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Verbrennun«smotor mit megnetischer KraStübertragung
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Allgemeine Beschreibung Es ist bekannt, da3 es Zeitakt- Freikplbenmotoren
gibt, die keine Lager haben, und die Kraft über den Magnetismus aus einer linearen
Hin- und Herbewegung des Koioeiis in eine roslerexlue Bewegung Dzw. in elektrischen
Strom umwandeln.Bei den bekannten Konstruktionen haben die Kolben einen Rückwurfzylinder
(pneumatisch, hydraulisch) oder auch mechanische Federn. Diese müssen die Energie
aus dem Arbeitstakt speichern, zur Vorverdichtung der Luft bzw.
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des Kraftstoff- Luftgemisches. Weiterhin erfolgt eine Bremsung durch
die entnommene Energie , erstens während des Arbeitstaktes und zweitens während
des Verdichtungstaktes. Daraus ergibt sich zusätzliche Reibung, Aufheizung des Rückwurfzylinders,
und als besonders großer Nachteil arbeiten diese Motoren nur in einem engen Hubfrequenzber
reich. Dieser Hubfrequenzbereich läßt sich zwar verändern, in dem man den DruckXim
Rückwurfzylinder verändert, aber dies bedarf sehr aufwendiger teurer Regelmaßnahmen,
aber für die Praxis meißt unbefriedigend.Der erfindungsgemäße Grundgedanke lag darin,
auf diesen Rückwurfzylinder zu verzichten, und den Kolben zwischen zwei Brennräumen,
angeregt durch die Verbrennungen linear hin und her schwingen zu lassen. Dies hat
zur Folge, daß der Hubfrequenzbreich wesentlich größer wird, denn je höher der Druck
während des Arbeitstakt es in den Verbrennungsräumen ist,
um so
höher ist die Hubfrequenz. Weiterhin hat die gesamte bewegte Masse des Kolbens auch
einen hohen Einfluß auf die Hubfrequenz, denn eine kleinere Masse läßt sich schneller
beschleunigen und abbremsen als eine größere. Dies bedeutet, daß Kolbengewicht,
Durchmesser, maximaler Hub in Verbindung mit Ladeluftdruck und Kraftstoffmenge aufeinander
abgestimmt werden müssen. Die variablen Faktoren dabei sind,Ladeluftdruck und die
eingespritzte Kraftstoffmenge. Dadurch läßt sich die Hubfrequenz in einem sehr weiten
Bereich beeinflußen, z.B. zwischen 20 und 200 Bz für eine Maschine im Leistungsberich
von 100kW max Leistung. Außerdem paßt sich das Verdichtungsverhältnis automatisch
zur Verbrennung optimal an, weil im erfindunge gemäßen Motor auf jegliche Mechanik
verzichtet wurde.
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Der Kolben schwingt zwischen zwei Gaspolstern hin und hEre Dadurch
ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad bei-der Umwandlung aus chemischer Energie über
Verbrennung in Energie und darüber hinaus in elektrische bzw in mech.
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Rotatiopsenergie. Darüber hinaus ergeben sich gute Teil--la'stwirkungsgrade,
weil sich das Xyste immer n- -- -befindet. Aus der linaren Bewegung muß eine Umwandlung
-. -stattfinden um diese Energie zu nutzen.- PAr diesen ", 4 der Umwandlung, wird
im erfindingsgemäßen Motor der Magnetismus angewandt, mit mehreren magnetischen
Kreisen die K Der ineinander verschachtelt sind. Der Vorteil geg früheren Konstruktionen
ist, daß im mittleren maSnet Kreis ein magnet. Wechselfluß zwischen + # max HIBW
und * --und bei den äußeren 2 magnet. Kreisen zwischen - # ax und 0 bzw. +#max und
0. Dadurch bedingt, wird der vorhandene
Platz besser ausgenutzt
und es ergibt sich eine große Gewichtseinsparung gegenüber früheren Konstruktionen,
Als weiterer Vorteil ergibt ich, daß im Flußweckselstück sich die Felddichte kaum
ändert (sehr geringe Wirbelstromverluste). Bei bekannten Konstruktionen wurde dazu
entweder eine Scheibe, oder ein Dauermagnet aus massiven ferromagnetischem Material
als Flußleitstück verwendet. Da bei bekannten Konstruktionen sich die Felddichte
dauernd ändert im Plußleitstück, entstehen Wirbelströme. Bei niedrigen Arbeitsfrequenzen
sind diese Verluste gering, aber steigen quadratisch mit der Hubfrequenz an starke
Erhitzung des Flußleitstückes). Hohe Arbeitsfequenzen und damit verbunden kleinere
, leichtere Motoren zu bauen, war dadurch bedingt unmöglich.Denn die Größe des magnet.
