Momentan stehen die virtuellen 3D-Modelle des Asynchronmotors, des Gleichstrommotors und des Kommutatormotors als JAVA Applets zur Verfügung. Zusätzlich haben wir eine kurze Zusammenfassung zum Aufbau und Wirkungsweise der Motoren zusammengestellt. Für den ASM ist ein Explosivdarstellungsvideo verfügbar. Für den GSM gibt es ein Video zur Ankerwicklung.

Die hier entstandenen Modelle sind das Ergebnis einer Kooperation von Fachgebieten der TU Ilmenau. Die virtuellen Motorenmodelle werden innerhalb eines webbasierten 3D-E-Learning-Moduls für die Grundlagenvorlesung "Allgemeine Elektrotechnik 2" am Fachgebiet "Grundlagen der Elektrotechnik" genutzt. Ebenfalls eingesetzt werden die 3D-Lehrmaterialien in der weiterführenden Vorlesung "Elektrische Kleinmaschinen" am Fachgebiet "Kleinmaschinen".

Eine Fortführung der Arbeiten besteht in der Kooperation mit dem Fachbiet "Medienproduktion" der TU Ilmenau. Die Motorenmodelle werden als interaktive 3D-Modelle in der Umgebung einer virtuellen Realität (VR) genutzt, um Prozesse der Produktentwicklung und der Usability in VR an 3D-Objekten zu erforschen.

Warum 3D-Modelle in der Lehre?

Die Möglichkeiten, mittels Computervisualisierung komplexe Zusammenhänge anschaulich darzustellen, sind im universitären Umfeld ein willkommenes Mittel. Es empfiehlt sich, diese konsequent in der universitären Lehre einzusetzen.

Die hier vorliegenden Arbeiten widmen sich dieser Aufgabe und zeigt an Hand einer real vorliegenden Asynchronmaschine, Kommutatormotors und eines Gleichstrommotors eindrucksvoll die derzeitigen Möglichkeiten, einen bestehenden elektromechanischen Energiewandler für die Lehre derartig aufzubereiten, sodass ein mächtiges Werkzeug zur Erläuterung der Funktions- und W irkungsweise entsteht. Das Ziel besteht darin, den Zusammenhang zwischen abstrakter Modellvorstellung und der praxisrelevanten realen Ausführung herzustellen.

Das Betriebsverhalten von elektrischen Maschinen lässt sich mit aus elementaren Zusammenhängen abgeleiteten Modellvorstellungen in Form von Gleichungssystemen, Ersatzschaltbildern oder bei wechselspannungsgespeisten Typen mittels Stromortskurven darstellen. Dabei werden Ersatzelemente verwendet, deren Bedeutung in der Konstruktion der realen Maschine zum Teil nur mit Mühe zu erkennen ist, wenn z.B. das Ersatzelement mehrere Einflussgrößen zusammenfasst. Diese Schwierigkeit bei der Wissensvermittlung abzuschwächen ist der Ausgangspunkt für die einer Studien- und Diplomarbeit hervorgegangenen Lösungen.

Der bearbeitete und vorgestellte Themenumfang ist im mehrere Schwerpunkte aufgeteilt. Er umfasst die grafische dreidimensionale Erfassung der zu visualisierenden Maschine und die Aufbereitung der Zeichnung für eine interaktive Darstellung. Diese ermöglicht es, ausgewählte Konstruktionsparameter der Maschine mittels grafischer Schiebeelemente sofort sichtbar zu manipulieren. Das Zusammenführen der parametrisierten interaktiven 3D-Darstellung mit vorausberechneten Kennlinien des Motors ermöglicht die Demonstration der Auswirkung von konstruktiven Änderungen auf die Betriebskennlinien. Die Betriebskennlinien, wie beispielsweise der Zusammenhang zwischen Drehzahl und Drehmoment, bilden damit die Brücke zwischen abstraktem Modell und realer Konstruktion.