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Die gegenwärtige Erfindung betrifft einen Elektromotor in
Übereinstimmung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von
Anspruch 1.
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Ein bekannter Elektromotor zum Umformen elektrischer Energie
in mechanische Energie ist in Fig. 4 dargestellt. Der
Elektromotor umfaßt eine Drehachse a, einen Kommutator b und
Kontaktbürsten c, die zusammen mit dem Kommutator b um die
Drehachse a angeordnet sind, einen Anker d, der aus einem
Eisenkern und einer um den Eisenkern gewickelten Spule
besteht, und ein Paar Magnete e, die bezüglich des Ankers d
außen angeordnet sind, wobei der Anker d durch die
Anziehungskraft zwischen den Elektromagneten gedreht wird, um
somit die Drehkraft oder die mechanische Kraft herzustellen.
Der bekannte Elektromotor hat jedoch folgende Probleme:
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Insoweit wie die gegenseitige Induktion zwischen dem Anker und
den außerhalb des Ankers befestigten Magneten entlange des
Kreisumfangs gerichtet ist, kann der Induktivitätsabstand in
der aufeinanderfolgenden anziehenden und abstoßenden bei
Betrieb des Elektromotors bewirkten Bewegung, nämlich der
Abstand von dem Beginn der gegenseitigen Anziehungskraft, die
zwischen den Magneten der feststehenden Seite und denen der
sich drehenden Seite bewirkt wird, bis zur Bewegung des Pols.
der Anziehungskraft, die durch solch gegenseitige
Anziehungskraft von einem axialen Kern zu jeder dazu radialen
Linie hervorgerufen wird, nicht kleiner als der Abstand sein,
der durch Dividieren der Länge des Kreisumfangs der
festgehaltenen Seiten und den der sich drehenden Seite durch
die Anzahl der Polumschaltungen, die durchgeführt werden,
während der axiale Kern um 360º gedreht wird, unabhängig
davon, ob ein Kontaktbürsten- oder Nichtkontakttyp vorliegt,
bestimmt ist, wobei die sich drehende Seite der festgehaltenen
Seite gegenübersteht und mit dieser in Kontakt gebracht wird.
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Ein Motor des Trägheitstyps weist die Insuffizienz auf, daß er
beim Ingangbringen verzögert ist, und viel zugeführte Leistung
verschwendet wird, da der Motor des Trägheitstyps nicht mit
seiner ihm eigenen Effizienz arbeiten kann, wenn er mit Strom
versorgt wird, um zu einer festgesetzten Drehgeschwindigkeit
zu gelangen.
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Ein elektischer Schrittmotor in Übereinstimmung mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 der gegenwärtigen
Erfindung ist in GB-A-1246444 offenbart. Dort sind
Stromversorgungsmittel erwähnt, die bereitgestellt sind, um
Gleichspannungspulse zum nacheinander Betreiben von
Elektromagneten um einen Stator zu liefern, wobei dort keine
konkrete Lehre bezüglich der Art der Kontrolle der Bewegung
des Rotors, nämlich woher die Stromversorgungsmittel wissen,
wann der nächste, geeignete Gleichspannungspuls ausgesendet
werden muß, gegeben ist.
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DE-A-2002070 offenbart einen Elektromotor und eine mögliche
Realisation eines Schaltens des Stroms des für den
Elektromotor geeigneten Magneten, wobei der Eisenzylinder aus
verschiedenen Eisenkernen bestehen muß, und die Magnete durch
das Vorhandensein von mit ihnen verbundenen Federn beweglich
sind, was zu einem recht komplizierten Aufbau führt.
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Auch "Electronics and Power", vol. 18, Juli 1972, Seiten 269
- 272, beschäftigt sich mit einem Elektromotor und zeigt auf,
daß ein Elektromagnet zu einer bestimmten Zeit agieren muß,
jedoch kann diesem Dokument nicht entnommen werden, wie die
Stromzufuhr für die verschiedenen Elektromagneten zu triggern
ist.
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Es ist eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, einen
Elektromotor zu liefern, der die Nachteile der herkömmlichen,
soeben beschriebenen Elektromotoren überwindet.
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Es ist daher eine Aufgabe der gegenwärtigen Erfindung, einen
Elektromotor zu liefern, der fähig ist, hocheffizient
Drehenergie oder mechanische Kraft aus einer vorgegebenen
elektrischen Stromversorgung zu gewinnen sowie abzugreifen und
das verspätete Ingangbringen des Elektromotors sowie die
daraus entstehenden Schäden durch effizientes nacheinander
Betreiben der in besagtem Elektromotor enthaltenen
Elektromagnete zu eliminieren.
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In Übereinstimmung mit der gegenwärtigen Erfindung werden
obige Aufgaben durch Erfüllen der Merkmale des Kennzeichens
von Anspruch 1 der gegenwärtigen Erfindung erreicht.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der gegenwärtigen Erfindung
sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 5 beschrieben.
