Starke Direktantriebe, Erfindungsidee !

Gut.
Ein Motor mit Polpaarzahl 1 hat 1 x Nordpol und 1 x Südpol mit 100% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 100% Drehzahl und 100% Kraft.
Ein Motor mit Polpaarzahl 2 hat Nordpol, Südpol, Nordpol, Südpol mit 50% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 50% Drehzahl und 200% Kraft.
Ein Motor mit Polpaarzahl 3 hat N, S, N ,S, N, S mit 33% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 33% Drehzahl und 300% Kraft.
Ein Motor mit Polpaarzahl 4 hat N, S, N ,S, N, S, N, S mit 25% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 25% Drehzahl und 400% Kraft.
usw.
=> Das Feld wird eben NICHT "mehrfach" genutzt, sondern auf die vielen kleinen Pole AUFGETEILT.

Streuverluste sind der Teil des Feldes, der NICHT dort verläuft, wo man ich gern hätte, sondern irgendwo, wo das Feld nix bringt.
Gut. Bis zu einer gewissen Grenze mag das stimmen. Aber wenn die Pole und Polspalte gar zu zahlreich und klein sind, verschenkt man da nicht was ? Die Änderungen des Polspaltes pro Polwechsel sind dann doch zu klein, das Magnetfeld kann sein wahres Potential nicht mehr entfalten. Weswegen ich die gestapelte Version des Summenpolspaltes vorschlage.
 
Gut.
Ein Motor mit Polpaarzahl 1 hat 1 x Nordpol und 1 x Südpol mit 100% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 100% Drehzahl und 100% Kraft.
Ein Motor mit Polpaarzahl 2 hat Nordpol, Südpol, Nordpol, Südpol mit 50% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 50% Drehzahl und 200% Kraft.
Ein Motor mit Polpaarzahl 3 hat N, S, N ,S, N, S mit 33% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 33% Drehzahl und 300% Kraft.
Ein Motor mit Polpaarzahl 4 hat N, S, N ,S, N, S, N, S mit 25% magnetischem Fluss pro Pol und bringt 25% Drehzahl und 400% Kraft.
usw.
=> Das Feld wird eben NICHT "mehrfach" genutzt, sondern auf die vielen kleinen Pole AUFGETEILT.

Streuverluste sind der Teil des Feldes, der NICHT dort verläuft, wo man ich gern hätte, sondern irgendwo, wo das Feld nix bringt.
Ja, aber wenn mas es übertreibt, dann werden die Änderungen des Polspaltes pro Polwechsel doch zu klein ! Das Feld kann sein wahres Potential nicht mehr entfalten, weswegen ich die gestapelte Version des Summenpolspaltes vorschlage.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Dann schau dir einmal den Rotor eines Reluktanz-Schrittmotors an:
Der hat VERDAMMT schmale Pole,
aber da kommt´s auch nicht so sehr auf hohen Wirkungsgrad an als auf feine Positionierung!
 
Natürlich:
Das sind die Streuverluste, die ich dir schon geschrieben habe!
Was du mit "Summen-Polspalt" meinst, kann ich mir nicht vorstellen.
Summen-Polspalt ? Siehe Skizze 2) ! Das sind lauter bewegliche und stationäre, wechselweise ineiander gleitende Lamellen mit ganz vielen kleinen Zähnen, die natürlich nur im Rahmen ausreichender mechanischer Stabilität technisch realisiert werden können. Eine kleine Verschiebung des beweglichen Lamellenstapels hat zur Folge daß sich dieses dreidimensionale Rasterpaket von Zähnen verschiebt. Mal stehen sie alle übereinander. Dann kann das Feld durch diese vielen Säulen gestapelter Eisenzähne fließen und der Summenpolspalt der vielen kleinen verbleibenden Lücken zwischen den Zähnen ist klein. Eine weitere kleine Verschiebung bringt das ganze dreidimensionale Zahnraster auf Versatz zweier dreidimensionaler Volumengitter, und das Feld kann nicht mehr in gestapelten Säulen fließen und muß viele kleine Lücken überwinden, weswegen der Summenpolspalt groß ist. So ein Motor wird mehr leisten, als der von Dir beschriebene Schrittmotor, der vor allem für Positionierungszwecke eingesetzt wird. Du schreibst, daß er wenig Wirkungsgrad hat. Bei diesem Positionierungsmotor ist das egal, wenn Wirbelstromverluste auftreten, wenn der Kern einfach nur ein massives feingezähntes Stück Eisen ist. Wirkungsgrad ist ja immer noch der Quotient aus abgegebener mechanischer Leitung und eingeleiteter elektrischer Leistung. Aber auch die Leitung eines solchen Positionierungsmotor ist nur moderat, genau wegen der allzu feinen Zähne nur in einer Lage.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Lamellen?
Rasterpaket?
Summenpolspalt?
In Säulen gestapelte Eisenzähne?
Ich hab´s jetzt 3 mal gelesen, konnte aber nicht folgen ... und ich bin Elektroingenieur, der gelernt hat, Elektromotoren zu berechnen.
Bitte mach eine ordentliche Skizze, beschrifte die Teile und zeichne die Feldlinien sowie die Polarität ein!
Diese Skizzen habe ich beispielsweise in der Vergangenheit für das Forum erstellt:
Asynchron-Scheibenmotor 1.jpgKlauenpolmaschine.PNGzweipoliger Rotor.jpg
Kleiner Tipp für weitere Überlegungen:
Wirkungsvolle elektrische Maschinen sind so konstruiert,
dass das Feld (bis auf den wenige Zehntel Millimeter dicken Luftspalt) AUSSCHLIESSLICH in Eisen mit ausreichendem Querschnitt verlaufen.
 