Kreises ist nur vom übertagenen Moment abhängig, nicht von der Leistung. Die übertragene
leiutu-nt ist aber das Produkt aus Arbeitsfrequenz und dem übertragenem Moment.
Als weiterer Weg lag nahe, die Arbeitsfrequenz so hoch wie möglich zu legen. Dies
hat auf anderer Seite den Vorteil, daß der Motor sehr vibrationsarm läuft und klein
wird, denn durch die Massenträgheit kann die feststehende Masse nicht der Masse
des Kolbens folgen. Bine dynamische Auswuchtung z.3. durch einen zweiten Kolben
der genau entgegensetzt läuft, ist nicht notwendig. Die obere Frequenzgrenze liegt
beim Abreißen des Gaswechsels in den Verbrennungsräumen. Bei einigen bekannten Konstruktionen,
ergaben sich bei der praktischen Ausführung Probleme, entweder war die Kolbenstange
zu dünn und wurde sehr stark auf Knickung beansprucht, oder das Gehäuse
wurde
stark auf Biegung bennsprucht, und dadurch ergaben sich gefärlicilFS Resonarlzfreuenzen
ihn Betriebs frequenzbereich, die das Material schnell ermiiden ließen und die Lebensdauer
kurz war. Beim erfindungsgemäßen Motor wird der Zylinderblock nur auf Zug und der
Kolben nur auf Stauchung beansprucht,da ein genügend hoher Materialrschnitt der
belastet wird , zur Verfügung steht, ist die vom Material bedingte Resonanzfrequenz
80 hoch, daß sie weit oberhalb des Betriebsfrequenzbereiches liegt. Für das Flußwechselstück
gilt das gleiche, es erfolgt noch zusätzlich durch das übrtragene Moment eine Dämpfung.
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Das Flußwechselstück mit dem Kolben muß aber auf jeder Seite genau
das gleiche Gewicht haben, denn geringe Unterschiede können unerwünschte Belastungen
des Materials zur Folge haben. Genau das Gleiche gilt für die entnommene Energie.
Wicklungen am rechten und linken Blechpaket müssen in Reihe geschaltet werden ,
und bei den Rotoren, müssen beide völlig gleich sein. Der Luftspalt der zwischen
dep bewegten und feststehenden Teilen an den magnet. Kreisen zwangsläufig entsteht,
muß an allen Stellen gleich groß sein, denn geringe Unterschiede können die Kräftesymmetrie
derart stören, daß eine verringerte Lebensdauer durch unerwünschte Schwingungen
im Material die Folge ist. Damit eine einfache Herstellung erfolgen kann, wurde
erfindungsgemäß das Baugruppensystem angewendet, wobei bei einer Leistungsgröße
der Zylinderblock, Kolben mit Flußwechselstück, Zylinderkopf.
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die gleichen sind und in Verbindung mit verschiedenen Blechpaketen,
als Generator, als Motor mit einer Drehfrequenz,
die ko:lstant ist
der Hubfrequenz, einer Drehfrequenz, die bsict in Abhängigkeit der Belastung ändert,
und als Verdichter verwenden läßt. ber Motor kann nach dem Zweitakt - Otto bzw.
- Diesel prinzip arbeiten. Ein wesentlicher Vorteil dieser Erfindung ist, daß durch
die Blechpakete der obere Raum am Kolben vollkommen abgedichtet ist, gegenüber dem
Raum , wo sich der Rotor befindet (ein sehr geringer Streufluß ca. 1-3% von 0 max
muß in Kauf genommen werden) und dadurch eine Verschmutzung der Schleifringe- bzw.
der Kollektoren nicht entstehen kann, Bei einigen früheren Konstruktionen war der
Verbrennungsraum bzw. Vorverdichtungsraum nur über Kolbenringe abgedichtet und schon
geringe Mengen Schmieröl bzw. Kraftstoff- Luftgemisch hatten Betriebsstörungen oder
eine Explosion zur Folge. Der erfindungsgemäße Motor muß zur Spülung fremd aufgeladen
werden, wozu sich alle bekannten Verfahren eignen, die zum Stand der Technik gehöhren.
