Detaillierte Analyse und DIY-Umsetzungsanleitung für den Bedini Back EMF Motor Generator (US Patent 6,392,370 B1)

1. Einleitung: Das Bedini Patent im Überblick

Das US-Patent 6,392,370 B1, erteilt am 21. Mai 2002 an John C. Bedini aus Coeur d'Alene, Idaho (US), beschreibt ein "Gerät und Verfahren eines Permanent-Elektromagnetischen Motor-Generators mit Gegen-EMK" (Back EMF Permanent Electromagnetic Motor Generator). Die Erfindung konzentriert sich auf eine neuartige Methode zur Erfassung und Wiederverwertung von elektromagnetischer Energie, insbesondere der sogenannten "Back EMF" (Gegen-Elektromotorische Kraft), durch einen Prozess, der als "Regauging" bezeichnet wird.

Dieser Bericht zielt darauf ab, das Bedini-Patent umfassend zu analysieren. Es werden die Funktionsweise, die zugrundeliegenden physikalischen Effekte und der beanspruchte Zweck des Geräts detailliert erläutert. Darüber hinaus wird eine vereinfachte Anleitung zur Selbstumsetzung des Geräts mit leicht verfügbaren Materialien bereitgestellt, einschließlich relevanter Werte, Einheiten und notwendiger Berechnungen.

Bei der Betrachtung dieses Patents fällt auf, dass es eine Spannung zwischen der formalen technischen Beschreibung und der breiteren öffentlichen Diskussion erzeugt. Während das Patent eine spezifische technische Innovation beansprucht, wird in einigen externen Quellen intensiv über Konzepte wie "freie Energie" und "Overunity" im Zusammenhang mit Bedini-Geräten diskutiert. Diese Diskussionen sind oft von Skepsis geprägt, insbesondere im Hinblick auf die etablierten Gesetze der Thermodynamik. Es ist daher von Bedeutung, die im Patent beschriebene Technologie objektiv darzustellen und gleichzeitig die unterschiedlichen Interpretationen und die wissenschaftliche Debatte um die beanspruchte Effizienz zu berücksichtigen. Die Unterscheidung zwischen den formalen Ansprüchen des Patents und der breiteren wissenschaftlichen Akzeptanz dieser Ansprüche ist für ein vollständiges Verständnis unerlässlich.

2. Patentanalyse: Aufbau und Funktionsweise des Bedini Motor Generators

Der Bedini Back EMF Permanent Electromagnetic Motor Generator ist ein System, das darauf ausgelegt ist, elektromagnetische Energie durch einen präzisen Schaltmechanismus zu erfassen und zu nutzen. Das Gerät besteht aus mehreren Schlüsselkomponenten, die in einer spezifischen Konfiguration zusammenwirken.

