Prinzipversuch zu Orbo/Steorn

Prinzipversuch zu Orbo/Steorn
Wie im „Net-Journal“ Nr. 1/2, 2010, auf den Seiten 13 und 14 ausführlich dargelegt wird, hat JeanLouis Naudin in seinem Labor bei Paris einen Nachbau des Orbo-Steorn-Magnetmotors realisiert,
wobei er noch eigene Ideen, insbesondere mit dem Konzept der Toroidspulen eingebracht hat,
siehe: http://www.borderlands.de/net_pdf/NET0110S11-15.pdf
sowie: http://jnaudin.free.fr/steorn/html/orboeffecten.htm
Gemäss seiner Analyse werden die Neodym-Magnete des Rotors vom ferromagnetischen Kern
(Nanoperm) der Stator-Ringmagnetspulen (Torroid-Spulen) angezogen, womit der Rotor ein
Drehmoment erhält, siehe Bild
Sobald die Permanentmagnete den stärksten Anziehungspunkt (TDC = Top Dead Center) erreicht
haben und wieder aus dem Feld der Ringmagnete austreten, würden die nach wie vor wirksamen
Anziehungskräfte den Weiterlauf des Rotors nunmehr abbremsen und diesen wieder zum Stillstand
bringen. Damit würde die gewonnen Rotationsenergie wieder vollständig durch den Bremsvorgang
aufgebraucht, d.h., der Nettoenergiegewinn wäre erwartungsgemäss Null.
Wenn jedoch dafür gesorgt wird, dass das magnetische Feld der Ferritmagneten in den
Torroidspulen während der Austritts-Phase neutralisiert wird, kann der Rotor den Totpunkt (TDC)
ohne ein bremsendes Drehmoment verlassen. Um eine solche kurzfristige Depolarisation zu
erreichen, genügt es, einen ausreichend grossen kurzzeitig wirkenden Stromimpuls auf die
Toroidspulen einwirken zu lassen. Da das mit dem Stromimpuls gekoppelte Induktionsfeld in der
Toroidspule konstruktionsbedingt nicht nach aussen treten kann, wirkt es in keiner Weise auf die
Läufermagnete ausüben. Somit entfällt bei dieser Konstruktion das bei klassischen Motoren übliche
Gegendrehmoment.
Man kann in einem solchen Fall von einer „gebrochenen Symmetrie“ sprechen, weil das
magnetische Potenzial bei der Annäherungsphase der Rotormagneten geringer ist als das Potenzial
bei der Austrittsphase. Durch diesen Prozess findet eine Art „Renormierung“ (englisch “magnetic
regauging”) statt, eine sogenannte asymmetrische Eichung. Man spricht in diesem Fall auch von
einem sog. „nichtkonservativen“ Kraftfeld, weil das Umlaufintegral, d.h. die Summe der KraftWege-Produkte, nicht Null ergeben, s.a. http://www.borderlands.de/net_pdf/NET0306S18-21.pdf
Der Vorteil einer derartigen Anordnung beruht darauf, dass die erforderliche Energie für die
Umpolarisierungsimpulse völlig unabhängig vom mechanischen Drehmoment, also von der
erzeugten mechanischen Leistung des Rotors ist. Daraus lässt sich auch ableiten, dass die
erzielbare Ausgangsleistung des Rotors bzw. der Leistung, die in einer normalen Induktionsspule
elektrisch ausgekoppelt werden kann, unabhängig vom Energieaufwand zum Triggern der
Umpolarisation der Ferritkerne in den Ringspulen ist.
Jean-Louis Naudin weist auch auf die Tatsache hin, dass ferromagnetische Materialien eine
gewisse Trägheit gegen Umpolarisationen aufweisen, was man als magnetische Viskosität
bezeichnet. Diese Verzögerungszeit gegenüber einer Umpolarisierung ist ggf. auch zu
berücksichtigen.
