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Sehr geehrte/r Interessent/in,
hiermit möchte ich Ihnen mein neues Maschinenkonzept, das "Luftspulenprinzip"
für hocheffiziente elektrische Motoren und Generatoren vorstellen und
die darin enthaltenen Neuentwicklungen zur Lizenznahme anbieten.
Die Motoren und Generatoren des Luftspulenprinzips verfügen über bisher
unerreicht hohe Wirkungsgrade in der jeweiligen Leistungsklasse und über
andere hervorragende Maschineneigenschaften, so dass zu erwarten ist,
dass diese Maschinen die Motoren und Generatoren der Zukunft sind.
Nach dem Luftspulenprinzip sind alle gängigen Maschinentypen, wie AC-,
DC-, EC-Motoren, Drehfeldmaschinen,
wie Asynchronmotoren, Synchronmaschinen, Drehstrommaschinen und Wechselstrommaschinen
mit wesentlich verbesserten Maschineneigenschaften zu realisieren.
Zum Beispiel: Im Elektroauto der Zukunft mit der Brennstoffzellentechnik,
welches ich durch meine Neuentwicklungen fördern möchte, kann der Antriebsmotor,
aber auch die vielen Kleinmotoren hocheffizient durch die neuen Motoren
ausgestattet werden.
Dieses Angebot 3 umfasst die Umsetzung des neuen Maschinenkonzeptes z.B.
als ein Antriebsmotor für Elektrofahrzeuge am Beispiel eines permanenterregten
Synchron-Drehfeldmotor. Weitere hocheffiziente Maschinenvarianten als
Antriebsmotor werden in Angebot 1
kurz vorgestellt.
Da ich die Angebote möglichst knapp und übersichtlich halten möchte, mittlerweile
aber viel Informationsmaterial aus Forschung und Weiterentwicklung entstanden
ist, habe ich diese Internetseite mit den Forschungsergebnissen, Konstruktionsbeispielen,
Gewinnbeispielen, Beispielangeboten und den Patentanmeldungen eingerichtet,
die von Zeit zu Zeit durch die neuesten Forschungsergebnisse und Weiterentwicklungen
aktualisiert wird. Auf diese Informationen verweise ich teilweise in diesem
Angebot, erkennbar durch die Verwendung von [einem Link in eckigen Klammern].
Die Seitenangaben bei meinen Fachaufsätzen beziehen sich auf das auf der
Internetseite angebotene PDF- Format, welches auch für Ausdrucke, aufgrund
der besseren Qualität generell zu bevorzugen ist.
1. Einführung in das Luftspulenprinzip, der technischen Realisierung
der
Essenz der Energieumsetzung
Das Luftspulenprinzip gründet auf Forschungsergebnisse von M. Faraday aus
den Jahren 1821-1851. Es realisiert die Idealbedingungen der direkten Energieumsetzung
zwischen elektrischem Leiter und Magnetfeld, erstmals zu annähernd 100%,
in einer elektrischen Maschine.
Die Idealbedingungen der direkten Energieumsetzung:
Motorbedingung
Generatorbedingung
Für Faraday selbst stellten diese Idealbedingungen nur ein Zwischenergebnis
dar, welches er aufgrund des Einsatzes von Eisen in seinen Forschungen immer
weiter abstrahierte und es zu dem machte, was J.C. Maxwell dann in eine
mathematische Form brachte und heute als das allgemeine Induktionsgesetz
bekannt ist. Diese Abstrahierung und der derartige Einsatz von Eisen in
elektrischen Maschinen führte aus heutiger Sicht weg von der Essenz der
Energieumsetzung, den Idealbedingungen der direkten Energieumsetzung zwischen
elektrischem Leiter und Magnetfeld [Fachaufsatz
III, S.12-18].
Denn die Mathematisierung hat zu dem Eindruck geführt,
dass Eisen das Magnetfeld der Spule verstärkt. Dies ist aber nicht
der Fall, sondern das Eisen verkürzt nur den Luftspalt bzw. Luftweg
durch den das Feld verläuft.
Die magnetischen Feldlinien sind reale Energielinien, die beim Verlauf in
der Luft stark an Energie verlieren, je weiter sie sich von der Quelle entfernen.
