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allgemein gilt, wie Bild 1 zeigt: - Hocheffiziente Elektrische

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Berechnungsmethode (Beispiel: Doppel-Scheibenmotor)
http://www.sternen-motoren.de
Zum Thema: Hocheffiziente elektrische Maschinen, wie Energiesparmaschinen und
hochdynamische Antriebe, nach dem Luftspulenprinzip
Angewandte Methode der Vergleichsberechnung bei den Gewinnbeispielen
des Luftspulenprinzips
Diese hier vorgestellte Methode ist eine einfache und sehr effektive Berechnungsmethode um
den großen Gewinn zu zeigen, den die gefalteten Spulen des Luftspulenprinzips gegenüber
herkömmlichen Luftspulenmaschinen haben. Dieser Methode wurde in allen
Berechnungsbeispielen des Luftspulenprinzips verwendet.
Mit ihr kann für jede bekannte elektrische Luftspulenmaschine (wie Scheiben- und
Glockenmotoren), anhand des geometrischen Vergleiches, sehr schnell ermittelt werden,
welchen Gewinn eine Modifizierung durch die Anwendung des Luftspulenprinzips bringen
wird.
Grundsätzlich können die Vergleichsberechnungen für die wichtigen Maschinenkennwerte
des motorisch und des generatorischen Betriebes durchgeführt werden.
Da bei den herkömmlichen Maschinen die Leistungskennwerte meistens bekannt sind, kann
der Gewinn im Vergleich zu diesen für eine nach dem Luftspulenprinzip modifizierte
Maschine gleichen Durchmessers angegeben werden. Die berechneten Leistungskennwerte
bestehen für den generatorischen Betrieb in der induzierten Spannung, dem induzierten Strom
und der erzeugten elektrischen Leistung und für den motorischen Betrieb im erzeugten
Drehmoment, sowie in jedem Fall im Spulenausnutzungsgrad.
Wenn nur die Geometrie der herkömmlichen Wicklung und die Polflächen bekannt sind, kann
durch die Berechnungsmethode ohne das Wissen der konkreten Leistungskennwerte der
prozentuale relative Gewinn der Leistungskennwerte für den generatorischen und motorischen
Betrieb ermittelt werden.
Für die vergleichenden Berechnungen wurde für die herkömmlichen Maschinen und die
erfindungsgemäßen Maschinen die gleichen geometrischen Abmessungen, wie, gleicher
Wicklungsdurchmesser, gleiche Polzahl und Polweite, gleiche Luftspaltbreite, gleicher
Leiterquerschnitt und auch die gleiche Luftspaltinduktion, gleiche Drehzahl beim Generator,
den gleichen Motorstrom, sowie die gleiche Windungszahl genommen. Die gemeinsamen
Größen kürzen sich in den Berechnungen heraus bzw. nehmen den Wert 1 an, so dass sich
sehr einfache Berechnungsformeln für den Vergleich ergeben.
Bei der Anwendung des Luftspulenprinzips wurde genau genommen nur die Lage und die
Fläche des Luftspaltes und die Lage und Länge der Spulenseiten gegenüber der
herkömmlichen Maschine verändert.
Für Luftspaltwicklungen gilt:
Die Idealbedingungen der direkten Energieumsetzung zwischen freiem Leiter und Magnetfeld:
Motorbedingung
Generatorbedingung
! !
!
F = I (l × B)
!
! !
U = (v × B)l
08.07.2003
I.
2
Die Ableitung der Formeln für die Vergleichsberechnungen
Zunächst werden die Formeln für die Vergleichsberechnung für den generatorischen Betrieb
und anschließend für den motorischen Betrieb abgeleitet.
Danach wird die Methode der Vergleichsberechnung beispielhaft angewendet auf den
Vergleich einer herkömmlichen Scheibenmaschine mit einer Doppel-Scheibenmaschine des
Luftspulenprinzips.
1.Vergleichsberechnungen für den generatorischen Betrieb
allgemein gilt, wie Bild 1 zeigt:
! ! !
