EP2914846A2 - Vorrichtung zur erzeugung einer bewegung, diese vorrichtung umfassender motor und deren verwendung - Google Patents

Vorrichtung zur erzeugung einer bewegung, diese vorrichtung umfassender motor und deren verwendung

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EP2914846A2
EP2914846A2 EP13783315.8A EP13783315A EP2914846A2 EP 2914846 A2 EP2914846 A2 EP 2914846A2 EP 13783315 A EP13783315 A EP 13783315A EP 2914846 A2 EP2914846 A2 EP 2914846A2
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EP
European Patent Office
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magnet
temperature
thermal energy
ring
energy carrier
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13783315.8A
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English (en)
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Inventor
Nikolaus Vida
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Individual
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Publication date
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Publication of EP2914846A2 publication Critical patent/EP2914846A2/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N11/00—Generators or motors not provided for elsewhere; Alleged perpetua mobilia obtained by electric or magnetic means
    • H02N11/006—Motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G3/00—Other motors, e.g. gravity or inertia motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G5/00—Profiting from waste heat of combustion engines, not otherwise provided for
    • F02G5/02—Profiting from waste heat of exhaust gases
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
    • H02K7/1807—Rotary generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N10/00—Electric motors using thermal effects

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a movement and a motor comprising this device, a device having this device and their uses.
  • DE1763508A1 is a pyromagnetic motor
  • EP 2143151 Bl describes a device for converting thermal energy into electrical energy, comprising a magnetic circuit comprising at least one part made of a magnetic material,
  • temperature changing means for changing the temperature in the part made of magnetic material
  • Capacitor connected in parallel with the coil to form a resonant circuit, wherein the frequency of the temperature change above and below the
  • JP 000001194875 A1 describes a motor in which a superconducting paramagnetic rotor is moved by a magnet by virtue of the fact that the superconducting rotor in the region of the magnet is exposed by means of a heating device whose paramagnetic is converted into its diamagnetic state.
  • the invention is based on the object, a device for generating a movement and a device comprising this engine to provide a device having this device, in which already low
  • a movement preferably a circular movement, with at least one magnet, one near the
  • Magnet or arranged in the magnet material on which the magnet exerts an attraction force and in which by thermal action on at least a portion of the material, the attraction of the magnet is weakened, wherein the material is preferably not in the superconducting state during the thermal action and preferably before the thermal
  • the invention understood materials which have regionally diamagnetic properties. in the Although it is advantageous in the sense of the invention to have completely as far as possible para and diamagnetic states, the invention can also be carried out if the material is not completely para or diamagnetic in each case.
  • the magnet forms a yoke which at least partially surrounds the material around the yoke
  • a first means for varying the temperature of the material is disposed within or in the vicinity of the magnet, this can be used to weaken the attraction of the magnet by thermal action and the material on the side with the higher attraction before the thermal action to or be pulled into the magnet and with reduced
  • thermo energy carrier in particular a radiation comprising thermal
  • the first device for changing the temperature of the movable material brings a thermal energy carrier, in particular a fluid thermal energy source in contact with the material, in this case water, Water-air mixtures, in particular waste water, exhaust air, and / or exhaust gases are used to operate the device.
  • a thermal energy carrier in particular a fluid thermal energy source in contact with the material, in this case water, Water-air mixtures, in particular waste water, exhaust air, and / or exhaust gases are used to operate the device.
  • this can be cooled again, in particular cooled below its Curie temperature and a plurality of magnets can be used with corresponding first and second means for changing the temperature at a short distance.
  • the second means for varying the temperature of the material is arranged in a region in which the magnetic field is at a value of less than 50%, preferably less than 10%, and at
  • the second means for changing the temperature of the movable material brings a thermal
  • Material is lowered below the Curie temperature with the aid of the thermal energy carrier, a second magnet, each with associated first and second means for changing the temperature can be used substantially immediately thereafter.
  • the material is movable relative to the magnet, preferably arranged to be movable or rotatable on a circular path in order to be able to generate with it
  • the material is annular and has the magnet preferably openings for the
  • the distance of the surface of the ring to the yoke of the magnet is less than 0.7 mm.
  • the material comprises gadolinium, its Curie temperature of between 16 ° and 17 ° Celsius allows the use of the device already in heat carriers, which a
  • cooled heat transfer medium can then be fed to a plurality of magnets in the device either within the device according to the invention another device for changing the temperature, which is assigned to a further magnet, or also fed to a further device according to the invention.
  • the material is metallic gadolinium having a purity of at least 99.995% by weight.
  • the magnet is a permanent magnet and the device comprises a plurality of such magnets and a plurality of first and second thermal
  • These may preferably comprise a central bearing and a shaft for receiving the material generated by the material Torque, each shaft which is connected axially with de shaft another device.
  • the supply and discharge lines of the first and / or second means for changing the temperature are arranged laterally, so that towers can be formed with a plurality of devices according to the invention and in this way the usable torque
  • Device can be found, for example, as energy converters in power plants, to use the waste heat chemical
  • the mobile use is possible, for example when using the device for using the waste heat of internal combustion engines, in particular the waste heat of exhaust gases from internal combustion engines or the heat of the fluid
  • a particularly preferred use comprises the use of the device for the use of domestic waste heat,
  • Show it Figure 1 is a perspective view of a
  • FIG. 2 shows the invention shown in FIG. 1
  • Figure 3 shows a detail of a radially extending
  • FIG. 2 shows a sectional view of the device according to the invention shown in FIG. 2 in a plane which is spanned by the straight lines A A '
  • FIG. 4 shows a sectional view of the device according to FIG. 2
  • Figure 5 is a plan view of that shown in Figure 4
  • Figure 7 is a sectional view of a detail of
  • Figure 8 is an enlarged view of a detail of
  • FIG. 7 from its middle region
  • Figure 10 is a plan view of a magnet of
  • Figure 11 is a side view of the illustrated in Figure 10 Magnets, thus a supervision in tangetialer direction on the magnet,
  • FIG. 12 shows a plan view of that in FIGS. 10 and 11
  • Figure 13 is a plan view of the in Figures 10, 11 and
  • Figure 14 is a diagram of the course of the magnetic field in a magnet of the device according to the invention within the pole pieces of the magnet in the radial direction extending firstly at a distance of about 0.7 mm from the pole piece and the other in the axial direction the middle between the
  • Pole shoes run, both measurements also in the middle in tangential
  • FIG. 15 shows an illustration of the course of the magnetic field in a magnet of the device according to the invention within the pole shoes of the magnet in the tangential direction running firstly at a distance of approximately 0.7 mm from the pole shoe and secondly in the axial direction in the middle between the pole shoes, being both
  • FIG. 16a shows a lateral and an oblique view of the
  • Figure 16b is a side and an oblique view of Magnets of the device according to the invention with three yokes,
  • Figure 17a is an oblique view of the magnet of
  • Figure 17b is a side view of the magnet of
  • FIG. 17c is a side view in detail of the magnet of
  • Figure 18a is a side view of the magnet of the
  • Figure 18b is an oblique view of the magnet of
  • FIG. 19a shows the direction of flow of the fluid within the ring in the case where the region of the ring shown is outside of the magnet.
  • Figure 19b is a side detail view of the magnet of
  • Figure 20 is a section through the magnet of
  • Figure 21a is a side view of the magnet of
  • the ring having a plurality of channels extending in the direction of travel
  • Figure 21b is an oblique view of the magnet of Device according to the invention with inserted ring, wherein the ring has a plurality of channels
  • Figure 22 is a section through the magnet of
  • FIG. 24 shows a vertical section of an embodiment of the invention
  • a direction in the axial direction of the output shaft of the device is defined in the following description.
  • a radial direction is in the following description, a direction in radial
  • a tangential direction is defined a direction which is perpendicular to the axial and perpendicular to the radial direction, said direction coincides for the running in the center of the output shaft straight line in the axial direction with the radial direction and Therefore, it is only needed for items which
  • Embodiment of the device 1 according to the invention with transparent sheath 2 is shown obliquely from above with the cover part 3 removed.
  • the sheath 2, the cover part 3 and the bottom group 4 form a substantially splash-proof or in bevozugter execution a substantially fluid-tight encapsulation for the assemblies angeranneten therein.
  • An output shaft 5 penetrates in the axial direction of the cover part 5 and in a preferred embodiment, the bottom group 5.
  • the output shaft extends axially through the device according to the invention 1.
  • the output shaft 5 as a motor torque generator or with a direct to this
  • each electric generator can be operated, which can implement rotational movements in electrical energy.
  • the only partially cooled fluid heat carrier in each case an upper flow into the respective lower device and be further cooled, with a much higher content of thermal energy of the heat carrier used and a much higher torque is generated.
  • the floor assembly 4 has a base plate 6, on which three magnets 7, 8 and 9 are arranged.
  • the magnets 7, 8 and 9 each form a yoke, through which a ring 10 extends at a small distance therefrom, which is non-rotatable with the output shaft 5
  • FIGS. 21a and 21b in which the magnet 7 with a yoke 25 and a ring 10 extending therein is shown in a vertical lateral view as well as in an oblique lateral view.
  • the ring 10 is made of a material on which the magnet exerts an attraction force and in which under thermal influence, this attraction of the magnet decreases. Examples of such materials are
  • paramagnetic materials which become substantially diamagnetic upon heating above their Curie temperature and which, after cooling below their Curie temperature, again become substantially paramagnetic.
  • Figure 16a shows the magnet 7 in a vertical side view and in oblique lateral view.
  • the magnet 7 has a yoke 25.
  • the magnets 7, 8 and 9 may each have more than one yoke.
