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M a sw n e t m o t o r Beschreibung Die Erfindung betrifft Motore,
deren Antriebskraft zum Unterschied von anderen vergleichbaren Motoren ( z.B. Verbrennungsmotoren,
Elektromotor ) nicht aus fremden Energiestoffen oder Energieträgern gewonnen wird,
sondern aus der Energie von Dauermagneten.
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Anwendungsgebiet ist der Antrieb anderer Maschinen. ( Arbeitsmaschinen
) Dauermagnete als permanente Energieträger verursachen keine laufenden Betriebskosten
für fremde Betriebsstoffe, wie z.B.
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Derivaten aus Erdöl, Kohle, Holz etc., oder elektrischen Strom und
ermöglichen daher neben einem hohen wirtschaftli -chen Nutzungswert eine sektoral
weitgehende Unabhängigkeit von Versorgungskrisen der Energiewirtschaft.
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Der technische Fortschritt der Erfindung besteht zumindest in der
technischen Alternative zu anderen Motoren und Antriebs -systemen und stützt sich
auf den oben erwähnten grundsätzlichen Unterschied.
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Aus dem bisherigen Stand von Motoren aller Gattungen ist, -soweit
dem Erfinder bekannt, - nur der Elektromotor mit dem Dauermagnetmotor vergleichbar.
Beide unterscheiden sich dadurch, daß zur Erzeugung magnetischer Energie in einem
Elektromotor elektrischer Strom erforderlich ist, während bei dem Magnetmotor Dauermagnete
Träger permanent nutzbarer Energie sind.
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Die erfinderische Aufgabe bestand darin, ein funktionstechnisches
Grundsystem zu schaffen, welches eine Umsetzung von mechanisch wirksamer Energie
der Dauermagnete in motorisch -mechanische Arbeitskraft zum Antrieb anderer Maschinen
er -möglichte.
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Technisch bestand die Aufgabe darin, die hohe kinetische, gegenseitige
Anzug- oder Abstoßenergie von Magneten, mittels
geeigneter Vorrichtung
auf eine drehbare Achse ( Antriebswelle ) zu übertragen und eine fortlaufende, ununterbrochene
Drehbe -wegung der Achse zu erzielen, um mittels dieser Achsumdrehung den Antrieb
von Arbeitsmaschinen zu ermöglichen.
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Eine Konstellation der Magnete zu dieser Vorrichtung zu treffen, welche
es ermöglicht, den Widerstand der Magnete gegen eine fortlaufend wiederholbare Paarung
mit gleicher Polstellung zueinander, ohne Einsatz fremder Kraft zu umgehen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsmäßig wie folgt gelöst Es wird nur der
Abstoß der Magnete voneinander, bei gleich -poliger Stellung gegeneinander genutzt.
( Grundsatz 1 ) Aus einer, durch gerade oder ungerade Zahl ohne Rest teilbaren Mehrzahl
von Magneten, werden um die Peripherie eines Kreises ein innerer und ein äußerer
Magnetkranz gebildet, dergestalt, daß der innere Kranz in die Lichte des äußeren
Kranzes mit geringem Luftspalt paßt. ( Zeichnung I ) Der Luftspalt kann, bei präziser
Zentrierung der beiden Magnetkränze auf die gemeinsame Kreismitte ( Achse ), den
Bruchteil eines Millimeters betragen.
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Diese Anordnung stellt den Querschnitt zweier kreisrunder Zylinder
dar, ( Ringform auch möglich ) - die beide aus einem Kranz einzelner Magnetriegel
bestehen, deren Länge die Tiefe der Zylinder ergibt. Der kleinere Zylinder sitzt
demnach mit geringem zylindrischem Luftspalt in dem Kaliber des größeren Zylinders.
Die Zylinderlänge ( Tiefe ) ist gleich. Die Zylinderflächen über den Luftspalt deckungsgleich.
