DE102017002695A1 - Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen - Google Patents

Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen Download PDF

Info

Publication number
DE102017002695A1
DE102017002695A1 DE102017002695.5A DE102017002695A DE102017002695A1 DE 102017002695 A1 DE102017002695 A1 DE 102017002695A1 DE 102017002695 A DE102017002695 A DE 102017002695A DE 102017002695 A1 DE102017002695 A1 DE 102017002695A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
carriage
coil
electric coil
magnetic field
energy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102017002695.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Auf Nichtnennung Antrag
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE102017002695.5A priority Critical patent/DE102017002695A1/de
Publication of DE102017002695A1 publication Critical patent/DE102017002695A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system
    • H02K33/18Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system with coil systems moving upon intermittent or reversed energisation thereof by interaction with a fixed field system, e.g. permanent magnets
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02KDYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K33/00Motors with reciprocating, oscillating or vibrating magnet, armature or coil system

Abstract

Hauptanspruch: Gleichstrom-Energiesparmotor für Arbeitsmaschinen und Fahrzeuge, wobei der feststehende Teil aus mindestens einer auf einem Rahmen (10) befestigten H-förmigen Magnetanordnung besteht, welche aus zwei umgekehrt magnetisierten Magnetflussfeldern (83) und (84) aufgebaut ist, die in der Plus-Minus-Y-Richtung in einem Zwischenraum (7) verlaufen, und dort zum Antrieb eines Schlittens (2) mit mindestens einer darauf hochkant befestigten elektrischen Spule (1) dienen, und mit einer vom Schlitten angetriebenen Kinematik (91), bestehend aus Kurbelgetriebe (8), Verbindungsstange (15), Gelenken (94), Antriebswelle (100), Schwungrad (121) und Nockenrad (14), und mit einer elektrischen Schaltung (57), bestehend aus einem Steuergerät und einem Nockenschalter (25), welche die umgekehrt gepolten Spannungsimpulse (85) über eine federnde Kabelverbindung (3) in die Spule (1) schickt, und die magnetischen Kräfte (80) und (82) durch das Magnetfeld (63) (83) und (84) hervorruft, und die elektrische Spule (1) zwischen zwei Totpunkten der Schlittenbewegung (22) und (23) hin und her beschleunigt und so die Kinematik (91) antreibt, und auch zur Energierückgewinnung dient, und mit einer Feder (51), die den Schlitten (2) nach Beendigung der Spannungsimpulse (85) in eine mittige Startposition (9) zieht, und mit einer Antriebskraftverstärkung (122) aus mehreren parallel geschalteten elektrischen Spulen (1) (41) (42) auf einem Schlitten (2) oder mehreren H-förmigen Anordnungen.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Gleichstrom-Antriebsmotor zum effizienten Antrieb von Fahrzeugen und Arbeitsmaschinen und zur Rückgewinnung eines Teils der eingebrachten elektrischen Energie. Der Antrieb umfasst mindestens eine auf einem Rahmen befestigte H-förmige symmetrische Magnetanordnung, deren Mitte so ausgebildet ist, dass mindestens eine gelagerte elektrische Spule durch umgepolte Spannungsimpulse angetrieben wird; dabei wird die hin- und hergehende Bewegung eines Schlittens durch eine Kurbelwelle oder ein Kurbelrad in eine drehende Bewegung umgesetzt. Des weiteren betrifft die Erfindung mindestens eine elektrische Steuerung, die in ihrer einfachsten Form durch einen Nockenschalter Spannungsimpulse in die elektrische Spule schickt, wobei durch Energierückführungs-maßnahmen der elektrischen Spule und hohe Kräfte der Wirkungsgrad des Antriebes gesteigert wird. Eine federnde elektrische Kabelverbindung verbindet dabei den hin- und hergleitenden Schlitten mit dem feststehenden Rahmen. Des weiteren betrifft die Erfindung einen Kraftwagen, an dem ein solcher Rahmen vorgesehen ist.
  • Durch ständiges Ummagnetisieren geht in heutigen Gleich- oder Wechselstromantrieben ein Teil der eingebrachten elektrischen Energie verloren. Bürstenfeuer und andere Übertragungsverluste begrenzen den Strom in den Läufern und begrenzen somit das Einsatz-gebiet. Durch die kurze Verweildauer des Läufers im Bereich des Statorsmagneten ist es bei diesen Antrieben nicht möglich, die in der Spule gespeicherte elektrische Energie nach Abschalten der Spannung wieder zurückzugewinnen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Teil der in der elektrischen Spule gespeicherten elektrischen Energie durch vorzeitiges Abschalten der Energiezufuhr vor Erreichen der jeweiligen Totpunkte wieder zum weiteren Antrieb des Schlittens bis in die Totpunkte zu nutzen. Dies ist durch die lange Verweildauer der Spule im Bereich der Statormagneten möglich. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung die eingebrachte elektrische Energie möglichst effizient zu nutzen, d.h. optimale hohe Antriebskräfte bei geringem Stromverbrauch zu erreichen.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelöst.
  • Der feststehende Teil der Antriebsvorrichtung besteht aus einer in der Draufsicht auf den Rahmen in minus-Z-Richtung vorgegebenen H-förmigen Anordnung, von mindestens vier auf einem Rahmen befestigten und mit Abstand sich gegenüberstehenden Magneten. Diese erzeugen mindestens zwei symmetrische homogene Magnetfelder in der Plus-Y-Richtung und in der minus-Y-Richtung durch jeweils zwei in einem kanalartigen Bereich der Schlittenführung quer zur Schlittenführung sich gegenüberstehende Magnete mit unterschiedlicher Polung ein vorderes und ein hinteres umgekehrt magnetisiertes homogenes Magnetfeld. Das vordere Magnetfeld ist umgekehrt magnetisiert zum hinteren Magnetfeld. Hierbei stellen die vertikalen Striche eines H die Magnetisierungsrichtungen der feststehenden, außen angebrachten Magnete in der Y-Richtung dar, während der horizontale Strich des H die gerade Schlittenführung mit dem lateral angetriebenen Schlitten und der elektrischen Spule in der X-Richtung darstellt. Der bewegliche Teil der erfindungsmäßigen Anordnung besteht aus einem entlang der X-Richtung auf einer geraden Strecke in einem kanalartigen Zwischenraum verfahrbaren Schlitten, mit einer Schlittenlagerung, die den Schlitten mit der elektrischen Spule trägt und mit einer gelenkigen Verbindungsstange, die an ein Kurbelrad oder an eine Kurbelwelle angeschlossen ist, das wiederum ein Schwungrad und ein Nockenrad über eine Antriebswelle antreibt. Der elektrische Teil der Antriebsvorrichtung besteht aus mindestens einer Stromquelle einer elektrischen Schaltung mit entsprechenden Schalter, der einen Spannungsstoß erzeugt, wobei der Strom über eine federnde Drahtverbindung direkt in die Spule geschickt wird und damit den Schlitten mit der elektrischen Spule und dem Kurbelrad durch magnetische Kräfte antreibt. In einer weiteren Ausbaustufe kann je ein Schalter die Vorwärtsbewegung und die Rückwärtsbewegung des Schlittens veranlassen. Werden mittlere und große Leistungen gesteuert, wird dies mit einem elektrischen Steuergerät realisiert.
  • Durch die H-förmige Anordnung der Statormagnete und die lateral angetriebene Bewegung der elektrischen Spule in X-Richtung in deren Mitte, durch einen kanalartigen Zwischenraum, lässt sich vorteilhaft ein besonders langer, gleichmäßig angetriebener Weg der elektrischen Spule mit einer besonders großen Kraft in einer Plus-X-Richtung und mit einer umgepolten elektrischen Spule in eine Minus-X-Richtung realisieren.
  • Die Magnetisierungsrichtung ist bei dem vorderen homogenen Magnetfeld in der positiven Y-Richtung und bei dem hinteren homogenen Magnetfeld in der negativen Y-Richtung ausgerichtet, wobei der vordere und der hintere durchgehende vertikale Strich des gedachten H jeweils die vordere und hintere homogene feststehende und umgekehrt magnetisierte Magnetfeldrichtung kennzeichnet. Das vordere homogene Magnetfeld liegt näher zu dem von dem Schlitten angetriebenen Kurbelrad als das hintere homogene Magnetfeld. Zwei der vier Magnete bilden ein vorderes homogenes Magnetfeld und zwei Magnete bilden ein hinteres homogenes Magnetfeld, sodass sich in der Y-Richtung und quer zu der Bewegungsrichtung des Schlittens, jeweils zwei umgekehrt magnetisierte Magnete gegenüberstehen, wobei das vordere homogene Magnetfeld zu dem hinteren umgekehrt magnetisiert ist, und der Magnetfluss im vorderen homogenen Magnetfeld in der Plus-Y-Richtung verläuft und der Magnetfluss im hinteren homogenen Magnetfeld in der Minus-Y-Richtung verläuft. Der horizontale Strich des H, der auch die Bewegungsrichtung des Schlittens mit der elektrischen Spule kennzeichnet, liegt in der X-Richtung, und gibt die Richtung vor, in der sich der Schlitten mit der elektrischen Spule in einem kanalartigen Zwischenraum in einem rechten Winkel zu den homogenen Magnetfeldern auf einer planaren XY-Fläche auf dem Rahmen auf einer geraden Strecke hin und her bewegt, wobei sich immer ungleichnamige feststehende Magnete gegenüberstehen. Das Achsensystem des Antriebes ist in der Mitte des H auf der Mitte der horizontalen Schlittenlagerung festgelegt. Die Verbindungsstange, die den Schlitten mit dem Kubelrad verbindet, und die Schlittenlagerung (12) liegt auf der X-Achse, wobei die Drehachse des Kurbelrades eine Parallele zur Y- Achse ist. Die Z-Achse zeigt nach oben. In der Draufsicht auf den Antrieb in der Minus-Z-Richtung ist die H-förmige Struktur der Magnetanordnung zu erkennen.
