Drehmomenterhöhung infolge effektiverer Steuerung

Bild 1: Vergleich Konventioneller Motor – Neumotor

Beim Laufbild erkennt man einen zweiten wesentlichen Unterschied unseres Neumotors gegenüber dem bisherigen Elektromotor.

  • Während beim bisherigen Motor wir genau so viele Statorpole wie Läuferpole haben, haben wir beim Neumotor 4- mal so viele Statorpole wie Läuferpole, von denen jeweils die vierten Pole an einer separaten Wicklung hängen, die immer dann umgeschaltet wird, wenn sich der Läuferpolspalt über dem umwickelten Statorpol befindet.
  • Jeder Pol des Neumotors ist mit der halben Wicklungszahl des Altmotors umwickelt Nneu = Nalt/2

Daraus ergeben sich die folgenden Vorteile:

  1. Bei identischer Maximalinduktion B(max) = m0 * mr *H mit m0 = magnetische Feldkonstante; mr = Permeabilitätszahl des Stoffes; H = magnetische Feldstärke; in den Polen beider Motoren haben den identischen Strombedarf, aber beim neuen Motor nur den halben Spannungsbedarf, benötigen also nur die halbe elektrische Energie!
  2. Während wir beim alten Motor mit 4 Polen am Läufer und 4 Polen am Stator 4 Zugspalte (= Polwechselspalte) am Läufer und 4 am Stator haben, haben wir beim Neumotor 4 Zugspalte am Läufer, aber 8 – 12 Zugspalte am Stator.
  3. Während man beim alten Motor an jedem Zugspalt zu jedem Zeitpunkt die identische Zugkraft hat, die zwischen o und B(max) hin- und herschwankt, haben wir beim Neumotor an den Zugspalten des Läufers immer maximale Zugkraft, und bei den 2-3 Zugspalten am Stator pro Läuferpol zwar geringere Zugkräfte, die sich aber in Summe auch ungefähr zur Maximalzugkraft eines Statorspalts des konventionellen Motors addieren sollten
  4. Da sich die Abfolge alle 1/16-tel Umdrehungen wiederholt haben wir beim Neumotor ein nahezu gleichbleibend hohes Drehmoment im Gegensatz zum konventionellen Motor, bei dem das Drehmoment zwischen maximaler Drehkraft und 0 schwankt. Wir gehen davon aus, daß unser mittleres Drehmoment um 20% höher liegt als bei heutigen Motoren.

Bild 2: Der Neumotor als Generator

Um das System des verbesserten Motors zu verstehen, betrachten wir den Motor in Verwendung als Generator.

Bisher waren wir davon ausgegangen, daß das neue Motorprinzip in der Anwendung als Generator deutlich schlechter sei, als als Motor, da zu jedem Zeitpunkt ja nur bei jedem 4. Pol Strom induziert wird.  Zu jedem Zeitpunkt induzieren nur die Polwechselspalte des Läufers in den Wicklungen der darunterliegenden Pole eine Spannung.

Beim konventionellen Motor wird durch Drehung der magnetischen Durchflutung der Statorpole durch die darüberbewegten Läuferpole die Spannung  U = 4,44*Nalt *f*B´*4*Aalt zu jedem Zeitpunkt erzeugt mit N = Wicklungszahl; f = Frequenz; B´= Maximalwert der Induktion; 4*Aalt= Gesamtfläche auf der die Induktion wirkt;

Beim neuen Motor wirkt die Induktion nur bei jedem 4. Pol, allerdings wird die Frequenz damit vervierfacht. Bei jeder 4-ten Polgruppe.

Beim alten Motor als Generator haben wir daher bei allen Polen permament die Induktion.  Daher erzeugt der Generator die Spannung Ualt= 4,44*Nalt *f*B´* 4* Aalt . Also ist die generatorisch erzeugte Spannung gleich  der motorisch benötigten Spannung.

Ualt =4*( 4,44*Nalt *f*B´*  Aalt )

Betrachten wir nun den Neumotor, dann wird die Spannung zu jedem Zeitpunkt

 Uneu = 4,44 *Nneu*4*f*B´* 4*Balt/4 =

=  4,44 *Nalt/2*4*f*B´* 4*Balt/4 = 2*(4,44*Nalt *f*B´*  Aalt )

Damit sind bei beiden Maschinentypen die als Motor benötigten und als Generator erzeugten Spannungen gleich, beim neuen Motor aber ist in beiden Fällen die benötigte und erzeugte Spannung nur halb so groß wie beim konventionellen Motor.

Der Sachverhalt läßt sich auch mit einer anderen Herleitung über die in einer Spule gespecherte Energie für jeden einsehbar zeigen.

Bekanntlich bewirkt die Drehung der “Elementarmagneten” (=Ringströme im Eisen) nach der “LENZ´schen Regel” eine bremsende Spannung in den Spulenleitern, die umso größer ist

a) je schneller die Elementarmagnete drehen, und

b1) je mehr Elementarmagneten auf die Spulenleiter wirken oder

b2) je mehr Leiter im Wirkfeld der Elementarmagneten liegen

In der Transformatorenhauptgleichung ist dies in den Faktoren Frequenz und Wicklungszahl berücksichtigt. Anhand der obigen Skizze erkennen wir, daß beim Großpol (=Großwürfel) die doppelte Anzahl der Elementarmagneten auf die Spulenwicklungen bremsend wirkt und daher eine doppelte Spannung erfordert wie unser Neumotor.

Damit ist der neue Motor prädestiniert als Antriebsmotor für ein Elektrofahrzeug.

Bild 4: Schaltung für einen Elektrofahrzeugantrieb

Theoretisch läßt sich mit Hilfe des neuen Motors eine Schaltung erreichen, daß der neue Elektromotor einen konventionellen Generator antreibt, der dann mit einem Teil des erzeugten Stroms die Starterbatterie bzw. den neuen Generatorantriebsmotor versorgt und mit einem anderen Teil den Fahrmotor nach dem neuen Prinzip antreibt.