Wandler zum Umwandeln von magnetischer Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie sowie Verfahren zum Umwandeln von magnetischer Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie mittels eines Wandlers

Die Erfindung betrifft einen Wandler zum Umwandeln von magnetischer Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie, bestehend aus zumindest zwei Bauteilen, wobei ein Bauteil auf eine relative Umgebung bezogen orts- fest angeordnet ist und das andere Bauteil relativ zu dem einen ortsfest angeordneten Bauteil bewegbar gelagert ist.

Aus der Praxis sind Wandler zur Umwandlung von elektrischer Energie in kinetische Energie bestehend aus zwei Bauteilen bekannt, die über einen Stator und einen Rotor verfügen, wie beispielsweise elektrisch betriebene Drehstrom-Asynchronmotoren. Der Stator ist ein mit Draht umwickelter Eisenkern. über Anschlussklemmen wird Strom durch den Draht geleitet, so dass um den Stator herum ein Magnetfeld aufgebaut wird.

Der Rotor besteht aus einer Spule mit einem Eisenkern, die drehbar im Magnetfeld zwischen den Spulen des Stators gelagert ist. Wird durch den Rotor ebenfalls Strom geführt, entsteht auch hier ein Magnetfeld. Da das Stator- und das Rotormagnetfeld eine Polung besitzen, erfährt der Rotor

ein Drehmoment. Die Drehrichtung ist abhängig von der Ausrichtung der Pole. Gleichnamige Pole stoßen sich ab, während ungleichnamige Pole sich anziehen.

Nachteilig bei den bekannten als Drehstrom-Asynchronmotor ausgebildeten Wandlern ist, dass diese Wandler allein zum Antrieb benutzt werden können, jedoch sie während des Betriebes keine elektrische Energie zur Verfügung stellen können. Andere Wandler, wie beispielsweise pulserregte Magnetmotoren können allein nur zur Erzeugung von elektri- scher Energie genutzt werden. Diese bekannten Wandler sind jedoch nicht so konzipiert, dass sie während des Betriebs zeitgleich die Funktion eines Antriebs übernehmen können. Bekannte Wandler sind nur für einen auf einer Antriebswelle befindlichen Rotor tauglich.

Auch ist die Steuerung bekannter Wandler nicht zufrieden stellend, da die Steuerung ihre zu verarbeitenden Informationen entweder über mechanische Kollektoren beziehen oder in anderen Ausführungsformen die Impulszeitpunkte oder die Impulszahlen über eine Schar von mechanisch verschiebbaren elektronischer Messfühler wie Lichtschranken festgelegt bzw. ermittelt werden.

Unvorteilhaft bei bekannten Wandlern sind die Vielzahl der erforderlichen elektronischen Messfühler, wobei jeder zum Einsatz kommende elektronische Messfühler Träger einer einzigen Information ist, wie beispielsweise der elektronische Messfühler "Positionssensor", der allein zur Erfassung der relativen Position eines sich beweglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil verwendet werden kann (= In- krement- bzw. Dekrement-Sensoren) , oder der elektronische Messfühler "Drehzahlsensor", der allein zur Bestimmung der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des sich beweglichen

Bauteils zum ortsfesten Bauteil dient, wobei mit der Zusammenführung dieser unterschiedlichen Signale in Analogie zu Frequenzzählern (= Periodendauermessung) es zu systembedingten Fehlern kommt, die einerseits nicht eliminiert werden können und andererseits auch nicht von den zum Einsatz kommenden Steuerungen/Steuereinrichtungen ohne relativ großen schaltungstechnischen Aufwand verarbeitet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Wandler zu schaffen, der zur Erzeugung von kinetischer Energie und/oder elektrischer Energie durch Umwandlung magnetischer Energie eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Bauteil zumin- dest eine über eine Magnetspulen-Steuerung mit einer elektrischen Energiequelle verbundene Magnetspule und das andere Bauteil zumindest einen mit der Magnetspule zumindest zeitweise zusammenwirkenden Dauermagnet umfasst, und dass zumindest eine elektronische Erfassungseinrichtung und zumindest eine Impulssteuerung vorgesehen sind, wobei zumindest eine Impulssteuerung die auf jede Magnetspule aufzugebenden Arbeitsimpulse und/oder Spulenkern-Regenerierimpulse unter Berücksichtigung der von der elektronischen Erfassungseinrichtung ermittelten relativen Position und relativen Geschwindigkeit von Magnetspule und Dauermagnet, d.h. unter Berücksichtigung der Stellung der Bauteile zueinander, steuert. Dadurch werden Anzugskräfte und/oder Abstoßkräfte im Sinne eines gesteigerten Momentes, insbesondere Drehmomentes bei einer rotatorischen Be- wegung, an dem bewegbaren Bauteil ausgenutzt.

Die elektronische Erfassungseinrichtung ist einerseits zur Bestimmung der relativen Position beider Bauteile zueinander zu wenigstens einem Zeitpunkt vorgesehen und erfasst andererseits die relative Geschwindigkeit zwischen dem be- weglichen Bauteil und dem ortsfesten Bauteil zu wenigstens einem beliebigen Zeitpunkt. In Abhängigkeit von der unter Berücksichtigung der von der elektrischen Erfassungseinrichtung ermittelten Werte hinsichtlich der Stellung der beiden Bauteile zueinander und der relativen Geschwindig- keit des beweglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil wird von der Impulssteuerung ein Arbeitsimpuls generiert, der die Information des Zeitpunktes zur Erzeugung des Arbeitsimpulses von der Regeleinrichtung übermittelt bekommt.

Die Aufgabe des Arbeitsimpulses erfolgt in Abhängigkeit von der relativen Position von Magnetspule und Dauermagnet zueinander mit einer der Polarität des durch die Magnetspule zu erzeugenden Magnetfeldes entsprechenden Stromflussrichtung vorzugsweise zeitnah zu dem Zeitpunkt des überschreitens/des Passierens von Dauermagnet und zugehö- riger Magnetspule. Insbesondere, sofern es sich um einen Startimpuls handelt, erfolgt die Aufgabe des Arbeitsimpulses vorzugsweise auch unter Berücksichtigung der Polarität des Magnetfeldes des Dauermagneten und vorzugsweise in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung bzw. vor- zugsweise auch in Abhängigkeit von der zu erzeugenden kinetischen Energie.

Die Regelung/Regeleinrichtung arbeitet definitionsgemäß entsprechend der im amtlichen Merkblatt DIN 19226 allgemein festgelegten Bestimmungen zur Erfassung aller Re- geleinrichtungen.

Zur Erfassung der relativen Position beider Bauteile zueinander und zur Erfassung der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil, kann eine elektronische Erfassungseinrichtung, ins- besondere als Positions- und Drehzahlsensor ausgebildete elektronische Erfassungseinrichtung vorgesehen sein, über deren ausgangsseitigen binären Informationen zumindest eine bidirektionale COM-Schnittstelle beaufschlagt wird. Diese bidirektionale COM-Schnittstelle kann ihrerseits ausgangsseitig mit zumindest einer EDV-Schnittstelle eines Leistungsrechners, einem COM-Port mit einem Mikrokontrol- ler oder beispielsweise einem USB-Prozessor in Verbindung stehen. Damit können zumindest über ein zugehöriges Softwareprogramm über die vom Positions- und Drehzahlsensor generierten binären Informationen der bestmögliche Augenblick und die optimale Impulsbreite berechnet werden und zumindest in ein korrektes Binärsignal umgewandelt werden, mit dem über die bidirektionale COM-Schnittstelle die Regeleinrichtung beaufschlagt wird. Die Regeleinrichtung ih- rerseits kann daraus die erforderlichen Steuersignale generieren, mit denen die Impulssteuerung beaufschlagt wird, die ihrerseits den erforderlichen Arbeitsimpuls erzeugt, mit dem über zumindest eine Impulsleitung eine Magnetspule beaufschlagt wird, die für die Dauer der Pulsung an ihren Polen das anvisierte magnetische Kraftfeld bereitstellt.

Die mit dem Wandler zum Umwandeln von magnetischer Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie erzeugte Bewegungsenergie kann vielfältig eingesetzt werden. So kann die Bewegungsenergie beispielsweise direkt als An- trieb zur Fortbewegung eines Gegenstandes genutzt werden. Selbstverständlich kann die Bewegungsenergie auch zum Antrieb bekannter Komponenten zur Erzeugung elektrischer Energie, wie z. B. Generatoren, eingesetzt werden. Auch

kann über geeignete Maßnahmen alternativ oder auch in Kombination zur Erzeugung kinetischer Energie elektrische Energie in Form von Induktionsstrom gewonnen werden.

Der erfindungsgemäße Wandler zum Umwandeln von magneti- scher Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie nutzt das permanent bestehende magnetische Feld des Dauermagneten aus, da die magnetische Dauerkraftwirkung bei Wechselwirkung mit einer korrespondierenden Mag- netspule in kinetische Bewegungsenergie umgesetzt und über einen an den Wandler zum Umwandeln von magnetischer Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie angeflanschten Generator in elektrische Energie umgesetzt wird.

Bei Impulsbeaufschlagung einer Magnetspule, d.h. bei Auf- gäbe eines Arbeitsimpulses auf diese Magnetspule, wirken die Magnetspule und der korrespondierende Dauermagnet zusammen. Dabei wird eine solche Polbildung zwischen der Magnetspule und dem Dauermagneten erzeugt, dass eine Abstoßung oder eine Anziehung der Paare von Dauermagnet und Magnetspule erfolgt. Die Beaufschlagung jeder Magnetspule mit Arbeitsimpulsen erfolgt direkt über die Impulssteuerung, die ihrerseits softwaregeführt sein kann bzw. über ein Softwareprogramm die Anweisung erhalten kann, zu welchem Zeitpunkt mit welcher Impulsbreite ein Arbeitsimpuls zu generieren ist. Vorteilhafterweise verfügt zumindest ein Dauermagnet über ein Maximum an Koerzitivfeidstärke [kA/m] .

Durch die elektronische Erfassungseinrichtung, insbesondere durch den als elektronische Erfassungseinrichtung ausgebildeten Positions- und Drehzahlsensor, werden die erforderlichen Signale gewonnen, mit denen indirekt ein

Softwareprogramm beaufschlagt werden kann. Damit kann die genaue Lage der Dauermagneten relativ zu den Magnetspulen und die Geschwindigkeit des Bauteils in Bezug auf das andere Bauteil errechnet werden, so dass die Beaufschlagung der Magnetspulen mit einem Arbeitsimpuls zur gänzlich optimalen Zeit und mit der optimalen Impulsbreite erfolgen kann.

Das ortsfest angeordnete Bauteil kann gradlinig zu dem ortsfest angeordneten Bauteil oder aber auf einer Kreis- bahn bewegbar gelagert sein. Selbstverständlich sind auch andere Bewegungswege möglich. Die von der Impulssteuerung generierten Arbeitsimpulse weisen vorzugsweise zu jeder Zeit eine gleich große Amplitude auf. Die jeweilige Beständigkeit eines Arbeitsimpulses, also die Impulsdauer respektive die Impulsbreite, können von einem Softwareprogramm die vom Positions- und Drehzahlsensor generierten Binärinformationen, welche über eine bidirektionale COM- Schnittstelle dem Softwareprogramm zugeführt werden, errechnet werden. Der Impulssteuerung wiederum können die errechneten Werte in binärer Form zugeführt werden, wonach es zu einer Generierung eines Arbeitsimpulses zur optimalen Zeit mit der optimalen Impulsbreite kommt, wobei vom Softwareprogramm stets die aktuellen (Umdrehungs-) Geschwindigkeiten des sich bewegenden, insbesondere drehen- den, Bauteils mit in die Berechnung einbezogen werden. Die Impulsfrequenz, d.h. die Häufigkeit der generierten Arbeitsimpulse je Zeiteinheit, ist fest verzahnt mit den Informationen, die vom Positions- und Drehzahlsensor dem Softwareprogramm zur Auswertung angeboten werden. Die mag- netischen Kraftwirkungen, die effektiv an den Polen zumindest einer Magnetspule resultieren, sind abhängig von der aktuellen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit von zumindest einem bewegbaren, vorzugsweise sich drehenden, Bauteil bzw.

von der resultierenden Impulsbreite, die über das Softwareprogramm entsprechend der aktuellen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit berechnet wird.

Jede Magnetspule ist vorzugsweise derart über Impulslei- tungen mit der Impulssteuerung verbunden, dass sich die Magnetspulen während des Betriebes über den größten Zeitraum in einem kurz geschlossenen Zustand befinden. Da - im Falle eines rotierenden Bauteils und einer Ausgestaltung nach Fig. 1 - erst nach einer Drehbewegung zumindest eines sich beweglichen Bauteils um mindestens 90° die Beaufschlagung der Magnetspulen mit je einem Arbeitsimpuls erfolgt, fällt die dafür erforderliche Energieaufnahme kleiner aus als die Leistung, die an dem rotierenden Bauteil abgerufen werden kann. Selbstverständlich sind auch andere Ansteuerungszeitpunkte zur Pulsung der Magnetspule mögliche.