  • Bei der erfindungsmäßigen Antriebsvorrichtung umfasst die Antriebsvorrichtung mindestens vier H-förmig angeordnete Magnete. Diese sind in der Draufsicht um einen mittig zu der H-förmigen Anordnung gelagerten Schlitten, mit der darauf hochkant befestigten elektrischen Spule auf einem Rahmen mit Abstand zueinander befestigt, wobei die Magnete paarweise so angeordnet sind, dass sich jeweils zwei umgekehrt magnetisierte Magnete in der Y-Richtung senkrecht zu der Schlittenbewegung gegenübestehen. Die Richtung des Magnetflusses der elektrischen Spule liegt je nach Polung des in die elektrische Spule eingebrachten Spannungsimpulses in der Plus- oder in der Minus-Y-Richtung. Durch die H-förmige Anordnung der Statormagneten und die laterale gerade Bewegung der elektrischen Spule in deren Mitte , lässt sich vorteilhaft durch einen Spannungsimpuls ein besonders langer angetriebener Weg der elektrischen Spule realisieren, der es erlaubt, den Spannungimpuls jeweils vor Erreichen der Totpunkte abzuschalten.
  • Die Größe der antreibenden feststehenden homogenen vorderen und hinteren Magnetfelder richtet sich nach der Größe der elektrischen Spule und dem Weg von einem oberen zu einem unteren Totpunkt. Beide homogene Magnetfelder sind in der X-Richtung mit Abstand getrennt und haben die gleiche geometrische Ausdehnung in der Z-Richtung und in der X-Richtung, wobei die magnetische Flussrichtung in der Y-Richtung verläuft. Die Form und Höhe der mindestens vier feststehenden Statormagnetblöcke, die das homogene Magnetfeld bilden, richtet sich auch nach der Aufgabe des Antriebes und der Form der elektrischen Spule. Die Form der Magnetblöcke kann rund, oval oder rechteckig sein. Die bevorzugte Form der Magnetblöcke ist rechteckig. Die bevorzugte Form der elektrischen Spule ist rund bzw. oval. Alle vier Magnetblöcke sind in der Regel gleich groß ausgeführt. Die feststehenden, auf einem Rahmen befestigten Magnetblöcke, bilden den Stator und bestehen aus mindestens vier Magneten, die paarweise zu zwei homogenen Magnetfeldern, einem vorderen und einem hinteren Magnetfeld, angeordnet sind, wobei sich jeweils zwei Magnetblöcke mit ungleichnamiger Polung in der Y-Richtung mit Abstand gegenüberstehen, um in diesem kanalartigen Zwischenraum in Y-Richtung jeweils ein starkes homogenes vorderes und ein starkes homogenes hinteres Magnetfeld auszubilden. Die elektrische Spule wird senkrecht zu den beiden Magnetfeldern auf der Schlittenlagerung durch umgepolte Stromimpulse aus einem Steuergerät zusammen mit dem Schltten in X-Richtung angetrieben. Die Breite des vorderen und hinteren Magnetfeldes in der X-Richtung ist jeweils gleich. Der vordere vertikale Bereich der Spule wird durch das homogene vordere Magnetfeld angetrieben, um diesen Bereich in den unteren Totpunkten jeweils nur kurz zu verlassen. Der hintere vertikale Bereich der elektrischen Spule wird von dem hinteren homogenen Magnetfeld angetrieben, um diesen Bereich nur jeweils in den oberen Totunkten zu verlassen. Der Stator besteht aus mindestens zwei Magnetfeldern, die mit Abstand senkrecht zur Bewegungsrichtung voneinander angeordnet sind. Das vordere homogenen Magnetfeld hat eine andere Magnetisierungsrichtung als das hintere homogene Magnetfeld. Die Bewegungsrichtung der Spule ist senkrecht zu den Magnetisierungsrichtungen der homogenen Magnetfelder ausgerichtet. Der Schlitten mit der daraut befestigten elektrischen Spule bewegt sich bei der Auslosung von Spannungsimpulsen auf einem geraden Weg von einem mittigen Startpunkt zu einem oberen Totpunkt und zurück zu einem unteren Totpunkt, um dann wieder durch einen oder mehrere umgepolte Spannungsimpulse zu dem oberen Totpunkt zurückzukehren. Der einfache Weg, den der Schlitten bei seiner Hin- und Herbewegung macht, wird durch die Breite der Statormagnete in der X-Richtung vorgegeben. Dabei entspricht der zurückgelegte Weg von dem unteren zu dem oberen Totpunkt dem Abstand zwischen der Mitte des vorderen homogenen Magnet-feldes zu der Mitte des hinteren homogenen Magnetfeldes. Die Höhe der Blöcke in Z-Richtung richtet sich nach der Höhe der elektrischen Spule. Eine elektrische Spule kann zur Unterstützung stirnseitig an den Statormagneten angebracht sein. Die Statormagnete können aber auch nur aus Elektromagneten bestehen. Bei größeren Antrieben können die Statormagnete aus mehreren Magneten zusammengesetzt sein.
  • Aus der Startstellung bewegt sich der Schlitten mit der darauf befestigten elektrischen Spule durch einem Spannungsimpuls zu dem oberen Totpunkt hin, und dreht dabei das Kurbelrad über eine Kurbelstange eine Viertel-Umdrehung. Das in der Y-Richtung verlaufende Magnetfeld, das vom Schlitten als erstes durchquert wird, wird als vorderes homogenes Magnetfeld bezeichnet. Dementsprechend heißt das andere der beiden homogenen Magnetfelder das hintere homogene Magnetfeld. Im oberen Totpunkt kehrt der Schlitten um, und wird nach Verlassen des oberen Totpunktes wieder von einem umgepolten Stromstoß beschleunigt, bevor er den gesamten Hub zurücklegt um dann im unteren Totpunkt wieder die Richtung zu ändern und den Weg vom unteren zum oberen Totpunkt erneut zurücklegt und damit die Kurbelscheibe weiter dreht. Bei jedem Weg des Schlittens mit der elektrischen Spule wird der Kurbeltrieb eine halbe Umdrehung gedreht. Bei jeder halben Umdrehung des Kurbelrades wird die elektrische Spule bei dem Betrieb über einen Vorwärts- und einen Rückwärtdoppelsschalter umgepolt, so dass in der elektrischen Spule ein Magnetfeld entsteht, das durch die Umpolung die Richtung ändert. Die elektrische Spule ist in der Bewegungsrichtung der Spule so gewickelt, dass der elektrische Strom durch die Spule senkrecht zu den antreibenenden homogenen Magnetfeldern fließt. Bei einem Stromimpuls in die elektrische Spule geht der mechanische Kraftfluss direkt in den Schlitten. Von dem Schlitten wird eine gelenkige Kurbelstange angetrieben, die ihrerseits eine Kurbelwelle oder ein Kurbelrad antreibt. Von der Kurbelwelle wird die kinetische Energie abgenommen. Auf der Kurbelwelle oder auf der Antriebswelle mit angeflanschten Kurbelrad ist jeweils eine Schwungscheibe oder ein Nockenrad angeflanscht. Das Nockenrad kann jedoch auch als Schwungscheibe ausgelegt sein. Bei einem Abschalten des Antriebes zieht mindestens eine mechanische Feder den Schlitten mit der elektrischen Spule wieder in die Startstellung in die Mitte der H-formigen der Anordnung der Statormagneten. Eine Verbindungstange, die an beiden Enden mit Gelenken versehen ist, verbindet den Schlitten mit einem Kurbelrad. Bei mehreren Schlitten kommt eine Kurbelwelle zum Einsatz. Dabei bewegt das Massentragheitsmoment des Kurbelrades oder eine Schwungscheibe an der Kurbelwelle den Schlitten mit der elektrischen Spule am oberen und unteren Totpunkt in die jeweils entgegengesetzte Richtung. Der Teilkreisdurchmesser des Kurbelrades gibt in seiner horizontalen Stellung den oberen und den unteren Totpunkt der geradliniegen Schlittenbewegung vor.
  • Die Lagerung für den Schlitten mit der darauf befestigten elektrischen Spule befindet sich in bevorzugter Lage unterhalb des Schlittens zwischen dem Schlitten und den Rahmen. Die Schlittenlagerung kann jedoch auch, um Bauhöhe einzusparen, neben dem Schlitten oder in Kombination mit dem unterhalb angebrachtem Lager über oder unter dem Schlitten angebracht sein. Durch die Schlittenlagerung werden vier der sechs Freiheitsgrade der Bewegung eingeschränkt. Durch die H-förmige Anordnung der feststehenden Statormagneten kann in dem zwischen den Magneten verlaufenden kanalartigen Zwischenraum eine besonders große elektrische Spule untergebracht werden da weitere Bauteile den zur Verfügung stehenden Raum nicht einschränken. Es ist festgelegt, dass sich der Schlitten mit der darauf befestigten elektrischen Spule auf der Schlittenlagerung nur in der Plus-X- und Minus-X-Richtung gelagert bewegen läßt. Damit sind 4 der 6 Freiheitsgrade gefesselt. Besonders einfach kann die Schlittenlagerung durch eine lateral verschiebbare Kugelführung oder Schwalbenschwanzführung realisiert werden. Es können aber auch andere Ausführungen, beispielsweise Lagerbuchsen, eingesetzt werden.
