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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Antriebseinrichtung, welche durch
einen von einer Batterie gespeisten Elektromotor angetrieben wird
und die einen zum Aufladen der Batterie dienenden Generator aufweist.
Das Einsatzgebiet befindet sich in der Automobil- und in der Flugzeugindustrie.
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In
den letzten Jahren wurde große Aufmerksamkeit der Reduktion
von Schadstoffen gewidmet, die durch Automobile und andere Fahrzeuge
emittiert werden.
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Es
sind in diesem Zusammenhang viele technische Neuerungen und Verbesserungen
entstanden, die sich auf den Einsatz von Hybridfahrzeugen oder Elektrofahrzeugen
beziehen. Während die Antriebe der Hybridfahrzeuge neben
einem Elektromotor immer noch einen, Schadstoffe emittierenden, Verbrennungsmotor
enthalten, werden bei den Elektrofahrzeugen als Antriebsquelle nur
Elektromotoren verwendet.
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Diese
umweltfreundlichen Elektrofahrzeuge weisen allerdings auch Nachteile
gegenüber den mit einem Verbrennungsmotor ausgestatteten
Fahrzeugen auf. Da sie üblicherweise wieder aufladbare
Batterien als Energiespeicher verwenden, ist ihr Einsatzbereich
sehr beschränkt. Nach Absolvierung einer bestimmten Strecke
müssen die Batterien wieder aufgeladen werden, wobei eine
wesentliche Zeit für diese Batterieaufladung benötigt
wird.
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Dieser
Nachteil soll mit dem in
DD 147
081 angeführten Elektromotorenantrieb für
Kraftfahrzeuge beseitigt werden. Dieser Antrieb weist eine zweite Batterie
auf, die mittels eines Umschalters zugeschalten wird, wenn die erste
Batterie entladen ist. Damit kann das Kraftfahrzeug unabhängig
von der gespeicherten Energie in den Batterien angetrieben werden.
Dieser bekannte Antrieb weist einen Elektromotor auf, der von einem
Generator gespeist wird. Der Generator wird von einem weiteren Elektromotor, dem
Generatormotor, angetrieben. Dieser erhält seine Spannung
von der jeweiligen Batterie. Die andere Batterie wird in dieser
Zeit von einem Reststrom des Generators wieder aufgeladen.
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Mit
diesem Antrieb kann zwar die für die Batterieaufladung
außerhalb des Fahrbetriebes benötigte Zeit eingespart
werden. Die zusätzliche Batterie bringt aber neben zusätzlichen
Kosten auch ein größeres Gewicht der Antriebseinrichtung
mit sich. Auch wird hier ein zweiter Elektromotor benötigt.
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In
DE 26 02 224 A bestand
die Aufgabe darin, eine Antriebseinrichtung mit einem relativ geringem
Eigengewicht zu schaffen, wobei die beim Abbremsen von Fahrzeugen
frei werdende Energie zumindest teilweise gespeichert und zur Beschleunigung
von Fahrzeugen wieder abgegeben wird. Zur Lösung dieser
Aufgabe ist ein von einer Batterie gespeister Elektromotor über
ein Getriebe mit einer Antriebswelle verbunden, wobei die Batterie
mittels eines Ladegerätes aufladbar ist, das mit einem
Generator in Wirkverbindung steht, der mittels einer Kupplung mit
dem Elektromotor verbunden ist.
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Diese
Antriebseinrichtung weist einen aufwendigen Aufbau auf, wobei die
durch einen Messwertgeber gemessenen Größen an
eine Regeleinrichtung weitergegeben werden, wo sie als Steuerbefehle
an Kupplungen und Schalter zur Wirkung kommen.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Antriebseinrichtung, welche
durch einen von einer Batterie gespeisten Elektromotor angetrieben wird
und die einen zum Aufladen der Batterie dienenden Generator aufweist,
zu schaffen, die bei einfachem und kostengünstigem Aufbau
leicht zu transportieren und zu montieren ist.
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Erfindungsgemäß steht
ein mit einer Welle des Elektromotors drehfest verbundener erster
Propeller mit einem mit einer Welle des Generators drehfest verbundenen
zweiten Propeller in Wirkverbindung.
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Dabei
wird der Propeller des Generators durch einen von dem Propeller
des Elektromotors erzeugten Luftstrom angetrieben. Es ist aber auch möglich,
dass der Propeller des Generators durch einen von dem Propeller
des Elektromotors erzeugten Luftstrom und außerdem noch
durch den Fahrtwind angetrieben wird.
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Der
Elektromotor und der mit diesem verbundene erste Propeller sowie
der Generator und der mit diesem verbundene zweite Propeller sind
hierbei in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht.