Jedem Dauermagnet kommt ein permanentes Magnetfeld zu. Bei normalem Betrieb behält jeder Dauermagnet seinen Magnetismus annähernd unbegrenzt und permanent bei. Besonders ge- eignet sind Neodym-Magnete. Das Magnetfeld stellt dabei ein annähernd unbegrenzt bestehendes Energiereservoir dar. Bei Auslösung eines Arbeitsimpulses tritt eine Wechselwirkung zwischen Magnetspule und Dauermagnet ein. Durch die Beaufschlagung der Magnetspule mit einem Arbeitsimpuls wird ein Moment zwischen der Magnetspule und dem zugehörigen Dauermagneten erzeugt und so eine Relativbewegung durch Abstoßen oder Anziehen abhängig von der Polung zwischen beiden Bauteilen herbeigeführt.

über die elektronische Erfassungseinrichtung, insbesondere den als elektronische Erfassungseinrichtung ausgebildeten

Positions- und Drehzahlsensor, kann in Zusammenspiel mit

einem Softwareprogramm die relative Position der zusammenwirkenden Bauteile zueinander zumindest zu einem Zeitpunkt berechnet werden. Die Erfassung kann selbstverständlich auch permanent erfolgen. Die Regeleinrichtung nimmt vom Positions- und Drehzahlsensor die binären Informationen entgegen, welche Impulsbreite es zu generieren gilt, was wiederum von der aktuellen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des sich drehenden Bauteils abhängt.

über die Impulssteuerung erfolgt im Wesentlichen die Auf- bereitung der Arbeitsimpulse, mit denen die Magnetspulen beaufschlagt werden, wobei sich die Magnetspulen in der überwiegenden Zeit im Kurzschlusszustand befinden.

Das ortsfeste Bauteil kann zumindest einen Dauermagneten und das bewegbar gelagerte Bauteil zumindest eine Magnet- spule umfassen.

Vorteilhafterweise kann das ortsfeste Bauteil mehrere, in insbesondere vorzugsweise regelmäßigen Abständen zueinander angeordnete Dauermagnete umfassen. Eine solche Ausgestaltung bietet sich beispielsweise bei Ausführungsformen an, bei denen das bewegbare Bauteil gradlinig in Bezug auf das ortsfeste Bauteil bewegbar ist.

Alternativ kann das ortsfeste Bauteil zumindest eine Magnetspule und das bewegbar gelagerte Bauteil zumindest einen Dauermagneten umfassen.

Zumindest ein bewegbar gelagertes Bauteil kann rotatorisch bewegbar gelagert sein und insbesondere vorzugsweise mehrere in gleichen radialen Abständen zur Rotationsachse auf verschiedenen Punkten einer Umfangslinie vorgesehene Dauermagnete aufweisen und zumindest eine mit dem (den) Dauer-

magnet (en) zusammenwirkbare, d.h. kooperierende Magnetspule aufweisen. Bei einer solchen Ausführungsform können die Dauermagnete beispielsweise ähnlich den Ziffern einer Uhr auf der Scheibe angeordnet sein. Vorzugsweise in einem geringen Abstand zum Dauermagneten ist dann ortsfest zumindest eine Magnetspule vorgesehen, wobei selbstverständlich auch mehrere Magnetspulen vorgesehen sein können.

Alternativ kann zumindest ein bewegbar gelagertes Bauteil rotatorisch bewegbar gelagert sein und insbesondere vor- zugsweise mehrere in gleichen radialen Abständen zur Rotationsachse auf verschiedenen Punkten einer Umfangslinie vorgesehene Magnetspulen aufweisen und zumindest einen mit der (den) Magnetspule (n) kooperierenden, d.h. zusammenwirkbaren Dauermagneten aufweisen.

Sofern das bewegbar gelagerte bzw. bewegliche Bauteil vorzugsweise mehrere in gleichen radialen Abständen zur Rotationsachse auf verschiedenen Punkten einer Umfangslinie vorgesehene Dauermagnete aufweist, bietet sich an, wenn die an dem ortsfesten Bauteil vorgesehenen Magnetspulen insbesondere vorzugsweise in gleichen radialen Abständen zu einem Mittelpunkt M auf verschiedenen Punkten einer Umfangslinie angeordnet sind und dass zumindest ein rotatorisch bewegbar gelagertes Bauteil derart zu dem ortsfesten Bauteil, vorzugsweise in einem geringen Abstand, angeord- net ist, dass der Mittelpunkt M des ortsfesten Bauteils in der Rotationsachse des rotatorisch bewegbar gelagerten Bauteils liegt und das ortsfeste Bauteil zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Rotationsachse ausgerichtet ist, wobei die Feldlinien der beiden Pole jeder Magnetspule des ortsfesten Bauteils zumindest in etwa parallel zur Rotationsachse des rotatorisch bewegbar gelagerten Bauteils und die Feldlinien der beiden Pole jedes Dauermagneten des

beweglichen Bauteils zumindest in etwa parallel zur Rotationsachse des rotatorisch bewegbar gelagerten Bauteils sind.

Bei einer solchen Ausführungsform ist vorzugsweise der Ab- stand zwischen den Magnetspulen und dem Mittelpunkt M sowie zwischen den Dauermagneten und der Rotationsachse zumindest in etwa gleich, damit die Dauermagneten und die Magnetspulen zumindest in etwa gegenüberliegend angeordnet sind.

Vorzugsweise liegen die Dauermagnete zumindest eines bewegbar gelagerten bzw. beweglichen Bauteils zumindest in etwa einer Ebene. Auch die Magnetspulen des ortsfesten Bauteils liegen vorzugsweise zumindest in etwa einer Ebene .

Im umgekehrten Fall, d.h. wenn das bewegbar gelagerte Bauteil vorzugsweise mehrere in gleichen radialen Abständen zur Rotationsachse auf verschiedenen Punkten einer Um- fangslinie vorgesehene Magnetspulen aufweist, bietet sich an, wenn die an dem ortsfesten Bauteil vorgesehenen Dauer- magnete insbesondere vorzugsweise in gleichen radialen Abständen zu einem Mittelpunkt M auf verschiedenen Punkten einer Umfangslinie angeordnet sind und dass zumindest ein rotatorisch bewegbar gelagertes Bauteil derart zu dem ortsfesten Bauteil, vorzugsweise in einem geringen Ab- stand, angeordnet ist, dass der Mittelpunkt M des ortsfesten Bauteils in der Rotationsachse des rotatorisch bewegbar gelagerten Bauteils liegt und das ortsfeste Bauteil zumindest im Wesentlichen orthogonal zur Rotationsachse ausgerichtet ist, wobei die Feldlinien der beiden Pole je- der Dauermagnete des ortsfesten Bauteils zumindest in etwa parallel zur Rotationsachse des rotatorisch bewegbar gela-

gerten Bauteils und die Feldlinien der beiden Pole jeder Magnetspule des beweglichen Bauteils zumindest in etwa parallel zur Rotationsachse des rotatorisch bewegbar gelagerten Bauteils sind.

Vorzugsweise ist beidseits des ortsfesten Bauteils zumindest je ein rotatorisch bewegbar gelagertes Bauteil angeordnet. Eine solche Ausführungsform, bei der die beiden bewegbar gelagerten bzw. beweglichen Bauteile die Dauermagneten und das durch die beiden bewegbar gelagerten bzw. beweglichen Bauteile seitlich umgebende ortsfeste Bauteil die Magnetspulen aufweist, ist in Fig. 1 dargestellt. Dieses aus einem ortsfesten Bauteil und einem oder zwei bewegbar gelagerten Bauteil (en) bestehende Modul kann sich vorzugsweise auf einer Welle beliebig wiederholen.

Zumindest ein rotatorisch bewegbar gelagertes Bauteil kann vorzugsweise über eine Welle mit zumindest einem Generator, beispielsweise einem Gleichstom- oder Wechselstromgenerator, verbunden sein, so dass die erzeugte kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt werden kann.

Zumindest ein bewegbar gelagertes Bauteil kann in einer Führung, insbesondere translatorisch, hin- und her bewegbar gelagert sein. Je nach der Polbildung zwischen dem Dauermagneten und der Magnetspule findet ein Anziehen bzw. ein Abstoßen statt, so dass auf diese Weise die Hin- und Herbewegung erzeugt wird.

Zusätzlich kann eine die translatorische Bewegung in eine rotatorische Bewegung umsetzende Einrichtung vorgesehen sein. Bei einer solchen Einrichtung kann es sich beispielsweise um eine Stange handeln, die mit einem exzent- risch an einer Welle angeordneten Lager verbunden ist.

Durch die Hin- und Herbewegung des bewegbar gelagerten Bauteils wird die Welle in Rotation versetzt.

Die Impulssteuerung kann eingangsseitig mit einer COM- Schnittstelle und ausgangseitig, vorzugsweise zumindest über eine Impulsleitung mit zumindest einer Magnetspule in Verbindung sein, wobei die Impulssteuerung einerseits über eine Datenleitung die von der COM-Schnittstelle erforderlichen Binärsignale erhält, um daraus die Arbeitsimpulse und/oder Spulenkern-Regenerierimpulse, mit denen zumindest eine Magnetspule beaufschlagt wird, zu generieren.

Die Regeleinrichtung kann eingangsseitig mit dem Posi- tions- und Drehzahlsensor über eine korrespondierende Datenleitung und/oder BUS-Leitung zeitgleich ausgangsseitig über eine korrespondierende Datenleitung und/oder BUS-Lei- tung mit der Impulssteuerung in Kommunikation treten, so dass sich ein wechselnder Datentransfer derart gestalten lässt, dass über der Impulssteuerung die erforderlichen Arbeitsimpulse und/oder Spulenkern-Regenerierimpulse generieren lassen, mit denen die Magnetspule (n) beaufschlagt wird (werden) . Der Spulenkern-Regenerierimpuls kann auch als Arbeitsimpuls dienen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform steht die bevorzugte Impulssteuerung eingangsseitig über zumindest eine bidirektionale COM-Schnittstelle und über zumindest einen Kom- munikationskanal in ständiger Korrespondenz mit zumindest einer dafür dienlichen Softwareanwendung des Leistungsrechners, um von der zweckentsprechenden Softwareanwendung die binäre Anweisungen entgegen nehmen zu können, zu welchem Zeitpunkt ein Arbeitsimpuls mit welcher Impulsbreite es zu generieren gilt. In den Zeiträumen, in denen zumindest eine Magnetspule nicht mit einem Arbeitsimpuls beauf-

schlagt wird, befindet sich die Magnetspule in einem gänzlich kurzgeschlossenen Zustand, womit der Spulenwiderstand einen Widerstandswert von a'= null Ohm (0 ω) annimmt respektive über zumindest einer Magnetspule eine Spannung von 0,000 fV (Femtovolt ) messbar ist. Ausgangsseitig steht die Impulssteuerung über zumindest eine Impulsleitung mit zumindest einer Magnetspule in fester Verdrahtung, wobei über die Impulsleitung zumindest eine Magnetspule im An- steuerungszeitpunkt mit dem von der Impulssteuerung gene- rierten Arbeitsimpuls beaufschlagt wird.

Vorzugsweise ist zumindest ein drehzahlgesteuerter 2xUM- Leistungsschütz vorgesehen. Dieser erfasst, sofern das bewegliche Bauteil rotatorisch verdrehbar gelagert ist, die Umdrehungsgeschwindigkeit und trennt bei zumindest einer vorgewählten Soll-Umdrehungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteils die an der Stromversorgung über den Kraftleitungen anliegende Impulssteuerung von der Stromversorgung, so dass mit Erreichen der Soll-Umdrehungsgeschwindigkeit die Impulssteuerung über den Schaltkontakten des drehzahlabhängigen 2xUM-Leistungsschütz an den Ausgangsklemmen des Generators liegt, womit der Generator die Aufgabe der zuvor angelegten externen Stromversorgung übernimmt, mit dem zeitgleich weitere elektrische Verbraucher die zu ihrem Betrieb erforderliche Versorgungsspannung er- halten.

Die Impulssteuerung kann zumindest über drei Kraftleitungen entweder a) parallel mit zumindest einem möglichen elektrischen Verbraucher an zumindest einer AC-Spannungs- quelle oder b) parallel mit zumindest einem möglichen elektrischen Verbraucher an den Ausgangsklemmen eines Generators, wobei es sich wahlweise um einen AC- oder DC-Ge- nerator handeln kann, anliegen. Ob die Impulssteuerung

über den Kraftleitungen a) mit der AC-Spannungsquelle oder b) mit den Ausgangsklemmen des Generators in Verbindung steht, hängt - bei einem rotierenden Bauteil - von der aktuellen Umdrehungsgeschwindigkeit der Antriebswelle ab, die vorzugsweise ein drehzahlgesteuerter 2xUM-Leistungs- schütz steuert, welcher am Generator angeflanscht ist. Andere Ausfϋhrungsformen für einen drehzahlgesteuerten Leistungsschütz zur Erfassung der aktuellen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des beweglichen Bauteils sind selbstver- ständlich auch möglich.