Zur Spülung der Verbrennungsräume, lassen sich alle von Zweitaktmotoren bekannte
Verfahren nutzen die zum Stand der Technik gehören (dargestellt in Fig 5, Querstromspülung).
Die Gemischaufbereitung kann mit konventionellen Vergasern oder noch besser mit
elektromagnetischen Einspritzventilen die kurz vor den Ansaugschlitzen sitzen beim
Ottoverfahren erzielt werden.
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Die Zündung bekommt die Steuerimpulse entweder silber Unterbrecherkontakte
oder kontaktlos (Hallgeneratorgeber) über Nocken, die sich am äußeren Teil des Flußwechselstüoks
befinden. Wenn der Motor nach dem Dieselverfahren arbeiten 8oll, werden statt den
Zündkerzen Einspritzdüsen verwendet,
wobei die Einspritzpumpe ater
Nocken, die sishlam äußeren Teil des Flußwechselstücks befinde, gesteuert wird.
Auf weitere Darstellung und Erläuterung wurde verzichtet, weil dies zum Stand der
Technik gehört.
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Ei weiterer erfindungsgemäße Gedanke war, bei der Anwendung im Kfz,
die magnetischen Kreise, die vorhanden sind mehrfach zu nutzen, um mit Strom aus
Batterien das Fahrzeug antreiben zu lassen und Nutzbremsung zu ermöglichen, damit
die Bremsenergie genutzt wird, und diese kann in Batterien gespeichert werden.
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Beschreibung zu den beichnungen Fig 1 zeigt eine Draufsicht des erfindungsgemäßen
Verbrer:-nungsmotors. Fig 2 die Seitenansicht, Fig 3 die fordern ansicht. An dem
Motorblock 2 sind auf jeder Seite die Zylinderköpfe 1 angebracht, in deren Mitte
sich beim Ottoverfahren, die Zündkerze 4 bzw beim Dieselverfahren die Einspritzdüse
befindet. Rechts und links neben dem Motor block befinden sich Blechpakete aus vielen
0,35 bis 1,5 mm dicken ferromagnetischen voneinander isolierten Blechej, wobei 6
die Bleche sind, die den magnet. iJutzfluM abertragen.Die Bleche 7 dienen dazu,
Streuflüsse die zwangslaufig entstehen, damit im Motorblock 2 bzw in den dußeren
Abdeckplatten 8 keine Wirbelströme entstehen, weiterhin werden die Bleche 30 ausgespart,
damit die Wicklungen 20 Platz darin finden. sie Blechpakete werden mit jtehbolzen
(mit Muttern) 10, die durch die bohrungen 10c gehen m Motorblock 2 befestigt. Es
ist bei der praktischen Ausführung darauf zu achten, daß diese bolzen 10
von
allen anderen Seilen elektrisch isoliert sind durch ein Isoliermaterial. Durch diese
Anordnung ergibt sich eine sehr gute Stabilität des erfindungsgemäßen Motors und
ein problemloser Zusammenbau. Weiterhin kann durch diesen Aufbau keine verschmutzung
durch fremdkörper in in den Motor gelangen.Wenn die bleche 6 und 7 miteinander verklebt,
und die wicklungen 20 a-c vergossen weraen ergibt sich eine druckdichte abtrennung
zwischen dem oberen Seil am Motorblock und dem (den) Läufer (n).
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Der Kühlwasserzulauf und Ablauf 5 geht extern an eine Umwälzpumpe
mit einem eventuellen Zusatzkühler fur die Fahrzeugheizung. Die Auspuffgase entweichen
über den Aufsatz 3 in die Auspufranlage, wobei je nach Aufladeart die Abgasseite
der Aurlademaschine dazwischen liegt.
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In Fig 2 sieht man die elktromagnetischen Einspritzventile 12. Weiter
sind die Kühlrippen 15 im Motorbockunterteil 14 zu sehen, die Bohrungen 16 für den
intergrierten Kühler, durch die die Kühlluft zB. mit einem kleinen externen Axiallürter
durchgedruckt wird. Die Kühlrippen 15 sollen die Kühlung durch eine grovere Oberrlache
verstarken. An der Welle 9 kann die rotierende mechaniscne Energie abgenommen werden.