U = (v × B)l
(1)
Bild 1
1.1 Ableitung der Formeln für die induzierte Spannung
1.1.1. Berechnung der induzierten Spannung
Da auch schon herkömmliche Scheiben- und Glockenmotoren die
! !
" "
Rechtwinkligkeitsbedingungen (v × B ) und ( B × l ) erfüllen und für die Ermittlung der
Spannung nur die wirksamen Leiteranteile lw, die rechtwinklig zur Bewegungsrichtung liegen
! !
(l × v ) , verwendet werden, gilt:
Uind = lw ⋅ v ⋅ B
(2)
1.1.1.1. Ermittlung der wirksamen Leiterlänge lw
Der wirksame Leiteranteil lw wird aus der Gesamtleiterlänge lg es ermittelt. Dies wird für jede
Spulenseite separat, wie Bild 2 für eine Spule einer herkömmlichen Wicklung zeigt, gemacht.
08.07.2003
3
Bild 2
Da das Feld in den zu vergleichenden Maschinen gleich stark ist, wird B = 1 angenommen.
somit gilt:
Uind = lw ⋅ v
(3)
1.1.1.2. Ermittlung der Geschwindigkeit v
Da die Leiter sich der Achse annähern, herrschen in den einzelnen Leiterabschnitten
unterschiedliche Relativgeschwindigkeiten zwischen Feld und Leiter.
Für jede Spulenseite wird deshalb eine momentane mittlere Geschwindigkeit vm der
wirksamen Leiterlänge der jeweiligen Spulenseite ermittelt (Bild 2).
Für die Bahngeschwindigkeit einer Kreisbewegung in Bild 3 gilt allgemein:
vB = r ⋅ ω
(4)
Bild 3
Da die Kreisfrequenz (bzw. Drehzahl) der zu vergleichenden Maschinen gleich groß ist, wird
ω = 1 angenommen, so dass für die mittlere Geschwindigkeit gilt:
vm = rvm ⋅ 1
(5)
Die Geschwindigkeit vm wird auf die größte relative Umfangsgeschwindigkeit vmax der
Wicklung normiert. So ist die normierte mittlere Geschwindigkeit der Leiter am Umfang
v v max = 1 und die normierte mittlere Geschwindigkeit der Leiter, die sich der Achse
annähern, v v max ≤ 1 . Diese Normierung hat vor allem Sinn, wenn wirksame Leiteranteile
auch im Umfangsbereich liegen, wie z.B. bei Trommel-Scheibenwicklungen. Dann gilt:
08.07.2003
4
vm
= rv
v max
(6)
An diesem Wert rv kann dann auch abgelesen werden, um welchen Faktor die mittlere
Geschwindigkeit vm gegenüber der Umfangsgeschwindigkeit vmax gemindert ist.
1.1.1.3. Die induzierte Spannung Uind eines Generators
So gilt für die Berechnung der induzierten Spannung eines wirksamen Leiters lw der sich der
Maschinenachse annähert
Uind = lw ⋅ rv
(7)
∆
1.1.2. Mathematische Ableitung der Vergleichsberechnung für die Spannung
Jetzt wird das unter Punkt 1.1.1. geschriebene in direkter Vergleichsberechnung abgeleitet,
woraus sich der Vergleichsfaktor ∆U ergibt, der den Gewinn an induzierter Spannung zeigt:
Für die induzierte Spannungen ergeben sich nach (2) bei der:
-
herkömmlichen Maschine
Uherk = v ⋅ B ⋅ lherw
-
(8)
Maschine nach dem Luftspulenprinzip
ULP = v ⋅ B ⋅ lLPw
(9)
Annahme: Der Generator nach dem Luftspulenprinzip erzeugt eine ∆U -fache Spannung
gegenüber dem herkömmlichen Generator
ULP = ∆U ⋅ Uherk
vLP ⋅ B ⋅ lLPW = ∆U ⋅ vherk ⋅ B ⋅ lherkW
ω ⋅ rLP ⋅ lLPW = ∆U ⋅ ω ⋅ rherk ⋅ lherkW
(10)
/ v = ω ⋅ r (4)
(11)
(12)
Der ∆U -Faktor, um den sich die verglichenen induzierten Spannungen unterscheiden ist:
∆U =
rLP ⋅ lLPW
rherk ⋅ lherk W
(13)
08.07.2003
5
∆U % entspricht dem prozentualen Spannungs-Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips:
∆U % = ∆U ⋅100%
(14)
Die Generatorwerte der Spannung des herkömmlichen Generators werden als 100%
angenommen, und die des erfindungsgemäßen Generators werden darauf bezogen.