Eisen hat die Eigenschaft den Energiefluss auf diesen Energiebahnen wesentlich
besser zu leiten, als das Medium Luft.
Wenn eine eisengefüllte Spule ein starkes Magnetfeld hervorbringt,
liegt das daran, dass der Energiequelle der Verlust an Energie beim Verlauf
der Feldlinien durch den Spuleninnenbereich (Luftbereich) weitgehend erspart
bleibt, weil sie statt dessen durch den Eisenkern verlaufen. Aus diesem
Grund bringt die Magnetfeldquelle nun mehr Energie nach außen, die
dann als verstärktes Feld erscheint.
Hierin besteht das eigentliche Missverständnis von heutiger Wissenschaft
und Technik bezüglich der Rolle des Eisens als Kernmaterial in elektrischen
Spulen. So hat man den Eindruck gewonnen, das Eisen das Magnetfeld der
Spule um ca. das 1000fache verstärkt. Die mathematischen Formeln
des Induktionsgesetzes hat man dementsprechend umgeformt (abgeleitet)
bis sie diesen Eindruck wiedergaben.
Bei der Annahme, dass eine relative Permeabilität µr
= 1000 das Magnetfeld um diesen Faktor verstärkt, wäre es natürlich
absurd auf Eisen in der Spule zu verzichten. Paradox scheint allerdings
dabei, das Luftspulenmaschinen nicht das vielfache Volumen oder den vielfachen
Durchmesser einer Eisenmaschine gleicher Leistung besitzt.
Das Gegenteil ist sogar der Fall, denn bei optimaler technischen Umsetzung
der Essenz der Energieumwandlung [Gewinnbeispiel
4 und 6] sind Luftspulenmaschinen kleiner als Eisenmaschinen. Der
Grund dafür ist, dass Luftspulenmaschinen eine höhere Effizienz
haben, die z. B. in einer kleinen Bauform und in einem hohen Wirkungsgrad
sichtbar wird.
Wie man nun vermuten kann wird bei dem Luftspulenprinzip auf Eisen im sich
ändernden Magnetfeld bei der Energieumsetzung verzichtet. Man kann
es aber auch anders ausdrücken:
Aufgrund der veränderten Prioritäten bei der Anwendung von elektrischen
Maschinen, die heutzutage und zukünftig den Energieverbrauch und damit
den Wirkungsgrad als entscheidendes Kriterium beim Einsatz von elektrischen
Maschinen ins Rampenlicht rücken, werden bei der Neuentwicklung von
elektrischen Maschinen bestehende Verluste in den herkömmlichen elektrischen
Maschinen minimiert.
Diese Verluste bestehen in erster Linie aus Eisenverlusten und aus Kupferverlusten.
Bisherige Bemühungen haben nur zu einem begrenzten Erfolg der Verlustminderung
geführt, da man im Rahmen der alten Maschinenkonzepte (Eisen ist unabdingbar
in der Spule) die Optimierung vorgenommen hat und die Optimierung dort ihre
Grenzen erreicht hat.
Stellt man jedoch noch einmal das ganze bisherige Konzept in Frage, ändert
die Anforderungen und Prioritäten an elektrische Maschinen und entwickelt
die Maschinen auf dieser Grundlage von Anbeginn (ca. das Jahr 1822) ohne
eine abstrakte Mathematisierung neu, kommt man zu ganz anderen Ergebnissen.
So werden Eisenverluste und unwirksame Leiter bei der Anwendung des
Luftspulenprinzips extrem minimiert und für viele Ausgestaltungen nahezu
eliminiert. Dies geschieht nicht etwa auf Kosten von anderen positiven
Maschineneigenschaften, sondern auch diese werden noch wesentlich verbessert.
Wesentliche Entwicklungsschritte führen zu Maschinen des Luftspulenprinzips
Das Luftspulenprinzip verwendet Luftspulen (d.h. kernlose Spulen) die keinen
direkten Kontakt zu Rückschlussmaterial haben, bzw. bei dem Eisen nicht
relativ zum Magnetfeld bewegt oder ummagnetisiert wird.