Kernkomponenten

• Rotor: Der Rotor ist ein rotierendes Bauteil, das auf einer Welle montiert ist. Er enthält mehrere Permanentmagnete, die eine besondere Anordnung aufweisen: Alle Magnete müssen die gleiche Polarität (z.B. alle Nordpole nach außen gerichtet) besitzen und äquidistant zueinander auf dem Rotor platziert sein. Die Anzahl der Rotormagnete kann zwischen 2 und 60 variieren, was Flexibilität in der Konstruktion ermöglicht. Eine bemerkenswerte Eigenschaft ist die Verwendung von Rotormagneten gleicher Polarität. In konventionellen Motoren wird die Bewegung typischerweise durch das abwechselnde Anziehen und Abstoßen von Magneten unterschiedlicher Polarität erzeugt. Die Festlegung auf gleiche Polarität im Bedini-Design deutet darauf hin, dass die Bewegung hier nicht primär durch statische Anziehung oder Abstoßung im herkömmlichen Sinne erfolgt. Vielmehr scheint die Bewegung durch eine dynamische Interaktion der Rotormagnete mit den umgepolten Stator-Polstücken während des Regauging-Prozesses, bei dem die Back EMF generiert und genutzt wird, erzeugt zu werden. Dies verschiebt den Fokus von den statischen Magnetfeldinteraktionen hin zu dynamischen Puls-Effekten.
• Timing Wheel (Zeitgeberrad): Dieses Rad ist ebenfalls auf der Rotorwelle befestigt und ist einem magnetischen Hall-Effekt-Aufnahmeschalter, einem Halbleiterbauelement, gegenüberliegend angeordnet. Das Timing Wheel enthält eigene Magnete (beispielsweise vier Magnete, deren Südpol nach außen zeigt), die den Hall-Effekt-Schalter präzise auslösen. Die genaue Positionierung und Funktion des Timing Wheels und des Hall-Effekt-Sensors sind von entscheidender Bedeutung. Das Timing ist für die Funktionsweise des Bedini-Motors von zentraler Bedeutung, da der Hall-Effekt-Sensor eine präzise, impulsartige Aktivierung der Spulen ermöglicht. Dies ist nicht nur ein einfacher Ein-Aus-Schalter, sondern ein präzises Steuerelement. Die Präzision dieses Timings ist entscheidend für die Effizienz der Energieerfassung. Ein ungenaues Timing könnte dazu führen, dass die Back EMF nicht optimal erfasst wird oder sogar kontraproduktiv wirkt. Die Hall-Effekt-Technologie ermöglicht eine berührungslose und hochfrequente Schaltung, die für die schnellen Feldkollapse und die Erzeugung der scharfen Spannungspulse unerlässlich ist. Dies unterstreicht, dass der Motor kein rein mechanisches Gerät ist, sondern eine präzise elektronische Steuerung erfordert.
• Stator: Der Stator besteht aus zwei parallelen Stangen, beispielsweise aus Eisen, die durch einen Permanentmagneten miteinander verbunden sind. An einem Ende jeder Stange befinden sich magnetisierte Polstücke. Die Stangen können aus verschiedenen ferromagnetischen Materialien gefertigt sein, darunter pulverisiertes Eisen, Siliziumstahl, rostfreier Magnetstahl oder laminierte leitende Materialien. Die Anzahl der Statorstangen kann von 2 bis 120 variieren.
• Spulen (Input/Output): Jede Stange des Stators ist mit einem leitenden Material, typischerweise Kupferdraht, umwickelt, um eine Eingangsspule (Input Coil) zu bilden. Eine zweite leitende Wicklung, die über der Eingangsspule angebracht ist, bildet eine Ausgangsspule (Output Coil).
• Wiederherstellungs-Gleichrichter (Recovery Rectifier) oder Diode: Die Ausgangsspulen sind mit einem solchen Bauteil verbunden, um die aus den Spulen gewonnene Energie zu erfassen und in eine nutzbare Form umzuwandeln.
• Schaltkreis (Switching Circuit): Ein elektronischer Schaltkreis verbindet den Hall-Effekt-Sensor, einen Transistor und die Eingangsspulen, um die Magnetfelder präzise zu steuern und die Impulse zur richtigen Zeit auszulösen.

Grundprinzip der Erfindung

Die Funktionsweise des Bedini Motor Generators basiert auf einem zyklischen Prozess der Energieumwandlung und -rückgewinnung:

1. Initialisierung: Der Motor wird zunächst von einer kleinen Starterbatterie (Input Battery) mit Energie versorgt, um die Rotation des Rotors einzuleiten.
2. Timing und Triggerung: Während sich der Rotor dreht, erkennt der Hall-Effekt-Sensor über das Timing Wheel die präzise Position der Rotormagnete.
3. Impulserzeugung: Wenn ein Rotormagnet an einem Stator-Polstück vorbeikommt, löst der Hall-Effekt-Sensor einen elektronischen Spannungsimpuls aus.
4. Magnetfeld-Aktivierung und -Umkehrung: Dieser Impuls aktiviert die Eingangsspulen, die ein Magnetfeld erzeugen. Das Patent beschreibt, dass diese Spulen den Permanentmagneten, der die Statorstangen verbindet, "bucken" (entgegenwirken). Dieser Vorgang führt zu einer kurzzeitigen Umkehrung der Polarität der Polstücke des Stators.
5. Flussfeld-Kollaps und Back EMF: Die plötzliche Feldumkehrung bewirkt, dass die Flussfelder der Spulen kollabieren. Der Kollaps des Magnetfeldes erzeugt einen scharfen, hochspannenden Impuls – die sogenannte "Back EMF" (Gegen-EMK) – in den Spulen.
6. Energieerfassung und -nutzung: Diese erzeugte Back EMF wird durch den Wiederherstellungs-Gleichrichter oder die Diode erfasst. Die gewonnene Energie kann dann auf verschiedene Weisen genutzt werden: Sie kann zur Aufladung der ursprünglichen Starterbatterie zurückgeführt werden, eine externe Last (wie eine Glühbirne oder einen Ventilator) versorgen oder zur weiteren Beschleunigung der Rotation des Rotors beitragen. Der gesamte Prozess der Erfassung dieser "verfügbaren elektromagnetischen Energie" wird als "Regauging" bezeichnet.

3. Genutzte Effekte und physikalische Grundlagen

Die Funktionsweise des Bedini Motor Generators stützt sich auf eine spezifische Interpretation und Nutzung elektromagnetischer Phänomene, insbesondere der Gegen-EMK und des Konzepts des "Regauging".

