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EP0369990A1 - Dreh-Hubkolben-Maschine - Google Patents

Dreh-Hubkolben-Maschine Download PDF

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Publication number
EP0369990A1
EP0369990A1 EP90100552A EP90100552A EP0369990A1 EP 0369990 A1 EP0369990 A1 EP 0369990A1 EP 90100552 A EP90100552 A EP 90100552A EP 90100552 A EP90100552 A EP 90100552A EP 0369990 A1 EP0369990 A1 EP 0369990A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
piston
armature
movement
rotating
alternating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP90100552A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0369990B1 (de
Inventor
Iso Wyrsch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to AT90100552T priority Critical patent/ATE97991T1/de
Publication of EP0369990A1 publication Critical patent/EP0369990A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0369990B1 publication Critical patent/EP0369990B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/0079—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis having pistons with rotary and reciprocating motion, i.e. spinning pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B3/00—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis
    • F01B3/04—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B3/06—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal
    • F01B3/08—Reciprocating-piston machines or engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main shaft axis the piston motion being transmitted by curved surfaces by multi-turn helical surfaces and automatic reversal the helices being arranged on the pistons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/26—Engines with cylinder axes coaxial with, or parallel or inclined to, main-shaft axis; Engines with cylinder axes arranged substantially tangentially to a circle centred on main-shaft axis
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Definitions