Hinweis: Der Erfinder Gary Magratten hat einen Permanentmagnet-Motor nach einem ähnlichen
Prinzip gebaut, wobei er für die Statoren normale Spulen mit Ferritkernen verwendet. Wenn die
Magneten des Rotors die Ferrikerne der Statorspulen passieren, wird jedoch ein Stromimpuls in die
Spulen geschickt, der nicht nur eine Neutralisation, sondern auch eine Umpolarsierung der
Ferritkerne bewirkt. Auf diese Weise entsteht einerseits bei der Annäherung der Magnete ein
anziehendes Drehmoment und beim Passieren der Magnete ein zusätzliches abstossendes
Drehmoment. Die beim Abschalten der Spulen entstehenden hohen Abschaltspannungsspitzen bzw.
Ströme (back emf) werden in eine zweite Batteriebank geleitet entsprechend dem Konzept von
John Bedini, s.a. http://www.borderlands.de/net_pdf/NET0110S11-15.pdf, S. 14-15, sowie
http://v3.espacenet.com/publicationDetails/originalDocument?CC=US&NR=2003127928A1&KC=A1&
FT=D&date=20030710&DB=EPODOC&locale=de_EP
Da elektrische Leistung nur für den kurzen Moment der Umpolarisation der Ferrritmagnete benötigt
wird, ist die elektrische Leistungsaufnahme sehr gering. Das eigentliche Antriebsdrehmoment
bzw. die entsprechend der Drehzahl erzielbare Leistung wird primär von den
Permanentmagneten geliefert - bzw. aus deren (vermuteten) Kopplung zum Vakuumquantenfeld.
Näheres siehe unter: http://www.angelfire.com/ak5/energy21/erpem3.htm
Vorgeschlagenes Experiment zum Test des Orbo/Steorn-Systems:
Um einerseits die Kosten gering zu halten und andererseits baldmöglichst zu beweisbaren
Erkenntnissen zu gelangen, wird ein vereinfachter Orbo-/Steorn-Aufbau vorgeschlagen:
-
Der Rotor trägt nur einen einzigen Neodym-Magneten
Der Stator enthält nur eine einzige Toroid-Spule mit Ferritkern
Es wird nur ein Reed-Kontakt vorgesehen
Es erfolgt keine Rückladung der Back-EMF aus der Spule in eine Batterie
Der Reed-Kontakt wird von einem kleinen Magneten gesteuert, der am Rotor (z.B. Innenrand)
fixiert ist und triggert einen Impulsgenerator, dessen Pulse sowohl in der Phase – zeitlicher
Abstand zum Triggerzeitpunkt - als auch Dauer elektronisch einstellbar sind – siehe Bild
Der in der Schaltung vorgesehene Impulsgenerator kann ggf. auch als kleine Elektronikbaugruppe
bezogen werden. Lieferanten für die Elektronik-Bauteile sind z.B. Conrad Elektronik oder Distrelec.
Bauteile:
- Toroidspule L1 mit ferromagnetischem Kern (Material 3E25), spez. Induktivität Al=3820 mit
den Massen 23 x 14 x 7 mm, einer rel. Magn. Permeabilität von = 6000, bewickelt mit
insgessamt 7.5 m lackisoliertem Kupferdraht von 0.4 mm Dicke.
- NeodymMagnet NdFeB27, 22mm Durchmesser, 10 mm dick.
- Elektronikkomponenten, siehe Schaltplan
Skalierungsmöglichkeiten
Die Konstruktion sollte von Anfang so ausgelegt werden, dass sich später weitere Neodym-und
Steuer-Magneten im Rotor einsetzen und zusätzliche Reedkontakte und Ringspulen im Stator
vorsehen lassen.
Die Leistung des Motor steigert sich linear mit der Zahl der Magneten und Ringspulen sowie
überproportional bei Verringerung des Luftspaltabstandes zwischen Rotormagneten und den Kernen
der Statorspulen. Ebenso lässt sich die Leistung erhöhen, wenn im Rotor mehrere parallel
geschalteten Systeme auf mehreren Ebenen vorgesehen werden.
Vorgeschlagene Mess-Technik
Einerseits geht es darum, die erzielbare mechanische Leistung des Rotors zu messen oder die in
einer bestimmten Zeit erzeugte mechanische Energie.
Andererseits ist es wichtig, die erforderliche Steuerleistung zu bestimmen bzw. die in einer
bestimmten Zeiteinheit aufgewendete Steuerenergie.
Es erscheint auf den ersten Blick einfacher, die Energien zu messen und miteinander zu vergleichen.