Back EMF (Gegen-EMK) und Regauging

Die Gegen-EMK (Back EMF) ist ein fundamentales Phänomen in der Elektrodynamik. Sie manifestiert sich als ein Spannungsimpuls, der in einer Spule induziert wird, wenn sich das Magnetfeld um sie herum ändert oder abrupt zusammenbricht. Das Patent definiert Back EMF spezifisch als "Energie, die durch das Magnetfeld von Spulen, und nur von Spulen, und nicht von Magneten erzeugt wird". Dies betont, dass die Energiequelle für die Back EMF in den dynamischen Prozessen der Spulen selbst liegt und nicht in den statischen Feldern der Permanentmagnete.

Der Prozess des Regauging wird im Patent als der Mechanismus beschrieben, durch den diese Back EMF nutzbar gemacht wird. Es handelt sich um einen "Rückpuls von der Spule außer Phase" , der durch die Umkehrung der magnetischen Polarität (z.B. von Nord nach Süd) der Polstücke erreicht wird. Im Bedini-Motor wird dieser Regauging-Effekt durch den gezielten Kollaps der Flussfelder in den Spulen ausgelöst, welcher wiederum durch eine Umkehrung des Magnetfeldes in den magnetisierten Polstücken des Stators bewirkt wird. Dieser Vorgang ermöglicht die Erfassung der sonst ungenutzten Back EMF Energie.

Ein wesentlicher Unterschied zu konventionellen Motoren liegt in der Behandlung der Back EMF. In herkömmlichen Motoren wird die Back EMF oft als "Drag-Back" oder Bremswirkung wahrgenommen, die überwunden werden muss und somit einen Energieverlust darstellt. Die Überwindung dieser Bremswirkung erfordert einen kontinuierlichen Energieeintrag durch den Bediener, was die Gesamteffizienz des Systems reduziert. Das Bedini-Patent beansprucht hingegen, diese Back EMF bewusst zu erzeugen und gezielt zu nutzen, anstatt sie zu unterdrücken oder zu dissipieren. Es wird argumentiert, dass die Änderung der Spannung allein eine Back EMF erzeugt und dafür keine Arbeit im physikalischen Sinne erforderlich ist. Dies würde es ermöglichen, das nutzbare Potential der Energie zu ändern, ohne die Energieform selbst zu transformieren. Diese theoretische Grundlage ist ein zentraler Pfeiler des Bedini-Konzepts.

Die folgende Tabelle veranschaulicht den fundamentalen Unterschied in der Philosophie der Back-EMF-Behandlung zwischen konventionellen Motoren und dem Bedini-Design. Sie hebt hervor, wie der Bedini-Motor versucht, einen als Verlust betrachteten Effekt in eine nutzbare Energiequelle umzuwandeln.

Tabelle 1: Vergleich von konventioneller und Bedini-Back-EMF-Nutzung

Asymmetrische Felder und Energieerfassung

Das Patent beschreibt, dass der Bedini-Motor absichtlich asymmetrische Back EMFs erzeugt, um die potenzielle Energie des Systems zu erhöhen und diese zusätzliche Kraft zur Überwindung oder sogar Umkehrung des konventionellen "Drag-Backs" zu nutzen. Dies bedeutet, dass weniger Energie vom Rotor und Schwungrad abgezogen werden muss, um die Bremswirkung zu überwinden; im Idealfall wird die Back EMF selbst in eine Vorwärts-EMK umgewandelt und trägt zur Beschleunigung bei.

Die theoretische Grundlage hierfür ist die Annahme, dass das System als "offenes dissipatives System" außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts agieren kann. In der konventionellen Thermodynamik sind abgeschlossene Systeme durch den zweiten Hauptsatz eingeschränkt, der besagt, dass die Entropie (Unordnung oder unbrauchbare Energie) in einem isolierten System niemals abnimmt. Das Patent argumentiert jedoch, dass ein offenes System, das mit seiner Umgebung (insbesondere dem "aktiven Vakuum" oder "Vakuum-Energiefluss") in Energieaustausch steht, zulässigerweise verfügbare Überschussenergie aus einer externen Quelle empfangen und mehr Energie an eine Last abgeben kann, als vom Bediener allein eingegeben werden muss.