Dies erfordert einen vergrößerten Luftspalt der mit einem entsprechend starken
Feld ausgestattet werden muss. Der dafür gegenüber einer Maschine mit einer
Eisenkernwicklung erhöhte Magnetisierungsbedarf wird vorteilhafterweise
mit dem Einsatz von Permanentmagneten verlustlos zur Verfügung gestellt.
Diesen Weg ist man schon seit ca.1975 mit Scheiben- und Glockenmaschinen
mit mechanischer und elektronischer Kommutierung erfolgreich gegangen, da
in einigen Spezialanwendungen (Motoren hoher Dynamik) ihre guten Maschineneigenschaften
gefordert waren, die nicht durch Maschinen mit eisenbehafteten Spulen geliefert
werden konnten [Fachaufsatz I,
S.3-4].
Hierzu gehört allerdings nicht ihr hoher Wirkungsgrad von schon 70-92%,
der lange Zeit unbeachtet blieb und erst heute an Bedeutung gewinnt. Dieser
hohe Wirkungsgrad kommt alleine aufgrund des Verzichtes auf Eisenkerne in
den Spulen zu Stande, denn die wirksame Leiterlänge in diesen Gleichstrommaschinen
ist sehr schlecht und sie haben auch noch andere konstruktiv bedingte Nachteile
[Fachaufsatz I, S.5-8].
Ein weiterer wesentlicher Entwicklungsschritt des Luftspulenprinzips löst
diese Nachteile auf und führt zu hocheffizienten elektrischen Maschinen
mit einem wirksamen Leiteranteil von bis zu ca. 98%.
Dieser Entwicklungsschritt ist die Faltung der Luftspule, bei der sich der
Leiter der Maschinenachse annähert. Dies kann auf unterschiedliche Weise
ausgeführt werden [Fachaufsatz
I, S.8-15] und führt in jedem Fall zu einer wesentlichen Leistungssteigerung
im Vergleich zu herkömmlichen Luftspulenmaschinen gleicher Baugröße. Der
große Gewinn der dadurch entsteht, ist, für verschiedene Konstruktionsformen
und Anwendungen, sich gegenseitig ergänzend, im Folgenden, im [Angebot
2], im [Fachaufsatz II, S.5-10]
und den [Gewinnbeispielen I - II]
beschrieben. Gegenüber herkömmlichen Maschinen mit eisengefüllten Wicklungen
weisen die Maschinen nach dem Luftspulenprinzip also zwei entscheidende
Gewinne auf. Zum Einen sind es die vermiedenen Eisenverluste und zum Anderen
der außerordentlich hohe Gewinn durch die in Qualität und Quantität bessere
Kupfernutzung. Dies beides zieht viele Verbesserungen der Maschineneigenschaften
nach sich.
Diese bestehen in:
- einem
- - geringen Gewicht
- kleinen translatorischen und rotatorischen Trägheitsmoment
- großen Spulenausnutzungsgrad
- - geringste Kupferverluste auch bei kleinen Polzahlen (Kupferverluste
sind nahezu von der Wahl der Polzahl unabhängig. Bei Synchronmaschinen
mit kleiner Polzahl entfällt der hochgenaue Drehwinkelgeber, der
für Hochpolmaschinen notwendig ist)
- geringe Wärmeverluste in der Wicklung
- minimierter Kupfereinsatz
- mit Abstand höchsten Wirkungsgrad in der jeweiligen Leistungsklasse
- einer
- - kleinen Induktivität
- kleinen elektrischen und mechanischen Zeitkonstante (ermöglicht eine
hohe Dynamik und geringe Verluste)
- geraden Spannungs-/Drehzahlkennlinie, die eine einfache Überprüfung
der Motorfunktion durch Sensierung der Motorkennwerte (Fehlererkennung)
und eine einfache elektronische Regelung ermöglicht
- geringen Störabstrahlung
- hohen EMV
- geringsten Eisenverlusten (auch im hohen Drehzahlbereich)
- neuen, vielseitigen und variable anpassungsfähigen
Bauformen
- den fehlenden Reluktanzmomenten, die durch Nutung
entstehen
- fehlenden Leerlaufverlusten, da das Magnetfeld sich
nicht gegenüber Eisen bewegt
Die Verlustvermeidung, die Effizienzsteigerung und der hohe Gewinn durch
die Anwendung des Luftspulenprinzips steht, im Bezug auf herkömmliche
Eisenmaschinen (mit Wicklungen mit Eisenkern), dem erhöhten Magnetisierungsbedarf
für den vergrößerten Luftspalt gegenüber.