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Die obigen und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der
gegenwärtigen Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung
im Zusammenhang mit den beiliegenden Abbildungen deutlicher
werden.
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Fig. 1 ist eine Frontansicht im Teilausschnitt,
die einen Elektromotor gemäß der
gegenwärtigen Erfindung zeigt;
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Fig. 2 ist ein Querschnitt entlang II-II von Fig.
1;
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Fig. 3 ist eine Hilfsansicht zum Erklären des
Betriebs eines elektrischen Schaltkreises,
der in dem Elektromotor der gegenwärtigen
Erfindung benutzt wird; und
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Fig. 4 ist ein herkömmlicher Elektromotor.
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Ein Elektromotor gemäß einem Ausführungsbeispiel der
gegenwärtigen Erfindung ist im Anschluß mit Bezug auf die
Fig.en 1 bis 3 beschrieben.
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Der Elektromotor umfaßt eine Vielzahl von Elektromagneten 1a,
1b..., die konzentrisch angeordnet sind, einen elektrischen
Stromschaltkreis 8, der mit jedem Elektromagneten verbunden
ist, einen Eisenzylinder 4, der innerhalb der Elektromagneten
1a, 1b... angeordnet ist und eine teilweise von einem Teil der
Elektromagneten 1a, 1b... anzuziehende Umfangsfläche aufweist,
eine Hauptwelle 5a, die koaxial zu und im Mittelpunkt des
Eisenzylinders 4, nämlich koaxial mit einem axialen Kern des
Eisenzylinders 4, über Lager 6, 7 angeordnet ist, und
exzentrische Wellen 5b, die an beiden Enden der Hauptwelle 5a
so angeordnet sind, daß die exzentrischen Wellen 5b in
Übereinstimmung mit dem Mittelpunkt der Elektromagneten 1a,
1b... angeordnet sind, um eine Leistungserzeugungsachse
festzulegen.
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Genauer gesagt sind die Elektromagneten 1a, 1b... ringförmig
entlang dem gleichen Ringumfang angeordnet und zwischen
Halterahmen 3, 3, die sich jeweils gegenüberliegend von einem
Bodenelement 2 erstrecken, bereitgestellt. Die Anzahl der
Elektromagneten ist gemäß dem Ausführungsbeispiel acht, ohne
jedoch auf diese Anzahl beschränkt zu sein. Im allgemeinen
wird die Drehbewegung der Elektromagneten glatter mit
ansteigender Anzahl von Elektromagneten. Der Eisenzylinder 4
hat einen Außendurchmesser, der ein wenig kleiner als ein
Innendurchmesser von jedem ringförmig angeordneten
Elektromagneten ist. Die Welle 5 umfaßt eine Hauptwelle 5a,
die in dem Mittelpunkt des Eisenzylinders 4 angeordnet ist,
und die exzentrischen Wellen 5b, die einen kleineren
Durchmesser als die Hauptwelle 5a aufweisen und an den beiden
Enden der Hauptwelle 5a zur Verfügung gestellt sind. Der
Eisenzylinder 4 und die Hauptwelle 5a sind koaxial
positioniert, daher arbeitet die Hauptwelle 5a wie ein
Kurbelwellenhubzapfen, und die exzentrischen Wellen 5b
arbeiten wie Kurbelwellen.
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Der Elektromotor mit solch einer Anordnung wird wie folgt
betrieben:
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Der elektrische Stromschaltkreis 8 legt Strom an die
Elektromagneten 1a, 1b, 1c... so an, daß die Elektromagneten
1a, 1b, 1c... nacheinander betrieben werden, wodurch der
Eisenzylinderbereich 4a nacheinander von den Elektromagneten
1a, 1b... angezogen wird, so daß der Eisenzylinder 4 die
Schwankung oder Drehbewegung durchführt. Demgemäß bilden die
exzentrischen Wellen 5b Drehachsen, wobei die durch die
Drehbewegung hervorgerufene mechanische Kraft oder Leistung
von den exzentrischen Wellen 5b, die als eine Antriebsquelle
agieren, abgegriffen wird. Die Anziehungskraft wird stark an
dem Bereich des Eisenzylinders erzeugt, der am nächsten an
einem Bereich 4a liegt, in welchem die Elektromagneten 1a,
1b... und der Eisenzylinder 4 in Kontakt miteinander gebracht
werden. Direkt nachdem der Bereich 4a des Eisenzylinders 4 an
dem Mittelpunkt 0 des Elektromagneten 1a ankommt, wird der
Elektromagnet 1b mit Energie versorgt, während der
Elektromagnet 1a gleichzeitig entmagnetisiert wird. Direkt
nachdem der Bereich 4a des Eisenzylinders 4 durch den
Elektromagneten 1b angezogen wird und an dem Mittelpunkt 0 des
Elektromagneten 1b ankommt, wird der Elektromagnet 1c mit
Energie versorgt, während der Elektromagnet 1b gleichzeitig
entmagnetisiert wird. Die Elektromagneten 1d, 1e... werden auf
gleiche Weise nacheinander betrieben, mit Energie versorgt und
entmagnetisiert.
