Sternen-Motoren des Luftspulenprinzips

Gewinnbeispiel 6




Zum Thema:
Hocheffiziente elektrische Maschinen, wie Energiesparmaschinen und hochstdynamische Antriebe, nach dem Luftspulenprinzip




 

Maschinen des Luftspulenprinzips mit hoher Leistung

Untersuchung über Abmessungen von Doppel-Scheibenmaschinen und Trommel-Scheibenmaschinen mit Leistungen von 300KW bis ca. 2MW



 

Vergleichsberechnung zwischen einem herkömmlichen 1MW-Scheibengenerator und
Maschinen des Luftspulenprinzips

 


Einführung:

 

Das Gewinnbeispiel 6 zeigt, dass Luftspulenmaschinen nach dem Luftspulenprinzip mindestens gleichgroße oder kleinere Bauformen haben können als herkömmliche Eisenmaschinen (Synchron- und Asynchronmaschinen) mit Nutenwicklungen, d.h. in denen Eisen ständig umgepolt wird.

Grundlage der Berechnung ist ein 1MW-Wechselstromgenerator mit Luftspulen von Ferranti aus [1] S.589 ca. aus dem Jahr 1890.

Wechselstromgenerator von Ferranti (1MW) als Spulenläufer (ca. Jahr 1890)
Scheibendurchmesser 5,17m, Scheibendicke 19mm (aktiver Bereich)

 

Durch die Methode der Vergleichsberechnung [2] zwischen diesem herkömmlichen 1MW-Scheibengenerator und den Maschinen des Luftspulenprinzips werden die Kenndaten der Maschinen des Luftspulenprinzips ermittelt.

 


Folgende Berechnungen wurden durchgeführt:








1. Berechnung des Ferranti-Generators

 

Bei dem herkömmlichen Wechselstromgenerator handelt es sich um eine 48-polige Maschine, die folgende Werte bei der Drehzahl n aufweist:

 

1.1. Berechnung der einzelnen Spule:



nach (37) in der Berechnungsmethode [2]:


1.2. Berechnung der Wicklung (48 Spulen):

 

1.3. Berechnung der Generatorwerte (Uind , Iind , P ):

nach (7) in der Berechnungsmethode gilt:

 

nach (17) in der Berechnungsmethode gilt:

 

nach (26) in der Berechnungsmethode gilt
:

 

1.4. Die Ermittlung der Windungszahlen des Ferranti-Generators


Die Windungszahl des Ferranti-Generators ist aus [1] nicht bekannt. Aus dem Forschungsvorhaben WE 274/75 [4] ist bekannt, das für einen Luftspalt von 18mm eine Luftspaltinduktion von 0,42T durch die Verwendung von Hochenergiemagneten mit der Magnethöhe von 20mm erreicht wurde. So liegen die Verhältnisse bei den vorgestellten Maschinen ähnlich, da beim Ferranti-Generator die Spule im Luftspalt eine Höhe von 19mm aufweist und für alle anderen Maschinen gleiche Luftspaltverhältnisse (1) angenommen wurden.
In Anlehnung daran wird bei der Berechnung der Windungszahlen eine Luftspaltinduktion von 0,4T angenommen. Beim Ferranti-Generator [1] liegt eine elektromagnetische Erregung vor, die auch in jedem Fall bei Maschinen des Luftspulenprinzips eingesetzt werden kann und mit der mindestens eine Luftspaltinduktion von 0,4T erreicht wird.

Darüber hinaus ist es das Anliegen dieses Gewinnbeispieles 6, zu zeigen, dass schon mit relativ geringem Magnetmaterialaufwand (nur 20mm Magnethöhe beidseitig der Spule oder 44mm einseitig der Spule) Maschinen hoher Leistung nach dem Luftspulenprinzip gebaut werden können, die neben den vielen Vorteilen des Luftspulenprinzips auch den Vorteil der kleinen Maschinenabmessungen haben, die noch unter denen von Eisenmaschinen liegen.