  • FIG. 16b shows, in a vertical side view and in an oblique lateral view, a magnet 7 with three yokes 26, 27, and 28 arranged one above the other.
  • a particularly preferred material comprises in the ring
  • Gadolinium or even gadolinium are Gadolinium or even gadolinium.
  • the material is metallic gadolinium having a purity of at least 99.995%, which has a Curie temperature of about 16.6 ° Celsius.
  • the attraction of the magnet is weakened, wherein the material gadolinium is preferably not in the superconducting state during the thermal action and preferably before the thermal action paramagnetic properties and after thermal action
  • the distance of the surface of the ring 10 to the yoke of the magnet is less than 0.7 mm.
  • the magnets 7, 8 and 9 are formed as permanent magnets and have, as is best seen from Figures 10 to 13, each side shields 11 and 12, which preferably made of magnetic
  • FIG. 10 shows a plan view of the following
  • Magnenten 8 and 9 are essentially the same.
  • the magnet 7 is shown in the figure in the radial direction to the device to seen.
  • FIG. 11 shows a side view of the magnet 7, thus a plan view in the tangential direction on the magnet
  • FIG. 12 shows a plan view of the magnet 7 in the negative radial direction, thus pointing away from the device, and FIG on the magnet 7 from above.
  • the shielding plates 11 and 12 are made of magnetically highly conductive metal and include the magnetic field in the region between the two arms 13 and 14 of the yoke of the magnets 7, 8 and 9 a.
  • FIG. 14 shows a representation of the course of the
  • pole pieces Arms 13 and 14 of the magnet 7 in the radial direction are also referred to as pole pieces Arms 13 and 14 of the magnet 7 in the radial direction
  • FIG. 15 shows a representation of the course of the magnetic field 7 within the arms 13, 14 of the magnet again
  • the magnetic field is in the illustrated embodiment in the range of this plateau with its flux density between about 1500 mT and 1800 mT and in the middle at about 1600 m.
  • the values of the magnetic flux density are not limited and may preferably be more than 1.6 T, more preferably more than 10 T, and most preferably more than 20 T.
  • Influence will be spatially limited and becomes a special one favorable force curve with respect to the ring 10 is achieved, as described below with reference to FIG.
  • FIG. 3 shows a detail of a radially extending sectional view of FIG. 2
  • the ring 10 extends, which is rotatably mounted about the output shaft 5 and thus can rotate freely in the yoke 25 of the magnet 7.
  • the ring 10 When the device 1 is in thermal equilibrium, that is, when all of its components are at about the same temperature, the ring 10 remains at rest and does not rotate.
  • the material of the ring 10 can be heated with this energy carrier and since this energy source is supplied in the magnet or at least in the vicinity of the magnet, heating of the material of the ring 10 occurs in this area and when the Curie temperature is exceeded a transition from the
  • the ring 10 may have radially extending ribs 16, between which openings for the
  • the channels 65 form.
  • Figures 23a, 23b, 23c and 23d show, each in a radial plan view and in an oblique cutting direction, the radially extending ribs 16 extending between these ribs 16 channels 65, of which for reasons of clarity, only one is provided with the reference numeral 65 ,
  • the ribs 16 of the ring 10 essentially have a rib-shaped form.
  • thermal energy source and ring 10 surface available is significantly increased compared to a ring with a cavity.
  • the channels 65 of the ring 10 according to FIG. 23b are identical to the channels 65 of the ring 10 according to FIG. 23b.
  • the channels of the embodiment of the ring according to FIG. 23d are a plurality of laterally juxtaposed cavities extending in the axial direction.
  • the embodiment of the ring 10 according to FIG. 23d allows the ring 10 to be supplied with the fluid thermal energy carrier in the axial or vertical direction. After flowing through the ring 10 in a substantially axial direction, the fluid thermal energy source leaves the ring 10 on its underside.
  • holes or holes are provided in the top and bottom of the ring. In this way, the ring 10 can be heated or cooled at these locations depending on the temperature of the supplied fluid.
  • FIG. 20 shows in a vertical plan view a section in the radial direction through the magnet 7 at the level of the yoke with the ring 10 inserted into this yoke
  • Channels 65 shown by way of example are alternatives to
  • the channel 65 extends in the radial direction, while the channel 65 of the embodiment shown in the middle is inclined at an angle to the radial direction.
  • the channel 65 of the embodiment shown in the lower portion of Figure 20 is curved with respect to the radial direction.
  • Each of these embodiments can be realized in a ring according to the invention, without the other embodiments having to be used.
  • the case of a plurality of parallel, against the radial direction curved channels 65 is shown in Figure 22.
  • the arrows in the channels 65 show the direction of flow of the fluid thermal energy carrier in the interior of the ring 10.
  • the supply of the fluid thermal energy carrier takes place by means of nozzles 60, which are located on the inner rear side of the yoke 25.
  • the position of these nozzles within the yoke 25 of the magnet 7 is inclined in a vertical lateral plan view in FIG. 17a and obliquely in FIG. 17b
  • Figure 17c shows, indicated by arrows, the flow direction of the emerging from the nozzles 60 of the magnet 7 fluid thermal energy carrier.
  • FIG. 18 a shows, in a vertical lateral plan view, the magnet 7 with nozzles 60, the ring 10 being inserted into the yoke 25 of the magnet 7.
  • Figure 18b i9n oblique lateral view, the ring 10 no channels 65 or ribs 16 in his
  • Inner includes, but only a continuous cavity.
  • Figure 19b shows in detail an axial section through the yoke of a magnet 7 with nozzles 60 and
  • FIG. 24 shows an embodiment of the ring 10 in which a carrier 70 is provided with a coating 71 in which particulate or powdered
  • paramagnetic material is embedded, which is to be recognized as embedded and particulate from Figure 24 as light particles, surrounded by darker plastic.
  • Embodiments would correspond to the above-described embodiment of the ring 10 then the carrier 70, on which then the coating 71 is applied.
  • Preferred materials for the carrier 70 are plastic or metal, composites, in particular
  • Carbon fibers, in particular nanosized carbon particles are embedded.
  • Preferred materials for the carrier 70 are in an embodiment, not shown in the figures plastic or metal, mixed with particulate paramagnetic material plastic and particulate Composite materials added to paramagnetic material, in particular composite materials in which glass fibers and / or carbon fibers, in particular nanosized carbon particles, are embedded, in particular embedded in the manner described above for the coating 71.
  • paramagnetic particles in particular also surrounds or embeds, in addition to the materials described above, alternatively Wood material, in particular Wood's metal or wood alloy used in which the paramagnetic material is embedded.
  • Wood Alloy low-melting bismuth alloys in which the paramagnetic material is embedable so as not to substantially lose its paramagnetic properties by the process of embedding, in particular means that its Curie temperature is not more than 5 Kelvin, preferably less than 1 Kelvin, and most preferably changes by less than 0.5 Kelvin.
  • Wood's metal is exemplified by 50 wt. % Bi (bismuth), 25 wt% Pb (lead), 12.5 wt% Cd (cadmium), 12.5 wt% Sn (tin).
  • a form of Roses metal can also be used to embed the paramagnetic material.
  • Substrate materials embedded can either as Coating may be formed or the ring 10 may
  • paramagnetic material in the ring 10 to incorporate is paramagnetic material in the ring 10 to incorporate.
  • the ring 10 may be at different locations
  • embedded paramagnetic material include, for example, locally elevated in this way
  • the first means for varying the temperature 15 of the movable material 10 may cause a thermal energy source comprising radiation to contact the material 10.
  • a thermal energy source comprising radiation to contact the material 10.
  • Radiation guides such as lenses, light guides,
  • Circular radiation sources focusing parabolic mirror in the device 1 or in the vicinity of the device 1 may be arranged.
  • the sheath 2 may in this embodiment
  • the material of the ring may be color-matched to the radiation absorbent or provided with a colored layer or a black coating
  • Device 1 in a plane shows which senkrechtrecht to the output shaft of the device
  • Achievements for example, be achieved by more than one kW per magnet. Even larger diameters of the ring 10, for example, from one to several meters lead to a stronger torque and can be advantageous depending on the use.
  • the temperature of regions of the material 10 is raised by means of the thermal energy carrier, with a second such device, in particular with a fluid energy source with lower temperature and the heated areas can be cooled again.
  • a second such device in particular with a fluid energy source with lower temperature and the heated areas can be cooled again.
  • Such second devices 32, 33 and 34, in particular with a fluid energy carrier with lower temperature, with which the heated areas of the ring 10 are cooled again, Figure 4 are also shown.
  • Material of the ring 10 is supplied to the second means 32, 33 and 34 and fed from these through the ribs 16 of the ring 10 to cool it below its Curie temperature.
  • thermal energy source with the material of the ring 10 in contact and the temperature of portions of the material of the ring 10 is lowered by means of the thermal energy carrier below its Curie temperature.
  • This second device 32, 33, 34 is in each case arranged in the vicinity of the associated magnet 7, 8, 9, and in this way makes it possible to supply the cooled material of the ring 10 to the respectively next magnet 8, 9, 7 again.
  • the second means 32, 33, 34 are each arranged in a region in which the magnetic field is at a value of less than 50%, preferably less than 10% and most preferably less than 1% relative to the maximum field within the Yoke of the magnet 7, 8, 9 has fallen off. Behind or below the second devices 32, 33, 34, there are openings 36, 37, 38 in the bottom plate 3 of the bottom group 4, which are the thermal energy carrier
  • Figure 5 to take which shows a plan view of the sectional view shown in Figure 4, seen from above.
  • the bottom group 3 which is designed essentially as a trough, catches the fluid, preferably liquid thermal
  • Device 1 is or simply can only be dissipated.
