DE4445409A1

DE4445409A1 - Gleichstrom-Motor mit Ringscheiben - Läufer

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Publication number: DE4445409A1
Application number: DE4445409A
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-05-17
Filing date: 1994-12-20
Publication date: 1996-06-27
Also published as: DE4417144A1

Description

Eine bezüglich einer Tangentialbeschleunigung neutrale Rückführung des Läuferstroms sollte besser über gerade Leiter erfolgen, deren Wechselwirkung mit dem Statorfeld durch geeignete lokale magnetische Abschirmung verhindert oder auf ein akzeptables Minimum geschwächt wird; so daß schließlich nur eine radiale Stromrichtung bevorzugt mit dem Statorfeld im Sinne einer Tangentialbeschleunigung wechselwirkt während die radiale Stromrückführung an einer gegensinnigen Wirkung gehindert wird.

Die stromführende Zone des Ringscheibenläufers muß also entlang des Umfangs alternierend in Sektoren hoher und niederer Permeabilität eingeteilt sein, die der Läuferstrom mäanderförmig durchläuft, wobei den Sektoren mit hoher Per meabilität die radialen Leiterelemente zugeordnet sind, welche zur Bildung des Drehmoments beitragen sollen, während die Rückleitung durch die Sektoren erfolgen muß, die dem Statorfeld einen relativ hohen magnetischen Widerstand bie ten.

Die verbleibenden Bremskräfte, welche auf die Rückleiter durch das Statorfeld ausgeübt werden, lassen sich vollends neutralisieren, wenn man den Läuferstrom in den Rückleiter sektoren in Form von flachen Spulen in geeignetem Wicklungs sinn und mit der erforderlichen Windungszahl solange die Sektorengrenze umrunden läßt, bis das Statorfeld im Zentrum dieser Sektoren kompensiert ist und er sich gleichsam seine Abschirmung selbst geschaffen hat und er nun den Sektor durch das derart magnetisch neutralisierte Zentrum in Rich tung Ausgangszone radial durchqueren kann, ohne mit dem Statorfeld zu reagieren. Als Nebenwirkung dieser Abschirm methode ist eine abstoßende Kraft gegen den Stator auf bei den Seiten der Ringscheibe zu erwarten, die bei entsprechen der Dimensionierung zur reibungslosen Lagerung des Läufers ausgenutzt werden kann.

Bei Verwendung supraleitender Materialien kann die Wechselwirkung der radialen Rückleitung mit dem Statorfeld durch Ausnutzung des Meißner-Ochsenfeld-Effekts auch ohne Kompensationsspulen verhindert werden, indem die Stromrückführung über Innenleiter durch supraleitende Tunnels erfolgt. Experimentell muß abgeklärt werden, ob die Innenleitung vollkommen elektrisch isoliert durch die Abschirmtunnels geführt werden muß oder ob die magnetische Abschirmung für die Rückleitung auch dann noch gegeben ist, wenn die Tunnelwände außer der Abschirmfunktion auch noch den aktiven Stromtransport durch das Statorfeld übernehmen. Damit könnte der mäanderförmige Verlauf des Läuferstroms entlang des Ringscheibenumfangs zu einer komprimierten An ordnung mit folgendem Verlauf verändert werden:

Die bevorzugte radiale Stromrichtung, auf die das Stator magnetfeld in der gewünschten Weise, nämlich mit einer Tangentialbeschleunigung auf Grund der Lorentzkraft einwir ken soll, wird an der Oberfläche des Abschirmtunnels dem Statorfeld zur Wechselwirkung ausgesetzt und in der Umkehr zone auf einen oder mehrere Innenleiter des selben Tunnels geführt. Er durchquert das Statorfeld wegen der magnetischen Isolation kräftefrei und verläßt die Röhre in der Ausgangs zone, wo er über eine zur Drehbewegung der Ringscheibe gleichgerichteten Verbindung die nächste Tunnelröhre er reicht, die er in gleicher Weise durchläuft.