  • the "classic”, well-known reciprocating machine has pistons that only perform a reciprocating movement.
  • the piston movement is usually generated by the crankshaft and connecting rod.
  • An electric motor or an electric generator is connected to the crankshaft to convert the power.
  • the reciprocating and simultaneously rotating movement of the piston has many advantages: the friction of the rotating piston is less, the additional rotation of the piston can improve the slot control and so on. Because of this typical piston movement, this type of machine is therefore referred to below as a "rotary reciprocating piston machine", which means both a working machine and an engine.
  • the present invention now relates to electrically functioning devices for generating or converting the piston movement in such rotary reciprocating piston machines.
  • the object of the present invention is to generate the rotary stroke movement of the piston by means of axial and tangential force components, this piston movement being generated by electrical energy or electrical energy being generated by this piston movement.
  • a piston machine is provided with at least one piston, which carries out a rotary movement about the cylinder axis and at the same time an oscillating stroke movement parallel to the cylinder axis, characterized in that this piston movement is brought about electromagnetically by means of an armature which is arranged obliquely to the axis of rotation or has curves in the axial direction, whereby the forces acting between the stator and armature have axial and tangential components.
  • stator Usually there are one or more locations on the stator, where the stator holds the lateral surface of the armature in the vicinity of these locations, whereby the armature executes the oscillating stroke movement according to its shape.
  • Figure 1 shows schematically a rotary reciprocating machine with the inventive electrical induction of the rotary stroke movement.
  • the stroke movement of the piston (2) together with the rotary movement results from the shape of the armature (20): the outer surface of the armature (20) is guided axially on the upper side by a concentrated magnetic field of the stator (21). At the bottom, the field of the stator is much wider axially.
  • the torque is basically generated in the same way as with conventional electric motors or electric generators.
  • the control of the charge exchange in a conventional manner is shown on the left with valves (29), on the right the slot control is influenced by the rotary movement of the piston (2) and the piston-like member (5).
  • the shape and arrangement of the piston in connection with the slot control in a rotary reciprocating machine is the subject of a separate patent application.
  • the following version, not shown, additionally strengthens the axial force component:
  • the stator acts not only with axial force components on the outer surface of the armature where it guides the armature.
  • the stator supports the relative axial movement of the outer surface of the armature at other points of the stator by driving electromagnetic forces. These driving forces oscillate in accordance with the movement of the surface area of the armature.
  • Figure 2a-b shows schematically details of another version of a rotary piston machine according to the invention.
  • Figure 2a shows a section along the cylinder axis
  • Figure 2b shows a section along the axis A-A.
  • the armature (20) is not permanently magnetic, but can be magnetized.
  • the piston (2) is connected to the armature and executes one stroke cycle per revolution.
  • the pole (44) of the stator attracts the outer surface of the armature (20) with electromagnetic forces and therefore guides the armature in accordance with the armature shape.
  • the driving poles (45) of the stator have an alternating magnetic field and cause tangential and axial forces on the armature (20) due to the shape of the armature.
  • the tangential forces generate a torque and the axial forces generate a force in the stroke direction.
  • the stator pole (46) also attached to the cylinder serves as an auxiliary pole for starting the machine.
  • Figure 3 shows a similar version of the device which produces the piston movement, but there are driving poles (45) at three points on the circumference.
  • the driving poles are actuated with a time shift relative to each other.
  • FIG. 4 schematically shows another version similar to FIGS. 2 and 3.
  • the piston (2) executes two stroke cycles per revolution.
  • the armature is guided in two places through guide poles (44) of the stator.
  • Driving poles (45) of the stator are arranged at the top and bottom of the drawing. This version needs a starting device.
  • Figure 5 shows a version similar to Figure 4.
  • a north pole and a south pole (44) of the stator guide the armature (20).
  • Driving poles (45) are present in four places. The driving poles are switched so that they cause a reciprocating axial-tangential force on the armature (20).
  • the guide poles (44) are designed, for example, as permanent magnets.
  • the stator has only driving poles (45). The poles (45) then have a predominantly attractive effect on the armature and drive and guide the armature in the correct rotary / lifting movement.
  • stator arranged on the outside has the functions and properties of the armature described.
  • armature has the described functions and properties of the stator.
  • Figure 6 shows in perspective the shape of the armature (20) of Figures 4 and 5.
  • cylinder all cylinder parts or non-moving parts connected to the cylinder, which are also called “housings” or “engine blocks” e.t.c. could denote, called “cylinder”.
  • the movement of the piston is brought about by means of an armature (20) which is arranged obliquely to the axis of rotation (see FIGS. 1 to 3) or has shafts in the axial direction (see FIGS. 4 to 6), as a result of which force acting between stator and armature has axial and tangential components.
  • the axial force components relate to the stroke movement
  • the tangential force components relate to the rotary movement.
  • stator holds the outer surface of the armature (20) in the vicinity of these points at one or more points of the stator (21). This means that the stator guides the outer surface of the armature at these points.
  • the number of guide points is advantageously equal to the number of lifting cycles per revolution, depending on the shape of the armature.
  • the electrical principle of the device according to the invention can be made very similar to any known principle of electric motors or electric generators. (See e.g. Figure 1).
  • the armature is made with magnetic poles or turns on it.
  • the armature is made of magnetizable but not permanently magnetic material.
  • This version can be implemented due to the non-rotationally symmetrical shape of the anchor.
  • the stator's electromagnetic field magnetizes the armature. Force and movement are generated and influenced by the arrangement and the time sequence of the electromagnetic stator field and by the shape of the armature.
  • Another version is characterized in that the stroke length or the compression ratio or both is adjustable. This is done by axial displacement of magnetic poles or by electrically switchable poles, or by adjusting the strength of the magnetic force, which has an axial component.
  • Another version is characterized in that the two adjacent end faces of two pistons or a piston and a piston-like member (5) always remain in engagement with one another like claws. In this way, for example, the movement of the various pistons is synchronized.
  • Another version is characterized in that the Piston rests on a lubricating film, the lubricant, if it must not get into the work area or into the slots, be kept away from the work area or the slots by a scraper ring or other sealing elements.
  • This sealing element is mounted in the cylinder wall, for example.
  • the armature of the following rotary reciprocating machine is attached to the piston and made of soft magnetic, i.e. made of magnetizable but not permanently magnetic material. This means that no power supply to the anchor is necessary.
  • the piston normally makes either one, two or more stroke cycles per revolution. Two identical stroke cycles per revolution are advantageous.
  • the anchor is shaped according to FIG. 6.
  • the armature is guided through two magnetic poles, which are diametrically opposite one another on the stator.
  • the number of these guide points is equal to the number of identical lifting cycles per revolution; and these guide points are arranged at identical angular distances from one another when viewed along the axis of rotation. Therefore our example has two guide points and the angular distance between them is 180 degrees.
  • poles at these points are either permanent magnets or they are activated by coils.
  • These coils are arranged, for example, at an axial distance from one another and produce axial and axial-tangential force components. In the case of direct current, these windings or coils can be switched. In the case of multi-phase alternating current, the coils are arranged at the driving points in such a way that the driving electromagnetic fields move in accordance with the relative movement of the outer surface of the armature.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf elektromagnetische Vorrichtungen zur Herbeiführung einer Drehbewegung und gleichzeitigen Hubbewegung des Kolbens von Kolbenmaschinen in Verwendung als Kraft- oder Arbeitsmaschinen. Auf diese Weise kann die Kolbenbewegung direkt durch elektrische Energie erzeugt werden, oder es wird elektrische Energie aus der Bewegung des Kolbens erzeugt.