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Der
Luftstrom ist innerhalb des Gehäuses zu dem Propeller des
Generators leitbar. Der erste Propeller ist vorzugsweise an der
dem Generator abgewandten Seite des Elektromotors auf der Welle
des Elektromotors und der zweite Propeller ist vorzugsweise an der
dem Elektromotor abgewandten Seite des Generators angeordnet. Der
erste Propeller kann ebenso an der dem Generator zugewandten Seite des
Elektromotors angeordnet sein. Der zweite Propeller kann auch an
der dem Elektromotor zugewandten Seite des Generators angeordnet
sein.
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Der
Elektromotor und der Generator können über eine
Kupplung miteinander verbunden sein. Es kann zwischen beiden aber
auch keine Verbindung vorhanden sein.
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Die
Batterie ist außerhalb des Gehäuses angeordnet
und über Verbindungskabel zum Zwecke der Energieeinspeisung
mit dem Elektromotor verbunden. Der Generator ist über
weitere Verbindungskabel zum Zwecke der Batterieaufladung ebenfalls mit
der Batterie verbunden.
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Ein
Motorgehäuse des Elektromotors und/oder ein Generatorgehäuse
des Generators kann/können auch stromlinienförmig
ausgebildet sein.
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In
dem Elektromotor und Generator aufnehmenden Gehäuse können
schlitzförmig ausgebildete Öffnungen für
den Eintritt des Fahrtwindes vorgesehen sein. Außerdem
kann das Gehäuse von einer als Schutzhülle ausgebildeten
Ummantelung umgeben sein. Die Batterie ist an eine externe Stromquelle
anschließbar.
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Die
Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel
näher erläutert werden.
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Die 1 zeigt
eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung.
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Die
erfindungsgemäße Antriebseinrichtung besteht aus
einem Elektromotor 1 und einem Generator 2. Der
Elektromotor 1 ist dabei in an sich bekannter Art und Weise
zum Zwecke des Antriebes mit den Rädern eines Fahrzeuges
verbunden. Dies kann beispielsweise über ein hier nicht
näher dargestelltes Getriebe geschehen.
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An
wenigstens einer Seite des Elektromotors 1 ragt dessen
Welle 1.1 aus dem Motorgehäuse 1.2 heraus.
Mit dieser Welle 1.1 ist ein Propeller P1 drehfest verbunden.
Der Generator 2 weist ebenfalls eine an wenigstens einer
Seite des Generatorgehäuses 2.2 herausgeführte
Welle 2.1 auf. Mit dieser Welle 2.1 ist ein weiterer
Propeller P2 drehfest verbunden. Vorzugsweise erfolgt die Anordnung
des Propellers P1 auf der Welle 1.1 des Elektromotors 1 auf
der dem Generator 2 abgewandten Seite. Auch die Befestigung
des Propellers P2 auf der Welle 2.1 des Generators 2 erfolgt
vorzugsweise auf der dem Elektromotor 1 abgewandten Seite.
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Diese
hier beschriebenen Bauteile, d. h. der Elektromotor 1 mit
dem auf der Welle 1.1 befestigten Propeller P1 und der
Generator 2 mit dem auf der Welle 2.1 befestigten
Propeller P2, sind in einem gemeinsamen Gehäuse G untergebracht.
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Außerhalb
dieses Gehäuses G befindet sich eine Batterie 3,
die über Verbindungskabel 4 mit dem Elektromotor 1 und über
Verbindungskabel 5 mit dem Generator 2 verbunden
ist. Die Batterie 3 ist zudem an eine externe Stromquelle 6 anschließbar.
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Der
Generator 2 kann dabei an den Elektromotor 1 angekuppelt
sein. Generator 2 und Elektromotor 1 können
aber auch getrennt – ohne jegliche Verbindung untereinander – innerhalb
des Gehäuses G angeordnet sein. Die Anordnung zueinander
muss nur in der Art erfolgen, dass ein von dem Propeller P1 des
Elektromotors 1 hervorgerufener Luftstrom L optimal an
den Propeller P2 des Generators 2 weiter leitbar ist.
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Dabei
kann es sich beispielsweise auch als günstig erweisen,
zumindest einen der Propeller P1, P2 auf der anderen Seite des Elektromotors 1 und/oder
des Generators 2 anzuordnen, d. h. auf der dem Elektromotor 1 bzw.
dem Generator 2 zugewandten Seite.
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Auf
der Oberseite – und eventuell auch an den Seitenflächen – des
Gehäuses G können außerdem noch hier
nicht näher dargestellte Schlitze, wie sie üblicherweise
zur Kühlung an Gehäusen angebracht werden, für
den Eintritt des Fahrtwindes vorgesehen sein. Deren Öffnungen
weisen dementsprechend in Fahrtrichtung. Der Fahrtwind trifft dann ebenfalls
als Luftstrom L auf den Propeller P2 des Generators 2 und
unterstützt die Drehbewegung des Propellers P2 mit der
Welle 2.1 des Generators 2 und damit das Aufladen
der Batterie 3.