Diese Perspektive postuliert, dass die "Quelle des Dipols" (z.B. eine Batterie oder ein Generator) eine "gebrochene Symmetrie im Vakuum-Energiefluss" darstellt, die es dem System ermöglicht, Energie aus seiner Vakuum-Interaktion zu extrahieren und in den externen Stromkreis zu leiten. Ein Großteil dieses Energieflusses, der den externen Leitern umgibt, wird normalerweise nicht abgefangen oder genutzt und geht als "verschwendet" verloren. Der Bedini-Motor soll durch eine neuartige Nutzung, die den "Reaktionsquerschnitt" der Spulen im Stromkreis momentan verändert, in der Lage sein, einen Teil dieses normalerweise ungenutzten Energieflusses aus der Umgebung zu erfassen und zu nutzen. Dies wird durch einen kleinen Triggerimpuls erreicht, der die Fähigkeit der Spule zur Interzeption dieser Energiekomponente steuert.

Das "Buck-Boosting"-Prinzip

Ein spezifischer Mechanismus, der im Patent zur Erzeugung der Back EMF und zur Beeinflussung der Rotorbewegung beschrieben wird, ist das sogenannte "Buck-Boosting"-Prinzip. Wenn die Spulen, die die Statorstangen umwickeln, aktiviert werden, "bucken" sie den Permanentmagneten, der die Stangen verbindet. Dies bedeutet, dass das Magnetfeld der Spulen dem Feld des Permanentmagneten entgegenwirkt.

Durch dieses Entgegenwirken wird die Polarität der Polstücke, die den Rotormagneten gegenüberliegen, umgekehrt. Diese schnelle Umpolung der Stator-Polstücke führt dazu, dass der Rotor seine Rotation oder seinen Spin erhöht. Der Begriff "Buck-Boost" wird in der Elektronik typischerweise für DC-DC-Wandler verwendet, die eine Ausgangsspannung erzeugen können, die entweder höher oder niedriger als die Eingangsspannung ist. Im Kontext des Bedini-Patents bezieht sich der Begriff jedoch auf die Fähigkeit der Spulen, das Magnetfeld des Stators dynamisch zu manipulieren – es zu "bucken" (reduzieren oder umkehren) und dann möglicherweise einen "Boost" (Beschleunigung) des Rotors zu bewirken, indem die erzeugte Back EMF genutzt wird.

4. Zweck und Anwendungsbereiche des Bedini Motor Generators

Der Bedini Back EMF Permanent Electromagnetic Motor Generator wurde mit dem primären Ziel entwickelt, elektromagnetische Energie effizienter zu nutzen und zu recyceln, als dies bei herkömmlichen Motoren der Fall ist.

Energieerzeugung und Batterieladung

Der Hauptzweck der Erfindung ist die Erfassung und Wiederverwertung von verfügbarer elektromagnetischer Energie, insbesondere der Back EMF. Die aus den Ausgangsspulen gewonnene Energie wird an einen Wiederherstellungs-Gleichrichter oder eine Diode übertragen und kann auf verschiedene Weisen genutzt werden. Dies umfasst die Rückführung der Energie zur Wiederaufladung der ursprünglichen Starterbatterie, die Speicherung in einem Kondensator oder einer Sekundärbatterie, oder die direkte Nutzung zur Versorgung elektrischer Lasten wie Lampen oder Ventilatoren.

Ein besonders hervorgehobener Anwendungsbereich ist die Batterieladung und -wiederherstellung. Berichte deuten darauf hin, dass der Bedini-Motor in der Lage ist, selbst tiefentladene oder "tote" Blei-Säure-Batterien zu revitalisieren, indem er Sulfatierung von den Platten entfernt und frische Energie in die Batterie zurückführt. Es wird sogar behauptet, dass Batterien nach der Behandlung mit einem Bedini-Ladegerät eine bessere Leistung als im Neuzustand aufweisen können. Dies ist eine wichtige praktische Anwendung, die von vielen Anwendern als primärer Nutzen des Geräts angesehen wird. Die Fähigkeit, Batterien zu desulfatieren und ihre Lebensdauer zu verlängern, stellt einen konkreten, greifbaren Vorteil dar, der unabhängig von den umstritteneren Energieansprüchen des Geräts existiert.

Neben der elektrischen Energiegewinnung kann die Erfindung auch mechanische Arbeit leisten. Die Welle des Rotors kann über einen Kraftabtrieb (Power Take-Off) mit anderen mechanischen Systemen wie Sekundärwellen, Rädern, Getrieben und Riemen verbunden werden, um Drehmoment zu erhöhen oder zu reduzieren und somit mechanische Lasten anzutreiben.

Potenzielle Energieeffizienz (COP)

Ein zentraler und gleichzeitig kontroverser Aspekt des Bedini-Patents ist der beanspruchte Wirkungsgrad (Coefficient of Performance, COP). Das Patent gibt an, dass der Motor in der Lage ist, einen COP von 0,98 oder mehr zu erreichen, abhängig von der Konfiguration und den verwendeten Komponenten. Dies wird im Kontext der Diskussion über "Overunity" oder "freie Energie" relevant.

