Kugelmotor

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

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

Herbert Hüttlin mit dem Hüttlin-Kugelmotor (2008)

Der erste patentierte Kugelmotor wurde von Frank Berry 1961 in den USA entwickelt. 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] Von Arnold Wagner wurde der Peraves-Kugelmotor entwickelt. Dieser arbeitet mit einem zweigeteilten Rotor, der sich in einem kugelförmigen Gehäuse befindet. Der Erfinder bezeichnet diesen Motor als Schwenkkolbenmotor. Dieser Motor entspricht dem Hüttlin-Kugelmotor Version 1 und ist somit – mit Ausnahme der Führungskugeln – keine eigene Entwicklung.^[7]

Der Hüttlin-Kugelmotor 1 ist eine Kopie des Kugelmotors von Frank Berry (US-Patent 3,075,506 vom 29. Januar 1963). Hüttlin hat das Berry-Prinzip jedoch im Jahr 2005 aufgegeben, weil damit weder die notwendige Verdichtung noch die heute erforderliche Abgas-Ölfreiheit erreicht werden konnte.

Der Peraves-Kugelmotor ist eine Weiterentwicklung des Berry-Motors und wird 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.

Vom Berry-Motor wurde lediglich ein Holzmodell hergestellt, bevor Frank Berry 1969 starb und sein Motor in Vergessenheit geriet, bis er im Februar 2002 durch Hüttlin wieder zum Patent angemeldet (WO 03/067033 A1) und in der Patentrecherche der Hüttlin-Anmeldung einschränkend entgegengehalten wurde. Der von Peraves weiterentwickelte Kugelmotor ist somit der erste und bisher einzige funktionsfähige Motor nach dem Berry-Grundpatent von 1963.

Stand 2011 ist keines der Kugelmotorkonzepte in größerem kommerziellen Umfang erfolgreich.

Literatur

• 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.

Einzelnachweise

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

Weblinks

• Pressebericht: Kugelverbrennungsmotoren im Vergleich (PDF-Datei; 1,66 MB)
• Offizielle Website der Firma Peraves
• Offizielle Website der Innomot AG
• Zeitungsbericht vdi-nachrichten (mit Animationen!)

Bauweisen von Verbrennungsmotoren

Einzylindermotor | Reihenmotor | Boxermotor | V-Motor | U-Motor | W-Motor | Y-Motor | VR-Motor | X-Motor | H-Motor | Δ-Motor

Sternmotor | Reihensternmotor | Mehrfachsternmotor | Umlaufmotor | Taumelscheibenmotor

Gegenkolbenmotor | Freikolbenmotor | Rotationskolbenmotor | Kugelmotor | Schiebermotor | Wankelmotor