Der Positions- und Drehzahlsensor kann bei einem rotierenden Bauteil hinsichtlich der aktuellen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des sich drehenden Bauteils bzw. der Antriebswelle eine getastete Gleichspannung (=Rechtecksignal) an seinen Ausgangsklemmen generieren, mit der über zumindest eine Schnittstelle, vorzugsweise eine bidirektionale COM-Schnittstelle, zumindest eine dienliche Softwareanwendung beaufschlagt werden. über die Softwareanwendung kann einerseits die Position der Bau- teile zueinander und andererseits die aktuelle (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des bewegbaren Bauteils pro Zeiteinheit - sofern das bewegbare Bauteil rotatorisch bewegt wird - programmseitig ermittelt werden, worauf entsprechende Binärinformationen an die Impulssteuerung gesendet werden können. über zumindest eine Impulsleitung kann von zumindest einer Impulssteuerung zumindest eine Magnetspule zu einem optimalen Zeitpunkt mit der optimalen Impulsbreite des Arbeitsimpulses, aber auch zu einem optimalen Zeitpunkt mit der optimalen Impulsbreite des Spulenkern- Regenerierimpulses, beaufschlagt werden.

Bei der drehzahlabhängigen 0...360°-Magnetspulen-Ansteue- rungspunkteinstellung handelt es sich entsprechend der

DIN 19226 um eine programmgeführte Regelung bzw. um ein reines Softwareprogramm, welches sich aus einer Vielzahl von Prozeduren und gesonderten Unterprogrammen zusammensetzt, die teilweise zwecks Anpassung einiger Unterpro- gramme an der getakteten CPU-Geschwindigkeit in direkter Assemblersprache (Maschinensprache) programmiert wurden. Bei einem speziellen Unterprogramm handelt es sich um einen programmierten RAM-Baustein (= programmierbarer Festwertspeicher) , der nach der Kompilierung der Gesamtsoft- wäre in einer ausführbaren EXE-Datei über ein Sonderprogramm vom Anwender hinsichtlich beliebig gewünschter Schaltwellen mit einer Genauigkeit von 10 ^"6 U/min programmiert werden kann, wobei nach der Programmierung die implementierten Schaltschwellen nullspannungssicher im RAM- Baustein gespeichert bleiben. Dieser gerade beschriebene RAM-Baustein übernimmt die Funktion eines Vergleichers, dem unentwegt Daten bezüglich der aktuellen relativen Geschwindigkeit beider Bauteile zueinander, z.B. (Umdre- hungs-) Geschwindigkeit des sich beweglichen Bauteils, über der Prozedur "TOR-Steuerung" zugeführt werden.

Der RAM-Baustein in seiner Eigenschaft als Vergleicher vergleicht die von der Prozedur "TOR-Steuerung" übermittelten Informationen mit den im RAM-Baustein hinterlegten Daten/Lagewerte, bei denen es sich um so genannte Schalt- schwellen handelt.

Werden die Schaltschwellen bezüglich der (Umdrehungs-) Geschwindigkeit über- oder unterschritten, so sind die Dinge so geordnet, dass die Zeitpunkte zur Generierung der Arbeitsimpulse entweder immer weiter fortgesetzt oder immer weiter rückgesetzt werden. Mit zunehmender Umdrehungsgeschwindigkeit des bewegten Bauteils kommt es über eine Vielzahl von Schaltschwellen zu einer entsprechend häufi-

gen Vorversetzung des Ansteuerungszeitpunktes . Damit werden die Arbeitsimpulse stets zu einem früheren Zeitpunkt generiert als vor der überschreitung der rückliegenden Schaltschwellen. Vermindert sich - im Falle einer Rotation des bewegbaren Bauteils - die Umdrehungsgeschwindigkeit des bewegbaren Bauteils, so werden eine entsprechende Vielzahl von Schaltschwellen unterschritten. Damit kommt es mit Verminderung der aktuellen Umdrehungsgeschwindigkeit bei jeder Unterschreitung einer programmierten Schaltschwelle zu einer Rücksetzung des Ansteuerungszeitpunktes, womit die Arbeitsimpulse stets zu einem späteren Zeitpunkt generiert werden als vor der Unterschreitung der vorliegenden Schaltschwelle. über gesonderte Prozeduren der drehzahlabhängigen 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungs- punkteinstellung können die Binärsignale generiert werden, die für die Ermittlung der optimalen Impulsbreite zuständig sind, so dass die Impulssteuerung zeitgleich mit der Anweisung zur Generierung des Arbeitsimpulses die Informationen zur Generierung der optimalen Impulsbreite erhält.

In einer bevorzugten Ausgestaltung werden die Magnetspulen mit einem definierten Arbeitsimpuls beaufschlagt. Die magnetischen Kraftfelder der Magnetspulen treten an der Austrittsstelle und der Eintrittsstelle der Feldlinien in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Dauermagneten, der der betreffenden Magnetspule am nächsten gelegen ist. Bei gleichnamiger Polung ist eine Abstoßung von Magnetspule und Dauermagnet zu verzeichnen. Bei ungleichnamiger Polung ziehen sich diese an.

Die Impulssteuerung kann zumindest eine Ablauf- und Im- pulssteuerung mit zumindest zwei Eingängen und zumindest zwei Ausgängen aufweisen. Vorzugsweise wird über der Eingangsklemme zumindest ein von einer drehzahlabhängigen

0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstellung ausgelöstes Signal zumindest zu einem präzisen Zeitpunkt zur Bildung zumindest eines Arbeitsimpulses und/oder Spulenkern-Regenerierimpulses aufgegeben, wobei vorzugsweise zeitgleich softwaregeführt zumindest eine aus einem Festwertspeicher (RAM) ausgelesene Information unter Bildung der Impulsbreite über eine BUS-Leitung zu der Ablauf- und Impulssteuerung geleitet wird. Damit wird zumindest zu einer Zeit ein an den Ausgängen erscheinendes Signal über zumindest eine Impulssynchronisations- und Treiberstufe, zumindest eine programmgesteuerte Unterbrechungseinheit und über zumindest eine Steuereinheit an zumindest eine Magnetspulen-Ansteuerung zugeleitet, die den Arbeitsimpuls und/oder Spulenkern-Regenerierimpuls generiert, mit dem zumindest eine Magnetspule zumindest zu einer Zeit über den Ausgangsklemmen Ql und Q2 beaufschlagt wird.

Die Impulssteuerung kann im Eingangskreis zumindest eine Ablauf- und Impulssteuerung mit zumindest zwei Ausgängen aufweisen, wobei die an den Ausgängen der Ablauf- und Im- pulssteuerung erscheinenden binären Signale sich über zumindest eine Impulssynchronisations- und Treiberstufe, zumindest über eine programmgeführte Unterbrechungseinheit, zumindest über eine Steuereinheit und zumindest über eine Magnetspulen-Ansteuerung fortsetzen, wonach diese Binär- Signale als Arbeitsimpulse oder Spulenkern-Regenerierimpulse zumindest einer Magnetspule zugeführt werden können .

Dabei kann ferner zumindest ein Optokoppler in zumindest einer Steuereinheit vorgesehen sein, dessen Aufgabe in erster Linie darin besteht, eine galvanische Trennung zwischen zumindest einer Steuereinheit und zumindest dem Lastkreis einer Magnetspulen-Ansteuerung sicherzustellen.

Der Optokoppler wird steuerkreisseitig von der Steuereinheit zumindest zu einer Zeit mit zumindest einem Signal beaufschlagt und reicht lastkreisseitig das beaufschlagte Signal zumindest zu einer Zeit an die Magnetspulen-Ansteu- erung weiter. Hierdurch ist die zuvor erwähnte galvanische Trennung zwischen der Steuereinheit und der im Lastkreis angeordneten Magnetspulen-Ansteuerung gegeben.

Zumindest in einer Magnetspulen-Ansteuerung kann eine Freilaufelektronik parallel zu zumindest einer Magnetspule in Parallelschaltung vorgesehen sein. Vorzugsweise sollen zumindest ein Mal zum Schutz der anliegenden Elektronik die mit der Abschaltung des Arbeitsimpulses und/oder Spulenkern-Regenerierimpulses erscheinende back-EMF gänzlich eliminiert und die einwandfreie Funktion der Freilauf- elektronik nach jeder Destruktion einer back-EMF mit dem Aufblitzen der dafür zuständigen LED-Anzeige zur Anzeige gebracht werden.

Als elektronische Erfassungseinrichtung kann eine berührungslos, vorzugsweise optisch arbeitende Erfassungsein- richtung, insbesondere ein elektronischer Messfühler, ein Positions- und Drehzahlsensor, eine Infrarot-Lichtschranke, eine IR-Laser-Lichtschranke oder dergleichen vorgesehen sein. Die elektronische Erfassungseinreichung befindet sich vorzugsweise über eine Datenleitung in stän- diger Assoziation mit einer drehzahlabhängigen 0...360 ⁰ - Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstellung. An diese drehzahlabhängige 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunktein- stellung werden die an dem Ausgang der elektronischen Erfassungseinrichtung erscheinenden Binärsignale über eine COM-Schnittstelle, vorzugsweise über eine bidirektionale COM-Schnittstelle, an eine Prozedur TOR-Steuerung eine softwaregeführten Regelung/Regeleinrichtung respektive

drehzahlabhängigen 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungs- punkteinstellung weitergereicht. Diese berechnet mit dem einen von der elektronischen Erfassungseinrichtung generierten Binärsignal einerseits die relative Position des bewegbaren Bauteils zum ortsfesten Bauteil und generiert ein (Steuer-) Signal, mit dem die Ablauf- und Impulssteuerung an der Eingangsklemme beaufschlagt wird, womit es zumindest zu einer Generierung des Arbeitsimpulses und/oder Spulenkern-Regenerierimpulses kommt. Andererseits kann über die von der Prozedur TOR-Steuerung an den Festwertspeicher (RAM) weitergereichten Informationen die relative (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des bewegbaren Bauteils zum ortsfesten Bauteil berechnet werden, womit über ein Latch- Register, einen Stufen-Dekoder und einen Impuls-Phasenver- Schieber eine drehzahlabhängige Ansteuerungspunktverstel- lung erfolgt.

Als elektronische Erfassungseinrichtung kann ein Positi- ons- und Drehzahlsensor mit zumindest einer IR-Laser- Lichtschranke der Laser-Klasse 1 eingesetzt werden. Wird als bewegliches Bauteil eine rotierende Scheibe, vorzugsweise eine Kodierscheibe, mit über dem Umfang verteilten Durchbrüchen vorgesehen, so wird der IR-Laser-Strahl beim Auftreffen auf der Kodierscheibe durch eine auf der Kodierscheibe befindliche Schutzschicht absorbiert oder der IR-Laser-Strahl gelangt über die Durchbrüche zum gegenüberliegenden IR-Laser-Licht-Empfänger, der seinerseits dann eine positive Spannung an seinen Ausgangsklemmen (CMOS/TTL-Format) bereitstellt. Auf diese Weise generiert der IR-Laser-Licht-Empfänger bei Rotation der Kodier- scheibe an seinen Ausgangsklemmen eine getastete Gleichspannung mit einer zur aktuellen Umdrehungsgeschwindigkeit sich einstellenden Rechteckfrequenz. Sofern eine COM- Schnittstelle, vorzugsweise eine bidirektionale COM-

Schnittstelle, vorhanden ist, kann über diese Schnittstelle das Softwareprogramm "drehzahlabhängigen 0...360 ⁰ - Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinsteilung" beaufschlagt werden, das über die Prozedur "TOR-Steuerung" und bei- spielsweise einen bereits beschriebenen RAM-Baustein als Vergleicher, einerseits eine korrekte Berechnung der relativen Umdrehungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteils zum ortsfest angeordneten Bauteil durchführt und andererseits zeitgleich zumindest eine relative Position des be- weglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil bestimmen kann. Anders arbeitende elektronische Messfühler bzw. Positionsund Drehzahlsensors sind selbstverständlich auch möglich.

Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Umwandeln von magnetischer Energie in kinetische Energie und/oder elektrische Energie mittels eines Wandlers nach den Ansprüchen und der vorhergehenden Beschreibung, bei dem mittels zumindest einer elektronischen Erfassungseinrichtung einerseits die relative Position beider Bauteile zueinander zu wenigstens einem Zeitpunkt bestimmt sowie anderer- seits die relative (Umdrehungs-) Geschwindigkeit zumindest eines beweglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil ermittelt, insbesondere errechnet, wird, und durch zumindest eine Impulssteuerung die auf jede Magnetspule aufzugebenden Arbeitsimpulse und/oder Spulenkern-Regenerierimpulse in Abhängigkeit von der unter Berücksichtigung der von der elektronischen Erfassungseinrichtung, vorzugsweise einer als Positions- und Drehzahlsensor ausgebildeten elektronischen Erfassungseinrichtung, stammenden Werte ermittelten Stellung der beiden Bauteile zueinander geregelt werden, wobei der Arbeitsimpuls und/oder Spulenkern-Regenerierimpuls unter Berücksichtigung der relativen Position und der relativen Geschwindigkeit von Magnetspule und Dauermagnet zueinander zeitnah zu dem Zeitpunkt vor/nach überschrei-

ten/Passieren von Dauermagnet und zugehöriger Magnetspule erfolgt, womit Anzugskräfte und/oder Abstoßkräfte im Sinne eines gesteigerten Drehmoments an dem bewegbaren Bauteil ausgenutzt werden.

