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Ab schirmvorri chtung für Permanentmagnete in Verbindung mit Nagnetmotoren.
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Die Erfindung betrifft Permanentmagnete vom Stabtyp mit einer Einrichtung,
um die Magnetfelder der Magnete in -Verbindung mit einem Magnetmotor, in dem diese
Magnete verwendet sind, wirksam oder unwirksam zu machen.
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Die Erfindung betrifft Permanentmagnete vom Typ eines Stabes, die
vollständig in ein Material eingebettet sind, das ein magnetisches Feld abschirmen
kann und einen magnetischen Felifluß aufweisenywle relativ weiches metallisches
Material der Art, wie z.B. Weicheisen, weicher Stahl, oder ähnliches magnetisch
ansprechendes Material, wobei eine Polfläche ungeschützt ist und ein Schirm eines
ähnlichen abschirmenden Materials auf den freien Pol aufgeschoben werden kann, um
den magnetischen Fluß des Magnetes kurz zu schließen und die magnetische Wirkung
des Magnetes zu unterbinden, oder wobei dieser Schirm vom freien Po>ibgezogen
werden kann, um den magnetischen Fluß zur Wirkung gelangen zu lassen. Diese Permanentmagnete
werden zusammen mit wenigstens zwei im parallelen Abstand zueinander angeordneten
Statoren verwendet, die Ringe dieser Magnete tragen, die sich gegenüberliegen und
die Magnete eines Ringes hinsichtlich zu den Magneten des anderen Rings versetzt
angeordnet sind und ein Rotor kann sich zwischen den Statoren drehen und besitzt
einen Weicheisenblock an einem Rand, um von aufeinanderfolgendr Magnet;
angezogen
zu werden, so daß der Rotor und die damit verbundene Leistungswelle gedreht werden.
Es ist eine Nockenvorrichtung -am Rotor vorgesehen, um selektiv und aufeinanderfolgend
in einem kreisrunden Verlauf die Magnete abzuschirmen und den Schirm zu entfernen,
ebenso ist eine Einrichtung zum Steuern der Polmagnetflächen vorgesehen, die durch
die Schirme freigelegt werden.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der
nun fo1gendenBeschreibung unter Hinweis auf die Zeichnung.
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In dieser zeigen: Fig. 1 einen Magnetmotor im Schnitt nach der vorliegenden
Erfindung, und zwar im Schnitt nach der Linie 1-1 der Fig. 2, Fig. 2 eine vertikale
Schnittiarstellung nach der Linie 2-2 der Fig. 1.
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Fig. 3 eine vertikale Schnittdarstellung nach der Linie 3-3 der Fig.
1, Fig. 4 eine vertikale Schnittdarstellung, teilweise gebrochen, nach der Linie
4-4 der rlg. 1, Fig. 5 eine zusammengesetzte schaubildliche Darstellung zur Veranschulichung
der Anordnung des Rotors, der Statoren und der Lage der Magnete; Fig. 6 eine auseinandergezogene
perspektivische Darstellung zur Veranschulichung der Befestigung der Magnete und
deren Schirme; Fig. 7 eine zusammengesetzte Teildarstellung in vergrößerem Maßstab
nach der Linie 7-7 der Fig.2; Fig. 8 eine Darstellung ähnlich der der Fig. 7, nach
der Linie 8-8 der Fig 2;
Fig. 9 eine perspektivische Darstellung
in vergröBertem Maßstab, von der unteren Seite von einer der Nockenrollenführungen;
Fig.10 eine Darstellung ähnlich der der Fig. 9, von der oberen Seite der Führung
gesehen, und Fig.11 eine perspektivische Darstellung einer der Winkelhebel-Gabeln,
um die Flächen der Pol magnetstirnflächen, die freiliegen, zu steuern, in vergrößertem
Naß stab.
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In der Zeichnung ist mit 10 ein längliches, hohles, zylindrisches
Gehäuse bezeichnet, das eine rechte Endwand 11 mit einem zentral gelegenen Vorsprung
12 aufweist. Das Gehäuse besitzt ebenso eine linke Wand 13 mit einem zentral gelegenen
Lageransatz 14, und das Gehäuse ist in zwei Hälften 18 und 19 aufgeteilt und um
den mittleren Abschnitt mit Hilfe von Bolzen 15 zussmmengehalten und zwar durch
radial sich nach außen erstreckende Flansche 16 und 17, die jeweils an den zwei
Hälften 18 und 19 des Gehäuses ausgebildet sind.
