DE102006013013B4

DE102006013013B4 - Kraft-Erzeuger-Einheit

Info

Publication number: DE102006013013B4
Application number: DE200610013013
Authority: DE
Inventors: Franz Josef Brzoska
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-03-20
Filing date: 2006-03-20
Publication date: 2009-01-29
Anticipated expiration: 2026-03-21
Also published as: DE102006013013A1; DE102006013013B9

Abstract

Kraft-Erzeuger-Einheit (KEE), umfassend
– zwei Elektromagnete (1, 2), die beiderseits des Drehpunkts (4) einer Wippe (3) in einem Abstand (L3, L4) angeordnet sowie auf einer Fundamentplatte (16) befestigt sind und die wechselweise ein- und ausgeschaltet werden,
– eine Wippe (3), die auf einer Fundamentplatte (16) angeordnet sowie mit dieser verbunden ist, mit einem Balken (15), an den Ankerplatten (5, 6) in einem Abstand (L3, L4) angebracht sind, die wechselseitig von den bestromten Elektromagneten (1, 2) angezogen werden,
– zwei Gestänge (11,12), die beiderseits des Drehpunkts (4) in einem Abstand (L5, L6) am Balken (15) beweglich befestigt sind und mit einer Antriebswelle verbunden sind,
– zwei Hubfrequenzregler (7, 8), die aus Tellerfederpaketen bestehen und beiderseits des Drehpunkts (4) in einem Abstand (L1, L2) auf Stützen (9, 10) angebracht und die Stützen (9, 10) mit der Fundamentplatte (16) verbunden sind,
– zwei Hubwegleerlaufregler (13, 14), die jeweils...

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraft-Erzeuger-Einheit (KEE).
Eine Kraft-Erzeuger-Einheit (KEE) ist aus der Patentschrift DE 196 32 897 C2 bekannt und wie folgt beschrieben:
Die KEE besteht in den wesentlichen Teilen aus zwei Elektromagneten, einer Wippe mit Ankerplatten und Zuggestängen, wobei die mit der KEE ablaufende Umwandlung elektrischer Energie in magnetische/mechanische Energie in zwei Arbeitstakten mit besonderer Arbeitstechnik erfolgt und während welcher die Magnetfederanzugskraft gemäß dem Kraft-Luftweg-Diagramm nach 4 der obengenannten Patentschrift, erzeugt wird.
Die Erfindung hat die Aufgabe, de mechanische Leistung einer Kraft-Erzeuger-Einheit zu verbessern, indem elektrische Energie über magnetische Energien und Spannungsenergie in mechanische Energie umgewandelt wird.
Erfindungsgemäß wird das durch die Merkmale des einzigen Anspruchs gelöst.
Die Kraft-Erzeuger-Einheit verfugt übernachfolgende Merkmale:

– Offenes Maschinensystem – Grundvoraussetzung für einen exorbitanten Wirkungsgrad.
– Erzeugung einer elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl mit statisch/dynamischer Kennlinie nach dem Grundsatz „Kein Kraftverlust durch Weggewinn", wodurch die Goldene Regel der Mechanik außer Kraft gesetzt wird.
– Steigerung der Kraftexplosivität mittels spezieller Hubleerlaufregler.
– Steigerung der Hubfrequenz mittels spezieller Hubfrequenzregler.
– Erzeugung der antreibenden Kraft im magnetischen Kreis elektrischer Magnete, der Durchflutung, nach dem Vorteilsprinzip der Formel Θ = I·N[A], d. h. mit hoher Windungszahl (N) und äußerst geringer Gleichstrom-Stromstärke (I).
– Ablauf der elektromagnetischen Arbeitstakte ohne Ummagnetisierungsverluste.

Die Kraft-Erzeuger-Einheit und ihr Funktionsablauf wird als Ausführungsbeispiel anhand von 1 und 2 dargestellt, beschrieben und näher erläutert.
Diese Unterlagen zeigen:
1 eine Vorderansicht der Kraft-Erzeuger-Einheit.
2 ein Kraft-Luftweg-Diagramm (schematisch).
Die in 1 dargestellte KEE besteht in den wesentlichen Teilen aus:

