Metallbaukasten

 
Axialmotor mit Kulissensteuerung

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  1998 wurde eine "Pause" eingelegt und nur ein kleines Modell gebaut:
Ein Axialmotor mit der früher erhältlichen Spule, wie er in den älteren Märklin-Anleitungsheften beschrieben ist.

Das Prinzip des Axialmotors (auch Page-Motor nach Charles Grafton Page, 1812 - 1868) ist bereits seit ca. 1850 bekannt. Ein solcher Elektromotor sollte seinerzeit die Dampfmaschine als vielseitig eingesetzte Kraftmaschine ablösen, aufgrund der vielen Nachteile und der unzureichenden Stromquellen konnte er sich jedoch nicht durchsetzen (weiterführende Informationen zu diesem Thema enthält die Publikation mit dem Titel Der Page-Motor, Herausgeber: Deutsches Museum).

Die Funktion eines Axialmotors kann mit der einer Dampfmaschine verglichen werden, nur, dass er eben elektrisch betrieben wird:
Ein Eisenkern wird magnetisiert und in eine Zylinderspule hineingezogen. Über eine Pleuelstange (hier als "Arbeits-Pleuelstange" bezeichnet) und einen Exzenter wird die Bewegung in eine Drehung umgewandelt und dabei ein Schwungrad angetrieben.


Hat der Eisenkern die Mitte der Spule erreicht, dann wird der Stromfluss unterbrochen, und die Energie des Schwungrades zieht den Kern wieder heraus. Auf diese Weise entsteht ein Ablauf, der dem Verhalten einer Dampfmaschine ähnelt.

Bildnachweis:
Dingler u. a. (Hrsg), Polytechnisches Journal Stuttgart 1846, 102. Bd. Taf. II, Fig. 28.
Axial Reciprocating 
Motor
Axial Reciprocating Motor


Bei den Märklin-Vorlagen wird zur Steuerung der Spule ein 8-segmentiger Kollektor verwendet. Da ein solcher Motor nur eine Drehrichtung und eine Drehzahl hat, wurde er in mehrerer Hinsicht umkonstruiert:
Zunächst wurde anstatt des Kollektors ein Federkontakt eingebaut, der von einem zweiten Exzenter (Gegenkurbel) und einer zweiten Pleuelstange (hier als "Steuer-Pleuelstange" bezeichnet) betätigt wird. Hierbei ist zu beachten, dass die Steuer-Pleuelstange der Arbeits-Pleuelstange in Drehrichtung um 90 voreilt; andernfalls kann der Motor nicht funktionieren.
Des Weiteren wurde der Motor mit einer Kulissensteuerung ausgestattet, ähnlich wie sie bei einer Dampflokomotive zu finden ist (siehe auch http://de.wikipedia.org/wiki/Steuerung_%28Dampfmaschine%29).



Die geteilte 
Steuer-Pleuelstange
Die geteilte Steuer-Pleuelstange
Hierzu wird die Steuer-Pleuelstange in 2 Teile aufgetrennt:

Die erste Hälfte (hier "Schwingen-Schubstange" genannt) treibt eine Schwinge an, die beim Betrieb des Motors - wie bei einer Dampflokomotive - ständig hin und her oszilliert.

Die Schwinge selbst besteht aus einem Märklin-Bogenband, dessen bogenförmiges Langloch als Kulissenbahn verwendet wird.
In dieser Bahn wird die zweite Hälfte der geteilten Steuer-Pleuelstange (hier "Kontakt-Schubstange" genannt) vertikal verschiebbar geführt.
Das andere Ende der Kontakt-Schubstange ruht in nahezu konstanter Höhe auf einer Wippe, die gleichermaßen auch als elektrischer Kontakt arbeitet.
Der Kontakt
Der Kontakt

Kontakt-Schubstange in der Mitte der Kulissenbahn
Kontakt-Schubstange
in der Mitte der Kulissenbahn
Die Drehrichtungs- und Drehzahlsteuerung des Motors erfolgt durch vertikales Verschieben der Kontakt-Schubstange.

Befindet sie sich in der Mitte der Kulissenbahn (also in der Drehachse der Schwinge), dann wird keine horizontale Bewegung ausgeführt; der Kontakt wird somit nicht betätigt, und der Motor steht still.


Die Drehrichtung des Motors hängt davon ab, ob die Kontakt-Schubstange in der Kulissenbahn nach oben, oder nach unten geschoben wird:

Befindet sich die Kontakt-Schubstange oben, dann bewegen sich Schwingen-Schubstange und Kontakt-Schubstange horizontal in die gleiche Richtung (phasengleich). Dadurch wird der Kontakt betätigt, und der Motor dreht in die Richtung, für die eine Phasenverschiebung von 90 zwischen Arbeits-Pleuelstange und Kontakt-Schubstange wirksam ist.

Befindet sich die Kontakt-Schubstange unten, dann bewegen sich Schwingen-Schubstange und Kontakt-Schubstange horizontal in die entgegengesetzte Richtung (um 180 phasenverschoben) . Dadurch wird ebenfalls der Kontakt betätigt, aber die Phasenverschiebung zwischen Arbeits-Pleuelstange und Kontakt-Schubstange beträgt jetzt 90 + 180 = 270, was jedoch einem Winkel von 90 für die andere Drehrichtung entspricht.



Schwingen- und Kontakt-Schubstange
bewegen sich phasengleich
 

Schwingen- und Kontakt-Schubstange
bewegen sich phasenverschoben


Die Drehzahl des Motors hängt davon ab, wie weit die Kontakt-Schubstange aus der Mitte der Kulissenbahn herausgeschoben wird:

Befindet sich die Kontakt-Schubstange nahe am Mittelpunkt, dann ist die horizontale Bewegung gering, und der Kontakt wird nur für kurze Zeit geschlossen; der Motor dreht mit niedriger Drehzahl.

Befindet sich die Kontakt-Schubstange weiter von der Mitte entfernt, dann ist die horizontale Bewegung entsprechend größer, und der Kontakt wird für längere Zeit geschlossen; der Motor dreht mit höherer Drehzahl.



Kontakt-Schubstange
in der Nähe der Mitte
 

Kontakt-Schubstange
weiter von der Mitte entfernt


Bislang dient das Modell nur als "Studienobjekt" ohne Anspruch auf jegliches Design.

Insgesamt ist dieser Motor aufgrund der vielen beweglichen Teile aber ein beeindruckendes Modell, mit dem durchaus auch kleinere Modelle angetrieben werden können.
Der Axialmotor mit Kulissensteuerung
Der Axialmotor mit Kulissensteuerung


Und abschließend noch ein Video des Axialmotors mit Kulissensteuerung (120s / 7,17MB).


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