In den Leitungen 13 wird in den Verbrennungsraum die vorkompriemierte Frischluft
gerührt. In Fig 3 sieht man besonders aie Führung des Flußwechselstucks 18, das
durch die Lager 17 bewirkt wird. Die Stromzuführung erfolgt von punkt α bzw
auf der anderen Seite von Punkt 4 über Federn an das FluB-wechselstuck 18. Für den
Zylinderblock 2, -kopf 1, .iosorblockunterteil l4 und die anderen abdeckplatten
kann z.B.
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Grauguß, Al- Leg, , Stahl usw. verwendet -secoel- Fig 4 zeigt aie
Seitenansicht des motorblocks mit Motorblockunterteil, wobei aer Motorblock t und
nylinderkopf 1 bei sämtlicnen Motorvarianten gleicn sina. Die Bohrungen iOc dienen
zur Befestigung aer Blechpakete, sie stören aen Krafttluß im Motorblock kaum. Das
Motorblockunterteil 14 wird mit den Schrauben -Ob on unten am Motorblock z befestigt,
dies ergiDt eine sehr dauerhafte haltbare Verbindung. Da erfindungsgemäß aau Baugruppensystem
angewand wird, bleiben Motorblock 2, Zylindrköpfe 1, Kolben 26 (Fig 5), Plußwechselstück
18 (Fig 10,11) in einer Leistungsgröße gleich, und es ergibt sich dadurch eine rationalisierung
der Herstellung bzw. Ersatzteilhaltung.
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Nur das Motorblockunterteil 14 muß entsprechend angepaßt werden, wobei
nach der jeweiligen Funktion Ausschnitte 21a-d vorzusehen sind. Fig 5 zeigt einen
Schnitt in der Mitte des ertindungsgemaßen Motors. Dabei sind die Einlaßschlitze
22 und die Auslaßschlitze 23 gut zu erkennen, wobei die Querspülung angewana wurde.
Der Kolben 26 mit Flußwechselstück 18 befindet Sich im rechten Brennraum 24 im OT
und im linken Brennraum in UT. Die Abdichtung vom Kolben zum Brennraum geschieht
durch die Kolbenringe 25. Die Bohrungen 16a im Kolben 26 sollen den Wärmefluß verringern
vom Kolben zum Flußwechselstück 18. Am Flußwechselstück 18 dürfen Temperaturen von
max 200 C (bei aus Teflon umwickelten Drahten noch hoher entstehen, damit die Wicklungen
20f (Fig 10, 11) nicht durchbrennen.
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Zur Schmierung der Kolbenringe wird vorgeschlagen, entweder dem Kraftstoff
Öl beizutügen, wobei zusätzlich
aurch die Bohrungen 11,11a die
Ansaugluft zam Lader am Flußwechselstück und Kolben 26 zur Kuhlung vorbeigefuhrt
wird. Es läßt sich andererseits auch ein Schmierolkreislauf mit bl realisieren,
wobei durcn kleine Bohrungen im Motorblock 2 (nicht dargestellt) aer Kokben gespritzt
wird, und das Öl über die Bohrung iia in einen tiefergelegenen Sammelbehalter zurückgeleitet
wird.In den unteren Teil des Motors, wo sich aer Rotor befindet, kann in diesem
Falle kein Öl gelangen, da durch die Blechpakete eine gute Abdichtung erfolgt. Weiter
sind in Fig 5 im Motorblockunterteil 14 die Bohrungen 16 und Kühlrippen 15 zu sehen,
dch die erreicht wird, daß im erfindungsgemaMen Motor kein externer Kühler notwendig
ist. Der Kühlmittelkreislauf ist gesondert in Fig 13 dargestellt.
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In Fig 6 ist ein-Schnitt aer J'lechpakete gezeichnet.
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Insgesamt berinden sich 5 magnetiscne Kreise, die ineinander verschachtelt
sind. Der Rotor ist nach den von Syncnronmotoren bekannten Verfahren gewickelt.