  • FIG. 6 shows parts of the tubing of the device 1 according to the invention with partially shown external terminals 40, 41 and 42 in a perspective plan view of the bottom plate obliquely from above.
  • the external terminal 40 carries the second thermal
  • the external terminal 41 performs the first thermal
  • Derivation 49 is passed to the external terminal 42. In this way you can see how the supply and
  • Derivatives of the device 1 are arranged laterally and support their axial cascadability.
  • Figure 7 is a sectional view of a detail of the output shaft 5 with parts of the support arms 17 to 24 and the attached carrier 24 to 29 and the upper retaining ring 50 in
  • FIG. 1 perspective view obliquely from above shows.
  • the upper retaining ring stabilizes the support arms both in tangetnialer as well as in the axial direction of the device 1 and allows in this way a mechanically very precise guidance of the ring 10 by the magnets 7, 8 and 9.
  • a central bearing 51 which is shown in more detail in Figure 8 and will be described in more detail below with reference to this figure and a shaft, in particular output shaft, 5 receives the torque generated by the material of the ring 10.
  • the central bearing 51 is held on a stator 52 which is fixed in the floor assembly 3 and at the upper end of which two bearings 53, 54 are mounted as part of the central bearing 51.
  • a cup 55 is held, from which both the wear shaft 5 extend axially and the support arms 17 to 23 radially.
  • the stator 52 is designed as a hollow shaft and the output shaft 5 extends from the cup 55 not only axially upwards but also by as
  • the opening 56 is shown in Figure 9, through which extends the axially downwardly extending part of the output shaft 5 through the bottom group 3 and in particular through the bottom plate 6.
  • Device in power stations or also especially in the chemical industry to use the waste heat of chemical reactions.
  • Coolant of the internal combustion engine can be used.
  • Device 1 for the use of domestic waste heat, in particular the waste heat of exhaust gases of heating and
  • Air conditioning facilities are used.
  • geothermal heat is within the scope of the invention.

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung bereit zu stellen, vorzugsweise einer Kreisbewegung, mit zumindest einem Magneten, einem in der Nähe des Magneten oder im Magneten angeordneten Material, auf welches der Magnet eine Anziehungskraft ausübt und bei welchem durch thermische Einwirkung auf zumindest einen Bereich des Materials die Anziehungskraft des Magneten geschwächt wird, wobei sich das Material während der thermischen Einwirkung vorzugsweise nicht in supraleitendem Zustand befindet und vorzugsweise vor der thermischen Einwirkung paramagnetische Eigenschaften und nach der thermischen Einwirkung diamagnetische Eigenschaften aufweist.

Description

Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung, diese Vorrichtung umfassender Motor und deren Verwendungen
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung sowie eine diese Vorrichtung umfassenden Motor, einen diese Vorrichtung aufweisenden Generator und deren Verwendungen .
Seit je her ist die Erzeugung von Bewegungen, insbesondere deren motorgetriebene Erzeugung, diese bedeutet die
Erzeugung durch Kraftmaschinen von großer Bedeutung.
Herkömmliche Brennkraftmaschinen, wie Otto-, Diesel-, Stelzer- oder auch Wankelmotor benötigen jedoch hohe
Temperaturunterschiede eines Wärmeträgers, um effektiv zu funktionieren. Mit Blick auf den Carnot-Kreisprozess lässt sich sogar festhalten, dass eine Brennkraftmaschine umso effektiver arbeitet je größer dieser Temperaturunterschied ist . Mit Blick auf immer knapper werdende fossile Energieträger und einen stetig steigenden Energiebedarf wird jedoch auch der Bedarf an Kraftmaschinen immer größer, welche bereits bei geringeren Temperaturunterschieden, als diese bei Verbrennungsvorgängen auftreten nutzbar, vorzugsweise effektiv nutzbar sind.
In der DE1763508A1 wird ein pyromagnetischer Motor
beschrieben, welcher ferromagnetisches Material, das von einem Magneten angezogen wird, aufweist, welches mittels einer Kerze erwärmt wird und durch Änderung der
magnetischen Permeabilität mittels Strahlungswärme einer Kerzenbirne zu einer Bewegung führt. Als Anwendung wird ein Dekorationsgerät vorgeschlagen, bei welchem sich das ferromagnetische Material um die Kerzenbirne dreht.
Die EP 2143151 Bl beschreibt ein Gerät zur Umwandlung thermischer Energie in elektrische Energie, umfassend einen magnetischen Kreis, der mindestens einen Teil aufweist, der aus einem magnetischen Material gefertigt ist,
temperaturverändernde Mittel zur Veränderung der Temperatur in dem aus magnetischem Material gefertigten Teil
wechselweise über und unter eine Phasenübergangstemperatur des magnetischen Materials, um dadurch die Reluktanz des magnetischen Kreises zu verändern, und eine Spule, die um den magnetischen Kreis angeordnet ist, in der elektrische Energie als Reaktion auf einen wechselnden magnetischen Fluss in dem magnetischen Kreis induziert wird, einen
Kondensator, der parallel mit der Spule zur Bildung eines Resonanzkreises geschaltet ist, wobei die Frequenz der Temperaturveränderung über und unter die
Phasenübergangstemperatur und die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises den resonanten Energieübergang auf
den Resonanzkreis optimiert sind. Die Erzeugung einer
Bewegung wird nicht offenbart.
In der JP 000001194875 AI wird ein Motor beschrieben, in welchem ein supraleitender paramagnetischer Rotor von einem Magneten dadurch bewegt wird, dass der supraleitende Rotor im Bereich des Magneten mittels einer Heizvorrichtung aus dessen paramagnetischen in dessen diamagnetischen Zustand überführt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Bewegung sowie eine diese Vorrichtung umfassenden Motor, einen diese Vorrichtung aufweisenden Generator zu schaffen, bei welchen schon geringe
Temperaturunterschiede geeignet sind, eine Bewegung zu erzeugen und welche vorteilhaft ohne zwingenden Einsatz fossiler Brennstoffe bei Temperaturen oberhalb der
Temperatur von Supraleitern betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zur
Erzeugung einer Bewegung, vorzugsweise einer Kreisbewegung, mit zumindest einem Magneten, einem in der Nähe des
Magneten oder im Magneten angeordneten Material, auf welches der Magnet eine Anziehungskraft ausübt und bei welchem durch thermische Einwirkung auf zumindest einen Bereich des Materials die Anziehungskraft des Magneten geschwächt wird, wobei sich das Material während der thermischen Einwirkung vorzugsweise nicht in supraleitendem Zustand befindet und vorzugsweise vor der thermischen
Einwirkung paramagnetische Eigenschaften und nach der thermischen Einwirkung diamagnetische Eigenschaften
aufweist .
Als paramagnetische Eigenschaften aufweisend werden im erfindungsgemäßen Sinn auch Materialien verstanden, welche bereichsweise paramagnetische Eigenschaften aufweisen. Als diamagnetische Eigenschaften aufweisend werden im
erfindungsgemäßen Sinn auch Materialien verstanden, welche bereichsweise diamagnetische Eigenschaften aufweisen. Im Sinne der Erfindung ist es zwar vorteilhaft, möglichst vollständig para- und diamagnetische Zustände vorliegend zu haben, jedoch kann die Erfindung auch durchgeführt werden wenn das Material jeweils nicht vollständig para- oder diamagnetisch vorliegt.
Vorteilhaft bildet der Magnet ein Joch aus, welches das Material zumindest bereichsweise umgibt, um die
Kraftübertragung zwischen Magnet und Material zu
verbessern .
Wenn innerhalb oder in der Nähe des Magneten eine erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des Materials angeordnet ist, kann mit dieser die Anziehungskraft des Magneten durch thermische Einwirkung geschwächt werden und das Material auf der Seite mit der höheren Anziehungskraft vor der thermischen Einwirkung zu dem oder in den Magneten hinein gezogen werden und sich mit verminderter
Anziehungskraft von dem Magneten weg oder aus diesem heraus bewegen .
Wenn die erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials einen thermischen Energieträger, insbesondere einen Strahlung umfassenden thermischen
Energieträger mit dem Material in Kontakt treten lässt, kann hierdurch beispielsweise Solar- oder Strahlungsenergie günstig genutzt werden.
Wenn die erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials einen thermischen Energieträger, insbesondere einen fluiden thermischen Energieträger in Kontakt mit dem Material bringt, können hierbei Wasser, Wasser-Luft-Gemische, insbesondere Abwässer, Abluft, und/oder auch Auspuffgase zum Betrieb der Vorrichtung verwendet werden.
Bevorzugt wird mittels der ersten Einrichtung zur
Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials die Temperatur zumindest von Bereichen des Materials,
vorzugsweise innerhalb des Jochs des Magneten, mit Hilfe des thermischen Energieträgers über dessen Curie-Temperatur angehoben und hierdurch ein möglichst hoher
Kraftunterschied zwischen der Anziehungskraft zum oder in den Magneten und der Kraft, welche das Material am
Austreten oder sich Entfernen vom Magneten hindern will, erzeugt werden.
Mit einer in der Nähe des Magneten angeordneten zweiten Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des Materials kann dieses wieder abgekühlt, insbesondere unter dessen Curie-Temperatur abgekühlt werden und können in kurzem Abstand mehrere Magnete mit entsprechenden ersten und zweiten Einrichtungen zur Veränderung der Temperatur verwendet werden.
Vorzugsweise ist die zweite Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des Materials in einem Bereich angeordnet, in welchem das magnetische Feld auf einen Wert von weniger als 50 %, vorzugsweise von weniger als 10 % und am
bevorzugtesten von weniger als 1 % relativ zu dem maximalen Feld innerhalb des Jochs des Magneten abgefallen ist.
