DE3802373A1

DE3802373A1 - Magnetkraftmotor

Info

Publication number: DE3802373A1
Application number: DE19883802373
Authority: DE
Inventors: Johann Reiter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-01-27
Filing date: 1988-01-27
Publication date: 1988-08-04

Description

Der Magnetkraftmotor ist ein mit Gleichstrom betriebenes Elek tromagnetsystem, bei dem durch Ablenkung der Magnetpole des Ro tors eine synchrone Verschiebung der Magnetfelder im Stator und damit eine andauernde Rotation des Rotors ermöglicht wird. Die ses Magnetsystem benötigt niedrige Gleichspannungen und ist demnach für Akku-Betrieb bestens geeignet.

Bekannt ist die Funktion eines üblichen Gleichstrommotors, bei dem stromdurchflossene Leiter des Ankers im Magnetfeld abgelenkt werden. Bei normaler Drehzahl und je nach Leistung baut sich zur Klemmspannung eine Gegen-EMK auf, die nur wenige Volt un ter der Klemmenspannung liegt. Diese Gegen-EMK (Dynamoeffekt) steht der zugeführten Spannung entgegen und bedeutet eine Lei stungsminderung, die durch eine hohe Klemmenspannung ausgegli chen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein System zu ent wickeln bei dem keine Gegen-EMK auftritt oder zumindest diese elektrischen Verluste so gering wie möglich zu halten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Hauptanspruch mit seinen kennzeichnenden Merkmale 1, 2, 3, 4 und 5 gelöst.

Ein Drehstrom-Kurzschlußläufer mit einer Leistung von 0,6 KW bildet die Grundlage für das entwickelte Versuchsmodell. Sein Stator mit 36 Zähnen und Nuten nimmt je Zahn zwei Hälften einer im Uhrzeigersinn gewickelten Magnetspule auf, deren Anfang und Ende an die mit A und E bezeichneten Ausgangspunkte der elek tronischen Schaltung auf den Platinen geführt werden. Elektro magnet und Platine ergeben zusammen eine Schaltungseinheit und wird numerisch mit 1 bezeichnet, jede weitere in Folge mit 2-36. Der elektronische Kollektor besteht aus 36 Platinen mit je einer elektronischen Schaltung und einem schwarzen Kunststoffrohr mit der Länge einer Platine, einem Innendurchmesser von 62 mm und einer Wandstärke von 7 mm, an dessen Außenumfang längsachsig 36 vier mm tiefe Nuten und je Nut 2 senkrechte Durchbohrungen angebracht sind. Den Abschluß an beiden Enden bilden 2 Messing ringe mit je 36 Bohrungen an den Umfangsflächen, in die ebenso viele Kontaktstifte eingepreßt sind. Diese bieten den steckbaren Platinen festen Sitz und dienen der Kontaktaufnahme und Span nungsversorgung der elektronischen Schaltung. Die Nuten er leichtern das Einführen der Platinen und die Nutentiefe ge währleistet den an ihrer Unterkante platzierten Reflex-Tran sistoren einen Plansitz am Innenumfang des Kunststoffrohres. Je 36 dieser Reflex-Transistoren bilden so 2 parallele Ring flächen, von denen eine als Südpol- und die andere als Nord polschalter fungieren, gemäß Nebenanspruch 3. und Bild 3. Eine schwarze Kunststoffwalze mit einem Durchmesser von 60 mm und der Länge einer Platine rotiert mit der Rotorwelle im Kunststoffrohr des elektronischen Kollektors. Auf der Walzen oberfläche befinden sich entlang der beiden Ringflächen je 2 Reflektorstreifen mit einer Länge von je 6 Reflex-Transistoren, wobei sich zum Walzendurchmesser 2 horizontal und zu diesem 2 vertikal gegenüber stehen. So entstehen durch Parallelschaltung von je 6 Einzelmagneten im Stator 4 Magnetpole mit der Polari tätsfolge: Südpol-Nordpol-Südpol-Nordpol. Zwischen den Süd- und Nordpol-Reflektorstreifen liegen jeweils 3 Reflex- Transistoren und damit 3 Einzelmagneten unbeschaltet und bilden den Umpolungsbereich. Stehen die Magnetpole des Rotors genau unter diesen Bereichen, so wird deren eines Teil von den sich gegenüberliegenden, gleichnamigen Polen abgestoßen und deren anderes Teil von Polen ungleichnamiger Polarität angezogen, wo bei letztere die Drehrichtung bestimmen. Dies bewirkt eine Ab lenkung des Rotors mit der Kunststoffwalze und dazu synchron eine Verschiebung der Magnetfelder im Stator. Durch Verdrehen der Kunststoff- bzw. Steuerwalze auf der Rotorwelle ist eine manuelle Verschiebung der Magnetfelder möglich und Links- oder Rechtslauf des Rotors sowie Drehzahl 0 auf Maximum einstellbar. Jede der 36 Magnetspulen der Elektromagnete des Stators hat einen ohmschen Widerstand von 33 Ohm und eine Stromaufnahme von 0,19 A. Da jedoch nur 24 Elektromagnete aktiv sind, ergibt dies bei Parallelschaltung der Magnetspulen einen Gesamtwider stand von 1,38 Ohm und einen Gesamtstrom von: 24 × 0,19 = 4,6 A. Bei einer Drehzahl von ca. 1000 U/min steigt der Widerstands wert durch Selbstinduktion um das 2,2fache auf 3,04 Ohm. Dazu ist eine Spannung von 4,6 A × 3,04 Ohm = 14 V nötig. Die Selbst induktion entsteht beim Abschalten der Magnetspulen im Umpolungs bereich. Bei Drehzahl 0 sinkt der Widerstandswert durch Wegfall der Selbstinduktion auf den Normalwert 1,38 Ohm und die Strom aufnahme erhöht sich auf 10 A. Dieser Vorgang kann zu einer Bremsfunktion genutzt werden.

