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Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit mehreren Rädern, die derart drehbar gelagert sind, dass die Drehbewegung eines Rades ein benachbartes Rad antreibt. Derartige Anordnungen sind beispielsweise als Getriebe bekannt. Hierbei wird ein Rad über einen Riemen mit einem anderen Rad verbunden oder es werden mehrere Räder als Zahnräder miteinander verbunden. Die Räder können jedoch auch nebeneinander auf einer Achse angeordnet sein, sodass über die Achse die Drehbewegung von einem Rad auf das andere Rad übertragen wird. Eine weitere Ausführungsform einer derartigen Anordnung sieht vor, dass die Räder auf einer Welle angeordnet sind und miteinander derart in Verbindung stehen, dass die Drehbewegung eines Rades ein benachbartes Rad antreibt.
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Derartige Anordnungen sind in vielfältiger Art und Weise bekannt. Ein großer Nachteil derartiger Anordnungen liegt jedoch darin, dass bei der Übertragung einer Drehbewegung von einem Rad auf ein benachbartes Rad eine Reibung entsteht, die einen Energieverlust bedeutet.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine derartige Anordnung weiterzubilden.
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Diese Aufgabe wird mit einer gattungsgemäßen Anordnung gelöst, bei der die Räder an einem radialen Randbereich Magnete aufweisen, die sich nicht berühren, und mindestens ein Rad einen Generator antreibt.
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Dies ermöglicht es, ein Rad oder auch mehrere Räder, die über Magnete gekoppelt sind, anzutreiben, wodurch mehrere Räder in Bewegung geraten. Die Räder können dabei berührungslos miteinander in Verbindung stehen, sodass die Antriebsenergie von einem Rad auf ein anderes Rad mit minimaler Reibung übertragen wird.
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Diese Antriebsart eignet sich für Transmissionen und Übersetzungen und daher für Getriebe und beliebige Kraftübertragungen. Vorteilhaft ist es, wenn mehrere durch die Drehbewegung eines ersten Rades angetriebene Räder Generatoren antreiben. Somit kann beispielsweise zunächst ein erstes Rad angetrieben werden, das mehrere weitere Räder antreibt, die wiederum die Drehenergie über Generatoren in elektrische Energie umwandeln.
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Um in die Anordnung mit mehreren Rädern Energie einzukoppeln, wird vorgeschlagen, dass mehrere Räder zusätzlich zur Verbindung untereinander einen Antrieb aufweisen. Der Antrieb kann bei einem einzelnen Rad oder bei mehreren Rädern vorgesehen sein.
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Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn die Energie eines Generators zum Antrieb eines ersten Rades dient. Hierzu kann die Energie eines Rades über einen Generator Strom erzeugen, der über einen Elektromotor dem Antrieb eines weiteren Rades dient. Hierzu kann zwischen dem Generator und dem Elektromotor eine Batterie zur Energiespeicherung angeordnet sein.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Anordnung derart betrieben wird, dass mit ihr elektrische Energie in ein öffentliches Stromnetz eingeleitet wird.
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Eine konstruktiv besonders vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass mindestens ein Rad eine Achse aufweist, an der mindestens ein weiteres Rad befestigt ist. Dabei ist es vorteilhaft, wenn beidseitig des Rades mit den Magneten mindestens ein weiteres Rad befestigt ist. Der Durchmesser des weiteren Rades und die Massenverhältnisse an den weiteren Rädern werden an die Größe des Rades mit den Magneten angepasst. Dabei kann das weitere Rad als Schwungrad dienen. Insbesondere wenn beidseitig des Rades mit den Magneten weitere Räder angeordnet sind, können diese für einen ruhigen Lauf der Vorrichtung sorgen.
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Um das Drehmoment zu erhöhen wird vorgeschlagen, dass die Räder in ihrem Randbereich eine gegenüber dem übrigen Bereich erhöhte Masse aufweisen. Eine derartige erhöhte Masse kann durch eine verstärkte Ausführung der Randbereiche erzielt werden. Es können aber auch im Randbereich Massen angeordnet sein, die das Drehmoment erhöhen. Diese Massen werden vorzugsweise zwischen den Magneten angeordnet.
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Kumulativ oder alternativ können auch auf einer Seite der Räder die Magnete und an der gegenüberliegenden Seite Massen angeordnet sein. Dies kann dadurch erreicht werden, dass an der den Magneten axial gegenüberliegenden Seite der Räder Massen angeordnet sind.
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Um den Luftwiderstand zu verringern, wird vorgeschlagen, dass die Räder in ihrem Randbereich eine gegenüber dem übrigen Bereich erhöhte Masse aufweisen, die Rundungen aufweist. Dadurch wird die mit der Luft verbundene Reibung minimiert.
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Das weitere Rad kann auch Teil eines Getriebes sein. Dazu wird der Durchmesser des weiteren Rades so gewählt, dass es mit einer Transmission beispielsweise über einen Riemen mit einem anderen Rad zusammenwirken kann, das einen anderen Durchmesser aufweist. Als Alternative können auch Zahnräder vorgesehen werden oder eine Kraftübertragung mit Magneten, wie sie oben beschrieben ist.
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Über Magnete kann auch von einem weiteren Rad zu einem anderen weiteren Rad die Kraft übertragen werden, sodass nicht nur die mittleren Räder über Magnete Kräfte übertragen, sondern auch an den Achsen der mittleren Räder angeordnete Räder dazu dienen, die in das System eingeleitete Drehkraft von einem Radsystem auf ein weiteres Radsystem zu übertragen.
