Warning: fopen(111data/log202004050416.log): failed to open stream: No space left on device in /home/pde321/public_html/header.php on line 107

Warning: flock() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 108

Warning: fclose() expects parameter 1 to be resource, boolean given in /home/pde321/public_html/header.php on line 113
Elektromagnetischer Antrieb für Ventilatoren, Gebläse oder Drehflügler (wie Hubschrauber) - Dokument DE202006010230U1
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE202006010230U1 09.11.2006
Titel Elektromagnetischer Antrieb für Ventilatoren, Gebläse oder Drehflügler (wie Hubschrauber)
Anmelder Hammerla, Oswald Jürgen, 71032 Böblingen, DE
Vertreter Blutke, K., Dipl.-Ing., Pat.-Anw., 71032 Böblingen
DE-Aktenzeichen 202006010230
Date of advertisement in the Patentblatt (Patent Gazette) 09.11.2006
Registration date 05.10.2006
Application date from patent application 01.07.2006
IPC-Hauptklasse H02K 41/03(2006.01)A, F, I, 20060701, B, H, DE
IPC-Nebenklasse H02K 7/14(2006.01)A, L, I, 20060701, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen elektromagnetischer Antrieb für Ventilatoren, Gebläse oder Drehflügler (wie Hubschrauber). Dieser Antrieb arbeitet nach dem Prinzip eines modifizierten Linearmotors mit einem berührungsfrei rotierbaren Reifen. Unter einem Ventilator (Lüfter) und einem Gebläse wird eine Arbeitsmaschine zum Fördern oder Verdichten von Luft oder anderen Gasen verstanden. Ventilatoren weisen ein Druckverhältnis (Enddruck:Anfangsdruck) unter 1:1, Gebläse über 1:1 auf. Radiallüfter und Kreiselgebläse haben umlaufende mit Schaufeln besetzte Räder.

Drehflügler, hierzu zählen insbesondere Hubschrauber, sind Luftfahrzeuge ohne Tragflächen; sie erhalten ihren Auftrieb durch Hubschrauben, bei denen horizontal umlaufenden Blätter von einer gemeinsamen (oftmals in einem gewissen Bereich schwenkbaren) Achse angetrieben werden.

In dem Buch „Magnetbahn Transrapid" (Hestra-Verlag Darmstadt, 1989, ISBN 3-7771-0208-3) ist die prinzipielle Wirkungswweise des Transrapids als Magnetschwebebahn erläutert:

Die Magnet-Schwebebahn weist ein berührungsfrei arbeitendes Trag-, Führungs- und Antriebs-System auf. Das Trag-System arbeitet nach dem Prinzip des elektromagnetischen Schwebens (EMS).

Es beruht auf den anziehenden Kräften der im Fahrzeug angeordneten einzeln geregelter Elektromagnete und den am Fahrweg angeordneten ferromagnetischen Reaktionsschienen (Statorpakete).

Dabei ziehen die Trag(Elektro)magnete 6-4 den Profil-Körper (Fahrzeug) 6-0 von unten an den Fahrweg (Träger) 6-1 heran, die Führungs(Elektro)magnete 6-2 halten es seitlich in der Spur (6).

Das elektromagnetische Schweben beruht auf dem Wechselspiel zwischen einem Elektromagneten, der in ständigem Wechsel ein- und ausgeschaltet wird, und der Schwerkraft; hierdurch kann ein vom Magneten anzuziehendes Eisenstück in einen vibrierenden nahezu stabilen Schwebezustand geraten.

Die horizontal wirkenden Führungs-Elektromagnete 6-2 halten den Profil-Rörper 6-0 in Mittellage.

Ein elektronisches Regelsystem sorgt dafür, daß das Fahrzeug in einem gleichbleibenden Abstand an seinen Fahrzeug-Schienen schwebt.

Als berührungsfreies Antriebssystem dienen AntriebsElektromagnete 6-3 in Form eines (synchronen) Längsstator-Linear-Motors, bei dem als primärer Antriebsteil ferromagnetische Statorpakete mit dreiphasiger Wanderfeldwicklung im Fahrweg installiert sind.

In den Wicklungen des im Fahrweg eingebauten Motorteils wird ein elektromagnetisches Wanderfeld erzeugt, von dem das Fahrzeug durch seine als Erregerteil wirkenden Tragmagnete 6-4 quasi mitgezogen wird.

