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E l e k t r o - M a g n e t - M o t o r Die Erfindung betrifft einen
Elektro-Magnet-Motor, welcher, je nach Konstruktionsgröße, mit einem über den mit
herköninlichen Elektromagnet-Motoren erreichbaren Wirkungsgraden liegenden wirtschaftlichen
Wirkungsgrad als universelles Antriebsmittel für jedes in Bewegung zu setzende bzw.
fortzubewegende Objekt verwendet werden kann. Es können also mit dem erfindungsgemäßen
Elektro-Magnet-Motor sowohl Maschinen jeglicher Art, insbesondere auch Generatoren
(Stromerzeuger), als auch Straßen-, Schienen- und Wasserfahrzeuge, insbesondere
Unterseeboote, und ebenso auch Luftfahrzeuge, d.h. Luftschrauben wie auch Luftverdichter
von Düsentriebwerken, angetrieben werden1 wobei ein erfindungsgemäßer Elektro-Magnet-Motor
grundsätzlich und völlig unabhängig von fremden Energiequellen wie Kohle, Erdöl,
Erdgas oder Atom- bzw. Kernenergie arbeitet.
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Der erfindungigemäße Elektro-Magnet-Motor kann lediglich Brennstoffe
für Düsen- bzw. Strahltriebwerke nicht ersetzen, welche beim gegenwärtigen Stand
der Technik zur Erzeugung der erforderlichen ltUckstoßkraft noch verwendet werden
müssen.
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Es ist bekannt, daß sich jahrhundertelang zahllose Erfinder damit
befaßten, eine Maschine oder sonstige mechanische Vorrichtung zu konstruieren, ein
sogenanntes P e r p e t u u 1 m o b i 1 e , welches völlig selbsttätig einen ständigen
Kreisprozes ausführt und dabei ununterbrochen Energie abgibt, die angeblich aus
n i c h t 5 erzeugt wird.
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Auf Grund wissenschaftlich erarbeiteter Erkenntnisse haben jedoch
namhafte Wissenschaftler und Physik den für die moderne Physik gesetzmäßig anerkannten
Nachweis erbracht, daß es keine mechanische Vorrichtung gibt, durch welche Arbeit
gewonnen oder Energie erzeugt werden kann; es können nur verschiedene Energiearten
ineinander umgewandelt werden.
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Gemäß dem "Satz von der Erhaltung der Energie" und dem "Ersten und
zweiten Hauptsatz der Wärmelehre", die sich als allgemeingültig für die gesamte
Physik erwiesen haben, sowie auf Grund der zahllosen vergeblichen Konstruktionsversuche
vieler Erfinder aller Zeiten gilt der Satz: Es gibt kein P e r p e t u u u m o b
i 1 e Hingegen wäre es grundsätzlich möglich, gemaß des in der gesamten Physik gültigen
Satzes "Energie kann weder erzeugt werden noch verloren gehen; es können nur verschiedene
Energiearten ineinander umgewandelt werden" eine Vorrichtung zu konstruieren, mittels
welcher die in der Natur vorhandenen unermeßlichen Energien nahezu kostenlos für
die Menschheit
nutzbar gemacht werden könnten, z.B. durch Umwandlung
der Sonnenstrahlungsenergien in elektrische Energie. Doch sind beim gegenwärtigen
Stand der Technik die Herstellungsinöglichkeiten solcher Energieumwandlungsvorrichtungen,
z.B. von Sonnenbatterien, im Vergleich zur Nutzbarkeit noch prohibitiv kostspielig.
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Darüber hinaus gibt es jedoch noch eine andere Möglichkeit der Energieumwandlung,
die bisher jedoch sowohl von der Wissenschaft als auch von der Industrie offenbar
vernachlässigt wurde, nämlich eine spezielle Möglichkeit der Umwandlung magnetischer
Kräfte in kinetische oder elektrische Energie gemäß der Erfindung. Bei dieser Möglich
gemäß der Erfindung sind jedoch nicht nur die Herstellungskosten für die erforderlichen
Anlagen bzw. Maschinen auf Grund der unkomplizierten Konstruktionsmöglichkeiten
relativ gering, sondern mit einem erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Motor ist auch
ein derart hoher effektiver oder wirtschaftlicher Wirkungsgrad erreichbar, wie es
bisher nachgewiesenermaßen für völlig unmöglich gehalten wurde, denn es hätte sodann
von einem P e r p e t u u m m o b i 1 e gesprochen werden müssen, und ein solches
gibt es nicht.
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Der erfindungsgemäße Elektro-Magnet-Motor vermag in der Tat ohne jegliche
fremde Energiequelle auf elektromagnetischem Wege Kraft oder Energie mit einem sehr
hohen Wirkungsgrad abzugeben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neue Kraft-und Energiequelle
zu schaffen, die praktisch unerschöpflich ist und sämtliche bisher genutzten Energiequellen
zur Erzeugung kinetiacher oder elektrischer Energie entbehrlich macht. Dies ist
von besonderer Bedeutung für die natürlichen, begrenzten und somit eines Tages erschöpften
Kohle-, Erdöl-und Erdgasvorkommen, ebenso aber der Uranvorkommen, welche der Menschheit
in Anbetracht des ständig wachsenden Konsumverbrauchs durch weltweite Anwendung
der Erfindung in bevorzugter Weise als reine lndustrie-Rohstoff-Quellen vorbehalten
werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Elektro-Magnet-Motor
- cihnlich wie ein Gleichstromgenerator - aus einem zylinderförmigen Magnetgehäse,
einem sogenannten Stator, von großer Länge hergestellt wird, an dessen Innenwand
auf der ganzen Länge gleichmäßig verteilt im Falle des nachfolgend zu beschreibenden
Objekts sechzehn sogenannte Magnet-Ketten-Ringe angebracht sind (diese Bezeichnung
soll nachfolgend beibehalten werden, wobei jedoch die Abkürzung M-K-Ringe benutzt
werden soll).
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Das Gehäuse mit den M-K-Ringen bzw. mit einem M-K-Ring gleicht in
einer achsialen oder stirnseitigen Ansicht bzw.
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in einem Querschnitt einem zehnpoligen Magnetgestell eines Gleichstromgenerators.
Während jedoch sämtliche Elektromagnete in den bekannten Generatoren oder elektromotoren
jeweils nur einen direkt wirkenden Pol haben (der zweite Pol befindet sich am entsprechend
zugehörigen benachbarten Magnet, während der magnetische Kraftlinienweg durch das
Eisen des Generator- oder Motorgehäuses geht bzw. geschlossen wird), weisen die
oben genannten M-K-i?inge konkret zehn einzelne Elektromagnete auf, die, wie gewöhnliche
Tragmagnete, jedoch in der M-Form von 1)rosseln, jeweils ihre eigenen und direkt
wirkenden NORD- und StD-Pole besitzen, die also unabhängig voneinander oder vom
eisen des Gehäuses einen in sich geschlossenen Kraftlinienweg bilden. Da die Elektromagnete
eines erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Motors in einer Form hergestellt sind, mittig
also den NOIU)4>ol aufweisen und außen je einen SED-Pol, deren Polflächen zusammen
von gleichem Querschnitt bzwi von gleicher Größe sind als die einzelnen Polflächen
des mittigen NORD-Pols, bilden sie sowohl im Eisenkern als auch in der Luft zwischen
den Polen einen geteilten doppelten Kraftlinienweg.
