Kugelmotor

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Kugelmotor ist die Bezeichnung für Elektromotoren und Verbrennungsmotoren in verschiedenen Varianten. Gemeinsamkeiten finden sich jeweils in der Kugelform. Kugelmotoren sind wegen ihrer Bauform konstruktiv und fertigungstechnisch schwierig. Die nachfolgend beschriebenen Konstruktionen weisen grundlegende technische Unterschiede auf.

Konstruktionen im Bereich Elektromotoren[Bearbeiten]

Elektromotoren mit kugelförmigen Innengehäusen (Statoren) mit den dazu passenden Rotoren zählen wegen ihrer Bauart zu den Kugelmotoren.

Sie finden Verwendung als Antrieb für Wasserpumpen bei Heizungs-, Umwälz-, und Brauchwasserpumpen. Bei diesen Pumpen entfällt der Wellendichtring, wie er auch bei herkömmlichen Nassläufern nicht vorhanden ist. Solche Maschinen werden von den Firmen Laing[1], Vortex[2] und Grundfos (Grundfos Comfort)[3] hergestellt.[4]

Außerdem gibt es Kugelmotoren als 'mehrachsigen Direktantrieb'[5] mit einem mit Permanentmagneten bestückten Rotor, der als Schrittmotor angesteuert wird. Er wurde als Roboterantrieb für die Fertigungstechnik entwickelt.

Konstruktionen im Bereich Verbrennungsmotoren[Bearbeiten]

Berry[Bearbeiten]

Der erste patentierte Kugelmotor wurde von Frank Berry 1961 in den USA entwickelt. Vom Berry-Motor wurde ein hölzernes Funktionsmodell hergestellt, bevor Frank Berry 1969 starb und sein Motor in Vergessenheit geriet.

Hüttlin[Bearbeiten]

Herbert Hüttlin mit dem Hüttlin-Kugelmotor-Hybrid® (2014)

Von Herbert Hüttlin wurde ein Kugelmotor entwickelt, der mit gekrümmten Kolben arbeitet, die sich gegeneinander bewegen. Dieser Motor wird im Schrifttum nach dem Oberbegriff Rotationskolbenmaschine genannt.[6] Februar 2002 wollte Hüttlin ein Patent auf einen Kugelmotor anmelden (WO 03/067033 A1). Bei der Patentrecherche wurde die Erfindung von Berry wiederentdeckt und in der Hüttlin-Anmeldung einschränkend entgegengehalten.

Der Hüttlin-Kugelmotor 1 war nach demselben Konzept aufgebaut wie der Kugelmotor von Frank Berry (US-Patent 3,075,506 vom 29. Januar 1963). Im Jahr 2005 gab Hüttlin das Berry-Prinzip auf, weil damit weder die notwendige Verdichtung noch die heute erforderliche Abgas-Ölfreiheit erreicht werden konnte. In der Folge entwickelte er mit einer neuen und eigenen Kinematik die Hüttlin-Antriebstechnologie. Nach diesem Prinzip konstruierte er Range Extender, Kompressoren, Blockheizkraftwerke und weiteres.

Peraves[Bearbeiten]

Von Arnold Wagner wurde der Peraves-Kugelmotor entwickelt. Er entspricht dem Hüttlin-Kugelmotor Version 1 und ist, von den Führungskugeln abgesehen, somit keine eigene Entwicklung.[7] Manche behaupten, es wäre der erste und bisher einzige funktionsfähige Motor nach dem Berry-Grundpatent von 1963. Der Peraves-Kugelmotor arbeitet mit einem zweigeteilten Rotor, der sich in einem kugelförmigen Gehäuse befindet. Der Erfinder bezeichnet diesen Motor als Schwenkkolbenmotor. Die Konstruktion ist durch drei Patente (WO 2005/098202 A1 u. a.) mit insgesamt 31 Patentansprüchen geschützt. Dazu gehören unter anderem die losen Keramikkugeln bzw. -ellipsoiden mit Öldämpfung/-schmierung, die 4-in-2-Drehschieber-Steuerung der Vorverdichtung, die Gehäuseteilung zur Einarbeitung der Überströmkanäle, ein effektives und elaborates Fluid- und Dichtsystem, Quetsch- und Wirbelkammer-Brennraumformen oder die Innen-Öl- und Außen-Wasser-Kühlung.

Willimczik[Bearbeiten]

Ein weiterer Kugelmotor, der nach dem Zweitakt-Prinzip arbeitet, wurde von dem Physiker Wolfhart Willimczik entwickelt. Zwei schrägachsige Rotoren, der Kolbenrotor und der Zylinderrotor, laufen ineinander. Beide Rotoren drehen sich gemeinsam mit gleicher Drehzahl. Der kugelförmige Kolbenrotor bewegt sich berührungslos in der Schale des Zylinderrotors. Der Kolbenrotor hat eine Ausnehmung für eine Trennwand, die die hälftigen Rotoren drehfest miteinander kuppelt. Willimczik meldete seinen Motor am 11. Juli 1974 in der DDR zum Patent an (DDR-Patent Nr. 113788, BRD-Patent 25 19 911). Der Motor weist keine Gemeinsamkeiten mit dem Berry-Konzept auf. Willimczik wohnt heute in den USA und arbeitet in anderen Themen. Das Projekt Kugelmotor gab er auf, weil er dafür keinen kommerziellen Erfolg sah.

Erfolg[Bearbeiten]

Zum Jahre 2013 war keines der Kugelmotorkonzepte in größerem kommerziellen Umfang erfolgreich.

Literatur[Bearbeiten]

  • Paolo Di Barba, Antonio Savini (Hrsg.): Non-linear electromagnetic systems. (Papers presented at ISEM Pavia; the ninth International Symposium on Non-Linear Electromagnetic Systems, held May 10–12, 1999, Pavia, Italy). IOS Press u. a., Amsterdam u. a. 2000, ISBN 1-586-03024-8 (Studies in applied electromagnetics and mechanics 18), Vorschau bei google-books.
  • Gerhard Henneberger, Joan Adrian Viorel: Variable reluctance electrical machines. Shaker, Aachen 2001, ISBN 3-8265-8568-2 (Berichte aus der Elektrotechnik).
  • Ullrich Höltkemeier: Kraft aus der Kugel. Kugelmotor. Der Ingenieur Arnold Wagner baut in Winterthur einen Benzinmotor – ohne Zylinder, ohne Kolben. 2007 online.
  • Joachim Krause: Niederspannungs- und Antriebstechnik. Prozessnahe Elektrotechnik für industrielle Automatisierungsanlagen. Vogel, Würzburg 2004, ISBN 3-8023-1964-8 (Vogel-Fachbuch), S. 296: Kugelmotor.

Weblinks[Bearbeiten]

Einzelnachweise[Bearbeiten]

  1. Kugelmotorpumpen der Firma Laing
  2. Kugelmotorpumpen der Firma Vortex
  3. http://www.ecopumpen.de/pd1351039254.htm?categoryId=10
  4. http://www.laing.de/file/490 Kugelmotor abgebildet auf Seite 4
  5. nach Klemens Kahlen: Funktionsweise magnetelektrischer Kugelmotor
  6. Hüttlin Kugelmotor
  7. Peraves-Kugelmotor nach Arnold Wagner