Eine Magnetspule mit 370 Windungen und einer Strombelastung von 0,19 A ergibt bei einer Magnetfläche von 2 qcm eine Durch flutung von 370 × 0,19 A = 70 A, bei 1 qcm 70 A : 2 = 35 A. Die magnetische Erregung beträgt bei einem Luftspalt von 0,1 cm × 2 = 0,2 cm, H = 35 A : 0,2 cm = 175 A/cm, die magnetische Induk tion = 175 A/cm = 17 500 A/m : 10⁶ × 1,26 = 0,022 Telsa. Eine Magnetspule erzeugt bei der Magnetfläche von 2 qcm einen ma gnetischen Fluß von 0,022 × 2 = 0,044 T, bei 6 Magneten - das entspricht einem Magnetpol - 6 × 0,044 T = 0,264 T und bei 4 Magnetpolen 4 × 0,264 T = 1,056 T = 0,0001 WB.

Die Magnetspulen der 4 Magnetpole des Rotors haben einen ohm schen Widerstand von 10 Ohm und eine Stromaufnahme von 0,5 A bei einer Spannung von 5 Volt und erzeugen ebenso einen ma gnetischen Fluß von 1,056 Telsa = 0,0001 WB.

Diese Beschreibung und technischen Daten betreffen das Ver suchsmodell und bestätigen die Funktion dieses Magnetsystems als Antriebsmotor mit einer Leistungsaufnahme von ca. 72 Watt. Eine mehrfach größere Leistung wäre zu erzielen durch Erhöhung der Ampere-Windungszahlen der Magnetspulen bei Vertiefung der Nuten im Stator, sowie Anpassung der Transistoren und Thyri storen der elektronischen Schaltung an den Verbraucherstrom und an die genormten Akku-Spannungen.

Ein nach vorgenanntem Prinzip entwickelter Magnetkraftmotor mit beliebiger Leistung ist für stationäre und vor allem mobile Antriebsarten bestens geeignet. Mit der nötigen Akku-Kapazität ausgerüstet ist er netzunabhängig und in jeder Beziehung um weltfreundlich. Parallel dazu kann - mit Solarenergie - ein weiterer Akku aufgeladen und bei Bedarf mit dem in Betrieb befindlichen ausgetauscht werden.

Bild 2 A. Steuerwalze mit Reflektorstreifen: Süd- und Nordpol,
B. Platineunterkante: Reflex-Transistoren,
C. Magnetpole des Stators: Südpol-Nordpol,
D. Magnetpole des Rotors: Südpol-Nordpol.

Claims

Der Magnetkraftmotor besteht aus einem Elektromagnetsystem bei dem ausschließlich der Anziehungs- und Abstoßungseffekt von Magnetpolen genutzt wird. So stehen sich im Stator und Rotor gleich viele und gleich starke Magnetpole gegenüber, die im Stator - bei Ablenkung der Rotor-Magnetpole mit der an der Ro torwelle befestigten Steuerwalze über den elektronischen Kol lektor - eine synchrone Verschiebung der Magnetfelder bewirkt und dadurch eine andauernde Drehbewegung des Rotors ermöglicht, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- 1. Bei einem 4poligen Magnetkraftmotor besteht der Statorinnen kreis aus 36 einzeln anzusteuernden Elektromagnete aus denen 4 Magnetpole gebildet werden durch je 6 nebeneinander liegen den Elektromagnete mit der Polaritätsfolge Südpol-Nordpol- Südpol-Nordpol. Die zwischen den Magnetpolen liegenden drei Elektromagnete bilden jeweils den Umpolungsbereich und sind unbeschaltet.
- 2. Über den aus 36 Platinen bestehenden elektronischen Kollektor erfolgt bei Ablenkung des Rotors und damit der Steuerwalze im Stator eine synchrone Verschiebung der Magnetfelder und der Magnetpol-Polarität.
- 3. Die elektronische Schaltung auf der Platine hat 2 Eingänge mit je einem Reflex-Transistor und einen Ausgang, an dem ein Stator-Elektromagnet angeschlossen ist. Bei Reflexion eines Reflex-Transistors tritt am Ausgang eine Spannung auf, die den Elektromagneten z. B. zu einem Südpol, der andere Reflex- Transistor dagegen durch umgekehrten Stromfluß zum Nordpol macht.
- 4. Mit den an ihrem Außenumfang angebrachten Reflexstreifen übt die Steuerwalze die Funktion eines berührungslosen Schaltens der in zwei Kreisebenen plan liegenden Reflex-Transistoren im Rohrinnern des elektronischen Kollektors aus.
- 5. Auf dem Rotorumfang mit je 90 Grad Zwischenraum befinden sich 4 Weicheisen-Magnetpolschenkel mit je einer Polbogenlänge von 60 Grad. Ihre Magnetspulen über Schleifringe mit Gleichstrom versorgt, ergeben bei Hintereinanderschaltung eine stete Ma gnetpol-Polaritätsfolge Südpol-Nordpol-Südpol-Nordpol.