Im mittleren magnet, Kreis wird vom FluBwechselstück jeweils ein Wechselfluß von
+ X max nach -max erreicht. lurch ihn wird der größte Flußwecnsel ereicht, der schließlicn
durch den Rotor in eine Rotation umgestzt wird. Die WicK-lung 20a, die an diesem
Kreis liegt, kann entweder elektrische Leistung abgeben , oder aucn uoer einen Wechselrichter,
dessen Wechselspannungsfrequenz genau der Hubfrequenz ist, Leistung in den Motor
einspeisen. Andererseits wenn aas Flußwechselstuck 18 keine erregung hat, kann bei
schwingendtm oder stehendem Kolben, dies ist gleichgültig,über die Wicklung 20a
elektr. Leistung eingespeist
werden. Damit kann im Motor auch
mit elextrischen Strom eine rotation des Rotors und Abgase mecn. Leistung erreicnt
werden. Andererseits Kann der Wicklung 20a elektr.
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Leistung entnommen werden, ebenfalls bei nichterregtem Flußwechselstück
18, wenn mech. Leistung dem Rotor zugeführt wird(Motorbremse mit NutzDremsung)-.
Die Drehfequenz des Rotors 27 ist gleich der Hubfrequen des Kolbens bei erregtem
Flußwechselstück 18. Der Rückweg des Fußes, des mittleren magnet. Kreises ist jeweils
der außere Schenkei, der am weitesten vom Flußwechselstück 18 entfernt ist.
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Die außeren 2 magnet. Kreise mit den Wicklungen 20b sorgen hauptsächlichdafür,
daß im Flußwechselstück 18 nur sehr geringe Flußänaerungen auftreten. An diesen
Wicklungen 20b kann elektrische Energie entnommen werden zB. für die Bord stromversorgung
von Fahrzeugen. Bei ihnen wechselt jeweils der magnet. Fluß zwischen + w max und
0 bzw = max und 0. Die islduzierxe Spannung ist pro Windung In aer Wicklung 20b
nur halb so groß wie in der Wicklung 20a, wobei keine Phasenveschiebung zwischen
diesen Spannungen ist. Die Wicklungen 20 c mit den Schenkeln am Rotor sorgen dafür,
daß ein DrehNeid zustande Kommt Sie werden, wenn auch nur zum Anlauf des Rotors
mit einer um 90° verscnobenen Spannung gegenüber aen spannungen von den Wicklungen
cub ozw. 2Oa versorgt, damit ein um 90° verschobener Fluß zustande kommt, als im
mittleren magnet. Kreis.Das gleiche gilt für einen berieb mit elektrischer Spannung.
Weiter kann der erfindungsgemäße Motor im Krz-Antrieb die Kuppiung ersetzen, denn
wenn der Erregrsxrom aes Rotors abgeschaltet wurde, wird auf
ihn
keine Kraft ausgeübt. Über einen äuße-ren fflaerQt**nd~,~ der über die Schleifringe
und Kohlen 28 (Fig 8) angeschlossen wird, durch stufenlose Verringerung ein immer
kräftigeres Moment auf den Rotor ausgeübt. Wenn dieser Wiederstand kurzgeschlossen
wird, läuft der Rotor mit einer etwas niedriegeren Drehfrequenz als die Hubfrquenz
des Flußwechselstückes. Um die Synchronfrequenz zu erreichen, wird der Rotor erregt
und tritt in den Synchronismus.Angelassen wilrd der Kolben 26 mit Flußwechselstück
18 durch eine niederfrequente Wechselspannung an den Wicklungen 20a oder 20b. Man
kann allerdings bei stromdurchflossenen Erregerwicklungen des Flußwechselstücks
und des Rotors, den Rotor von außen in eine langsame Rotation versetzen und dadurch
den Kolben zum Schwingen bringen. Wenn dies immerzgeschiet, kann man auch die Wicklungen
20c mit den dazugehörigen Schenkeln weglassen, wobei dann die feststehenden Bleche
die Form wie in Fig 7 haben. liegt diesen magnet. Kreisen ist der erfindungsgemäße
Motor als Außenansicht in Fig 1, 2, und 3 dargestellt, wobei in Fig 4 im Ivtotorblockunterteil
14 der Ausschnitt 21b vorzusehen ist. Diese Version ist gedacht, als Austausch gegenüber
konventionellen Otto- Dieselmotoren in Fahrzeugen, inklusive Kupplung. Der Rotor
hat in Abhängigkeit von der Schwingfrequenz des Kolbens einen sehr weiten Drehzahlbereich
z.B. bei einer Maschine von max 100 kW zwischen 10 und 200 Hz. Man kann im Rotor
anstatt einem Polpaar auch mehrere Polpaare vorsehen, wobei die Drehfrequenz nur
einem Teil der Hubfrequenz ist, z.B. bei 3Polpaaren 1/3 Hubfrequenz.