Bevorzugt bringt die zweite Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials einen thermischen
Energieträger, insbesondere einen fluiden thermischen Energieträger mit dem Material in Kontakt und kann auf diese Weise effizient eine Kühlung des Materials
vorgenommen werden. Hier kann beispielsweise bei der
Nutzung geothermischer Wärme eine Warmwasserquelle und eine Kaltwasserquelle stationär zur Energiegewinnung eingesetzt werden oder auch bei Abwässern der chemischen Industrie, von Kraftwerken, insbesondere auch von Heizkraftwerken oder das Abwasser mit Kühlwasser aus natürlichen Quellen
verwendet werden.
Wenn dabei mittels der zweiten Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials die Temperatur von Bereichen, insbesondere den erwärmten Bereichen des
Materials mit Hilfe des thermischen Energieträgers unter dessen Curie-Temperatur abgesenkt wird, kann bereits im Wesentlichen unmittelbar danach ein zweiter Magnet mit jeweils zugehöriger erster und zweiter Einrichtung zur Veränderung der Temperatur eingesetzt werden. Vorzugsweise ist das Material relativ zu dem Magneten bewegbar, vorzugsweise auf einer Kreisbahn bewegbar bzw. drehbar angeordnet, um mit der hierdurch erzeugten
Kreisbewegung bereits ein nutzbares Drehmoment,
beispielsweise für die Verwendung als Motor oder auch für die Bewegung einer Welle eines elektrischen Generators zu nutzen .
Besonders bevorzugt ist das Material ringförmig ausgebildet und weist der Magnet vorzugsweise Öffnungen für das
Hindurchbewegen des Materials auf. Geringe Spaltmaße in axialer Richtung, vorzugsweise von weniger als 1 mm, lassen eine besonders vorteilhafte Krafteinwirkung zu. Besonders bevorzugt beträgt der Abstand der Oberfläche des Rings zum Joch des Magneten weniger als 0,7 mm.
Wenn das Material Gadolinium umfasst, erlaubt dessen Curie- Temperatur von zwischen 16° und 17° Celsius den Einsatz der Vorrichtung bereits bei Wärmeträgern, welche eine
Temperatur von mehr als ca. 17° Celsius aufweisen. Stehen höhere Temperaturen des Wärmeträgers zur Verfügung, kann dieser entsprechend schnell am Material, insbesondere am Gadolinium vorbei geführt werden, sodass gerade eine sichere Erwärmung des Materials auf über dessen Curie- Temperatur erfolgt und dieses somit zumindest bereichsweise diamagnetisch geworden ist. Der somit nur teilweise
abgekühlte Wärmeträger kann dann bei mehreren Magneten in der Vorrichtung entweder innerhalb der erfindungsgemäßen Vorrichtung einer weiteren Einrichtung zu Veränderung der Temperatur zugeführt werden, welche einem weiteren Magneten zugeordnet ist, oder auch einer weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtung zugeführt werden.
Bevorzugt ist das Material metallisches Gadolinium mit einer Reinheit von wenigstens 99.995 Gew. %.
Vorteilhaft ist der Magnet ein Permanentmagnet und umfasst die Vorrichtung eine Vielzahl von derartigen Magneten und eine Vielzahl von ersten und zweiten thermischen
Einrichtungen .
Um die axiale Kaskadierung mehrer Vorrichtungen zu
ermöglichen, umfassen diese bevorzugt ein zentrales Lager und eine Welle zur Aufnahme des von dem Material erzeugten Drehmoments, wobei diese Welle jeweils welche axial mit de Welle einer weiteren Vorrichtung verbindbar ist.
Besonders vorteilhaft sind die Zu- und Ableitungen der ersten und/oder zweiten Einrichtung zur Veränderung der Temperatur seitlich angeordnet sind, sodass Türme mit mehreren erfindungsgemäßen Vorrichtungen gebildet werden können und auf diese Weise das nutzbare Drehmoment
erheblich erhöht werden kann.
Bevorzugte und besonders bevorzugte Verwendungen der
Vorrichtung finden sich beispielsweise als Energiewandler in Kraftwerken, zur Nutzung der Abwärme chemischer
Reaktionen, in Förderanlagen fossiler Brennstoffe auch bei Abfackelflammen .
Auch der mobile Einsatz ist möglich, beispielsweise bei Verwendung der Vorrichtung zur Nutzung der Abwärme von Brennkraftmaschinen, insbesondere der Abwärme von Abgasen von Brennkraftmaschinen oder der Wärme des fluiden
Kühlmittels der Brennkraftmaschine.
Eine besonders bevorzugte Verwendung umfasst die Verwendun der Vorrichtung zur Nutzung häuslicher Abwärme,
insbesondere der Abwärme von Abgasen von Heiz- und
Klimatisierungseinrichtungen .
Die Erfindung wird nachfolgend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die
beigeschlossenen Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Es zeigen Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer
bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit transparent dargestellter
Ummantelung schräg von oben bei abgenommenem
Deckelteil ,
Figur 2 die in Figur 1 dargestellte erfindungsgemäße
Vorrichtung mit aufgesetzten Deckelteil, Figur 3 ein Detail einer radial verlaufenden
Schnittdarstellung der in Figur 2 dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ebene, welche durch die Geraden A A' aufgespannt wird, Figur 4 eine Schnittdarstellung der in Figur 2
dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Ebene, welche senktrecht zur Abtriebswelle der Vorrichtung verläuft schräg von oben,
Figur 5 eine Draufsicht auf die in Figur 4 dargestellte
Schnittdarstellung, von oben her gesehen,
Figur 6
Figur 7 eine Schnittdarstellung eines Details der
Abtriebswelle mit Teilen der Tragarme und des oberen Halterings in perspektivischer Darstellung schräg von oben,
Figur 8 eine vergrößerte Darstellung eines Details der
Figur 7 aus derem mittleren Bereich,
Figur 9 eine perspektivische Aufsicht auf die Bodenplatte schräg von oben mit deren Auffanbecken sowie einer Durchgangsöffnung für die Abtriebswelle, Figur 10 eine Aufsicht auf einen Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in radialer
Richtung auf die Vorrichtung zu gesehen, Figur 11 eine Seitenansicht des in Figur 10 dargestellten Magneten, somit eine Aufsicht in tangetialer Richtung auf den Magneten,
Figur 12 eine Aufsicht auf den in Figur 10 und 11
dargestellten Magneten in negativer radialer Richtung somit von der Vorrichtung weg weisend gesehen,
Figur 13 eine Aufsicht auf den in den Figuren 10, 11 und
12 dargestellten Magneten von oben her gesehen, Figur 14 eine Darstellung des Verlaufs des Magnetfelds in einem Magneten der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb der Polschuhe des Magneten in radialer Richtung verlaufend zum einen in einem Abstand von ungefähr 0,7 mm vom Polschuh und zum anderen in axialer Richtung der Mitte zwischen den
Polschuhen verlaufen, wobei beide Messungen jeweils auch in der Mitte in tangentialer
Richtung zwischen den Polschuhen vorgenommen wurden,
Figur 15 eine Darstellung des Verlaufs des Magnetfelds in einem Magneten der erfindungsgemäßen Vorrichtung innerhalb der Polschuhe des Magneten in tangetialer Richtung verlaufend zum einen in einem Abstand von ungefähr 0,7 mm vom Polschuh und zum anderen in axialer Richtung in der Mitte zwischen den Polschuhen verlaufen, wobei beide
Messungen jeweils auch etwa in der Mitte in radialer Richtung zwischen den Polschuhen vorgenommen wurden
Figur 16a eine seitliche und eine schräge Ansicht des
Magneten der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einem Joch,
Figur 16b eine seitliche und eine schräge Ansicht des Magneten der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit drei Jochs,
Figur 17a eine schräge Ansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Düsen, Figur 17b eine seitliche Ansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Düsen, wobei die Fließrichtung des Fluids im Ring durch Pfeile angegeben ist für den Fall, dass der gezeigte Bereich des Rings sich im Joch befindet, Figur 17c eine seitliche Detailansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Düsen, Figur 18a eine seitliche Ansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in das Joch eingelegtem Ring,
Figur 18b eine schräge Ansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit in das Joch eingelegtem Ring,
Figur 19a die Fließrichtung des Fluids innerhalb des Rings für den Fall, dass der gezeigte Bereich des rings sich außerhalb des Magneten befindet,
Figur 19b eine seitliche Detailansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Düsen und in das Joch eingelegtem Ring,
Figur 20 einen Schnitt durch den Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in Höhe des Jochs mit eingelegtem Ring,
Figur 21a eine seitliche Ansicht des Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingelegtem Ring, wobei der Ring mehrere sich Laufrichtung erstreckende Kanäle aufweist,
Figur 21b eine schräge Ansicht des Magneten der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit eingelegtem Ring, wobei der Ring mehrere Kanäle aufweist, Figur 22 einen Schnitt durch den Magneten der
erfindungsgemäßen Vorrichtung in Höhe des Jochs mit eingelegtem Ring, wobei der Ring mehrere sich radial erstreckende Kanäle aufweist,
Figuren
23a - 23d jeweils einen senkrechten Schnitt durch den Ring mit verschieden geformten Rippen, und
Figur 24 im senkrechten Schnitt eine Ausführungsform des
Rings .
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
Bei der nachfolgenden detaillierten Beschreibung
bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Figuren Bezug genommen, welche um der Klarheit willen nicht
maßstabsgerecht dargestellt sind. Zum besseren Verständnis werden die nachfolgend erwähnten Richtungen wie folgt definiert .