  • Der bewegliche Teil des Antriebes besteht aus einem lateral verschiebbaren und senkrecht zu der Magnetisierungsrichtung der vorderen und hinteren Magnetblockpaare in x-Kichtung geradlinig gelagerten Schlitten aut dem mindestens eine elektrische Spule hochkant so befestigt ist, dass ihre beiden Grundflächen parallel zu einer XZ-Ebene liegen. Die elektrische Spule ist um eine zu der Y- Achse parallele Achse in der Bewegungsrichtung des Schlittens, in der X-Richtung gewickelt. Die Form der elektrischen Spule kann in der Seitenansicht in Y-Richtung, flächig, rechteckig, abgerundet, oval oder rund ausgeführt werden und hangt von der Form der teststehenden Magnetfelder und der Aufgabe des Antriebes ab. Die bevorzugte Form der elektrischen Spule ist rund bzw. oval. Die elektrische Spule besteht aus einem vorderen und hinteren vertikalen Teil, durch den ein Gleichstrom-Spannungsimpuls geschickt wird, der sich gleichzeitig im vorderen und hinteren Teil der elektrischen Spule ausbreitet, und somit im hinteren Bereich der elelektrischen Spule eine Lorentzkraft und im Schwerpunkt der Spule eine Maxwellkraft auslöst. Die Geometrie der Höhe der elektrischen Spule ist so ausgelegt, dass der in der Bewegungsrichtung jeweils hintere Teil der elektrischen Spule bei Bestromung eine optimale Lorentzkraft im homogenen Zwischenraum erhält. Der äußere Umfang der elektrischen Spule entlang einer X-Achse reicht in der Startstellung von der Mitte des vorderen Magnetfeldes bis zur Mitte des hinteren Magnetfeldes. Dadurch steht, in der Startstellung, der vordere Teil der elektrischen Spule im vorderen homogenen Magnetfeld, während gleichzeig der hintere Teil der gleichen elektrischen Spule im umgekehrt magnetisierten hinteren homogenen Magnetfeld steht. Im oberen Totpunkt steht die elektrische Spule mit ihrem vollen Umfang im vorderen homogenen Magnetfeld, so dass der Mittelpunkt der elektrischen Spule mit der Mitte des vorderen homogenen Magnetfeldes fluchtet und die elektrische Spule etwas über das vordere homogene Magnetfeld übersteht, während im unteren Totpunkt die elektrische Spule umfänglich im unteren homogenen Magnetfeld steht, so dass der Mittelpunkt der elektrischen Spule mit dem Mittelpunkt des hinteren homogenen Magnetfeldes fluchtet und die elektrische Spule etwas über das hintere homogene Magnetfeld übersteht. In beiden Totpunkten ist die antreibende Kraft jeweils Null. Durch das Massenträgheitsmoment des Kurbelrades oder einer Schwungscheibe wird der Schlitten mit der elektrischen Spule in den Totpunkten in die Gegenrichtung bewegt.
  • Durch die H-förmige Anordnung der feststehenden Magnete wird in deren kanalartiger Mitte, zwischen zwei auf der Schlittenlagerung sich gegenüberstehenden Magneten mit verschiedener Polarität, ein homogenes Magnetfeld in der Y-Richtung aufgebaut, durch das die elektrische Spule mit dem Schlitten angetrieben wird. Zum Starten des Antriebes wird der Schlitten mit der elektrischen Spule durch mindestens eine Feder nach Abschalten der vorantreibenden Spannungsimpulse in eine mittige Startposition geschoben. In der Startposition befindet sich in X-Richtung, die Mitte der elektrischen Spule in der Mitte des Abstandes der zwei homogenen Magnetfelder. Das vordere Magnetfeld liegt näher zu dem angetriebenen Kurbelrad als das hintere Magnetfeld. Je nach Polung des in die elektrische Spule geleiteten Spannungsimpulses wird die elektrische Spule zu dem vorderen oder dem hinteren homogenen Magnetfeld so lange bewegt, bis die geometrische Mitte der elektrischen Spule mit der geometrischen Mitte des vorderen oder des hinteren homogenen Magnetfeldes übereinstimmt. Damit ist dieser mit einem konstanten Spannungsimpuls angetriebene Weg der elektrischen Spule vorteilhaft besonders lang und reicht vom unteren zum oberen Totpunkt. Die antreibende Kraft ist über den gesamten Weg vorhanden. Durch die hohen magnetischen Antriebskräfte und durch den vorteilhaften langen Verbleib der Spule im jeweils gleichen vorderen und hinteren homogenen Magnetfeld bei der Bewegung der elektrisch Spule vom unteren zum oberen Totpunkt und umgekehrt ist es erst möglich geworden, die elektrische Spule durch mindestens einen zu- und abschaltbaren Spannungsimpuls pro Umdrehung auf der Schlittenlagerung voranzutreiben und so eine kontinuierliche Drehung des Kurbelrades zu ermöglichen, wobei das Massenträgheitsmoment des als Schwungrad ausgebildeten Kurbelrades die Aufgabe hat, die Richtungsumkehr des Schlittens in den Totpunkten vorzunehmen.
  • Durch die H-förmige Anordnung der feststehenden Magnete wird in deren kanalartiger Mitte, zwischen zwei auf der Schlittenlagerung sich gegenüberstehenden Magneten, ein starkes homogenes Magnetfeld in der Y-Richtung aufgebaut. Durch die Verwendung von mehreren hintereinander oder nebeneinander angebrachten Elektromagneten oder Permanentmagneten oder Elektromagneten mit Permanentmagneten lässt sich das jeweilige vordere und hintere homogene Magnetfeld durch größere Einzelmagnete noch weiter verstärken. Das vordere homogene Magnetfeld ist umgekehrt magnetisiert zu dem hinteren Magnetfeld. Beide zeigen in die Y-Richtung. Die elektrische Spule befindet sich in der Startposition mit einem großen Teil der vorderen Spulenhälfte im vorderen homogenen Magnetfeld, und gleichzeitig mit einem großen Teil der hinteren Spulenhälfte im hinteren homogen Magnetfeld. Die Mitte der elektrischen Spule befindet sich ebenfalls in der Startposition im annähernd feldfreien Raum. Durch einen Spannungsimpuls wirkt die elektrische Spule selbst wie ein Magnet, dessen Magnetflussrichtung in die Y-Richtung zeigt. Bei einer Umkehrung der Stromrichtung zeigt das Magnetfeld der elektrischen Spule in die um 180 Grad gedrehte entgegengesetzte Richtung. Bei einem Spannungsimpuls in die elektrische Spule in der Startposition wird das Magnetfeld der elektrischen Spule besonders stark um 90 Grad in die X-Richtung geknickt, und durch die in den Kraftlinien auftretenden großen mechanischen Spannungen wird die auf einer XY-Ebene gelagerte elektrische Spule mit dem Schlitten von dem vorderen homogenen Magnetfeld angezogen und von dem hinteren homogenen Magnetfeld abgestoßen und setzt sich damit in Bewegung. Durch die Tatsache, dass die in der H-förmigen Mitte liegenden homogenen Magnetlinien bei einem Spannungsimpuls in die elektrische Spule nicht aus dem kanalartigen Zwischenraum ausweichen können und dadurch stark deformiert werden, ergibt sich vorteilhaft eine besonders hohe antreibende Kraft auf den Schlitten. Die Richtung der Kraft und damit der Bewegung der elektrischen Spule in die Plus- oder Minus-X-Richtung hängt von der Polung des Spannungsimpulses ab. Bewegt sich die elektrische Spule in Richtung des vorderen Totpunktes, so greifen immer weitere Magnetlinien von dem vorderen homogenen Magnetfeld an der elektrischen Spule an, während der hintere Spulenteil aus dem hinteren homogenen Magnetfeld herausfährt. Dadurch bleibt die antreibende Kraft auf dem Weg von einem Totpunkt zu dem anderen nahezu konstant.
  • Mittig zwischen den H-förmig angeordneten Magneten ist die elektrische Spule hochkant auf dem verfahrbaren Schlitten so angebracht , dass ihre beiden Grundflächen parallel zu einer XZ-Ebene und im rechten Winkel zu der in der Y-Richtung verlautenden Flussrichtung der außen fest stehenden Magnete stehen. Im Startpunkt steht die elektrische Spule mittig in der H-förmigen Anordnung der Magnete.
  • Dabei steht ein großer Teil des vorderen Spulenanteils im vorderen homogenen Magnetfeld, während gleichzeitigein großer Teil des hinteren Spulenanteils im hinteren homogenen Magnetfeld stehtBei einem Spannungsstoß in die elektrische Spule werden die in Y-Richtung verlaufenden Magnetinien der beiden feststehenden homogen Magnetfelder und der elektrischen Spule jeweils stark in X-Richtung durch das Magnetfeld der elektrischen Spule symmetrisch umgebogen, so dass in der Mitte der elektrisch Spule eine Maxwellkraft und am hinteren Ende der elektrischen Spule eine Lorentzkraft in die gleiche X-Richtung an der elektrischen Spule angreift. Wird der Spannungstoß in die elektrische Spule umgepolt,so ändert sich die Bewegungsrichtung der elektrischen Spule nach der jeweils entgegengesetzten X-Richtung mit dem Schlitten.
  • Durch die H-förmige Anordnung der feststehenden Statormagnete und die konstruktive Festlegung der Lagerung, kann in dem zwischen den Magneten verlaufenden Kanal eine besonders große elektrische Spule, mit großem Querschnitt und kleinen Innenwiderstand untergebracht werden. Da weitere Bauteile den zur Verfügung stehenden Raum nicht oder nur wenig einschränken, können auch mehrere elektrische Spulen in Parallelschaltung auf dem Schlitten befestigt werden.
  • Neben dem vorderen homogenen Magnetfeld und im Anschluss an den Schlitten und in Verlängerung der Schlittenführung auf der X-Achse befindet sich ein Kurbelgetriebe oder eine Kurbelwelle, die über eine gelenkige Verbindungsstange die hin und her gehende Schlittenbewegung in eine drehende Bewegung umsetzt und gleichzeitig den oberen und unteren Totpunkt vorgibt. Besonders günstig kann eine Schwungscheibe und ein Nockenrad in die Kurbelscheibe integriert werden. Das Schwungrad hat die Aufgabe, mit seinem Massenträgheitsmoment den jeweiligen Richtungswechsel des Schlittens zu unterstützen und für eine gleichmäßigen Kraftfluss zu sorgen, während das Nockenrad als Weggeber mit mindestens einem Vorwartsschalter fur die Bestromung der elektrischen Spule zu sorgen hat. Bei der Verwendung von mehreren nebeneinander angebrachten Schlitten wird eine Kurbel-welle benötigt, die dann ein separates Schwungrad hat, das aber als Nockenrad ausgeführt werden kann. Bei einem Stromimpuls in die elektrische Spule geht der mechanische Kraftfluss von der elektrisch Spule direkt in den Schlitten. Von dem Schlitten wird eine gelenkige Verbindungsstange angetrieben, die den Schlitten mit einem Kurbelrad oder einer Kurbelwelle verbindet. Die Kurbelwelle oder das Kurbelrad treibt seinerseits eine Antriebswelle an. Von dessen Welle wird die kinetische Energie abgenommen. Bei einem Abschalten des Antriebes zieht mindestens eine mechanische Feder den Schlitten mit der elektrischen Spule wieder in die auf der Mitte der Strecke zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt liegende Startposition zurück.