Der Antriebsschub läßt sich hierbei mit Hilfe einer Veränderung von Stärke und Frequenz des Drehstroms stufenlos einstellen. Wird die Schubrichtung umgedreht durch Umpolen des Magnetfeldes, wird aus dem Antrieb eine ebenfalls berührungsfrei arbeitende Bremse.

Zur Vermeidung von Energieverlusten ist der Lang-Stator-Linearteil im Fahrweg in einzelne Abschnitte unterteilt, von denen immer nur diejenigen eingeschaltet sind, in denen sich das Fahrzeug befindet.

Die Energieversorgung für das Trag- und Führungssystem erfolgt berührungsfrei über Lineargeneratoren in den Tragmagneten und über Bordbatterien.

In dem Buch „TRANSRAPID Technik und Einsatz von Magnetschwebebahnen, transpress Verlag 2002, Stuttgart, Dr.-Ing. Horst Götzke, ISBN 3-613-71155-9) ist das Trage-, Führungs- und Antriebs-Prinzip der Magnetschwebebahn „Transrapid" sinngemäß wie folgt beschrieben:

  • Trageprinzip: Wenn der Strom der Tragmagnete (Elektromagnete) mit hoher Frequenz an und ausgeschaltet wird, wird in ständigem Wechsel das Fahrzeug nach oben gezogen, während es danach durch Wirkung der Schwerkraft wieder nach unten abfällt – dieses Wechselspiel zwischen der nach oben wirkenden Anziehungskraft der Elektromagnete und der nach unten wirkenden Schwerkraft führt zu einem berührungslosen stabilen Schwebezustand des Fahrzeugs an der Schiene.
  • Antriebsprinzip: Die linearen Stator-Elektromagnete werden fortlaufend in der Art eines Drehstromes vernetzt und bewirken dadurch ein lineares Mitziehen der ebenfalls linearisierten (und gleichzeitig als Tragmagnete wirkenden) Rotor-Elektromagnete. Durch das magnetische Wanderfeld wird so die lineare Bewegung des Profilkörpers direkt erzeugt.
  • Führungsprinzip: Um beim bewegten Profilkörper (durch Wind, in Kurven oder bei Schräglage) ein Anecken der Seiten des Profilkörpers an den die Fahrwegflanken zu verhindern, sind an den Innenseiten des Profilkörpers Führungs-Elektromagnete installiert, die ähnlich wie die Tragmagnete, jedoch horizontal wirken und den Profilkörper in Mittelalge halten. Die Führungsmagnete werden ebenfalls mit hoher Frequenz aktiviert.

Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß neben dem Prinzip des Tragens durch Anziehung auch das abstoßende Prinzip (des Stützens) möglich ist, bei dem sich gleiche Pole von Elektromagneten abstoßen. Hierbei werden auf einem Träger nach oben weisende und von einem Profilkörper nach unten weisende Elektromagnete gleichpolig magnetisiert. Bei Stromfluß erfolgt Abstoßung, bei Stromausschaltung fällt der Profilkörper nach unten. Bei entsprechender Frequenz und Amplitude der Strompulse kann ein vibrierender Schwebezustand erreicht werden.

In dem Buch „Transformatoren und Elektrische Maschinen; Verlag EUROPA-Lehrmittel; 2. Auflage ISBN 3-8085-5002-3" ist zum Verständnis des (Drehstrom-) Linearmotors (auf den Seiten 140, 141) folgendes ausgeführt:

„Zum Verständnis des Linearmotors denkt man sich den Ständer eines Kurzschlußläufermotors am Umfang aufgeschnitten und in die Länge gestreckt. Wenn die in eine Ebene gestreckte Drehstromwicklung mit Drehstrom gespeist wird, so bewegen sich die Pole in gleicher Richtung .... Aus dem magnetischen Drehfeld eines üblichen Drehstrommotors ist also ein magnetisches Wanderfeld geworden.

Als Induktor wird der Teil des Linearmotors bezeichnet, der dem Ständer eines Drehstrommotors entspricht. (Bild 2 der Veröffentlichung, hier 7). Er besteht aus einem Induktor-Blechpaket mit ... Nuten und einer in diese eingelegten Drehstromwicklung. Es können zwei gegenüberliegende Induktoren (7-1, 7-2) verwendet werden ... oder nur ein einzelner Induktor .... Der Anker (7-0) ist zwischen den beiden Induktoren angeordnet. Er besteht aus einem massiven Leiter, z.B. aus Aluminium. Besteht der Anker" aus einem ferromagnetischen Werkstoff, „ so ist nur ein einziger Induktor erforderlich. Durch den magnetischen Anker können nämlich die magnetischen Feldlinien des Induktors durch den Anker zum nächsten Pol desselben Induktors geleitet werden.