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Innen sind die aneinandergrenzenden Enden der zwei Gehäusehälften
umfangsmässig mit einer Ausnehmung versehen, so daß ein länglicher ringförmiger
Rücksprung 20 und sich links und rechts gegenüberliegende Schultern 21 und 22 ergeben.
Rechts erstreckt sich quer durch die rechte Hälfte 19 des Gehäuses ein kreisrunder
Stator 23, der an der Schulter 22 ansteht und mit Hilfe von Bolzen 24, die durch
die Wand der GehäusehällSske 19 in den rechten Stator 23 hineinragen, in Lage gehalte$.
Der rechte Stator 23 besitzt einen axialen, einstückig ausgebildeten Hals oder Bund
25, der sich zur Endwand 11 hin erstreckt und in eine kreisförmige Ausnehmung 26
eingreift, die in dem Vorsprung 12 ausgebildet ist. Ein versetzter axialer Halsabschnitt
27 ist auf der gegenüberliegende Fläche des rechten Stators 27 ausgebildet und
ein
Paar von im Abstand angeordneten Kugellagern 28 und 29 sind jeweils am rechten und
linken Ende des Bundes 25 gelegen, wobei das linke Lager 28 von dem versetzten Halsabschnitt
27 aufgenommen ist, und das rechte Lager 29 in der Ausnehmung 26. Diese Lager weisen
einen Abstand zueinander auf und werden durch eine Abstandshülse 30 in Lage gehalten.
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Auf der linken Seite ist ein Stator 31 in ähnlicher Weise in dem linken
Abschnitt 18 des Gehäuses 10 montiert, dieser Stator ist ebenso kreisförmig und
genau von der Ausnehmung 20 aufgenommen und mit Hilfe einer Vielzahl von radial
angeordneten Bolzen 32, die sich durch die Wand des Gehäuses in den Rand des Stators
31 erstrecken, gegen die Schulter 21 gehalten. Der linke Stator 31 besitzt ebenso
einen Bund 33, der wesentlich identisch mit dem Bund 25 ist und sich axial vom Stator
zur Endwand 13 erstreckt, wobei sein Ende in einer kreisförmigen Ausnehmung 37,
die an der inneren Fläche der Endwand 13 axial mit dem Halsabschnitt 14 ausgerichtet
ausgebildet ist, gehalten und aufgenommen wird.
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Der linke Stator 31 besitzt ebenso einen versetzten Halsabschnitt
35 an seiner inneren Fläche, die dem rechten Stator 23 gegenüberliegt, und besitzt
ebenso linke und rechte Kugellager 36 und 37, die jeweils in den linken und rechten
Ende des Bundes 33 aufgenommen sind, das linke Kugellager 36 ist in der Ausnehmung
34 aufgenommen, und das rechte Kugellager 37 in dem versetzten Halsabschnitt 35.
Auch hier ist eine Abstandshülse 38 vorgesehen und hält die Lager im Abstand zueinander
und in Lage.
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Eine Leistungswelle 40 führt durch die Lager 28, 29, 36 und 37 hindurch,
kann sich drehen und ragt ebenso durch die Hülsen 30 und 38, das rechte Ende 41
zeigt einen verminderten Durchmesser und ist vom Lager 29 aufgenommen und ragt in
einem zweiten, kleinen und zylindrischen Raum 42, der zentral zur Ausnehmung 26
ausgebildet ist, und das linke Ende der Welle ragt durch eine Lagerhülse 43 im Halsabschnitt
14 und
Gehäuse
und es weist längsverlaufende Nuten 44 auf, um eine geeignet
Antriebsriemenscheibe, Zahnrad, oder ähnliches auf zunehmen, und
der äußere Abschnitt 25 ist mit einem Gewinde versehen, um daran die übliche Festhaltemutter
(nicht gezeigt) befestigen zu können.