 

Die ermittelten geringen Windungen der Maschinen, stimmen mit der Praxis überein, denn aus aus [1] S.587, ist bekannt, dass die Spulen der Ferranti-Maschine aus aufgewickeltem Kupferflachband bestanden, das aus Stabilitätsgründen leicht wellig ausgeführt wurde. So bestand jede Spule aus einem aufgewickeltem Flachband, welches ca. 59,7 Windungen zählte, mit einer Bündelbreite von 70mm (in Bewegungsrichtung). Jede Kupferschicht incl. Isolierung hatte eine Stärke von ca. 70cm/59,7=1,17cm. Abweichungen können hier entstehen durch die Wahl der radialen Länge (60cm in Punkt 1 und 2), der Spulenbündelbreite in Bewegungsrichtung und der Luftspaltinduktion.

Dieses Ergebnis liegt aber in der Größenordnung von den in aus [5] S.606 gemachten Angaben zu einem 245kW-Ferranti-Generators, dessen Wicklung eine Windungszahl von N =40 mit einer Windungsstärke von 1mm und einer Isolierschichtstärke von 0,5mm hatte, wobei die Spulenspannung Usp =200V und die Stromstärke pro Spule Isp =50A betrug.


2. Die Doppel-Scheibenmaschine des Luftspulenprinzips mit halbem Durchmesser (Wechselstromgenerator)

Einführung:

Für die vergleichenden Berechnungen wurde für die herkömmliche Ferranti-Maschine und die Doppel-Scheibenmaschine die gleiche Luftspaltverhältnisse (1), die gleiche Windungszahl und die gleiche Drehzahl, sowie die gleiche radiale Spulenausdehnung von 60cm angenommen, wie beim Ferranti-Generator (7).

 

2.1. Berechnung der einzelnen Spule:

 

2.2. Berechnung der Wicklung (36 Spulen):

Zwei Spulenstränge von jeweils 18 Spulen sind parallel geschaltet (in Anlehnung an den Ferranti-Generator unter Punkt 1.2)
.

 

2.3. Berechnung der Generatorwerte (Uind , Iind , P ):

nach (7) in der Berechnungsmethode gilt:

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (19):

 

nach (17) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (21):

 

 

nach (26) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (23):

 

 

 

2.4. Die Ermittlung der Windungszahl der Spulen

 

Zur Berechnung der Windungszahlen wird gemäß Punkt 1.4. auch hier eine Luftspaltinduktion von 0,4T angenommen.

nach (25) gilt

 

 

 

Da die Verhältnisse (Punkt 2.Einführung) gleich wie beim Ferranti-Generator sind, ist es verständlich, dass auch hier die gleiche Windungszahl (28) errechnet wurde.

 

 

2.5. Weitere Möglichkeiten der Leistungssteigerung sind:

 

2.5.1. Die Erhöhung der Drehzahl:

 

Für Spulenläufer gilt nach [4] aus mechanischen Gründen eine maximale Umfangsgeschwindigkeit von 200m/sec.

Der Außenradius der Drehstromwicklung ist:

 

Es gilt für die Bahngeschwindigkeit:

 

 

Für Spulenläufer kann somit die Drehzahl aus mechanischer Sicht noch um den Faktor 11,03 auf n=1323,77 1/min bei gleichem Wicklungsradius erhöht werden. Dadurch würde die Spannung auf U = 153879V und der Strom auf I = 1089A und die Leistung auf P = 167MW gegenüber (36), (39), (42) steigen.
Durch diese hohen Spannungs- und Stromwerte muss die Windungsisolierung aufwendiger ausgeführt werden, so dass die Windungszahl für den gleichen Bauraum niedriger ist als errechnet. Dies mindert auch die erreichten Spannungs-, Strom- und Leistungswerte bei der hohen Drehzahl, so dass sie niedriger ausfallen werden oder aus Spannungsfestigkeitsgründen oder um den maximalen Strombelag nicht zu überschreiten die Drehzahl niedriger angesetzt werden muss. Dies ist noch zu ermitteln.

 

2.5.2. Der Einsatz der Konstruktionsform "Trommel-Scheibenmaschine"

 

 

Dadurch lassen sich Leistungssteigerungen um ca. 350% von (42), eine Steigerung auf eine Leistung von P = 5,23868MW erzielen (siehe Punkt 4, 5 in diesem Gewinnbeispiel 6 und im Gewinnbeispiel 4, Punkt 1. und 2., [6])

 

 

2.5.3. Die Erhöhung der Induktion B:

 

 

Die Höhe der Induktion B ist mit 0,4T nicht ausgeschöpft.