Lamellen?
Rasterpaket?
Summenpolspalt?
In Säulen gestapelte Eisenzähne?
Ich hab´s jetzt 3 mal gelesen, konnte aber nicht folgen ... und ich bin Elektroingenieur, der gelernt hat, Elektromotoren zu berechnen.
Bitte mach eine ordentliche Skizze, beschrifte die Teile und zeichne die Feldlinien sowie die Polarität ein!
Diese Skizzen habe ich beispielsweise in der Vergangenheit für das Forum erstellt:
Den Anhang 71689 betrachtenDen Anhang 71691 betrachtenDen Anhang 71692 betrachten
Kleiner Tipp für weitere Überlegungen:
Wirkungsvolle elektrische Maschinen sind so konstruiert,
dass das Feld (bis auf den wenige Zehntel Millimeter dicken Luftspalt) AUSSCHLIESSLICH in Eisen mit ausreichendem Querschnitt verlaufen.
Die Skizze ist ein Schnittbild, okay ? Wenn man das flache Bild in die Tiefe extrudiert, bekommt man doch Profile, oder ? Aber für alle Fälle hab ich Dir noch ein paar gelbe Feldlinien rein gewurschelt, zum besseren Verständnis. In der Skizze habe ich eine Verschiebung von Anker und Stator dargestellt, in der die Zähne fast übereinander stehen. Um Dir zu erklären, was ein Summenpolspalt sein soll, folge einfach der gelben Feldlinie. In Skizze 1) überquert die gelbe Linie eine kleine Lücke vom schwarzen Polschuh zum roten Anker, und vom roten Anker in den schwarzen Polschuh. Somit beträgt die Summe der Polspalte, also der Summenpolspalt zwei mal die kleine Lücke in Skizze 1) . In Skizze 2) verlaufen die Feldlinien, die ich eingezeichnet habe, durch den Polschuh, durch bewegliche Lamelle 1, durch stationäre Lamelle 1, durch bewegliche Lamelle 2, durch stationäre Lamelle 2, durch bewegliche Lamelle 3, und schließlich erreicht sie den anderen Polschuh. Dabei überquerte die Feldlinie mehrere kleine Lücken, Polspalte, die sich zu einem Summenpolspalt aufsummieren. Wenn Du Fragen hast, dann werde ich es selbstverständlich weiter präzisieren.
 

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derschwarzepeter

Mitarbeiter
Ok, die roten Anker sind miteinander verbunden (nicht dargestellt)
und genauso die schwarzen Statoren, deren Pole durch eine Drehstromwicklung erregt werden;
sonst gibt´s kein Drehfeld bzw. Wanderfeld.
Die Idee mit den vielen Polen ist nur minimal jünger als der Elektromotor:
Das wird sein eh und je zur Reduktion der Drehzahl so gemacht.

Die Geschichte mit den mehrfach ausgenützten Feldlinien funktioniert auch wirklich,
nur darf man nicht vergessen, dass die Energie des magnetischen Kreises im Luftspalt gespeichert ist
und wenn du mehrere Luftspalte einbaust, bekommst du zwar die doppelte Kraft, musst aber auch die doppelte Energie reinstecken.
Das Problem ist das gleiche wie bei den Maschinen mit eisenlosem Anker (Glockenanker),
die zwar durch das geringe Trägheitsmoment des Rotors extrem schnell reagieren, aber schlechten Wirkungsgrad haben.

Deine Lösung bringt im Prinzip mehrere Maschinen konzentrisch bzw. parallel in einem entsprechend größeren Gehäuse,
was extrem aufwändig zu fertigen ist (die Luftspalte sollen ÜBERALL wenige Zehntel mm sein und auch immer bleiben, sonst krachts!)
und leistungs- bzw. wirkungsgradmäßig keinen Vorteil bringt - wie auch?
Große Synchronmaschinen haben schon jetzt Wirkungsgrade bis zu 99%!
Was willst du da noch verbessern?
 