Als axiale Richtung wird bei der nachfolgenden Beschreibung eine Richtung in axialer Richtung der Abtriebswelle der Vorrichtung definiert. Als radiale Richtung wird bei der nachfolgenden Beschreibung eine Richtung in radialer
Richtung von dem Zentrum der Abtriebswelle der Vorrichtung weg zeigend und senkrecht zur axialen Richtung verlaufend definiert. Als tangentiale Richtung wird eine Richtung definierte, welche senkrecht zur axialen und senkrecht zur radialen Richtung verläuft, wobei diese Richtung für die im Mittelpunkt der Abtriebswelle verlaufende Gerade in axialer Richtung mit der radialen Richtung zusammenfällt und deshalb nur für Gegenstände gebraucht wird, welche
außerhalb des Mittelpunkts der Abtriebswelle liegen.
Nachfolgend wird auf Figur 1 Bezug genommen, in welcher eine perspektivische Darstellung einer bevorzugten
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit transparent dargestellter Ummantelung 2 schräg von oben bei abgenommenem Deckelteil 3 gezeigt ist. Die Ummantelung 2, das Deckelteil 3 und die Bodengruppe 4 bilden eine im Wesentlichen spritzwassergeschützte oder in bevozugter Ausführung eine im Wesentlichen fluiddichte Verkapselung für die darin angeorneten Baugruppen. Eine Abtriebswelle 5 durchsetzt dabei in axialer Richtung das Deckelteil 5 sowie in einer bevorzugten Ausführungsform auch die Bodengruppe 5. Die Abtriebtswelle erstreckt sich axial durch die erfindungsgemäße Vorrichtung 1. In an sich bekannter Weise kann die Abtriebswelle 5 als motorischer Drehmomenterzeuger oder mit einem direkt an diese
angeschlossenen elektrischen Generator auch als elektricher Energieerzeuger dienen. Generell kann mit der
erfindungsgemäßen Vorrichtung jeder elektrische Generator betrieben werden, welcher Drehbewegungen in elektriche Energie umsetzen kann.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind mehrere erfindungsgemäße Vorrichtungen in axialer Richtung
aufeinander angeordnet und sind deren Abtriebswellen miteinander drehfest verbunden. Bei dieser Ausführungsform können auch die Ableitungen einer jeweils oberen erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Zuleitungen einer jeweils darunter angeordneten
erfindungsgemäßen Vorrichtung verbunden sein. Hierbei kann der nur teilweise abgekühlte fluide Wärmeträger einer jeweils oberen in die jeweils untere Vorrichtung einströmen und weiter abgekühlt werden, wobei ein wesentlich höherer Gehalt an thermischer Energie des Wärmeträgers genutzt und ein wesentlich höheres Drehmoment erzeugt wird.
Die Bodengruppe 4 weist eine Grundplatte 6 auf, an welcher drei Magnete 7, 8 und 9 angeordnet sind.
Die Magnete 7, 8 und 9 bilden jeweils ein Joch aus, durch welches sich mit geringem Abstand zu diesem ein Ring 10 erstreckt, welcher drehfest mit der Abtriebswelle 5
verbunden ist. Dies ist in den Figuren 21a und 21b gezeigt, in welchen in senkrechter seitlicher Ansicht sowie in schräger seitlicher Ansicht der Magnet 7 mit einem Joch 25 sowie sich darin erstreckendem Ring 10 gezeigt ist.
Der Ring 10 besteht aus einem Material, auf welches der Magnet eine Anziehungskraft ausübt und bei welchem unter thermischem Einfluss diese Anziehungskraft des Magneten nachlässt. Beispiele für derartige Materialien sind
paramagnetische Materialien, welche bei Erwärmung über deren Curie-Temperatur im Wesentlichen diamagnetisch werden und welche nach Abkühlung unter deren Curie-Temperatur wieder im Wesentlichen paramagnetisch werden.
Stellvertretend für die Magnete 7, 8 und 9 zeigt Figur 16a den Magneten 7 in senkrechter seitlicher Ansicht sowie in schräger seitlicher Ansicht. Der Magnet 7 weist ein Joch 25 auf .
In bevorzugten Ausführungsformen können die Magnete 7, 8 und 9 jeweils mehr als ein Joch aufweisen. So zeigt die Figur 16b in senkrechter seitlicher Ansicht sowie in schräger seitlicher Ansicht einen Magneten 7 mit drei übereinander angeordneten Jochs 26, 27, und 28. Ein besonders bevorzugtes Material umfasst im Ring
Gadolinium oder besteht sogar aus Gadolinium.
Am bevorzugtesten ist das Material metallisches Gadolinium mit einer Reinheit von wenigstens 99.995 %, welches eine Curie-Temperatur von etwa 16,6° Celsius hat.
Durch thermische Einwirkung auf zumindest einen Bereich des Materials, hier auf einen Bereich des Gadoliniums, wird die Anziehungskraft des Magneten geschwächt, wobei sich das Material Gadolinium während der thermischen Einwirkung vorzugsweise nicht in supraleitendem Zustand befindet und vorzugsweise vor der thermischen Einwirkung paramagnetische Eigenschaften und nach der thermischen Einwirkung
diamagnetische Eigenschaften aufweist.
Geringe Spaltmaße in axialer Richtung zwischen der
Oberfläche des Rings 10 und der Oberfläche des Jochs des Magneten 7, 8 und 9, vorzugsweise von weniger als 1 mm, lassen eine besonders vorteilhafte Krafteinwirkung zu.
Besonders bevorzugt beträgt der Abstand der Oberfläche des Rings 10 zum Joch des Magneten weniger als 0,7 mm. Bevorzugt sind die Magnete 7, 8 und 9 als Permanentmagnete ausgebildet und weisen, wie aus den Figuren 10 bis 13 am besten zu erkennen ist, jeweils seitliche Abschirmungen 11 und 12 aus, welche vorzugsweise aus magnetischem
Abschirmblech bestehen.
Figur 10 zeigt eine Aufsicht auf den nachfolgend
beispielhaft beschriebenen Magneten 7, welcher den
Magnenten 8 und 9 im wesentlichen gleicht.
Der Magnet 7 ist in dieser Figur in radialer Richtung auf die Vorrichtung zu gesehen dargestellt.
In Figur 11 ist eine Seitenansicht des Magneten 7, somit eine Aufsicht in tangetialer Richtung auf den Magneten, und in Figur 12 eine Aufsicht auf den Magneten 7 in negativer radialer Richtung, somit von der Vorrichtung weg weisend gesehen, gezeigt und Figur 13 lässt eine Aufsicht auf den Magneten 7 von oben her erkennen.
Die Abschirmbleche 11 und 12 bestehen aus magnetisch besonders gut leitendem Metall und schließen das Magnetfeld im Bereich zwischen den beiden Armen 13 und 14 des Jochs der Magnete 7, 8 und 9 ein.
Das sich zwischen den Armen 13 und 14, somit innerhalb des Jochs, ergebende Magnetfeld ist von seiner Stärke her in den Figuren 14 und 15 gezeigt. Figur 14 zeigt eine Darstellung des Verlaufs des
Magnetfelds in einem Magneten der erfindungsgemäßen
Vorrichtung innerhalb der auch als Polschuhe bezeichntetn Armen 13 und 14 des Magneten 7 in radialer Richtung
verlaufend zum einen in einem Abstand von ungefähr 0,7 mm vom jeweiligen Arm 13, 14 und zum anderen in axialer
Richtung der Mitte zwischen den Armen 13, 14 verlaufen, wobei beide Messungen jeweils etwa in der Mitte in
tangentialer Richtung zwischen den Arment 13, 14
vorgenommen wurden.
Figur 15 gibt eine Darstellung des Verlaufs des Magnetfelds 7 innerhalb der Arme 13, 14 des Magneten wieder in
tangetialer Richtung verlaufend zum einen in einem Abstand von ungefähr 0,7 mm vom Arm 13, 14 und zum anderen in axialer Richtung in der Mitte zwischen den Armen verlaufen, wobei beide Messungen jeweils auch etwa in der Mitte in radialer Richtung zwischen den Armen vorgenommen wurden.
Wie aus diesen Figuren gut zu erkennen ist, ist das
Magnetfeld sehr stark zwischen den Armen 13 und 14
konzentriert und weist zwischen den Armen 13 und 14 ein ausgeprägtes Plateau auf.
Das Magnetfeld liegt bei der dargestellten Ausführungsform im Bereich dieses Plateaus mit dessen Flussdichte zwischen etwa 1500 mT und 1800 mT und in der Mitte bei ca. 1600 m .
Erfindungsgemäß sind die Werte der magnetischen Flussdichte nicht beschränkt und können bevorzugt bei mehr als 1, 6 T, bevorzugter bei mehr als 10 T und am bevorzugtesten bei mehr as 20 T liegen.
Durch den starken Abfall des Magnetfeldes kann dessen
Einfluss räumlich beschränkt werden und wird ein besonders günstiger Kraftverlauf in Bezug auf den Ring 10 erreicht, wie dies nachfolgend unter Bezugnahme auf Figur 3
beschrieben wird, wobei Figur 3 ein Detail einer radial verlaufenden Schnittdarstellung der in Figur 2
dargestellten erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Ebene, welche durch die Geraden A A' aufgespannt wird, zeigt .
Zwischen den Armen 13, 14 des Magneten 7 erstreckt sich der Ring 10, welcher um die Abtriebswelle 5 drehbar gelagert ist und sich folglich im Joch 25 des Magneten 7 frei drehen kann .
