Konstruktion: |
Das Luftspulenprinzip wird konstruktiv bei der Maschinenentwicklung umgesetzt, in dem zumindest die Anker-Luftspulen im Schnitt quer zur Bewegungsrichtung gebogen oder gefaltet werden und dabei kompakt auf engem Raum in einem oder mehreren Luftspalten ohne Kontakt zu Eisen verlaufen, wie folgende Beispiele zeigen: |
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Die Spulen bei rotierenden Maschinen
werden möglichst nah und möglichst mit beiden Wickelköpfen
( Verbindungs-leitern der Spulenseiten) an die Achse oder Welle herangeführt,
wobei jede Spule möglichst vollständig im Feld liegt. ![]() Glocken-Scheibenmaschine Bei rotierenden Maschinen wird das Optimum durch die Achsannäherung beider Wickelköpfe erreicht. Dies ermöglicht eine nahezu 100%ige Nutzung des Leitungskupfers und deshalb die höchsten Wirkungsgrade. In der folgenden Doppel-Scheibenmaschine werden etwa 90% des Kupfers genutzt.
Doppel-Scheibenmaschine |
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Zeigen eine andere Doppel-Scheibenmaschine, in der etwa 98% des Kupfers vom Feld durchdrungen ist, da auch der Umfangsbereich der Spule mit Magneten bestückt ist: 1. Doppel-Scheibenmaschine (Explosionszeichnung) 2. Axialschnitt zeigt die frei bewegliche Scheibe in der gefalteten Spule und die Magneten im Stirn- und Trommelbereich 3. Nahansicht
der Spule, die berührungslos um die Scheibe gefaltet ist |
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Grundlegende Erkenntnisse: |
Grundlegende Erkenntnisse für die Entwicklung
des Luftspulenprinzips sind:
![]() nur aufgrund des Verzichtes von
Eisen in der Spule haben. Denn ihre Spulenausnutzung ist ![]() relativ schlecht. 2.) Eine andere wichtige Basis des Luftspulenprinzips ist die Erkenntnis, wie wichtig es ist, das Leitungskupfer innerhalb jeder Spule möglichst zu 100% qualitativ optimal ins Feld zu legen. Das heißt es muß einerseits vollständig im Feld liegen und andererseits unter der Optimierung der Rechtwinkligkeitsbedingung aller Vektoren. Dies ist entscheidend für den Wirkungsgrad. Das heißt die Qualität der Kopplung der umzuwandelnden Energieform muß optimal sein. Die Verlängerung des wirksamen Leiters auf engem Raum oder das Verlegen der Leiter in Bereiche hoher Geschwindigkeit, so wie die optimale Polflächennutzung ist für den Wirkungsgrad nicht bedeutend, sondern nur für die Leistungsfähigkeit und das Leistungsvolumen der elektrischen Maschinen. Es dürfen also keine Energieverluste bei der Wandlung entstehen, die bei elektrischen Maschinen in ohmschen Verlusten, Feldverlusten bei elektromagnetischer Erregung, in Eisenverlusten und in Reibungsverlusten des Lagers und des Rotors in der Luft oder in der Kühlflüssigkeit bestehen. 3.) Lagerverluste können
durch eine geregelte elektromagnetische Lagerung vermieden werden, die
eine elektromagnetische Erregung mit übernehmen kann. |
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Fortschritt: |
Das Luftspulenprinzip bringt
nicht nur in jeder technischen Hinsicht Vorteile, wie höchste Wirkungsgrade,
sondern führt auch noch zu geringem Materialeinsatz und so zu geringen
Herstellungskosten und der geringe Energieverbrauch dieser Maschinen bringt
darüber hinaus hohe Einsparungen von Betriebskosten. Die Einsparungen
an Energie durch die Verwendung dieser hocheffizienten Maschinen sind
volkswirtschaftlich und für den Umweltschutz von großer Bedeutung.
"Erstaunlich hoch sind
die Wirkungsgrade von Motoren mit eisenlosen Läufern"
Elektrische Kleinmotoren, S. 166, 2. Auflage, 1993,
expert verlag, wobei hier nur die herkömmlichen Luftspulenmotoren gemeint waren, deren Wirkungsgrad zwar schon erheblich besser ist, als der vergleichbarer Eisenmaschinen (Spulen mit Eisenkern), aber noch weit entfernt ist von dem Wirkungsgrad der Maschinen des Luftspulenprinzips. |
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Anwendungen: |
Das Luftspulenprinzip kann auf
nahezu alle bestehenden Maschinentypen angewendet werden, wie z.B. DC-,
EC-, AC-Motoren und Generatoren, Drehfeldmaschinen wie, Asynchronmaschinen,
Synchronmaschinen, Wechselstrom-maschinen, usw.. |
1.) Zur konstruktiven
Umsetzung des ![]() ![]() ![]() ![]() |
2.) Zum qualitativen
und quantitativen |