Vorzugsweise sollte der Arbeitsimpuls, insbesondere wenn es sich um einen Startimpuls handelt, unter Berücksichtigung der Polarität des Magnetfeldes des Dauermagneten und in Abhängigkeit von der gewünschten Bewegungsrichtung bzw. in Abhängigkeit von der zu erzeugenden kinetischen Energie und vorzugsweise mit einer der Polarität des durch die Magnetspule zu erzeugenden Magnetfeldes entsprechenden Stromflussrichtung erfolgen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Abhängigkeit der relativen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit zumindest eines beweglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil über eine elektronische Erfassungseinrichtung, vorzugsweise eine als Positionsund Drehzahlsensor ausgebildete Erfassungseinrichtung, Binärsignale generiert, mit denen unvermittelt zumindest eine bidirektionale COM-Schnittstelle beaufschlagt wird. Die Schnittstelle ihrerseits leitet die Binärinformationen an eine Softwareanwendung weiter, bei der es sich gemäß DIN 19226 um eine programmgeführte Regelung handelt, deren Aufgabe einerseits darin besteht, in Abhängigkeit der re- lativen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des beweglichen Bauteils zum ortsfesten Bauteil, die optimalen Zeitpunkte und die optimale Breite der zu generierenden Arbeitsimpulse zu berechnen.

Mit den aus den berechneten Informationen resultierenden Binärsignalen wird die nachgeschaltete Impulssteuerung beaufschlagt, deren Aufgabe es u.a. ist, letztendlich die

systemgerechten Arbeitsimpulse zu generieren, mit denen über die Impulsleitungen die Magnetspulen beaufschlagt werden. Bei der Komponente drehzahlabhängigen 0...360 ⁰ - Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstellung handelt es sich gemäß DIN 19226 um eine softwaregeführte Regelung, die selbsttätig und ohne äußeres Hinzutun, abhängig von der relativen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des beweglichen Bauteils - vergleichbar mit der Unterdruckverstellung von Zündanlagen älterer Kraftfahrzeuge - stets dafür sorgt, dass es bei zunehmender (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des beweglichen Bauteils zu einer Vorverstellung des Ansteue- rungszeitpunktes kommt, so dass die Impulszeitpunkte mit zunehmender (Umdrehungs-) Geschwindigkeit immer weiter vorverlegt werden.

Durch diese vorteilhafte Ausgestaltung wird den konstanten Spulenparametern Rechnung getragen und die vorzugsweise ortsfest angeordneten Magnetspulen weisen immer dann ein Maximum an magnetischer Kraftwirkung auf, wenn sich die beweglichen Bauteile in einer optimalen Abstoßposition zu den ortsfest angeordneten Magnetspulen befinden. Diese vorteilhafte Ausgestaltung ermöglicht, dass es am Beispiel der Scheibe zu einer Zunahme der (Umdrehungs-) Geschwindigkeit kommt.

Die Existenz zumindest eines generierten Arbeitsimpulses oder Spulenkern-Regenerierimpulses ist vorzugsweise außergewöhnlich kurzlebig und die Arbeitsimpulse müssen immer dann Einfluss auf die Magnetspule nehmen können, wenn sich der Dauermagnet, der vorzugsweise mit dem beweglichen Bauteil verbunden ist, in optimaler Anzugsposition, vorzugs- weise Abstoßposition zur Magnetspule befindet. Anderenfalls bleiben die magnetischen Kraftwirkungen an den Polen der Magnetspule (n) ohne Auswirkung. In Analogie dazu er-

folgt über der softwaregeführten Regelung bei Minderung der (Umdrehungs-) Geschwindigkeit selbsttätig und ohne äußeres Hinzutun eine Rückstellung des Impulszeitpunktes, so dass bei einem Geschwindigkeitsschwund des beweglichen Bauteils es zu einer Rückverstellung des Ansteuerungszeit- punktes kommt; es erfolgt eine geschwindigkeitsangepasste Rücksetzung der Impulszeitpunkte und die Magnetspulen werden somit zu einem früheren Zeitpunkt mit dem Arbeitsimpuls bzw. mit dem Spulenkern-Regenerierimpuls beauf- schlagt.

Im Falle einer beabsichtigten Anziehung erfolgt die Aufgabe des Arbeitsimpulses auf zumindest eine Magnetspule vorzugsweise erst dann, wenn sich diese Magnetspule zu dem in Bewegungsrichtung gesehen nächsten Dauermagneten in der relativen Position zueinander mit einer möglichst - in Folge der Impulsbeauschlagung - großen resultierenden Anziehkraft befindet.

Zur Erzielung einer maximalen Abstoßkraft zwischen einer Magnetspule und einem Dauermagneten erfolgt die Aufgabe des Arbeitsimpulses auf diese Magnetspule vorzugsweise dann, wenn diese Magnetspule gerade den betreffenden Dauermagneten passiert hat, d.h. unmittelbar nach überschreiten des Totpunktes der Paarung aus der Magnetspule und dem Dauermagneten .

Im Folgenden werden in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Es zeigen:

Fig. 1-5 unterschiedliche Ausführungsformen eines erfindungsgemäßen Wandler,

Fig. 6 und 7 zwei Diagramme, in denen die Leistung über die Umdrehungsgeschwindigkeit aufgetragen ist,

Fig. 8 Blockschaltbild einer Impulssteuerung,

Fig. 9 Prinzipschaltbild einer Magnetspulensteue- rung,

Fig. 10 Prinzipschaltbild einer Ablauf- und Impulsbreitensteuerung,

Fig. 11 Blockschaltbild einer drehzahlabhängigen 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunktein- stellung,

Fig. 12 Aufbau eines Stufen-Dekoders,

Fig. 13 Draufsicht auf eine Kodierscheibe,

Fig. 14 Schaltung eines Impuls-Phasenverschiebers,

Fig. 15 Diagramm, in dem die Abstoßkraft bzw.

Anzugskraft über dem Weg aufgetragen ist.

In allen Figuren werden für gleiche bzw. gleichartige Bauteile übereinstimmende Bezugszeichen verwendet.

In Fig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der ein ortsfest angeordnetes Bauteil 1, das vorzugsweise aus nichtmagnetischen Stoffen besteht, insgesamt vier Magnetspulen 2, 2', 2' ¹ , 2' ^{1 1} aufweist. Beidseits des ortsfesten Bauteils 1 ist je ein bewegbares gelagertes Bauteil 3 vorgesehen, das nachfolgend beschrieben wird.

Die bewegbar gelagerten Bauteile 3, die vorzugsweise aus nichtmagnetischen Stoffen bestehen sollten, sind rotatorisch bewegbar gelagert und als Scheiben ausgebildet. Die Scheiben, die beispielsweise aus Aluminium gefertigt sein können, sind auf einer Welle 11 drehfest befestigt. Die Welle 11, die vorzugsweise aus nichtmagnetischen Stoffen bestehen sollte, durchfasst eine nicht näher dargestellte mittige Ausnehmung in dem ortsfest angeordneten Bauteil 1. Vorteilhafterweise sind sämtliche die Bauteile 1 und 3 tragenden Konstruktions- oder Rahmenteile aus nichtmagnetischen Stoffen.

Jede Scheibe weist in dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier im 90° Winkel bezogen auf den Mittelpunkt der jeweiligen Scheibe angeordnete Dauermagneten 4 auf. Die polare Ausrichtung benachbarter Dauermagneten 4 jeder Scheibe verläuft entgegengesetzt zueinander.

An die Welle 11 ist ein elektrischer Generator 12 angeflanscht, der die erzeugte Rotationsenergie in elektrische Energie umwandelt. Damit wird elektrische Energie erzeugt. Zur relativen Positions- und Drehzahlerfassung der bewegbaren Bauteile 3 ist an dem freien linken Ende der Welle 11 eine elektronische Erfassungseinrichtung 13 vorgesehen, bei der es sich vorzugsweise um einen Positions- und Drehzahlsensor 13 handelt. Diese erfasst einerseits die rela- tive Position und andererseits die relative Geschwindigkeit zwischen dem ortsfesten Bauteil 1 (Stator) einerseits und den beiden bewegbaren Bauteilen 3 (Rotor) andererseits zueinander zu wenigstens einem Zeitpunkt. Der Positionsund Drehzahlsensor 13 steht in direkter Verbindung mit ei- ner bidirektionalen COM-Schnittstelle 119. Dargestellt ist auch eine Energiequelle 15, über der eine Impulssteuerung 14 in der Anlaufphase des erfindungsgemäßen Wandlers den

zu seinem Betrieb erforderlichen Strom ziehen kann, bis der angeflanschte Generator 12 eine Soll-Drehgeschwindigkeit erreicht hat, worauf ein drehzahlgesteuerter 2xUM- Leistungsschütz 117 anzieht, wobei einerseits der erfin- dungsgemäße Wandler vom Netz des Energieversorgers getrennt und andererseits der Generator mit Kraftleitungen 115 verbunden wird, womit der Generator 12 die Aufgabe der Energiequelle 15 übernimmt.

Mit der synchronen Beaufschlagung der Magnetspulen 2, 2', 2' ', 2 ¹ ' ' mit zumindest einem Arbeitsimpuls 140/Spulenkern-Regenerierimpuls 141 baut sich zumindest um eine Magnetspule 2, 2', 2' ¹ , 2 ¹ ' ¹ ein magnetisches Kraftfeld 104 auf, wobei die resultierenden Feldlinienverläufe 104 entsprechend der gegenwärtig an der Magnetspule 2, 2', 2' ', 2' ' ' anliegenden Spannung so orientiert sind, dass sich an einem Ende der Magnetspule 2, 2 ¹ , 2' ¹ , 2' ¹ ' ein magnetischer Nordpol und an der gegenüberliegenden Seite der Magnetspule 2, 2 ¹ , 2 ¹ ', 2 ^{1 1} ' ein magnetischer Südpol einstellt, deren magnetischen Kraftwirkungen Einfluss auf zumindest einen gegenüberliegenden Dauermagneten (Permanentmagnet) 4 in der Art nimmt, dass es bei der Konfrontation zweier gleichnamiger magnetischer Pole zu einer Feldverdichtung kommt, und daraus eine gegenseitig abstoßende Kraft resultiert, während die Konfrontation zweier un- gleichnamiger magnetischer Pole eine beiderseits anziehende Kraft zur Folge hat.

Bei der in dieser Figur dargestellten Ausführungsform werden die auf die Magnetspulen 2, 2', 2' ¹ , 2' ¹ ' aufgegebenen Arbeitsimpulse auf beiden Seiten, d.h. für beide bewegba- ren Bauteile 3 genutzt. Damit bedient jede Magnetspule 2, 2', 2 ^{1 1} , 2' ¹ ' gleichzeitig je einen Dauermagneten 4 der beweglichen Bauteile 3.

Bildet sich beispielsweise an dem Ende der Magnetspule 2, 2', 2' ¹ , 2 ^{11 1} ein magnetischer Nordpol, werden die Dauermagneten 4 der Scheibe, deren magnetischer Südpol der Magnetspule 2, 2 ¹ , 2 ^{1 1} , 2' ' ' benachbart ist, angezogen, so dass auf diese Weise ein Drehmoment erzeugt wird. Je nach Intensität des Drehmoments bewegt sich das betreffende als Scheibe ausgebildete Bauteil 3 soweit, dass die Dauermagnete 4 in den unmittelbar benachbarten Bereich der jeweils in Drehrichtung (Pfeil 17) nächstgelegenen Magnetspule 2, 2', 2' ¹ , 2' ^{1 1} durch Drehung gelangen.

In Fig. 2 ist eine vereinfachte Ausführungsform dargestellt, bei der das bewegbar gelagerte Bauteil 3 rotatorisch über eine Welle 8 gegenüber einem nicht näher dargestellten Gestell 9 bewegbar gelagert ist und mehrere in gleichen relativen Abständen zur Rotationsachse 10 auf verschiedenen Punkten einer Umfangslinie vorgesehene Dauermagneten 4 oder Magnetspulen 2, 2', 2'', 2 ^{1 1} ' aufweist. Das ortsfest, nicht näher dargestellte Bauteil 1 umfasst dabei eine mit dem Dauermagneten 4 zusammenwirkende Mag- netspule 2, 2 ¹ , 2 ^{1 1} , 2' ^{1 1} oder einen mit der Magnetspule 2, 2 ¹ , 2 ¹ ', 2 ^{I I ?} zusammenwirkenden Dauermagneten 4.

Das Funktionsprinzip ist identisch wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Auch hier erfolgt, wie später noch anhand von Fig. 15 erläutert wird, die Impulsbeauf- schlagung in etwa in der Position, wo die am engsten zueinander liegende Paarung von einem Dauermagnet 4 und einer mit diesem Dauermagneten 4 zusammenwirkenden Magnetspule 2, 2 ¹ , 2 ¹ ', 2' ' ' zueinander die relative Position mit maximaler magnetischer Anziehung hat, statt. Der er- findungsgemäße Wandler kann direkt als Antrieb für die Fortbewegung eingesetzt werden. Es ist aber auch durchaus möglich, dass an die Welle 8 ein nicht dargestellter Gene-

rator 12 angeflanscht ist. Die über den Wandler gewonnene kinetische Energie treibt dann den Generator 12 an, der dann elektrische Energie erzeugt.

In Fig. 3 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei der das ortsfeste Bauteil 1 mehrere, in regelmäßigen Abständen zueinander angeordnete Magnetspulen 2, 2 ¹ , 2'', 2' ^{1 1} aufweist. Bei dem ortsfest angeordneten Bauteil 1 handelt es sich beispielsweise um einen Weg, in dem die Magnetspulen 2, 2", 2 ^{1 1} , 2 ^{1 1} ' eingelassen sind.