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Außerdem
kann der Luftstrom L gleichzeitig als Kühlung des Elektromotors 1 und
des Generators 2 dienen.
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Bei
Bedarf kann um das Gehäuse G noch eine als Schutz vor äußeren
Einflüssen dienende Ummantelung U vorgesehen sein.
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Die
Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
ist einfach:
Ausgehend von einer vollständig aufgeladenen
Batterie 3, welche die Anschubenergie liefert, wird der Elektromotor 1 über
die Verbindungskabel 4 angetrieben. Der mit der Welle 1.1 des
Elektromotors 1 drehfest in Verbindung stehende Propeller
P1 dreht sich dadurch mit, wodurch der Luftstrom L erzeugt wird,
der innerhalb des Gehäuses G in Richtung des Generators 2 und
damit zu dessen Propeller P2 geblasen wird. Der auf der Welle 2.1 drehfest
angebrachte Propeller P2 wird dadurch ebenfalls in eine Drehbewegung
versetzt, wodurch es über die in Drehung versetzte Welle 2.1 zu
einer Stromerzeugung des Generators 2 kommt. Über
die Verbindungskabel 5 lädt der so erzeugte Strom
des Generators 2 die Batterie 3 auf.
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Damit
ist der Kreislauf geschlossen. Das Aufladen der Batterie 3 an
einer externen Stromquelle 6 findet im Prinzip nur statt,
um eine Anschubenergie bei Fahrtantritt zu erhalten. Das weitere
Aufladen der Batterie 3 erfolgt während der Fahrt,
wobei ein ständiger Kreislauf zwischen Einspeisung von
elektrischer Energie von der Batterie 3 in den Elektromotor 1 und
Aufladen der Batterie 3 durch den Generator 2 stattfindet.
Dieser Kreislauf wird durch die über den Luftstrom L in
Wirkverbindung stehenden Propeller P1 und P2 erzielt. Dabei dient
dieser Luftstrom L gleichzeitig der Kühlung des Elektromotors 1 und
des Generators 2.
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Bei
großen Fahrgeschwindigkeiten kann durchaus der durch die
Schlitze des Gehäuses G einströmende Fahrtwind
ausreichen, um als Luftstrom L den Propeller P2 des Generators 2 in
Drehung zu versetzen und damit ein Aufladen der Batterie 3 zu bewirken.
Das trifft vor allem bei dem Einsatz der erfindungsgemäßen
Antriebseinrichtung in Flugzeugen zu.
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Um
die Wirkung des Luftstromes L zu verstärken können
das innerhalb des Gehäuses G befindliche Motorgehäuse 1.2 und/oder
das Generatorgehäuse 2.2 eine stromlinienförmige
Gestalt aufweisen.
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Damit
ist eine überraschend einfache technische Lösung
eines elektrischen Antriebes gefunden worden, die bei ihrem Einsatz
neben ihrer Umweltfreundlichkeit auch große ökonomische
Vorteile aufweist. Ihr Einsatz ist vorrangig in Verbindung mit Elektrofahrzeugen
zu sehen. Die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
soll dabei den Verbrennungsmotor ersetzen. Dies geschieht einfach
dadurch, dass die erfindungsgemäße Antriebseinrichtung
in die bereits vorhandene Aufhängung des Verbrennungsmotors
eingesetzt wird.
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Es
ist aber auch denkbar, sie gemeinsam mit einem herkömmlichen
Verbrennungsmotor in Hybridfahrzeugen einzusetzen. Noch mehr bietet
sich aber der Einsatz der erfindungsgemäßen Antriebseinrichtung
in der Flugzeugindustrie an, da hier in den Triebwerken eine große
Druckluft und somit bedeutend größere Luftströme
L erzeugt werden. Es können in diesem Bereich große
Einsparungen erzielt werden.
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- 1
- Elektromotor
- 1.1
- Welle
des Elektromotors
- 1.2
- Motorgehäuse
- 2
- Generator
- 2.1
- Welle
des Generators
- 2.2
- Generatorgehäuse
- 3
- Batterie
- 4
- Verbindungskabel
Batterie – Elektromotor
- 5
- Verbindungskabel
Batterie – Generator
- 6
- externe
Stromquelle
- G
- Gehäuse
- P1
- Propeller
am Elektromotor
- P2
- Propeller
am Generator
- U
- Ummantelung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DD 147081 [0005]
- - DE 2602224 A [0007]