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Die Magnete sind im Kranz gegeneinander durch eine mäßig dünne Blattschicht
aus inpermeabilem ( magnetische Energie nicht leitendem ) Stoff isoliert, sodaß
sie im Kranz zwar miteinander fest verbunden, nebeneinander jedoch einzeln stehen.
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( Grundsatz 2 ) Für die Mägnetkränze empfiehlt sich diese Tubusform
der Zylinder, da diese in der Summe der Einzelmagnete breite Polflächen der Zylinder
über den Luftspalt gegeneinander bieten.
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In der Längendimenslon können die Magnetriegel gleichmäßig mehrfach
zur querschnittlichen Höhe gerichtet sein. Eine Aneinanderreihung mehrerer kurzer
( ringförmiger ) Magnetkränze zur Tubusform der Zylinder ist jedoch auch möglich.
Die Magnete der einzelnen Kränze sind ( gegeneinander isoliert fest zur Zylinderform
miteinander verbunden.
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In diesen Kranzzylindern zeigen die einzelnen Magnete eine paarweise,
schräg zum gemeinsamen Radius der Zylinder liegende Anordnung.
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Die diametralen Maznetisierungsrichtungen der gepaarte Magnete liegen
im Schnittpunkt des Luftspaltes mit möglichst kleinem Winkel zur Tangente des Kreises.
( Höchstens 45 Grad ) Grundsatz 3. ( Siehe Zeichnung II ) Die Magnetprofile der
einzelnen Zylinder sind in Länge, Breite und Höhe gleich. Legierung und Remanenz
ebenso.
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Die über den Luft spalt der Zylinder einander gegenüber liegenden
Polflächen der Magnete sind g 1 e i c h p o 1 i g eingeordent.
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Grundsatz 4.
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Diese Polflächen sind entsprechend der Schrägstellung der Energierichtungen
und kongruent der Zylinderrundungen, abgeschrägt und gekrümmt. Die Polflächen der
Magnetpaare sind über den Luftspalt deckungsgleich.
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Zu sicherem Verbund erhalten beide Magnetkranzzylinder einen ausreichend
stabilen Mantel aus Weicheisen. Der äußere Zylinder um den äußeren Umfang; - der
innere Zylinder im Umfang seiner Lichte. Diese Weicheisenmäntel vermitteln den Kranzmagneten
außerdem zusätzliche Energien aus Verstärkermagneten, welche spektral, - einheitlich
in Legierung, Remanenz und Formaten, -um die Kranzmagnete angeordnet sind, was den
äußeren Magnet -zylinder betrifft, - bzw. spektral zur Seele des inneren Kranzzylinders,
im Umfang der Lichte desselben.
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Die Magnetisierungsrichtung der Verstärkermagnete ist jener der Kranzmagnete
angeglichen. Die Polstellung zu den Kranzmagneten ist u n g 1 e i c h . ( N/S bzw.
S/N ) Grundsatz 5
Diese Verstärkermagnete sind die eigentlichen
Energieträger.
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In Volumen und Remanenz ungleich stärker als die Kranzmagnete und
geben ihre Energie durch den Weicheisenmantel an die Kranzmagnete weiter.
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Sie haben daher die Aufgabe eines Remanenzdepots, das eine Schwächung
der Remanenz der Kranzmagnete, infolge der permanent gleichpoligen Stellung derselben
gegeneinander, weitgehend verhindern soll.
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Von dieser Schwächung der Remanenz können die Verstärkermagnete selbst
nicht betroffen werden, da deren Polstellung zu den Kranzmagneten, wie schon erwähnt,
ungleich ist.
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Dementsprechend können die Kranzmagnete hingegen flach ( niedrig )
ausgebildet sein; - müssen jedoch ein bruchsicheres Materialgefüge aufweisen, (
Vorschlag : Stahlmagnete ) während die Verstärkermagnete vorwiegend auf eine möglichst
hohe Energieremanenz gerichtet sein sollten, was besonders mit Spezial -legierungen
zu erreichen ist.
