DE2706691C3 - Motor - Google Patents
MotorInfo
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- DE2706691C3 DE2706691C3 DE19772706691 DE2706691A DE2706691C3 DE 2706691 C3 DE2706691 C3 DE 2706691C3 DE 19772706691 DE19772706691 DE 19772706691 DE 2706691 A DE2706691 A DE 2706691A DE 2706691 C3 DE2706691 C3 DE 2706691C3
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-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K25/00—DC interrupter motors or generators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft einen Motor mit einem Stator, dessen permanentmagnetische, längs des Umfangs
gleiche Polarität aufv/eisende Pole eine in Drehrichtung
lunehmende Induktion hervorrufen, mit einem Rotorpole aufweisenden Rotor und mit einer mechanisch oder
elektrisch wirkenden Einrichtung zur Überwindung der Stufe von der höchsten zur niedrigsten Induktion des
Stators (DE-OS 25 19 811).
Bekannte Motoren, auch solche, bei denen der Stator «der der Rotor als Permanentmagnet ausgebildet ist,
benötigen zur Erzeugung des das Drehmoment bewirkenden Drehfeldes elektromagnetische Wicklungen.
Sie sind somit von dem Voihandensein einer Stromquelle abhängig. Es gibt eine Reihe von einen
Antrieb benötigenden Geräten, wie beispielsweise Fahrscheindrucker od. dgl, bei denen einerseits für die
Durchführung einer Maschinenoperation nur eim: tinzige oder wenige Drehungen uer Hauptantriebswelle
«m den von zwei Rotorpolteilungen und der Achse der Welle eingeschlossenen Winkel erforderlich sind und
bei denen andererseits ein zuverlässiger Betrieb unabhängig von einer Stromquelle gewährleistet sein
soll« Bei solchen Geräten war es bisher erforderlich, daß die gewünschte Drehbewegung Von Hand, d. h. mittels
einer Handkurbel, durchgeführt werden mußte.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Motor zu schaffen, der unabhängig Von einer
Stromquelle eine Rotordrehung um eine Rolorpoltei* hing durchzuführen vermag.
Erfindungsgemäß wird dies bei dem eingangs definierten Motor dadurch erreicht, daß die Rotorpole
ebenfalls permanentmagnetisch sind und untereinander gleiche, jedoch zu der Polarität der mit ihnen
zusammenwirkenden Statorpole entgegengesetzte Polarität haben und daß die Statorpo!e gleichmäßig über
den Umfang verteilt sind.
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
ίο Durch diese Anordnung wird erreicht, daß der Rotor
jeweils dann, wenn er die genannte Stufe oder Schwelle überwunden hat, d. h. wenn er aus dem Fangbereich der
höchsten Induktion in den Bereich niedrigster Induktion bewegt wurde, selbsttätig eine vollständige Umdrehung
durchführt, um wieder in den Bereich höchster Induktion zu gelangen. Eine solche vollständige
Rotorumdrehung wird allerdings nur dann erreicht, wenn der Rotor nur einen einzigen Permanentmagneten
bzw. ein einziges Polpaar enthält Enthält der Rotor mehrere Elektromagnete bzw. mehrere Polpaare, dann
legt dieser jeweils nur einen entsprechenden Bruchteil einer Umdrehung zurück. Die gewünschte Umdrehungszahl
in dem anzutreibenden Gerät für eine Maschinenoperation kann dann durch ein entsprechen-
des Obersetzunggetriebe erreicht werden.
Aus der DE-OS 25 19 811 ist bereits ein Motor mit veiänderbarer Induktion bekannt Zu diesem Zweck ist
vorgesehen, daß ein magnetischer Nebenschlußkreis innerhalb des Stators gesteuert wird. Hieraus folgt
zwingend, daß die Rotormagnete keine Permanentmagnete sein können, denn dann wäre eine solche
Steuerung mit einem magnetischen Nebenschlußkreis unmöglich. Außerdem benötigt der bekannte Motor ein
sog. Freifeld. Dieser feldfreie Raum beeinträchtigt den Wirkungsgrad und das Leistungsvermögen.