Es ist zu vermuten, dass bei niedrigen Polzahlen ca. 2-8 und gleicher
Maschinengröße der Magnetisierungsbedarf der Maschine des Luftspulenprinzips
nicht höher ist als bei einer leistungsgleichen Eisenmaschine.
Sollte eine Erhöhung des Magnetvolumens für einige Konstruktionsformen
notwendig sein, würden zwar die Herstellungskosten dieser Maschine gegenüber
einer Eisenmaschine gleicher Leistung steigen, was aber durch die verbesserten
Maschineneigenschaften und nicht zuletzt durch die erheblichen Energieeinsparungen
während des Betriebes durch den hohen Wirkungsgrad in Kauf genommen werden
können.
Denn der Wirkungsgrad hat in Zukunft eine sehr große Bedeutung für elektrische
Maschinen, da man festgestellt hat, dass mit Energiesparmaschinen, die
einen hohen Wirkungsgrad haben, erhebliche Betriebskosten eingespart werden
kann und die Bedeutung der einmaligen Anschaffungskosten der Maschinen
dabei in den Hintergrund rückt (1).
Dieser gerade stattfindenden Bewusstseinswandel bezüglich der Bedeutung
des Wirkungsgrades und der damit verbundenen Einsparungen hat auch eine
grundlegende Veränderung in der Entwicklung von Maschinen zur Folge. So
spielen Herstellungskosten in Zukunft eine sehr untergeordnete Rolle.
Diese Sichtweise bewirkt auch eine Umstellung in der Forschung, Entwicklung
und Fertigung, bei der das erreichen eines hohen Wirkungsgrades der Maschinen
eine sehr hohe Priorität einnehmen wird. Die Weichen sind in Richtung
Energiesparmaschinen neu gestellt, und in Anbetracht der drohenden Energieknappheit,
der Umweltprobleme und nicht zuletzt, um Kosten zu sparen, wird sich dieses
neue Bewusstsein auch sehr schnell durchsetzen.
Hauptsächlich dieser Grund ist es, weshalb auch hochpolige Synchronmaschinen
für einige Anwendungen neuzeitlich für mittlere und hohe Leistungen in
Betracht kommen. Wobei auch hier deren Optimierung Grenzen hat und viele
Einschränkungen und Nachteile in Kauf genommen werden müssen.
Maschinen des Luftspulenprinzips führen dagegen in ganz andere Dimensionen.
2. Antriebsmotor als permanenterregter Drehfeldmotor in der Doppel-Scheibenform
Da die permanenterregte Synchronmaschine als Antriebsmotor für Fahrzeuge
vielerorts favorisiert wird, ist dieses Angebotes, eines neuen Antriebsmotors,
schwerpunktmäßig auf diesen Maschinentyp abgestimmt. Obwohl auch eine ganz
neue hocheffiziente Asynchronmaschine nach dem Luftspulenprinzip auch als
Fahrzeugantrieb nun zur Verfügung steht [siehe
Angebot 1, S.4-6 und Patentanmeldung
3 ].
Durch die erhöhten Anforderungen an den Wirkungsgrad besteht in den letzten
Jahren ein Trend zu hochpoligen Maschinen, wie es auch z.B. in der Automobilindustrie
bei die Statorgeneratorentwicklung der Fall ist. Durch die Hochpoligkeit
wird die Kupferausnutzung verbessert. Jedoch müssen durch die Hochpoligkeit
Einschränkungen und Nachteile in Kauf genommen werden und sind für viele
Anwendungen nicht machbar oder nicht akzeptabel.