Das bewegbar gelagerte Bauteil 3 ist in diesem Fall ein Fahrzeug mit einem Dauermagnet 4, der in dem dargestellten Ausführungsbeispiel in dem vorderen Bereich des Fahrzeugs angeordnet ist. In Fig. 3 sind unterschiedliche relative Positionen - gekennzeichnet mit I bis IV - zwischen dem ortsfesten und dem bewegbaren Bauteil 1, 3 dargestellt.

Das Fahrzeug bewegt sich in Richtung des Pfeils 6 und befindet sich in etwa auf der Hälfte zwischen zwei Magnetspulen 2, 2 ¹ (Position I). Es hat damit den Mittelpunkt Ui zwischen den benachbarten Magnetspulen 2, 2' bereits überschritten.

Wenn das Fahrzeug nah genug an der Magnetspule 2' ist, wird derart ein kurzzeitiger Arbeitsimpuls auf die Magnetspule 2' aufgegeben, dass zwischen dem Dauermagneten 4 und der Magnetspule 2 ' eine ungleichnamige Polbildung erzeugt wird, infolgedessen sich der Dauermagnet 4 und die Magnetspule 2 ' anziehen und so das Fahrzeug in Richtung des Pfeils 6 bewegt wird. Dies ist durch den durchgezogenen Pfeil 5 dargestellt.

Bei Erreichen in etwa der Position II befindet sich das Fahrzeug bereits jenseits der Magnetspule 2', d.h. dass es bereits den Totpunkt von Dauermagneten 4 und der Magnet- spule 2' passiert hat. Sobald der Dauermagnet 4 die Mag- netspule 2' passiert hat, kann auf die Magnetspule 2' ein solcher kurzzeitiger Arbeitsimpuls aufgegeben werden, so dass es zu einer Abstoßung zwischen dem Dauermagneten 4 und der Magnetspule 2' ' kommt. Für die Position III ist dies durch einen Pfeil 7 dargestellt.

Selbstverständlich könnte der zuvor beschriebene Arbeitsimpuls auch noch in der Position III aufgegeben werden. Dies hätte aber aufgrund der größeren Distanz zwischen der Magnetspule 2' und dem Dauermagneten 4 eine weitaus geringere Abstoßkraft zur Folge.

überschreitet das Fahrzeug aufgrund seiner Bewegung in Richtung des Pfeils 6 den Mittelpunkt U ₂ zwischen der Magnetspule 2 ¹ und der in Bewegungsrichtung (Pfeil 6) folgenden benachbarten nächsten Magnetspule 2 ' ' , kann - sofern sich das Fahrzeug möglichst nahe an Magnetspule 2 ' ' befin- det - auf diese Magnetspule 2 ¹ ' ein solcher Arbeitsimpuls aufgegeben werden, dass sich aufgrund einer ungleichnamigen Polbildung der Dauermagnet 4 und diese Magnetspule 2 ' ' anziehen, so dass das Fahrzeug weiter in Bewegung gesetzt wird (Position IV). Dieser Schritt kann sich beliebig in Abhängigkeit von der Anzahl an Magnetspulen 2, 2', 2 ¹ ' wiederholen.

Selbstverständlich ist auch eine umgekehrte Anordnung möglich, bei der die Magnetspule 2 Teil des Fahrzeuges und der Dauermagnet 4 in dem Weg in regelmäßigen Abständen an- geordnet sind. Auch in diesem Fall wird in Abhängigkeit von der Position die dann fahrzeugseitig angeordnete Mag-

netspule 2 ausgeschaltet bzw. umgepolt. Bei dieser Ausführungsform wird die erzeugte kinetische Energie direkt zur Bewegung des Bauteils 3, d.h. zum Antrieb des Bauteils 3 eingesetzt.

In den Fig. 4 und 5 sind Ausführungsformen dargestellt, bei denen das (die) bewegbar gelagerte (n) Bauteil (e) 3 in einer als Zylinder ausgebildeten Führung hin und her bewegbar gelagert ist. Hierzu ist in dem bewegbar gelagerten Bauteil 3 stirnseitig je ein Dauermagnet 4 vorgesehen, der mit einer in translatorischer Richtung 18 gesehen gegenüberliegenden Magnetspule 2, 2' des ortsfesten Bauteils 1, 1' zusammenwirkt. Um die translatorische Bewegung 18 in eine rotatorische Bewegung 19 umzusetzen, ist eine Einrichtung 20 vorgesehen, die in dem dargestellten Ausfüh- rungsbeispiel als Stange ausgebildet ist. Die Stange greift an einem exzentrisch in Bezug auf die Drehachse einer Welle 21 angeordneten Lager an.

In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem einem Wandler gegenüberliegend noch ein weiterer Wandler zum Umwandeln angeordnet ist. Damit wird durch zwei Wandler eine kinetische Bewegung in Form einer Rotationsbewegung auf die Welle 21 ausgeübt und diese in eine Drehung (Pfeil 19) versetzt.

Die Figuren 6 und 7 stellen zwei Diagramme dar, in denen die Leistung über die Umdrehungsgeschwindigkeit pro Minute der Welle 11 aufgetragen ist. Den Berechnungen liegen folgende Formeln

(D PIN = U _Sp . ^• Isp. ^• t ^• τ ^• 2 ^{X •} Y

(2) P _OUT = m ^• g ^• r ^• (n/9549,3)

(3) Wirkungsgrad η = P _O UT/PIN

mit folgenden Größen zugrunde:

P _IN = zugeführte Leistung in W, VA (Watt) Pouτ(2) = Leistung an der Welle 11 in kW, kVA (Kilowatt) Pouτ(3) = abgeführte Leistung in W, VA (Watt) η = Wirkungsgrad

U _Sp . = Spannung über der Magnetspule in Volt Isp. = Strom durch Magnetspule in Ampere t = Zeit über lτ t = Halbwertszeit t _h τ = H/R (in s)

H = Induktivität einer Magnetspule in Henry R = Ohmscher Widerstand einer Magnetspule (in Ohm, ω) x = Anzahl der Magnetspulen

Y = (n/60) = Umdrehungen in der Sekunde n = Drehzahl (in s) m = Masse des (der) rotatorisch bewegten Bauteil (e)

(in kg) F _κ = kinetische Energie = m ^• g (in Nm) g = Fallbeschleunigung (9,81m/s ² ) r = Radius (in Meter m) M = Drehmoment der Welle = F _κ • r n = relative (Umdrehungs) -Geschwindigkeit des ro- tatorisch bewegten Bauteils zum ortsfesten

Bauteil (ü/min.)

Die Berechnungen beziehen sich auf einen erfindungsgemäßen Wandler gemäß dem Aufbau nach Fig. 1. Allerdings sind in dem Diagramm nach Fig. 6 die Ergebnisse eines Wandlers mit nur einem beweglichen Bauteil 3, d.h. nur einer seitlich zu dem ortsfesten Bauteil 1 angeordneten Scheibe, darge-

stellt. Fig. 7 liegt genau die Ausführungsform gemäß Fig. 1, d.h. mit zwei Bauteilen 3 zugrunde.

Das als Scheibe ausgebildete Bauteil 3 ist aus Aluminium und wiegt 13,75 kg ohne die vier Dauermagnete 4. Bei einem Radius r von 0,3 m ergibt sich damit ein Drehmoment 40,46 Nm, das in Diagramm gemäß Fig. 6 mit "xNm" angegeben ist. In Fig. 7 ist aufgrund der zwei Bauteile 3 und des damit verbundenen doppelten Gewichts das Drehmoment doppelt so hoch und damit mit "2xNm" angegeben.

Bei Division der maximal gewonnenen Leistung P _O uτ durch die zugeführte Leistung P _ϊN gemäß der Gleichung (3) ergibt sich ausweislich Fig. 6 ein Wirkungsgrad von etwa η=4,15, der bei der Fig. 7 zugrunde liegenden Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wandlers bei gleicher zugeführter Leistung P _1N auf etwa η=9,31 erhöht werden kann.

In Fig. 8 ist das Blockschaltbild der Impulssteuerung 14 dargestellt. In Ruhestellung des erfindungsgemäßen Wandlers befindet sich die Impulssteuerung 14 in einer einwandfreien Ausgangssituation, d.h. zumindest eine Magnet- spule 2 befindet sich in einem kurzgeschlossenen Zustand, so dass über die Magnetspule 2 eine Spulenspannung von null Volt messbar ist.

Vor der Inbetriebnahme des Wandlers nach der Deaktivierung ist eine Initialisierungstaste 125 einmal zu betätigen, womit sich alle Speicherbausteine in der Impulssteuerung 14 in einer geordneten Ausgangssituation befinden. Selbstverständlich kann ein Initialisierungsimpuls (Power On Re- set, POR-Signal) auch selbsttätig über ein bekanntes RC- Glied generiert werden. Mit Betätigung einer Starttaste 126 wird eine Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 mit

einem Impuls beaufschlagt, für dessen zeitliches Aufkommen zur Laufzeit des Wandlers das Softwareprogramm drehzahlabhängige 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstel- lung, die bei einer Ausgestaltung mit 90° versetzt zuein- ander angeordneten Dauermagneten 4 gemäß Fig. 1 als 0...90°-Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstellung 118 ausgebildet ist, zuständig ist, über der zur Laufzeit an die Impulssteuerung 14 Anweisungen zur Generierung der Arbeitsimpulse 140 erfolgen, und zuerst die Ablauf- und Im- pulsbreitensteuerung 127 beaufschlagt wird. Die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 wiederum stellt an ihren Ausgängen 129 und 130, zwei um 90° zeitversetzte und phasengleiche Impulse bereit, die in gleicher Richtung orientiert sind und mit denen Impulssynchronisation - und Trei- berstufen 133 beaufschlagt werden, wonach diese generierten Impulse über Synchronisationsstufen 131 bzw. 132 sowie Treiberstufen 134 und einer programmgesteuerten Unterbrechungseinheit 135 zu zumindest einer Steuereinheit 136 gelangen, mit der zumindest ein Optokoppler 137 beaufschlagt wird, der seinerseits das Steuersignal an zumindest einer Magnetspulen-Ansteuerung 138 weiterreicht.

Zumindest ein Optokoppler 137 sorgt für eine galvanische Trennung zwischen zumindest einer Steuereinheit 136 und zumindest einer Magnetspulen-Ansteuerung 138. Erfolgt über den Optokoppler 137 die Durchschaltung zumindest einer Magnetspulen-Ansteuerung 138, dann wird a) der elektronische Kurzschluss zumindest einer Magnetspule 2 aufgehoben, b) zumindest eine Magnetspule 2 wird dann mit einem Arbeitsimpuls 140 berechneter Impulsbreite beaufschlagt, worauf sich ein elektromagnetisches Kraftfeld um zumindest eine Magnetspule 2 aufbaut, welche wiederum mit der korrekten Polarisation Einfluss auf zumindest sich einem bewegbaren Bauteil 3 nimmt, was zu einem Zeitpunkt erfolgt,

wenn sich das bewegbare Bauteil 3 in optimaler Abstoßposition zum ortsfesten Bauteil 1 befindet, wodurch ein Drehmoment erzeugt wird, und das bewegliche Bauteil 3 vom ortsfesten Bauteil 1 mit einem Vorwärtsschub in Drehrich- tung weitergestoßen wird.

Die Weißschen Bezirke zumindest eines Spulenkerns 107 einer Magnetspule 2 sind durch den vorausgegangenen Arbeitsimpuls 140 ausgerichtet. Um die Dipolmagnete der Weißschen Bezirke zumindest eines Spulenkerns 107 wieder in eine geordnete Unordnung zu versetzen, wird von der Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 nach dem Verschwinden des Arbeitsimpulses 140 ein - gemessen an der Impulsbreite des Arbeitsimpulses 140 - zeitlich kürzerer Spulenkern-Regenerierimpuls 141 generiert, der um 180° phasenverschoben zum Arbeitsimpuls 140 verläuft.

Selbstverständlich ist es bei einer anderen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wandlers auch möglich, gänzlich auf den Spulenkern-Regenerierimpuls 141 zu verzichten. Nach dem Verschwinden des Spulenkern-Regenerierimpulses 141 wird zumindest eine Magnetspule 2 wieder kurzgeschlossen, so dass etwaige magnetische Kraftfelder in unmittelbarer Nähe zumindest einer Magnetspule 2 keinen Einfluss auf die Magnetspule 2 nehmen können. Damit die Elektronik zumindest einer Magnetspulen-Ansteuerung 138 keinen Schaden durch die resultierenden back-EMF (=spannungsmäßig kurze und extrem hohe Impulsspitzen nach dem Abschalten des Arbeitsimpulses 140 und/oder des um 180° phasenverschobenen Spulenkern-Regenerierimpulses 141) hinnehmen muss, ist zumindest in einer Magnetspulen-Ansteuerung 138 eine Frei- laufelektronik 139 parallel zu zumindest einer Magnetspule 2 in Parallelschaltung vorgesehen.

Fig. 9 zeigt das Prinzipschaltbild der Magnetspulensteue- rung, in der eine Magnetspule 2 und Optokoppler 150 und 151 eingezeichnet ist. Solange die Optokoppler 150 und 151 nicht angesteuert werden, liegt die Magnetspule 2 über Wi- derständen 162 bis 165 an der positiven Versorgungsspannung 160. Der Spannungsabfall über der Magnetspule 2 beträgt null Volt, was einem Kurzschluss entspricht.