– zwei Elektromagnete 1, 2, die beiderseits des Drehpunkts 4 in einem Abstand L4, L3 angeordnet sowie auf der Fundamentplatte 16 befestigt sind und die wechselweise ein- und ausgeschaltet werden.
– eine Wippe 3 mit Balken 15, an dem die Ankerplatten 5, 6 in einem Abstand L4, L3 angebracht sind, die auf der Fundamentplatte 16 angeordnet sowie mit dieser verbunden ist, und bei der die Ankerplatten 5, 6 wechselseitig von den bestromten Elektromagneten angezogen werden.
– zwei Gestänge 11, 12, in denen in Kraftflußrichtung Hubwegleerlaufregler 13, 14 eingebaut sind, die beiderseits des Drehpunkts 4 in einem Abstand L6, L5 am Balken 15 beweglich befestigt sind und die die mit der KEE erzeugten Kräfte und Hubgeschwindigkeiten in eine Antriebswelle einleiten.
– zwei Hubfrequenzregler 7, 8 die beiderseits des Drehpunkts 4 in einem Abstand L2, L1 auf Stützen 9, 10 angebracht sind, wobei die Stützen mit der Fundamentplatte 16 verbunden sind.

Die Elektromagnete 1, 2 sind durch die Bauart der Eisenkerne in Hufeisenform mit Vierkantprofil und damit durch die zwei Magnetpole sowie den vierkantigen Polflächen mit einer für diese Bauart größtmöglich erreichbaren Gesamtanzugsfläche versehen. Die Eisenkerne und die Ankerplatten bestehen aus einem weichmagnetischen Werkstoff, den eine hohe magnetische Floßdichte bei stromdurchflossener Spule und eine sehr geringe verbleibende Flußdichte (Remanenz) bei stromloser Spule kennzeichnet, wobei die Remanenz so vorbestimmt ist, daß diese bei der Modifizierung der elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl benutzt wird.
Die Elektromagnete 1, 2 sind mit Spulen 1.1, 2.1 versehen, die eine so große Anzahl an Windungen aufweisen, dass einerseits die antreibende Größe im magnetischen Kreis, die Durchflutung, Θ = I·N[A], also das Produkt aus Stromstärke (I) mal der Anzahl der Spulenwindungen (N), primär aus der Anzahl der Spulenwindungen gewonnen wird, und dass andererseits der aus der Anzahl der Spulenwindungen resultierende Drahtwiderstand zur Minimierung der Stromaufnahme und damit zur Aufnahmebegrenzung der elektrischen Leistung angewendet wird, wobei die Spulen 1.1, 2.1 an eine elektrische Gleichspannung angeschlossen sind, bei welcher die Stromaufnahme nur vom Drahtwiderstand, nicht aber von der Induktivität der Spule(n) bzw. der Größe des Luftwegs s_L abhängig ist.
Die Elektromagnete 1, 2 arbeiten mit sehr kleinen Stromstärken und kommen mit einer äußerst geringen zugeführten elektrischen Leistung aus. Ummagnetisierungsverluste treten nicht auf, da die Elementarmagnete in den Eisenkernen immer in die gleiche Richtung ausgerichtet werden.
Die Hubwegleerlaufregler 13, 14 bestehen aus herkömmlichen Druckfedern und sind so konzipiert, dass der Hubleerlaufweg s_HL etwa einem Federweg einer Druckfeder entspricht, wobei die Zusammenhänge die zwischen L3, L4 in Bezug auf s_L bzw. L3, L4 in Bezug auf s_HL sowie L5, L6 in Bezug auf s_H bzw. L5, L6 in Bezug auf s_HL bestehen, aber auch die Zusammenhänge die zwischen s_L, s_H und s_HL bestehen, vorbestimmt werden müssen.
Die Hubwegleerlaufregler 13, 14 werden während der Erzeugung der elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl zur Steigerung dieser Kraft benötigt und ermöglichen, dass diese Kraft erst nach Durchlaufen von etwa ½ des Luftwegs s_L als Antriebskraft aktiviert wird, wobei die Details im Kraft-Luftweg-Diagramm der 2 dargestellt sind.
Die Hubfrequenzregler 7, 8 bestehen aus herkömmlichen Tellerfederpaketen, wobei sowohl der Federweg als auch die Größe der Federkraft auf die Erfordernisse, die zur Hubfrequenzregulierung notwendig sind, vorbestimmt werden können.
Durch die Komponentenanordnung und die Erzeugung der elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl sowie die Einleitung dieser in das Antriebssystem der KEE, verfügt die KEE über ein offenes Maschinensystem – ein elementarer Gegensatz zu geschlossenen Systemen herkömmlicher elektrischer Antriebsmaschinen – welches darauf beruht, daß alle Kräfte die während der Arbeitstakte erzeugt werden, also auch Kräfte die von außen wirken, in das Maschinensystem eingeleitet werden können, wobei diese Kräfte Bestandteil der elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl (statisch/dynamisch) sind und die in der nachfolgenden Arbeitstaktcharakteristik erläutert und in 2 dargestellt werden.
Die mit der KEE durchzuführende Umwandlung elektrischer Energie über magnetische Energie und Spannungsenergie in mechanische Energie erfolgt durch zwei wechselseitig auftretende Arbeitstakte, während welchen im jeweiligen Hubfrequenzregler 7, 8 die Federspannkraft mittels der Wippe 3 und dem jeweils eingeschalteten Elektromagnet 1, 2 erzeugt wird, wobei die Spannkraft und die Magnetanzugskraft des jeweils eingeschalteten Elektromagnets 1, 2 ein Kraftprodukt bilden, welches von Null bis etwa auf den Wert F_Σ (statisch) ansteigt und nach Auslösung des jeweiligen Arbeitstakts 1 oder 2 durch Überwindung der Haftkraft mittels F_Σ (statisch) sowie nach Durchlaufen des Hubleerlaufwegs s_HL, von F_Σ (statisch) und unter Mitwirkung der während der Krafterzeugerphase entstandenen und andauernden magnetischen Explosivität, sprungartig auf den Höchstwert F_Expl (statisch/dynamisch) und unter ständigen Kraft- und Hubgeschwindigkeitszugewinn, hochschnellt,