Die Erfindung bringt demgegenüber den überraschenden Vorteil, daß durch permanentmagnetisch^
Ausbildung der Rotormagnete eine wesentliche Erhöhung der magnetischen Kräfte mcjlieh ist, so daß der
■to Motor eine höhere spezifische Leistung abgeben kann.
Ein Freifeld ist nicht erforderlich, vielmehr können die Statorpole über den gesamten Rotorumfang nebeneinander
angeordnet sein. Die Schalteinrichtung, die nach den Unteransprüchen der Erfindung ausgebildet ist,
ermöglicht eine einwandfreie Schaltung des Magnetmotors jeweils für eine Umdrehung bzw. Teilumdrehung.
Ferner ist in der DE-PS 11 35 083 ein Magnetmotor beschrieben. dessen Ständer und Rotor abwechselnd
Pole entgegengesetzter Polarität aufweisen. Es ist in diesem Fall erforderlich, durch Zusatzspulen das.
Statorfeld umzupolen und entsprechend das permanentmagnetische Statorfeld darch ein elektromagnetisches
Feld zu überkompensieren. Diese Feldumkehr ist in dem Beispiel der Fig. 1 auf einem Rotordrehwinkelbereich
180" erforderlich. Bei einer anderen Polzahl richtet sich der Winkelbereich nach der Anzahl der Polpaare.
Um bei Vorhandensein einer Stromquelle den Motor ohne manuellen Kraftaufwand zum Laufen bringen zu
können, kann beispielsweise ein Elektromagnet vorgesehen sein, dessen Anker bei Erregung des Magneten
auf den genannten, drehfest mit der Motörwelle verbundenen Schalthebel einwirkt^ um den Rotormagneten
in den Bereich niedrigster Induktion zu bringen. Die Erregung des Elektromagneten und das damit
verbundene Ingangsetzen des Motors kann in diesem Falle durch kurzzeitiges Schließen eines elektrischen
Schalters erfolgen,
Um bei Vorhandensein einer Strömquelle den Motor
Um bei Vorhandensein einer Strömquelle den Motor
ohne manuellen Kraftaufwand in Gang setzen zu können, ist es jedoch zweckmäßiger, innerhalb des
Stators unmittelbar an der mehrfach genannten Schwelle- oder Stufe vom Bereich höchster Magnetflußdichte
zum Bereich niedrigster Induktion eine elektromagnetische Wicklung vorzusehen, die zur Überwindung
der genannten Schwelle im gleichen Sinne wie der gerade in diesem Bereich befindliche Rotormagnet
erregt werden kann, so daß der letztere in Richtung des Bereichs niedrigster Induktion abgestoßen wird. Auf der
Rotorwelle kann außer bzw. neben dem genannten Schalthebel bzw. dem Griffrad eine Schleifring-Kontaktscheibe
angeordnet sein, welche so ausgebildet ist und mit zwei Schleifkontakten in der Weise zusammenwirkt,
daß immer dann, wenn der oder einer der Rotormagnete in den Bereich höchster Induktion
gelangt, die genannte elektromagnetische Wicklung zu dem obengenannten Zweck erregt wird, so daß mittels
des erfindungsgemäßen Motors auch ein kontinuierlicher Betrieb wie mit herkömmlichen Elektromotoren
möglich ist Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung kann im Bereich der genannten elektrom-gnetischen
Wicklung ein Dauermagnet angeordnet sein, welcher im nicht erregten Zustand entgegengesetzte Polung wie
der bzw. die Rotormagnete aufweist, so daß er unterstützend auf die Anziehungskraft des bzw. der
Rotormagnete einwirkt, und zwar so lange, bis der bzw.
einer der Rotormagnete in seinen Fangbereich gelangt In diesem Augenblick wird — wie bereits erwähnt —
über die Schleifringkontakte der Stromkreis für die elektromagnetische Wicklung geschlossen, und durch
das entstehende entgegengesetzt gerichtete elektro magnetische Feld wird die Wirkung des Permanentmagneten
überkompensiert.