1.2. Ableitung der Formeln für den induzierten Strom
1.2.1. Berechnung des induzierten Stromes
Allgemein gilt für den Generatorstrom:
Iind =
Uind
R
(15)
Da in den zu vergleichenden Generatoren die Spulen die gleiche Windungszahl, den gleichen
Drahtquerschnitt und das gleiche Drahtmaterial verwenden, entspricht der ohmsche
Widerstand R seiner Leiterlänge (hier die Gesamtleiterlänge lges der Spulenwindung) für den
Fall des kurzgeschlossenen Generators (siehe dazu für den belasteten Generator, (43)
folgend). Somit gilt für den kurzgeschlossenen Generator:
Uind
lg es
Iind =
Iind =
/ (7) eingesetzt
l w ⋅ rv
lg es
(16)
(17)
1.2.2. Mathematische Ableitung der Vergleichsberechnung für den Strom
Jetzt wird das unter Punkt 2.2.1 beschriebene in direkter Vergleichsberechnung abgeleitet,
woraus sich der Vergleichsfaktor ∆I ergibt, der den Gewinn an induziertem Strom zeigt:
Für den induzierten Strom ergeben sich nach (15) bei dem:
herkömmlichen Generator
Iherk =
Uherk
R
(18)
Generator nach dem Luftspulenprinzip
ILP =
ULP
R
(19)
08.07.2003
6
Annahme: Der Generator nach dem Luftspulenprinzip erzeugt einen ∆I -fachen
Kurzschlussstrom gegenüber dem herkömmlichen Generator.
ILP = ∆I ⋅ Iherk
(20)
ULP
Uherk
= ∆I ⋅
RLP
Rherk
R=
/
δ ⋅l
; δ =# spezifischer Widerstand, A =# Leiterquerschnitt
A
ULP ⋅ A
Uherk ⋅ A
= ∆I ⋅
δ ⋅ lLPges
δ ⋅ lherkges
ULP
Uherk
= ∆I ⋅
lLPges
lherkges
/
(21)
(22)
ULP = lLPW ⋅ rvLP ; Uherk = lherkW ⋅ rvherk
aus (7)
(23)
Der ∆I -Faktor, um den sich die verglichenen induzierten Ströme im Kurzschluss
unterscheiden (siehe dazu (43) folgend):
∆I =
lherkw ⋅ rvherk ⋅ lLPges
lherkges ⋅ lLPw ⋅ rvLP
(24)
∆I % entspricht dem prozentualen Strom-Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips:
∆I % = ∆I ⋅100%
(25)
Die Maschinenwerte des Stromes des herkömmlichen Generators werden als 100%
angenommen, und die des erfindungsgemäßen Generators darauf bezogen.