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Fig 7 zeigt eine Draufsicht auf einen erfindungsgeuäDen Manetkreis,
wobei die Rotoren nach Repulsionsbauart hergestellt werden. Für die Wicklungen 20a
und 20b gilt das zuvor erläuterte, nur die Rotoren haben eine verschiedene Drehfrequenz
gegenüber der Hubfrequenz, die vom gesamten magnet. Flußwechsel, die Lage der Bürsten
am Kollektor 29 und vom je verlangten Moment abhängig ist. Als weitere Besonderheit
gegenüber früheren Konstruktionen kann der erfindungsgemäße Magnetkreis nach Fig
7 auch mit Gleichspannung betrieben werden. Es wird eine Gleichspannung an die Wicklung
20a gelegt, und an die Bürsten vom Kollektor 29. In diesem Falle dient der Motor
als doppelte Gleichstrommaschine, wobei das für Gleichstrommaschinen zum Stand der
Technik gehörende auf diesen Motor anwendbar ist. Das Flußwechselstück 18 darf im
letzteren Pall keine Erregung haben, ob es sich bewegt oder stillsteht ist einerlei.
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Fig 8 zeigt den Rotor der zum Blechpaket Fig 6 gehört.
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Die einzelnen Rotorbleche aus ferromagnetischem Material 27 (voneinander
isoliert) werden zusammengepreßt und darin die Wicklungen 20d eingelegt. Die Wicklungen
werden z.B. in Reihe zusammengeschaltet und an die Schleifringe 28 geführt, wo von
außen eine Gleichspannung zur Erregung angelegt wird. Der gesamte Rotor wird z.
B. in Wälzlagern 30 gelagert und geführt.
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Fig 9 zeigt die 2 Rotoren für den Magnetkreis nach Fig 7 Beim Motorblockunterteil
14 ist in diesem Falle der Ausschnitt 21c vorzusehen, der als Lagerschale für die
inneren
Wälzlager 30a dient. Die FotiersDas zloiStunO kann an beiden Wellen 9a entnommen
werden.
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Fig 10 zeigt ein erfindungsgemäßes Flußwechselstück, daß; sich in
der Mitte vom Kolben 26 befindet. Es wird an den Stellen 10d mit dem Kolben verschraubt.
In das innere Stück 18a werden die Wicklungen 20f eingelegt. Zuletzt wird jeweils
das äußere Stück 18b mit den Schrauben 1Od am inneren Stück 18a befestigt. Es ist
darauf zuachten, daß das Material das dazu vrwendet wird nicht ferromagnetisch ist
(Al-Leg), weiterhin darf 18a und 18b nicht miteinander elektrisch verbunden sein,
die Stücke sind voneinander zu isolieren, sonst würde der Kolben mit Flußwechselstück
beim Betrieb des Motors als elektrische Maschine in Bewegung kommen und unnötige
Verlustleistung aufnehmen. Die Wicklungen werden werden wie in Fig lib dargestellt
geschaltet und über Federn 19 außen an die Erregergleichspannung gelegt.
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Fig 11 zeigt ein erfindungsgemäßes Flußwechselstück, wobei sich die
ferromagnetischen Bleche 6a in einem Rahmen befinden, der aus mehreren voneinander
isolierten Teilen besteht und durch ein isoliertes nichtferromagnet.
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Metallband 18c, was vielmal umwickelt ist, zusammengehalten wird.Das
Band wird nach der Montage durch die Schrauben lOd und den Kolben 26 zusammengehalten,
die zusätzlich die Führungsstücke 18d halten. Für das Band 18c kann man teure Legierungen
vrwenden, die sehr große Zugkräfte aushalten, und dadurch bedingt eignet sich das
Flußwechselstück nach Fig 11 für höhere Arbeitsfrequenzen, denn es werden höhere
Massekräfte ausgehalten.