Description

    Technisches Gebiet
  • Technisches Gebiet der Erfindung sind Kolbenmaschinen mit hin- und hergehenden und gleichzeitig drehenden Kolben im Zylinder, wobei diese Bewegung mittels elektrischer Energie herbeigeführt wird.
    Die "klassische", wohlbekannte Hubkolbenmaschine hat Kolben, die nur eine hin- und hergehende Bewegung ausführen. Die Kolbenbewegung wird dort meist durch Kurbelwelle und Pleuel erzeugt. Für die Umwandlung der Leistung ist ein Elektromotor oder Elektrogenerator mit der Kurbelwelle verbunden.
    Die hin- und hergehende und gleichzeitig drehende Bewegung des Kolbens hingegen hat viele Vorteile: Die Reibung des drehenden Kolben ist geringer, die zusätzliche Drehung des Kolbens kann die Schlitzsteuerung verbessern und so weiter.
    Aufgrund dieser typischen Kolbenbewegung wird diese Maschinen­art daher nachfolgend "Dreh-Hubkolben-Maschine" genannt, wobei damit sowohl eine Arbeitsmaschine oder auch eine Kraftmaschine gemeint ist.
    Die vorliegende Erfindung bezieht sich nun auf elektrisch funktionierende Vorrichtungen zur Erzeugung oder Umwandlung der Kolbenbewegung bei solchen Dreh-Hubkolben-Maschinen.
    • Stand der Technik
  • Kenneth R. Maltby beschreibt in seinem Patent (US 2,352,396) eine Dreh-Hubkolbenmaschine. Die Kolbenbewegung wird durch eine Kurvenbahn erzeugt, welche sich relativ zu Führungselementen dreht und dadurch auch eine Hubbewegung ausführt. Er beschreibt auch Kombinationen von mechanischen Vorrichtungen mit elektro­magnetischen Vorrichtungen. Gemäss Figur 12 von K. R. Maltby's Patent wird die Hubbewegung elektrisch erzeugt b.z.w. in elektrische Energie umgewandelt, aber die Drehbewegung wird mechanisch durch eine Kurvenbahn zugefügt. Gemäss Maltby's Figur 13 und 14 besorgt ein Elektromotor oder Generator nur die Drehbewegung; die zusätzliche Hubbewegung wird auch durch eine mechanische Vorrichtung, durch eine Kurvenbahn, erzeugt. Das heisst, dass diese elektrischen Vorrichtungen entweder axiale Kraftkomponenten für die Hubbewegung erzeugen oder tangentiale Kraftkomponenten für die Drehbewegung. Aber sie haben nicht axiale und tangentiale Komponenten, welche beide zusammen wirken.
  • Die Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung ist es, die Dreh-Hubbewegung des Kolbens durch axiale und tangentiale Kraftkomponenten zu erzeugen, wobei diese Kolbenbewegung durch elektrische Energie erzeugt wird oder elektrische Energie erzeugt wird durch diese Kolbenbewegung.
    • Darstellung der Erfindung
  • Entsprechend der vorliegenden Erfindung ist daher eine Kolbenmaschine mit mindestens einem Kolben vorgesehen, welcher eine Drehbewegung um die Zylinderachse und gleichzeitig eine oscillierende Hubbewegung parallel zur Zylinderachse ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Kolbenbewegung elektro­magnetisch herbeigeführt wird mittels eines Ankers, welcher schräg zur Rotationsachse angeordnet ist oder in axialer Richtung Kurven aufweist, wodurch die zwischen Stator und Anker wirkenden Kräfte axiale und tangentiale Komponenten aufweisen.
  • Üblicherweise sind eine oder mehrere Stellen am Stator vorhanden, wo der Stator die Mantelfläche des Ankers in der Nähe dieser Stellen hält, wodurch der Anker beim Rotieren die seiner Form gemässe oscillierende Hubbewegung ausführt.
    • Beschreibung der Zeichnungen
  • Für ein besseres Verständis der Erfindung wird nun bezug genommen auf die zugehörigen Zeichnungen, welche schematisch einige Beispiele illustrieren, in welchen:-
    • Figur 1 ein Längsschnitt ist, der eine Dreh-Hubkolben-­Maschine mit einer elektromagnetischen Vorrichtung zur Herbeiführung der Bewegung des Kolbens illustriert;
    • Figuren 2 bis 5 Längsschnitte und Querschnitte sind, welche Details von elektromagnetschen Vorrichtungen zur Herbeiführung der Bewegung des Kolbens illustrieren; und
    • Figur 6 ein Beispiel einer Form eines Ankers illustriert.
    Bildlegende zu den Figuren:
    • 1 Zylinder (Fig. 1 - 5)
    • 2 Kolben, der eine Dreh-Hub-Bewegung ausführt
    • 5 kolbenähnliches Glied, das nur rotiert (Fig. 1)
    • 8 Einlasskanal (Fig. 1)
    • 9 Auslasskanal (Fig. 1)
    • 14 zentrale Welle (Fig. 1)
    • 20 Anker, oder Rotor
    • 21 Stator
    • 29 Ventil (Fig. 1)
    • 44 Magnetpol, welcher den Anker führt (Fig. 2 - 5)