Zu den Nachteilen in Verbindung mit Nutenwicklungen gehören:
- - die sehr eingeschränkte Vorgabe der Maschinengeometrie
- die vielen Polwechsel pro Umdrehung führen z.B. zu hohen Eisenverlusten
bei hohen Drehzahlen, zu einem hohen Umrichteraufwand und stärkeren
elektromagnetischen Störungen
- - ein hohes translatorisches und rotatorisches Trägheitsmoment
- ein großes Gewicht
- Notwendigkeit eines hochauflösenden Drehwinkelgebers
-
- hoher Fertigungsaufwand
- Rastmomente bei Verwendung von Eisenkernen, sowie auch hohe Eisenverluste
im Leerlauf
Generell die bessere Möglichkeit der Steigerung der Kupferausnutzung bringt
die Faltung der Spule mit gleichzeitiger Achsannäherung der Wickelköpfe.
Dies liegt nicht nur in der in jedem Fall besseren Kupfernutzung (und den
Folgegewinnen) begründet, deren Verbesserung hin zu niedrigen Polzahlen
gegenüber einer herkömmlichen Trommelwicklung sehr ansteigt, sondern auch
in der geringen und flexiblen Baugröße. Diese kommt aufgrund der neuen Konstruktionsformen,
die das Luftspulenprinzip liefert und der nahezu freien Wahlmöglichkeit
der Polzahl, die nahezu unabhängig von der Beeinflussung der Kupferverluste
gewählt werden kann, zustande.
Durch den Einsatz von Maschinen nach dem Luftspulenprinzip sind nicht nur
die aufgeführten Nachteile der Hochpoligkeit überwunden, sondern weitere
Vorteile ergeben sich daraus.
2.1. Welch großer Gewinn die Nutzung der sich der Achse annähernden Leiter
für Drehfeldwicklungen bringt, wird nun für eine dreiphasige permanentmagneterregte
Synchronmaschine dargestellt:
Bei allen Maschinen der Bilder 1-12 liegen gleiche Werte für Maschinendurchmesser,
Luftspaltbreite, Drehzahl, Luftspaltinduktion, Windungszahl und Leiterquerschnitt
vor.
Die angegebenen Zahlen für Strom, Spannung und Leistung sind keine absoluten
Werte, sondern basieren auf eine Normierung der Maschinen der Bilder 1-12
und können aber zum relativen Vergleich der Maschinen untereinander herangezogen
werden.
Die Fläche, das Volumen und der Spulenausnutzungsgrad sind dagegen absolute
Werte, die sich aus der Geometrie ergeben.[Methode
der Verbleichsberechnung]
2.1.1. Vergleich einer herkömmlichen Trommelwicklung mit einer Trommelscheibenwicklung
mit gleichen Abmessungen:
Bild 1 zeigt eine herkömmliche Trommelmaschine mit Luftspaltwicklung,
deren Wickelköpfe im Umfangsbereich außerhalb des Luftspaltes liegen. Diese
Maschine bildet die erste Vergleichsmaschine, dessen Maschinenwerte als
100% angenommen werden.
Bild 2 zeigt eine Maschine nach dem Luftspulenprinzip in der Konstruktionsform
der Trommel-Scheibenform. Durch die beidseitige Achsannäherung der Wickelköpfe
der Maschine von Bild 2 bei gleichzeitigen Teilnutzung dieser Leiterbereiche
(Pole im Bereich der Einschichtwicklung) in dem scheibenförmigen Luftspaltbereichen,
ergeben sich wesentlich verbesserte Maschinenkennwerte. So beträgt die Leistungssteigerung,
gegenüber der herkömmlichen Wicklung von Bild 1, 63% und die generelle Effizienzsteigerung
kann an der Steigerung des Spulenausnutzungsgrades z
Sp von 30% abgelesen werden.
Spulenausnutzungsgrad einer Spule:
Diese Gewinne werden durch einen Mehreinsatz von 35% Magnetmaterial erreicht.
2.1.2. Vergleich einer herkömmlichen Trommelwicklung mit einer
Doppelscheibenwicklung gleicher Leistung in Bild 3 und 4:
In Bild 3 und 4 wird ein weiteres Beispiel für den Gewinn durch die
Faltung gezeigt. Hier werden eine herkömmliche Trommelwicklung mit einer
Doppel-Scheibenmaschine verglichen.