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Während des Betriebs unterliegen diese Magnete einem ständigen Umschalt-
bzw. Ummagnetisierungsprozes, weshalb sie
im beverzugter und nach
hinlänglich bekannter Weise aus mit isolierenden Bindemitteln durchsetztem Eisenpulver
oder, wie Transformator-Eisenkerne, aus silicium-legiertem dünnen Blechen hergestellt
werden, um somit Wirbelstrombildungen weitgehendst zu umterbinden. Innerhalb eines
M-K-Ringes sind die Magnete in gleichnäßigen Abständen an der Innenwand des G.-häuses
dergestalt angebracht, daß an Innenumfang der M-K-Ringe, d.h. an der Kreislinie
der Magnetpolflächen, zwischen Jeweils zwei Magneten ein leerer Zwischenraum von
der gleichen Größe der Magnetpolflächen liegt.
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Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist ii Magnetgehäuse
oder -gestell des Elektro-Magnet-Motors - wie im herkömmlichen Generatoren oder
Elektromotoren - eine Läufer oder Roter untergebracht, der - ähnlich einer Axialturbine
-aus einer Achse und mehreren Laufrädern besteht, und zwar ia vorliegenden Fall
aus sechzehn Laufrädern, d.h. zu je einen M-K-Ring gehört entsprechend der erforderlichen
Zusammenwirkung je ein Laufrad. Am äußeren Umfang eines jeden Laufrades befinden
sich - entsprechend der Anzahl der Elektromagnete eines jeden M-K-Ringes - zahn
Ferrit-Anker, deren den Elektromagneten zugekohrten Oberflächen von gleicher Größe
sind wie die Flächen der Elektromagnetpole. Der Läufer ist dergestalt untergebracht
und gelagert, daß zwischen den Oberflächen der Ferrit-Anker und den Magnetpolflächen
ein geringer Luft spalt vorhanden ist. Der Luftspalt sell einerseits so gering sein,
daß der Weg der magnetischen Kraftlinien
durch die Luft möglichst
klein ist, und andererseits soll der Luftspalt ausreichend sein, damit den Ferrit-Ankern
entlang der inneren Kreislinie der Elektromagnetpolflächen ein störungsfreier Runduilauf
gewährleistet ist.
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In weiteren Ausführungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Motors
können die Ferrit-Anker aus Pereanont-oder Elektromagneten bestehen, was in der
nachfolgenden Beschreibung näher erleutert wiri.
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Während in einer achsialen Ansicht oder in Querschnitt gesehen die
Elektromagnete der hintereinanderliegenden M-K-Ringe insgesamt in gleichmäßiger
paralleler Ordnung angebracht sind, sind die Anker zwar auf den Umfang eines Jeden
Laufrades in gleichmäßigen Abständen angebracht, von Laufrad zu Laufrad jedoch in
symetrischer Weise un ein geringes versetzt. Hierdurch wird erreicht, daß zu keine.
Zeitpunkt bzw. in keiner Stellung des Läufers sämtliche Anker sich in gleicher oder
gleichmäßiger Position zu den Elekromagneten befinden. Das heißt, während sich z.B.
die Ankerflähohen des ersten Laufrades vollen Unfangs unter den Magnetpolflächen
des ersten M-K-Ringes befinden, befinden sich die Ankerflächen eines beliebigen.
anderen Laufrades vollends unter den leeren Zwischenräumen zwischen den Magneten
des entsprechenden M-K-Ringes, die Ankerflächen der übrigen Laufräder hingegen symetrisch
verteilt z.T. unter den Magnetpolflächen, z.T. unter den leeren Zwischenräumen der
jeweils zugehörigen M-K-Ringe.
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Ein Magnet hat das Bestreben und die Fähigkeit, Eisenkörper, die sich
im geringen Abstand mittelbar unter den Magnetpolen befinden, nicht nur senkrecht
gegen die Polflächen anzuziehen, d.h. parallel zu den magnetischen Kraftlinien,
sondern durch eitliche Anziehung auch Eisenkörper, die unmittelbar neben einen Magnet
liegen. Ist ein seitwärts gerichtetes Gleiten des eder der Eisenkörper gewährleistet,
und zwar in der Weise, daß d.r Eisenkörper sich über die ganze Fläche der Magnetpole
bzw. ins Zentrum der magnetischen Kraftlinien schieben kann, so wird der neben den
Magnet liegende Eisenkörper nunmehr senkrecht zu den Kraftlinien und parallel zu
den Polflächen solange angezogen, bis er sich vollends im Zentrum der magnetischen
Kraftlinien befindet.
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Eine solche Möglichkeit ist beim erfindungsgemäßen Elektre-Magnet-Meter
in einer besonders günstigen Weise dadurch gewährleistet, daß der Läufer sich im
Magnetgehäuse störumgsfrei drehen kann, abgesehen von den verschwindend geringen
Reibungswiderständen in den Achslagern.
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Folgend wird die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Motors
zunächst an nur einen M-K-Ring und einem dazugehörenden Laufrad, also an einem Läuferelement
erlautert, wobei in der Ausgangsposition die Elektromagnete noch nicht erregt sind:
Befindet sich z.B. das Laufrad in einer solchen Position zum M-K-Ring, daß Magnetpol-
und Ankerflächen sich nur zur Hälfte gegenüberliegen, und wird sodann zu einem gegebenen
Zeitpunkt der Erregerstrom zu den
Elektromagneten eingeschaltet,
so werden die Anker durch die seitliche Anziehung solange angezogen, bis sie sich
vollends unter den Magnetpolflächen bzw. exakt im Zentrum der nagnetischen Kraft
linien befinden. Die Bewegungastrecke der seitlichen Anziehung ender Verschiebung
aber bewirkt eine Drehung des Läufers. Wird sodann der Erregerstro. wirder abgeschaltet,
und zwar ar einen extrem geringen Bruchteil früher, berer Anker- und Polflächen
sich vellends decken, so würde die kinetische ender Retatie.senergie des in Drehung
gesetzten Läufers ausreichen, den Läufer na die Strecke weitersudrehen, bis die
Anker die leeren Zwischenräume zwischen den Magneten überbrückt haben und - einen
entsprechenden Wechsel ausführend - Anker und Magnete sich wieder ausreichend nahe
gekommen sind.
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In diese. Augenblick wird durch einen Schleifkontakt, der durch die
sich drehende Läuferachse betätigt wird, der Erregerstrei wieder eingeschaltet;
wiederum werden die Anker von den Elektrenagneten angezogen und dadurch die Drehung
des Laufrades fergesetzt. Somit werden die Elektromagnete in einem kontinuierlichen
Kreisprezes ein- und ausgeschaltet und das Laufrad in Drehung gehalten. Das laufend
und fortgesetzt sich drehende Rad kann also mittels der ebenfalls sich drehenden
Achse Arbeit verrichten.
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Der gleiche, jedoch weitaus stärkere Effekt wird erreicht mit sechzehn
M-K-Ringen und den entsprechend zugehörigen sechzehn Laufrädern, also mit sechzehn
Läufereleienten gemäß der Erfindung. Hierbei wird jedoch der Erregerstrom wechselweise
für jeweils nur acht M-K-Ringe ein- und ausgeschaltet, so daß nunmehr eine kontinuierliche
Drehung des Läufers nicht mehr von der kinetischen Rotationsenergie abhängig ist,
sondern in erster Linie von den kontinuierlichen und gleichmäßigen Interwallen der
seitwärts wirkenden Anziehungskräfte der jeweils eingeschalteten bzw. erregten Elektromagnete.