    • 45 Magnetpol, welcher den Anker treibt (Fig. 2 - 5)
    • 46 Hilfswicklung für den Start (Fig. 2)
  • Nehmen wir nun im Detail bezug auf die Zeichnungen: Figur 1 zeigt schematisch eine Dreh-Hubkolben-Maschine mit erfindungsgemässer elektrischer Herbeiführung der Dreh-­Hubbewegung. Die Hubbewegung des Kolbens (2) zusammen mit der Drehbewegung resultiert aus der Form des Ankers (20): die Mantelfläche des Ankers (20) wird auf der oberen Seite durch ein konzentriertes magnetisches Feld des Stators (21) axial geführt. Unten ist das Feld des Stators axial viel breiter. Dadurch wird unten die axiale Bewegung der Mantelfläche des Ankers relativ zum Stator zugelassen. Das Drehmoment wird bei dieser Version prinzipiell auf gleiche Weise erzeugt wie bei konventionellen Elektromotoren oder Elektrogeneratoren. Links ist die Steuerung des Ladungswechsels auf konventionelle Weise mit Ventilen (29) dargestellt, rechts wird die Schlitzsteuerung durch die Drehbewegung des Kolbens (2) und des kolbenähnlichen Glieds (5) beeinflusst. Die Form und Anordnung des Kolbens in Verbindung mit der Schlitzsteuerung bei einer Dreh-Hubkolben-­Maschine ist Gegenstand einer separaten Patentanmeldung. Durch die folgende, nicht gezeichnete, Version wird die axiale Kraftkomponente zusätzlich verstärkt: Der Stator wirkt nicht nur dort mit axialen Kraftkomponenten auf die Mantelfläche des Ankers ein, wo er den Anker führt. Der Stator unterstützt die relative Axialbewegung der Mantelfläche des Ankers an anderen Stellen des Stators durch treibende elektromagnetische Kräfte. Diese treibenden Kräfte oscillieren entsprechend der Bewegung der Mantelfläche des Ankers.
  • Figure 2a-b zeigt schematisch Details einer andern Version einer erfindungsgemässen Dreh-Hubkolben-Maschine. Figur 2a zeigt einen Schnitt entlang der Zylinderachse, Figur 2b einen Schnitt entlang der Achse A-A. Der Anker (20) ist nicht dauermagnetisch, aber magnetisierbar. Der Kolben (2) ist mit dem Anker verbunden und führt einen Hubzyklus pro Umdrehung aus. Der Pol (44) des Stators zieht die Mantelfläche des Ankers (20) mit elektromagnetischen Kräften an und führt daher den Anker entsprechend der Ankerform. Die treibenden Pole (45) des Stators haben ein wechselndes magnetsches Feld und bewirken tangential und axial wirkende Kräfte auf den Anker (20) aufgrund der Form des Ankers. Die Tangentialkräfte erzeugen ein Drehmoment und die Axialkräfte erzeugen eine Kraft in Hubrichtung. Der ebenfalls am Zylinder befestigte Statorpol (46) dient als Hilfspol für den Start der Maschine.
  • Figur 3 zeigt eine ähnliche Version der Vorrichtung, welche die Kolbenbewegung erzeugt, aber es sind an drei Stellen des Umfangs treibende Pole (45) vorhanden. Die treibenden Pole werden relativ zueinander zeitlich verschoben angesteuert.
  • Figur 4 zeigt schematisch eine andere Version ähnlich Figur 2 und 3. Entsprechend der Form des Ankers (20) führt der Kolben (2) zwei Hubzyklen pro Umdrehung aus. Der Anker wird an zwei Stellen durch Führungspole (44) des Stators geführt. Treibenden Pole (45) des Stators sind oben und unten auf der Zeichnung angeordnet.
    Diese Version braucht eine Startvorrichtung.
  • Figur 5 zeigt eine Version ähnlich Figur 4. Ein Nordpol und ein Südpol (44) des Stators führen den Anker (20). Treibende Pole (45) sind an vier Stellen vorhanden. Die treibenden Pole sind so geschaltet, dass sie eine hin- und hergehende axial-tangentiale Kraft auf den Anker (20) bewirken. Die Führungspole (44) sind beispielsweise als Dauermagnete ausgeführt. In einer andern Version hat der Stator nur treibende Pole (45). Die Pole (45) wirken dann vorwiegend anziehend auf den Anker und treiben und führen den Anker in die richtige Dreh-Hubbewegung.
  • Die beschriebenen Ausführungen existieren auch in einer konträren Version: Der aussen angeordnete Stator weist die beschriebenen Funktionen und Eigenschaften des Ankers auf. Analogerweise weist der Anker die beschriebenen Funktionen und Eigenschaften des Stators auf.
  • Figur 6 zeigt perspektivisch die Form des Ankers (20) von Figur 4 und 5.
  • Einfachheitshalber werden alle Zylinderteile oder mit dem Zylinder verbundene, nicht bewegliche Teile, welche man auch als "Gehäuse" oder "Motorblock" e.t.c. bezeichnen könnte, "Zylinder" genannt.
    • Beschreibung der Erfindung