Ok, die roten Anker sind miteinander verbunden (nicht dargestellt)
und genauso die schwarzen Statoren, deren Pole durch eine Drehstromwicklung erregt werden;
sonst gibt´s kein Drehfeld bzw. Wanderfeld.
Die Idee mit den vielen Polen ist nur minimal jünger als der Elektromotor:
Das wird sein eh und je zur Reduktion der Drehzahl so gemacht.

Die Geschichte mit den mehrfach ausgenützten Feldlinien funktioniert auch wirklich,
nur darf man nicht vergessen, dass die Energie des magnetischen Kreises im Luftspalt gespeichert ist
und wenn du mehrere Luftspalte einbaust, bekommst du zwar die doppelte Kraft, musst aber auch die doppelte Energie reinstecken.
Das Problem ist das gleiche wie bei den Maschinen mit eisenlosem Anker (Glockenanker),
die zwar durch das geringe Trägheitsmoment des Rotors extrem schnell reagieren, aber schlechten Wirkungsgrad haben.

Deine Lösung bringt im Prinzip mehrere Maschinen konzentrisch bzw. parallel in einem entsprechend größeren Gehäuse,
was extrem aufwändig zu fertigen ist (die Luftspalte sollen ÜBERALL wenige Zehntel mm sein und auch immer bleiben, sonst krachts!)
und leistungs- bzw. wirkungsgradmäßig keinen Vorteil bringt - wie auch?
Große Synchronmaschinen haben schon jetzt Wirkungsgrade bis zu 99%!
Was willst du da noch verbessern?
Du sagtest, die Luftspalte müssen wenige zehntel mm dick sein. Das würde sich dann auch auf den Summenpolspalt beziehen, der sich aus vielen, noch schmaleren Einzelspalten zusammen setzen müsste ! Das wird eng. Aber es ist alles die Frage, wo die genauen Grenzen der Machbarkeit liegen, moderne Lagerungstechnik ist doch auch sehr präzise. Ganz sicher kann man es nicht mit den dargestellten, allzu dünnen Lamellen machen. Die könnten eventuell auch in resonante Schwingungen geraten, der so geannten Selbstzerstörungsfrequenz des Motors ! Und, ja man braucht mehrere Phasen. Das könnte auch dadurch realisiert werden, daß sich eine Spule, eine Phase, um jeweils nur um ein eigenes Scheibensystem kümmert, und mindestens drei Phasen abwechselnd an der gleichen Welle drehen. Aber Du sagtest, es gäbe dieses Konzept der mehrfach ausgenützten Feldlinien. Kannst Du mir Quellen im Internet liefern ?
 
Große Erfinder haben im stillen Kämmerlein getüftelt und geforscht, haben alle verfügbaren Wuellen studiert und erst als sie sich ihrer Sache sicher waren sind sie damit an die Öffentlichkeit gegangen. Du haust einen Hirnfurz in den Raum und hoffst das jemand den Duft toll findet. In nunmehr #34 Antworten wurde versucht dir zu sagen das du auf dem Holzweg bist, wenn du glaubst etwas bahnbrechendes erfunden zu haben. Im Gegensatz zu Peter, Hut ab für die Geduld, fehlt dir das Wissen deine Theorie rechnerisch zu be.-/widerlegen. Stattdessen wiederholst du gebetsmühlenartig deine Theorie.
Gehen wir es mal konstruktiv an. Wie gering glaubst du den Luftspalt gestalten zu können? 1/10mm ist schon echt gering, ergibt aber bei sagen wir drei Luftspalte in Reihe auch schon 0,3mm. Was hast du da gekonnt? Seit einigen Jahren wird versucht ASM effektiver zu machen. Bei IE4 sind wir da bei rund 92% Wirkungsgrad angekommen. Das aber auf Kosten des cos. Das führt dazu das teure und verlustbehaftete Kompensationsanlagen eingesetzt werden müssen. Der blanke EU-Irrsinn.
Was ich damit sagen will und wiederhole mich da gern, Physik lässt sich nicht austricksen!
 