Das Patent behauptet, dass der Motor nur eine kleine Menge an Energie benötigt, um einen viel größeren Input an verfügbarer Energie zu "triggern", indem er Back EMF liefert und so die potenzielle Energie des Systems erhöht. Diese überschüssige potenzielle Energie soll dann genutzt werden, um die Back EMF zu reduzieren oder sogar umzukehren, wodurch die Effizienz des Motors und damit der COP gesteigert wird. Wenn die Energie in der "Power-Out"-Phase (Phase 1) durch zusätzliche verfügbare Energie in den Elektromagneten selbst erhöht wird, kann sie größer sein als die Energie in der "Power-Back-In"-Phase (Phase 2), ohne dass der Bediener die zusätzliche Energie bereitstellen muss.

Die Argumentation des Patents besagt, dass das System als "offenes dissipatives System" außerhalb des thermodynamischen Gleichgewichts mit dem "aktiven Vakuum" interagiert und somit zulässigerweise verfügbare Überschussenergie aus einer bekannten Umweltquelle empfangen und mehr Energie an eine Last abgeben kann, als vom Bediener allein eingegeben werden muss. Dies würde bedeuten, dass das System die Gesetze der Physik und Thermodynamik nicht verletzt, da die Energieerhaltung zu jeder Zeit streng angewendet wird, die Energie aber nicht ausschließlich aus der vom Bediener zugeführten Quelle stammt.

Diese Behauptungen stehen im Widerspruch zum zweiten Hauptsatz der Thermodynamik, wie er in der konventionellen Physik verstanden wird, der die Möglichkeit eines COP > 1.0 für geschlossene Systeme ausschließt. Die Debatte um die "freie Energie" und die Bedini-Motoren ist daher intensiv und polarisierend. Während einige Replikationen und Beobachtungen die Batterieladefähigkeiten bestätigen , bleiben die Ansprüche bezüglich der Netto-Energieerzeugung über den Input hinaus in der wissenschaftlichen Gemeinschaft umstritten und werden oft als nicht mit etablierten physikalischen Prinzipien vereinbar angesehen. Es ist wichtig zu betonen, dass das Patent die Existenz einer externen Energiequelle postuliert, die von konventionellen Modellen nicht berücksichtigt wird.

5. Einfache Umsetzung: Bauanleitung für Jedermann

Der Bau eines Bedini Motor Generators, oft auch als Bedini SSG (Simplified School Girl) bezeichnet, ist für Hobbyisten mit grundlegenden Kenntnissen in Elektronik und Mechanik umsetzbar. Die folgende Anleitung konzentriert sich auf eine vereinfachte Version, die die Kernprinzipien des Patents widerspiegelt.

Benötigte Materialien und Werkzeuge

Für den Bau sind gängige Materialien und grundlegende Werkzeuge erforderlich. Die Auswahl der Materialien ist entscheidend für die Funktion und Sicherheit des Geräts.

Tabelle 2: Empfohlene Materialien und Spezifikationen für den Bau

Werkzeuge: Lötkolben, Seitenschneider, Abisolierzange, Schraubendreher, Bohrmaschine, Heißklebepistole, Multimeter.

Konstruktion des Rotors

1. Rotorbasis vorbereiten: Nehmen Sie ein Rollerblade- oder Scooter-Rad (ca. 95 mm Durchmesser) als Rotorbasis. Stellen Sie sicher, dass es gut ausbalanciert ist.
2. Magnetpositionierung: Kleben Sie die Rotormagnete (z.B. 4 oder 8 Stück) äquidistant am Umfang des Rades an. Es ist entscheidend, dass alle Magnete die gleiche Polarität nach außen zeigen (z.B. alle Nordpole). Verwenden Sie starken Klebstoff.
3. Sicherung der Magnete: Um zu verhindern, dass sich die Magnete bei hohen Drehzahlen lösen, wickeln Sie 2-3 Lagen Faserfilamentband fest um den Umfang des Rades und die Magnete.
4. Welle montieren: Befestigen Sie die Welle mittig am Rotor. Stellen Sie sicher, dass die Welle fest sitzt und der Rotor frei drehbar ist. Edelstahl-Schrauben und -Muttern können zur zusätzlichen Masse und Stabilität am Rad angebracht werden.
5. Timing Wheel anbringen: Befestigen Sie das Timing Wheel an einem Ende der Rotorwelle. Kleben Sie einen kleinen Magneten (Südpol nach außen) auf das Timing Wheel, der den Hall-Effekt-Sensor auslösen wird. Die Position des Timing-Magneten relativ zu den Rotormagneten ist entscheidend für das Timing der Impulse.