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Nach dieser Methode kann ein erfindungsgemäßer Elektro-Magnet-Motor
von einer in der nachfolgenden Beschreibung zugrundegelegten Größenordnung, d.h
von etwa 4,5 m Länge und etwa 1,7 m Durchmesser, eine Leistung von etwa 22 460 PS
erzielen, während gleichzeitig für die Erregung der Elektromagnete lediglich eine
Leistung von 8 860 Watt X etwa 9 kW erforderlich ist. Da z.B. ein Gleichstromgenerator
- von 22 460 PS angetrieben - wirklich etwa 15 050 kW Stroa erzeugen kann, hat somit
der erfindungsgemäße Elektro-Ma6net-Motor einen hohen effektiven Wirkun=sgrad, Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile liegen insbesondere darin, daß - abgesehen
von den im Vergleich zum allgemeinen Nutzen relativ geringen Herstellungskosten
für die entsprechend erforderlichen Maschinen und Anlagen - der gesamte
Menschheit
praktisch unerschöpfliche Kraft- und Energiequel len erschlossen werden können für
einen Preis bzw. Unkostenbeitrag, der gegenwärtig noch als utopisch gelten muB.
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Selbst Atomenergie wird eines Tages erschöpft sein, mag dieser Tag
auch noch in sehr weiter Ferne liegen. Und ist die durch Ateikraft erzeugte elektrische
Energie gegenwärtig anueblich die billigste, so ist sie im Vergleich zum Strom,
der durch einen erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Motor erzeugt werden kann, geradezu
prohibitiv teuer. Abgesehen davon ist die Nutzung der Atoienergie auch für friedliche
Zwecke, s.B.
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der Stromerzeugung, mit nicht unerheblichen Gefahren für die Menschheit
verbinden, hingegen ein erfindungsgemäßer Elektro-Magnet-Motor weder schädliche
Strahlungen noch schädliche Abgase oder Lärm verursacht.
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Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Metors liegen
darin, daß die konventienellen Elektrizitätswerke hinsichtlich des enorm anwachsenden
Stromverbrauchs entlastet werden können, - was zwar weniger im Interesse der Erzeuger,
umsomehr aber ia Interesse der Verbraucher liegen dürfte -indem praktisch jeder
Haushalt, jeder Betrieb, jede Fabrik sich für relativ geringe Kosten einen eigenen,
durch den erfindungsgemäßen Elektro-Magnet-Motor betriebenen Stromerzeuger beschaffen
inn, um so fast auf unbegrenzte Zeit (die Zeit der Lebensdauer des Motors) den benötigten
Strom geradezu kostenlos zu erzeugen.
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daß der erfindungsgemäße Elektro-Magnet-Meter als Kraft-und Energiequelle
besonders in Gebieten, die von der Zivilisatin und modernen Technik noch wenig oder
gar nicht erfaßt sind, durch gegenwärtig nichts verteilhafterem zu ersetzende Dienste
zu leisten verlag, so z.B. in den Regienden des ewigen Eises, in Urwäldern ebense
wie in den Wülsten, daß der erfindungsgemäße Elektro-Magnet-Meter als universelles
Antriebsmittel kostenlose, unbegrenzte Kraft, Energie und Arbeit liefert, mit der
grundsätzlich jede Maschine und jedes Transportmittel an- bzw. betrieben werden
kann, ohne auf ein ortsgebundenes Energienetz angewiesen sein zu müssen, ohne fremde
Kraftstoffe mitführen zu müssen, die z.T. erheblich hindernden Ballast darstellen
(in der Herstellung im Kleinstformat, z.B. für die Flug- oder Schiffsnodelindustrie,
dürften dem Elektro-Magnet-Motor allerdings Grenzen gesetzt sein, was insofern aber
nicht von wesentlicher Bedeutung sein dürfte), daß mit dem Einbau eines erfindungsgemäßen
Elektro-Magnet-Motors die Herstellungskosten insbesondere der Kraftfahrzeuge nicht
unerheblich gesenkt werden können, denn ein Elektro-Magnet-Motor ist im Vergleich
zu herkömmlichen Verbrennungsiotoren nicht nur erheblich unkomplizierter, er ist
im Vergleich zur Größe herkömmlicher Verbrennungsmotore auch weit leistungsfähiger,
er macht mechanische Schaltgetriebe jeglicher Art, wie sie bei Verbrennungsmotore
erforderlich sind, überflüssig, er kann durch entsprechende Umschaltung als Bremse
benutzt werden, die Jeder herkömmlichen mechanischen
Brerse hinsichtlich
ihrer :insatz- und Funktionsfähigkeit ebenbürtig ist, in wirtschaftlicher Hinsicht
jedoch weit überlegen, da eine Bremsung mit einem Elektro-Magnet-Motor keinem mechanischen
Verschleiß unterliegt, all dies also insbesondere für schwer beladene Lastkraftfahrzeuge
bei Talfahrten in bergingen Gebieten von enormer Bedeutung ist, und ein Elektro-Magnet-Motor
verursacht weder störende Geräusche noch schädliche Abgase.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt
und werden anschließend näher beschrieben.
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Es zeigen Fig. l eine stirnseitige Ansicht des Elektro-Magnet-Motors
in einem senkrechten Schnitt, Fig. 2 ein Läuferelement in einem senkrechten Längsschnitt,
Fig. 3 eine polseitige Ansicht eines Elektromagnets, Fig. 4 eine Ansicht des Elektro-Magnet-Motors
in eine.
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senkrechten Längsschnitt mit einer Teilansicht des Stromlaufplans
fur sechzehn Läuferelemente, Fig. 5 eine Vervollständigung des Stromlaufplans aus
Fig. 4,
wobei zu Gunsten einer übersichtlicheren Darstellung Leitungen
für nur acht Läuferelerente sowie eine schematische Darstellung der Schleifkontaktscheibe
in eine senkrechten Längsschnitt gezeigt werden, Fig. 6 eine stirnseitige Ansicht
des Elektro-Magnet-Motors in einem senkrechten Schnitt mit Darstellung der Schleifkontaktscheibe,
Fig. 6a eine Teilansicht eines Schleifrings aus der Schleifkentaktscheibe in einem
Längsschnitt, auf6eschnitten und auseinandertebreltet gedacht, Fig. 7 eine stirnseitige
Teilarsicht des Elektro-Magnet-Motors in einem senkrechten Schnitt mit schematischer
Darstellung einer Ankerplatte entsprechend der auf sechzehn Läuferolemente verteilten
räumlichen Versetzung, Fig. 8 eine Längsschnittansicht des Elektro-Magnet-Motors,
in der Kreislinie des Luftspalts aufgeschnitten und auseinandergebreitot gedacht,
mit Darstellung der in geraden Linien parallel angeordneten Elektromagnete (unschraffierte
Felder) und der in schregen Linien versetzt angeordneten Ankerplatten (sehratfierte
Felder).
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- ( In der nachfolgenden Beschreibung werden außer der Abkürzung M-K-Ring
für Magnet-Ketten-Ring, wie im vorweg gebraucht, nunmehr für Elektro-Magnet-Motor
die Abkürzung EM-Motor, und für lilektromagnete die Abkürzung E-Magnete gebraucht.)
-Der erfindungsgemäß ausgebildete EH-Motor besteht gemäß Fig.
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1 und 4 aus einem zylinderförmigen Gehause 1, an dessen lnnenwand
auf der gesamten Länge in gleichen Abständen 7 verteilt sechzehn M-K-Ringe angebracht
sind, die jeweils aus zehn E-Magneten 8 bestehen (Fig. 1 bis 4). In den Zwischenräumen
!>zw. Abstanden 7 kiinnen ziir Verstärkung des Gehäuses 1 ringscheibenförmige
Verstrebungen von entsprechend erforderlicher Stärke angebracht und mit dem Gehause
fest verbunden werden, oder es können in dem Zwischenräumen Kühlungsventilatoren
rotieren.
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Eine Inbetriebsetzung eines erfindungsgemäßen EM-Motors ist grundsätzlich
nur unter Verwendung von E-Magneten möglich, die ständig und in rascher Folge ein-
und ausgeschaltet werden können; dies ist mit Permanentmagneten nicht möglich.