  • Sowohl der Vorwärtsschalter als auch der Rückwärtsdoppelschalter werden von einem an die Kurbelscheibe mechanisch angeflanschten Nockenrad gesteuert und stellen somit einen Weggeber dar, der einen pro Wegabschnitt umgepolten Spannungsstoß in die elektrische Spule schickt, dessen Dauer von der Geometrie der Nocke abhängt. Da der Vorwärtsschalter in der Startstellung bereits betätigt ist, sorgt ein manuell betätigter Hauptschalter beim Einschalten des Antriebes für den entsprechenden Spannungsstoß in die elektrische Spule. Im einfachsten Anwendungsfall schickt ein von einem Nockenrad zwangsgesteuerter Vorwärtsschalter einen Gleichspannungssimpuls von einer Stromquelle in die elektrische Spule und versorgt diese bei jeder Umdrehung des Kurbelrades einmal mit einem Spannungsimpuls, wobei in den Totpunkten und kurz vor den Totpunkten kein Spannungsimpuls erfolgt. Das Massenträgheitsmoment der Schwungscheibe sorgt in jedem Totpunkt für eine Richtungsumkehr des Schlittens mit der elektrischen Spule. In einer weiteren Ausbaustufe kommt ein Vorwärts- und ein Rückwärtsschalter als Weggeber zum Einsatz, der die elektrische Spule über ein Relais bei jedem Durchgang von einem Totpunkt zu dem anderen mit einem umgepolten Spannungsimpuls versorgt. Dabei werden zwei umgepolte Spannungsimpulse pro Umdrehung in die elektrische Spule eingeleitet. Bei großen Leistungen ist festgelegt, dass ein Steuergerät mit mechanischem und elektronischem Relais und einer programierbaren Steuerung zum Einsatz kommt, und den Spannungsimpuls drehzahl-, richtungs- und leistungsabhängig in die elektrische Spule schaltet. Die am Nockenrad oder am Weg der Spule befestigten Schalter haben die Funktion eines Weggebers und schicken ihre Signale in das elektrische Steuergerät. Der Spannungsimpuls wird jeweils vor dem Erreichen der Totpunkte unterbrochen, damit die in der elektrischen Spule gespeicherte elektrische Arbeit weiter zum Vortrieb genutzt werden kann, wobei die elektrische Spule ihre magnetische Energie abbaut. Der Spannungsimpuls kann aber auch mehrfach auf dem Weg von einem Totpunkt zu einem anderen unterbrochen werden, um so die in der Spule gespeicherte Arbeit vorteilhaft zu nutzen. Durch die Dauer des Spannungsimpulses und die Höhe der elektrischen Spannung und des Stromes in die elektrische Spule wird über ein Steuergerät oder über zusätzliche Schalter die Leistung gesteuert.
  • Der Teilkreisdurchmesser des Kurbelrades wird nach den beiden Endstellungen des Schlittens ausgelegt. Der Teilkreisdurchmesser des Kurbelrades oder einer Kurbelwelle gibt in seinen horizontalen Endstellungen den oberen und unteren Totpunkt der geraden Schlitten-bewegung vor. Damit wird die Schlittenbewegung begrenzt. Der Startpunkt entspricht einer vertikalen Stellung oder oberen vertikalen Stellung des Kurbelrades und einer mittleren Stellung in der Lücke zwischen dem vorderen und dem hinteren homogenen Magnetfeld. In der Startstellung steht ein vorderer Anteil der elektrischen Spule im vorderen homogenen Magnetfeld und ein hinterer Spulenanteil steht gleichzeitig im hinteren homogenen Magnetfeld. Bei einem Spannungsimpuls in die elektrische Spule bewegt sich diese mit dem Schlitten aus der Startstellung zu dem oberen Totpunkt. Dabei fährt der hintere Teil der elektrischen Spule ein Stück aus dem hinteren homogenen Magnetfeld und das vordere Spulenteil fährt weiter in das vordere homogene Magnetfeld, bis der Mittelpunkt der elektrischen Spule mit der Symmetrielinie des vorderen homogenen Magnetfeldes fluchtet. Die Bewegungsrichtung der elektrischenSpule mit dem Schlitten ist senkrecht zu den Magnetisierungsrichtungen der homogenen Magnetfelder und der Schlitten mit der elektrischen Spule bewegt sich in der Plus- oder in der Minus-X-Richtung. Besonders vorteilhaft an der Anordnung ist, dass die elektrische Spule bei ihrer Hin- und Her-Bewegung im Bereich der antreibenden Magnete bleibt und diese sofort wieder anfährt, ohne diese erst nach einer vollen Umdrehung wieder zu erreichen. Sowohl der Startpunkt als auch der obere und der untere Totpunkt ist durch Markierungen auf dem Rahmen durch vertikale Striche gekennzeichnet. Der Mittelpunkt der eleletrischen Spule ist ebenfalls auf dem Schlitten durch einen vertikale Strich gekennzeichnet. Durch Fluchten der vertikalen Striche wird die jeweilige Spulenlage angezeigt.
  • Besonders vorteilhaft wird der elektrische Strom mit umgepolten Gleichstromimpulsen in die elektrische Spule über eine einfache, direkte und federnde Stromzuführung, die die gerade in X-Richtung hin und her gehende Bewegung des Schlittens durch einen Federeffekt kompensieren kann, übertragen. Auf einen Stromabnehmer durch Bürsten oder Schleifringe kann deshalb verzichtet werden.
  • Bei einem Stromimpuls in die elektrische Spule geht der mechanische Kraftfluss direkt in den Schlitten. Von dem Schlitten wird eine gelenkige Kurbelstange angetrieben, die ihrerseits eine Kurbelwelle oder ein Kurbelscheibe antreibt. Von dessen Welle wird die kinetische Energie abgenommen. Bei einem Abschalten des Antriebes zieht mindestens eine mechanische Feder (1) den Schlitten mit der elektrischen Spule wieder in die Startstellung, in die Mitte der H-förmigen Statormagneten-Anordnung, zurück. An- und abgeschaltet wird der Antrieb über einen Hauptschalter.
  • Durch eine elektrische Spule mit einer hohen Induktivität, die eine entsprechende große Länge und eine entsprechend hohe Windungszahl hat, kann ein Teil der aufgewendeten Energie durch vorzeitiges Abschalten des Spannungsimpulses vor Erreichen des oberen oder des unteren Totpunktes zurückgewonnen werden. Das vorzeitige Abschalten des Spannungsimpulses vor dem oberen Totpunkt wird durch eine entsprechend gestaltete Schaltung mit mindestens einem Vorwärtschalter als Weggeber realisiert, der von einem Nockenrad angetrieben wird. Bei höheren Leistungen kommt ein elektrisches Steuergerät sowie ein Rückwärtschalter als Weggeber zum Einsatz und es können, drehzahlgesteuert, Teile der elektrisch Spule zu- und abgeschaltet werden. Ein oder mehrere Spannungsstöße werden drehzahl-, lage- und lastabhängig von dem Steuergerät gesteuert. Um die Funktion der Energierückgewinnung aus der Spule ebenfalls zu erfüllen, müssen mehrere Voraussetzungen erfüllt werden . Die Induktivität der elektrischen Spule muss entsprechend hoch genug sein, um genügend elektrische Energie in der Spule speichern zu können, und der Weg, den die Spule im magnetischen Feld zurücklegt, muss groß genug sein, damit das Feld vor den entsprechenden Totpunkten vollständig abgebaut wird.
  • Um Kurzschlüsse und Durchbrennen der Isolierungen zu vermeiden ist es wünschenswert, die antreibenden Spannungen zu begrenzen. Um trotzdem höhere Leistungen realisieren zu können, können mehrere Spulen in dem kanalartigen Zwischenraum zwischen den Magneten untergebracht werden. Diese werden parallel geschaltet und ihre antreibenden Kräfte addieren sich in der H-förmigen Magnetanordnung zu einer besonders hohen antreibenden Kraft.
  • Bei großer elektrischer Leistung kommen hintereinander oder parallel angeordnete H-förmige Strukturen zu Einsatz. In diesen abeiten mehrere Schlitten mit darauf befestigten elektrischen Spulen auf einer Kurbelwelle oder einem Kurbelrad, wobei die Arbeitsweise die gleiche ist, wie bei einer einfachen H-förmigen Struktur. Die auftretenden Kräfte werden durch Versetzen der Kurbelschwinge und durch Gewichtsausgleich ausgeglichen.
  • Die in der vorstehenden Beschreibung und in der Figurenbeschreibung genannten Winkel und Erfindungsmerkmale können auch in anderen Winkeln, Achsen und Merkmalkombinationen oder in Alleinstellung verwendet werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
    • 1 in einer perspektivischen Ansicht, eine H-förmige Anordnung der feststehenden Statormagnete mit einer mittigen, elektrischen Spule, die hochkant auf einem Schlitten in der Startstellung steht und über eine Verbindungsstange an ein Kurbelrad angeschlossen ist, wobei das Kurbelrad in der Verlängerung der X- Achse steht;
    • 2 vertikaler Halbschnitt, wobei die elektrische Spule im oberen Totpunkt steht;
    • 3 vertikaler Halbschnitt, wobei die Spule im unteren Totpunkt steht;
    • 4 in einer Draufsicht in minus Z-Richtung, die H-förmige Magnetanordnung mit vier Magneten, sowie eine Spule mit einer Maxwell- und einer Lorentzkraft, sowie der Kraftlinienverlauf bei Bestromung der elektrischen Spule in der Startstellung und der Verlauf des Magentflusses des vorderen und des hinteren homogenen Magnet-feldes und der elektrischen Spule;
    • 5 Seitenansicht auf das Kurbelrad und die Verbindungsstange sowie Teilkreisdurchmesser auf dem Kurbelrad, der dem Schlittenweg zwischen oberen und unteren Totpunkt entspricht;
    • 6 Schema Kurbelrad, Nockenrad und Schwungrad sowie Vorwärts- und Rückwärtsschalter auf Antriebswelle;
    • 7 Beispiel einer doppelten Schwalbenschwanz-Schlittenlagerung, vertikal geschnitten mit Rahmen und Schlitten;
    • 8 Draufsicht auf den Rahmen in Minus-Z-Richtung ohne Schlitten und ohne Spule, aber mit Schlittenlagerung mit vier H-förmig angeordneten Magneten und kanalförmigen Abstand;
    • 9 Kurbelwelle mit parallel angeordneter doppelter H-Struktur der Statormagnete sowie zwei Schlitten mit zwei elektrischen Spulen;
    • 10 Kurbelwelle mit hintereinander angeordneter doppelter H-Struktur der Statormagnete sowie einem Schlitten mit zwei darauf befestigten elektrischen Spulen;
    • 11 Seitenansicht in Plus-Y-Richtung, vertikal geschnitten mit Kurbelrad und mit sichtbarer elektriecher Spule und Schlitten;
    • 12 horizontaler Schnitt durch die elektrische Spule in Startstellung, mit Schlitten sowie mit dem vorderen und hinteren Spulenteil;
    • 13 zeigt in einem Diagramm die durch Restmagnetismus zurückgewonnene Arbeit mit Vorschlag zu den Einschaltpunkten;
    • 14 elektrischer Schaltplan mit Haupt- und Nocken betätigtem Vorwärts- und Rückwärtsdoppelschalter, Steuergerät und mehreren elektrischen Spulen;
    • 15 Schema Verlauf der Schalterbetätigungen in Abhängigkeit von dem Schlittenweg.