Eine magnetische Lagerung der Ringscheibe im Stator kann so hergestellt werden, daß die oben geschilderte Anordnung der Stromführung in regelmäßigen Abständen unterbrochen wird durch integrierte Ringspulen, deren Feldrichtung dem Statorfeld entgegengerichtet ist, womit auf beiden Seiten der Ringscheibe eine abstoßende Wirkung gegen den Stator erzielt wird ohne Schwächung des Statorfeldes in den an grenzenden Abschnitten des Ringscheiben-Läufers. Diese Ringspulen bieten ferner die Möglichkeit der induktiven Erzeugung des Inertialstroms, womit wiederum ein Kurzschluß betrieb des Läufers möglich wird.

Claims

1. Gleichstrom-Elektromotor mit Ringscheibenläufer, der wie in den Ansprüchen (3) bis (6) der Hauptanmeldung im Wesentlichen dadurch gekennzeichnet ist, daß die magneti sche Durchflutung des Läufers nicht quer zur Rotorachse sondern in axialer Richtung und dort nur auf die Randzone beschränkt erfolgt, die ihrerseits dadurch gekennzeichnet ist, daß die Hin- und Rück-Leitung des Läuferstroms in abwechselnder Folge entlang des Ringscheiben-Umfangs in der Randzone erfolgt, wobei eine radiale Stromrichtung bevorzugt mit dem Statorfeld reagiert während die radiale Rückleitung an einer gegensinnigen Wechselwirkung mit dem Statorfeld gehindert oder zumindest geschwächt wird.

2. Die in (1) geforderte Behinderung der Rückleitung an der Wechselwirkung mit dem Statorfeld erfolgt dadurch, daß der Läuferstrom mäanderförmig abwechselnd Sektoren hoher und niederer Permeabilität durchläuft, wobei die Rückleitung den Sektoren niederer Permeabilität zugeordnet ist.

3. Eine zusätzliche Maßnahme zur Reduktion der Bremskräfte wird durch Kompensationsspulen erreicht, welche die Sektoren der Rückleitung umfassen und in die Ringscheibe integriert sind.

4. Die magnetische Lagerung der Ringscheibe im Stator erfolgt durch entsprechende Dimensionierung der in (3) erwähnten Kompensationsspulen und durch eine gleichartig funktionierende zylindrische Zone, die senkrecht zur Ebene der Ringscheibe vom selben Statorfeld durchdrungen wird und eine magnetisch erzwungene stabile Zentrierung der Ringscheibe innerhalb des Stator-Rings bewirken soll. Dabei können die gleichen Elemente zur Tangentialbe schleunigung in den Umfang dieser zylindrischen Zone eingebaut sein, wie in der horizontalen Ebene. Die Wechsel wirkung mit dem Statorfeld erfolgt analog zu der horizon talen Anordnung mit dem Unterschied, daß die Durchflutung nicht mit einem vertikalen Abschnitt des magnetischen Statorfeldes, sondern mit einem horizontalen Abschnitt er folgt. Eine dritte Zone, die gleichartig wie die eben be schriebene gebaut ist, kann spiegelbildlich zur zweiten Zone in den zweiten horizontalen Feldverlauf eintauchen und so ebenso wie die zweite Zone zur Zentrierung der Drehbe wegung beitragen und im Zusammenwirken mit den beiden anderen einem an der Ringscheibe angreifendem Kippmoment besser entgegenwirken.

Schließlich kann durch gleichartige Spiegelung der ersten horizontalen Zone im 4. Quadranten des Statorquerschnitts eine vierte Zone installiert sein, die noch einmal zur Stabilisierung der magnetischen Lagerung beiträgt und zu dem eine kompaktere Gestaltung des Statorrings zuläßt.

5. Gleichstrom-Motor mit einem schematischen Aufbau ent sprechend den Ansprüchen (1) bis (4) dieser Zusatzan meldung mit dem Unterschied, daß die in den Wirkzonen befindlichen Rückleiterelemente durch supramagnetische Abschirmung an einer Wechselwirkung mit dem Statorfeld gehindert werden.

6. Gleichstrom-Generatoren, die aus einer Funktionsumkehrung der in den Ansprüchen (1) bis (5) gekennzeichneten Gleichstrom-Motoren abgeleitet sind.

7. Linearantriebe, welche durch lineare Anordnung aus der in den Ansprüchen (1) bis (6) beschriebenen kreisförmigen Läufer/Stator-Konstellation abgeleitet sind.