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Entsprechend der erforderlichen Zusammenwirkung befinden sich innerhalb
eines jeden M-K-Rings ein Laufrad 2 (Fig. 1, 2 und 4), insgesamt also sechzehn laufräder,
die starr auf einer drehbar gelagerten Läuferachse oder -welle 3 befestigt sind.
Am äußeren Umfang eines jeden Laufrads befinden sich in gleichmäßiger Anordnung
zu den zebn E-Magneten 8 eines jeden M-K-Rings
zehn Ferritanker
4, die durch Schrauben 5 oder sonstiger geeigneter Mittel an den Außenkränzen der
Laufräder befestigt sind. Der gesamte Läufer, d.h. die Achse 3 mit den sechzehn
Laufrädern 2, ist derart angebracht und drehbar gelagert, daß zwischen den Polflächen
der E-Magnete 8 und den Oberflächen der Ferritanker 4 ein geringer Luftspalt vorhanden
ist, welcher bei Rotation des Läufers einen störungsfreien Rundlauf der Ferritanker
entlang bzw. innerhalb der Kreislinie der Magnetpolflächen gewährleistet.
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Des weiteren befindet sich auf der Läuferachse 3 eine Schleifkontaktscheibe,
die, wie die Laufräder mit der Achse starr verbunden und somit bei Betrieb ebenfalls
rotiert, den Stromfluß zu den einzelnen M-K-Ringen steuert. Die Schleifkontaktscheibe
ist in bevorzugter Weise so angebracht, daß sie zum Zwecke der Wartung jederzeit
zugänglich ist.
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Die Schleifkontaktscheibe besteht aus einer Grundscheibe 12 (Fig.
5 und 6a), aus einem Hauptschleifring 1l (Fig. 5, 6 und 6a), aus einer Verteilerleitung
13 (Fig. 5 und 6a), die als Parallel- oder als Reihenschaltung ausgebildet sein
kann, und aus sechzehn elekrtisch voneinander isolierten Schleifringen.
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Zu Gunsten einer übersichtlicheren Darstellung werden in Fig. 5 und
6 auf der Schleifkontaktscheibe nur acht Schleifringe dargestellt, desgleichen in
Fig. 5 ein Stromlautplan mit nur acht Leitungen.
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Das würde jedoch einem EM-Motor mit nur acht M-K-Ringen bzw.
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mit nur acht Läuferelementen entsprechen. Da aber ein erz ins dungsgemäßer
EM-Motor aus sechzehn Läuferelementen besteht, besteht also die Schleifringscheibe
ebenfalls aus sechzehn Schleifringen, und der Stromlaufplan müßte im Prinzip, wie
in Fig. 4 bei 16 und 19 dargestellt, aus sechzehn Leitungen bestehen.
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Jeder Schleifring besteht aus in der Elektrotechnik bekannten Kontaktmitteln
14, aus Ubergangs- bzw. Trennmitteln 21 und aus Schutzschaltmitteln 22 (Fig. 6 und
6a). Die Schutzschaltmittel 22 sind über weitere Kontaktmittel - in den Zeichnungen
nicht mit dargestellt - und Leitungen 23 an Schutzwiderstände 24 angeschlossen.
Die Schutzwiderstände 24 werden eventuel erforderlich für den Fall, daß bei hoher
Umlaufgeschwindigkeit der Schleifkontaktscheibe und der dadurch bedingten sehr schnellen
Schaltvorgänge, d.h. beim ausschalten des Erregerstroms, in den Magnetwicklungen
Uberspannung entsteht, was die Gefahr starker Lichtbogenbildung und Beschädigung
der Kontaktiittel sowie Isolierungen zur Folge haben kann. Mittels Schutzwiderstände
wird diese Gefahr beseitigt, was in der Elektrotechnik jedoch hinlänglich bekannt
ist.
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Zum Zwecke der Inbetriebsetzung eines EM-Motors muß in den Eisenkernen
der E-Magnete 8 eine magnetische Kraft nach der hinlänglich bekannten Methode induziert
bzw. erregt werden.
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Der für die Erregung erforderliche Gleichstrom kann von
einem
Generator erzeugt werden, der an einem Ende der Läuferachse 3 angebracht ist und
durch die rotierende Achse angetrieben wird. Den Anlasstrom kann dagegen eine relativ
schwache und somit kleine Batterie liefern.
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Mittels der Schleifkontaktscheibe wird der Erregerstrom ein-und ausgeschaltet,
d.h. die E-Magnete der einzelnen M-K-Ringe werden wecheelweise und in gleichmäßigen
Interwallen erregt.
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Das heißt durch die Rotation der Schleifkontaktscheibe wird das ein-
und ausschalten jeweils bestimmter M-K-Ringe in wechselnder Weise und in einem ständig
sich wiederholenden Kreisprozess in zeitlich und mechanisch gleichmäßigen Abständen
bzw. Interwallen gesteuert, wodurch die Rotation des Läufers eben zustandekommt.
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Von besagtem Gleichstrom- bzw. Erregerstromgenerater führt eine Plusleitung
9, an deren Ende ein Schleifkontakt 10 angebracht ist, zum Hauptschleifring 11.
Der auf den Hauptschleifring li übertragene Erregerstrom wird über die Verteiherleitung
13 konstant auf die Kontaktmittel 14 verteilt.
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Ven den Kontaktmitteln 14 wird der Strom auf die Schleifkontakte 15
übertragen. Jeder einzelne Schleifkontakt 15 ist mit einer separaten Leitung 16
verbunden, welche schließlich an die durch Reihenschaltung 18 verbundenen Magnetspulen
17 des jeweils zugehörigen M-K-Rings angeschlossen ist.
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Leitungen 19 und 20 stellen schließlich die Minus leitungen dar.
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In der in Fig. 6 dargestellten Position der Schleifkontakt.' scheibe
befinden sich die Schleifkontakto 15 in Berührung mit den Kontaktmitteln 14 der
beiden äußeren und der beiden inneren Schleifringe, während sich die beiden mittleren
Schleifkontakte 15 je mit einem Schutzschaltmittel 22 der beiden mittleren Schleifringe
in Berührung befinden', und der dritte Schleifkentakt 15 von oben gesehen wie auch
der dritte Schleifkontakt von unten gesehen sich z.T. mit einem Ubergangsmittel
21 und z.T. mit einem Schutzschaltmittel 22 in Berührung befinden; es sind somit
also vier Schleifkontakte 15, und damit vier verschiedene M-K-Ringe, an den Stromkreis
angeschlossen, und vier Schleifkontakte 15, also vier M-K-Ringe, an die Schutzschaltmittel
22, somit also an die Schutzwiderstände 24.
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Uie oben beschriebene unterschiedliche Position der einzelnen Schleifkontakte
15 gegenüber den verschiedenen Schleifringmitteln der einzelnen Schleifringe wird
in Fig. Sa bei 1) bis 8) nochmal übersichtlich im Schema veranschaulicht, wobei
zu Gunsten einer besseren Übersicht davon abgesehen wurde, die Leitungen 16, von
denen in Fig. 6a eine an den Schleifkentakt 15 gleich i) angeschlossen dargestellt
wird, auch an die Kontakte gleich 2) bis 8) angeschlossen darzustellen; dies ist
in Fig. 5 geschehen. Außerdem wird davon abgesehen, in Fig. 5 und 6a auch die Leitung
bzw.