Durch eine oder mehrere dieser Maßnahmen kann die Leistung der Doppel-Scheibenmaschine mit einphasiger Wechselwicklung, mit einem Wicklungsdurchmesser von D= 1,4425m, wesentlich über 1,4MW erhöht werden, ohne eine Durchmesservergrößerung in Kauf nehmen zu müssen.


3. Die Doppel-Scheibenmaschine mit Drehstromwicklung

 

 

Einführung:

 

 

Bei dieser Maschine (Bild 1a) wurde ein Maschinenaußendurchmesser von einem Meter angenommen, welcher ein vergleichbarer Durchmesser zu herkömmlichen Eisenmaschinen (Synchron- und Asynchronmaschinen) mit einer Leistung von 550-1500KW ist.

 

Der mittlere Wicklungsdurchmesser der Drehstromwicklung beträgt Dw= 2* 0,3136 . Der mittlere Wicklungsdurchmesser der wirksamen Leiter Dw= 2* 0,3533 liegt etwas höher, da der achsnahe Bereich der Wicklung von dem Feld ausgespart wurde.
Für die vergleichenden Berechnungen wurden für diese Drehstrommaschine die gleichen Luftspaltverhältnisse (1) und zunächst die gleiche Drehzahl (120 1/min), wie für die Ferranti-Maschine angenommen. Diese Drehzahl entspricht bei den hier ausgewählten 12 Spulen und 8 Polen einer Frequenz der Spannung von f = 8Hz.

In einem zweiten Schritt wird die Drehzahl heraufgesetzt auf 750 1/min. Dies entspricht bei 12 Spulen und 8 Polen einer Frequenz der Spannung von 50Hz und einer Umfangsgeschwindigkeit von 36m/sec.

Die Windungszahl wurde aus Platzgründen im achsnahen Bereich um 14% herabgesetzt, d.h. die Spulenbündel haben statt 70mm nur eine Breite von 60mm in Bewegungsrichtung.

 

3.1. Berechnung der einzelnen Spule:

 

 

 

nach (37) in der Berechnungsmethode [2] gilt

:

 

 

.2. Berechnung der Wicklung (12 Spulen):

 

 

 

14% Minderung der Windungszahl

 

 

3.3. Berechnung der Generatorwerte (Uind , Iind , P ):

 

nach (7) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (19):

 

 

nach (17) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (21):

 

 

nach (26) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (23):

 

 

 

3.4. Die Ermittlung der Windungszahl der Spulen

 

 

Zur Berechnung der Windungszahlen wird gemäß Punkt 1.4. auch hier eine Luftspaltinduktion von 0,4T angenommen.

nach (25) gilt:

 

 

Da bei der Berechnung für die Drehstromwicklung gleiche Verhältnisse für die Spule (Punkt 3.Einführung) angenommen wurden wie bei der Ferranti-Maschine (mit Ausnahme der 14% Minderung der Windungszahl) ist auch die Windungszahl mit N = 51,339 realistisch, in der sich diese 14% Minderung niederschlägt.

Folgende weitere Optimierungen bringen eine weitere Leistungssteigerung und die Verbesserung der Maschineneigenschaften.


3.5. Weitere Möglichkeiten der Leistungssteigerung sind:

 

3.5.1. Die Erhöhung der Induktion B:


Die Höhe der Induktion B ist mit 0,4T nicht ausgeschöpft .

3.5.2. Die Erhöhung der Drehzahl:

 

Für Spulenläufer gilt nach [4] aus mechanischen Gründen eine maximale Umfangsgeschwindigkeit von 200m/sec.

Der Außenradius der Drehstromwicklung ist:

r = 46 cm

Es gilt für die Bahngeschwindigkeit:

 

Für Spulenläufer kann die Drehzahl aus mechanischer Sicht noch um den Faktor 5,54 auf
n=4155 1/min bei gleichem Wicklungsradius erhöht werden. Dadurch würde die Spannung auf
U = 29051,33V und der Strom auf I = 318,675A und die Leistung auf P = 9,2579MW gegenüber (59), (63), (68) steigen.