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Grundsätzlich kann von drei unterschiedlichen Bauarten solcher Magnetmotore
ausgegangen werden, wobei diese Beschreibung auf Variationen der strukturellen Magnete
armaturen keine Rücksicht nimmt.
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Die Beschreibung erfaßt nur eine dieser Bauarten. ( Siehe hierzu Zeichnungen-III
u. IV ) - Alle anderen Bauarten können nur als Abwandlungen derselben gelten, soweit
sie das gleiche technische Funktionssystem in den wesentlichen Elementen aufweisen,
welches insbesondere aus Zeichnung II und dieser Beschreibung hervorgeht.
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Der äußere Zylinder ergibt den Stator, welcher im Motorgehäuse feststehend
eingebaut ist. ~ Der innere Zylinder ergibt den Rotor, der mit einer Achse ( Antriebswelle
> versehen, eine kompakte Walzenform erhält, wobei Verstärkermagnete und eine
Buchse aus nicht permeabilem Stoff zur Isolierung der Stahlachse, das Spektrum des
Zylinders füllen. ( Zeichnung III )
Die Achse fungiert als Antriebswelle
und kann anstelle von Stahl auch aus einem anderen, nicht permeabilen Material gefertigt
sein. Z.B. Kupfer,Messing, Rotmetall, etc. In solchem Fall kann auf die Isolierbuchse
verzichtet werden.
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Der Rotor ist um die Achse labil, in den unbeweglichen Stator eingeschoben
und mittels der Antriebswelle im Motorgehäuse eingehängt. Die Antriebswelle ragt
mit einem Ende durch das Gehäuse und ist zur Übertragung der Motorkraft auf andere
Maschinen, mit einer entsprechenden Vorrichtung ( Zahnrad, Riemenscheibe, Kupplung
) versehen. ( Zeichnung IV ) Während der Rotor einen geschlossenen Magnetkranz aufweist,
ist der MaZnetkranz des Stators im Kreisrund symmetrisch mehrmals ( mindestens einmal
) durch fehlende Magnete unterbrochen, sodaß infolge dieser Lücken der Magnetkranz
des Stators aus zahlenmäßig gleichen Magnetgruppen besteht. Grundsatz 6 ( Siehe
Zeichnung 1 u.a. - Schraffierte Felder sind Lücken ) Bei paarweiser Anordnung von
Stator-zu Rotormagneten, ist die Anzahl der Magnete des Stators also lediglich um
die Zahl der Lücken geringer. Die Lücken sind mit nicht permeabilem Stoff ausgefüllt.
Approximativ kann die Verhältniszahl der Lücken zu den verbleibenden Magnetpaaren
mit 1 : 5 bis 10 gesetzt werden, wobei die Breite der Magnete zum Luftspaltumfang
schließlich die Anzahl der Magnetpaare und Lücken bestimmt.
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Dieses grundsätzliche Bauschema läßt sich zumindest in zwei Richtungen
abwandeln. 1. Mit einem inneren Stator und äußeren Rotor, dessen kinetische Energie
mittels einer Drehscheibe, stirnseitig am Rotor angebracht, die Antriebswelle dreht,
welche durch den hohlzylindrischen Stator geführt ist.
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( Zeichnung V ) 2. Anstelle der Zylinderformen können auch zwei Scheibenformen
( Radformen ) Stator und Rotor ergeben, wobei die Magnete sinngemäß über einen,
zwischen den Scheibenflächen stehenden Luftspalt, einander gleichpolig schräg gegenüber
stehen, sodaß auch hier ein möglichst kleiner Winkel zwischen den diametral gepaarten
Magnetisierungsrichtungen und dem Luftspalt besteht.
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Diese grundsätzliche Faktur von Magnetmotoren läßt sich sowohl in
radialer wie achsialer Dimension auf einer entsprechend tragfähigen Achse erweitern,
sodaß zum Beispiel die Schub -energien mehrerer übereinander geschobener Stator
- Rotorzylinder, beidseitig einer Drehscheibe und korrelativ polgleicher Stellung
der Magnete, auf einer gemeinsamen Antriebswelle, zum Antrieb anderer Maschinen
summiert werden.