– wobei beim ersten Arbeitstakt die Ankerplatte 5 aufgrund der Remanenz an den Polen des ausgeschalteten Elektromagnets 1 haftet und die Ankerplatte 6 zum gleichen Zeitpunkt von den Polen des eingeschalteten Elektromagnets 2 angezogen wird und die während dieses Arbeitstakts erzeugte elektromagnetische Explosionskraft F_Expl nach Durchlaufen von etwa ½ des Luftwegs s_L sowohl als Federspannkraft des Hubfrequenzreglers 8 als auch als wirkende Antriebskraft eingesetzt wird, d. h., dass die Federspannkraft des Hubfrequenzreglers 7 durch den Arbeitstakt zwei gespannt wird bzw. wurde, und dass die Federspannkraft plus der Magnetanzugskraft F_Σ nach Einschaltung von Magnet 2/Abschaltung von Magnet 1 aktiviert wird und den vorbestimmten Abriß der Ankerplatte 5 einleitet, und
– wobei beim zweiten Arbeitstakt die Ankerplatte 6 augrund der Remanenz an den Polen des ausgeschalteten Elektromagnets 2 haftet und die Ankerplatte 5 zum gleichen Zeitpunkt von den Polen des eingeschalteten Elektromagnets 1 angezogen wird und die während dieses Arbeitstakts erzeugte elektromagnetische Explosionskraft F_Expl nach Durchlaufen von etwa ½ des Luftwegs s_L sowohl als Federspannkraft des Hubfrequenzreglers 7 als auch als wirkende Antriebskraft eingesetzt wird, d. h., dass die Federspannkraft des Hubfrequenzreglers 8 durch den Arbeitstakt eins gespannt wird bzw. wurde, und dass die Federspannkraft plus der Magnetanzugskraft F_Σ nach Einschaltung von Magnet 1/Abschaltung von Magnet 2 aktiviert wird und den vorbestimmten Abriß der Ankerplatte 6 einleitet.