In der Drehstromwicklung des Induktors wird durch den Drehstrom ... ein magnetischen Wanderfeld erzeugt. Dadurch werden im Anker kräftige Wirbelströme induziert. Die Wirbelströme sind so gerichtet, daß nach der Lenzschen Regel das Vorbeieilen des Wanderfeldes geschwächt wird. Deshalb bewegt sich der Anker in Richtung des Wanderfeldes.

Beim Linearmotor bewirken die Wirbelströme im Anker zusammen mit dem Wanderfeld des Induktors eine Kraft auf den Anker in Richtung des Wanderfeldes. Beim Linearmotor kann der Induktor befestigt sein und der Anker beweglich oder aber der Anker ist fest und der Induktor beweglich."

In dem Lehrbuch von Prof. Dr.-Ing. Ali Farschtschi „Elektromaschinen in Theorie und Praxis VDE Verlag, Berlin, Offenbach ISBN 3-8007-2563-0 © 2001" sind auf Seite 440 Linearantriebe wie folgt beschrieben:

„Die mechanische Kraftverbindung zwischen Fahrzeugaufbau und Rad besteht bei Linearantrieben nicht mehr, da die Schubkraft berührungslos mit Hilfe des magnetischen Feldes direkt in den Fahrzeugrädern erzeugt wird .... Trennt man die Maschine an beliebiger Stelle auf und wickelt den Ständer und den Läufer in der Ebene ab, wird aus dem ursprünglichen Drehfeld ein Wanderfeld, die magnetischen Pole laufen linear durch den Luftspalt (8A-3; 8B-3). Das Wanderfeld induziert in den Läuferspulen Spannungen, die entsprechende Ströme treiben und mit dem Feld das Drehmoment bilden.

Bezüglich des Aufbaus gibt es grundsätzlich zwei Ausführungsmöglichkeiten

  • a) Variante mit kurzer Wicklung 8A-1 und langer (Kupfer)-Schiene 8A-2 (Bild 11.2a, hier 8A)
  • b) Variante mit langer Wicklung 8B-1 und kurzer (Kupfer)-Schiene 8B-2 (Bild 11.2b, hier 8B).

Dabei ist die Schiene der Anker der Linearantriebe. Bei der Variante a) liegt die lange Schiene (Ständer) längs der gesamten Strecke, die dreisträngige kurze Wicklung (Läufer) ist an den Waggons installiert.

Bei der Variante b) wird die dreisträngige lange Wicklung (Ständer) längs der Fahrstrecke verlegt, auf der kurzen Schiene (Läufer) werden die Waggons angebracht.

Bei den Linearmotoren gibt es auch die symmetrischen und unsymmetrischen Ausführungen. Bei der symmetrischen Ausführung wird die Schiene beidseitig von der Wicklung umgeben, Bei der asymmetrischen Ausführung liegt die Wicklung nur auf einer Seite der Schiene, und der Fluß wird durch den Eisenrückschluß (8-0) geschlossen .... Auch ein geschlossener Fahrweg ist möglich, wenn der Kurvenradius groß gegen die länge des Fahrzeuges ist. Hielte man die gesamte Anordnung des gekrümmten Linearmotors aufgerichtet und gedanklich das Linearfahrzeug fest, so würde die Schiene zwangsläufig rotieren. Betrachtet man die Schiene als einen sich drehenden Reifen und integriert diesen in die Felge eines Fahrzeugrades, so liegt eine gekrümmte Linearmaschine für den berührungslosen Antrieb von Fahrzeugen auf Rädern vor."

Hierdurch ist ein kreisförmig gekrümmter Linearmotor mit einem sich berührungslos drehenden Schienenreifen mit einer realen Achse) beschrieben (zum Antrieb von Fahrzeugrädern).

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen neuartigen elektromagnetischen Antrieb insbesondere für Ventilatoren, Gebläse und Drehflügler wie Hubschrauber vorzusehen.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 oder 5 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Unteransprüche gekennzeichnet.