Durch diese hohen Spannungs- und Stromwerte muss die Windungsisolierung aufwendiger ausgeführt werden, so dass die Windungszahl für den gleichen Bauraum niedriger liegt.

Dies mindert auch die erreichten Spannungs-, Strom- und Leistungswerte bei der hohen Drehzahl, so dass sie niedriger ausfallen werden oder aus Spannungsfestigkeitsgründen oder um den maximalen Strombelag nicht zu überschreiten, die Drehzahl niedriger angesetzt werden muss. Dies wäre noch zu ermitteln.

3.5.3. Eine Änderung der Polzahl:

Der damit verbundene Anstieg des Spulenausnutzungsgrades führt zu einer Leistungssteigerung. Denn die vorgestellte Drehstromwicklung hat mitz Sp = 0,57793 (51) noch einen relativ geringen Spulenausnutzungsgrad, da die Wickelköpfe aufgrund des großen Abstandes zur Achse lang sind.


3.5.4. Den achsnahen Bereich effizienter nutzen:

In dem Gewinnbeispiel 4, Bild 5 bis Bild 7 [7] wird gezeigt, dass so die Leistung um weitere 60% und der Spulenausnutzungsgrad um weitere 43% gesteigert wird.

Allein durch diese Maßnahme erhöht sich die Leistung bei einer Drehzahl von n=750 1/min auf
P = 482,63KW gegenüber (68).


3.5.5. Eine optimale Nutzung der hochenergetischen Umfangsleiter:

Siehe dazu: Fachaufsatz 1, S.14,15 [8], Konstruktionsformen, Fig.3,4, Fig.5,6, Fig.7,8, Fig.18,19 [9], Gewinnbeispiel 2, Bild 2 u. 3


Durch ein oder mehrere dieser Maßnahmen ist die Leistung der Doppel-Scheibenmaschine mit Drehstromwicklung, mit einem Wicklungsdurchmesser von D= 92 cm, auf eine Leistung von mindestens 500kW auszulegen, ohne eine Durchmesservergrößerung in Kauf nehmen zu müssen. Die axiale Baulänge der Maschine ist zumindest in der permanenterregten Version wesentlich geringer als die von leistungsgleichen Eisenmaschinen (mehr dazu in der 6.Schlussbetrachtung)

 


4. Die Trommel-Scheibenmaschine mit Drehstromwicklung

 

Einführung:

 

Hier gelten die gleichen Verhältnisse, wie bei der Doppel-Scheibenmaschine (Punkt 3. Einführung). Der einzige Unterschied besteht hier in der axialen Ausdehnung der Wicklung.
Darüber hinaus werden Leistungen für eine Drehzahl von n = 375 1/min und für eine halbierte Windungszahl bei n = 750 1/min berechnet.



4.1. Berechnung der einzelnen Spule:

 

 

 

ach (37) in der Berechnungsmethode [2] gilt:

 

 

 

4.2. Berechnung der Wicklung (12 Spulen):

 

 

 

14% Minderung der Windungszahl:

 

 

4.3. Berechnung der Generatorwerte (Uind , Iind , P ):

 

 

nach (7) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (19):

 

 

 

 

nach (17) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (21):

 

 

nach (26) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (23):

 

 

Bei Halbierung der Windungszahl und Verdoppelung des Leiterquerschnitts ist:

 


 

4.4. Weitere Möglichkeiten der Leistungssteigerung sind:

 

4.4.1. Die Erhöhung der Induktion B:

Die Höhe der Induktion B ist mit 0,4T nicht ausgeschöpft .

4.4.2. Die Erhöhung der Drehzahl:

 

Für Spulenläufer gilt nach [4] aus mechanischen Gründen eine maximale Umfangsgeschwindigkeit von 200m/sec.

