Sonderbare Polverhältnisse

Nicht 2:3; 3:4; 1:3; sondern was "Krummes"
 
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Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 06.02.2012 - 20:47 Uhr  ·  #1
Hallo allerseits,

der Artikel hier richtet sich eher nicht an die Selbstbauer.
Für die hatte ich ja die gängigen Verhältnisse Magneten zu Spulen zumindest theoretisch hier untersucht http://www.kleinwindanlagen.de…#real23997
Nein, es geht hier um was Käufliches.

Es werden seit einiger Zeit solche Konstellationen angeboten:



(Abbildung mit freundlicher Genehmigung von Wagner, fabrik2011 bei e-bay)

Wenn man die Magnete durchzählt, kommt man auf 5. Ungerade Zahl.
Das in Kombination mit Drehstrom 12 Spulen.

Sowas geht, auch wenn es gegen die Regeln zu verstoßen scheint, ausgesprochen gut!
Als Motor und damit vermutlich auch als Generator.

Sonst würde ich es hier nicht vorstellen.

Hat trotz Eisen in den Spulen ein sehr geringes Rastkraftrippel!


Habe selber so einen ähnlichen Motor, der zusammen mit einem Wechselrichter mein Kanu antreibt.



Obwohl dafür eigentlich nicht gebaut, der Motor - ist richtig schnell. Geht ab wie Schmidts Katze, falls die jemand kennt. :-)

Das Innenleben sieht so aus:



Bezüglich der Spulenzuordnung, die ich vor Jahren mal getätigt habe, habe ichzwischen deutliche Zweifel,
auch zur Polung der Magnete.
Wird wohl eher so sein, wie in meiner Korrektur Rechts. Nur so macht es Sinn, denn die Blechglocke ist magnetisch leitend.
Würde sonst einen Kurzschluss bilden.
Magnetkörper können nämlich auch mehrfach magnetisiert sein. Manchmal ist es sogar ein geschlossener Ring.

Damit ist es dann vorbei mit der ungeraden Anzahl der eigentlichen Magneten.
Ob nun 10 wie beim 1. Bild oder 14 wie bei mir - ein ganzzahliges Verhältnis zu den Spulen ergibt das nicht.

Die korrigierte Stelle ist übrigens die Position, welche vermutlich kurz vor einer Rastung steht.
Das scheint der Trick zu sein, dass es immer nur eine Raststellung gibt, egal wie vielpolig die Maschine ist.
Die Rastungen sind bei mir so unauffällig, dass ich Mühe habe, sie auszuzählen.
Trotzdem erscheint das, was ich da habe, äußerst kräftig und leistungsfähig. Auch am Wechselrichter bei 70A an 12 V kaum Erwärmung.
Hatte auch schon mal ein Fahrrad damit ausgestattet. Reibradantrieb, 38 km/h, ohne Mittreten. Gut, der "Pilot" war 14.
Daten, falls interessant: Außen-D 120, Paketstärke 50, Drehzahl um 2000, Leerlauf um 2700; Ferrit-Magneten

Solche "krummen" Magnetzuordnungen können also als Generator interessant sein, da sie trotz Eisenblech in den Spulen recht geringes Rastkraftrippel haben.
Irgendein Nachteil wird sich natürlich auch finden lassen. Vermutlich ist diese unklare Zuordnung sowas Änliches wie Schränkung (Schrägstellung) der Spulenpole.
Auch da ist ja die Zuordnung zu den Magnetpolen "unscharf". Dahergehend mit einem Wirkungsgradabfall. Deshalb geht man mit dem Schränkungswinkel nicht zu hoch.

Zurück zum 1. Bild:
Rastkraft vermutlich gering, aber was kann man nun damit anfangen - Motorspannung 12 V?
Zum Laden bei Nenndrehzahl an 12V geht er wahrscheinlich nicht. Müsste Drehzahl höher werden.
Ausprobieren!

Habe bei e-bay aber auch schon so einen gesehen, der war für 380V, etwas weniger als 0,5 kW, glaube ich.
Hat die 12V sicher schon bei recht geringen Drehzahlen, nur haperts mit dem Nennstrom.
Während man sonst zur Abhilfe die 4 hintereinander geschalteten Drehstromsysteme in 2 Gruppen aufteilen kann (prinzipiell auch in 4) und die dann phasenrichtig parallel schaltet, (gibt Einwände, aber Powercroco kann das auch http://www.powerditto.de/24N8P_Martin.html , Text neben zweitletztem Foto)
geht das bei diesen unsymmetrischen Verhältnissen nicht.
Was aber geht: Für jede Gruppe einen seperaten Brückengleichrichter, dann gleichstrommäßig parallel.