  • In 1 ist eine perspektivische Ansicht von vier H-förmig angeordneten auf einem Rahmen (10) befestigten feststehenden Magneten (4) zu sehen, die um eine gerade in der X- Richtung angebrachte, mittige Schlittenlagerung (12) und einen Schlitten (2) mit einer darauf hochkant befestigten elektrischen Spule (1) auf einer XY-Ebene angeordnet sind. Dabei stehen sich jeweils zwei Magnete (4) mit unterschiedlicher Polarität in einem kanalartigen Zwischenraum (7) gegenüber. Mittig in der H-förmigen Magnetanordnung ist eine der in der Anzahl festlegbaren und zuschaltbaren, gestrichelt gezeichneten, runden elektrischen Spulen (1) zu sehen, welche mit dem Schlitten (2) fest verbunden ist, wobei die Wicklungsrichtung um eine Parallele zur Y-Achse liegt und der Mittelpunkt der elektrischen Spule um die halbe Höhe der Magnete (4) in Z -Richtung von dem Schlittenlager beabstandet ist und die Grundflächen der elektrischen Spule (1) parallel zu einer XZ-Ebene liegen. Die elektrische Spule steht in der Startstellung (9), wobei der vordere Teil (64) der elektrischen Spule (1) im vorderen homogenen Magnetfeld (83) und der hintere Teil (65) der gleichen elektrischen Spule (1) gleichzeitig im hinteren homogenen Magnetfeld (84) steht. In der Startstellung (9) steht die Mitte der elektrischen Spule (1) in der Mitte der Lücke zwischen den beiden umgekehrt magnetisierten homogenen Magnetfeldern (83) und (84), wobei eine Kennzeichnung am Rahmen (9) mit einer Mittenkennzeichnung am Schlitten übereinstimmt. Die elektrische Spule (1) ist hochkant auf dem Schlitten und senkrecht zu den Magnetfeldern der homogenen Magnetfelder (83) und (84) angebracht. Weil die elektrische Spule (1) durch die vorstehenden Magnete (4) verdeckt ist, ist sie gestrichelt dargestellt. Bei einem Spannungsimpuls (85) in die elektrische Spule (1) geht der Kraftfluss von der elektrischen Spule (1) in den Schlitten (2) weiter, auf dem die elektrische Spule (1) befestigt ist. Von diesem gelangt die antreibende Kraft (80) und (82) über je ein Gelenk (94), das am jeweiligen Ende der Verbindungsstange (15) sitzt in ein Kurbelrad (8), das die hin und her gehende Bewegung des Schlittens in eine drehende Bewegung umsetzt. Insbesondere in dem zwischen den Magneten (4) gelegenen kanalartigen Zwischenraum (7), in dem der Schlitten (2) mit der elektrischen Spule (1) auf einer horizontal gelagerten Schlittenlagerung (12) auf dem Rahmen (10) hin und her in der X-Richtung gleiten kann, bildet sich durch die gegenüberstehenden Magnete (4) mit verschiedener Polung jeweils ein starkes homogenes vorderes (83) in der Y-Richtung liegendes, und ein in der Gegenrichtung in der Minus-Y-Richtung liegendes, umgekehrt magnetisiertes starkes homogenes hinteres Magnetfeld (84) aus, welches durch die elektrische Spule (1) zum Antrieb genutzt wird. Nach der 1 sind die Magnetlinien der homogenen Magnetfelder in der positiven und der negativen Y-Richtung ausgerichtet. Die Richtung des Magnetflusses Phi der feststehenden Magnete (4) ist mit Pfeilen eingezeichnet. Die beiden homogenen Magnetfelder (83) und (84) breiten ihre Magnetfelder auch in der X- und in der Z-Richtung aus. Damit die umgekehrt magnetisierten homogenen Magnetfelder (83) und (84) in dem kanalartigen Spalt (7) optimal ausgenutzt werden können, ist die elektrische Spule (1) hochkant auf einem Schlitten auf der Schlittenlagerung so angebracht, dass ihre Grundflächen parallel zu einer XZ-Ebene liegen. Bei einem Spannungsimpuls in die elektrische Spule(1) baut sich je nach Polung der elektrischen Spule (1) in der elektrischen Spule (1)ebenfalls ein Magnetfeld (63) in der Plus- oder in der Minus Y-Richtung auf. Dies führt in dem kanalartigen Zwischenraum (7) zwischen den Magneten zu hohen mechanischen Spannungen, die nicht nur in der 1 gezeigten Startstellung (9) auf der elektrischen Spule (1) wirken, sondern entlang des Weges der elektrischen Spule zu dem jeweiligen Totpunkt (22) und (23) der Spulen und der Schlittenbewegung. Insbesondere bei hohen Strömen in die elektrische Spule (1) durch einen Spannungsimpuls (85)kommt es zu einer entsprechend hohen Lorentzkraft (82) und einer entsprechend hohen Maxwellkraft (80), die die elektrische Spule von der in der 1 gezeigten Startstellung (9) zu einem oberen (22) oder einem unteren Totpunkt (23) hin entlang einer X- Achse antreiben, wobei die Bewegungsrichtung der elektrischen Spule mit dem Schlitten in die positive oder negative X- richtung von der Polung der elektrischen Spule abhängt.
  • Die 2 zeigt in einem XZ-Schnitt einen vertikalen Halbschnitt durch den Antrieb. Die elektrische Spule (1) steht im oberen Totpunkt (22) der Schlittenbewegung. Im oberen Totpunkt fluchtet der Mittelpunkt der elektrischen Spule (1) mit der Mitte des vorderen homogenen Magnetfeldes (83); damit stimmt eine Markierung des oberen Totpunktes (22) am Rahmen mit einer Schlittenmarkierung der Mitte der elektischen Spule (1) überein. Zu sehen sind die Magnete (4), die die andere Hälfte der homogenen Magnetfelder (83) und (84) bilden. Der Schlitten (2) mit der Schlittenlagerung (12) ist hier nicht mit dargestellt.
  • Die 3 zeigt den Schlitten in dem unteren Totpunkt der Schlittenbewegung. Die 3 zeigt in einem XZ-Schnitt einen vertikalen Halbschnitt durch den Antrieb. Die elektrische Spule (1) steht im unteren Totunkt (23). Zu sehen sind die Magnete (4) die die andere Hälfte der homogenen Magnetfelder (83) und (84) bilden. Im unteren Totpunkt fluchtet der Mittelpunkt der elektrischen Spule (1) mit der Mitte des hinteren homogenen Magnetfeldes (84); damit stimmt eine Markierung (23) am Rahmen mit einer Schlittenmarkierung in der Mitte des Schlittens überein. Die Markierungen der beiden Totpunkte (22) und (23) und die Markierung der Startposition (9) sind auf dem Rahmen eingraviert und bezeichnen so die entsprechenden Stellungen der elektrischen Spule mit dem Schlitten (2). Der Schlitten (2) mit der Schlittenlagerung (12) ist hier nicht mit dargestellt.
  • In der 4 ist eine Draufsicht auf die symmetrische und H-förmige Anordnung in der Minus-Z-Richtung auf die auf den Rahmen befestigten feststehenden Magnete (4) zu sehen, die das vordere (83) und das hintere (84) homogene Magnetfeld zeigen, das gerade die elektrische Spule (1) mit dem Schlitten (2) von der Startstellung (9) heraus zu dem oberen Totpunkt (23) durch die Kräfte (80) und (82) beschleunigt, welche durch einen Spannungsimpuls (85) in die elektrische Spule (1) hervorgerufen werden. Die dargestellte mittige Startstellung (9) der elektrischen Spule (1) ist durch das Fluchten einer Rahmenmarkierung (9) mit der Symmetrielinie der elektrischen Spule (1) durch eine Mittenkennzeichnung festgelegt. Die elektrische Spule (1) ist im vertikalen Schnitt mit seinen Drähten (70) dargestellt, so dass man den vorderen (64) und den hinteren Umfang (65) der elektrischen Spule (1) erkennt, die sich beide gleichzeitig, in dem umgekehrt magnetisierten Magnetfeldern (83) und (84) aufhalten, welche durch die vier Magnete (4) gebildet werden. Jeweils zwischen zwei ungleichnamigen Magnetblöcken (4) bilden sich das vordere und das hintere symmetrische homogene Magnetfeld (83) und (84) aus. Die Richtung des Magnetflusses der homogenen Magnetfelder (83) und (84) ist durch die Pfeilrichtung der magnetschen Felddichte B vorgegeben. Die Breite des jeweiligen homogenen Magnetfeldes (83) und (84) in der Y-Richtung wird durch die Schlittenbreite festglegt. Besonders gut erkennt man in der , wie sich die elektrische Spule (1) mit dem Schlitten (2) mittig und symmetrisch in dem kanalrtigen Zwischenraum (7) oberhalb der zur X-Achse parallelen langen Achse des Rahmens (60) auf einer Schlittenlagerung (12) befindet, und sich die magnetischen Kraftlinien von der Ruhestellung (63) durch einen Spannungsimpuls (5) in die stark verkrümmte Arbeitsstellung bewegen und dabei die antreibenden symmetrischen Kräfte (80) und (82) auslösen. Die Kräfte (80) und (82) treiben über die Verbindunggstange (15) und die Gelenke (94) ein in dieser Abbildung nicht gezeigtes Kurbelrad (8) an. Die geradlinige lange Symmetrieachse (60) der Schlittenlagerung (12) liegt auf der X-Achse.