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Wenn der elektrische Stromschaltkreis 8 den Strom an die drei
Elektromagneten 1a, 1b, 1c gleichzeitig anlegt, um dadurch
simultan die drei Elektromagneten 1a, 1b, 1c mit Strom zu
versorgen, wird direkt nachdem der Bereich 4a des
Eisenzylinders 4 an dem Mittelpunkt 0 des Elektromagneten 1a
ankommt, der Elektromagnet 1d, der dem letzten mit Strom
versorgten Elektromagneten 1c folgt, mit Strom versorgt,
während der Elektromagnet 1a gleichzeitig entmagnetisiert
wird. Direkt nachdem der Bereich 4a des Eisenzylinders 4 von
dem Elektromagneten 1b angezogen wird und an dem Mittelpunkt 0
des Elektromagneten 1b ankommt, wird der Elektromagnet 1e mit
Strom versorgt, während der Elektromagnet 1b gleichzeitig
entmagnetisiert wird. Wenn solche Handlungsweisen nacheinander
für die Elektromagneten 1f, 1g... wiederholt werden, wird der
Eisenzylinder 4 in Drehbewegung versetzt.
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Bei so wiederholt werdenden Drehbewegungen wird die Drehkraft
oder mechanische Kraft an den exzentrischen Wellen 5b der
Welle 5, die in dem Mittelpunkt des Eisenzylinders 4 vorhanden
ist, abgegriffen. Jedoch, insofern wie die exzentrischen
Wellen 5b exzentrisch bezüglich der Hauptwelle 5a sind, ruft
die Hauptwelle 5a eine Zentrifugalkraft hervor, wenn sie
gedreht wird. Demgemäß wird die Drehgeschwindigkeit
zufriedenstellenderweise erhöht, sobald die Hauptwelle 5a
begonnen hat, sich zu drehen. Jedoch, für den Fall, daß sich
die Hauptwelle 5a nicht gleichmäßig dreht, bis die Hauptwelle
5a damit beginnt, sich aus einem statischen Zustand zu drehen,
kann ein Gewicht 10, welches bezüglich seines Gewichts
justierbar ist, an die Hauptwelle 5a so angebracht werden, daß
sich die Hauptwelle 5a gleichmäßig dreht, wie in Fig. 2
mittels einer imaginären Linie gezeigt.
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Wie oben im Detail beschrieben, wird der innerhalb der
Elektromagneten 1a, 1b... angeordnete Bereich 4a des
Eisenzylinders nacheinander von den ringförmig um eine mittige
Achse angeordneten Elektromagneten 1a, 1b... angezogen, wenn
die Elektromagneten nacheinander, zumindest einer zu einer
Zeit, mit Strom versorgt werden, um dadurch den Eisenzylinder
4 in Drehbewegung zu versetzen. Mittels fortlaufender
Drehbewegung wird eine mechanische Kraft oder Leistung erzeugt
und an den an beiden Seiten der Hauptwelle 5a angeordneten
exzentrischen Wellen 5b abgegriffen. Daher kann die
Drehbewegung als eine Antriebsquelle benutzt werden. Demgemäß
ist es möglich, insofern als der Eisenzylinder durch die
Anziehungskraft innerhalb der ringförmig angeordneten
Elektromagneten gedreht werden kann, eine große Leistung von
der Leistungswelle, nämlich, von den exzentrischen Wellen
innerhalb einer kurzen Zeitperiode mit einer geringen
elektrischen Kraft oder Leistung abzugreifen. Außerdem, da der
Elektromotor der gegenwärtigen Erfindung einen einfachen
Aufbau aufweist und eine geringe Anzahl von Teilen benötigt,
kann der Elektromotor der gegenwärtigen Erfindung leicht und
mit niedrigen Kosten hergestellt werden, und die Benutzung
desselben ist mit einem geringen Ärgeraufwand verbunden.
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Obwohl die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform
mit einem bestimmten Grad an Eigentümlichkeit beschrieben
worden ist, ist es zu verstehen, daß viele Variationen und
Änderungen gemäß der Erfindung möglich sind, ohne den Rahmen
derselben zu verlassen.
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Die in der vorangegangenen Beschreibung, in den Ansprüche
und/oder in den beiliegenden Zeichnungen offenbarten Merkmale
können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für
die Verwirklichung der gegenwärtigen Erfindung in ihren
verschiedenen Ausführungsbeispielen wesentlich sein.