Bild 3 zeigt die herkömmliche Trommelmaschine, die hier die Vergleichsmaschine
ist.
Bild 4 zeigt eine Doppel-Scheibenmaschine mit gleichem Außendurchmesser
D, gleichem Magnetaufwand, der gleichen Leistung, mit im Schnitt quer zur
Bewegungsrichtung gleicher Spulenausdehnung 2*l1
, wie eine Trommelmaschine von Bild 3. Darüber hinaus hat die Doppel-Scheibenmaschine
einen knapp 70% besseren Spulenausnutzungsgrad und benötigt dabei nicht
einmal das halbe Maschinenvolumen oder die halbe axiale Länge.
Aus diesen Beispielen ist ersichtlich, dass eine Achsannäherung der Spulen
zu einer erheblichen Leistungssteigerung und Effizienzsteigerung der Maschine
führt. Diese Leistungssteigerung kann zu einer Verkleinerung der Maschine
verwendet werden, wodurch die Maschine um etwa 50% kleiner wird, bei gleicher
Leistung, als die herkömmliche Trommelmaschine. Das dieser Leistungsgewinn
zu 50%igen Verkleinerung des Durchmessers der Scheibenwicklung genutzt werden
kann, zeigen die [Gewinnbeispiele
I und II] . Derartige Gewinne bei Glocken-Scheibenmaschinen im werden
[Angebot 2] vorgestellt.
Der Wirkungsgrad macht in jedem Fall durch die verbesserte Spulenausnutzung
einen großen Sprung Richtung 100%. Mit der herkömmlichen Gleichstrommaschine
(30KW) mit kernloser Luftspaltwicklung, die aber eine schlechtere Spulenausnutzung
hatte, wurde immerhin schon ein Wirkungsgrad von bis zu 92% erreicht [Gewinnbeispiel
1].
Besonderheit bei der erfindungsgemäßen Doppel-Scheibenmaschine von Bild
4 ist, dass der zweischichtige achsnahe Spulenbereich hier auch mit einem
Feld ausgestattet ist. Dieser Aspekt wird anschließend im Zusammenhang mit
Bild 7 ausführlich besprochen.
2.1.3. Die Optimierung der sich der Achse annähernden Leiter der
Dreiphasen Synchron-Drehfeldmaschine wird nun anhand der Konstruktionsform
der Doppel-Scheibenmaschine weiterführend vorgestellt:
Die Grundform dieser Maschine zeigt Bild 5, wobei sie nur den
Bereich der einschichtigen Wicklung, wie schon aus Bild 2 bekannt, zur
Drehmomenterzeugung nutzt. Sie wird im Folgenden als Vergleichsmaschine
herangezogen, so dass die ermittelten Maschinenwerte dieser als 100% gelten
und die weiterentwickelten Maschinen darauf bezogen werden. Aufgrund der
beidseitigen Achsannäherung der Wickelköpfe hat diese Maschine schon einen
beachtlichen Spulenausnutzungsgrad von z
Sp = 0,5793.
Einer Weiterbildung zeigt Bild 6, bei der auch die Wickelköpfe
mit Polen belegt sind, die die doppelte Magnethöhe aufweisen, um eine
entsprechende Luftspaltinduktion im vergrößerten Luftspaltbereich zu erzeugen.
Durch diese Wickelkopfnutzung steigt der Spulenausnutzungsgrad schon um
35% auf z Sp
= 0,78416 und die Leistung um 50% gegenüber der Vergleichsmaschine in
Bild 5, wobei der Mehraufwand an Magnetvolumen 48% beträgt.
Wird der Polflächenbereich, wie in Bild 7, Richtung Achse noch
um 8% vergrößert kann der achsnahe Leiter noch besser genutzt werden und
liegt wirksamer im Feld. So erhöht sich die Steigerung des z
Sp auf 43% und die der Leistung auf 60% gegenüber
der Vergleichsmaschine von Bild 5, bei 64% Mehraufwand an Magnetvolumen.