Wenn die Vorrichtung 1 im thermischen Gleichgewicht ist, dies bedeutet, wenn alle deren Bestandteile in etwa die gleiche Temperatur aufweisen, bleibt der Ring 10 in Ruhe und dreht sich nicht.
Wird jedoch mit der Zuleitung 15 ein thermischer
Energieträger zugeführt, beispielsweise ein fluider
thermischer Energieträger, kann mit diesem Energieträger das Material des Rings 10 erwärmt werden und da dieser Energieträger im Magneten oder zumindest in der Nähe des Magneten zugeführt wird, tritt eine Erwärmung des Materials des Rings 10 in diesem Bereich auf und bei Überschreiten der Curie-Temperatur findet ein Übergang aus dem
paramagnetischen in den diamagnetischen Zustand statt. Im diamagnetischen Zustand verliert der Magnet die
Anziehungskraft und der Ring 10 wird mit dessen
paramagnetischen Teil stetig in den Magneten 7 hinein gezogen und kann nach Erwärmung den Magneten
anziehungskraftfrei verlassen. Hierdurch wird ein Drehmoment erzeugt, welches mittels der Tragarme 17 bis 23 auf die Abtriebswelle 5 über jeweilige Träger 24 bis 29 übertragen wird.
Um einen besonders guten Wärmeeintrag sicher zu stellen, kann der Ring 10 sich radial erstreckende Rippen 16 aufweisen, zwischen welchen jeweils Öffnungen für den
Durchtritt des thermischen Energieträger definiert werden, die Kanäle 65 bilden.
Die Figuren 23a, 23b, 23c und 23d zeigen, jeweils in radialer Draufsicht sowie in schräger Schnittrichtung die sich radial erstreckenden Rippen 16 mit sich zwischen diesen Rippen 16 erstreckenden Kanälen 65, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur jeweils eine mit dem Bezugszeichen 65 versehen ist.
Im Falle der Ausführungsform gemäß Figur 23a weisen die Rippen 16 des Ringes 10 im Wesentlichen eine rippenförmige Gestalt auf. Die für den Wärmeaustausch zwischen
thermischem Energieträger und Ring 10 verfügbare Oberfläche wird gegenüber einem Ring mit einem Hohlraum deutlich vergrößert .
Die Kanäle 65 des Ringes 10 gemäß Figur 23b sind
untereinander und nebeneinander jeweils auf gleicher Höhe angeordnet, während die Kanäle 65 in Figur 23c
gegeneinander versetzt sind. Die Kanäle der Ausführungsform des Ringes gemäß Figur 23d sind mehrere seitlich nebeneinander angeordnete, sich in axialer Richtung erstreckende Hohlräume. Die Ausführungsform des Ringes 10 gemäß Figur 23d erlaubt es, dem Ring 10 den fluiden thermischen Energieträger in axialer beziehungsweise vertikaler Richtung zuzuführen. Nach Durchfließen des Ringes 10 in im Wesentlichen axialer Richtung verlässt der fluide thermische Energieträger den Ring 10 an dessen Unterseite. Zur Ermöglichung der axialen Flussrichtung sind in Ober- und Unterseite des Ringes 10 Bohrungen oder Löcher vorgesehen. Hierdurch kann der Ring 10 an diesen Stellen je nach Temperatur des zugeführten Fluids erwärmt oder auch abgekühlt werden.
Der radiale Verlauf der Kanäle 65 ist in Figur 20 in drei verschiedenen Ausführungsformen gezeigt. Figur 20 zeigt in senkrechter Draufsicht einen Schnitt in radialer Richtung durch den Magneten 7 auf Höhe des Jochs mit in dieses Joch eingelegtem Ring 10. Die drei Verläufe des jeweils
exemplarisch gezeigten Kanals 65 sind alternativ zu
verstehen. In der oben gezeigten Ausführungsform verläuft der Kanal 65 in radialer Richtung, während der Kanal 65 der in der Mitte gezeigten Ausführungsform gegen die radiale Richtung um einen Winkel geneigt ist. Der Kanal 65 der im unteren Bereich der Figur 20 gezeigten Ausführungsform verläuft gegenüber der radialen Richtung gekrümmt. Jede dieser Ausführungsformen kann in einem erfindungsgemäßen Ring verwirklicht werden, ohne dass dabei die jeweils anderen Ausführungsformen mit verwendet sein müssen. Der Fall mehrerer parallel verlaufender, gegen die radiale Richtung gekrümmter Kanäle 65 ist in Figur 22 gezeigt. Die Pfeile in den Kanälen 65 zeigen die Flussrichtung des fluiden thermischen Energieträgers im Inneren des Ringes 10.
Die Zuführung des fluiden thermischen Energieträgers erfolgt mittels Düsen 60, die sich an der inneren Rückseite des Jochs 25 befinden. Die Lage dieser Düsen innerhalb des Jochs 25 des Magneten 7 ist in Figur 17a in senkrechter seitlicher Draufsicht und in Figur 17b in schräger
seitlicher Draufsicht ohne in das Joch 25 eingelegten Ring gezeigt . Figur 17c zeigt, durch Pfeile angedeutet, die Fließrichtung des aus den Düsen 60 des Magneten 7 austretenden fluiden thermischen Energieträgers.
Figur 18a zeigt in senkrechter seitlicher Draufsicht den Magneten 7 mit Düsen 60, wobei der Ring 10 in das Joch 25 des Magneten 7 eingelegt ist. Der gleiche Sachverhalt ist in Figur 18b i9n schräger seitlicher Ansicht gezeigt, wobei der Ring 10 keine Kanäle 65 bzw. Rippen 16 in seinem
Inneren umfasst, sondern lediglich einen durchgehenden Hohlraum.
Figur 19b zeigt in Detailansicht einen axialen Schnitt durch das Joch eines Magneten 7 mit Düsen 60 und
eingelegtem Ring 10, wobei die Pfeile in Figur 19b die Fließrichtung des fluiden thermischen Energieträgers zeigen, während der gezeigte Bereich des Ringes 10 im Joch des Magneten 7 befindet. Dort fließt der fluide thermische Energieträger in im Wesentlichen radialer Richtung.
In den Bereichen des Ringes 10, die sich außerhalb des oder der Magneten befinden fließt der fluide thermische
Energieträger im Wesentlichen in tangentialer Richtung, wie es in Figur 19a gezeigt ist.
Figur 24 zeigt eine Ausführungsform des Ringes 10, bei welcher ein Träger 70 mit einer Beschichtung 71 versehen ist, in welche partikuläres oder pulverförmiges
paramagnetisches Material eingebettet ist, welches als eingebettet und partikulär aus Figur 24 als helle Teilchen, umgeben von dunklerem Kunststoff zu erkennen ist.
Alle vorstehend dargestellten Ausführungen des Rings 10 können an den Oberflächen des Rings die vorstehend
dargestellte Beschichtung 71 aufweisen. Bei diesen
Ausführungsformen entspräche die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Rings 10 dann dem Träger 70, auf welchen dann die Beschichtung 71 aufgebracht ist.
Bevorzugte Materialien für den Träger 70 sind Kunststoff oder Metall, Verbundwerkstoffe, insbesondere
Verbundwerkstoffe, in welche Glasfasern und/oder
Carbonfasern, insbesondere nanosized Carbon-Partikel eingebettet sind.
Bevorzugte Materialien für den Träger 70 sind in einer in den Figuren nicht dargestellten Ausführungsform Kunststoff oder Metall, mit partikulärem paramagnetischem Material versetzter Kunststoff sowie mit partikulärem paramagnetischem Material versetzte Verbundwerkstoffe, insbesondere Verbundwerkstoffe, in welche Glasfasern und/oder Carbonfasern, insbesondere nanosized Carbon- Partikel eingebettet sind, insbesondere auf die vorstehend für die Beschichtung 71 beschriebenen Weise eingebettet sind .
Als Beschichtung 71, welche die partikulären
paramagnetischen Teilchen umfasst, insbesondere auch umgibt oder einbettet, wird neben den vorstehend bezeichneten Materialien auch alternativ Wood-Material, insbesondere Woodsches Metall oder Wood-Alloy verwendet, in welches das paramagnetische Material eingebettet ist. Als Wood-Alloy sind niedrigschmelzende Wismuth-Legierungen verwendbar, in welche das paramagnetische Material so einbettbar ist, dass dieses durch den Vorgang des Einbettens im Wesentlichen seine paramagnetischen Eigenschaften nicht verliert, dies bedeutet insbesondere, dass sich dessen Curie-Temperatur um nicht mehr als 5 Kelvin, vorzugsweise um weniger als 1 Kelvin und am bevorzugtesten um weniger als 0,5 Kelvin ändert .
Woodsches Metall besteht beispielhaft aus 50 Gew . -% Bi (Bismut) , 25 Gew.-% Pb (Blei) , 12,5 Gew.-% Cd (Cadmium) , 12,5 Gew.-% Sn (Zinn) . Alternativ zu Woodschem Metall oder einer Woodschen Legierung kann auch eine Form des Roses Metall verwendet werden, um das paramagnetische Material einzubetten. Die vorstehend beschriebenen Komposite, dies bedeutet Werkstoffe, in welche das paramagnetische Material eingebettet vorliegt, bei welchen das paramagnetische
Material in eines der vorstehend beschriebenen
Trägermaterialien eingebettet wird, können entweder als Beschichtung ausgebildet sein oder der Ring 10 kann
vollständig selbst aus diesen Kompositen hergestellt sein. Hierdurch wird möglich, eine erhöhte Menge an
paramagnetischem Material im Ring 10 zu inkorporieren.