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Eine vorteilhafte einfache Ausführungsvariante sieht vor, dass die Magnete, die an dem radialen Randbereich der Räder angeordnet sind und die Kräfte von einem Rad auf ein anderes Rad übertragen sollen, Permanentmagnete sind. Derartige Permanentmagnete eignen sich in der angegebenen Anordnung dazu, berührungslos eine Drehkraft eines ersten Rades auf ein zweites Rad zu übertragen.
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Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn die Magnete gleichmäßig verteilt am Umfang der Räder angeordnet sind. Dies ermöglicht einen einfachen Aufbau, wobei vorzugsweise der Abstand zwischen zwei benachbarten Permanentmagneten kleiner ist als der Sektor, der vom Permanentmagnet abgedeckt wird. Durch das nahe aneinander Anordnen vieler Permanentmagnete wird ein gleichmäßiger Lauf der Vorrichtung erzielt.
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Eine besondere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Magnete schaltbare Elektromagnete sind, die einschaltbar sind, wenn sich Magnete benachbarter Räder annähern. Eine derartige Schaltung ermöglicht es, eine Magnetkraft nur dann zu erzeugen, wenn sich Elektromagnete benachbarter Räder annähern. Sowie die Magnete benachbarter Räder die maximale Nähe aufweisen, kann der Elektromagnet ausgeschaltet werden, sodass keine Anziehungskraft mehr vorliegt, wenn sich der Abstand der Magnete benachbarter Räder erhöht. Dies erlaubt es, die Anziehungskraft der am Rad wirksamen Magnete auf diejenigen Magnete zu reduzieren, die für die Kraftübertragung von einem Rad auf das andere Rad notwendig sind.
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Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Anordnung vorzuschlagen. Diese Aufgabe wird mit einem Verfahren gelöst, bei dem ein Rad in Bewegung gesetzt wird, durch die Magnetkraft mindestens ein weiteres Rad in Bewegung gesetzt wird und von den Rädern mindestens ein Generator angetrieben wird. Dadurch wird ein einfaches effektives Getriebe bereitgestellt, das berührungslos die Kraft von einem bewegten Rad auf ein weiteres bewegtes Rad und vorzugsweise sogar auf mehrere weitere bewegte Räder überträgt. Die Vorrichtung kann auch als Getriebe ohne Generator eingesetzt werden.
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Eine vorteilhafte Ausführungsvariante dieses Verfahrens sieht vor, dass die Magnetkraft durch einen Elektromagneten erzeugt wird, der mit einem Elektromagneten eines benachbarten Rades zusammenwirkt. Dies ermöglicht es durch den Einsatz der Elektromagneten zeitgesteuert oder mit einer an der Position der einzelnen Räder zueinander orientierten Steuerung die Kraftübertragung von einem Rad auf ein benachbartes Rad zu bewirken. Die Steuerung kann beispielsweise durch eine Nockenwelle erfolgen.
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Eine vorteilhafte Ausführungsvariante ist in der Figur dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt
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die einzige Figur eine schematische Darstellung zur Verwendung der Anordnung zum Einspeisen elektrischer Energie in ein öffentliches Stromnetz.
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Die in der Figur gezeigte Anordnung 1 besteht im Wesentlichen aus mehreren Rädern 2, 3, 4, die jeweils auf einer Achse 5, 6, 7 drehbar gelagert sind. An den Enden der Achsen 5, 6, 7 sind jeweils Scheiben 8, 9, 10, 11, 12, 13 vorgesehen, die über Riemen 14, 15, 16, 17, 18 Generatoren 19, 20, 21, 22, 23 antreiben. Der Generator 23 steht über Leitungen 24 mit einer Batterie 25 in Verbindung. Diese Batterie 25 steht wiederum über Leitungen 26 mit einem Elektromotor 27 in Verbindung, der über einen Riemen 28 die Scheibe 12 antreibt.
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Im radial äußeren Bereich der Räder 2, 3, 4 sind Permanentmagnete 29 angeordnet, die es ermöglichen, dass Permanentmagnete 29 (nur exemplarisch beziffert) des Rades 4 mit Permanentmagneten 30 (nur exemplarisch beziffert) des Rades 3 derart zusammenwirken, dass eine Kraft vom Rad 4 auf das Rad 3 übertragen werden kann.
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Zwischen den Magneten sind Masseelemente angeordnet, die das Drehmoment durch die Zentrifugalkraft verstärken. Diese Masseelemente (nicht gezeigt) sind cw-Wert optimiert geformt, damit sie wenige Luftwiderstand bieten.
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Hierdurch wird eine Drehbewegung über ein Drehmoment vom Rad 4 auf das Rad 3 übertragen. In entsprechender Weise wird die Drehbewegung des Rades 3 über ein Zusammenwirken der Permanentmagnete 30 mit Permanentmagneten 31 (nur exemplarisch beziffert) des Rades 2 übertragen.
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Die mit den Generatoren 19, 20, 21, 22, 23 erzeugte Energie wird in das öffentliche Netz eingespeist. Hierzu sind schematisch Hochspannungsmaste 32, 33, 34, 35 in der Figur dargestellt.
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Eine vorteilhafte Ausführungsvariante sieht vor, dass entweder neben den Magneten (die Permanentmagnete) oder an der Rückseite der Räder schwere Massen am Randbereich der Räder aufweisen. Diese schweren Massen dienen dazu, das Drehmoment (Bewegungskraft) durch die Zentrifugalkraft (Fliehkraft) zu verstärken.
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Vorteilhaft ist es, wenn die Form der schweren Masse so optimal ist, dass deren Reibung mit der Luft minimal ist.