Der Kern der Erfindung bezieht sich auf einen modifizierten Linearmotor mit einem elektromagnetischen Wanderfeld, bei dem die Schiene als geschlossener Reifen (ringförmiger Körper) ausgeführt ist, welcher berührungslos rotiert und durch eine feste Anordnung kreisring(segment)förmig angeordneter Antriebs-Elektromagnete angetrieben wird. Dabei sind am rotierenden Reifen nach innen oder außen weisende Schaufel-Elemente für Gebläse oder Ventilatoren angeordnet zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums bzw. nach innen oder außen weisende Propeller-Flügel angeordnet zur Erzeugung eines Auftriebs für Drehflügler, wie Hubschrauber.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

1 eine ausschnittsweise schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen berührungslos rotierenden Reifens mit nach außen weisenden Schaufel-Elementen zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums;

2 eine ausschnittsweise schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen berührungslos rotierenden Reifens mit nach innen weisenden Schaufel-Elementen zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums;

3 eine Aufsicht auf den rotierbaren Reifen gemäß 2 mit schematisiert dargestellten ober- bzw. unterhalb des Reifens angeordneten Trag/Stütz-Elektromagneten, mit an der Außenseite des Reifens angeordneten Antriebs-Elektromagneten und Führungs-Elektromagneten.

4A eine auschnittsweise schematische perspektivische Darstellung eines Reifens (ohne Darstellung der Elektromagnete) ähnlich 1 mit einer Vielzahl nach außen weisenden Schaufel-Elementen zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums;

4B eine auschnittsweise schematische perspektivische Darstellung eines Reifens (ohne Darstellung der Elektromagnete) mit nach innen weisenden Propeller-Flügel-Elementen.

5 eine schematische ausschnittsweise Teilansicht eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebs mit zwei konzentrisch angeordneten fest miteinander verbundenen berührungslos rotierenden Reifen (ohne Darstellung der Elektromagnete zum Antrieb bzw. Führen und Stützen/Tragen) und mit zwischen den Reifen angeordneten und fest mit diesen verbundenen schematisiert dargestellten Schaufel-Elementen zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums bzw. Propeller-Flügel-Elementen.

6 Prinzip-Darstellung für die Wirkungsweise des Transrapids als Magnetschwebebahn nach dem Stand der Technik mit einem berührungsfrei arbeitenden Trag-, Führungs- und Antriebs-System unter Anwendung des Linearmotor-Prinzips;

7 Schematische Darstellung eines Linearmotors mit zwei Induktoren nach dem Stand der Technik;

8A schematische Darstellung eines Linearantriebs mit kurzer Wicklung und langer Schiene nach dem Stand der Technik;

8B schematische Darstellung eines Linearantriebs mit langer Wicklung und kurzer Schiene nach dem Stand der Technik.

1 zeigt eine ausschnittsweise schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebs mit einem berührungslos rotierenden Reifens 1 mit nach außen weisenden Schaufeln für Gebläse oder Ventilatoren zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums.

Der Reifen 1 wird mittels eines elektromagnetischen Wanderfeldes angetrieben wird. Er enthält ferromagnetisches Material. Die Antriebs-Elektromagnete 2 sind innerhalb des Reifens 1 kreisring(segment)förmig verteilt angeordnet und in Betrieb durch einen Luftspalt 3 von dem Reifen 1 beabstandet. Die Antriebs-Elektromagnete werden mit einem sich in Richtung Dw fortbewegenden elektromagnetischen Wanderfeld beaufschlagt, welches den Reifen in Rotationsrichtung Dr „ mitzieht".

Oberhalb oder/und unterhalb des Reifens 1 sind Trag(4)- oder Stütz(5)-Elektromagnete angeordnet, welche mit einer Spannung wechselnder Frequenz und gegebenenfalls auch wechselnder Amplitude beaufschlagbar sind, um den rotierenden Reifen 1 in einem Schwebezustand zu halten. Zwischen Reifen 1 und den Trag(4)- oder Stütz(5)-Elektromagnetem ist in Betrieb ein Luftspalt 7 bzw. 6 ausgebildet.

Die Trag(4)- oder Stütz(5)-Elektromagnete sind über bzw. unter dem Reifen 1 kreisring(segment)förmig verteilt angeordnet.

In 1 sind aus Vereinfachungsgründen nur jeweils ein Antriebs(2)-, und nur ein Trag(4)- bzw. Stütz(5)-Elektromagnet dargestellt. Aus Vereinfachungsgründen sind nur zwei Schaufel-Elemente S1 und S2 gezeigt. Auf eine genaue Darstellung ihrer Form und ihrer Verwindung wird verzichtet.