Ferner kann der Ring 10 an verschiedenen Stellen
verschiedene Verbundmaterialien, in welchen das
paramagnetische Material eingebettet ist, umfassen, um auf diese Weise beispielsweise lokal erhöhten
Festigkeitsanforderungen durch verschiedene eingebettete Fasern bzw. Faserwerkstoffe und/oder verschiedene
Konzentrationen von eingebetteten Fasern oder
Faserwerkstoffen zu entsprechen.
Ohne Cadmium, dafür mit 25 % Sn, heißt die vorstehend als Woodsches Metall beschriebene Legierung Roses Metall und schmilzt bei etwa 94 °C.
Im Falle der Ausführungsform mit im Wesentlichen axialer Flussrichtung des fluiden thermischen Energieträgers sind in der Beschichtung 71 des Ringes 10 in der Ober- und der Unterseite Bohrungen oder Löcher vorgesehen, um Zu- und Abfluss des fluiden thermischen Energieträgers zu
ermöglichen .
In radialer Richtung hinter und unter dem Ring 10 findet sich ein Auffangbecken 30 für den thermischen
Energieträger, von welchem aus der thermische Energieträger über dem Auffangbecken zugeordnete Ableitungen 31 aus der Vorrichtung 1 herausgeführt werden kann. Auf diese Weise wird durch die Zuführung des thermischen Energieträgers mittels der Zuleitung 15 innerhalb oder in der Nähe des Magneten 7 eine erste Einrichtung zur
Veränderung der Temperatur des Materials Gadolinium
definiert.
Alternativ kann die erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur 15 des bewegbaren Materials 10 einen Strahlung umfassenden thermischen Energieträger mit dem Material 10 in Kontakt treten lassen. Hierzu können beispielsweise anstelle des Auffangbeckens 30 in den Figuren nicht
dargestellte aber dem Fachmann bekannte optische
Strahlungsführungen, wie Linsen, Lichtleiter,
Spiegelsysteme, insbesondere auch punktförmige oder
kreisförmige Strahlungsquellen fokussierende Parabolspiegel in der Vorrichtung 1 oder in der Nähe der Vorrichtung 1 angeordnet sein.
Die Ummantelung 2 kann in dieser Ausführungsform
transparent ausgeführt sein oder sogar weg gelassen werden .
Zur Verbesserung der Absorptionseigenschaften kann das Material des Rings farbig auf die Strahlung abgestimmt absorbierend ausgebildet oder mit einer farbigen Schicht versehen sein oder auch eine schwarze Beschichtung
aufweisen .
Bevorzugt sollte jedoch unabhängig vom Energieträger mit einer solchen ersten Einrichtung zur Veränderung der
Temperatur des bewegbaren Materials 10 die Temperatur von Bereichen des Materials 10 mit Hilfe des thermischen Energieträgers über dessen Curie-Temperatur angehoben werden .
Nachfolgend wird auf Figur 4 Bezug genommen, welche eine Schnittdarstellung der in Figur 2 dargestellten
erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 in einer Ebene zeigt, welche senktrecht zur Abtriebswelle der Vorrichtung
verläuft. Bereits eine Anordnung, in welcher nur thermische Einrichtungen zur Erhöhung der Temperatur von Bereichen des Materials des Rings 10 vorhanden sind kann beachtliche
Leistungen erreichen und es können auf diese Weise bei dem angegebenen Magnetfeld von ca. 1600 mT und einem Ring 10 mit einem Durchmesser von ca. 70 cm in dessen äußerem Rand Leistungen von ca. 200 W pro Magent erhalten werden.
Wird das Magenetfeld erhöht, können wesentlich höhere
Leistungen, beispielsweise von mehr als einem kW pro Magnet erreicht werden. Auch größere Durchmesser des Rings 10, beispielsweise von einem bis zu mehreren Metern führen zu einem stärkeren Drehmoment und können verwendungsabhängig von Vorteil sein.
Wenn mit einer derartigen ersten Einrichtung zur
Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials 10 die Temperatur von Bereichen des Materials 10 mit Hilfe des thermischen Energieträgers angehoben wird, können mit einer zweiten derartigen Einrichtung, insbesondere mit einem fluiden Energieträger mit niedrigerer Temperatur auch die erwärmten Bereiche wieder abgekühlt werden. Derartige zweite Einrichtungen 32, 33 und 34, insbesondere mit einem fluiden Energieträger mit niedrigerer Temperatur, mit welchen die erwärmten Bereiche des Rings 10 wieder abgekühlt werden, sind Figur 4 ebenfalls zu entnehmen.
Mittels Zuleitungen 35 wird ein fluider Energieträger mit einer Temperatur unterhalb der Curie-Temperatur des
Materials des Rings 10 den zweiten Einrichtungen 32, 33 und 34 zugeführt und von diesen aus durch die Rippen 16 des Rings 10 geführt, um diesen unter dessen Curie-Temperatur abzukühlen .
Auf diese Weise bringt die zweite Einrichtung zur
Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials den thermischen Energieträger, insbesondere den fluiden
thermischen Energieträger mit dem Material des Rings 10 in Kontakt und wird die Temperatur von Bereichen des Materials des Rings 10 mit Hilfe des thermischen Energieträgers unter dessen Curie-Temperatur abgesenkt.
Diese zweite Einrichtung 32, 33, 34 ist jeweils in der Nähe des zugehörigen Magneten 7, 8, 9 angeordnet und erlaubt es auf diese Weise, das abgekühlte Material des Rings 10 dem jeweils nächsten Magneten 8, 9, 7 wieder zuzuführen.
Die zweite Einrichtung 32, 33, 34 ist jeweils in einem Bereich angeordnet, in welchem das magnetische Feld auf einen Wert von weniger als 50 %, vorzugsweise von weniger als 10 % und am bevorzugtesten von weniger als 1 % relativ zu dem maximalen Feld innerhalb des Jochs des Magneten 7, 8, 9 abgefallen ist. Hinter oder unterhalb der zweiten Einrichtungen 32, 33, 34, befinden sich Öffnungen 36, 37, 38 in der Bodenplatte 3 der Bodengruppe 4, welche den thermischen Energieträger
aufnehmen, nachdem dieser durch den Ring 10, insbesondere durch die durch die Rippen 16 definierten Öffnungen im des Rings 10 getreten ist.
Besser sind diese Öffnungen sowie deren relative Anordnung Figur 5 zu entnehmen, welche eine Draufsicht auf die in Figur 4 dargestellte Schnittdarstellung, von oben her gesehen zeigt.
Die im Wesentlichen als Wanne ausgebildete Bodengruppe 3 fängt den fluiden, bevorzugt flüssigen thermischen
Energieträger der zweiten Einrichtungen 32, 33, 34 auf und führt diesen mittels einer Ableitung 39 aus der Vorrichtung 1 heraus, sodass dieser entweder weiteren erfindungsgemäßen Vorrichtungen zur Verfügung gestellt werden kann soweit dessen Temperatur unter der Curie-Temperatur des Materials des Rings 10 der jeweiligen weiteren erfindungsgemäßen
Vorrichtung 1 liegt oder auch einfach nur abgeführt werden kann .
Nachfolgend wird auf Figur 6 Bezug genommen, welche Teile der Verschlauchung der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit teilweise dargestellten externen Anschlüssen 40, 41 und 42 in einer perspektivischen Aufsicht auf die Bodenplatte schräg von oben zeigt. Der externe Anschluss 40 führt den zweiten thermischen
Energieträger zu, welcher innerhalb der Bodengruppe 3 mit einer Leitung 43, insbesondere einer thermisch isolierten Leitung, mittels eines Verteilerblocks 43 den Zuleitungen
35 zugeführt wird, welche bevorzugt ebenfalls thermisch isoliert ausgeführt sind.
Der externe Anschluss 41 führt den ersten thermischen
Energieträger zu, welcher innerhalb der Bodengruppe 3 mit einer Leitung 45, insbesondere einer thermisch isolierten
Leitung, mittels eines Verteilerblocks 46 den Zuleitungen
15 zugeführt wird, welche bevorzugt ebenfalls thermisch isoliert ausgeführt sind.
Zum besseren Verständnis sind die Magnete 7, 8 und 9 nicht gezeigt, da diese jeweils deren zugeordente Auffanbecken 30 verdecken würden, von den Auffangbecken führen jeweils Ableitungen 47 den ersten thermischen Energieträger, nachdem dieser durch den Ring 10 getreten ist, zu einem Verteilerblock 48, von welchem aus dieser mit einer
Ableitung 49 zu dem externen Anschluß 42 geleitet wird. Auf diese Weise ist zu erkennen, wie die Zu- und
Ableitungen der Vorrichtung 1 seitlich angeordnet sind und deren axiale Kaskadierbarkeit unterstützen.
Nachfolgend wird auf Figur 7 Bezug genommen, welche eine Schnittdarstellung eines Details der Abtriebswelle 5 mit Teilen der Tragarme 17 bis 24 sowie der daran befestigten Träger 24 bis 29 und des oberen Halterings 50 in
perspektivischer Darstellung schräg von oben zeigt. Der obere Haltering Stabilisert die Tragarme jeweils sowohl in tangetnialer als auch in axialer Richtung der Vorrichtung 1 und ermöglicht auf diese Weise eine mechanisch sehr präzise Führung des Rings 10 durch die Magnete 7, 8 und 9. Ein zentrales Lager 51, welches in Figur 8 detaillierter dargestellt und mit Bezug auf diese Figur nachfolgend noch detaillierter beschrieben werden wird sowie eine Welle, insbesondere Abtriebswelle, 5 nimmt das von dem Material des Ring 10 erzeugte Drehmoment auf.