  • Die 5 zeigt in einer Seitenansicht, in der Y-Richtung das Kurbelrad (8) mit seiner Verbindungsstange (15) sowie den beiden Anschlussgelenken (94). Das Kurbelrad (8) steht in der Startstellung (9) zwischen den beiden Totpunkten und wird von dem Schlitten über die Verbindungsstange (15) angetrieben. Aus der Figur (5) geht weiter der Weg (36) hervor, den das Gelenk (94) der angeschlossenen Verbindungsstange von dem oberen (22) zu dem unteren (23) Totpunkt angetrieben zurücklegt. Der Teilkreisdurchmesser (36) entspricht dem geradlinigen Weg des Schlittens(2) von dem oberen(22) zu dem unteren Totpunkt (23) und begrenzt damit durch die beiden horizontalen Extrempunkte (22) und (23) des Kurbelrades (8) den Schlitten-weg (36). Das Kurbelrad (8) kann kostengünstig als Schwungrad (121) ausgebildet sein. Das Schwungrad (121) kann aber auch an einer anderen Stelle der Antriebswelle (100)angeordnet werden. Das Nockenrad (14) das den Vorwärtsschalter (25) und den Rückwärtsschalter (26) betätigt, kann ebenfalls in dem Kurbelrad (8) kostengünstig integriert werden.
  • Die 6 zeigt in einer schematischen Darstellung die Antriebswelle (100) mit dem im Vordergrund stehenden Kurbelrad (8). Dahinter erkennt man das Nockenrad (14), das auf der gleichen Welle (100) angebracht ist. Der Vorwärtsschalter (25) und der Rückwärtsdoppelschalter (26) schalten zwangsesteuert direkt oder als Weggeber über ein Steuergerät (11) die elektrischen Impulse (85) in die elektrische Spule (1). Ebenfalls auf der Antriebswelle (100) ist das Schwungrad (121) befestigt. Die Startstellung (9) und der obere (22) und der untere Totpunkt (23) der Schlittenbewegung sind auf dem Kurbelrad (8) eingezeichnet. Das Kurbelrad (8) kann als kombiniertes Schwungrad (121) und Nockenrad (14) kostengünstig ausgeführt werden.
  • In der 7 ist ein vertikaler YZ-Schnitt durch die Schlittenlagerung (12) zu sehen. Die Schlittenlagerung (12) ist als Schwalbenschwanzführung dargestellt, deren eine Hälfte auf dem Rahmen (10) und deren andere Hälfte auf dem Schlitten (2) angebracht ist. Durch die Schlittenführung (12) werden 4 der 6 Freiheitsgrade gefesselt. Dadurch kann sich der Schlitten (2) nur in der Plus- und in der Minus X-Richtung senkrecht zur Zeichenebene bewegen. Die parallel zur X-Achse verlaufende lange Symmetrieachse des Rahmens (60) ist hier nur als Kreuzungspunkt der Y- und der Z-Achse zu sehen, da sie ebenfalls in einem Winkel von 90 Grad zur Zeichenbene auf der X-Achse liegt. Die auf dem Schlitten (2) befestigte elektrische Spule (1) ist hier nicht zu sehen.
  • Die 8 zeigt eine Draufsicht auf den Rahmen (10) ohne Schlitten (2) und ohne elektrische Spule (1). Die Magnetblöcke (4) sind H-förmig um die mittige Schlittenführung (12) angeordnet und bilden so das vordere (83) und das hintere homogene Magnetfeld (84) entlang des kanalartigen Zwischenraums (7) zwischen den Magnetblöcken (4).
  • Die lange Symmetrieachse des Rahmens (60) liegt auf der X-Achse und ist ebenfalls eingezeichnet. Die komplette Getriebeeinheit (91) mit integriertem Kurbelrad (8), Schwungrad (121), Nockenrad und Antriebswelle ist ebenfalls auf dem Rahmen (10) befestigt. In dieser Darstellung erkennt man sehr gut auch das in der Mitte des Rahmens liegende Achsenkreuz mit den beiden X- und Y-Achsen, wobei der Ursprung des Achsenkreuzes auf der Rahmenoberseite liegt.
  • Die 9 zeigt zwei kanalförmige Zwischenräume (7) zwischen zwei H-förmigen, nebeneinander angebrachten parallelen Magnetanordnungen, durch die zwei homogene vordere (83) und zwei homogene hintere Magnetfelder (84) gebildet werden. Von jedem dieser Magnetfelder werden elektrische Spulen (1) und (41) angetrieben, die auf jeweils einem Schlitten (2)und (45) befestigt sind. Diese beiden Schlitten treiben über je eine Verbindungsstange (15) die Kurbelwelle (24) an, an deren Ende ein Schwungrad (121) mit einem Nockenrad (14) sitzt. Beide Schlitten stehen in einem Totpunkt der Schlittenbewegung. Das Nockenrad (14) betätigt die zwangsgesteuerten Vorwärts- und Rückwärtsschalter (25) und (26).
  • Die 10 zeigt einen kanalförmigen Zwischenraum (7) zwischen zwei H-förmigen, hintereinander angebrachten Magnetanordnungen, die insgesamt drei homogene Magnetfelder bilden, wobei zwei die gleiche Richtung haben. Von diesen Magnetfeldern werden zwei elektrische Spulen (1) und (41)angerieben, die auf einem gemeinsamen Schlitten (2) befestigt sind. Dieser Schlitten treibt über eine Verbindungsstange (15) die Kurbelwelle (24) an, an deren Ende ein Schwungrad (121) mit einem Nockenrad (14) sitzt. Das Nockenrad (14) betätigt die zwangsgesteuerten Vorwärts- und Rückwärtsschalter (25) und (26). Die Startpsition (9) und der obere (22) und der untere Totpunkt (23) der Schlitten-bewegung ist eingezeichnet. Beide Spulen (1) und (41) und der Schlitten (2) stehen in der Startposition (9).
  • Die 11 zeigt zur Verdeutlichung nochmals einen vertikalen Schnitt in einer ZX-Ebene mittig durch den Antrieb. Der Vordergrund der H-förmigen Magnetanordnung ist weggeschnitten, so dass der Schlitten (2) mit der elektrischen Spule (1) auf dem Schlitten (2) sichtbar ist. An dem Schlitten(2) ist mit einem Gelenk (94) eine Verbindungsstange (15) angebracht, die den Schlitten mit dem Kurbelantrieb verbindet. Unterhalb des Schlittens (2) ist das Schlittenlager (12) befestigt, auf dem der Schlitten (2) auf dem Rahmen (10) in X-Richtung hin und her gleitet. Der Schlitten mit der elektrischen Spule (1) steht im Startpunkt (9) und wird durch Spannungsimpulse in die Spule (1) zu dem oberen Totpunkt (22) hin und anschließend durch einen umgepolten Spannungsimpuls zu dem unteren Totpunkt (23) hin beschleunigt. Gut zu erkennen ist auch, wie die vordere Spulenhälfte (64) im vorderen homogenen Magnetfeld (83) steht, während gleichzeitig die hintere Spulenhälfte (65) im hinteren homogenen Magnetfeld (84) steht.Die federnde elektrische Stromzuführung (3) verbindet eine Steuergerät oder direkt über zwangesteuerte Schalter und Relais eine Stromquelle (110) mit der elektrischen Spule (1)
  • Die 12 zeigt einen horizontalen Schnitt in einer XY -Ebene der elektrischen Spule (1) mit dem Schlitten (2). Der Schlitten (2) ist in der Mitte unterbrochen, damit man den vorderen Teil (64) und den hinteren Teil (65) der elektrischen Spule (1) erkennen kann. Der vordere Teil (64) der elektrischen Spule (1) und der hintere Teil (65) der elektrischen Spule (1) ist gestrichelt gerahmt. Die elektrische Spule besteht aus den Drähten (70), die ebenfalls gekennzeichnet sind. Unterhalb des Schlittens ist die Schlittenlagerung (12) angebracht. Die elektrische Spule (1) ist um eine zu der Y-Achse parallele Achse gewickelt die in der Z-Richtung nach oben versetzt ist. Der senkrecht zur elektrischen Spule (1) stehende Verlauf der feststehenden homogenen Magnetfelder (83) und (84) ist jeweils eingezeichnet.
  • 13 zeigt ein Diagramm der magnetischen Antriebskraft (F) in Abhängigkeit vom Schlittenweg (s). Auf der Mitte der X-Achse liegt der Startpunkt 9A. Im Startpunkt 9A wird der Hauptschalter (27) manuell geschaltet, während der Vorwärtsschalter (25) bereits über einen Nocken (13) des Nockenrades (14) gesetzt ist, und so Strom in die Spule (1) gelangt. Der Vorwärtsschalter (25) wird im Punkt C eingeschaltet (28) und im Punkt B ausgeschaltet (29). Der Rückwärtsschalter (26) wird im Punkt B eingeschaltet (28) und im Punkt C ausgeschaltet (29). Im oberen Totpunkt (22) und im unteren Totpunkt (23) kehrt der Schlitten jeweils um. Beim Start wird in die elektrische Spule (1) ein Spannungsimpuls (85) von 9A bis zum Punkt B geschickt. Im Betrieb wird ein zwangsgesteuerter Spannungsimpuls (85) von C bis B und umgekehrt geschickt. Da im Bereich von B bis zum oberen Totpunkt (22) und von C bis zum unteren Totpunkt (23) die magnetische Energie noch eine Zeitlang in der elektrischen Spule (1) vorhanden ist und die Spule zu den Totpunkten (22) und (23) treibt, kann die in der schraffierten Fläche angegebene und mit (30) gekennzeichnete Arbeit zurückgewonnen werden. Werden während des Betriebes geringere Anforderungen an den Antrieb gestellt, kann der Spannungsimpuls zwischen C und B und umgekehrt mehrfach ein-(28) und ausgeschaltet (29) werden.