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Wenn auf einen blkreislauf verzichtet wird, k6iui san.uur Führung
des Flußwechselstückes 18b und 18d die Gleiteigenschaften verbessern mit einer Teflonbeschichtung,
wobei die Führungsrollen 17 auch eine passende Beschichtung erhalten um eine lange
Lebensdauer zu gewährleisten.
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Das Flußwechselstück 18 soll eine Dicke haben, die den vorhandenen
Raum der feststehenden Bleche vollkommen ausfüllt, und nur sehr geringe Luftspalte
entstehen. Da durch bedingt ist nur eine geringe Erregerleistung notwendig.
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Fig 12 zeigt einen erfindungsgemäßeii Wechselstromgenerator, wobei
gegenüber Fig 6 der Rotor durch die Wicklung 20g ersetzt wurde. Im Motorblockunterteil
14 ist in diesem Falle der Ausschnitt 21a vorzusehen. Wenn man in die Wicklung 20g
Wechselstrom einspeist und den Kolben 26 als Kompressorkolben aufbaut, kann der
erfindungs gemäße Motor nach Fig 12 auch als Kompressor arbeiten.
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Fig 13 zeigt den Kreislauf des Kühlmittels 5a besonders deutlich.
Das Kühlmittel (Wasser,Öl) 5a gibt die Wärmeenergie an das Material des Motorblockunterteils
14 weiter und von da aus an die durchströmende Luft, die durch die vielen Kühlkanäle
16 kommt. Weitere Kühlrippen 15 verbessern das Kühlergebnis. Weiter wäre dazu zu
sagen, daß wenn der Motor als elektrische.aschine arbeitet, die Verlustwärme über
die Blechpakete 6,7 in den Motorblock 2 und das Motorblockunterteil 14 ihren eg
zum Kühlmittel 5a nimmt. Wenn mit Klappen von außen die Kanäle 16 verschlossen werden,
kann über die Rohrleitungen 5 diese Verlustwärme zum Aufheizen des Fahrzeuginnern
genutzt
werden.
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Fig 14 zeigt das Motorblockunterteil 14 in Verbindung mit einem mechanischen
Lader. Es wurde ein Rootslader dargestellt, wobei der obere Rotationskolben direkt
mit der Welle 9 verbunden, und der untere über 2 Zahnrader mit der Welle 9 verbunden
ist. Es lassen sich stattdessen auch andere Rotationsverdichter in das lilO-torblockunterteil
14 intergrieren. Die angesaugte Luft1 kommend von lib wird vorverdichtet, und kommt
über die Kanäle 13a und Einlaßschlitze 22 in die Verbrennungsräume 24. Durch die
Intergration des Laders ergibt- sich vor allem bei kleinen Maschinen eine zusätzliche
Platz und Gewichtsersparnis.
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In Fig 15 wird vom erfindungsgemäßen Kompressor der Magnetkreis gezeigt.
Im oberen Teil kommt nach dem Bauruppensystem Motorblock mit Flußwechselstück zum
Einstz, das Motorblockunterteil wird dadurch bedingt etwas kürzer, der Schnitt 21d
(Fig 4) wird dazu benutzt. Das Kompressorteil ist genauso aufgebaut wie der Motorblock,
allerdings ohne Zündkerzen und der Kolben ist als Stufenkolben aufgebaut, damit
ein Gaspolster bleibt und der Verdichtungskolben nicht am Zylinderkopf anschlägt
, die Steuerung der Gaszufuhr und Abfuhr, kann über Schlitze bzw.
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druckabhängige Ventile geschehen, da dies zum Stand der Technik gehört,
wurde auf eine gesonderte Darstellung vrzichtet. Dieser Kompressor ist besonders
für Kältemaschinen gedacht , weil durch diese Anordnung (zusammengeklebte Blechpakete)
sichergestellt werden kann daß langfristig keine Undichtigkeiten entstehen
Je
nach Betiebsart, kann das Motorteil das ornp:ese-iteil betreiben, wenn die Flußwechselstücke
18 und 18a erregt sind, und zusätzlich kann man elektr. Stom erzeugen und z. B.
in das öffentliche Netz einspeisen.