  • In der erfindungsgemässen Dreh-Hubkolben-Maschine wird die Bewegung des Kolbens herbeigeführt mittels eines Ankers (20), welcher schräg zur Rotationsachse angeordnet ist (siehe Figur 1 bis 3) oder Wellen in axialer Richtung aufweist (siehe Figur 4 bis 6), wodurch die zwischen Stator und Anker wirkende Kraft axiale und tangentiale Komponenten hat.
    Die axialen Kraftkomponenten betreffen die Hubbewegung, die tangentialen Kraftkomponenten betreffen die Drehbewegung.
  • Es ist vorteilhaft, wenn an einer oder mehreren Stellen des Stators (21) der Stator die Mantelfläche des Ankers (20) in der Nähe dieser Stellen hält. Das bedeutet, dass der Stator die Mantelfläche der Ankers an diesen Stellen führt. Dies ist irgendwie eine Analogie zur bekannten mechanischen Vorrichtung mit den Führungselementen und der Kurvenbahn. Die Anzahl der Führungsstellen ist vorteilhafterweise gleich der Anzahl Hubzyklen pro Umdrehung, entsprechend der Form des Ankers. Das elektrische Prinzip der erfindungsgemässen Vorrichtung kann sehr ähnlich zu jedem bekannten Prinzip von Elektromotoren oder Elektrogeneratoren gemacht werden. (Siehe z.B. Figur 1).
  • In einigen Ausführungen ist der Anker mit sich darauf befindenden magnetischen Polen oder Windungen gemacht.
  • Eine andere Ausführung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Anker aus magnetisierbarem aber nicht dauermagnetischem Material gemacht ist. Diese Version ist realisierbar aufgrund der nicht rotationssymmetrischen Form des Ankers. Das elektromagnetische Feld des Stators magnetisiert den Anker. Kraft und Bewegung werden erzeugt und beeinflusst durch die Anordnung und die zeitliche Abfolge des elektromagnetischen Statorfelds und durch die Form des Ankers.
  • Eine andere Version ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hublänge oder das Verdichtungsverhältnis oder beides verstellbar ist. Dies wird gemacht durch axiale Verschiebung von magnetischen Polen oder durch elektrisch schaltbare Pole, oder durch Anpassung der Stärke der magnetischen Kraft, welche eine axiale Komponente aufweist.
  • Eine andere Version ist dadurch gekennzeichnet, dass die zwei benachbarten Stirnseiten zweier Kolben oder eines Kolbens und eines kolbenähnlichen Glieds (5) immer wie Klauen ineinander im Eingriff bleiben. Auf diese Weise wird zum Beispiel die Bewegung der verschiedenen Kolben synchronisiert.
  • Eine andere Version ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben auf einem Schmierfilm aufliegt, wobei das Schmiermittel, falls es nicht in den Arbeitsraum oder in die Schlitze gelangen darf, vom Arbeitsraum oder den Schlitzen ferngehalten wird durch einen Abstreifring oder andere Dichtungselemente. Dieses Dichtungselement ist zum Beispiel in der Zylinderwand montiert.
    • Beste Ausführung der Erfindung
  • Der Anker der folgenden Dreh-Hubkolben-Maschine ist am Kolben befestigt und aus weichmagnetischem, d.h. magnetisierbarem aber nicht dauermagnetischem Material gemacht. Somit ist keine Stromzufuhr zum Anker nötig. Der Kolben macht normalerweise entweder einen, zwei oder mehr Hubzyklen pro Umdrehung. Vorteilhaft sind zwei identische Hubzyklen pro Umdrehung. In diesem Fall ist der Anker entsprechend Figur 6 geformt. Der Anker wird durch zwei magnetische Pole geführt, welche am Stator diametral einander gegenüber liegen. Die Anzahl dieser Führungsstellen ist gleich der Anzahl identischer Hubzyklen pro Umdrehung; und diese Führungsstellen sind, bei Blickrichtung entlang der Rotationsachse, zueinander in identischen Winkel­abständen angeordnet. Daher hat unser Beispiel zwei Führungs­stellen und der Winkelabstand dazwischen ist 180 Grad. Diese Pole an diesen Stellen sind entweder Dauermagnete oder sie werden durch Spulen aktiviert. Zwischen diesen Führungsstellen befinden sich treibende elektromagnetische Felder, verursacht durch Windungen oder Spulen. Diese Spulen sind beispielsweise mit axialer Distanz zueinander angeordnet und bewirken axiale und axial-tangentiale Kraftkomponenten. Im Fall von Gleichstrom sind diese Windungen oder Spulen schaltbar. Im Fall von Mehrphasen-Wechselstrom sind die Spulen an den treibenden Stellen so angeordnet, dass die treibenden elektromagnetischen Felder sich entsprechend der Relativbewegung der Mantelfläche des Ankers bewegen.