Wird jedoch über einen Eingang El 154 der Optokoppler 150 mit einem Highpegel angesteuert, so werden die Kollektor- Emitter-Strecken der Transistoren 153 und 156 niederohmig, womit die Magnetspule 2 für die Dauer des Highpegels mit dem Q2-Anschluss 158 an der positiven Versorgungsspannung 160 und mit dem Ql-Anschluss 159 auf Bezugspotential 161 liegt .

Im direkten Anschluss nach dem Verschwinden des Highpegels am Eingang El 154 erscheint am Eingang E2 155 ein Highpegel, mit dem der Optokoppler 151 beaufschlagt wird, worauf die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 152 und 157 niederohmig geschaltet werden, und für die Dauer des Highpegels an E2 155 der Ql-Anschluss 159 der Magnetspule 2 über den Transistor 152 an der positiven Versorgungsspannung 160 und der Q2-Anschluss 158 der Magnetspule 2 über den Transistor 157 auf Bezugspotential 161 liegt.

Damit die Elektronik der Magnetspulen-Ansteuerung 138 kei- nen Schaden durch die back-EMF hinnehmen muss, ist zumindest in einer Magnetspulen-Ansteuerung 138 eine Freilaufelektronik 139 parallel zu zumindest einer Magnetspule 2 geschaltet. Liegt am Ql-Anschluss 159 die positive Versorgungsspannung 160 und am Q2-Anschluss 158 das Bezugspoten- tial 161 an, dann ist die Emitter-Kollektor-Strecke des als Diode geschalteten PNP-Transistors 166 niederohmig,

was an einer dann aufhellenden LED 167 ersichtlich ist. Da der Zweig mit dem PNP-Transistor 166 um den Faktor 1500 hochohmiger ist als der Spulenwiderstand der Magnetspule 2, fließen in etwa 99,7% des resultierenden Stroms aus dieser Parallelschaltung durch die Magnetspule 2, womit sich der Zweig mit dem NPN-Transistor 168 im absolut hoch- ohmigen Zustand zeigt.

Wird durch die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 die angegebene Vorsorgungsspannung über zumindest eine Magnespule 2 genommen, bricht das Magnetfeld der Magnetspule 2 zusammen. Dies hat zur Folge, dass die Windungen der Magnetspule 2 vom zusammenbrechenden Magnetfeld geschnitten werden, wodurch über der Magnetspule 2 eine extrem hohe Induktionsspannung von 1000 bis 2000 V resul- tiert, die der zuvor angelegten Versorgungsspannung entgegengesetzt ist. Mit dem Aufkommen dieser hohen Induktionsspannung zeigt sich die Kollektor-Emitter-Strecke der als Diode geschaltete NPN-Transistor 168 niederohmig, womit die zu eliminierende back-EMF bis auf eine unbedeutende Restspannung kurzgeschlossen wird, womit die anhängende Elektronik der Magnetspulen-Ansteuerung 138 geschützt bleibt.

Liegt hingegen am Ql-Anschluss 159 das Bezugspotential 161 und am Q2-Anschluss 158 die positive Versorgungsspannung 160 an, dann ist die Kollektor-Emitter-Strecke des als Diode geschalteten NPN-Transistors 168 niederohmig, was an der dann aufhellenden LED 169 ersichtlich ist. Da der Zweig mit dem NPN-Transistor 168 um den Faktor 1500 hochohmiger ist als der Spulenwiderstand der Magnetspule 2, fließen in etwa 99,7% des resultierenden Stroms aus dieser Parallelschaltung durch die Magnetspule 2 und der Zweig mit dem PNP-Transistor 166 zeigt sich im absolut hochohmi-

gen Zustand. Wird durch die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 die angegebene Versorgungsspannung über zumindest einer Magnetspule 2 genommen, fällt das Magnetfeld der Magnetspule 2 zusammen.

Dies hat zur Folge, dass die Windungen der Magnetspule 2 vom zusammenbrechenden Magnetfeld geschnitten werden, wodurch in der Magnetspule 2 eine extrem hohe Induktionsspannung generiert wird, die der zuvor angelegten Versorgungsspannung entgegengesetzt ist. Mit dem Aufkommen die- ser hohen Induktionsspannung, die der zuvor angelegten Spulenspannung entgegengesetzt gerichtet ist, zeigt sich die Emitter-Kollektor-Strecke des als Diode geschalteten PNP-Transistors 166 niederohmig, womit die zu eliminierende back-EMF bis auf eine unbedeutende Restspannung kurzgeschlossen wird, womit die anhängende Elektronik der Magnetspulen-Ansteuerung 138 geschützt bleibt.

Der nahe liegende Gegenvorschlag, zumindest eine Freilaufelektronik 139 durch eine Parallelschaltung zwei antiparallel geschalteter Freilauf-Dioden zur Magnetspule 2 zu realisieren, ist nicht möglich, da in jedem Fall jede angelegte Spannung zumindest über eine Magnetspule 2 auf die typische Durchflussspannung einer Silicium-Diode von ca. 0,6 bis 0,7 Volt zusammenbrechen würde, womit sich über zumindest einer Magnetspule 2 nicht der zum Betrieb erfor- derliche Arbeitsimpuls 140 und/oder Spulenkern-Regenerierimpuls 141 mit der erforderlichen Impulsamplitude generieren lässt.

Mit Fig. 10 ist das Prinzipschaltbild der Ablauf- und Impulssteuerung 14 zur Generierung der Steuersignale, mit denen die Eingänge El 154 und E2 155 der Magnetspulen-Ansteuerung 138 beaufschlagt werden, wiedergegeben. Mit den

Bezugszeichen 170 und 171 sind bistabile Kippglieder dargestellt, bei denen es sich vorzugsweise um Präzisions-Mo- novibratoren handelt, deren Ausgangsimpulsdauer durch zugehörige Widerstände 172 und 174 und Kondensatoren 173 und 175 vorgegeben werden (verdrahtete Lagewerte) . Wird die Starttaste 126 betätigt, wird der nicht invertierende Eingang der monostabilen Kippstufe 170 getriggert, wonach an der Ausgangsklemme 129 eine positiv ansteigende Flanke erscheint, über die der anvisierte Arbeitsimpuls 140 gene- riert werden kann. Fällt die monostabile Kippstufe 170 wieder in den stabilen Schaltzustand, wird mit der abfallenden Flanke am Q-Ausgang der monostabilen Kippstufe 170 der invertierende Eingang der monostabilen Kippstufe 171 getriggert und an der Ausgangsklemme 130 wird das erfor- derliche Signal erzeugt, aus dem der Spulenkern-Regenerierimpuls 141 regeneriert werden kann.

Mit den Signalen an den Ausgangsklemmen 129 und 130 wird die Impulssynchronisation- und Treiberstufe 133 beaufschlagt. Damit die Signale an den Ausgangsklemmen 129 und 130 über eine ausreichende Anstiegsgeschwindigkeit verfügen, sind die Schmitt-Triggerschaltungen 179 und 180 nachgeschaltet. Mit Betätigung der Starttaste 126 wird die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 mit einem Signal beaufschlagt, für dessen zeitliches Aufkommen zur Laufzeit des erfindungsgemäßen Wandlers das Softwareprogramm drehzahlabhängige 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunktein- stellung 118 zuständig ist und dessen Ausgangssignal die Eingangsklemme 182 erreicht. Der Q-Ausgang der monostabilen Kippstufe 171 bleibt unbeschaltet .

Bei den in der Schaltung verwendeten Komponenten 184 und 185 handelt es sich um Analog-Multiplexer, die im Prinzip wie Drehschalter arbeiten. Sie besitzen die analogen Ein-

gänge CHOO bis CH15 (CH=Channel) . Mittels der Select-Ein- gänge AO bis A3 wird einer dieser Kanäle auf den Ausgang durchgeschaltet. Die Select-Eingänge bestimmen im Binärcode, welcher Widerstand 172 bzw. 174 in Reihe zum Konden- sator 173 bzw. 175 geschaltet werden. Die 2 ⁴ = 16 unterschiedlichen Binärinformationen für die Select-Eingänge der Multiplexer 184 und 185 gelangen über die BUS-Leitung 183 von einem programmierbaren Festwertspeicher 205, und sind inhaltlich von den Daten abhängig, mit der die Proze- dur TOR-Steuerung 194 die Dateneingänge eines RAMs 196 beaufschlagen. Auf diese Weise wird erreicht, dass eine drehzahlabhängige Impulsbreitensteuerung gegeben ist, womit zumindest eine Magnetspule 2 stets mit der optimalen Impulsdauer angesteuert wird. Die erforderlichen Impuls- breiten sind gänzlich an den aktuellen Spulenparameter der zum Einsatz kommenden Magnetspulen 2 gebunden.

In Fig. 11 ist das Blockschaltbild der drehzahlabhängigen 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstellung 118 wiedergegeben. über den Eingang E 190 gelangen die Signale von dem als elektronische Erfassungseinrichtung 13 ausgebildeten Positions- und Drehzahlsensor über eine bidirektionale COM-Schnittstelle 119 und einen UART 191 zu einem COM-Port 192. Mit dem Ausgangssignal vom COM-Port 192 wird der Eingang E _τ 193 der TOR-Steuerung 194 beaufschlagt, in der das reproduzierte Messergebnis, welche relative Zeit das bewegliche Bauteil 3 zum ortsfesten Bauteil 1 für eine Drehung von 360° je Zeiteinheit benötigt, errechnet. Diese ermittelte Umdrehungsgeschwindigkeit wird einerseits einem LCD-Display 195 zur Anzeige zugeführt, und andererseits als binäres Signal zur Steuerung eines Tors an die TOR- Steuerung 194 weitergeleitet. Die am Ausgang der TOR-Steuerung 194 erscheinenden Binärsignale wiederum leiten die Informationen, wie schnell sich das bewegliche Bauteil 3

zum ortsfesten Bauteil 1 je Zeiteinheit dreht, in Form von Impulsen je Zeiteinheit an den nachgeschalteten programmierbaren Festwertspeicher (RAM) 196 weiter. Dieser übernimmt die Funktion eines Vergleichers und vergleicht die von der TOR-Steuerung 194 gesandten Impulse je Zeiteinheit mit den im RAM-Baustein 196 nullspannungsgesicherten Lagewert in der Einheit "Impulse je Zeiteinheit". überschreitet oder unterschreitet die Anzahl der Impulse je Zeiteinheit einen der gespeicherten Lagewerte im programmierbaren Festwertspeicher 196, dann gelangt der zum Lagewert gehörende Speicherinhalt im programmierbaren Festwertspeicher 196 über das Latch-Register 197 a) zum Stufen-Dekoder 199, b) zum programmierbaren Festwertspeicher 204 und c) zum programmierbaren Festwertspeicher 205.

Solange die von der TOR-Steuerung 194 ausgesandten Impulse je Zeiteinheit jedoch nicht mit einer Genauigkeit von 10 ^~6 mit einem im programmierbaren Festwertspeicher 196 gespeicherten Lagewert konform laufen, verharren die Ausgänge des Latch-Registers 197 im Tri-State-Zustand (Zustand der Hochohmigkeit ) und kein neuer Lagewert aus dem programmierbaren Festwertspeicher 196 wird zu den Ausgängen des Latch-Registers 197 durchgeschaltet.

Die eigens für diese Zwecke entwickelte Latch-Register- steuerung 198 charakterisiert sich im besonderen Maße da- durch, dass man den Wandler etappenweise bzw. langsam anlaufen lassen kann, womit über die Latch-Registersteuerung 198 eine relative Geschwindigkeitssteuerung des sich beweglichen Bauteils 3 zum ortsfest angeordneten Bauteil 1 vorwählen lässt, was dadurch erreicht wird, dass die Aus- gänge des Latch-Registers 197 beeinflusst werden.

Soll der Wandler am Beispiel des als rotatorisch gelagerte Scheibe ausgebildeten Bauteils 3 mit einer immerwährenden Umdrehungsgeschwindigkeit von beispielsweise 1250 U/min, drehen, so wird der Latch-Registersteuerung 198 dieser ge- wünschte Wert über einen elektronischen Kodierschalter oder wahlweise über ein Unterprogramm des verwendeten Softwareprogramms 118 mitgeteilt. Hat die Scheibe die vorgegebene Umdrehungsgeschwindigkeit erreicht, wird aus- gangsseitig von der Latch-Registersteuerung 198 ein inver- tiertes Freigabesignal an den Freigabeeingang des Latch- Registers 197 gerichtet, worauf die vom programmierbaren Festwertspeicher 196 gesandten Lagewerte nicht mehr an den Ausgängen des Latch-Registers 197 erscheinen können.

Unabhängig von den Informationen, die über der TOR-Steue- rung 194 zum programmierbaren Festwertspeicher 196 gelangen, dreht sich die Scheibe bei unveränderter Belastung mit 1250 U/min, durch. Mit Deaktivierung der Latch-Registersteuerung 198 gelangen die 16-Bit-Datenwörter vom programmierbaren Festwertspeicher 196 unter den bereits ge- nannten Feststellungen stets an den Ausgängen des Latch- Registers 197, womit die nach DIN 19226 definierte Regelung hier die drehzahlabhängige 0...360°-Magnetspulen-An- steuerungspunkteinstellung 118 wieder gänzlich betriebsbereit ist.