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Die Leistungswelle 40 ist somit drehbar im Gehäuse und in den zwei
Statoren 23 und 31 gelagert, besitzt ein Leistungsabgriffsende, das sich vom Gehäuse
nach außen erstreckt.
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Ein kreisrunder Rotor 46 aus nichtmagnetischem Material, besitzt eine
axiale Nabe 47, die auf der Leistungswelle 40 angeordnet ist und in geeigneter Weise
auf dieser festgekeilt ist, wie mit gestrichelten Linien 48 in Fig. 1 und mit ausgezogenen
Linien 49 in Fig. 2 angedeutet ist, eine Arretierschraube 50 (Fig. 3) verankert
weiterhin die Teile miteinander, so daß sich der Rotor 46 mit der Leistungswelle
40 dreht und diese zu einer Drehung veranlasst. Der Rotor 46 ist mit einem Paar
von magnetisch ansprechenden Blöcken 51 und 52 ausgestattet, die z.B, aus weichem
Eisen oder Stahl bestehen, und jeweils von der rechten und linken Fläche an einem
Rand des Rotors abstehen und zwar nahe zu den Statoren 23 und 31 hin, und ein geeignetes
nicht magnetisches Gegengewicht 53 am diametral gegenüberliegenden Rand von der
Lage der Blöcke 51 und 52 ist ebenso vorgesehen.
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Die Statoren besitzen Ringe von schweren Permanentstabmagneten die
in geeigneten Fassungenin den Statoren eingebettet sind, die Magnete 54 des rechten
Stators 23 sind symmetrisch in 45 Abständen um den Rand des Stators angeordnet,
wie in Fig. 2 gezeigt, und die Magnete 55 des linken Stators 31 sind ebenso symmetrisch
um den Rand dieses Stators angeordnet, jedoch um 22 1/2° hinsichtlich zu den Magneten
54 versetzt. Es können natürlich mehr oder weniger Magnete in unterschiedlichen
Abständen verwendet werden, was von der Form der Magnete und dem Durchmesser der
Statoren abhängt.
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Nur eine Polfläche 56 jedes M.nFnets ist frei, und wie in Fig. 6 gezeigt,
besitzen die Statoren jeweils obere und untere Flansche
57 und 58,
die sich an die Polflächen 56 anschließen e so daß nur die Polflächen und eine kleine
Fläche 59 der Seitenwinde der Magnete frei liegen können. Die Statoren 23 und 31
sind aus einem geeigneten Material wie weichem Eisen und Stahl oder einem anderen
ähnlichen magnetisch ansprechenden Material hergestellt, so daß sie das magnetische
Feld der Magnete kurz schließen oder abschirmen und, wie noch erläutert werden wird,
sind ähnliche Schirme vorgesehen, die in geeigneter Weise in Lage bewegt werden
können, so daß die Polflächen 56 und die Seitenwandflächen 59 der Magnete abgedeckt
werden können, so daß der Magnet vollständig kurzgeschlossen wird, so daß dieser
abgeschirmt ist und das magnetische Feld oder das Feld des magnetischen Flusses
unterbunden ist. Die Statoren 23 und 31 bilden somit ein Gehäuse, das jeden Magnet
54 und 55, mit Ausnahme der freigelegten Polflächen 56, umgibt.
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Die Abschirmvorrichtung besteht aus einem abgesetzten Winkel 60, der
zu jeder Seite jede der Magnete besfestigt ist. Das Winkelteil 60 sieht somit Rillen
vor, die zu den Seitenwänden 59 der Magnete hin zeigen, und diese Rillen nehmen
die Flansche 61 auf, die an den vorderen Enden von Flügeln 62 vorgesehen sind, die
sich an die Ränder der Schirme 63 anschließen, wobei diese Schirme an länglichen
Betätigungsstäben 64 befestigt sind. Die Schirme 63 sind ausreichend dick, so daß
sie vollstandig den magnetischen Feldfluß halten oder einschließen und Stäbe 64
weisen eine solche Länge auf und sind so in irgendeiner geeigneten Weise an die
Schirme 63 befestigt, daß die Weicheisenblöcke 51 und 52 so nahe als möglich an
den Magneten 54 und 55 vorbei gelangen können. Wenn somit die Schirme 63-mit ihren
Flügeln 62 mit Hilfe der Stangen 64 über die Polflächen 56 und die Seitenflächen
59 der Magnete 54 und 55 bewegt werden und von diesen weg bewegt werden, so werden
die freien Polflächen der Magnete abwechselnd freigegeben und überdeckt und das
magnetische Feld oder der magnetische Fluß jedes Magnets wird wirkungsvoll, wenn
der Schirm von diesem Magnet abgezogen ist, wird jedoch unwirksam,
wenn
der Schirm vollständig über diesen geschoben wurde.