Innerhalb des Reifens 1 sind – kreisring(segment)förmig verteilt- Führungs-Elektromagnete (nicht dargestellt) zur Kompensation einer unerwünschten horizontalen Achs(A)verschiebung des rotierenden Reifens 1 angeordnet.

Der Reifen hat einen nach außen weisenden Vorsprung 1P.

An dem Reifenvorsprung 1P sind nach außen weisende Schaufel-Elemente S1 und S2 u.a.m. angeordnet. Diese können auch direkt am Reifen (ohne Vorsprung) angeordnet sein. Die Schaufelelemente sind über den ganzen Umfang des Reifens verteilt angeordnet.

Anstelle der Schaufel-Elemente können auch Propeller-Fügel zur Erzeugung eines Auftriebs für Drehflügler, wie Hubschrauber, vorgesehen werden.

Die Schaufel- bzw. Propeller-Flügel-Elemente können form- und/oder kraftschlüssig mit dem Reifen 1 verbunden sein, sofern sie nicht ohnehin zusammen mit dem Reifen einstückig hergestellt werden.

Die Schaufel- bzw. Propeller-Flügel-Elemente können im äußeren freien Bereich des Reifens in radialer Richtung D1, in schräger Richtung D2 zur gedachten Rotationsachse A oder auch parallel zur Achse A in Richtung D3 ausgerichtet sein.

Der Vorsprung 1P kann ringförmig ausgebildet sein; es können auch mehrere ringsegmentförmige Vorsprungselemente vorgesehen sein.

Die Antriebs-, Trag-, Stütz- und Führungs-Elektromagnete arbeiten analog zu den Antriebs-, Trag-, Stütz- und Führungs-Elektromagneten in den Linearmotoren wie im Zusammenhang mit der Schilderung des Standes der Technik beschrieben.

2 zeigt eine ausschnittsweise schematische perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebs mit einem berührungslos rotierenden Reifens 1*, welcher mittels eines elektromagnetischen Wanderfeldes angetrieben wird.

Der Reifen 1* enthält ferromagnetisches Material. Die Antriebs-Elektromagnete 2* sind außerhalb des Reifens 1*kreisring(segment)förmig verteilt angeordnet und im Betrieb durch einen Luftspalt 3* von dem Reifen 1* beabstandet. Die Antriebs-Elektromagnete werden mit einem sich in Richtung Dw* fortbewegenden elektromagnetischen Wanderfeld beaufschlagt, welches den Reifen in Rotationsrichtung Dr* „ mitzieht". Oberhalb oder/und unterhalb des Reifens 1* sind Trag(4*)- und/oder Stütz(5*)-Elektromagnete angeordnet, welche mit einer Spannung wechselnder Frequenz und gegebenenfalls auch wechselnder Amplitude beaufschlagbar sind, um den rotierenden Reifen 1* in einem Schwebezustand zu halten, für den zwischen Reifen 1* und den Trag(4*)- oder Stütz(5*)-Elektromagnetem ein Luftspalt 7* bzw. 6* ausgebildet ist.

Die Trag(4*)- oder Stütz(5*)-Elektromagnete sind über bzw. unter dem Reifen 1* kreisring(segment)förmig verteilt angeordnet.

In 2 sind aus Vereinfachungsgründen nur jeweils ein Antriebs(2*)-, und nur ein Trag(4*)- bzw. Stütz(5*)-Elektromagnet gezeigt.

Außerhalb des Reifens 1* sind, kreisring(Segment)förmig verteilt, Führungs-Elektromagnete (nicht dargestellt) zur Kompensation einer unerwünschten horizontalen Achs(A*)verschiebung des rotierenden Reifens 1* angeordnet Der Reifen weist einen nach innen weisenden Vorsprung 1P* auf, an welchem nach innen weisende Schaufel-Elemente S1*, S2* u.am. angeordnet sind.

Aus Vereinfachungsgründen sind nur zwei Schaufel-Elemente S1* und S2* gezeigt. Auf eine genaue Darstellung ihrer Form und ihrer Verwindung wurde verzichtet.

Die Schaufel-Elemente können auch direkt am Reifen (ohne Vorsprung) angeordnet sein. Die Schaufelelemente sind über den ganzen Umfang des Reifens verteilt angeordnet.

Anstelle der Schaufel-Elemente können auch Propeller-Fügel zur Erzeugung eines Auftriebs für Drehflügler, wie Hubschrauber, vorgesehen werden.