Zumindest kann ein Regler bzw. eine Regeleinrichtung, vorzugsweise eine drehzahlabhängige 0...360°-Magnetspulen-An- steuerungspunkteinstellung 188, vorgesehen sein. Die von der Erfassungseinrichtung 13 generierten Binärsignale gelangen über Datenleitungen 109 und der COM-Schnittstelle 119 zur TOR-Steuerung 194 und werden zur Berechnung angeboten. Mit den aus zumindest einer Berechnung resultierenden Informationen zur relativen Geschwindigkeit zwischen

dem beweglichen Bauteil 3 und dem ortsfesten Bauteil 1 wird ein Binärsignal generiert, mit dem der als Vergleicher arbeitende Festwertspeicher (RAM) 196 beaufschlagt wird, und die ihm angebotene Information mit den im Fest- wertspeicher (RAM) 196 gespeicherten Lagewerten/Schaltschwellen verglichen wird. Damit wird eine relative Geschwindigkeitzu- oder -abnähme der sich bewegenden Bauteile 3 detektiert und mit dem Ergebnis dieses Vergleiches im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße (= aktuelle Umdrehungsgeschwindigkeit) bzw. mit am Ausgang des Festwertspeichers (RAM) 196 aktuell ausgelesenen Speicherinhalts ein Stufen-Dekoder 199 beaufschlagt. Dieser stellt wiederum mit Zu- oder Abnahme der Umdrehungsgeschwindigkeit des beweglichen Bauteils 3 an seinen Stell- ausgängen (V200, R201) die Signale bereit, mit denen der Impuls-Phasenverschieber 202 über seine Eingänge (V236, R245) beaufschlagt wird und auf das Stellglied 239, vorzugsweise äquivalenzglied, einwirkt, womit es im Sinne einer Angleichung an die Führungsgröße zu einer Vor- oder Rückversetzung des Ansteuerungszeitpunktes des zu generierenden Arbeitsimpulses 140 und/oder Spulenkern-Regenerierimpulses 141 kommt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 11 weisen die Datenwörter am Ausgang des Latch-Registers 197 eine Datenwortlänge von 16 Bit auf. Selbstverständlich können auch Systeme entsprechend Fig. 11 mit Datenwortlängen realisiert werden, die 32-, 64-, 128-, 256-Bit und noch länger sind. Hinsichtlich der Datenwortlänge sind keine Grenzen gesetzt. Mit denen am Ausgang des Latch-Registers 197 er- scheinenden 16-Bit-Datenwörtern werden zeitgleich der Stufen-Dekoder 199, der programmierbare Festwertspeicher 204 und der programmierbare Festwertspeicher 205 beaufschlagt.

Der Stufen-Dekoder 199, der über die zwei Stellausgänge V

200 für "Vorsetzen" und R 201 für "Rücksetzen" verfügt, regelt indirekt mit den an seinen Ausgangsklemmen 200 und

201 erscheinenden Binärsignalen die Ansteuerungszeitpunkte zur Generierung zumindest eines Arbeitsimpulses 140 und/oder Spulenkern-Regenerierimpuls 141. Nimmt am Beispiel einer als Scheibe ausgebildeten bewegbaren Bauteils 3 diese an Umdrehungsgeschwindigkeit zu, dann muss zumindest eine Magnetspule 2 zu einem früheren Zeitpunkt ge- pulst werden und das Vorsetzen des Ansteuerungspunktes erfolgt mit dem Signal, welches am Stellausgang V 200 erscheint .

Nimmt die Scheibe hingegen durch zunehmende Belastung an Umdrehungsgeschwindigkeit ab, muss eine Korrektur der An- Steuerungspunkteinstellung durchgeführt werden, was mit dem am Stellausgang R 201 erscheinenden Signal eingeleitet wird. Mit den an den Ausgängen des Stufen-Dekoders 199 erscheinenden Binärsignalen wird ein Impuls-Phasenverschie- ber 202 beaufschlagt. Dreht sich, um am Beispiel der Scheibe zu bleiben, die Scheibe kontinuierlich durch, gelangt kein Signal vom Stufen-Dekoder 199 zum Impuls-Pha- senverschieber 202 und die am Eingang E _τ 193 erscheinenden Binärsignale gelangen unverfälscht über den Impuls-Phasen- verschieber 202 zum Ausgang A 203 der bidirektionalen COM- Schnittstelle 119, womit die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 beaufschlagt wird. Kommt es zu einer Veränderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Scheibe, wird vom Stufen-Dekoder 199 entweder das V- oder das R-Signal an den Impuls-Phasenverschieber 202 gerichtet, der seiner- seits die an seinem Ausgang erscheinenden Signale mit der entsprechenden Phasenverschiebung über den Ausgang A 203 an die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 weiter-

reicht, womit zumindest eine Magnetspule 2 früher oder später mit einem Arbeitsimpuls beaufschlagt wird.

Mit Deaktivierung der Latch-Registersteuerung 198 gelangen die an den Ausgängen des programmierbaren Festwertspei- chers 196 erscheinenden 16-Bit-Datenwörter über den Ausgängen des Latch-Registers 197 zum programmierbaren Festwertspeicher 205, der daraus die Binärsignale für die Se- lect-Eingänge AO bis A3 der Multiplexer-Schaltungen 184 und 185 generiert. Mit Deaktivierung der Latch-Register- Steuerung 198 gelangen die an den Ausgängen des programmierbaren Festwertspeichers 196 erscheinenden 16-Bit-Da- tenwörter über den Ausgängen des Latch-Registers 197 zum programmierbaren Festwertspeicher 206, mit dessen Ausgangssignalen einerseits der Adress-Dekoder 209B und ein Digital/Analog-Wandler 207 beaufschlagt werden. Mit den Binärsignalen an den Ausgangsklemmen des Adress-Dekoders 209C und den Analogsignalen am Ausgang des Digital/Analog- Wandlers 208 wird das zugeordnete Programm-Modul- vorzugsweise ein Datenaufzeichnungsgerät 121, ein autark arbei- tender Datalogger, beaufschlagt, womit über Messwert-Anzeigen sofort die nachstehend aufgelisteten Informationen auf dem Monitor zur Anzeige gebracht werden:

1. Umdrehungsgeschwindigkeit pro Minute

2. Umdrehungsgeschwindigkeit pro Sekunde

3. direkte Anzeige der Ansteuerungspunktverstellung in Grad (°) (= aktuelle Phasenverschiebung)

4. Beschleunigung pro Sekunde

5. Kraftabgabe an der Welle 11 in Newton (N)

6. Kraftabgabe an der Welle 11 in kWh

7. Kraftabgabe an der Welle 11 in PS

Alle Parameteränderungen werden unmittelbar von einem Multi-Kennlinienschreiber aufgezeichnet und zur Anzeige gebracht bzw. können optional aus einer direkt erstellten Tabelle ausgelesen werden. Für Dokumentationszwecke werden alle Informationen in Daten gespeichert, so dass Grafiken und Tabellen unmittelbar nach dem Maschinenlauf des erfindungsgemäßen Wandlers ausgedruckt werden können. Durch die Implementierung einer SAMPLER-Funktion kann vom Datenaufzeichnungsgerät 121 jede beliebige Phase bzw. der gesamte Maschinenlauf im Nachhinein beliebig oft real-dynamisch als Simulation zur Anzeige gebracht werden, da alle dazu erforderlichen Maschinenlaufparameter in Abhängigkeit der Zeit während der Inbetriebnahme gespeichert werden.

Mit Fig. 12 wird die Architektur des Stufen-Dekoders wiedergegeben. Eine Schaltungsausführung zur Entschlüsselung eines 32-, 64-, 128- oder 256-Bit-Codes ist derart komplex, so dass mit Fig. 12 lediglich eine 3-Bit-Ausführung dargestellt wird, die problemlos zu einem 512 Bit-Stufen- Dekoder oder höher organisiert werden kann. Ein Beispiel dafür, welche Datenwörter der Stufen-Dekoder 199 zum Dechiffrieren angeboten bekommt, ist der Tabelle 210 zu entnehmen. Beträgt, um am Beispiel der Scheibe zu bleiben, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 entsprechend der Tabelle 210, Zeile 1 = 25 Umdrehungen pro Minute, dann liegt allein am Eingang DO ein Highpegel an, während die verbleibenden Eingänge Dl ... Dn Lowpegel aufweisen. Erhöht sich die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 auf 50 Umdrehungen pro Minute, dann wird zusätzlich zum Eingang DO auch der Eingang Dl mit einem Highpegel angesteu-

ert. Beträgt die maximale Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 200 Umdrehungen pro Minute, dann liegen an allen Eingängen DO ... D7 ein Highpegel an.

Vermindert sich jedoch die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 von 200 auf 175 Umdrehungen pro Minute, wird der Eingang D7 wieder mit einem Lowpegel angesteuert und nur die Eingänge DO ... D6 führen Highpegel. Auf diese Weise bekommt der Stufen-Dekoder 199 eine änderung der Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 mitgeteilt und muss mit jeder änderung an seinen Dateneingängen an den Ausgängen V 200 oder R 201 ein Steuersignal ausgeben, mit dem der nachgeschaltete Impuls-Phasenverschieber 202 beaufschlagt wird.

Nimmt die Welle 11 beispielsweise an Umdrehungsgeschwin- digkeit je Zeiteinheit zu, muss zumindest eine Magnetspule 2 zu einem früheren Zeitpunkt gepulst werden und das Vorsetzen des Ansteuerungspunktes erfolgt mit dem Signal, welches am Stellausgang V 200 erscheint. Nimmt die Welle 11 hingegen durch zunehmende Belastung an Umdrehungsge- schwindigkeit ab, muss eine Korrektur des Ansteuerungs- zeitpunktes zur Generierung des Arbeitsimpulses 140 durchgeführt werden, was mit dem am Stellausgang R 201 erscheinenden Signal eingeleitet wird.

Im Nachstehenden soll die Arbeitsweise des Stufen-Dekoders 199 lediglich an der Eingangsbeschaltung 211 beschrieben werden, da die Logikverknüpfungen der verbleibenden Eingänge Dl ... Dn alle identisch sind. Um beim Beispiel der Scheibe zu bleiben, soll die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 25 Umdrehungen pro Minute betragen. Dann liegt am Eingang DO 212 ein Highpegel an. Dies hat zur Folge, dass ein nachgeschaltetes Delay-Flip-Flop 213 getaktet wird,

worauf der am Dateneingang D anliegende Highpegel zum Q- Ausgang des Delay-Flip-Flops 213 durchgeschaltet wird. Da der Q-Querausgang (Q*) vom Delay-Flip-Flop 213 Lowpegel annimmt, wird die monostabile Kippstufe 214 am invertie- renden Eingang getriggert und stellt an seinem Q-Ausgang einen Impuls bereit, mit dem der Eingang EO vom ODER-Gat- ter 215 beaufschlagt wird bzw. an dessen Ausgang V 200 der kurze Ausgangsimpuls der monostabilen Kippstufe 214 erscheint .

Da sich am Trigger-Eingang der monostabilen Kippstufe 216 ein Highpegel befindet, ist die monostabile Kippstufe 216 vorbereitet, da diese nur auf einen abfallenden Triggerflanke an seinem invertierenden Eingang reagieren kann. Nimmt der Dateneingang DO 212 wieder Lowpegel an, wird die monostabile Kippstufe 216 mit der abfallenden Flanke an seinem Triggereingang getriggert und der am Q-Ausgang der monostabilen Kippstufe 216 erscheinende Impuls wird dem Eingang EO des ODER-Gatters 217 zugeführt, worauf der Impuls am Ausgang -R- erscheint. Da mit der Triggerung der monostabilen Kippstufe 216 der Q-Quer-Ausgang der monostabilen Kippstufe 216 Lowpegel annimmt, und dieser Ausgang mit dem Reset-Eingang des Delay-Flip-Flops 213 verbunden ist, wird das Delay-Flip-Flop 213 wieder umgehend in eine geordnete Ausgangssituation versetzt, damit es auf einer positiv ansteigenden Taktflanke an seinem Triggereingang reagieren kann. Das UND-Gatter 218 hat eine Verriegelung- Funktion. D.h. solange beispielsweise der Dateneingang DO 212 keinen Highpegel führt, kann über die nachfolgenden Dateneingängen Dl ... Dn kein Einfluss genommen werden.

Fig. 13 gibt eine Ausführung einer einfachen Kodierscheibe 220 wieder, die vorzugsweise als Positions- und Drehzahlsensor 13 verwendet wird, und sich im Zusammenspiel mit

der softwaregeführten Regeleinrichtung 118 dadurch gekennzeichnet, dass diese elektronische Erfassungseinrichtung 13 einerseits zur Ermittlung der relativen Position zweier Bauteile 1, 3 zueinander und zeitgleich zur Erfassung der relativen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit eines beweglichen Bauteils 3 zum ortsfesten Bauteil 1 eignet, was durch eine freie Interpretation des am Ausgang der elektronischen Erfassungseinrichtung erscheinenden Binärsignals erreicht wird, wobei die vorteilhaftes Ausgestaltung der drehzahl- abhängigen 0...360°-Magnetspulen-Ansteuerungspunkteinstel- lung 118 für die Dekodierung des chiffrierten Binärsignals am Ausgang der Erfassungseinrichtung 13 zuständig ist.