Der Außenradius der Drehstromwicklung ist:

r = 46 cm

Es gilt für die Bahngeschwindigkeit:

 

 

Für Spulenläufer kann die Drehzahl aus mechanischer Sicht noch um den Faktor 5,54 auf
n=4152 1/min bei gleichem Wicklungsradius erhöht werden. Dadurch würden die Spannung auf
U = 118952V und der Strom auf I = 549,4A und die Leistung auf P = 65,35MW, gegenüber (87), (91), (97) steigen.
Durch diese hohen Spannungs- und Stromwerte muss die Windungsisolierung aufwendiger ausgeführt werden (gilt eventuell auch für (95)), so dass die Windungszahl für den gleichen Bauraum niedriger liegt. Dies mindert auch die erreichten Spannungs-, Strom- und Leistungswerte bei der hohen Drehzahl, so dass sie niedriger ausfallen werden oder aus Spannungsfestigkeitsgründen oder um den maximalen Strombelag nicht zu überschreiten die Drehzahl niedriger angesetzt werden muss. Dies wäre noch zu ermitteln.


4.4.3. Eine Änderung der Polzahl:

Der damit verbundene Anstieg des Spulenausnutzungsgrades führt zu einer weiteren Leistungssteigerung. Die vorgestellte Drehstromwicklung hat mit z Sp = 0,83651(77) schon einen hohen Spulenausnutzungsgrad, obwohl noch relativ lange Wickelköpfe vorhanden sind, die mit der Erhöhung der Polzahl verkürzt werden.


4.4.4. Den achsnahen Bereich effizienter nutzen:

(siehe dieses Gewinnbeispiel 6, folgenden Punkt 5)


Durch ein oder mehrere dieser Maßnahmen ist die Leistung der Doppel-Scheibenmaschine mit Drehstromwicklung, mit einem Wicklungsdurchmesser von D= 92cm, auf eine noch höhere Leistung auszulegen, ohne eine Durchmesservergrößerung in Kauf nehmen zu müssen.


5. Die Trommel-Scheibenmaschine mit Drehstromwicklung und Achsannäherung der Wicklung

 

Einführung:

 

Hier gelten die gleichen Verhältnisse, wie bei der Trommel-Scheibenmaschine (Punkt 4.Einführung).
Der einzige Unterschied liegt darin, dass der achsnahe Bereich der Maschine durch Wicklungsbelegung optimal genutzt wird.



5.1. Berechnung der einzelnen Spule:

 

 

nach (37) in der Berechnungsmethode [2] gilt:

 

 

5.2. Berechnung der Wicklung (12 Spulen):

 

 

14% Minderung der Windungszahl:

 

 

5.3. Berechnung der Generatorwerte (Uind , Iind , P ):

 

nach (7) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (19):

 

 

nach (17) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (21):

 

 

nach (26) in der Berechnungsmethode gilt:

 

 

Normiert auf den Ferranti-Generator nach (23):

 

 

 

Bei Halbierung der Windungszahl und Verdoppelung des Leiterquerschnitts ist:

 


5.4. Weitere Möglichkeiten der Leistungssteigerung sind:

 

5.4.1. Die Erhöhung der Induktion B:


Die Höhe der Induktion B ist mit 0,4T nicht ausgeschöpft .

5.4.2. Die Erhöhung der Drehzahl:

 

Für Spulenläufer gilt nach [4] aus mechanischen Gründen eine maximale Umfangsgeschwindigkeit von 200m/sec.

Der Außenradius der Drehstromwicklung ist:

r = 46 cm

Es gilt für die Bahngeschwindigkeit:

 

 

Für Spulenläufer kann die Drehzahl aus mechanischer Sicht noch um den Faktor 5,54 auf
n=4151 1/min bei gleichem Wicklungsradius erhöht werden.

Dadurch würden die Spannung auf U = 129589,464V und der Strom auf I = 580,36A und die Leistung auf P = 75,2MW gegenüber (118), (122), (128) steigen.

Durch diese hohen Spannungs- und Stromwerte muss die Windungsisolierung aufwendiger ausgeführt werden, so dass die Windungszahl für den gleichen Bauraum niedriger liegt. Dies mindert auch die erreichten Spannungs-, Strom- und Leistungswerte bei der hohen Drehzahl, so dass sie niedriger ausfallen werden oder aus Spannungsfestigkeitsgründen oder um den maximalen Strombelag nicht zu überschreiten die Drehzahl niedriger angesetzt werden muss. Dies wäre noch zu ermitteln.