Die Schaufel- bzw. Propeller-Flügel- Elemente können form- und/oder kraftschlüssig mit dem Reifen 1* verbunden sein, sofern sie nicht ohnehin zusammen mit dem Reifen einstückig hergestellt werden.

Die Schaufel- bzw. Propeller-Flügel- Elemente können im inneren freien Bereich des Reifens in radialer Richtung D1*, in schräger Richtung D2* zur Achse A* oder auch parallel zur Achse A* des Reifens in Richtung D3* ausgerichtet sein.

3 zeigt eine Aufsicht auf den rotierbaren Reifen gemäß 2.

Die ober- bzw. unterhalb des Reifens 1* angeordneten Halte- bzw. Trag-Elektromagneten 4*-1, 4*-2, 4*-3, 4*-4 sind schematisiert dargestellt, ebenso die an der Außenseite des Reifens 1* angeordneten Antriebs-Elektromagnete 2*-1, 2*-2, 2*-3, 2*-4 und die an der Außenseite des Reifens 1* angeordneten Führungs-Elektromagnete 7*-1, 7*-2, 7*-3, 7*-4. Die Antriebs-Elektromagneten 2*-1, 2*-2, 2*-3, 2*-4 sind kreisringsegmentförmig verteilt angeordnet.

Sie können entweder eine geschlossene ringförmige Stator-Anordnung (nicht dargestellt) bilden oder auch Kreisring-Segmente bilden, welche auf einer Kreisbahn verteilt und voneinander beabstandet angeordnete sind.

Analoges gilt auch für die Halte-Trag-Elektromagnete 4*-1, 4*-2, 4*-3, 4*-4 oder für die auf der Außenseite des Reifens 1* angeordneten Führungs-Elektromagnete 7*-1, 7*-2, 7*-3, 7*-4. Diese können auch auf den Antriebs-Elektromagneten oder zwischen den Kreisring-Segmenten der Antriebs-Elektromagnete angeordnet werden.

4A zeigt eine auschnittsweise schematisch perspektivische Darstellung eines rotierenden Reifens 1' mit nach außen weisenden Schaufel-Elementen S1', S2', etc. ähnlich 1.

Aus Übersichtsgründen sind die Führungs-Elektromagnete und die Antriebs- und Trag- bzw. Stütz-Elektromagnete nicht dargestellt. Anstelle der Schaufel-Elemente können auch Propeller-Flügel-Elemente vorgesehen sein.

Die Schaufel- bzw. Propeller-Flügel-Elemente sind derart ausgebildet und am Reifen befestigt, daß bei Rotation des Reifens 1' ein Luftstrom in Richtung DA' entsteht.

Für eine feste, den rotierenden Reifen umfassende Anordnung, die fest mit dem Boden verbunden ist, ergibt sich dadurch bei entsprechender Führung des Luftstroms in einem abgegrenzten Luftstrom-Kanal und bei Verwendung entsprechender Schaufel-Elemente ein Gebläse/Ventilator.

Für eine im Luftraum frei bewegliche, den rotierenden Reifen umfassende Anordnung, ergibt sich bei Verwendung entsprechender Propeller-Flügel-Elemente – analog zu einem Propeller-Hubschrauber- der Antrieb für ein Fluggerät.

4B zeigt eine auschnittsweise schematisch perspektivische Darstellung eines rotierenden Reifens 1'' mit nach innen weisenden Propeller-Flügel-Elementen F1, F2, F3, F4, F5, etc.

Aus Übersichtsgründen sind die Führungs-Elektromagnete, Antriebs- und Trag- bzw. Stütz-Elektromagnete nicht dargestellt. Anstelle der Propeller-Flügel-Elemente können auch Schaufel-Elemente vorgesehen sein.

Die Propeller-Flügel-Elemente sind derart ausgebildet und am Reifen 1'' befestigt, daß bei Rotatation des Reifens ein Luftstrom in Richtung DA'' entsteht.

Für eine im Luftraum frei bewegliche, den rotierenden Reifen umfassende Anordnung, ergibt sich bei Verwendung entsprechender Propeller-Flügel-Elemente – analog zu einem Propeller-Hubschrauber- der Antrieb für ein (Drehflügler)-Fluggerät.

Zur Energie-Versorgung der an Bord des Fluggerätes befindlichen Antriebs-, Trag- bzw. Stütz- und Führungs-Elektromagnete kann eine ebenfalls an Bord anzuordnende Brennstoffzelle eingesetzt werden, wobei sich Brennstoffzellen durch ein für Fluggeräte gewünschtes niedriges Gewicht auszeichnen.