1.3. Ableitung der Formeln für erzeugte elektrische Leistung P
1.3.1. Berechnung der erzeugten elektrische Leistung P
Allgemein gilt für die Generatorleistung:
P = Uind ⋅ Iind
/
(7) und (17) eingesetzt
(26)
So gilt für den Fall des Kurzschlusses des Generators (siehe dazu für den belasteten
Generator, (43) folgend):
(lw⋅rv)
lg es
2
P=
(27)
08.07.2003
7
1.3.2. Mathematische Ableitung der Vergleichsberechnung für die Leistung
Jetzt wird das unter Punkt 2.3.1 beschriebene in direkter Vergleichsberechnung abgeleitet,
woraus sich der Vergleichsfaktor ∆p ergibt, der den Gewinn an erzeugter elektrischer
Leistung zeigt:
Für die erzeugte elektrische Leistung ergeben sich nach (24) bei dem:
herkömmlichen Generator
Pherk = Uherk ⋅ Iherk
(28)
Generator nach dem Luftspulenprinzip
PLP = ULP ⋅ ILP
(29)
Annahme: Der Generator nach dem Luftspulenprinzip erzeugt eine
gegenüber dem herkömmlichen Generator.
PLP = ∆P ⋅ Pherk
/
∆P -fache Leistung
(28) und (29) eingesetzt
ULP ⋅ ILP = ∆P ⋅ Uherk ⋅ Iherk
(30)
(31)
nach obigen Ableitungen (7) und (17) gilt:
für die Spannungen
U = rv ⋅ lw
für den Strom
I=
lw ⋅ r v
lg es
(32)
(33)
das ergibt eingesetzt in die Leistungsformel (30):
rLP ⋅ lLPW ⋅
lLPW ⋅ rLP
lherkW ⋅ rherk
= ∆P ⋅ rherk ⋅ lherkW ⋅
lLPges
lherkges
(34)
∆P -Faktor, um den sich die verglichenen Leistungen unterscheiden:
2
(lLPW ⋅ rLPW )
lLPges
∆P =
2
(lherkW ⋅ rherkW )
lherkges
(35)
08.07.2003
8
∆P % entspricht dem minimalen prozentualen Leistungs-Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips (siehe dazu für den belasteten Generator (43) folgend):
∆P% = ∆P ⋅ 100%
(36)
Die Generatorwerte der Leistung des herkömmlichen Generators werden als 100%
angenommen, und die des erfindungsgemäßen Generators darauf bezogen.
1.4. Ableitung der Formeln des Spulenausnutzungsgrades ξSp
1.4.1. Berechnung des Spulenausnutzungsgrades ξSp
Der Spulenausnutzungsgrad ξSp beschreibt das Verhältnis zwischen wirksamem Leiter lw und
der Gesamtleiterlänge lg es einer Spule oder Wicklung. Er zeigt die Kupfernutzung innerhalb
der Spule oder Wicklung und hat unmittelbaren Einfluss auf den Wirkungsgrad des
Generators, so dass der Gewinn an Spulenausnutzungsgrad auch auf die Größenordnung des
Gewinnes des Wirkungsgrades schließen lässt.
ξSp =
lw
(37)
lg es
Auch der Wert des Spulenausnutzungsgrades des herkömmlichen Generators wird als 100%
angenommen, und der des erfindungsgemäßen Generators darauf bezogen.
1.4.2. Mathematische Ableitung der Vergleichsberechnung für den
Spulenausnutzungsgrad ξSp
Jetzt wird das unter Punkt 2.4.1 beschriebene in direkter Vergleichsberechnung abgeleitet,
woraus sich der Vergleichsfaktor ergibt, der den Gewinn am Spulenausnutzungsgrad zeigt:
Für den Spulenausnutzungsgrad ergeben sich nach (37) bei dem:
herkömmlichen Generator
ξSpherk =
lherkw
lherkges
Generator nach dem Luftspulenprinzip
(38)
08.07.2003
ξSpLP =
9
lLPw
lLPges
(39)
Annahme: Der Generator nach dem Luftspulenprinzip erzeugt einen ∆ξSp -fachen
Spulenausnutzungsgrad gegenüber dem herkömmlichen Generator.