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( Längsschnittzeichnung VI ) Für stationär zu verwendende, große Motoranlagen,
kann in einen großformatigen Stator, der in einem aufgeschichteten Rundturm aus
Verstärkermagneten seinen Sitz hat, ein ebenso großformatiger Rotor mit senkrecht
stehender Antriebswelle eingebaut werden. ( Beispielzeichnung VII ) Vom Kleinmotor
bis zu Großanlagen ergibt sich eine weite Spanne unterschiedlicher Leistungsdimensionen
solcher Magnetmotore.
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Als Isolierstoffe kommen unter anderen besonders infrage Kupfer, Zinn,
Zink, Blei und nicht eisenhaltige Legierungen solcher. Daneben können sich moderne
Kunststoffe, wie z.B.
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Polyamid, auch in Verbindung mit anderen, nicht permeabilen Stoffen,
für Isolierungen und zu festem Verbund der Magnetzylinder bewähren, da in dem Magnetmotor
keine Hitzegrade entwickelt werden.
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Das Gehause des Motors besteht zweckmäßigerweise gleichfalls aus isolierendem,
magnetische und elektrische Energie nicht leitendem Material, wobei der Durchdringungseffekt
magnetischer Energie bedacht werden muß, der einen angemessenen Hohlraum zwischen
Magnetzylindern und Gehäuse erfordert, oder einen entsprechend dicken Isoliermantel
um den äußeren Zylinder; - bzw. eine Auskleidung des Motorgehäuses mit einem solchen.
( Siehe Längsschnittzeichnungen der Motore ) Achs- und Führungslager für die Rotoren
werden gleichfalls isoliert gebettet.
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Die technische Funktionsweise des Magnetmotors ist denkbar einfach.
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Infolge der Lücken im Magnetkranz des Stators ist das gegenseitige
zylindrische Kraft feld der Magnete im Luftspalt unterbrochen. Es entstehen dadurch
Druckzonen und Neutralzonen ( Entspannungszonen ) im Luftspalt. Siehe Nomogramm,Zeichnung
VIII.
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Durch die entgegengesetzt schrägen Magnetisierungsrichtungen ( Energievektoren
) der Magnete zum Luftspalt, mit möglichst spitzem Winkel zur Tangente des Kreises,
erfolgt der Abstoß der Rotormagnete mit spitzwinkeliger Ablenkung in den Kreisbogen,
= Umdrehungsrichtung des Rotors.
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Der Abstoßdruck, der in geradliniger Fortsetzung der Stoßrichtungen
im Schnittpunkt der Kreistangente schräg gegen den Radius in das Spektrum des Kreises
zielt, wird durch die radiale Ablenkung in die Tangente gewiesen.
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Tangente 9 Umdrehungsrichtung im Schnittpunkt der Energierichtungen
zum gemeinsamen Radius der Zylinder, = Resultante.
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Dieser Abstoß, der sich durch die Ablenkung in einen peripheren Schub
der Rotormagnete in den Kreisbogen umsetzt, ist möglich, weil dem Druck die physikalisch
notwendige Entspannung rationiert geboten wird.
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Rationiert sind aus diesem Grunde also auch die Magnete, die nicht
aus möglichst großen Blöcken bestehen, sondern aus einer Mehrzahl kleinerer, voneinander
getrennter ( isolierter ) Magnete, die zwar en bloc energetische Schubkraft ergeben,
jedoch nur einzeln, nacheinander eine kurze Druckentlastung durch den Austritt in
die Neutral zonen erhalten.
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Ein Widerstand der einzeln ausgetretenen Magnete gegen den Eintritt
in die nächstfolgende Druckzone in Umlaufrichtung, wird nach dem Prinzip t Majorität
gegen Minorität t unschwer gebrochen,
Bei dem umlaufenden Paarungswechsel
der Rotormagnete mit den Statormagneten ergibt sich kein Widerstands effekt, da
die Energiefronten im Luftspalt in Potenz und Vektor homogen bleiben. Einem Austritt
in die Neutral zo ne folgt gleichzeitig ein Eintritt in die Druckzone seitens potenzgleicher
Rotor -magnete. Es ist folglich innerhalb der Druckzonen keinerlei Energiestufe
( Widerstandsstufe ) zu überwinden.