Aufbau des Stators und der Spulen

1. Stator-Kerne vorbereiten: Nehmen Sie zwei Stücke Kupfer-ummantelten Gasschweißdraht (R60) oder weichen Eisendraht. Füllen Sie die Spulenkörper dicht mit diesen Drahtstücken. Eine Beschichtung (z.B. Shellack) auf den Drähten reduziert Wirbelströme und somit die Erwärmung.
2. Spulen wickeln: Wickeln Sie den Kupferlackdraht auf die vorbereiteten Spulenkörper. Für eine typische Bedini SSG-Spule werden etwa 90 Meter Draht mit 0,3 mm Durchmesser verwendet. Teilen Sie diesen Draht in zwei Hälften (je ca. 45 Meter) und wickeln Sie jede Hälfte als separate Spule auf einen der beiden Stator-Kerne. Eine Wicklung ist die "Input Coil", die andere die "Output Coil". Die Wicklungsrichtung ist wichtig: Beide Spulen sollten in die gleiche Richtung gewickelt sein. Optional kann Litz-Draht verwendet werden, indem die Drähte verdrillt werden, dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich.
3. Stator-Montage: Befestigen Sie die beiden gewickelten Spulen auf der Basis. Zwischen den beiden Spulen wird ein Permanentmagnet platziert, der die beiden Eisenkerne der Spulen magnetisch verbindet und so die Polstücke an den Enden der Kerne magnetisiert. Die Polstücke sollten so positioniert sein, dass sie den Rotormagneten gegenüberliegen, wenn der Rotor montiert ist. Achten Sie auf einen kleinen Luftspalt von ca. 1-1,25 mm zwischen Rotormagneten und Stator-Polstücken für optimale Leistung.

Elektronische Schaltung

Die elektronische Schaltung ist das Herzstück des Bedini-Motors, da sie die präzise Pulsierung der Spulen steuert und die Back EMF erfasst. Die Schaltung ist relativ einfach und sollte mit möglichst kurzen Kabeln und direkt gelöteten Komponenten aufgebaut werden, um Verluste zu minimieren.

Tabelle 3: Elektronische Bauteile und deren Werte

Vereinfachtes Schaltbild (Konzept):

Input-Batterie (+) --- Power-Switch --- Input-Spule --- Kollektor Transistor --- Emitter Transistor --- Input-Batterie (-)

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                                          Basis Transistor --- Widerstand --- Ausgang Hall-Sensor --- Widerstand --- Hall-Sensor VCC (+)
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                                                                                                       Hall-Sensor GND (-) --- Input-Batterie (-)

Output-Spule (Anfang) --- Recovery-Diode (Anode) --- Recovery-Batterie (+)
Output-Spule (Ende) --- Recovery-Batterie (-)

• Funktion: Die Input-Batterie versorgt den Schaltkreis. Der Hall-Effekt-Sensor wird vom Timing-Magneten ausgelöst, wenn ein Rotormagnet die Stator-Polstücke erreicht. Dies schaltet den Transistor ein, wodurch Strom durch die Input-Spule fließt und ein Magnetfeld erzeugt wird, das den Rotormagneten wegstößt (oder anzieht, je nach Polung und Timing) und gleichzeitig das Statorfeld umpolt. Wenn der Rotormagnet den Stator passiert hat, schaltet der Hall-Sensor den Transistor aus, das Magnetfeld der Spule kollabiert abrupt, was eine hohe Back EMF in der Output-Spule induziert. Diese Back EMF wird über die Recovery-Diode zur Ladebatterie geleitet.

Montage und Justierung

1. Montage der Komponenten: Befestigen Sie den Rotor mit Welle und Lagern auf der Basis. Positionieren Sie den Stator mit den Spulen so, dass die Polstücke den Rotormagneten gegenüberliegen. Der Hall-Effekt-Sensor wird so montiert, dass er vom Timing-Magneten auf dem Timing Wheel ausgelöst wird.
2. Verkabelung: Verdrahten Sie alle Komponenten gemäß dem Schaltbild. Achten Sie auf korrekte Polaritäten und sichere Lötverbindungen.
3. Justierung des Luftspalts: Der Abstand zwischen den Rotormagneten und den Stator-Polstücken ist kritisch. Ein Luftspalt von 1-1,25 mm wird für eine optimale Leistung empfohlen. Experimentieren Sie mit diesem Abstand, um die beste Reaktion und Drehzahl zu erzielen.
4. Timing-Justierung: Die präzise Auslösung des Hall-Effekt-Sensors ist entscheidend. Der Impuls muss genau dann erfolgen, wenn der Rotormagnet die optimale Position erreicht, um den Rotor anzutreiben und die Back EMF zu maximieren. Dies erfordert oft feine Anpassungen der Position des Hall-Sensors oder des Timing-Magneten.
5. Inbetriebnahme: Der Bedini-Motor ist kein selbststartender Motor. Er benötigt einen initialen Anschub, um die Oszillation zu initiieren. Geben Sie dem Rotor einen leichten Dreh, um ihn in Bewegung zu setzen.