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Zeitungen 23, an welche die Schutzwiderstände 24 angeschlossen sind,
mit einer im Prinzip erforderlichen Schleifkontaktanlage darzustellen. In bevorzugter
Weise dürfte sich
diese Schleifkontaktanlage an der Rückseite der
Schleifkontaktscheibe befinden, und zwar in Form von ununterbrochenen Schleifringen,
an welche die Schutzmittel 22 angeschlossen sind. Auf besagten Schleifringen gleiten
dann Schleifkontakte, an welche wiederum die Leitungen 23 zu den Schutzwiderständen
24 angeschlossen sind. Derartige Verfahrensmöglichkeiten sind beim gegenwärtigen
Stand der Technik jedoch hinlänglich bekannt. Darüber hinaus stellt Fig. 6a im Prinzip
einen Ausschnitt nur eines Schleifrings aufgeschnitten und auseinandergebreitet
gedacht dar.
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Bei Rotation des Läufers im Uhrzeigersinn, in Fig. 6a also von unten
nach oben, - die Drehrichtung mag aber allgemein ohne besondere Bedeutung sein -
gleitet die mit der Achse starr verbundene Schleifkontaktscheibe an den örtlich
fest angebrachten Schleifkontakten 15 vorbei. Hat sich die Schleifkontaktscheibe
soweit gedreht, daß der Schleifkontakt gleich 1) z.B. in der Position des in Fig.
6a hilfsweise angedeuteten Kontakts gleich 3) befindet, so werden die Magnetwicklungen
17 über Leitung 16a, -hilfsweise und stellvertretend für Leitung 16 dargestellt
- über Schutzschaltmittel 22 und Leitung 23 mit dem Schutzwiderstand 24, der über
Leitung 25- an die Minusleitung 19 und 20 angeschlossen ist, kurzgeschlossen. Die
Überspannung, welche in dem Augeblick in den Magnetwicklungen entsteht, da die Verbindung
zwischen dem Kontakt gleich 1) und dem Kontaktmittel 14 abreißt, wird somit durch
den Schutzwiderstand 24 vernichtet.
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Der Erregerstrool wird durch die Schleifkontaktscheibe in gleichmäßigen,
von Schleifring zu Schleifring zeitlich und räumlich jedoch versetzten Interwallen
ein- und ausgeschaltet. Dies wird erreicht, indem besagte Mittel jedes einzelnen
Schleifrings gemäß Fig. 6 von Schleifring zu Schleifring entsprechend verlagert
werden, und indem die Flächen der ontaktmittel. 14 inclusiv je eines Uibergangsmittels
21 in der Umdrehungslänge von gleicher Weite sind wie die Flächen der Schutzschaltmittel
22 inclusiv je eines Übergangsmittels 21.
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Zur Vermeidung dessen, daß während der Schaltvorgänge auch Betriebs-
bzw. Erregerstrom in die Schutzwiderstände fließt.
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werden die Kontaktmittel 14 Stand Schutzschaltmittel 22 jeweils durch
Übergangsmittel 21 überbrückt und voneinander isoliert d.h. die Verbindung eines
Schleifkontakts 15 mit einem Schutzschaltmlttel 22 wird in dem extrem kurzen Zeitpunkt
hergestellt, in welchem die Verbindung zum Kontaktmittel 14 abreißt. Des weiteren
werden die Schutzschaltmittel 22 durch den Werkstoff der Übergangsmittel 21 auch
im tibrigen von der Schleifkontaktscheibe isoliert (Fig. 6a).
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ln Fig. 7 und 8 wird die von Laufrad zu Laufrad 2 gleichmäßig versetzte
Anordnung der am äußeren Umfang der laufräder angebrachten Ferritanker 4 dargestellt:
Fig. 7 zeigt einen Ausschnitt des EM-Motors in stirnseitiger Ansicht, d,, konkret
einen Ausschnitt des ersten Läuferelements, hestehend aus M-K-Ring mit den in Reihe
geschalteten E-Magneten 8, und aus dem auf der Läuferachse 3 starr befestigten Laufrad
2.
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In dieser Auschnittsdarstellung des ersten Läuferelements befindet
sich das Laufrad 2 in einer solchen Position zum M-K-Ring, in welcher die Ferritanker
4 sich mit ihrer vollen polseitigen Fläche exakt unter den Polflächen der E-Magnete
8 befinden. Die Ferritanker in Fig. 7 sind zusätzlich mit a, b und c gekennzeichnet,
und bei a außerdem mit 1" bis 16". Auf ein Laufrad bezogen werden mit der bei 1"
bis 16" gekennzeichneten Darstellung die verschiedenen Positionen eines Ferritankers
während eines periodischen Arbeitsvorgangs veranschaulicht; diese Darstellung gilt
auch in Bezug auf die übrigen Anker dieses Laufrads. Darüber hinaus entsprechen
die verschiedenen Positionen des hei 1" bis 16" gekennzeichneten Ankers der erfindllngsgemäß
versetzten Anordnung der übrigen Anker der in der Ansicht aus Fig. . 7 liintereinanderliegenden
Laufräder 2.
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Um eine optimale Arbeitsleistung des erfindungsgemäßen EM-Motors erzielen
zu können, wird der EM-Motor mit sechzehn Laufräder bzw. mit sechzehn Läuferelemente
ausgerüstet.
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Ein periodischer Arbeitsvorgang besteht aus zwei Phasen, zwei Hälften
oder aus zwei gleichen Abschnitten: In der ersten Phase wird der Erregerstrom eingeschaltet,
in der zweiten Phase wird der Erregerstrom wieder ausgeschaltet.
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Ein vollständiger periodischer Arbeitsvorgang ist ausgeführt, wenn
der Ferritanker b in Fig. 7 sich an der Stelle des Ferritankers a befindet, und
der Anker c sich an der Stelle des Ankers b befindet usw. Der Läufer hat dabei eine
Drehung von 50 ausgeführt.
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während eines periodischen Arbeitsvorgangs wirken stets nur je acht
Läuferelemente nach einem Prinzip, welches bei Fig. 8 erleutert wird.
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Bei einem erfindungsgemäßen EM-Motor entsprechend der soweit vergenommenen
Beschreibung ist es technisch nicht ausführbar, daß alle sechzehn Läuferelemente
gleichzeitig wirken. Während der Rotation des Läufers befinden sich sämtliche Ferritanker
4 eines jeden Iaufrads 2 zu irgendeinem Zeitpunkt in der in Fig. 7 bei a 1" bis
16' dargestellten Position. Die in der bei a 1" bis 8" dargestellten Positionen
der Ferritanker bilden die erste Phase oder Hälfte eines periodischen Arbeitsvergange;
der Erregerstrom ist eingeschaltet und die dadurch induzierten magnetischen Anziegungskräfte
wirken auf die Ferritanker in den Positionen 1" bis 8".
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Die in der bei a 9" bis 16" (Fig.7) dargestellten Positionen der Ferritanker
bilden die zweite Phase eines periodischen Arbeitsvorgangs; der Erregerstrom ist
ausgeschaltet, womit die E-Magnete 8 wegen des Nichtvorhandenseins magnetischer
Anziehungskräfte keinen Einfluß auf die Ferritanker haben.
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Würde dem nicht so sein, so könnte der Läufer sich nicht drehen, denn
die magnetischen Anziehungskräfte wiirden jederzeit bei allen K-Magneten sximtlicher
M-K-Ringe auf die Ferritanker sämtlicher Läufer wirken. Da aber nach einem betsimmten
Prinzip und durch die Schleifkontaktscheibe gesteuert in der zweiten Periodenhälfte
der Erregerstrom gleichmäßig wechselnd bei je acht Läuferelementen ausgeschaltet
ist,
können in der ersten Periodenhälfte wechselweise Je acht nach
besagtem Prinzip bestimmte Läufereleuente den Läufer drehen.