  • Die 14 zeigt einen Schaltplan des Verlaufs von zwangsgesteuerten und umgepolten Spannungsimpulsen (85)in die elektrische Spule (1) und in weitere elektrische Spulen (41) ,(42) und (43). Als zentrales Bauteil ist mittig im Schaltplan ein elektrisches Steuergerät (11) mit einem Rechner und elektronische oder mechanische Relais vorgesehen.Über einen Hauptschalter (27) und jeweils einen in Reihe geschalteten Vorwärtsdoppelschalter (25) und einen Rückwärtsdoppelschalter (26) werden entsprechende Informationen über den Aufenhalt des Schlittens (2) und damit der elektrischen Spule (1) in das Steuergerät (11) schickt. Der Hauptschalter wird manuell bedient. Der Vorwärts- (25) und der Rückwärtsdoppelschalter (26) wird von dem Nockenrad (14) durch eine Nocke (13) als Weggeber geschaltet. Das Steuergerät (11) schaltet bei einem entsprechenden Strom aus einer Gleichstromquelle, entsprechende Spannungsimpulse und über elektronische oder mechanische Relais (31), (32), (33) in die Antriebsspulen (1), (41), (42), (43). Außerdem managed das Steuergerät die Energierückgewinnung (30) durch drehzahl- und lastabhängige Zu- und Abschaltung der Spannungsimpulse (85). Die Schalter (25) und (26) können auch durch andere Weggeber ersetzt werden, die an dem Schlittenweg (36) oder an dem Nockenrad befestigt sind.
  • Die 15 zeigt eine schematische Darstellung der Schaltpunkte des Vorwärts-(25)und des Rückwärtsdoppelschalter (26) sowie des mit Sternen gekennzeichneten Bereichs, in dem Energie zurückgewonnen wird. In der Mitte des Schlittenweges im Startpunkt (9) wird der Hauptschalter (27) manuell eingeschaltet. Der Vorwärts-schalter (25) ist bereits gesetzt worden. Vor Erreichen des oberen Totpunktes (22) wird der Vorwärtsschalter (25) über einen Nocken (13) des Nockenrades (14) ausgeschaltet, und in dem mit Sternen gekennzeichneten Bereich wird Energie aus der elektrischen Spule zurück gewonnen. Auf dem Weg von dem oberen Totpunkt (22) zu dem unteren Totpunkt (23) wird der Rückwärtsschalter (26) ebenfalls über einen Nocken geschaltet und ein umgepolter Spannungsimpuls (85) gelangt in die elektrische Spule(1). Vor dem unteren Totpunkt wird der Rückwärtsschalter (26) ausgeschaltet und in dem mit drei Sternen gekenn-zeichneten Wegabschnitt wird Energie aus der elektrischen Spule zurückgewonnen. Nach Durchqueren des unteren Totpunktes (23) wird der Vorwärtsschalter (25) eingeschaltet, und der Antrieb dreht sich so lange, bis der Hauptschalter (27) manuell ausgeschaltet wird, und eine Feder den Schlitten (2) mit der elektrischen Spule (1) in die Startposition (9) zieht.Das jeweilig Einschalten des Vorwärtsschalters (25) und des Rückwärtsschalters (26) nach dem Durchqueren des oberen (22) und unteren Totpunktes (23) der Schlitten kann bei Bedarf früher durchgeführt werden als dargestellt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1 =
    elektrische Spule auf dem Schlitten (2) befestigt
    2 =
    Schlitten auf einer Schlittenlagerung (12) verschiebbar in Plus-Minus- X-Richtung gelagert, auf dem Schlitten ist die elektrische Spule (1) oder mehrere ektrische Spulen in Parallelschaltung hochkant befestigt
    3 =
    federnde Stromzuführung
    4 =
    einzelner Magnet, kann aus mehreren Magneten zusammengesetzt sein
    7 =
    kanalartiger Zwischenraum, auf dem sich der Schlitten zwischen den feststehenden Magnetfeldern (83) und (84) bewegt
    8 =
    Kurbelrad
    9 =
    Startstellung des Schlittens in der Mitte der beiden homogenen Magnetfelder (83) und (84)- Hauptschalter (27) wird in der Startstellung (9) eingeschaltet
    10 =
    Rahmen auf dem die Schlittenlagerung (12) und die H-förmige Magnetanordnung befestigt ist
    11 =
    elektrisches Steuergerät enthält elektrische oder mechanische Relais
    12 =
    Schlittenlagerung
    13 =
    Nocke auf dem Nockenrad als Weggeber
    14 =
    Nockenrad
    15 =
    Verbindungsstange zwischen Kurbelrad und Schlitten
    22 =
    oberer Totpunkt der Schlitten und der Kurbeltriebbewegung entspricht Punkt (22) auf der Systemzeichnung auf 1
    23 =
    unterer Totpunkt der Kurbeltriebbewegung entspricht Punkt (23) auf der Systemzeichnung auf 1
    24 =
    Kurbelwelle
    25 =
    Vorwärtsschalter -mech. über Nocken oder elektisch betriebener Vorwärtsschalter verschiebt den Schlitten mit der darauf befestigten elektrischen Spule in der Zeichenebene nach rechts zu dem oberen Totpunkt (22) hin.
    26 =
    Rückwärtsschalter -mech über Nocken oder elektrisch betriebener Rückwärtsschalter verschiebt den Schlitten mit der darauf befestigten elektrischen Spule in der Zeichenebene nach links durch einen, zu der Vorwärtsbewegung umgepolten Spannungsimpuls zu dem unteren Totpunkt (23) hin.
    27 =
    Hauptschalter-wird beim Anfahren in Startsellung (9) betätigt
    28 =
    Einschaltpunkt des Spannungsimpulses (85) in 13 entspricht Vorwärtssschalter (25) oder Rückwärtsschalter EIN in 15
    29 =
    Ausschaltpunkt des Spannungsimpulses (85) in 13 entspricht Vorwärtsschalter (25) oder Rückwärtsschalter AUS in 15
    30 =
    Rückgewinnung der eingebrachten Energie - die in der elektrische Spule (1) (oder in den parallel geschalteten Spulen (1) (41) (42)...) gespeicherte elektrische Energie wird teilweise zurückgewonnen - da der elektrische Strom vor Erreichen der Totpunkte abgeschaltet wird, und so der Restmagnetismus der elektrischen Spule ausgenutzt wird
    31 bis 35 =
    Relais
    36 =
    Strecke die der Schlitten von dem oberen (22)zu dem unteren (23) Totpunkt zurücklegt
    41 bis 44 =
    weitere elektrische Spulen, auf dem Schlitten hochkant in Parallelschaltung befestigt
    45 bis 50 =
    weitere Schlitten
    51 bis 52 =
    mechanische Feder
    57 =
    ektrische Schaltung zur teilweisen Rückgewinnung der elektrischen Energie
    60 =
    lange Achse des Rahmens in der X-Richtung
    63 =
    Magnetfeld der elektrischen Spule bei einem Spannungsimpuls (85)
    64 =
    vorderer Teilabschnitt der elektrischen Spule
    65 =
    hinterer Teilabschnitt der elektrischen Spule
    70 =
    Drähte der elektrischen Spule
    80 =
    Maxwellkraft
    82 =
    Lorentzkraft
    83 =
    vorderes homogenes Magnetfeld -bildet im kanalartigen Zwischenraum (7) ein homogenes Magnetfeld in der postiven Y- Richtung aus.
    84 =
    hinteres homogenes Magnetfeld-bildet im kanalartigen Zwischnraum (7) ein homogenes Magnetfeld in der minus Y-Richtung aus.
    85 =
    Spannungsimpuls der in die elektrische Spule geschickt wird und bei der Rückwärtsbewegung der elektrischen Spule invertiert wird.
    91 =
    Kinematik Zusammenbau
    92 =
    Stromzuführung
    93 =
    Achsenkreuz
    94 =
    Gelenk für Kurbeltrieb
    100 =
    Antriebswelle
    110 =
    elektrischer Strom
    120 =
    Kabel von der Feder 90 in die elektrische Spule
    121 =
    Schwungscheibe
    122 =
    Vorrichtung zur Antriebskraftverstärkung

Claims (10)

  1. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Teil des Antriebes aus mindestens einer auf einem Rahmen (10) befestigten H-förmigen Magnetanordnung besteht, welche zwei feststehende, umgekehrt magnetisierte Magnetflussfelder Phi bilden, die ihrerseits zwei in der Plus- und in der Minus-Y-Richtung verlaufende homogene symmetrische Magnetfelder (83) und (84) in einem kanalartigen Zwischenraum (7) ausbilden, die zum Antrieb eines beweglichen Teils des Gleichstrom-Energiesparmotors dienen, welcher aus einem geradlinig gelagerten Schlitten (2) mit mindestens einer darauf befestigten elektrischen Spule (1) und einer an dem Schlitten (2) gelenkig befestigten Kinematik (91) besteht, und einer Spulengröße, die in der Z- und in der X-Richtung der Größe der feststehenden Magnetfelder (83) und (84) entspricht, welche aus je zwei der Schlittenlagerung (12) gegenüber liegenden, gegensätzlich gepolten Magneten (4) hergestellt sind, - und mit einem umgekehrt gepolten Spannungsimpuls (85) aus einer Gleichstromquelle (110), welcher in der elektrischen Spule (1) ein Magnetfeld (63) aufbaut, und dadurch zwischen der elektrischen Spule (1) und den benachbarten Magnetfeldern (83) und (84) die beiden magnetischen Kräfte (80) und (82) hervorruft und die elektrische Spule (1) zwischen zwei Totpunkten der Schlittenbewegung (22) und (23) hin und her beschleunigt, wobei die elektrische Spule (1) virtuell in einen vorderen (64) und einen hinteren Abschnitt (65) unterteilt ist, - und einer von dem Schlitten (2) angetriebenen Kinematik (91,) die aus einer Verbindungsstange (15) mit zwei Gelenken (94) und je einem auf der Antriebswelle (100) befestigten Kurbelantrieb (8), einem Schwungrad (121) und einem Nockenrad (14) besteht, - und einer Feder (51), die den Schlitten (2) mit der elektrischen Spule (1) nach Beendigung der Spannungsimpulse (85) in eine mittige Startposition (9) zieht, - und einer elektrischen Schaltung (57), die eine Gleichstromquelle (110) über mindestens einen Nockenschalter (25) und mindestens ein mechanisches oder elektronisches Relais (31) sowei eine federnde Stromzuführung (3) verbindet, - und mit einem elektronischen Steuergerät (11), das die umgepolten Spannungsimpulse (85) und die Leistung steuert, - und mt einer teilweisen Energierückgewinnung (30) der in die elektrische Spule (1) eingeleiteten elektrischen Energie durch vorzeitiges Abschalten der Stromzufuhr, - und mit einer Vorrichtung zur Antriebskraftverstärkung (122) durch mehrere elektrische Spulen (1), (41), (42) auf einem Schlitten oder durch mehrere H-förmige Magnetanordnungen.