Um möglichst starke elektromagnetische Felder zu erhalten, d. h. um ein möglichst hohes Motordrehmoment
zu erzielen, ist es erforderlich, sowohl im Rotor als auch im Stator Permanentmagnete vorzusehen. Die
Statormagnete sind dann vorzugsweise nach Art einer Spirale um den Rotor angeordnet, d. h. zur Erzielung des
Bereichs niedrigster Induktion ist ein Permanentmagnet relativ weit vom Rotor entfernt und ausgehend von
diesem Permanentmagneten nähern sich die weiteren Magnete kontinuierlich dem Rotor, um eine zunehmende
Induktion zu erreichen. Der Bereich höchster Induktion wird durch einen mim.nalen Abstand des
betreffenden Statormagneten zum Rotor erreicht. Dieser Permanentmagnet kann — wie bereits oben
beschrieben — durch die elektromagnetische Wicklung ersetzt bzw. durch die.e ergänzt werden Die Stator-
und Rüturmagncte sind mit ihren Polen jeweils parallel
zur Rotorachse ausgerichtet. Insbesondere dann, wenn
der Rotor nur einen einzigen Permanentmagneten enthält (um durch bloße Einwirkung der Permanentmagnete
eine vollständige Rotorumdrehung erzielen ?u können), sollen die Statormagnete möglichst dicht
beieinander liegen. Enthält der Rotor mehrere Permanentmagnete, dann ist es zweckmäßig, das Verhältnis
der Anzahl von Statorrnagneten zu der Anzahl von Rotormagneten so zu wählen, daß sich ein noniusartiges bo
Zusammenarbeiten zwischen Rotor- und Statormagne* ten ergibt, ώ h, daß gleichzeitig immer nur ein
Magnetpaar miteinander ausgerichtet ist
Es ist auch möglich, das in Umlaufrichtung des Rotors
zunehmende magnetische Feld durch in dieser Richtung zunehmend stärker werdende Magnete zu bilden. In
diesem Falle brauchen die Permanentmagnete nicht nach Art einer Spirale uni den Rotor angeordnet zu sein,
sondern sie können den Rotor konzentrisch umgeben.
Ebenso ist es möglich, die Statormagnete durch einen spiralförmig ausgebildeten Mantel aus weichmagnetischem
Material zu ersetzen. Die magnetischen Kraftlinien der Rotor-Permanentmagnete sind auch in diesem
Falle bestrebt, den Luftspalt zu verkleinern, wodurch
sich die gewünschte Drehung in Richtung des kleines werdenden Krümmungsradius des Statormantels ergibt
Die Permanentmagnete sind vorzugsweise nach Art von Hufeisenmagneten ausgebildet, sie können jedoch
auch eine beliebige andere Ausgestaltung besitzen.
Im folgenden wird ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnungen im einzelnen
beschrieben. In diesen zeigt
F i g. 1 eine Vorderansicht des erfindungsgemäßen Motors, wobei die vordere Halteplatte zum Sichtbarmachen
der Stator- und Rotormagnete weggebrochen dargestellt ist; und
F i g. 2 eine Seitenansicht des in F i g. 1 dargestellten Motors, teilweise als Schnitt längs d*r Symmetrieachse.
In Bohrungen einer vorderen Hafeplatte 1 (welche in F ι g. 1 teilweise weggebrochen dargestellt ist) und einer
hinteren Halteplaite 2 ist eine Motorwelle 3 drehbar
gelagert Auf dem sich zwischen diesen beiden blatten 1 und 2 erstreckenden Teil der Motorweile 3 sitzt drehfest
ein Rotor 6, welcher in dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus drei um 120° gegeneinander versetzt
angeordneten Permanentmagneten 5 besteht, welche in eine Kunststoffmasse 4 eingegossen sind. Die Permanentmagnete
5 sind beispielsweise U-förmig ausgebildet und sind in der Weise parallel zur Motorwelle 3
angeordnet daß die gleichnamigen Magnetpole auf der gleichen Seite des Rotors 6 liegen. Gemäß F i g. 1 liegen
beispielsweise die magnetischen Südpole auf der hinteren Rotorseite (in F i g. 2 auf der linken Seite)
liegen.
