzeugen, die freie Leistung gewerblich nutzbar macht.

Die erfindungsmäßige Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß Anspruch 1.

Bei größeren Leistungen, als bei dem Erfindermodell dieses Motors zum jederzeitigen Beweis an jedem Ort, kann ein Teil der abgegebe­ nen Ausgangsleistung zur notwendigen Eingangsleistung reinvestiert werden, die sich auf Anlaufleistung und Steuerleistung beschränkt.

Die Vorteile der Erfindung bestehen in der Ausnutzung des natur­ gegebenen Energie-Überschusses von Permanentmagneten. Schon die potentielle Energie eines Permanentmagneten aus seiner Magneti­ sierungsleistung ist um Potenzen kleiner als die danach verfügbare Leistung oder erbringbare Arbeit. Allein die Haftkraft entgegen einer, seiner potentiellen Energie äqui­ valenten Zugkraft, ergibt Wirkungsgradpotenzen über 1. Der direkt mögliche Energievergleich zwischen Eingangsleistung und Ausgangsleistung ergibt ein meß- und rechenbares Eta von minimal 100 und im nicht abgeschirmten Modus maximal ein Eta von 140.

Aufgrund geringster Spaltverluste, optimalem magnetischem Rück­ schluß und magnet-harmonischer Ausrichtung, ist die Entmagnetisie­ rungskurve sehr flach, so daß Neumagnetisierungs-Intervalle der ein­ gesetzten Materialien als überdurchschnittlich groß zu erwarten sind. Aufgrund Abschirmung ist das äußerlich wirksame Magnetfeld Null.

Die Erfindung wird im folgenden in zwei Ausführungsformen, mittels technischer Erläuterung, unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 Eine Standard-Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors mit ausschließlich permanentmagnetischen Läu­ fer- und Statorfeld mit Wipp-Steuerung.

Fig. 2 Die Einzel-Aufsicht auf die magnetische Wirkebene zwischen Stator-Permanentmagnet (5) und Läufer-Per­ manentmagnet (1d) als Ausschnitt.

Fig. 3 Die analoge Ausschnitt-Aufsicht nach dem Polwechsel, zwischen dem identischen Stator-Permanentmagneten (5) und dem Läufer-Permanentmagneten (1k).

Fig. 4 Die glasförmig-durchsichtige Magnet-Konstellation, identisch der Fig. 1, aller rechtsgängig steigenden Läu­ fer-Permanentmagnete (1f-1a) und der linksgängig steigenden Läufer-Permanentmagnete (1g-1m) gegen­ über einem Stator-Permanentmagneten (5).

Fig. 5 Eine Alternativ-Ausführungsform des erfindungsgemäßen Motors mit ausschließlich permanentmagnetischem Läu­ fer- und Statorfeld mit einem, radial zur Läuferachse (4) auf seiner Achse (16) drehbar gelagerten Stator- Permanentmagneten (15) mit Drehsteuerung.

Die isometrische Darstellung der Fig. 1 zeigt den ringförmig-zylin­ drischen Läufer (2) mit den von außen einschiebbaren Läufer-Perma­ nentmagneten 1. Diese Prototyp-Ausführung ist mit 12 rechteckigen Permanentmagneten mit axialer Magnetisierung ausgestattet. 6 ober­ seitige Arretierschrauben (3) zusammen mit 6 unterseitigen, hier nicht sichtbaren, fixieren und arretieren die 12 Läufer-Permanent­ magnete (1). Mittels innerem Flansch ist der Läuferring (2) mit der horizontalen Läuferachse (4) fest verbunden. Diese Läuferachse (4) ist in den beiden Achsböcken (12a) und nicht gezeichnet (12b) des weggelassenen Motorkäfigs leichtgängig drehbar gelagert.

Das aus dem Motorkäfig herausragende Läufer-Achsende (14) dient der direkten Koppelung mit einer identischen, zweiten Antriebsebene, oder der Anflanschung mit einem Generator.