ξLP = ∆ξSp ⋅ ξherk
/
(38) und (39) eingesetzt
lLPw
lherkw
= ∆ξSp ⋅
lLPges
lherkges
(40)
(41)
∆ξ -Faktor, um den sich die verglichenen Spulenausnutzungsgrad unterscheiden:
∆ξ =
lLPw ⋅ lherkges
lLPges ⋅ lherk
(42)
∆ξSp entspricht dem prozentualen Spulenausnutzungsgrad-Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips. Die Maschinenwerte des Spulenausnutzungsgrades des herkömmlichen
Generators werden als 100% angenommen, und die des erfindungsgemäßen Generators darauf
bezogen:
∆ξSp% = ∆ξSp ⋅100%
(43)
Der belastete Generator:
Die berechneten prozentualen Steigerungen ∆I % und ∆P% , die durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips ermittelt wurden, sind die Minimalwerte, da die Werte des Stromes
I und der Leistung P für den Kurzschluss des Generators errechnet wurden.
Wird dagegen ein Lastwiderstand RL an den Generator angeschlossen, ergeben sich für
die prozentualen Steigerungen des Stromes und der abgegebenen Leistung PRL noch
höhere Werte, da dann die hohe induzierte Quellspannung in Verbindung mit dem
geringen Innenwiderstand des Generators besonders zum Tragen kommen.
08.07.2003
10
2.Vergleichsberechnungen für den motorischen Betrieb
allgemein gilt, wie Bild 4 zeigt:
" !
"
F = I (l × B)
(44)
Bild 4
2.1. Ableitung der Formeln für die erzeugte Motorkraft F
2.1.1. Berechnung der erzeugten Kraft F
Da auch schon bei herkömmlichen Scheiben- und Glockenmotoren (Bild 5) die
! "
! !
Rechtwinkligkeitsbedingungen (l × B) und ( B × I ) erfüllen und für die Ermittlung der Kraft
F in rotierender Richtung nur die wirksamen Leiteranteile lw, die rechtwinklig zur der Kraft
! !
liegen (l × v ) , verwendet werden, gilt:
F = I (lw ⋅ B)
(45)
Bild 5
Wird der Strom I und das Magnetfeld der zu vergleichenden Motoren als gleich groß
angenommen gilt mit I = 1 und B = 1:
F = lw
(46)
08.07.2003
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2.2. Ableitung der Formeln für das erzeugte Drehmoment M
2.2.1. Berechnung des Drehmomentes M
allgemein gilt, wie Bild 6 zeigt:
! !
M =r×F
(47)
Bild 6
Die Kraft und der mittlere Radius rm des wirksamen Leiters lw stehen rechtwinklig zueinander
(Bild 5 und 6).
Wird der Strom I der zu vergleichenden Motoren als gleich groß angenommen gilt laut (46)
F = lw . So gilt:
M = rm ⋅ lw
(48)
2.2.2. Mathematische Ableitung der Vergleichsberechnung für das Drehmoment M
Jetzt wird das unter Punkt 2.2.1 Beschriebene in einer direkten Vergleichsrechnung abgeleitet,
woraus sich ein Vergleichsfaktor ∆M errechnet der den Gewinn des Drehmomentes angibt.
2.2.2.1. Der Gewinn an Drehmoment bei gleichem Eingangsstrom der zu vergleichenden
Motoren
Wird der Strom I der zu vergleichenden Motoren als gleich groß angenommen gilt laut (48):
M = rm ⋅ lw
Annahme: Die Maschine nach dem Luftspulenprinzip erzeugt ein
gegenüber der herkömmlichen Maschine
(49)
∆MI -faches Drehmoment
MLP = ∆MI ⋅ Mherk
(50)
rmLP ⋅ lLPw = ∆MI ⋅ rmherk
(51)
08.07.2003
12
∆MI -Faktor, um den sich die verglichenen Drehmomente unterscheiden:
∆MI =
rmLP ⋅ lwLP
rmherk ⋅ lwherk
(52)
∆MI entspricht dem prozentualen Drehmoment-Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips:
∆MI % = ∆MI ⋅ 100%
(53)
Die Maschinenwerte des Drehmomentes der herkömmlichen Maschine werden als 100%
angenommen, um die erfindungsgemäßen Maschinen darauf zu beziehen.