Der Stator 9 besteht aus fünfzehn nach Art einer Spirale um den Rotor angeordneten Permanentmagneten
7 und aus einem in diese Spirale einbezogenen Elektromagneten 8. Die Permanentmagnete 7 und der
E'ektromagnet 8 können beispielsweise mit den Halteplatten 1 und 2 verschraubt oder auf andere Weise
an diesen befestigt sein. Die Stator-Permanentmagnete 7 können ebenfalls U-förmig ausgebildet sein und
verlaufen ebenfalls parallel zur Motot *elle 3, und zwar in der Weise, daß die magnetischen Südpole vorn und
die magnetischen Nordpole hinten (in Fig.2 links) angeordnet sind. Die Permanentmagnete 5 des Rotors
und die Permanentmagnete 7 des Stators stehen sich somit mit ihren ungleichnamigen Polen gegenüber. Die
Pole des Elektromagneten 8 sind ähnlich ausgebildet und angeordnet wie die der Permanentmagnete /. In
den Eisenkern des Elektromagneten 8 kann ebenfalls ein Permanentmagnet in der Weise einbezogen sein, daß
sich im nichterregten Zustand desselben auf der
vorderen Statorseite ein magnetischer Südpol und auf der hinteren Statorseite ein magnetischer Nordpol
ergibt.
Neben der hi .leren Halteplatte 2 sitzt drehfest auf
der Moto'welle 3 eine Schleifringscheibe 10, welche auf ihrer Mantelfläche einen Schleifring Il aus elektrisch
leitendem Material aufweist. Mit dieser·.! Schleifring 11
arbeiten zwei Schleifkontakte 12 und 13 zusammen. Der Schleifkontakt 13 liegt beispielsweise an einem kreisringförmigen
Teil \jes Schleifringes 11, während der Schleifkontakt 12 mit drei zahnartigen Verbreiterungen
desselben zusammenarbeitet, von denen allerdings in F i g. 2 nur zwei ersichtlich sind.
Bei der in den F i g, 1 und 2 dargestellten Rotor- bzw.
Schleifringstellung wird beim Anlegen einer Gleichspannung an die mit einem Plus^ bzw. Minuszeichen
versehenen Anschlußklemmen ein Stromkreis für den Elektromagneten 8 geschlossen. Die Erregung desselben
erfolgt in der Weise, daß der in dem Induktionspfad desselben vorhandene Permanentmagnet überkompensiert
wird und sich ein entgegengesetzt gerichtetes Magnetfeld ausbildet, wodurch der bisher in seiner
oberen Stellung befindliche Rotor-Permanentmagnet 5 von dem Elektromagneten 8 abgestoßen und —
gegebenenfalls durch entsprechende Polausgestaltung bzw. durch die jeweilige Stellung der beiden anderen
Rotor· Permanentmagnete unterstützt — im Uhrzeigersinn verdreht wird. Dadurch gelangt dieser obere
Rotor-Permanentmagnet 5 in den Einwirkungsbereich der weiter außen liegenden Stator-Permanentmagnete
7 und der Rotor dreht sich nun selbsttätig weiter in Richtung der zunehmenden Induktion ύ. h. in Rich'.un0
der näher herantretenden Stator-Permanentmagnete 7. Der Elektromagnet wurde inzwischen entregt, da die
Kontaktgabe über den Schleifring durch das Weiterdrehen des Rotors inzwischen unterbrochen wurde. Nähert
sich der nächste Rotor-Permanentmagnet 5 dem Elektromagneten 8. dann wirkt dieser zunächst noch im
anziehenden Sinne, und zwar so lange, bis der erstere mit dem Elektromagneten 8 fluchtet Zu diesem
Zeitpunkt wird — vorausgesetzt allerdings, daß an den genannten Klemmen die Gleichspannung noch anliegt
— über die nächste Verbreiterung des Schleifringes 11
und über die Schleifkontakte 12 und 13 der Stromkreis für den Elektromagneten wieder geschlossen, so daß er
im abstoßenden Sinn erregt wird und dadurch die Schwelle von der höchsten Induktion zur niedrigsten
erneut überwunden wird und der Motor kontinuierlich weiter dreht Wäre dagegen an den genannten
Klemmen keine Gleichspannung mehr vorhanden, würde der Motor in dieser Stellung zum Stillstand
kommen, da er ohne äußeren Eingriff diese Schwelle nicht zu überwinden vermag.