5.4.3. Eine Änderung der Polzahl:

Sie steigert den Spulenausnutzungsgrad und führt zu einer weiteren Leistungssteigerung. Die vorgestellte Drehstromwicklung hat mit z Sp = 0,964421 schon einen hohen Spulenausnutzungsgrad, obwohl noch unwirksame Leiteranteile im achsnahen Bereich vorhanden sind, die durch Erhöhung der Polzahl weiter gemindert werden.

Durch ein oder mehrere dieser Maßnahmen ist die Leistung der Doppel-Scheibenmaschine mit Drehstromwicklung, mit einem Wicklungsdurchmesser von D= 92cm, auf eine noch höhere Leistung auszulegen, ohne eine Durchmesservergrößerung in Kauf nehmen zu müssen.


6. Schlussbetrachtung

 

Eine elektromagnetische Erregung ist auch bei der Doppel-Scheibenmaschine optimal axial anzubringen, wie es in [1], S.589 zu sehen ist und die Wechselstrommaschine von Siemens und Halske, der ersten sehr erfolgreich und in großer Zahl eingesetzten Luftspulenscheibenmaschine aus dem Jahr 1878 [12], zeigt. Auch eine später über Jahrzehnte erfolgreich eingesetzte französische Dynamomaschine mit Luftspaltwicklung von Desroziers [13] verwendete diese Technik.

Wie das Gewinnbeispiel 4 (Bild 3 und 4) [14] zeigt, spart die Ausführung der Doppel-Scheibenmaschinen allein durch die bessere Kupfernutzung und den raumsparenden Aufbau 50% Maschinenvolumen, gegenüber einer herkömmlichen permanenterregten Trommelmaschine gleichen Durchmessers. Diese axiale Volumeneinsparung kann für die erhöhte elektromagnetische Erregung (aufgrund des verlängerten Luftspaltes bei Luftspulenmaschinen) genutzt werden.

Darüber hinaus kann die elektromagnetische Erregung auch hochwirksam mit einer gefalteten Erregerspule z.B. als Innenpolerregung (siehe am Beispiel der Linearmaschine [15]) ausgelegt werden, welches den Vorteil der fast 100% Kupfernutzung, sowohl in der Erregerspule als auch in der Ankerspule, der Maschine bringt. Die Energiezufuhr für die Innenpole würde dann beispielsweise durch eine Hohlwelle oder -achse erfolgen.

Auch die Anwendung einer gemischten elektro- und permanentmagnetischen Erregung wäre vorteilhaft. So kann man einerseits ein relativ kleines Maschinenvolumen erreichen und gleichzeitig die Kosten für Magneten beschränken.

Da sich bezüglich der Bedeutung der Anschaffungskosten und des Wirkungsgrades von elektrischen Maschinen im Moment ein Bewusstseinswandel bei den Maschinenanwendern vollzieht (Fachaufsatz 1, Einführung, [16]), ist eine permanenterregte Lösung zu bevorzugen.

Durch die Vergleichsberechnungen und die angegeben Möglichkeiten der weiteren Optimierung, ist bewiesen, dass Luftspulenmaschinen hoher Leistung auch auf engstem Raum Platz finden, so dass sie bei gleicher Leistung kleiner ausgelegt werden können als herkömmliche Eisenmaschinen und dabei naturgemäßer weise leichter sind und höchste Wirkungsgrade aufweisen.

Auch aufgrund weiterer Forschungsergebnisse [10] und [11] ist anzunehmen, dass Luftspulenmaschinen nach dem Luftspulenprinzip, in der Ausführung mit permanenterregter und auch mit elektromagnetischer Erregung, kleiner sind als Eisenmaschinen gleicher Leistung und dabei wesentlich bessere Maschineneigenschaften haben.

Der Nachweis der kleinen Baugröße wurde anhand einer Drehstromwicklung mit der geringen Spulenzahl von 12 Spulen als Synchronmaschine geführt. Darüber hinaus gilt das Ergebnis auch für Asynchronmaschinen, die nach dem Luftspulenprinzip aufgebaut sind [17] und vielfältige Ausführungsformen haben.