08.07.2003
13
3. Beispiel einer Vergleichsberechnung anhand von Scheibenmaschinen:
3.1. Die zu vergleichenden Maschinen
3.1.1 Die herkömmliche Maschine hat eine Scheibenwicklung
Bild 7
3.1.2. Die Doppel-Scheibenmaschine nach dem Luftspulenprinzip
Bild 8a
Bild 8b
Nicht dargestellt sind die Verbindungsleiter im Umfangsbereich, die die beiden
Scheibenwicklungen verbinden. Sie sind aber in der Rechnung als unwirksame Leiter
berücksichtigt. Der Axialschnitt dieser Doppel-Scheibernmaschine ist ähnlich dem in Fig.9 in
http://www.sternen-motoren.de/frames/ra_DS9.htm.
08.07.2003
14
3.2. Vergleichsberechnungen für den genratorischen Betrieb
3.2.1 Berechnung der herkömmlichen Scheibenwicklungsspule aus Bild 7
In Bild 9 ist ein Wicklungsumlauf mit
vier Spulen der Wicklung aus Bild 7
gezeigt. Für jede Spulenseite wird die
wirksame Länge lw und der
dazugehörige Radius rvm der mittleren
Geschwindigkeit der jeweiligen
Spulenseite für einen Zeitpunkt ermittelt.
Bild 9
Sind die wirksamen Leiterlängen lw und auch die mittleren Geschwindigkeiten der wirksamen
Leiter unterschiedlich, wie hier, müssen alle Spulen einzeln berechnet werden, aus denen sich
dann die Spannung des Generators ermitteln lässt. Für die oberste Spule in Bild 9 sind die
Werte lw1, lw2 und rvm1, rvm2 anschaulich dargestellt.
Für diese Spule gilt:
Uges = U 1 + U 2
/
(7) eingesetzt
Uges = lw1 ⋅ rvm1 + lw2 ⋅ rvm 2
(54)
(55)
Nach dem gleichen Verfahren wird nun die Spannung für die gesamte Wicklung in Bild 7
ermittelt. Das ergibt:
Die ermittelten Kennwerte des herkömmlichen Scheibengenerators:
Uherkges = 32,20
(100%)
(56)
(100%)
(57)
aus (17) ergibt sich
Iherkges = 0,3232
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15
aus (27) ergibt sich:
Pherkges = 10,407
(100%)
(58)
(100%)
(59)
aus (37) ergibt sich:
ξSpherk = 0,4552
Die Werte der herkömmlichen Scheibengenerators werden als 100% angenommen.
Auf die Angabe von Einheiten wird hier verzichtet, da nur der Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips im Verhältnis zu der herkömmlichen Technik von Bedeutung ist.
3.2.2. Berechnung des Doppel-Scheibengenerators aus Bild 8
Bild 10a/b zeigt eine Spule der Wicklung aus Bild 8. Die wirksame Länge lw ist hier für jede
Spulenseite gleich, so wie auch der dazugehörige Radius rvm der mittleren Geschwindigkeit
vm der jeweiligen Spulenseite.