  2. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine H-förmige Magnetanordnung aus zwei in der Y-Richtung liegenden umgekehrt magnetisierten vorderen (83) und hinteren (84) Magnetfeldern mit jeweils einem gegenläufigen Magnetfluss Phi besteht, welche aus mindestens vier H-förmig angeordneten einzelnen oder zusammengesetzten Permanentmagneten (4) oder aus mindestens vier H-förmig angeordneten Elektromagneten (4) hergestellt sind, und ihre daraus resultierenden homogenen Magnetfelder (83) und (84) senkrecht zu einer geraden Schlittenführung (12) zwischen jeweils zwei sich auf einer Schlittenführung (12) gegenüberstehenden, umgekehrt magnetisierten Magneten (4) aufbauen, wobei die Richtung der homogenen Magnetfelder (83) und (84) den vertikalen Strichen eines H entspricht und die Magnetfelder (83) und (84) jeweils eine Ausdehnung in der X- und in der Z-Richtung haben.
  3. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine hochkant auf einem Schlitten (2) befestigte elektrische Spule (1) mittig in einem kanalartigen Abstand (7) zwischen den H-förmig angeordneten feststehenden Magneten (4) und mit ihren beiden Grundflächen senkrecht zu dem vorderen (83) und hinteren (84) umgekehrt magnetisierten homogenen Magnetfeldern mit dem jeweiligen gegenläufigen Magnetfluss Phi, auf einer horizontal auf dem Rahmen (10) einer XY-Fläche liegenden geraden Schlittenlagerung (12) in Plus- und Minus-X-Richtung so gelagert ist, dass die beiden Grundflächen der elektrischen Spule (1) auch bei Verschiebung des Schlittens (2) auf der X-Achse immer parallel zu einer XZ-Ebene liegen, wobei ihre geradlinige Bewegungssrichtung in Plus- und Minus-X-Richtung dem horizontalen Strich eines H entspricht, und die Wickelrichtung der elektrischen Spule (1) um eine zu der Y-Achse parallele Achse festgelegt ist.
  4. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Spule (1) in einer mittigen Startposition (9) mit der vorderen Spulenhälfte (64) im vorderen homogenen Magnetfeld (83) und gleichzeitig mit der hinteren Spulenhälfte (65) im hinteren umgekehrt magnetisierten homogenen Magnetfeld (84) steht, und durch umgepolte Spannungsimpulse (85) und den daraus resultierenden symmetrischen magnetischen Kräften (80) und (82) zu dem oberen und unteren Totpunkt (22) und (23) getrieben wird, bis die elekrische Spule (1) jeweils umfänglich in dem vorderen (83) und dem hinteren (84) homogenen Magnetfeld steht, wobei es durch magnetische Kräfte (80) und (82) in einem kanalartigen Zwischenraum (7) zu starken antreibenden symmetrischen Kraftlinien-spannungen kommt, und nach Abschalten der Spannungsimpulse mindestens eine Feder (51) den Schlitten (2) mit der elektrischen Spule (1) in eine mittige Startpoition (9) zieht.
  5. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in Verlängerung des Schlittens auf der X-Achse eine mit zwei Gelenken (94) verbundene Verbindungsstange (15) den Schlitten (2) mit einem Kurbelantrieb (8), einem Nockenrad (14),einem Schwungrad (121) und einer Antriebswelle (100) verbindet, welche die in der X-Richtung verlaufende geradlinige hin und her gehende Bewegung des Schlittens zwischen den beiden Totpunkten (22) und (23) in eine kontinuierliche drehende Bewegung umsetzt, wobei das Schwungrad (121) mit seinem Massenträgheitsmoment den Schlitten (2) mit der darauf befestigten elektrischen Spule (1) in den beiden Totpunkten (22) und (23) bei der Richtungsänderung unterstützt.
  6. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass festgelegt ist, dass die umgekehrt gepolten Spannungsimpulse (85) von einer federnden Stromzuführung (3) in die elektrische Spule (1) geleitet werden, wobei der Stromfluss der umgepolten Spannungsimpulse (85) aus einer Gleichstrom-Spannungsquelle (110) über eine elektrische Schaltung (57) und einen zwangesteuerten Nockenschalter (25) sowie elektronische oder mechanische Relais (31) in die elektrische Spule (1)führt und so eine kontinuierliche Drehung der Antriebswelle (100) erreicht wird.
  7. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der durch Spannungsimpulse (85) in die elektrische Spule (1) gebrachten elektrischen Energie (30) durch vorzeitiges Abschalten der Spannungsimpulse (85) vor Erreichen der beiden Totpunkte (22) und (23) zurückgewonnen wird, indem das Magnetfeld (63) der elektrischen Spule (1) diese ohne Stromzufuhr jeweils noch ein Stück des geraden Schlitten-weges (36) weiter antreibt, und sich dabei das Magnetfeld (63) der elektrischen Spule (1) jeweils abbaut, wobei ein elektronisches Steuergerät (11) über eine elektrische Schaltung (57) die umgepolten Spannungsimpulse (85) und damit die Leistung des Antriebes steuert.
  8. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Antriebskraftverstärkung (122) aus mehreren elektrischen Spulen (1), (41), (42), (43), (44), welche übereinander auf einem Schlitten (2) in Parallelschaltung in einer H-förmigen Magnetanordnung festgelegt sind, zu einer Antriebskraftverstärkung führt.
  9. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Antriebskraftverstärkung (122) aus mehreren hintereinander oder nebeneinader angeordneten H-förmigen Magnetanordnungen besteht, welche mit einer entsprechenden Anzahl von gelagerten Schlitten (2), (45), (46), (47), (84), (49), (50) mit elektrischen Spulen (1), (41), (42), (43), (44) versehen sind, wobei mindestens ein Schlitten ein Kurbelrad (8) oder eine Kurbelwelle (24) antreibt.
  10. Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kraftwagen an seinem Rahmen eine H-förmige Magnetanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 9 aufweist.
DE102017002695.5A 2017-03-21 2017-03-21 Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen Withdrawn DE102017002695A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017002695.5A DE102017002695A1 (de) 2017-03-21 2017-03-21 Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017002695.5A DE102017002695A1 (de) 2017-03-21 2017-03-21 Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102017002695A1 true DE102017002695A1 (de) 2018-09-27

Family

ID=63449818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102017002695.5A Withdrawn DE102017002695A1 (de) 2017-03-21 2017-03-21 Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102017002695A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018008416A1 (de) 2018-10-25 2020-04-30 Martin Krug Elektroantrieb
DE102019006119A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Martin Georg Krug Elektrischer Antrieb und Kraftwagen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3203017A1 (de) 1981-01-30 1982-08-26 Johannes W. van Bloemfontein Orange Free State Niekerk Elektrisches geraet
US20090230785A1 (en) 2008-03-12 2009-09-17 Nippon Thompson Co. Ltd. Sliding system with onboard moving-coil linear motor
US20150076932A1 (en) 2010-10-22 2015-03-19 Linear Labs, Inc. Magnetic motor and method of use
US20160164389A1 (en) 2013-03-19 2016-06-09 Sukho JANG Electric motor combined with power generator using coil plate having separate coil bodies and reciprocating magnet plate having separate magnets

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3203017A1 (de) 1981-01-30 1982-08-26 Johannes W. van Bloemfontein Orange Free State Niekerk Elektrisches geraet
US20090230785A1 (en) 2008-03-12 2009-09-17 Nippon Thompson Co. Ltd. Sliding system with onboard moving-coil linear motor
US20150076932A1 (en) 2010-10-22 2015-03-19 Linear Labs, Inc. Magnetic motor and method of use
US20160164389A1 (en) 2013-03-19 2016-06-09 Sukho JANG Electric motor combined with power generator using coil plate having separate coil bodies and reciprocating magnet plate having separate magnets

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018008416A1 (de) 2018-10-25 2020-04-30 Martin Krug Elektroantrieb
DE102019006119A1 (de) * 2019-08-30 2021-03-04 Martin Georg Krug Elektrischer Antrieb und Kraftwagen

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2554794A1 (de) Verfahren und vorrichtung zur energieerzeugung unter ausnutzung des fliessenden verkehrs
EP3243772A1 (de) Baukastensystem aus einer vielzahl von transportstreckenbaugruppen eines langstatorlinearmotors
DE102017002695A1 (de) Gleichstrom-Energiesparmotor zum Antrieb von ortsfesten und mobilen Arbeitsmaschinen und Fahrzeugen
EP2951428B1 (de) Lineargenerator und linearantrieb
EP2156979A1 (de) Linearantrieb, Fahrgeschäft, und Verfahren zum Betrieb eines Linearantriebs
DE2023136A1 (de) Springbrunnen
DE102007013776A1 (de) Ein elektromagnetischer Eintaktkolbenmotor mit Trägheitsausstattungen 12 zur Erzeugung elektrischer Energie
EP1604445B1 (de) Magnetischer linearantrieb
DE2216408A1 (de) Dynamoelektrische stufenanordnung
DE202017105738U1 (de) MVP Elektromotor
DE102018008416A1 (de) Elektroantrieb
DE102021000288A1 (de) Elektrisches Gerät
DE3824257C2 (de)
DE102019006119A1 (de) Elektrischer Antrieb und Kraftwagen
DE2430585C3 (de) Selbstanlaufender Einphasensynchronmotor
DE19810211A1 (de) Linarer Elektromotor
CN203219162U (zh) 可变角度往复运动装置
DE3633775A1 (de) Magnetkolbenmotor
DE167738C (de)
DE55782C (de) Anordnung elektrischer Maschinen für Strafsenbahnwagen
DE19632897C2 (de) Elektromechanische Kraftmaschine
EP0135055A1 (de) Schrittweise arbeitende Antriebsanordnung
EP0825705B1 (de) Elektromechanische Kraftmaschine
DE130787C (de)
DE2752161A1 (de) Magnetmotor

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R120 Application withdrawn or ip right abandoned