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Ein periodischer Arbeitsvorgang beginnt in dem Augenblick, da sich
z.B. der Ferritanker a 1" (Fig. 7) in der Position des Ankers a 8" befindet. Der
Anker befindet sich in dieser Position um jene Fläche bzw. um jene Strecke der Drehkreislinie
unter dem E-Magnet über a, um welche er sich von dem E-Magnet über b entfernt hat
(die schematische Darstellung der Anker a 1" bis 16" kann man sich auf b, c usw.
übertragen gedacht vorstellen). Wird nun der Erregerstrom eingeschaltet, so hat
zwar das Streufeld der magnetischen Kraftlinien des E-Magnets über b noch einen
schwachen Einfluß auf den in Position bei 8" sich befindenden Anker a, das Kraftfeld
des E-Magnets über a überwiegt jedoch bei weitem; es zieht den Anker a aus der Position
bei 8" vollends in das Kraftlinienzentrum des E-Magnets über a. Dies ist in der
in Fig. 7 dargestellten Position bei a i" der Fall.
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Ist die auf den Ferritanker a in Position bei 8" wirkende Anziehungskraft
des E-Magnets iiber a noch klein, so vergrößert sie sich mit zunehmender Annäherung
der E-Magnetpol-und Ankerflächen zueinander, bis sie ihren Höchstwert erreicht hat,
nämlich in der bei a 1" dargestellten Position.
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In dem extrem geringen Zeitpunkt, da die Anziehungskraft ihren höchstwert
erreicht hat, ist die erste Phase eines periodischen Arbeitsvorgangs abgeschlossen.
Mittels der
Schleifkontaktscheibe wird der Erregerstrem abgeschaltet,
womit die zweite Phase eines periodischen Arbeitsvorgangs eingeleitet ist; der Anker
kann sich, da keine magnetischen Kräfte auf ihn einwirken, gemäß der bei 9" bis
16" dargestellten Positionen aus dem Bereich der jetzt unwirksamen Magnetpole fortbewegen,
was in dem Augenblick vollends geschehen ist, wenn der Anker aus der Position bei
16'2 in die Position bei 9" gerückt ist.
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Hiermit ist die zweite Phase oder Hälfte eines periodischen Arbeitsvorgangs
beendet, ein vollständiger periodischer Arbeitsvorgang also abgeschlossen. Ilat
der nächstfolgende Ferritanker b die Ausgangsposition bei a 8" wieder erreicht,
so beginnt ein nächster periodischer Arbeitsvorgang usw.,usf.
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Um den Läufer grundsätzlich zu jedem Zeitpunkt mit der gleichen konstanten
Kraft rotieren lassen zu können, übernehmen im gleichmäßigen Wechsel jeweils acht
Läuferelemente die erste Phase eines periodischen Arbeitsvorgangs und acht Läuferelemente
die zweite Phase. Dabei sind die Ferritanker der aus der Ansicht aus Fig. 7 hintereinanderliegenden
Laufräder (nicht dargestellt, da vom ersten Laufrad verdeckt) gemäß der Darstellung
1" bis 16" räumlich versetzt angeordnet.
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Während also die Laufräder mit den Ankern 1" bis 8t' unter der Einwirkung
der magnetischen Anziehungskräfte stehen und die Rotation des Läufers bewirken,
sich also in einer
aktiven Position befinden, hohen die Laufräder
mit den Ankern 9" bis les" eine passive Position inne.
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Dreht sich der Läufer um die kurze Strecke von 1" bis 2", so gehen
die Anker eines nnderen laufrades gemäß besagten Prinzips von Position a 2" in die
Position a 1" z.B. des ersten Laufrads, die Anker des dieses Laufrads aus der Position
a i" in eine Position gemäß der Darstellung a 16" usw., $usf.
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ln Fig. 8 wird der Läufer mit den sechzehn Läuferelementen in der
Luftspaltlinie 6 aufgeschnitten und auseinandergebreitet gedacht dargestellt (die
Drehrichtung der Läuferr(>-tation mag zunächst ohne Bedeutung sein): Die in der
Zeichnung gekreuzt schraffierten Felder 1", 3", 5", 7" und 2", 4", 6", 8" bilden
jene Ferritanker 4, die nach besagtem Prinzip und damit entsprechend der in der
Zeichnung gegebenen Positonen unter Einwirkung der magnetischen Anziehungskräfte
stehen, d.h. sie befinden sich in der aktiven l'osition.
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Dagegen stellen die einfach schraffierten Felder 9". 11", 13", 15"
und 10", 12", 14", 16" die Anker in der passiven Position dar. Die unschraffierten
Felder, die z.T. von den schraffierten Felder überdeckt werden, bilden die Polflichen
der E-Magnete 8.
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Aus der Zeichnung (Fig. 8) ist ersichtlich, daß die E-Magnete 8 in
geraden parallelen Linien angeordnet sind, die Ferritanker 4 dagegen von laufrad
zu Laufrad versetzt und somit in schrägen Linien.
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Doch ist es im Grunde genommen hinsichtlich der Funktionsfähigkeit
eines erfindungsgemäßen EM-Motors gleich, ob die Magnete in geraden und die Anker
versetzt in schrägen Linien angeordnet sind, oder umgekehrt die Anker in geraden
und die Magnete in versetzt schrägen Linien; der Effekt bleibt der gleiche.
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In bevorzugter Weise bzw. gemäß besagtem Prinzips wird das ein- und
ausschalten des Erregerstroms durch die Schleifkontaktscheibe in der Weise gesteuert,
daß die Läuferelemente in der aktiven Position gegenüber jenen in der passiven Position
in gleichmäßig unterschiedlichen Reihenfolgen über die ganze Länge des EM-Motors
verteilt sind. Dies wird aus den gekreuzt schraffierten und den einfach schraffiert
dargestellten Felder ersichtlich. Nach diesem Prinzip wird gewährleistet, daß die
durch die Läuferelemente bewirkten antreibenden Kräfte in optimaler Weise gleichmäßig
auf die Läuferachse verteilt werden. Wird diese gleichmäßige Verteilung der antreibenden
Kräfte in der Praxis nicht berücksichtigt, se kann das zu einer erheblichen Schwingung
der Achse und somit zu Berührungen zwischen E-Magnetc 8 und Ferritanker 4 führen,
des gleichen zu Beschädigungen der Achslager nach einer relativ kurzen Betriebsdauer.
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Würden die schraffierten Felder der Anker 4 oder die unschraffierten
Felder der K-Magnete 8 auf Transparentpapier gezeichnet sein, welches, auf die Zeichnung
(Fig. 8) gelegt, verschoben werden kann, z.13. nach oben, so ließe sich damit
praktisch
die Verschiebung (während des rotierens) der Anker der einzelnen Laufräder Reeniiher
den lt-Magneten demonstrieren, wie im vorweg bereits besclirieben: Die Felder 1"
würden, in die erste Phase der passiven Position übergehend, an die Stelle der Felder
16" riicken, die Felder 2" in die letzte Phase der aktiven Position an die Stelle
der Felder 1", die Felder 8" aus der ersten Phase der aktiven Position an die Stelle
der Felder 7", die Felder 9" aus der letzten Phase der passiven Position an die
Stelle der Felder 8" in die erste Phase der aktiven Position usw.
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Die Umlaufgeschwindigkeit des Läufers bzw. die Leistung des erfindungsgemäßen
EM-Motors wird, wie in der Elektrotechnik hinlänglich bekannt ist, durch änderung
der Erregerstromstärke reguliert.