Das zentrale Lager 51 ist auf einem Stator 52 gehalten, welcher in der Bodengruppe 3 befestigt ist und an dessen oberen Ende zwei Lager 53, 54 als Teil des zentralen Lagers 51 befestigt sind.
An der Außenseite der Lager 53 und 54 ist eine Tasse 55 gehalten, von welcher sich sowohl die Abriebswelle 5 axial als auch die Tragarme 17 bis 23 radial erstrecken.
In einer weiteren, in den Figuren nicht dargestellten
Ausführungsform ist der Stator 52 als Hohlwelle ausgeführt und erstreckt sich die Abtriebswelle 5 von der Tasse 55 aus nicht nur axial nach oben sondern auch durch den als
Hohlwelle ausgebildete Stator 52 in dessen Innerem durch die Bodengruppe 3 nach außen, sodass die Abtriebeswelle 5 sowohl oberhalb der Vorrichtung 1 als auch unterhalb der Vorrichtung 1 Drehmomenten übertragen kann.
Hierzu ist in Figur 9 die Öffnung 56 dargestellt, durch welche sich der sich axial nach unten erstreckende Teil der Abtriebswelle 5 durch die Bodengruppe 3 und insbesondere auch durch deren Bodenplatte 6 erstreckt.
Ohne Beschränkung der Allgemeinheit kann die
erfindungsgemäße Vorrichtung in Kraftwerken oder auch insbesondere in der chemischen Industrie zur Nutzung der Abwärme chemischer Reaktionen verwendet werden.
Bei mobilen Anwendungen kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung 1 auch zur Nutzung der Abwärme von
Brennkraftmaschinen, insbesondere der Abwärme von Abgasen von Brennkraftmaschinen oder der Wärme des fluiden
Kühlmittels der Brennkraftmaschine verwendet werden.
Im stationären Einsatz kann die erfindungsgemäße
Vorrichtung 1 zur Nutzung häuslicher Abwärme, insbesondere der Abwärme von Abgasen von Heiz- und
Klimatisierungseinrichtungen verwendet werden.
Auch die Nutzung geothermischer Wärme liegt im Rahmen der Erfindung .
Bezugs zeichenliste
1 erfindungsgemäße Vorrichtung
2 Ummantelung
3 Deckelteil
4 Bodengruppe
5 Abtriebswelle
6 Bodenplatte
7 Magnet
8 Magnet
9 Magnet
10 Ring
11 Abschirmblech
12 Abschirmblech
13 Arm
14 Arm
15 Zuleitung
16 Rippen
17 Tragarm
18 Tragarm
19 Tragarm
20 Tragarm
21 Tragarm
22 Tragarm
23 Tragarm
24 Träger
25 Joch
26 Joch
27 Joch
28 Joch
29 Träger
30 Auffangbecken
31 Ableitung
32 zweite Einrichtung zur Veränderung der Temperatur 33 zweite Einrichtung zur Veränderung der Temperatur
34 zweite Einrichtung zur Veränderung der Temperatur
35 Zuleitung
36 Öffnung
37 Öffnung
38 Öffnung
39 Ableitung
40 externer Anschluss
41 externer Anschluss
42 externer Anschluss
43 Leitung
44 Verteilerblock
45 Leitung
46 Verteilerblock 47 Ableitung
48 Verteilerblock
49 Ableitung
50 Haltering
51 zentrales Lager
52 Stator
53 Lager
54 Lager
55 Tasse
56 Öffnung
60 Düsen
65 Kanal
70 Träger
71 Beschichtung

Claims

Vorrichtung (1) zur Erzeugung einer Bewegung,
vorzugsweise einer Kreisbewegung, mit zumindest einem Magneten (7, 8, 9),
einem in der Nähe des Magneten (7, 8, 9) oder im
Magneten (7, 8, 9) angeordneten Material (10), auf welches der Magnet (7, 8, 9) eine Anziehungskraft ausübt und bei welchem durch thermische Einwirkung auf zumindest einen Bereich des Materials (10) die
Anziehungskraft des Magneten (7, 8, 9) geschwächt wird, wobei sich das Material (10) während der
thermischen Einwirkung vorzugsweise nicht in
supraleitendem Zustand befindet und vorzugsweise vor der thermischen Einwirkung paramagnetische
Eigenschaften und nach der thermischen Einwirkung diamagnetische Eigenschaften aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, bei welcher der
Magnet (7, 8, 9) mindestens ein Joch (25, 26, 27, 28) ausbildet, welches das Material (10) zumindest
bereichsweise umgibt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, welche
innerhalb oder in der Nähe des Magneten (7, 8, 9) eine erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des Materials (10) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, bei welcher die erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des
bewegbaren Materials (10) einen thermischen
Energieträger, insbesondere einen Strahlung umfassenden thermischen Energieträger mit dem Material (10) in Kontakt treten lässt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3 oder 4, bei welcher die erste Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials (10) einen thermischen
Energieträger, insbesondere einen fluiden thermischen Energieträger in Kontakt mit dem Material (10) bringt.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 3, 4 oder 5, bei welcher mittels der ersten Einrichtung zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials (10) die
Temperatur von Bereichen des Materials (10) mit Hilfe des thermischen Energieträgers über dessen Curie- Temperatur angehoben wird.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, welche in der Nähe des Magneten (7, 8, 9) eine zweite Einrichtung (32, 33, 34) zur Veränderung der
Temperatur des Materials (10) umfasst.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 7, bei welcher die zweite Einrichtung (32, 33, 34) zur Veränderung der Temperatur des Materials (10) in einem Bereich
angeordnet ist, in welchem das magnetische Feld auf einen Wert von weniger als 50 %, vorzugsweise von weniger als 10 % und am bevorzugtesten von weniger als 1 % relativ zu dem maximalen Feld innerhalb des Jochs (25, 26, 27, 28)des Magneten (7, 8, 9) abgefallen ist.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die zweite Einrichtung (32, 33, 34) zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials (10) einen thermischen Energieträger, insbesondere einen fluiden thermischen Energieträger mit dem
Material (10) in Kontakt bringt.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher mittels der zweiten Einrichtung (32, 33, 34) zur Veränderung der Temperatur des bewegbaren Materials (10) die Temperatur von Bereichen des
Materials (10) mit Hilfe des thermischen
Energieträgers unter dessen Curie-Temperatur abgesenkt wird .
11. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Material (10) relativ zu dem Magneten (7, 8, 9) bewegbar, vorzugsweise auf einer Kreisbahn bewegbar bzw. drehbar angeordnet ist.
12. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Material (10) ringförmig ausgebildet ist und vorzugsweise Öffnungen für das Hindurchbewegen des thermischen Energieträgers aufweist.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 12, bei welcher der thermische Energieträger mittels an der Rückseite des zumindest einen Jochs (25, 26, 27, 28) des Magneten (7, 8, 9) angeordnete Düsen (60) durch seitliche
Öffnungen des ringförmig ausgebildeten Materials (10) in Kanäle (65) im Inneren des Materials (10)
eingeführt wird. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei die Kanäle (65) sich in radialer Richtung im Inneren des
Materials (10) erstrecken. 15. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei die Kanäle
(65) sich in einer um einen Winkel gegen die radiale Richtung geneigten Richtung erstrecken.
16. Vorrichtung (1) nach Anspruch 13, wobei die Kanäle
(65) sich in radialer Richtung gekrümmt erstrecken.
17. Vorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Kanäle sich im Wesentlichen in axialer
Richtung erstrecken.
18. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Magnet (7, 8, 9) und vorzugsweise die erste und/oder die zweite Einrichtung (32, 33, 34) zur Veränderung der Temperatur stationär angeordnet sind.
19. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher das Material (10) Gadolinium umfasst.
20. Vorrichtung (1) nach Anspruch 19, bei welcher das
Material metallisches Gadolinium mit einer Reinheit von wenigstens 99.995 % umfasst.
21. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Material (10) einen mit einer Beschichtung (71) beschichteten Träger (70) umfasst.
22. Vorrichtung (1) nach Anspruch 21, wobei der Träger (70) Kunststoff, bevorzugt mit Metall versetzten
Kunststoff, besonders bevorzugt nanosized Carbon umfasst .
23. Vorrichtung (1) nach Anspruch 21, wobei die
Beschichtung ein Wood-Material, bevorzugt Woodsches oder Roses Metall umfasst.
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher der Magnet (7, 8, 9) ein Permanentmagnet ist .
Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend eine Vielzahl von Magneten (7, 8, 9) und eine Vielzahl von ersten und zweiten thermischen
Einrichtungen (32, 33, 34) .
26. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend ein zentrales Lager (51) und eine Welle zur
Aufnahme des von dem Material (10) erzeugten
Drehmoments, welche axial mit weiteren Vorrichtungen verbindbar ist. 27. Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei welcher die Zu- (15) und Ableitungen (31) seitlich angeordnet sind.
28. Motor, umfassend eine Vorrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche. Generator, umfassend eine rrichtung (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 27 als Energiewandler in Kraftwerken,
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 27 zur Nutzung der Abwärme chemischer Reaktionen .
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 27 zur Nutzung der Abwärme von
Brennkraftmaschinen, insbesondere der Abwärme von Abgasen von Brennkraftmaschinen oder der Wärme des fluiden Kühlmittels der Brennkraftmaschine.
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 27 zur Nutzung häuslicher Abwärme, insbesondere der Abwärme von Abgasen von Heiz- und Klimatisierungseinrichtungen .
Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 27 zur Nutzung geothermischer Wärme.
35. Verwendung einer Vorrichtung (1) nach einem der
Ansprüche 1 bis 27 für den Antrieb eines elektrischen Generators zur Erzeugung elektrischer Energie.
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