Zur anschaulicheren Beschreibung verfügt die Kodierscheibe 220 auf einer Kreisebene zumindest 32 kreisförmige Abtast- marken 221, die präzise in gleichmäßigen Abständen von 11,25° um eine Umfangslinie oder mit einer noch höheren Auflösung zueinander angeordnet sind. Die Kodierscheibe

220 wird stirnseitig, um beim Beispiel der Scheibe zu bleiben, auf der Achse der Welle 11 angebracht, so dass sich diese mit der Welle 11 dreht. Werden die Abtastmarken

221 zur Laufzeit von einem IR-Laserstrahl beleuchtet, wird das IR-Laserlicht reflektiert. Ein IR-Laserlichtempfänger detektiert das rückreflektierte Licht und quittiert den Empfang mit einem Highpegel an seinem Ausgang.

Trifft das IR-Laserlicht auf eine Freifläche 222 zwischen zwei Abtastmarken 221, kommt es zu einer Absorbierung des IR-Laserlichts und der Ausgang des IR-Laserlichtempfängers verharrt auf Lowpegel. Auf diese Weise erhält man zur Laufzeit durch die simple Abtastung der Kodierscheibe 220 Informationen zur relativen Position des beweglichen Bauteils 3 zum ortsfesten Bauteil 1 zueinander und wie schnell sich die Welle 11 je Zeiteinheit dreht.

Selbstverständlich sind auch andere Ausführungsformen zur Positionsbestimmung des bewegten Bauteils 3 zum nicht bewegbaren Bauteil 1 als auch zur zeitgleichen Bestimmung der relativen (Umdrehungs-) Geschwindigkeit des sich beweg- liehen Bauteils 3 zum ortsfesten Bauteil 1 möglich.

In Fig. 14 wird die Schaltung des Impuls-Phasenverschie- bers wiedergegeben. Dreht sich die Welle 11, um am Beispiel der Scheibe zu bleiben, mit einer gleichbleibenden Umdrehungsgeschwindigkeit, so stellen sich die in Fig. 14 eingezeichneten Schalterstellungen ein. Dann sind die Ana- log/Digital-Schalter 240 und 244 geöffnet und der Ana- log/Digital-Schalter 231 ist geschlossen. Die getastete Gleichspannung vom IR-Laser-Empfänger gelangt über der Eingangsklemme IN 230 und dem Digital/Analog-Schalter 231 zur Teilerschaltung 7.8 232. Das durch 8 geteilte Binärsignal gelangt dann weiter über ein Systemzeit-Verzögerungsglied 233 auf den Eingang B des ODER-Gatters 234 bzw. erscheint dann an der Ausgangsklemme OUT 235, mit der die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 beaufschlagt wird.

Erhöht sich die Umdrehungsgeschwindigkeit der Welle 11 in einem Maße, so dass der Ansteuerungszeitpunkt zumindest einer Magnetspule 2 um 11,25° [360° "/. Anzahl der Abtastmarken 221 auf der Kodierscheibe 220 = 11,25°] vorgesetzt werden muss, dann erscheint von der Ausgangsklemme V 200 des Stufen-Dekoders 199 ein Impuls kurzlebiger Stetigkeit auf die Eingangsklemme V 236 des Impuls-Phasenverschiebers 202, womit die monostabile Kippstufe 237 über den nicht invertierenden Eingang getriggert wird. Dies hat zur Folge, dass der Ausgang x vom äquivalenzglied 239 parallel der Funktionsgleichung vom äquivalenzglied 238 ein Lowpe- gel annimmt, womit der Digital/Analog-Schalter 231 geöffnet wird. Der Q-Quer-Ausgang der monostabilen Kippstufe

237 hingegen nimmt Highpegel an, worauf der Digi- tal/Analog-Schalter 240 umgehend schließt und die an der Eingangsklemme IN 230 anliegenden Binärsignale gelangen sogleich zur Teilerschaltung '1.1 241. Das am Ausgang der Teilerschaltung '1.1 241 erscheinende Binärsignal gelangt über ein Systemzeit-Verzögerungsglied 242 und über den Eingang A des ODER-Gatters 234 zur Ausgangsklemme OUT 235, womit die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 präzise 11,25° früher angesteuert wird als zuvor.

In dem Augenblick, in dem das Ausgangssignal an der Ausgangsklemme OUT 235 abfällt bzw. Lowpegel annimmt, werden mit dieser abfallenden Taktflanke die Rücksetzeingänge der monostabilen Kippstufen 237 und 243 beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass die Q-Ausgänge der monostabilen Kippstufen 237 und 243 umgehend Lowpegel führen, und parallel der Funktionsgleichung vom äquivalenzglied 238 nimmt der x- Ausgang vom äquivalenzglied 239 Highpegel an. Dann sind die Digital/Analog-Schalter 240 und 244 geöffnet und der Digital/Analog-Schalter 231 ist geschlossen, womit die an der Eingangsklemme IN 230 anliegenden Binärsignale über der Teilerschaltung 7.8 232 zur Ausgangsklemme des ODER- Gatters 235 gelangen können.

Der Ansteuerungszeitpunkt zum Pulsen zumindest einer Magnetspule 2 erfolgt jetzt präzise 11,25° früher. Relevant ist, dass die Analog/Digital-Schalter 231, 240 und 244 nach der abfallenden Taktflanke an der Ausgangsklemme OUT 235 wieder in der Ausgangsstellung entsprechend Fig. 14 rückgesetzt werden, damit die Teilerschaltung /8 232 wieder mit den von der Eingangsklemme IN 230 kommenden Binär- Signalen beaufschlagt wird. Ansonsten wird nach jeder 90°- Drehung der Welle 11 der Ansteuerungszeitpunkt für zumin-

dest eine Magnetspule 2 um weitere 11,25° weiter vorgesetzt.

Vermindert sich die Umdrehungszahl der Welle 11 in einem Maße, so dass der Ansteuerungszeitpunkt zumindest einer Magnetspule 2 um 11,25° rückgesetzt werden muss, dann erscheint von der Ausgangsklemme R 201 des Stufen-Dekoders 199 ein Impuls kurzlebiger Stetigkeit auf die Eingangsklemmen R 245 des Impuls-Phasenverschiebers 202, womit die monostabile Kippstufe 243 über den nicht invertierenden Eingang getriggert wird. Dies hat zur Folge, dass der Ausgang x vom äquivalenzglied 239 parallel der Funktionsgleichung vom äquivalenzglied 238 ein Lowpegel annimmt, womit der Digital/Analog-Schalter 231 geöffnet wird. Der Q-Quer- Ausgang der monostabilen Kippstufe 243 hingegen nimmt Highpegel an, worauf der Digital/Analog-Schalter 244 umgehend schließt und die an der Eingangsklemme IN 230 anliegenden Binärsignale gelangen sogleich zur Teilerschaltung /9 247.

Das am Ausgang der Teilerschaltung "/.9 247 erscheinende Bi- närsignal gelangt über das Systemzeit-Verzögerungsglied 246 und über den Eingang C des ODER-Gatters 234 zur Ausgangsklemme OUT 235, womit die Ablauf- und Impulsbreitensteuerung 127 11,25° später angesteuert wird als zuvor.

In dem Augenblick, in dem das Ausgangssignal an der Aus- gangsklemme OUT 235 abfällt bzw. Lowpegel annimmt, werden mit dieser abfallenden Taktflanke die Rücksetzeingänge der monostabilen Kippstufe 237 und 243 beaufschlagt. Dies hat zur Folge, dass die Q-Ausgänge der monostabilen Kippstufen

237 und 243 umgehend Lowpegel führen und parallel der Funktionsgleichung vom äquivalenzglied 238 nimmt der x-

Ausgang vom äquivalenzglied 239 Highpegel an. Dann sind

die Digital/Analog-Schalter 240 und 244 geöffnet und der Digital/Analog-Schalter 231 ist geschlossen, womit die an der Eingangsklemme IN 230 anliegenden Binärsignale über der Teilerschaltung /8 232 zur Ausgangsklemme des ODER- Gatters 235 gelangen können. Der Ansteuerungszeitpunkt zum Pulsen zumindest einer Magnetspule 2 erscheint jetzt präzise 11,25° später.

Wichtig ist, dass die Analog/Digital-Schalter 231, 240 und 244 nach der abfallenden Taktflanke an der Ausgangsklemme OUT 235 wieder in der Ausgangssituation entsprechend der Fig. 14 zurückgesetzt werden, damit die Teilerschaltung '/.8 232 wieder mit den von der Eingangsklemme IN 230 kommenden Binärsignalen beaufschlagt wird. Ansonsten wird nach jeder 90°-Drehung der Welle 11 der Ansteuerungszeitpunkt für zu- mindest eine Magnetspule 2 um weitere 11,25° weiter zurückgesetzt .

In dem Diagramm gemäß Fig. 15 ist auf der linken Y-Achse die Abstoßkraft und auf der rechten Y-Achse die Anzugskraft über der Wegstrecke (X-Achse) zwischen zwei Punkten A und a, die beispielsweise für zwei angedeutete benachbarte Magnetspulen stehen, aufgetragen.

Die Kurve Kl zeigt die resultierende prozentual verbleibende Abstoßkraft über die Wegstrecke. Deutlich erkennbar ist, dass die erzeugte Abstoßkraft mit zunehmender Wegstrecke AB bzw. AC, d.h. mit zunehmendem Abstand zum Punkt A abnimmt.

Für den Punkt a, an dem eine Magnetspule umgekehrter Polbildung im Vergleich zu der Magnetspule in Punkt A vorgesehen ist, ergibt sich eine Anziehungskraft, die als Kurve K2 dargestellt ist. Der Schnittpunkt zwischen den Kurven

Kl und K2 liegt in etwa auf der Mitte zwischen den Punkten A und a .

Deutlich erkennbar ist, dass der optimale Zeitpunkt der Impulsaufgabe bei Ausnutzung einer resultierenden Abstoß- kraft in etwa in dem schraffierten Bereich gekennzeichnet mit "ABSTOSS" liegt, während dies bei Ausnutzung einer resultierenden Anzugskraft dann der Fall ist, wenn die Impulsaufgabe so nah als möglich am Punkt a, d.h. innerhalb des schraffierten Bereichs gekennzeichnet mit "ANZIEH" er- folgt.

Die in Fig. 3 dargestellten Positionen I bis IV sind beispielhaft in Fig. 15 eingetragen. Findet eine Impulsaufgabe in Position I statt, wird eine Abstoßkraft von immerhin noch 78% erzielt, während bei einer Impulsaufgabe erst in der Position II nur noch eine Abstoßkraft von 28,8% erzielt wird. In den Positionen III und IV ist die Polung geändert, so dass eine Anziehung in Richtung des Punktes a stattfindet. Findet eine Impulsaufgabe schon in Position III statt, liegt die Anziehungskraft nur bei etwa 19%, während dessen in Punkt IV etwa 90% erzielt wird.

Vorzugsweise findet eine Impulsaufgabe im Bereich des schraffierten Bereichs gekennzeichnet mit "ABSTOSS", insbesondere innerhalb der Wegstrecke AB statt, da die Impulsaufgabe unter Ausnutzung der resultierenden Abstoßung leichter regelbar ist, da nur sichergestellt werden muss, dass der Punkt A überschritten worden ist.

Selbstverständlich ist es mit der vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Wandlers auch möglich, entsprechend der Kurve K2 die hohen resultierenden Anziehungs- kräfte mit einem hohen Wirkungsgrad η auszunutzen, indem

entsprechend Fig. 15 kurz vor dem Punkt a es zur Generierung eines Arbeitsimpulses 140 kommt, was regelungstechnisch über die bevorzugte drehzahlabhängige 0...360°-Mag- netspulen-Ansteuerungspunkteinstellung 118 erfolgt, die in der vorgestellten Ausführung die Arbeitsimpulse 140 mit einer zeitlichen Grundgenauigkeit von ± 1μs (=0, 000001s) generiert. Selbstverständlich sind auch höhere Grundgenauigkeiten möglich. Der erfindungsgemäße Wandler muss dann mit Maschinenparametern arbeiten, die sich an den Genera- torparametern anlehnen.

Selbstverständlich ist auch eine Betriebsweise möglich, bei der die Abstoß- als auch die Anziehungskraft ausgenutzt wird. In diesem Fall findet eine derartige Aufgabe des Arbeitsimpulses 140 statt, dass innerhalb des Zeitin- tervalls thO bis thl eine Abstoßkraft durch Aufbau eines entsprechenden Magnetfeldes erzeugt wird, dieses Magnetfeld sich dann wieder abbaut und im Zeitintervall th4 bis th5 dann ein solches Magnetfeld durch Aufgabe eines Arbeitsimpulses 140 aufgebaut wird, dass eine Anziehungs- kraft erzeugt wird. Nach Abbau dieses Magnetfeldes wird der Totpunkt th5 durchlaufen. Der zuvor beschriebene Vorgang zwischen thO und th5 wiederholt sich. Bei einer solchen Verfahrweise kann mit einem geringen Energieaufwand ein hoher Energieertrag erzielt werden.