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Der Ionenwind-Motor (Flügelrad)

Funktionsweise

Ein Ionenwindmotor besteht aus einer fest angeordneten Spitze, auf welcher leicht drehbar ein Schaufelrad aufliegt (siehe Bild). Das Schaufelrad besteht aus einem einfachen Metallröhrchen, dessen beide Enden in Spitzen verlaufen. Wird nun Hochspannung angelegt, so sprühen Funken aus den Spitzen des Flügelrads und es entsteht Ionenwind, welcher das Rad antreibt (die ionisierte Luft wird von den Nadelspitzen abgestossen). In der Praxis ist es wichtig, dass das Röhrchen praktisch keinen Reibungswiderstand auf der Spitze erfährt, also sehr leicht drehbar ist. Es können ziemlich schnelle Umdrehungszahlen erreicht werden. Die nebenstehende Abbildung zeigt einen solchen Ionenwind-Motor Marke Eigenbau ;-). Wie man sich selber einen solchen Versuchsaufbau herstellen kann, wird weiter unten beschrieben. 

=> Für eine grössere Ansicht der Bilder bitte auf das entsprechende Bild klicken!

Bilder des Ionenmotors im Betrieb (alter Aufbau):

Durch die schnelle Rotation des Schaufelrads entsteht eine Art "Funken-Kranz", der in Wirklichkeit tatsächlich auch etwa so aussieht wie auf den Bildern.

Übersicht des Aufbaus und Betrieb im Halbdunkel

Diese drei Bilder zeigen unterschiedliche Geschwindigkeitsstufen (Anfahrphase)

Und nachfolgend noch ein kleines Video dazu auf youtube.com:

http://www.youtube.com/watch?v=j8u99pZWTeA

Bei den obengezeigten Bildern wurde der Ionenwindmotor an der kleinen SSTC-2 angeschlossen. Dies funktioniert ideal, da die Leistung der SSTC-2 mit Hilfe des eingebauten Variacs stufenlos eingestellt werden kann. Zuerst experimentierte ich mit einem DC-Hochspannungsnetzgerät aus einem Kopierer, was jedoch nicht die gewünschten Resultate lieferte. Damit der Versuch auch mit einem solchen Gerät gelingt, ist es vermutlich nötig, in kleinem Abstand um das Schaufelrad herum einen Metallring anzuordnen, welcher geerdet ist. Dies darum, weil sonst bei den kleinen DC-Spannungen von ca. 6kV keine Funken aus dem Schaufelrad austreten. Durch die hochfrequente Hochspannung einer SSTC entstehen jedoch automatisch an den scharfkantigen und spitzen Stellen Koronaentladungen, also bevorzugt an den Endpunkten des Rades.

Der Eigenbau eines Ionenwind-Motors

Es ist leider nicht ganz einfach, einen gut funktionierenden Ionenwindmotor selber zu bauen. Dies vorallem deshalb, weil das Röhrchen sehr gut ausbalanciert sein muss, damit während dem Betrieb keine grössere Unwucht entsteht und das Röhrchen nicht runterfällt. Bei mir funktioniert's nun allerdings sehr gut. Es ist ausserdem wie gesagt vorzugsweise eine hochfrequente Hochspannunsgquelle nötig (evt. funktioniert auch eine Elektronik einer grossen Plasmakugel). Meine Vorgehensweise zum Eigenbau:

Spitze und Unterlage

Die Spitze sollte auf einer gut isolierenden Unterlage befestigt werden und genug lang sein, damit eine Krokodilklemme unten angeschlossen werden kann und gleichzeitig das Schaufelrad frei drehen kann. Holz als Unterlage scheint etwas heikel zu sein aufgrund von Koronaverlusten. Ausserdem wird bei einer Holzunterlage das Schaufelrad von der Unterlage angezogen, und neigt deshalb dazu, runterzufallen. Bei mir hatte zuerst eine pseudomässige Konstruktion mit einer Lüsterklemme auf der Stirnseite eines Holzbrettes halbwegs funktioniert. Die Lüsterklemme wurde so befestigt, dass ein dünner Draht eingeschraubt werden konnte, welcher nach oben schaute und so als Spitze diente. Meine jetzige Konstruktion funktioniert allerdings einiges besser und sieht eleganter aus. Sie besteht lediglich aus einer Bodenplatte aus Plexiglas mit einer festgeschraubten Stütze (ebenfalls aus Plexiglas), in der ein kleiner Nagel eingelassen (eingeschmolzen) wurde. Auf diese Weise ist die ganze Konstruktion optimal gegen Erde isoliert und Sprühverluste entstehen nur dort, wo sie sollen, nämlich an den Spitzen des Schaufelrads.

Konstruktion des Schaufelrads

Das Schaufelrad besteht aus einem Stück einer defekten (abgebrochenen) Teleskop-Antenne eines Radios; diese lässt sich aufgrund ihrer dünnen Wände optimal bearbeiten. Es wurde einfach ein Stück davon mit Seitenschneider abgetrennt, auf den beiden Seiten mit einer Kombizange flachgedrückt und abgewinkelt. Nun können die flachgedrückten Seitenteile noch mit einem scharfen Seitenschneider diagonal abgeschnitten werden, damit eine Spitze entsteht. Jetzt kommt der heikelste Teil: Es muss möglichst genau in der Mitte des Röhrchens ein kleines Loch gebohrt werden (nur durch die erste Wand des Röhrchens hindurch!). Danach kann mit einem Nagel auf der Rückseite des Röhrchens vorsichtig eine kleine Vertiefung geschlagen werden. Das so erstellte Schaufelrad wird nun einfach auf die Nagelspitze aufgelegt und dreht wunderbar leicht. Sollte es noch etwas Schlagseite haben, da das Loch nicht ganz korrekt in der Mitte gebohrt wurde, so kann nun immer noch bei der Schaufel auf der schwereren Seite mit dem Seitenschneider zusätzlich etwas Material abgeschnitten werden, sodass ein Gleichgewicht entsteht. Es ist wichtig, dass das Schaufelrad einigermassen gerade aufliegt, da sonst durch die schnelle Drehung eine Unwucht entsteht und das Rad runterfällt.

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