Das wars mal wieder
vom Windfried
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 06.02.2012 - 21:21 Uhr  ·  #2
Hallo,

das sind LRK-Ausführungen, inzwischen recht gut verbreitet. Leise, kraftvoll und laufruhig, sind sie den klassischen Lückenspringern manchmal überlegen. Deine Korrekturzeichnung dürfte genau zutreffen, das passt nämlich ganz genau zu einer gern genutzten Magnet-Pol-Kombination. Auch die Wickeltechnik hast Du gut erkannt und richtig vermerkt.

MfG. Andreas
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 06.02.2012 - 21:31 Uhr  ·  #3
Andreas @ Andreas :-)
na da liege ich ja richtig. Nur eine Frage: Was heißt LRK ? Wirklich nur leise ruhig kraftvoll?
Gibts da noch andere Bezeichnungen oder gar Fach-Links?
Gruß
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 06.02.2012 - 21:52 Uhr  ·  #4
Hallo,

schau mal hier rein. Meine alten Links zu powercroco.de sind obsolet, die Site wurde kürzlich umgebaut.

MfG. Andreas
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 07.02.2012 - 13:27 Uhr  ·  #5
Hallo Andreas,

das war der richtige Wink mit dem Link!

Gleichzeitig habe ich den Eindruck, ein Thema mit Tragweite angestoßen zu haben.
Hier mal nur 1 Link aus dem Wink, ohne Überprüfung: http://www.aerodesign.de/peter…er_so.html

Da also die Berechnungsgrundlagen wohl zu finden sind, kann es auch für den Selbstbau relevant werden.
Auch bei Scheibengeneratoren "mit bisschen Eisen" http://www.kleinwindanlagen.de…#real23951 ff.
Gerade bei solchen Schemen, wo immer 1 Polzahn frei bleibt, geht es garnicht anders.
Weiß aber nicht, ob das high end ist. Bei meinem sind ja alle Zähne bewickelt.

Ob hier auch schon sowas versucht worden ist? http://www.windstuffnow.com/ma…erator.htm
Ich habe keine Ahnung. Eigentlich müsste er 12 Magneten haben.

Dass die LRKs erst jetzt verstärkt auf den Markt kommen, mag mit dem Auslaufen des Patentes zu tun haben.
Allerdings hat es nicht über 10 Jahre gedauert, bis die Idee auch in D genutzt wurde.
Mein Motor ist von Temic, zumindest der zugehörige Wechselrichter.
Ist eigentlich einer der stärksten Lüfterantriebe an 12 V für Autokühler .
(Stark ist relativ. Bei den größten Dieselgeneratoren hat man alleine für den Lüfterantrieb um 75 kW! Das reicht ansonsten schon für ein Sportflugzeug.)
Jedenfalls hatte ich 2003 schon so einen Kühlerlüfter aus dem Schrott bekommen. Rest eines Frontunfalls.
Da hat Temic also wohl bald nach dem Patent die Lizenz erworben.
Falls jemand die Daten für die Ansteuerung mit Pulsweiten-Modulation braucht und auch eine Schaltung dafür - die Ansteuerung musste ich selber bauen.


Powercroco hat sich übrigens in Powerditto umbenannt. Da sind die Seiten dann wieder zu finden.

Grüße, Andreas
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Weiterentwicklung?

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Gepostet: 07.02.2012 - 19:50 Uhr  ·  #6
Ich bins nochmal.

Nun muss man das alles erst mal durchgeistigen.
Allerdings will ich jetzt schon feststellen, dass man sich in den Links von Aerodesign nicht von der ursprünglichen Anschauung gelöst hat, dass die Feldlinien des jeweiligen Spulenpaares durch den Systemmittelpunkt gehen bzw. um den herum.
Das bringt einigen magnetischen Widerstand, der womöglich vermeidbar ist.
Man stelle sich das nur mal bei einer Hochpol-Anwendung vor, geschweige denn bei einer Linearmaschine. Da ginge das garnicht.