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Die Stäbe 64 sind durch Gabeln 65, die an den Statoren 23 und 31 vorgesehen
sind, hin- und herbewegbar und einabeln kabeln 65 ist für jede Betätigungsstange
64 vorgesehen.
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Die Nabe 47 des Rotors 46 trägt an ihrer linken und rechten Endfläche
jeweils ringförmige Nockenelemente 66 und 68, die, wie in Fig. 2 gezeigt ist und
schematisch mit gestrichelten Linien in Fig. 5, im wesentlichen kreisrund in ihrer
Form ausgebildet sind, und die Nocke 66 hat eine radiale Aussparung 67 von einigen
450 und eine ähnliche Nockenscheibe 68, die am gegenüberliegenden Ende der Nabe
47 vorgesehen ist, zeigt eine ähnliche radiale Aussparung 69 von ungefähr 450, die
jedoch nahezu um 22 1/20 von der Aussparung 67 versetzt ist und zwar in einer Richtung
entgegen der Drehrichtung des Rotors 46, wie in Fig. 5 gezeigt ist. Auch hier können
die Aussparungen und ihre relative Anordnung in mannigfaltiger Weise variiert werden.
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Zusätzliche Führungen für die Stäbe 64 sind in Form von Jochgabeln
70 vorgesehen gnd in geeigneter Weise mit Hilfe geeigneter Bolzen 71 an den Statoren
23 und 31 befestigt und diese besitzen ein Paar. von herabragenden Beinen 72, die
die Nocken 66 und 68 eingabeln und zwischen denen sich die Nocken drehen. Die Gabelteile
70 haben quadratische Führungsöffnungen 73 (Fig. 10) an ihren oberen Enden, um die
Stäbe oder Stangen 64 aufnehmen zu können und sie sind ebenso mit inneren Rillen
73' ausgerüstet, um die Stäbe weiterhin zu führen.Jeder Stab 64 besitzt eine Rslle
73 " an seinem inneren Ende und diese Rolle ist mit den Umfängen der Nocken 66 und
68 in Berührung und wird konstant gegen die Umfänge der Nocken durch Spiralfedern
74 gedrückt, wobei diese Spiralfedern auf den Stäben 64 zwischen den Gabeln 65 und
ringförmigen~Flanschen 75 auf den Stäben 64 angeordnet sind.
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Auf diese Weise überlegen die Schirme 63 alle Magnete zu allen Zeitpunkten,
jedoch nur dann nicht, wenn die Nockenrolle 73"
eines bestimmten
Schirmes in die Aussparung 67 oder die Aussparung 69 gelangt.