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Die Kühlung des erfindungsgemäßen EM-Motors kann z.B. mittels Durchzugsbelüftung
bewerkstelligt werden, indem die Laufräder 2 entweder zusätzlich mit ventilatorähnlichen
Flügelblättern versehen werden, die in etwa im Zwischenraum 7 umlaufen, oder indem
die Laufräder selbst mit Schrägschlitzen versehen sind. Doch stellt die Kühlung
von elektrischen Maschinen hinlänglich gelöste Probleme dar.
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Wie eingangs erwähnt, kann ein erfindungsgemäßer EM-Motor auch als
Bremse wirken und somit als solche eingesetzt werden. Eine derartige Bremsung käme
insbesondere schwerbeladenen Lastkraftfahrzeugen bei langen Talfahrten zugute.
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Ist z.B. ein solches Kraftfahrzeug anstelle eines konventionellen
Verbrennungsmotor mit einem erfindungsgemäßen EM-Motor ausgerüstet, so wird zum
Zwecke einer Bremsung mittels eines entsprechenden Schaltglieds 30, welches durch
Magnetkraft, Druckluft oder durch andere in der Technik hinlänglich bekannte Möglichkeiten
(in der Zeichnung Fig. 5 nicht dargestellt) betätigt wird, an der Rückseite der
Schleifkontaktscheibe ein Schleifkontakt 29 gegen den Hauptschleifring 11 gedrückt.
Gleichzeitig werden die Schleifkontakte 15 um die gleiche Strecke von der Schleifkontaktscheibe
abgerückt, um welche der Schleifkontakt 29 an die Schleifkontaktscheibe bzw. an
den Hauptschleifring 11 herangerückt wird, denn Schleifkontakte 15 und Schleifkontakt
29 sind gleichsam starr mit dem Schaltglied 30 verbunden. Und schließlich werden
Schalter bzw. Kontaktunterbrecher 27, die ebenfalls mit dem Schaltglied 30 verbunden
sind, durch die Betätigung des Schaltglieds 30 geschlossen, wodurch sie eine Verbindung
zu Leitungen 26 herstellen, die Leitungen 26 wiederum mit den Leitungen 16 verbunden
sind.
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Nach diese. Prinzip wird das von der Schleifkontaktscheibe gesteuerte
wechselweise ein- und ausschalten des Erregerstroms außer Tätigkeit gesetzt; Hingegen
werden sämtliche E-Magnete 8 in sämtlichen M-K-Ringen gleichsam und ohne jegliche
Unterbrechung vom gleichen Erregerstrom erregt, indem die Magnetwicklungen über
Leitungen 16 und 26, über Schalter 27, über Leitung 28 und Schleifkontakt 29 schließlich
vom Hauptschleifring 11 gespeist werden.
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Der Effekt ist, daß sämtliche E-Magnete 8 auf sämtliche Ferritanker
4 eine ununterbrochene magnetische Anziehungskraft ausüben. Und da die kinetische
Energie des Fahrzeugs sich in der Rotation des läufers auswirkt, wird diese Rotation
durch die ununterbrochene magnetische Anziehungskraft gebremst. Die Bremskraft kann
ebenfalls durch änderung des Erregerstroms reguliert werden.
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Während die herkömmlichen mechanischen Bremsen besonders bei schwer
beladenen Lastkraftfahrzeugen und langen Talfahrten erheblichen Verschleißprozessen
unterliegen und nicht selten so heißlaufen, daß Achslager zerstört oder gar das
Fahrzeug in Brand gerät, unterliegt die oben beschriebene Bremsung mittels eines
EM-Motors weder einem mechanischen Verschleiß noch besteht die Gefahr einer Überhitzung.
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Gemäß obiger Beschreibung wurde ein EM-Motor in seiner einfachsten
bzw. in seiner Grundform offenbart. Darüber hinaus kann ein EM-Motor gemäß der Erfindung
in zwei weiteren Ausführungsformen konstruiert sein, wobei die Antriebsleistung
erheblich erhöht werden kann, ohne jedoch den EM-Motor in seinem äußeren Umfang
vergrößern zu müssen. In den zwei weiteren Ausführungsformen wird lediglich das
Innere eines EM-Motors abgeändert, und im gleichen Verhältnis zur Erhöhung der Antriebsleistung
erhöht sich auch die aufzunehmende Leistung, der Erregerstrom:
In
der ersten weiteren Ausführungsform werden anstelle der Ferritanker 4 lediglich
Permanentmagnete von gleicher Form der Ferritanker verwendet. Die Pole besagter
Permanentmagnete entsprechen in ihrer Anordnung den Polen der E-Magnete 8.
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Das heißt die aus drei Schenkeln bestehenden M-förmigen E-Magnete
weisen s.B. am mittleren Schenkel den NORD-Pol auf, während die beiden äußeren Schenkel
- beide zusammen von gleicher Querschnittsfläche wie der mittlere NORD-Pol-Schenkel
- die SUD-Pole aufweisen; der aus dem NORD-Pol austretende magnetische Kraftfluß
teilt sich also auf seinem Weg zu den beiden SUD-Polen in zwei gleiche Hälften auf.
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Gleichermaßen weist auch der Permanentmagnet-Anker mittig einen NORD-Pol
auf und seitlich zwei SUD-Pole.
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Die M-Form der E-Magnete 8 wurde in erster Linie aus dem Grunde so
gewählt, die Magnetwicklung in optimaler Weise raunspsarend unterzabringen. Die
Magnetwicklung kann bei einem M-fbrmigen Magnet auf dem mittleren NORD-Pol-Schenkel
aufgebracht werden. Wird dagegen z.B. ein zweischenkliger Magnet verwendet, so würden
die Magnetwicklungen z.T. in den Zwischenraum 7 (Fig. 4) hineinragen. Das aber soll
vermieden werden. Sollte eine Verwendung von E-Magneten der beschriebenen Form auf
Schwierigkeiten elektrotechnischer Art stoßen, so wird es weniger schwierig sein,
Magnete von günstigerer Ausführungsform zu verwenden.
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ei einem EM-Motor dieser Ausführungsform wird es erforderlich werden,
auch die Schleifkontaktscheibe in ihrer Gesamtheit entsprechend abzuändern, was
beim gegenwärtigen Stand
der Technik jedoch keine Schwierigkeiten
bereiten dürfte.
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Während bei einem im vorweg beschriebenen Grundkonzept eines EM-Motors
in einem ständigen und gleichmäßigen Wechsel sich jeweils acht Läuferelemente in
einer aktiven Position befinden und acht in einer passiven Position, befinden sich
in einem EM-Motor dieser Ausführungsform alle sechzehn Läufer elemente ununterbrochen
in einer aktiven Position, wobei jedoch auch hier der Betrieb durch periodische,
in zwei Hälften oder Phasen geteilte Arbeitsvorgänge, welche durch die Schleifkontaktscheibe
gesteuert werden, bewirkt wird.
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Doch während die zwei Phasen eines periodischen Arbeitsvorgangs bei
einem EM-Motor der im vorweg beschriebenen Grundkonzeption so gesteuert werden,
daß in der ersten Phase der Erregerstrom eingeschaltet ist und in der zweiten Phase
ausgeschaltet, wird -während eines periodischen Arbeitsvorgangs in einem EM-Motor
dieser Ausführungsform der Erregerstrom so geschaltet, daß er in der ersten Phase
in eine wichtung fließt, in der zweiten Phase jedoch in die entgegengesetzte Wichtung.
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Es ist hinlänglich bekannt, daß ungleichnamige Magnetpole sich anziehen,
gleichnamige Magnetpole sich dagegen abstoßen. Fließt nun der Erregerstrom in der
ersten Phase z.B.