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Nutzbare mechanische Arbeitskraft des Magnetmotors ergibt sich aus
dem Verhältnis des Kraftüberschusses der zahlenmäßig entschieden überlegenen Schubmagnete
gegenüber den vereinzelten Widerstandsmagneten in den Neutralzonen, welcher über
den Radius als Hebel auf den Achsumfang wirkt.
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Das Leistungsvermögen des Magnetmotors bestimmen folgende Faktoren
: Die magnetische Energie der verwendeten Magnetmassen pro cm3 Magnetvolumen. (
Remanenz Br ) Die Feldstärke ( H ) in der Summe des magnetischen Kraftfeldes aus
Stator und Rotor, abhängig von einem möglichst engen Luftspalt.
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Die Schwungkraft des Rotors nach dem Gewicht der rotierenden Masse
mal Rotationsgeschwindigkeit, plus Akzelerationseffekt.
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Magnete sind zu schützen gegen : Anomale Hitze- und Kälte -einwirkung.
- Gegenüber Energien anderer, erheblich stärkerer Magnete; Elektromagnete besonders.
- Gegenüber elektrischen Kurzschlußströmen. - Gegenüber Wechselfeldern von Feldspulen
elektrischer Maschinen.
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Ein stabiles, elektrische und magnetische Energie nicht leitendes
Motorgehäuse, ausreichende Isoliermantelung, und Isolierung der Antriebswelle, sind
daher von Vorteil zur Erhaltung der Leistungsfähigkeit solcher Motore.
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Als Dauermagnete können insbesondere für Verstärkermagnete infrage
kommen : Anisotrope Eisen- Nickel- Aluminium- Kobaltlegierungen. Anisotrope Barium-Eisenoxyde.
Speziallegierungen.
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Die Vorzüge des Magnetmotors liegen voraussichtlich bei relativ guter
motorischer Arbeitsleistung, insbesondere in seiner hohen Wirtschaftlichkeit, da
laufende Betriebskosten für fremde Energiestoffe völlig entfallen und der Motor
nahezu wartungsfrei gestaltet werden kann; -Verbrennungsrückstände oder andere Abfälle
( Abgase etc. ) nicht anfallen. Der Magnetmotor ist daher auch in idealer Weise
umweltfreundlich, zumal auch die Geräuscharmut voraussichtlich ins Gewicht fällt.
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Magnetmotore bedürfen einer Brems- und Arretierungsvorrichtung.
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In den Zeichnungen sind solche nur hinsichtlich möglicher Plazierungen
am Motor angedeutet, zumal verschiedene, insbesondere hydraulische Bremssysteme
geeignet sein können, was nicht zum Wesentlichen der Erfindung gehört.
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Verwendungsgebiete des Magnetmotors Da die Leistungsenergien nicht
variabel dosierbar sind, ist ein Einsatz solcher Motore vorwiegend dort möglich,
wo eine gleichmäßige, motorische Arbeitsleistung infrage kommt.
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Zum Beispiel zum Antrieb von Stromgeneratoren, Dynamomaschinen.
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Mit oder ohne Leistungsübersetzungen zum Antrieb von Arbeitsmaschinen,
zumal bei stationärem Betrieb auch Gewicht und Größe des Magnetmotors meistens keine
Rolle spielen dürfte.
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Zum Antrieb von Fahrzeugen unter Verwendung von Vorrichtungen ( Getrieben
) zur stufenlos variablen Kraftübersetzung auf die Fahrzeugräder. - Oder in folgender
Kombination : Magnetmotor -Stromgenerator - Akkumulator - Elektromotor.
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Schutzansprüche