Bild 10a
Bild 10b
Sind die wirksamen Längen lw und die Radien der mittleren Geschwindigkeit rvm für alle
Spulen gleich, braucht nur eine Spulen berechnet werden, deren Wert dann entsprechend der
Anzahl der Spulen in die Berechnung eingeht. Das ergibt:
08.07.2003
16
Die ermittelten Werte des Doppel-Scheibengenerators
aus (13) ergibt sich:
ULPges = 79,48
(246,8% von (56))
(60)
(155,7% von (57))
(61)
(384,26% von (58))
(62)
(150,2% von (59))
(63)
aus (17) ergibt sich:
ILPges = 0,50317
aus (24) ergibt sich:
PLPges = 48,40
aus (32) ergibt sich:
ξSp = 0,68375
3.2.3. Der Gewinn durch den Einsatz des Luftspulenprinzips in Form eines DoppelScheibengenerators:
Aus (14), (25), (36), (43)
ergibt sich der
Spannungsgewinn von:
∆ U G % = 146 ,8 %
(64)
der Stromgewinn von ca.:
∆ I G % = 88 , 4 %
(65)
der Leistungsgewinn von ca.:
∆ P G % = 365 ,1 %
(66)
∆ξSPG % = 81,8%
(67)
und der Gewinn des Spulenausnutzungsgrades von:
08.07.2003
17
3.3. Vergleichsberechnungen für den motorischen Betrieb
3.3.1 Berechnung der herkömmlichen Scheibenwicklungsspule aus Bild 7
In Bild 11 ist ein Wicklungsumlauf mit
vier Spulen der Wicklung aus Bild 7
gezeigt. Für jede Spulenseite wird die
wirksame Länge lw und der dazugehörige
Radius rvm der mittleren Geschwindigkeit
der jeweiligen Spulenseite für einen
Zeitpunkt ermittelt.
Bild 11
Sind die wirksamen Leiterlängen lw und auch die mittleren Geschwindigkeiten der wirksamen
Leiter unterschiedlich, wie hier, müssen alle Spulen einzeln berechnet werden, aus denen sich
dann die Motorkraft F ermitteln lässt. Für die oberste Spule in Bild 11 sind die Werte lw1, lw2
und rvm1, rvm2 anschaulich dargestellt.
Für diese Spule gilt:
Mges = M 1 + M 2
(68)
Nach dem gleichen Verfahren wird nun das Drehmoment für die gesamte Wicklung in Bild 7
ermittelt. Das ergibt:
Die ermittelten Kennwerte des herkömmlichen Scheibenmotors
Wird der Strom I der zu vergleichenden Motoren als gleich groß angenommen,
ergibt sich aus (48):
Mherkges = 16,1015
(100%)
Die Werte der herkömmlichen Scheibenmaschine werden als 100% angenommen.
(69)
08.07.2003
18
Auf die Angabe von Einheiten wird hier verzichtet, da nur der Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips im Verhältnis zu der herkömmlichen Technik von Bedeutung ist.
3.2.2. Berechnung des Doppel-Scheibenmotors aus Bild 8
Bild 12a/b zeigt eine Spule der Wicklung aus Bild 8. Die wirksame Länge lw ist hier für jede
Spulenseite gleich, so wie auch der dazugehörige Radius rvm der mittleren Geschwindigkeit
vm der jeweiligen Spulenseite.
Bild 12a
Bild 12b
Sind die wirksamen Längen lw und die Radien der mittleren Geschwindigkeit rvm für alle
Spulen gleich, braucht nur eine Spulen berechnet werden, deren Wert dann entsprechend der
Anzahl der Spulen in die Berechnung eingeht. Das ergibt:
Die ermittelten Werte des Doppel-Scheibenmotors
Wird der Strom I der zu vergleichenden Motoren als gleich groß angenommen,
ergibt sich aus (48):
MLPges = 39,7382
(246,8% von (69))
(70)
Auf die Angabe von Einheiten wird hier verzichtet, da nur der Gewinn durch den Einsatz des
Luftspulenprinzips im Verhältnis zu der herkömmlichen Technik von Bedeutung ist.
08.07.2003
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3.3. Der Gewinn durch den Einsatz des Luftspulenprinzips in Form einer DoppelScheibenmaschine:
Es ergibt sich ein Gewinn an:
Drehmoment M:
-
wird der Strom I der zu vergleichenden Motoren als gleich groß angenommen
aus (66):
von:
∆M % = 146 ,8 %
Der Leistungsgewinn liegt in der Größenordnung, wie beim Generator (66).
Der Gewinn an Spulenausnutzung entspricht dem der Generatorberechnung (67).
Autor:
Dipl.-Ing. Jörg Bobzin
Internet:
http://www.sternen-motoren.de
(71)
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