6. Werte, Einheiten und Berechnungen für den Bau

Für den erfolgreichen Bau und Betrieb eines Bedini Motor Generators sind spezifische Werte und Einheiten von Bedeutung. Die hier angegebenen Zahlen basieren auf typischen Bauanleitungen und den im Patent genannten Parametern.

Spulenwicklungen

Die Spulen sind entscheidend für die Erzeugung und Erfassung der elektromagnetischen Effekte.

• Drahtstärke: Der empfohlene Drahtdurchmesser für die Spulen beträgt 0,3 mm. Dies entspricht ungefähr einem AWG (American Wire Gauge) von 28 oder 29. Die Verwendung von Kupferlackdraht ist Standard.
• Drahtlänge: Für jede Spule (Input und Output) wird oft eine Drahtlänge von etwa 45 Metern vorgeschlagen, was eine Gesamtlänge von 90 Metern für beide Wicklungen pro Stator ergibt. Es wird betont, dass "viel Kupfer" vorteilhaft ist, was auf eine hohe Windungszahl und/oder einen größeren Drahtquerschnitt hindeutet, um den Widerstand zu minimieren und die magnetische Feldstärke zu maximieren.
• Windungszahl: Die genaue Windungszahl hängt vom Durchmesser des Spulenkörpers und der Dicke der Wicklung ab. Bei einem Drahtdurchmesser von 0,3 mm und einer typischen Spulengröße können mehrere hundert bis über tausend Windungen pro Spule erreicht werden. Eine höhere Windungszahl führt tendenziell zu einer höheren Induktivität und damit zu stärkeren Back EMF-Spitzen.

Magnetstärke und -abmessungen

• Rotormagnete: Die Größe der Rotormagnete kann variieren, aber typische Durchmesser liegen bei 20-30 mm mit einer Dicke von 5-10 mm. Die Stärke wird in Gauss gemessen. Ferrit- oder Keramikmagnete mit einer Stärke von 1000-2000 Gauss sind üblich. Es wird darauf hingewiesen, dass Neodym-Magnete (NiB) nicht immer ideal sind, da sie den Spulenkern magnetisch sättigen können, was die gewünschten schnellen Feldkollapse beeinträchtigt.
• Timing Wheel Magnet: Ein kleinerer, starker Magnet, oft ein Neodym-Magnet, wird hier verwendet, um den Hall-Effekt-Sensor präzise auszulösen. Die Polarität muss dem Hall-Sensor entsprechen, typischerweise Südpol nach außen.
• Stator-Verbindungsmagnet: Ein Permanentmagnet, der die beiden Stator-Kerne verbindet, um ihre Polstücke zu magnetisieren. Seine Stärke sollte ausreichen, um eine stabile magnetische Verbindung zu gewährleisten.

Elektrische Parameter

Die elektrischen Parameter im Betrieb des Bedini-Motors können stark variieren, insbesondere die Back EMF-Spitzen.

• Eingangsspannung: Typischerweise wird eine Gleichspannung von 12 Volt (V) DC für die Starterbatterie verwendet. Berichte erwähnen auch Eingangsspannungen um 11 V.
• Ausgangsspannung (Back EMF): Die erzeugten Back EMF-Spitzen können deutlich höher sein als die Eingangsspannung. Im Leerlauf können Spannungen von 30+ Volt DC bei einer Frequenz von ca. 14500 Hz (14,5 kHz) erreicht werden. Es wird auch berichtet, dass mit einer niedrigeren Eingangsspannung eine Batterie mit höherer Spannung geladen werden kann, was die Effektivität der Back EMF-Spitzen unterstreicht.
• Strom: Der Stromverbrauch aus der Eingangs-Batterie ist im Vergleich zur erzeugten Leistung gering, da der Motor nur kleine "Trigger"-Impulse benötigt. Spezifische Stromwerte variieren je nach Last und Konfiguration, aber das Ziel ist ein minimaler Stromverbrauch bei maximaler Ausgangsleistung.
• Frequenz: Die Frequenz der Impulse und damit die Drehzahl des Rotors hängt von der Anzahl der Magnete und der Geschwindigkeit ab. Bei einer Magnetgeschwindigkeit von ca. 64 km/h (entspricht 3600 U/min bei einem 95mm Rotor) und der Anzahl der Rotormagnete lässt sich die Pulsfrequenz bestimmen. Bei 13000 U/min können die Frequenzen entsprechend höher sein.