Steht keine Spannungsquelle zur Verfugung, dann kann — wie bereits eingangs erwähnt — der Motor
auch dadurch in Gang gesetzt werden, daß der Rotor ein kurzes Stück von Hand bewegt wird. Dies kann bei dem
in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel beispielsweise dadurch geschehen, daß die Schleifringscheibe
10 von Hand ein kurzes Stück bewegt wird. Selbstverständlich können hierzu auch eine gesonderte
mit einer Rändelung versehene Scheibe oder ähnliche von Hand betätigbare Mittel vorhanden sein, welche
ebenfalls drehfest mit der Motorwelle verbunden sind.
Bei dem in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiel mit drei Rotor-Permanentmagneten wird bei einer
einzigen Betätigung von außen jeweils nur ein Drittel einer Rotoruihdrehung durchgeführt Ist eine vollständige
Rotorumdrehung erwünscht dann wird der Rotor nur mit einem einzigen Permanentmagnet versehen.
Das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Ausführungsbeispiel
kann auch so abgewandelt werden, daß statt der Stator-Permanentmagnete 7 ein entsprechend der
inneren Hüllkurve dieser Magnete gekrümmter Mantel aus weichmagnetischem Material vorgesehen ist. Dieser
spiralenförmig gekrümmte Mantel aus weichmagnetischem Material ist ausreichend, um den Induktionspfad
des bzw. der Rotor-Permanentmagnete zu schließen. Der Rotor dreht sich ebenfalls jeweils bis zum Erreichen
des kleinsten Abstandes zwischen einem der Rotor-Permanentmagnete und diesem Stator-Mantel. An der
Stelle dieses kleinsten Abstandes kann auch bei diesem abgewandelten Ausführungsbeispiel ein Elektromagnet
vorgesehen sein, welcher zur Überwindung der Induktionsschwelle von Hand oder zur Erzielung eines
kontinuierlichen Motorlaufs in der bereits beschriebenen Weise über eine Schleifringanordnung erregt
werden kann.
Permanentmagnet vorgesehen ist, kann der Schleifring auch in der Weise ausgestaltet sein, daß zunächst eine
Erregung des Elektromagneten im anziehenden Sinne und nachdem einer der Rotormagnete den Todpunkt
erreicht hat im abstoßenden Sinne erregt wird.
Statt einer Griffscheibe kann auf der Motorwelle zum Ingangsetzen des Rotors auch ein Hebel bzw. eine der
Anzahl der Rotormagnete entsprechende Anzahl von Hebelr drehfest angeordnet sein. Diese Hebel können
dann gegebenenfalls von Hand oder bei Vorhandensein
jo einer Stromquelle auch durch den Anker eines über
einen Schalter erregten Elektromagneten betätigt werden.