Aus dem Kraft-Luftweg-Diagramm nach 2 wird der Wirkungsbereich der elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl dargestellt und verdeutlicht, dass diese Kraft erst nach Durchlaufen eines vorbestimmten Teilwegs von etwa ½ des Luftwegs s_L ihren Höchstwert erreicht, d. h. es wird aufgezeigt, dass einerseits verhindert werden soll, die Kraft im Stadium ihrer Entwicklung durch Anwendung dieser „zu vernichten" und andererseits erwirkt werden soll, die Kraft im Bereich ihrer höchsten Effektivität als Antriebskraft einzusetzen. Aus dem Kraft-Luftweg-Diagramm nach 2 geht weiter hervor, dass F_Expl einen Anteil einer statischen und einen Anteil einer dynamischen Kraft beinhaltet, wobei F_Σ im Ruhezustand der Erzeugungsphase von F_Expl die Funktion eines Kraftkurzzeitspeichers hat und im Bewegungszustand die Funktion eines Kraftverstärkers ausübt.
Die KEE wird mit Wechselstrom versorgt, an welchem ein regelbarer Transformator angeschlossen ist. Am Ausgang dieses Transformators sind Gleichrichter angeschlossen, über welche die Elektromagnete 1, 2 mit Gleichstrom gespeist werden.
Die Schaltung wird am Wechselstrom vorgenommen, der in den Verbindungsleitungen Ausgang Transformator/Eingang Gleichrichter fließt, wobei die Schaltung vom sich ständig hin- und herbewegenden Balken 15 oder in einer anderen geeigneten Weise ausgelöst wird.
Die Magnetspulen 1.1, 2.1 werden mittels Dioden kurzgeschlossen, um die beim Ausschaltvorgang in den Spulen entstehende Selbstinduktion unschädlich zu machen.
Die Elektromagnete 1, 2 werden im Wechsel geschaltet, wobei die Steuerung durch den oben erwähnten Transformator erfolgt, mittels welchen über die Stromspannung die Größe der elektromagnetischen Explosionskraft F_Expl, aber auch die Anzahl der Arbeitstakte pro Zeiteinheit bestimmt werden kann, und wobei die Federkraft der Hubfrequenzregler 7, 8 auf die Belange obiger Vorgänge vorbestimmt wird.

Claims

Kraft-Erzeuger-Einheit (KEE), umfassend – zwei Elektromagnete (1, 2), die beiderseits des Drehpunkts (4) einer Wippe (3) in einem Abstand (L3, L4) angeordnet sowie auf einer Fundamentplatte (16) befestigt sind und die wechselweise ein- und ausgeschaltet werden, – eine Wippe (3), die auf einer Fundamentplatte (16) angeordnet sowie mit dieser verbunden ist, mit einem Balken (15), an den Ankerplatten (5, 6) in einem Abstand (L3, L4) angebracht sind, die wechselseitig von den bestromten Elektromagneten (1, 2) angezogen werden, – zwei Gestänge (11,12), die beiderseits des Drehpunkts (4) in einem Abstand (L5, L6) am Balken (15) beweglich befestigt sind und mit einer Antriebswelle verbunden sind, – zwei Hubfrequenzregler (7, 8), die aus Tellerfederpaketen bestehen und beiderseits des Drehpunkts (4) in einem Abstand (L1, L2) auf Stützen (9, 10) angebracht und die Stützen (9, 10) mit der Fundamentplatte (16) verbunden sind, – zwei Hubwegleerlaufregler (13, 14), die jeweils aus einer Druckfeder bestehen und die in Kraftflussrichtung jeweils in ein Gestänge (11, 12) eingebaut sind, wobei a) die beiden Elektromagnete (1, 2), die Wippe (3) mit den Ankerplatten (5, 6), die beiden Hubfrequenzregler (7, 8) und die beiden Hubwegleerlaufregler (13, 14) eine Bauteilanordnung der Kraft-Erzeuger-Einheit darstellen, b) die Umwandlung elektrischer Energie über magnetische Energie und Spannungsenergie in mechanische Energie durch zwei wechselseitig auftretende Arbeitstakte erfolgt, c) während der Arbeitstakte im jeweiligen Hubfrequenzregler (7, 8) eine Federspannkraft mittels der Wippe (3) und dem jeweils eingeschalteten Elektromagnet (1, 2) erzeugt wird, d) die Spannkraft und die Magnetanzugskraft des jeweils eingeschalteten Elektromagneten (1, 2) ein Kraftprodukt (elektromagnetische Explosionskraft) bilden, e) durch die Erzeugungsart der elektromagnetischen Explosionskraft (F_Expl) sowie durch die Einleitung dieser Kraft in das KEE-Antriebssystem die KEE ein offenes System aufweist, f) die beiden Hubfrequenzregler (7, 8) zur Steigerung der Hubfrequenz dienen und g) die beiden Hubwegleerlaufregler (13, 14) zur Steigerung der Kraftexplosivität des Kraftprodukts aus Federspannkraft und Magnetanzugskraft eingesetzt werden.