Eine Variante einer Asynchronmaschine ist eine Doppel-Scheibenmaschine, bei der die Primärwicklung eine Luftspule ist, die um die mittlere Scheibe herumgefaltet ist. Die Mittlere Scheibe trägt (beherbergt) die Kurzschlusswicklung in Form einer gefalteten Spule (ähnlich der Primärwicklung). Die Kurzschlusswicklung ist entweder im Eisenblechpaket eingelassen oder wird nur von diesem getragen, so dass sie selbst eine Luftspule ist. Die äußeren Scheiben der Maschine sind entweder ebenfalls Kurzschlussläufer wie die mittlere Scheibe oder sie sind Reluktanzläufer. Eine andere vorteilhafte Variante ist, dass sie Permanentmagneten tragen. Durch die Permanentmagneten wird ein Teil des Primärfeldes verlustlos zur Verfügung gestellt. Dies erhöht die Effizienz der Maschine erheblich.

Nicht alle Varianten der Asynchronmaschinen, so wie die beschriebene, sind derzeit auf der Internetseite (Asynchronmaschinen [17]) ersichtlich. Bitte nehmen Sie zu mir Kontakt auf, ich informiere Sie gerne.

Literatur:

 

[1] Thompson Silvanus P., Dynamoelektrische Maschinen Bd.II, S. Verlag Wilhelm Knapp 1901, S.586-587, S.588-589, S.590-591 (S.586-591 im Pdf-Format zum Ausdrucken)

 

[2] Bobzin Jörg, Methode der Vergleichsberechnung,
(http://www.sternen-motoren.de/methode.htm)

 

[3] Bobzin Jörg, Fachaufsatz 2, S.4 (http://www.sternen-motoren.de/PDFs/Fach2.pdf)

[4] Chr. Leymann, Abschlußbericht zum Forschungsvorhaben WE 274/75, eisenloser Gleichstrom-Scheibenläufermotor mit Permanentmagneterregung, Technische Universität Braunschweig 1985

[5] Kapp Gisbert, Dynamomaschinen für Wechsel- und Gleichstrom, Springer-Verlag, Oldenbourg-Verlag, 1899, S.603-603, S.604-605, S.606, (S.603-606 im Pdf-Format zum Ausdrucken)

[6] Bobzin Jörg, Gewinnbeispiel 4, Punkt 1. und 2.,
(http://www.sternen-motoren.de/gewinne.htm)

[7] Bobzin Jörg, Gewinnbeispiel 4, Bild 5 bis 7,
(http://www.sternen-motoren.de/gewinne.htm)

[8] Bobzin Jörg, Fachaufsatz 1, S.14,15, (http://www.sternen-motoren.de/PDFs/Fach1.pdf)

[9] Bobzin Jörg, Konstruktionsformen der Doppel-Scheibenmaschine, Fig.3-8, 18,19
(http://www.sternen-motoren.de/dop_sche.htm)

 

[10] Bobzin Jörg, kurz dargestellt im Angebot 3, S. 2 bis 3,
(http://www.sternen-motoren.de/PDFs/Ang3.pdf)

[11] Bobzin Jörg, vertiefend dargestellt im Fachaufsatz 3, S.11 bis 14
(http://www.sternen-motoren.de/PDFs/Fach3.pdf)

 

[12] Bobzin Jörg, Fachaufsatz 3, Bild 12, (http://www.sternen-motoren.de/fachaufs.htm)

[13] Thompson Silvanus P., Dynamoelektrische Maschinen Bd.II, S. Verlag Wilhelm Knapp 1901, S. 452

 

[14] Bobzin Jörg, Gewinnbeispiel 4, Bild 3 und 4, (http://www.sternen-motoren.de/gewinne.htm)

[15] Bobzin Jörg, Patentanmeldung 1, Fig.36, (http://www.sternen-motoren.de/patent.htm)

[16] Bobzin Jörg, Fachaufsatz 1, Einführung, (http://www.sternen-motoren.de/fachaufs.htm)

[17] Bobzin Jörg, Asynchronmaschinen, (http://www.sternen-motoren.de/asynch.htm)

Autor:

Dipl.-Ing. Jörg Bobzin ist Forscher und Entwickler von hocheffizienten elektrischen Maschinen und ganzheitlicher Wissenschaft und Technik