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Andererseits kann bei fehlender Erregung von dem Flußwechselstück
18a nur Strom erzeugt werden. Man kann allerdings auch Wechselstrom in die Wicklung
20g einspeisen, wobei das Flußwechselstück 18 keine Erregung bekommt und bei stillstehenden
Motorkolben 26 nur den Kompressor allein betreiben.
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Dieser nach dem Baugruppensystem konszipierte erfinaungsgemäße Motor,
mit vielen Einsatzmöglichkeiten, einem sehr einfachen Aufbau, kann für Fahrzeuge
einerseits, für die Beheizung von Gebäuden andererseits eingestzt werden, wobei
die Verlustwärme zum Heizen, ?. bzw. nach.
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Fig 15 noch zusätzlich die Umweltwärme, und elektr.
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Strom in das öffentliche Netz eingespeist werden. Die Lebensdauer
ist länger, der spezifische Kraftstoffverbrauch geringer, als bei konventionellen
Otto- i)ieselmotoren, weil erstens die Reibung wesentlich niedriger ist, zweitens
der Kolben nur sein Eigengewicht an der Zylinderwand trägt, drittens keine Lager
vorhanden sind, die sehr großen Kräften ausgestzt sind.Beim Konstruktiven Aufbau
ist baesonders darauf zu achten, daß der Verbrennungsraum keine Toträume aufweist,
damit wenn durch eine Störung kein zündfähiges Gemisch vorhanden ist, oder kein
Zündfunke kommt, der Kolben 26 nicht am Zylinderkopf 1 anschlägt. Der Kolben schwingt
zwischen 2 Gaspolstern hin und her, und wenn dies beachtet wird,
kann
es keine Selbstzerstörung des ifotors sich ergeben.
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Weiter ware noch zu sagen, daß im Flutßweerlse stüc-k (Fig 10 und
11) auch Dauermagnete eingesetzt werden können, wobei möglichst nur metallische
Magnete zu verwenden sind, denn durch diese wird ein größerer Flußwechsel erreicht,
wobei zur Vermeidung von Wirbelströmen, diese in dünne Scheiben geschnitten und
voneinander isoliert sind.Eine Entmagnetisierung kann nicht stattfinden, da bei
jeder Stellung des Flußwechselstückes immer ein geschlossener Eisenkreis vorhanden
ist, aber geringe unterschiede der Felddi-chte können eventuell auftreten, wenn
magnetischen Kreise, die vorhanden sind geringe Unterschiede des magnet. Widerstandes
aufweisen. Die Wicklungen 20f können dadurch mit der Stromzuführung 19 weggelassen
werden. Für den Rotor nach Fig 8 gilt das gleiche. Dadurch bedingt kann sehr einfache
Motoren, vor allem für niedrige Leistungen herstellen, wobei die Wicklungen 20b
in Verbindung mit Unterbrecherkontakten und einem Zündtransformator eine sehr einfache
Zündanlage ergeben. Die ,lfladung läßt sich in diesem Fall mit einem intergriertem
Rotationskompressorl(Fig 14) bewerkstelligen wobei vor lib ein konventioneller Vergaser
das Gemisch aufbereitet.
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Dieser erfindungsgemäße Motor läßt sich auch mit keramischen Werkstoffen
aufbauen, wobei Motorblock mit Zylinderkopf und Kolben aus diesen bestehen. Für
die anderen Teile ergeben sich keine nnderungen.
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Diese Erfindung kann auch in Verbindung mit Freikolbenmotoren arbeiten,
bei denen der Kolben über den Motorblock hinausragt. In diesem Falle wird an einem
Ende des
des Kolbens das Flußwechselstück 18 angebracht uns d e
Blechpakete am gleichen Ende des Motorblocks befestigt.
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Es können die magnet. Kreise weiter aufgespalten werden, um dadurch
Mehrphasenwechselstrom oder echselstrom höherer Frequenz zu erzeugen, wobei die
äußeren 2 Kreise jeweils einen Flußwechsel von + 0 max nach 0 bzw. O nach - 0 max,
und die inneren von + 0 max über 0 nach - 0 max haben . Dadurch ergeben sich nur
Vorteile für Maschinen die Strom in ein Netz einspeisen, und deren Hubfrequenz niedriger
als die Netzfrequenz ist.Auf eine Darstellung wurde verzichtet, denn die zum Stand
der Technik gehörenden Thyristorwechselrichter arbeiten wirtschaftlicher.