Das Kegelzahnrad (11), fest mit der Läuferachse (4) verbunden, dient zur synchronen Steuerung der axialen Wippbewegung des eben­ falls axial magnetisierten Stator-Permanentmagneten (5). Dieser ist in den Statorschuh (6) eingelegt, mit den Zapfen (7) arretiert, die gleichzeitig die Wippbewegung des Statorschuhs (6) leichtgängig er­ möglichen. Über die Gelenkachse (9) zwischen dem Gabelgelenk (8) und der Schubstange (10) wird mittels einer nicht dargestellten Ex­ zenterscheibe und 2 Paar Kegelzahnrädern mit identischen Überset­ zungsverhältnissen 1 : 1, die 360°-Rotation der Läuferachse (4) auf die synchrone Wippbewegung des Stator-Permanentmagneten (5) über­ tragen. Die Arbeit dieser Wippbewegung leistet ein, auf die Exzen­ terscheibe wirkender Antrieb mit zugeführter, und nicht von der Läuferachse (4) entnommenen Leistung. Die Kugellager (13) in den Achsböcken (12a-12b), sowie in den weggelassenen Lagern der Kegelradachse, sind handelsüblich.

Fig. 2 und Fig. 3 geben die magnetische Korrespondenz-Stellung zwi­ schen der Wippbewegung des Stator-Permanentmagneten (5), beweg­ lich auf den Zapfen (7) gelagert, gegenüber den jeweiligen Läufer- Permanentmagneten (1d) und (1k) wieder. Während einer 180°-Drehung der Läuferachse (4) nähern sich die Läufermagnete aus der gestri­ chelten Position der Moment-Darstellung (1d), während sich bei der zweiten 180°-Drehung die Position der Läufermagnete der Moment- Darstellung (1k) in die gestrichelte Ebene entfernen.

Die glasförmig-durchsichtige analog Fig. 1 isometrische Darstellung der Fig. 4, zeigt die Außenkonturen des ringförmig-zylindrischen Läu­ ferringes (2) mit eingeschoben-arretierten Läufer-Permanentmagneten (1a) bis (1m) in der Erreger-Korrespondenzstellung zum Stator-Perma­ nentmagneten (5) mit der, um die Zapfenachsen (7) mittels Pfeilen kenntlich gemachten Wippbewegung, als auch durch Pfeil gekenn­ zeichete Läufer-Drehrichtung mit der Läuferachskennzeichnung (4).

Fig. 4 ist mit Fig. 1 deckungsgleich gezeichnet.

In dem jeweiligen Kreisverlauf für je 180° ist die rechtsgängig­ linear-steigende Permanentmagnet-Anordnung von Läufermagnet (1f) nach (1a), und die linksgängig-linear-steigende Permanentmagnet-An­ ordnung von (1g) nach (1m) erkennbar. Beide jeweiligen 180-Drehgradhälften sind grafisch in ihrer gegen­ sätzlichen Magnetisierungsrichtung gekennzeichnet.

In gleicher Weise sind alle Permanentmagnet-Materialien hinsichtlich ihrer Magnetisierungsart in Fig. 1 bis Fig. 5 grafisch kenntlich ge­ macht.

Als rein technische, nicht zeichnerisch abhängige, Definition wird vorgegeben, daß die Gesamtfunktion der magnetischen Korrespondenz- Erregung zwischen Läufer- und Statorpermanentmagnet in identi­ schen, oder um 90° versetzten Magnetisierungsrichtungen naturgemäß eintritt.

Fig. 5 zeigt konturmäßig analog Fig. 1 und Fig. 4 angedeutet die Läuferachse (4) mit Läuferring (2) mit identischer Drehrichtung und einer alternativen Stator-Magnetimpuls-Auslösung mittels eines, um seine Drehachse (16) angetriebenen, zylindrischen Stator-Permanent­ magneten (15) mit diametraler Magnetisierung.

Auch hier wird die Synchronität der Stator-Rotation (15) mit der Läu­ ferachs-Rotation (4) mittels 1 Paar Kegelzahnrädern sichergestellt.