Große Erfinder haben im stillen Kämmerlein getüftelt und geforscht, haben alle verfügbaren Wuellen studiert und erst als sie sich ihrer Sache sicher waren sind sie damit an die Öffentlichkeit gegangen. Du haust einen Hirnfurz in den Raum und hoffst das jemand den Duft toll findet. In nunmehr #34 Antworten wurde versucht dir zu sagen das du auf dem Holzweg bist, wenn du glaubst etwas bahnbrechendes erfunden zu haben. Im Gegensatz zu Peter, Hut ab für die Geduld, fehlt dir das Wissen deine Theorie rechnerisch zu be.-/widerlegen. Stattdessen wiederholst du gebetsmühlenartig deine Theorie.
Gehen wir es mal konstruktiv an. Wie gering glaubst du den Luftspalt gestalten zu können? 1/10mm ist schon echt gering, ergibt aber bei sagen wir drei Luftspalte in Reihe auch schon 0,3mm. Was hast du da gekonnt? Seit einigen Jahren wird versucht ASM effektiver zu machen. Bei IE4 sind wir da bei rund 92% Wirkungsgrad angekommen. Das aber auf Kosten des cos. Das führt dazu das teure und verlustbehaftete Kompensationsanlagen eingesetzt werden müssen. Der blanke EU-Irrsinn.
Was ich damit sagen will und wiederhole mich da gern, Physik lässt sich nicht austricksen!
Natürlich macht man den Luftspalt so klein wie technisch möglich. Dann hängts auch von den Möglichkeiten der Präzisionslagerung ab, aber auch die thermische Ausdehnung ist nicht zu vernachlässigen. All das sind Probleme ich hab nicht die Mittel das zu bauen. Drum frag ich halt Ingenieure.
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
Und Ingenieure sagen dir, dass die mit vernünftigem Aufwand erzielte technische Machbarkeit bei wenigen Zehnteln liegt
und zwar nicht nur bei der kleinen Wasserpumpe sondern auch beim Großgenerator im Megawatt-Bereich.
Den Luftspalt zu verdoppeln - weil man ungenauer arbeitet oder weil man ZWEI Luftspalte hintereinander anordnet -,
führt zu einer Menge unangenehmer Folgen, davon u.A. zu verringertem Wirkungsgrad.
In deiner Skizze hast du SECHS Luftspalte in Serie geschaltet!

P.S.: Frage an die alten Hasen:
Könnt ihr euch noch an den Erfinder erinnern, der den Wirkungsgrad der Elektromotoren dadurch steigern wollte,
dass er den Luftspalt der Maschinen mit einem Ferrofluid füllt und somit überbrückt?
Er wollte nicht verstehen, dass das zwar die magnetischen Eigenschaften drastisch verbessert,
aber enorme hydraulische Reibung verursacht!
 
Und Ingenieure sagen dir, dass die mit vernünftigem Aufwand erzielte technische Machbarkeit bei wenigen Zehnteln liegt
und zwar nicht nur bei der kleinen Wasserpumpe sondern auch beim Großgenerator im Megawatt-Bereich.
Den Luftspalt zu verdoppeln - weil man ungenauer arbeitet oder weil man ZWEI Luftspalte hintereinander anordnet -,
führt zu einer Menge unangenehmer Folgen, davon u.A. zu verringertem Wirkungsgrad.
In deiner Skizze hast du SECHS Luftspalte in Serie geschaltet!

P.S.: Frage an die alten Hasen:
Könnt ihr euch noch an den Erfinder erinnern, der den Wirkungsgrad der Elektromotoren dadurch steigern wollte,
dass er den Luftspalt der Maschinen mit einem Ferrofluid füllt und somit überbrückt?
Er wollte nicht verstehen, dass das zwar die magnetischen Eigenschaften drastisch verbessert,
aber enorme hydraulische Reibung verursacht!
Wenns so ist, dann scheiterts an der Präzision !
 
Wenns so ist, dann scheiterts an der Präzision ! Ich dachte nämlich an viele Luftspalte kleiner als 100 Mikrometer ! Wenn man als Anwendung beispielsweise den Einbau in das Rad einer Elektrokarre hätte, könnte es eventuell durch eine doppelte Lagerung gelöst werden. Das Rad muß auch mal Schlaglöcher und dergleichen verkraften können, das leistet ein grobes Kugellager, das mit der Zeit einer leichten Abnutzung unterliegt, und all die Querkraftspitzen auffängt. Das grobe Lager ist über einen torsionssteifen Metallbalg mit dem eigentlichen Hochpräzisionslager des Elektromotors verbunden. Wie immer stelllt sich auch die Kostenfrage, das Leben und die Ingenieurskünste sind doch oft genügsam !
 

derschwarzepeter

Mitarbeiter
3 miteinander verbundene, zylindrische Rotorteile,
die in einem aus 4 miteinander verbundenen, zylindrischen Statorteilen
berührungslos und mit konstantem Abstand in 6 hochpräzise gefertigten Spalten laufen,
wird extrem heikel auf Staub oder Erschütterung sein und ein Vermögen kosten,
wobei der Vorteil noch immer nicht begründet wurde:
Um wieviel wird jetzt der Wirkungsgrad des Generators mit 99% Wirkungsgrad besser?

Warum studierst du nicht ein Buch über die Berechnung von elektrischen Maschinen?
Das ist Stoff in den HTLs und in 1 Jahr abgehandelt.
Dann kannst du selbst berechnen, was deine Idee bringt,
z.B. den Luftspalt von 1 Zehntel Millimeter auf 100 µ zu verringern!
 
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