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Beim Betrieb der Maschine wird dem Rotor 46 eine gewisse anfängliche
Drehung erteilt wie z.B. über das freie Ende der Leitungswelle 40, und da sich die
Nocken 66 und 68 mit dem Rotor drehen, werden die Magnete der Reihe nach überdeckt
und freigelegt, so daß die magnetische Kraft dieser Magnete fortfährt den Rotor
anzutreiben und zwar aufgrund der aufeinanderfolgenden Anziehung der magnetsichen
Nassen 51 und 52 von aufeinanderfolgenden Magneten. Auf diese Weise wird, wie in
Fig. 5 gezeigt, die magnetische Masse 52 gerade über den Magnet A des Stators 31
gezogen, der danach durch nach Obenbewegen seines Schirmes durch die Nocke 66 abgedeckt
wird, und zur selben Zeit wird der Magnet B des Stators 23 freigeleget und zwar
durch die Nocke 68, die das magnetische Feld des Magneten B wirksam werden läßt,
so daß dieser Magnet B die Masse 51 anzieht und zwar über eine Entfernung, in diesem
Beispiel entsprechend 22 1/20 der Umdrehung, woraufhin, da die Drehung des Rotors
fortgesetzt wird, der Magnet B abgedeckt wird und der Magnet C des Stators 31 freigelegt
wird und den Rotor um weitere 22 1/20 zieht, Auf diese Weise wird ein aufeienderfolgendes
Abdecken und Freilegen dieser verankerten Magnete erreicht, die in zwei Ringen angeordnet
sind, so daß der Rotor in einer kreisförmigen Bahn angetrieben wird und auf die
Welle 40 Energi bertragen wird. Da Permanentmagnete sehr stark und mit grosser Lebensdauer
hergestellt werden können und solche Magnete aus Aluminium-Nickel-Kobalt-Legierungen
nunmehr zur Verfügung stehen, die sogar das achtfache ihres eigenen Gewichts heben
können, so ist es offensichtlich, daß mit Hilfe eines Magnetmotors eine beträchtliche
Leistung entwickelt werden kann.
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Es sei insbesondere hervorgehoben, daß eine beliebige Zahl der gegenüberliegenden
Statoren mit einem dazwischen angeordneten Rotor mit einer einzelnen Welle in einem
einzelnen Gehäuse angeordnet werden können und daß die abgegebene Energie damit
auf
irgendeinen gewünschten Grad erhöht werden kann. Dieses aufeinanderfolgende
magnetische Anziehen der Massen 51 und 52 ist schemarsch in den Fig. 7 und 8 veranschaulicht,
und in Fig. 7 ist gezeigt, daß die Masse 51 zu einem der Magnete 54 hingezogen wurde,
dessen Schirm 63 dann in Lage angehoben wurde, um den Magnet abzuschirmen, wie in
den Fig. 2 und 7 gezeigt ist, und ein dazwischenliegender Magnet des Stators 31
wurde darauffolgend abgedekct und freigegeben, um die Masse 52 únd den Rotor weiter
in einer kreisförmigen Bahn zu ziehen. Danach wird der nächste Magnet 54 des Stators
23 freigegeben (Fig. 8), wahrend sich die Masse 51 diesem nähert, so daß ß Rgnetische
Feld des Seitenwandabschnittes 59 zusammen mit der Magnetpolfläche 56, die freigelegt
oder abgedeckt wurde, die Masse 51 und den Rotor auf ihrer Bahn weiterzieht.
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Es ist einzusehen, daß sich der Rotor in irgendeine Richtung drehen
kann, was von der Richtung abhängig ist, in die die Leistungswelle 40 anfänglich
gedreht wurde, da das Abschirmen und Abdecken der Magnete auch in umgekehrter Weise
vor sich geht.
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Um für den Motor eine Drehzahlregelung oder Steuerung vorzusehen,
sind Maßnahmen getroffen den Grad der Flächen der Magnete, die abgeschirmt und abgedeckt
werden, zu steuern, wodurch die magnetischen Felder erhöht und vermindert werden
können und der Motor demzufolge beschleunigt oder abgebremst werden kann. Diese
Maßnahme besteht aus einer länglichen Welle 76, mit einem Betätigungshandgriff 77
am freien Ende, und diese Welle erstreckt sich längs zum Gehäuse 10 und ist außen
am Gehäuse in einem kleinen Hilfsgehäuse 78 eingeschlossen und erstreckt sich parallel
zur Leistungawelle 40. Ausgerichtet mit dem Bund 25 des Stators 23, trägt die Welle
76 ein Kegelrad 79, und eine querverlaufende Welle 80 ist in einem Lager in den
Seitenwänden der Gehäusehälfte 19 geführt und zwar oberhalb des Bundes 25. Die Well
80 trägt ein Pegelznhnrad 81, das in das Zahnrad 79 eingreift, und die Welle 80
trägt ebenso eine herabragende Gabel 82 mit Finger 83, die in die ringförmige Rille
84 einer kreisförmigen Scheibe
85 angreifen, die gleitbar auf dem
Bund 25 auf einer Lagerhülse 86 befestigt ist. Eine ähnliche Konstruktion ist ir
ter Hälte 18 des Gehäuses 10 vorgesehen und ist in Fig. 4 mit vollen Linien dargestellt,
die Welle 76 trägt hierbebals Pegelzahnrad oberhalb des-Bundes 33 des Stators 31.