Unter Brennstoffzellen (Brennstoffelementen) werden (s. Brockhaus Enzyklopädie, 21. Auflage, Band 4/Verlag F.A. Brockhaus, Leipzig, Mannheim) elektrische Stromquellen verstanden, in denen durch elektrochemische Oxydation („kalte Verbrennung") chemische Energie direkt in elektrische Energie umgewandelt wird. Im Unterschied zu Batterien liegen in Brennstoffzellen die chemischen Energieträger gasförmig vor, d.h., sie können kontinuierlich zugeführt werden, so daß eine Brennstoffzelle kontinuierlich Strom erzeugen kann. In der klassischen Brennstoffzelle wird Wasserstoff mit Sauerstoff oxydiert.

Für eine feste, den rotierenden Reifen umfassende Anordnung, die fest mit dem Boden verbunden ist, ergibt sich bei entsprechender Führung des Luftstroms vorzugsweise in einem abgegrenzten Luftstrom-Kanal und bei Verwendung entsprechender Schaufel-Elemente ein Gebläse/Ventilator.

Der Querschnitt des rotierenden Reifens kann über die Darstellung in 1, 2 und 3 , 4A und 4B hinausgehend, eine beliebige Form haben, welcher die Elektromagnete zur Ausbildung eines „Luftspalts" angepaßt sein müssen. So ist auch ein kreisförmiger oder dreieckförmiger Querschnitt möglich.

5 zeigt eine schematische ausschnittsweise Teilansicht eines erfindungsgemäßen elektromagnetischen Antriebs mit zwei konzentrisch angeordneten fest miteinander verbundenen berührungslos rotierenden Reifen I und II. Aus Vereinfachungs- und Übersichtsgründen sind die Elektromagnete zum Antrieb bzw. zum Führen und Stützen/Tragen der Reifen I und II nicht dargestellt. Diese können nahe drt Reifen I und II oder auch nur nahe eines dieser Reifen angeordnet sein.

Zwischen den Reifen I und II sind fest mit diesen verbundene Schaufel-Elementen E1, E2, E3 zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums bzw. Propeller-Flügel-Elemente P1, P2, P3 angeordnet.

Diese Schaufel- bzw. Propeller-Flügel-Elemente sind aus Vereinfachungsgründen stark schematisiert dargestellt, d.h. ohne Herausstellung der für die Erzeugung eines Luftstroms erforderlichen gekrümmten Schaufeln bzw. typischen Propellerform.

Die Schaufel-Elemente bzw. Propeller-Flügel-Elemente sind an ihren Enden fest mit den beiden Reifen I und II verbunden. Es sind jedoch auch Ausführungen denkbar, bei denen die Schaufel-Elemente bzw. Propeller-Flügel-Elemente nur an einem ihrer Enden mit einem der beiden Reifen verbunden sind und die Verbindung der Reifen durch Stege (nicht dargestellt) erfolgt. Desweiteren sind auch Ausführungen mit mehr als zwei konzentrisch angeordneten fest miteinander verbundenen Reifen denkbar, zwischen denen die Schaufel-Elemente bzw. Propeller-Flügel-Elemente angeordnet sind. Hierbei würden vorzugsweise ein äußerer Reifen oder die beiden äußeren Reifen mit Elektromagneten zum Antrieb und Führen versehen werden, während die Elektromagnete zum Tragen/Stützen an allen Reifen angeordnet werden können.


Anspruch[de]
Elektromagnetischer Antrieb,

welcher nach dem Prinzip eines modifizierten Linearmotors für einen berührungsfrei bewegbaren ringförmigen um seine gedachte Achse rotierbaren Körpers arbeitet und welcher metallisches, vorzugsweise ferromagnetisches Material enthält,

mit kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig verteilten und im Betrieb durch einen Spalt vom ringförmigen Körper beabstandet angeordneten Antriebs-Elektromagneten, die mit ein umlaufendes Wanderfeld bedingenden Drehstrom derart beaufschlagbar sind,

daß auf den ringförmigen Körper durch das auf ihn einwirkende magnetische Feld der Antriebs-Elektromagnete eine Kraft in Richtung des Wanderfeldes ausgeübt wird,