Beispielberechnungen

• Berechnung der Magnetgeschwindigkeit:

• Umfang des Rotors (U) = π * Durchmesser (D)
• Bei D = 95 mm = 0,095 m: U = π * 0,095 m ≈ 0,298 m
• Bei 3600 U/min: Drehzahl (n) = 3600 U/min = 60 U/s
• Geschwindigkeit (v) = U * n = 0,298 m * 60 U/s ≈ 17,88 m/s
• Umrechnung in km/h: 17,88 m/s * 3,6 km/h/m/s ≈ 64,37 km/h
• Diese Berechnung bestätigt die im Text angegebene Geschwindigkeit und zeigt die dynamische Energie, die im Rotor gespeichert ist.

• Berechnung der induzierten Spannung (qualitativ):

• Die induzierte Spannung (Back EMF) in einer Spule ist proportional zur Änderungsrate des magnetischen Flusses (Faradaysches Induktionsgesetz: E = -N * dΦ/dt).
• E: Induzierte Spannung (Volt)
• N: Anzahl der Windungen der Spule
• dΦ/dt: Rate der Flussänderung (Weber pro Sekunde)
• Für den Bedini-Motor ist ein scharfer und schneller Kollaps des Feldes (hohes dΦ/dt) entscheidend, um hohe Spannungspitzen zu erzeugen. Dies wird durch das präzise Timing des Transistors und die Verwendung eines weichmagnetischen Kernmaterials erreicht, das schnell magnetisiert und entmagnetisiert werden kann.

7. Fazit und Ausblick

Der Bedini Back EMF Motor Generator, wie im US-Patent 6,392,370 B1 beschrieben, stellt einen einzigartigen Ansatz zur Nutzung elektromagnetischer Prinzipien dar. Das Kernkonzept basiert auf der gezielten Erzeugung und Rückgewinnung von Back EMF durch einen Prozess namens "Regauging", bei dem die Flussfelder der Spulen durch eine präzise Feldumkehr kollabiert werden. Im Gegensatz zu konventionellen Motoren, die Back EMF als Verlust betrachten und unterdrücken, beansprucht das Bedini-System, diese Energie zu erfassen und für nützliche Zwecke wie die Batterieladung oder den Antrieb mechanischer Lasten zu nutzen.

Die besondere Anordnung der Rotormagnete mit gleicher Polarität und die präzise Steuerung durch einen Hall-Effekt-Sensor sind entscheidend für die dynamische Interaktion und die Erzeugung der notwendigen, scharfen Spannungsimpulse. Die im Patent beanspruchte Fähigkeit, als "offenes dissipatives System" zu agieren und möglicherweise mehr Energie zu liefern, als direkt eingegeben wird (COP > 1.0), bleibt ein Gegenstand intensiver wissenschaftlicher Debatte. Unabhängig von diesen umstrittenen Energieansprüchen haben Replikationen des Bedini-Motors jedoch eine bemerkenswerte Fähigkeit zur Wiederherstellung und Desulfatierung von Blei-Säure-Batterien gezeigt, was einen praktischen Nutzen des Geräts darstellt.

Für Experimentatoren und Hobbyisten bietet der Bau eines Bedini-Motors eine faszinierende Möglichkeit, sich mit elektromagnetischen Phänomenen auseinanderzusetzen und die beanspruchten Effekte selbst zu beobachten. Die benötigten Materialien sind weitgehend zugänglich, und die elektronische Schaltung ist relativ einfach.

Hinweise zur Sicherheit und zum Experimentieren: Beim Bau und Betrieb des Bedini-Motors sind Sicherheitsvorkehrungen unerlässlich. Die erzeugten Back EMF-Spitzen können hohe Spannungen erreichen (30+ V DC im Leerlauf), die bei unvorsichtigem Umgang gefährlich sein können. Rotierende Teile, insbesondere der Rotor mit seinen Magneten, können bei hohen Drehzahlen eine erhebliche kinetische Energie aufweisen. Es ist wichtig, die Magnete sicher zu befestigen und Schutzmaßnahmen gegen mögliche Ablösungen zu treffen. Stets ein Multimeter zur Überprüfung von Spannungen und Strömen verwenden und niemals unter Spannung stehende Komponenten berühren.

Der Bedini-Motor ist ein Beispiel für eine Erfindung, die konventionelle Ansichten über Energie und Effizienz herausfordert. Das Experimentieren mit diesem Gerät kann wertvolle Einblicke in alternative elektromagnetische Konzepte bieten und die Neugier an den Grenzen der Physik wecken.

Quellenangaben

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