Eine weitere Möglichkeit die Stufe von der höchsten zur niedrigsten Induktion mittels eines im Stator
angeordneten Elektromagneten /u überwinden, besteht darin, diesen Elektromagneten so anzuordnen, daß er in
bezug auf die Statorpermanentmagnele im Bereich der niedrigsten Induktion liegt Bei dieser Ausgestaltung der
Erfindung wird der Elektromagnet jeweils dann, wenn einer der Rotormagnete in die Nähe der zu überwindenden
Induktion gelangt in einem solchen Sinne und mit einer so hohen Feldstärke erregt daß der ankommende
Rotormagnet angezogen wird und die genannte Stufe überwindet Sobald der Rotormagnet im stärksten
Anziehungsbereich des in dieser Weise erregten Elektromagneten ist wird dieser entregt oder zweckmäßigerweise
im entgegengesetzten Sinne erregt um zu verhindern, daß der Rotor an dieser Stelle zum
Stillstand kommt Neben der Wirkung dieses Elektromagneten wird der kontinuierliche Weiterlauf des
Rotors auch unterstützt durch das Schwungmom. it des
Rotors, durch die Wirkung der weiteren Rotormagnete, weiche sich gerade in der Nähe der Induktionsstufe
befinden, und durch die Anziehungskraft zwischen dem
die Stufe gerade überwindenden Rotormagnet und dem im Bereich niedrigster Feldstärke liegenden Statormagnet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Motor mit einem Stato··, dessen permanentrnagnetische,
längs des Umfangs gleiche Polarität aufweisende Pole eine in Drehrichtung zunehmende
Induktion hervorrufen, mit einem Rotorpole aufweisenden Rotor und mit einer mechanisch oder
elektrisch wirkenden Einrichtung zur Oberwindung der Stufe von der höchsten zur niedrigsten Induktion
des Stators, dadurch gekennzeichnet, daß
die Rotorpole ebenfalls permanentmagnetisch sind und untereinander gleiche,, jedoch zu der Polarität
der mit ihnen zusammenwirkenden Statorpole entgegengesetzte Polarität haben und daß die
Statorpole gleichmäßig über den Umfang verteilt sind.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zunehmende Induktion durch einen in
der Drehrichtung kleiner werdenden Luftspalt zwischen R ;>tor (6) und Stator (9) bewirkt wird.
3. Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorpole den Rotor
spiralförmig umgeben.
4. Motor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Stator an der Stelle der
niedrigsten magnetischen Induktion ein Elektromagnet (8) angeordnet ist, der zum Zeitpunkt des
Eintreffens eines Kotormagneten an dieser Stelle in einem solchen Sinne kurzzeitig erregt wird, daß eine
anziehende Kraft auf diesen Rotormagneten einwirkt.
5. Motor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromagnet über eine an der
Rotorwelle befestigte Schlsifringanordnung (10,11)
zu- und abschaltbar ist
Priority Applications (1)
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DE19772706691 DE2706691C3 (de) | 1977-02-17 | 1977-02-17 | Motor |
Publications (3)
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---|---|
DE2706691A1 DE2706691A1 (de) | 1978-08-31 |
DE2706691B2 DE2706691B2 (de) | 1981-07-09 |
DE2706691C3 true DE2706691C3 (de) | 1982-03-04 |
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ID=6001414
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
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DE (1) | DE2706691C3 (de) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5254925A (en) * | 1992-01-31 | 1993-10-19 | Flynn Bros., Inc. | Permanent magnet control means |
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---|---|---|---|---|
DE1906595A1 (de) * | 1969-02-11 | 1970-08-20 | Herbert Loeck | Magnetmotor mit Magnetkettenring,Magnetkettenspirale und Antimagnetfeld |
DE2038380A1 (de) * | 1970-08-01 | 1972-02-17 | Herbert Loeck | Betriebssystem fuer Magnetmotoren |
DE2519811A1 (de) * | 1975-05-03 | 1976-11-11 | Joachim Mey | Permanent-magnet-turbine |
-
1977
- 1977-02-17 DE DE19772706691 patent/DE2706691C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2706691A1 (de) | 1978-08-31 |
DE2706691B2 (de) | 1981-07-09 |
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