und mit kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig verteilten und im Betrieb durch einen Spalt vom ringförmigen Körper beabstandet angeordneten Trag- und/oder Stütz-Elektromagneten, durch welche der ringförmige Körper in einem schwebefreien Zustand haltbar ist, obei die Spulen dieser Trag- und/oer Stütz-Elektromagnete mit einer Wechselspannung veränderbarer Frequenz beaufschlagbar sind und wobei durch das auf den ringförmigen Körper einwirkende elektromagnetische Feld dieser Trag- und/oder Stütz-Elektromagnete eine anziehende oder abstoßende Kraft wirkt,

dadurch gekennzeichnet,

daß der schwebefrei rotierbare ringförmige Körper (1, 1*) auf seiner der Rotationsachse (A, A*) abgewandten Außenseite bzw. auf seiner der Rotationsachse zugewandten Innenseite verbunden ist

mit Schaufel-Elementen (S1, S2, ....; S1*, S2*, ...) zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums oder mit Propeller-Flügel-Elementen (F1, F2, F3, F4, ...) zur Erzeugung eines Auftriebs für Drehflügler wie Hubschrauber in einem gasförmigen Medium.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Schaufel- bzw. Propeller-Flügel-Elemente radial, schräg oder parallel zur gedachten Rotations-Achse (A, A*) des ringförmigen Körpers (1, 1*) ausgerichtet sind. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2,

dadurch gekennzeichnet, daß

der ringförmige Körper (1, 1*) durch kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig verteilt und im Betrieb durch einen Spalt vom ringförmigen Körper beabstandet angeordnete Führungs-Elektromagnete in einer stabilen Rotationslage bezüglich seiner gedachten Rotationsachse (A, A*) haltbar ist,

wobei die Spulen dieser Elektromagnete mit einer Wechselspannung veränderbarer Frequenz beaufschlagbar sind und

wobei auf den ringförmigen-Körper (1, 1*) durch das auf ihn einwirkende elektromagnetische Feld der Elektromagnete eine anziehende oder abstoßende Kraft wirkt.
Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß für einen Antrieb mit Propeller-Flügel-Elementen (F1, F2, F3, F4, ...) zur Erzeugung eines Auftriebs für Drehflügler wie Hubschrauber in einem gasförmigen Medium zur Speisung der Elektromagnete eine Brennstoffzelle an Bord des Drehflüglers vorgesehen ist. Elektromagnetischer Antrieb,

welcher nach dem Prinzip eines modifizierten Linearmotors für einen berührungsfrei bewegbaren ringförmigen um seine gedachte Achse rotierbaren Körpers arbeitet und welcher metallisches, vorzugsweise ferromagnetisches Material enthält,

mit kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig verteilten und im Betrieb durch einen Spalt vom ringförmigen Körper beabstandet angeordneten Antriebs-Elektromagneten, die mit ein umlaufendes Wanderfeld bedingenden Drehstrom derart beaufschlagbar sind,

daß auf den ringförmigen Körper durch das auf ihn einwirkende magnetische Feld der Antriebs-Elektromagnete eine Kraft in Richtung des Wanderfeldes ausgeübt wird,

und mit kreisringförmig oder kreisringsegmentförmig verteilten und im Betrieb durch einen Spalt vom ringförmigen Körper beabstandet angeordneten Trag- und/oder Stütz-Elektromagneten, durch welche der ringförmige Körper in einem schwebefreien Zustand haltbar ist, obei die Spulen dieser Trag- und/oder Stütz-Elektromagnete mit einer Wechselspannung veränderbarer Frequenz beaufschlagbar sind und wobei durch das auf den ringförmigen Körper einwirkende elektromagnetische Feld dieser Trag- und/oder Stütz-Elektromagnete eine anziehende oder abstoßende Kraft wirkt,

gekennzeichnet durch mindestens zwei konzentrisch angeordnete und fest miteinander verbundene rotierbare ringförmige Reifen (I, II), von denen mindestens ein äußerer ringförmiger Reifen durch Antriebs-Elektromagneten antreibbar und durch Trag- und/oder Stütz-Elektromagnete in einem schwebefreien Zustand haltbar ist,

wobei zwischen den konzentrisch angeordneten Reifen Schaufel-Elemente (E1, E2, E3) zum Fördern oder Verdichten eines gasförmigen Mediums oder

Propeller-Flügel-Elemente (P1, P2, P3) zur Erzeugung eines Auftriebs für Drehflügler wie Hubschrauber in einem gasförmigen Medium angeordnet sind.
Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Rörper durch die Schaufel-Elemente bzw. Propeller-Flügel-Elemente oder durch Stege fest miteinander verbunden sind.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

  Patente PDF

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com