Die mechanische Energie kann z.B. dadurch ermittelt werden, dass z.B. auf der Achse des Rotors,
ggf. über eine kugelgelagerte Umlenkrolle, ein Faden aufgewickelt wird, an dem ein Gewicht
hängt. Wenn die Drehzahl in etwa ermittelt wurde, lässt sich abschätzen, wie lang der Faden sein
muss, um z.B. ein Gewicht von 1000 g einen Meter hoch zu heben. Danach wird der Motor gestoppt.
Der hierfür erforderliche Energieaufwand lässt sich berechnen zu: 1 kpm = 0.102 Nm. Dieser Wert
entspricht somit rund 0.1 Ws, siehe http://www.zum.de/dwu/pwl106vs.htm Wenn man diese
Energie elektrisch optimal umsetzen würde, könnte man damit eine Leuchtdiode mit einer Spannung
von 2 V und einer Stromaufnahme von 0.02 A, also einer Leistungsaufnahme von 0.04 W rund 2.5
Sekunden lang leuchten lassen.
Die elektrische Energie errechnet sich im wesentlichen aus dem Strom, der während der
Neutralisierungsphasen des Ferritkerne durch die Toroidspule fliesst. Hierzu können z.B. die
Spannungs- und Stromimpulse an der Spule mit Hilfe eines präzisen Oszilloskops vermessen,
miteinander multipliziert und über die gesamte Laufzeit summiert werden. Einfacher geht es, wenn
die elektrische Leistung aus einer Batterie zur Verfügung gestellt wird und der in die Schaltung
fliessende Gleichstrom während der Laufzeit über eine echte Effektivwertmessung erfasst und mit
der Batteriespannung multipliziert wird.
Aufbau eines geschlossener Kreises (autonome Betriebweise)
Statt oder ergänzend zur Bestimmung der Eingangs- und Ausgangsleistung des Motorsystems kann
auch versucht werden, die gesamte Anordnung autonom zu betreiben. Dies wird möglich, wenn die
Messergebnisse erwarten lassen, dass die Steuerleistung deutlich geringer ist als die erzielte
Ausgangsleistung.
Eine Möglichkeit besteht darin, dass die mechanische Ausgangsleistung über einen hocheffizienten
Generator Strom erzeugt und dieser in einer Batterie zwischengepuffert wird. Wenn sich diese
Batterie im betrieb stärker auflädt, als die Batterie zum Energetisieren der Steuerspulen entladen wird,
können diese periodisch ausgetauscht werden. Noch besser ist es, wenn für beide Zwecke die gleiche
Batterie benutzt wird und diese sich mit der Zeit nicht entlädt.
Da die Verwendung elektrochemischer Zwischenspeicher immer etwas problematisch ist bzw. das
Verhalten des Systems in Bezug auf Autonomie nicht unmittelbar beurteilt werden kann, sind
Lösungen ohne chemische Batterien vorzuziehen. Denkbar wäre z.B. die Verwendung von
SuperCaps, die zwar ebenfalls elektrische Speicher darstellen, aber keine schwer beurteilbaren
chemischen (Trägheits-)Effekte aufweisen (z.B. ist die Spannung einer chemischen Batterie nicht
unbedingt ein eindeutiges Mass für deren Ladezustand).
Statt elektrischer Speicher bieten sich natürlich auch induktive Speicher an oder auch ein
entsprechend massives Schwungrad.
Derartige Lösungen können und sollten im Detail ausgearbeitet werden, wenn die Messergebnisse für
das Verhältnis von Ausgangs- zu Eingangsleistung wesentlich über 100% liegen und somit prinzipiell
eine autonome Betriebsweise möglich und sinnvoll erscheint.
Es ist unbestritten, dass eine Vorführung eines solchen Gerätes am überzeugendsten ist, wenn
keine oder nur sehr kleine Zwischenspeicher erforderlich sind. Denn wenn die Ausgangsleistung
die Eingangsleistung erheblich übersteigt, kann der grössere Teil der Ausgangsleistung direkt für
verschiedene energetische Zwecke genutzt werden (mechanischer Direktantrieb, Kopplung von
Generatoren zum Direktbetrieb elektrischer Geräte oder zur Aufladung von Batterien, etwa von
Solaranlagen oder für Elektrofahrzeuge usw.)