Claims (7)

1. Kolbenmaschine als Arbeits- oder Kraftmaschine mit mindestens einem Kolben (2), welcher eine Drehbewegung um die Zylinderachse und gleichzeitig eine oscillierende Hubbewegung parallel zur Zylinderachse ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass diese Bewegung des Kolbens elektromagnetisch herbeigeführt wird mittels eines Ankers (20), welcher schräg zur Rotations­achse angeordnet ist, oder Kurven in axialer Richtung aufweist, wodurch die zwischen Stator und Anker wirkende Kraft axiale und tangentiale Komponenten hat.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer oder mehreren Stellen des Stators (21) der Stator die Mantelfläche des Ankers (20) in der Nähe dieser Stellen hält, wodurch der Anker beim Rotieren die Hubbewegung entsprechend seiner Form ausführt.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker mit sich daran befindenden magnetischen Polen oder Wicklungen gemacht ist.
4. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Anker aus magnetisierbarem, aber nicht dauermagnetischem Werkstoff besteht.
5. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hublänge oder das Kompressions­verhältnis oder beides verstellbar ist durch Axialverschiebung von magnetischen Polen, oder durch elektrisch schaltbare magnetische Pole, oder durch Verstellung der magnetischen Kraft, welche eine axiale Komponente aufweist.
6. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei benachbarten Stirnflächen von zwei Kolben (2) oder eines Kolbens (2) und eines kolben­ähnlichen Glieds (5) immer formschlüssig wie Klauen ineinandergreifen.
7. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben auf einem Schmierfilm aufliegt, wobei das Schmiermittel, falls es nicht in den Arbeitsraum oder in die Schlitze gelangen darf, vom Arbeitsraum oder von den Schlitzen ferngehalten wird durch einen Abstreifring oder andere Dichtungselemente.
EP90100552A 1986-04-04 1987-04-03 Dreh-Hubkolben-Maschine Expired - Lifetime EP0369990B1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
AT90100552T ATE97991T1 (de) 1986-04-04 1990-01-12 Dreh-hubkolben-maschine.

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH131686 1986-04-04
CH1316/86 1986-10-01

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP87810206.0 Division 1987-04-03

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0369990A1 true EP0369990A1 (de) 1990-05-23
EP0369990B1 EP0369990B1 (de) 1993-12-01

Family

ID=4207589

Family Applications (3)

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