Auch hier ist eine Welle 90 in Lagern in der Gehäusehälfte 18 gehalten und von dieser
hängt ein Joch 91 herab, das mit Stiften 92 ausgestattet ist, die in eine ringförmige
Rille 93 einer kreisförmigen Scheibe 94 eingreifen, die gleitbar auf dem Bund 33
auf einer Lagerhülse 95 befestigt ist. Es läßt sich ersehen, daß eine Drehung der
Welle 76 durch den Handgriff 77 bewirkt, daß die Joche 82 und 91 in ent-gegengesetzten
Richtungen schwingen und zwar zu ihren jeweiligen Statoren hin oder von diesen weg,
und daß die Scheiben 85 und 94 entsprechend bewegt werden.
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Für jeden der Permanentmagnete beider Statoren sind die Scheiben 85
und 94 mit Ohren 96 ausgestattet, die von diesen zu den Statoren hin abstehend und
über Glieder 97 gelenkartig mit den kurzen Armen 98 der Kniehebel 99 verbunden sind,
die sich durch Öffnungen 100 in den Statoren, ausgerichtet mit den Stäben 64, erstrecken.
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Die Kniehebel sind an den Statoren in Ohren 100' gelenkartig montiert.
Wie in Fig. 11 gezeigt ist, besitzen die Kniehebel 99 gegabelte innere Enden 101,
die die Stäbe 64 eingabeln und die an die Ringe 75 angreifen, um dadurch eine Längsbewegung
der Stäbe und den Abdeckungsgrad zu begrenzen, bis auf den die Permanentmagnete
abgedeckt oder freigegeben werden. Wenn daher die inneren Enden der Gabeln 101 der
Kniehebel längs zu den Stäben 64 zu den Abschirmplatten 63 hin bewegt werden, und
obwohl sie normalerweise die Flansche 75 nicht berühren, begrenzen sie den Grad
der Bewegung, mit dem sich die Abschirmplatten nach unten bewegen können, wenn die
Rolle eines der Stäbe in eine Nockenaussparung hineingelangt und damit der Bewegungsgrad,
bis zu dem sich der Stab nach unten bewegen kazn und ebenso der Bewegungsgrad, bis
zu dem sich die magnetische Abschirmung nach unten bewegen kann, begrenzt wird.
Durch diese Steuereinrichtung
läßt sich mehr oder weniger Fläche
entsprechend des magnetischen Feldstroms freigeben, um dadurch die Weicheisenmassen
51 und 52 anzuziehen, so daß dadurch die Motorumdrehungszahl eingestellt werden
kann. Wenn man natürlich die Kniehebel 99 über die gesamte Strecke zu den Schirmen
hin einstellt, so wird der Motor vollständig angehalten.
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Um ein Schmiermittel in das Innere des Motors einbringen zu können
und um auch die Anordnung bestimmter Abschnitte des Motors einfach zu gestalten,
ist an der oberen Seite jeder Gehäusehälfte 18 und 19 eine Zugriffsplatte 102 vorgesehen,
und im Boden jeder Gehäusehälfte ist ein Ölsumpfpfropfen 103 eingebracht. Der Stator
23 besitzt weiterhin Öffnungen 104-an seinem unteren Rand, durch die Schmieröl zu
dem Zwischenraum zwischen den Statoren zufliessen und abfliessen kann. Irgendein
gewünschter Ölpegel kann innerhalb des Gehäuseteils vorgesehen werden. Der Motor
arbeitet in jeder Lage, normalerweise arbeitet er jedoch in der horizontalen Lage,
wie dies gezeigt ist, und er wird von radialen WiSelteilen 105 getragen, wie in
Fig. 2 und 4 gezeigt. Die Schirme 63, die Blöcke 51 und 52 und die Magnete 54 und
55 können irgendeine geeignete Form und Größe besitzen.
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Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung dargestelltenstechnischen
Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.