Soll das Drehmoment absolut konstant sein, wird die Spulenform aus Bild
8 gewählt, bei der im Winkelbereich von j =30° keine Drehmomentschwankungen
existieren und dabei der achsnahe Polbereich so gut wie unter diesen Bedingungen
möglich genutzt wird und gegenüber der Maschine in Bild 7 kaum Einbußen
hingenommen werden müssen.
Soll die Maschinen- und Polfläche noch besser genutzt werden, wird die
Wicklung aus Bild 5 zur Wicklung aus Bild 9 oder auch die Wicklung
von Bild 7 zur Wicklung von Bild 10 verändert.
Dies verbessert die Motorwerte, durch die leicht verkürzte Gesamtleiterlänge
einer Spule, nur gering. Der eigentliche positive Effekt hierbei ist die
Schaffung der Freiräume zwischen den Spulen. Dieser Freiraum kann nun
durch kleine aber hocheffektive Spulen aus Bild 11 aufgefüllt werden,
die selbst einen Spulenausnutzungsgrad von z
Sp = 0,823324 ( 142% v. Bild 5) haben.
Die Wicklung aus Bild 10 wurde durch die Spulen aus Bild 11 ergänzt
und führt zu der Wicklung von Bild 12.
Bild 13 zeigt den zeitlichen Verlauf der Leistung der Maschine
von Bild 9 (bzw. Bild 5), deren Leistung über den Winkel von 30° konstant
ist. Wird die Wicklung aus Bild 9 durch die Spule aus Bild 11 ergänzt,
liefert diese Spule im Winkelbereich von 14,5° das obige Leistungsdreieck
zusätzlich, welches ca.11% Leistungssteigerung (Flächenanteil) bedeutet.
Bild 14 zeigt den zeitlichen Verlauf der Leistung der Maschine
von Bild 10 (bzw. Bild 7), die über den Winkel von 30° nahezu konstant
ist. Wird hier die Spule von Bild 11 ergänzt zu Bild 12 ergibt sich ein
Leistungsverlauf inklusive des kleinen Leistungsdreiecks im Winkelbereich
von 14,5°. Diese Leistungssteigerung über die Gesamtzeit durch die zusätzliche
Spule macht ca. 7 % der Leistung (Flächenanteil) von der Maschine von
Bild 10 (bzw. Bild 7) aus und dies ohne Mehraufwand an Magnetmaterial.
Für den Motorbetrieb ist der Einsatz der Spule aus Bild 11 wegen der hohen
Gleichlaufschwankungen nicht geeignet. Für den Generatorbetrieb ist dies
jedoch anders. Soll ein gemischter Generator-/ Motorbetrieb erfolgen,
könnte die ergänzte Spule aus Bild 11 für den Generatorbetrieb jeweils
im niedrigen Drehzahlbereich leistungssteigernd und im hohen Drehzahlbereich
umgepolt zur Feldschwächung oder besser gesagt zur Stromschwächung leistungsmindernd
zugeschaltet werden.
Ich freue mich auf einen Kontakt mit Ihnen und verbleibe bis dahin
Mit freundlichem Gruß
Jörg Bobzin
Anlage:
Maschinenübersicht über weitere Maschinen (2 Blatt)
Literatur:
(1) - Dr. techn. Herbert Auinger, Dipl.-Betriebswirtin (FH) Sabine
Stengel, Nach Wirkungsgrad klassifiziert, EU- Einteilung von Elektromotoren
in drei Klassen erleichtert die Auswahl, drive, switch & control 4/99 (Siemenszeitschrift)
- Dipl.-Betriebswirtin (FH) Sabine Stengel, Dipl.-Ing. (FH) Thomas Mölter,
Energiesparpoitential ausloten, Energiesparpogramm bietet Entscheidungshilfe
beim Elektromotorenkauf, drive, switch & control 3/99 (Siemenszeitschrift)
- Dipl.-Betriebswirtin (FH) Sabine Stengel, Dipl.-Ing. (FH) Thomas Mölter,
Die clevere Art zu sparen, Energiesparmotoren von Siemens, drive, switch
& control 1/99 (Siemenszeitschrift)
Autor:
Dipl.-Ing. Jörg Bobzin ist Forscher und Entwickler von hocheffizienten
elektrischen Maschinen und ganzheitlicher Wissenschaft und Technik
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