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in die normale liauptrichtung, so weist der E-Magnet am mittleren
Schenkel einen StD-Pol auf, und die beiden Außenschenkel einen NORD-Pol. Der jetzt
mittig gelegene StiD-Pol des
E-Magnet8 würde sich über dem stets
mittig gelegenen NORD-Pol des Ankermagnets befinden, und die sich jetzt an den beiden
Außenschenkel des E-Magnets befindenden NORD-Pole über den stets außen gelegenen
SUD-Polen des Ankermagnets; die so ungleichnamig übereinandergelegenen Pole des
E-Magnets und des Anker-Permanentmagnets ziehen sich also gegenseitig an.
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Fließt der Erregerstrom in der zweiten Phase sodann in die entgegengesetzte
Richtung, so wird der E-Magnet bzw. sämtliche E-Magnete in sämtlichen M-K-Ringen
ummagnetisiert oder umgepolt. Die E- und Permanentagnete weisen sodann übereinanderliegende
gleichnamige Pole auf; sie stoßen sich also gegenseitig ab.
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In der ersten Phase also werden die Permanentmagnet-Anker von den
E-Magneten angezogen, bis die Ankerflächen sich vollends unter den Polflächen der
E-Magnete befinden, wie z.B. in Fig. 7 dargestellt. In diesem Augenblick wird mittels
der Schleifkontaktscheibe der Erregerstrom umgeschaltet und die zweite Phase eingeleitet;
die Anker werden durch die absteßenden Kräfte der gleichnamigen Magnetnetpole weitergedrückt
und der Läufer semit durch die' periodischen Arbeitsvorgänge in Rotation gebracht
bzw. gehalten.
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Dadurch, daß nach dieser Methode alle sechzehn Läuferelemente sich
zu jedem Augenblick in einer aktiven Position befinden, also doppelt soviel wie
bei dem eingangs beschriebeschriebenen
EM-Motor, ist folglich
zunächst allein hierdurch die Leistung eines erfindungsgemäßen EM-Motors dieser
Ausführungsform noch gr(iße., ohne daß der Motor in seinem äußeren Umfang vergrößert
werden muß. Tatsächlich aber würde sich die Leistung nochwweiter vergrößern. Denn
während in der eingangs beschriebenen Grundkonzeption eines EM-Motors jeweils nur
acht Läuferelemente die Rotation des Läufers nur dadurch bewirken, indem die Ferritanker
von den E-Magneten nur angezogen werden, also eine treibende Kraft nur während einer
Phase eines periodischen Arbeitsvorgangs vorhanden ist, bewirken bei einem EM-Motor
dieser Ausführungsform nicht nur gleichmäßig und ununterbrochen sechzehn Läuferelemente
die Rotation des Läufers, sondern eine treibende Kraft ist aßerdem während beider
Phasen eines periodischen Arbeitsvorgangs vorhanden.
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Die Summe der Leistung aller einzelner Momente - doppelte Anzahl der
Läuferelemente und die wirkenden Kräfte während zweier Phasen - ist somit also gröBer
als <tie Leistung eines EM-Motors der eingangs beschriebenen Grundkonzeption.
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Darüber hinaus ist jedoch noch ein weiterer Faktor zu berücksichtigen,
nämlich die zusätzliche magnetische Kraft der Anker-Permanentmagnete. Diese zusätzliche
Kraft kann dadurch berechnet werden, wie hinlänglich bekannt ist, indem die magnetische
Feldliniendichte der E-Magnete um die zusätzliche Feldliniendichte der Permanentmagnete
aufsummiert wird.
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Es auß allerdings noch berücksichtigt werden, daß sich gleichsam auch
die zugeführte Leistung, der Erregerstrom, um das Vierfache erhöht. Dies fällt jedoch
insofern nicht ins Gewicht, als die zugeführte Leistung ohnehin nur ein geringer
Bruchteil der abgegebenen Leistung eines EM-Motors ist.
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Mit einer dritten Ausführungsform des erfindungsgemäßen EM-Motors,
die auf Seite 30 als "zweite weitere Ausführun6sform" erwähnt wurde, kann schließlich
die Leistung des oben beschriebenen EM-Motors, welcher konkret die zweite Ausführungsform
darstellt, noch weiter vergr:;Bert werden. Und wie im Falle der zweiten Ausführungsform
ist es auch in diesem Fall nicht erforderlich, den EM-Motor in seinem äußeren Umfang
zu vergrößern; die Größe des EM-Motors bleibt die gleiche wie bei einem EM-Motor
der Grundkonzeption.
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Eine oben genannte nochmalige Vergrößerung bzw. Verdoppelung der Leistung
eines erfindungsgemäßen EM-Motors dritter Ausführungsform wird erreicht nach einem
Prinzip, welches zunächst das gleiche ist wie das bei einem EM-Motor zweiter Ausführungsform.
Es werden lediglich einerseits die M-K-Ringe dahingehend abgeändert, daß sie im
Gegensatz zu den bisher beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten nicht
aus jeweils zehn E-Magneten 8 bestehen, sondern aus jeweils zwanzig magneten. Das
heißt die in denZeichnungen dargestellten leeren Zwischenräume zwischen den E-
E-Magneten
werden je mit einem zusätzlichen E-Magnet ausgefüllt, so daß sich dann in der Magnetpolkreislinie
eines jeden M-K-Rings E-Magnet an E-Magnet reiht. Andererseits wird es eventuel
erforderlich werden, anstelle der Anker Permanentmagnete mit einer möglichst großen
Feldliniendichte bzw.
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mit einer starken Remanenz und einer möglichst großen Koerzitivkraft
zu verwenden. Gegebenenfalls können anstelle von Permanentmagnete ebenfalls E-Magnete
verwendet werden. Die Anzahl der Anker ändert sich jedoch nicht; es befinden sich
nach wie vor auf jedem Laufrad 2 nur zehn Anker. Und schließlich wird es auch erforderlich
sein, die Schleifkontaktscheibe entsprechend auszubilden, was jedoch beim gegenwärtigen
Stand der Technik keine Schwiergkeiten bereiten diirfte.
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Auch bei einem EM-Motor dritter Ausführungsform wird der Erregerstrom,
wie bei einem EM-Motor zweiter Ausführungsform, periodenmäßig umgeschaltet, d.h.
die E-Magnete 8 werden periodenmäßig umgepolt bzw. ummagnetisiert. In diesem fall
geschieht dies jedoch - auf einen Anker bezogen -in gleichmäßig wechselnder Zusammenwirkung
zwischen je zwei E-Magneten. Das heißt bei einer Polgrundstellung (ler hnkermlgnete
SÜD-NORD-SÜD (der mittlere Schenkel mit dem NORD-Pol und die beiden äußeren Schenkel
mit den SÜD-Polen) ist die Polstellung eines E-MAgnets in der ersten Periodenhälfte
bzw. in der ersten Phase eines periodischen Arbeitsvorgangs relativ zum Ankertnagnet
NORD-SÜD-NORD, und die Polstellung des zweiten E-Magnets SÜD-NORD-SÜD, während nach
dem Umschalten des Erregerstroms
in der zweiten Periodenhälfte,
also nach dem Ummagnetisieren der E-Magnete, die Polstellung des einen - des ersten
-E-Magnets SÜD-NOI?D-SUD ist, und die des zweiten NORD-SUD-NORD. Hierdurch wird
erreicht, daß jeder Anker in jedem Augenblick unter der einwirkung von je zwei E-Magneten
steht; in der ersten Phase wird der Anker vom ersten zweier Magnete angezogen und
gleichzeitig vom zweiten E-Magnet der vorhergegangenen Phasenstellung abgestoßen,
in der zweiten Phase wird derselbe Anker sodann vom ersten E-Magnet abgestoßen und
gleichzeitig vom nächstfolgenden zweiten E-Magnet angezogen.