In gleicher Darstellungs-Manier, wie in den Fig. 1 bis Fig. 5 auf alle unwesentlichen, oder technisch obligatorischen Details verzich­ tet wurde, ist der jeweilige magnetische Rückschluß mittels Ferrum­ blech, Ferritformteil, oder einem adäquaten Material aus optischen Gründen nicht eingezeichnet. Zur Vervollkommnung der technischen Beschreibung, wird deren Position im folgenden beschrieben:

Die Läufer-Permanentmagnet-Rückschlußteile sind in Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 5 an jedem einzelnen Magneten über die Magnetdicke axi­ al an beiden Seitenflächen in Richtung auf die höhenversetzten Nachbarmagneten und dienen, außer dem jeweiligen magnetischen Rückschluß auch der Distanzverringerung zu beiden Nachbarmagne­ ten, z. B. Läufer-Permanentmagnet (1b) gegenüber (1a) und (1c). Gleichzeitig funktionieren diese seitlichen Rückschlüsse gegen die ge­ nerellen magnetischen Anzugskräfte zwischen den höhenversetzten Läufer-Permanentmagneten gleicher Magnetisierung, z. B. (1a) und (1b), aber auch gegen die obligaten magnetischen Abstoßkräfte zwi­ schen den ebenfalls höhendifferenten Läufer-Permanentmagneten un­ gleicher Magnetisierung, z. B. (1a) und (1m), oder (1f) und (1g).

An den Stator-Permanentmagneten (5), wie auch (15) befinden sich die magnetischen Rückschlußbleche oder -Formteile identischen Mate­ rials an den radialen Außenseiten, dem Läuferring (2) gegenüber ab­ gewandten Seite.

In den Fig. 2, 3 würde der schmalseitige Rückschluß der Läufer­ permanentmagnete (1d), (1k) exakt die Aufsicht verdecken, während der Rückschluß der Stator-Permanentmagneten (5) an der unteren Magnet-Schmalseite angebracht ist.

Während hier in allen Beschreibungen und Zeichnungen aus Proto­ typ-Fertigungs- und Darstellungsgründen auf eine mechanische Synchron-Steuerung zurückgegriffen wurde, kann diese aus Serien­ fertigungs-, Kosten- und Leistungsgründen auch elektronisch erfolgen.

Claims (4)

1. Motor mit ausschließlich permanentmagnetischem Läufer- und Statorfeld, dadurch gekennzeichnet, daß vier oder mehrere, für jeweils 180-Drehgrade einzelne, oder in Gruppen zu anderen Drehgradzahlen, abwechselnd verschiedenpolige Läufer-Perma­ nentmagnete (1a-1f) und (1g-1m) mit jeweils links- und gleich­ sektorisch rechtsgängig-linearer oder kurvenförmiger Steigung, radial zentrisch oder dezentrisch abweichend, um die zentrale Läuferachse (4) umfangmäßig kreisförmig, oder kreisabweichend z. B. elliptoid angeordnet sind und von einem, oder mehreren Außen- und/oder Innenstator-Permanentmagneten (5) mit synchron zur Läuferdrehung gesteuertem Translations-, Rotations- (15) oder bevorzugt Wipp-Antrieb, der/die mittels abgestimmter, aber selbsttätig erfolgender, schrittweisen magnetischen Erregung eine, aus diesen Läufermagnet(1)-Erregerschritten gleichgerichtet zusammengesetzte, gleichmäßig beschleunigte Läufer- und Läu­ ferachs-Rotation (4) erzeugt.

2. Motor mit ausschließlich permanentmagnetischem Läufer- und Statorfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß radial zum Läufermagnetfeld Außen- und/oder Innengenerator-Wicklun­ gen zur Direktinduktion angeordnet sind, oder sich diese, je nach Magnetisierungsart der Läufer-Permanentmagnete (1a-1m) in axialer Konstellation befinden.

3. Motor mit ausschließlich permanentmagnetischem Läufer- und Statorfeld nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Antriebsebenen auf die gleiche Läuferachse (4) wirken, oder mit ihr gekoppelt sind.

4. Motor mit ausschließlich permanentmagnetischem Läufer- und Statorfeld nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß einzelne Antriebsebenen untereinander und/oder mit einer Abschirmverkleidung aus Ferrum, oder einem ver­ gleichbar abschirmenden Material versehen ist.