Auch weil damals noch jeder 2. Zahn unbewickelt blieb - es muss da eine Weiterentwicklung gegeben haben.
Gibts da noch Quellen, Andreas?

Gruß, A.
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 07.02.2012 - 21:03 Uhr  ·  #7
Hallo,

die powerditto-Site gibt dort recht erschöpfend Auskunft über die Möglichkeiten und Abwandlungen, vor allem aus praktischer Sicht. Die Detailverliebtheit ist deutlich zu merken und auch optisch gut rübergebracht. Mehr als die dortigen Links kenne ich auch nicht zum Thema. Meine eigenen Versuche zu solchen Aufbauten als Generator verliefen nicht wirklich gut. Das hatte vor allem mechanische Gründe - die verwendeten Mechaniken kommerzieller Motoren sind oft nicht zum Zerlegen geeignet. Elektrisch hat das durchaus funktioniert.

MfG. Andreas
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 09.02.2012 - 22:32 Uhr  ·  #8
Hallo ,
das war ja wieder ein Schups in die richtige Richtung. Komme gleich darauf zurück.

Vorher aber noch paar Messergebnisse:

1. Rastmoment an meinem Motor mit der Kennung 12N 14P (12 Nuten 14 Pole) D_a 125, Paketstärke 50; Ferritmagneten
80g auf 60mm. Sind nach meiner Rechnung 0,048 Nm. Das Ganze bei minus 5°C, ohne Warmlaufen. Wenig oder nicht Wenig? :-)

2. Drehzahlen
Dazu habe ich mich hiermit beschäftigt http://www.aerodesign.de/peter…er_so.html

Die Argumentation übrigens, dass das Drehmoment von Außenläufer-Lösungen generell 4-8 mal größer sein soll, ist diskussionswürdig.
Die Rechnung, die dort aufgemacht wurde, gilt nicht, da mit eisenloser Wicklung beim Innenläufer verglichen wurde "...da die meisten ...Brushless Modellmotoren eine Luftspaltwicklung haben...".


Nach vieler Rechnerei zur Drehzahl und Vergleich zu passender Normal-Polzahl 8 bzw. 16 war ich mir doch so unsicher, dass ich diese Drehzahl-Untersetzung
einfach mal nachmessen musste.
Sollte hier 1/7 sein,
wobei beim ganz normalen 8-Polmotor (Magnete/Spulen 2/3) auch schon 1/4 raus kommen sollte,
bei ........................................... Magnete/Spulen 4/3 könnte es auch 1/8 sein.

Habe also einfach mal 6V Wechselstrom 50Hz einphasig angelegt und mittel Seil auf Synchr.-Drehzahl angeworfen.
Drehzahl 750/min , wie ein ganz normaler 8-Polmotor. Interessant. 428 hätten es nach Theorie werden sollen.

Nun hat die TU Braunschweig in diesem Link http://www.iem.ing.tu-bs.de/paper/1999/camo_99.htm#cm_bi_03
zur Polyphasigen dauermagneterregten Synchronmaschine (PPSM) - so nennen Sie das nämlich -
Folgendes geschrieben:
Maschinen dieser Bauweise werden auch als modulare Dauermagnetmaschine (MDM) bezeichnet. Sie zeichnen sich durch eine ungleiche Zahl von Polen in Ständer und Läufer aus und bilden ihr Drehmoment mit der zweiten Oberwelle von Luftspaltinduktion und Ankerstrombelag. Infolge der besonderen Anordnung des magnetischen Kreises sind besonders kleine Polteilungen und besonders hohe Kraftdichten möglich.

Was das von mir Unterstrichene auch heißen mag, um sicher zu gehen, dass mir nich das Fehlen der 3. Phase einen Streich gespielt hat,
habe ich doch noch meinen Zweistrahloszi 50m in die Garage geschleppt zum Frequenzmessen und mit dem Wechselrichter 50Hz eingestellt.
Ergebnis:
750 U/min, bei 100Hz dann 1500. Alles also wie gehabt. Nicht anders als beim stinknormalen 8-Polmotor.
Ob das beim Motor im ersten Bild mit der Kennung 12N 10P genauso sein wird - ich kann es nicht sagen.

Unterschiedlich ist, dass eben nicht jeder 2. Zahn frei geblieben ist (und dafür der bewickelte doppelte Windungszahl hat)? Powerditto betrachtet das aber für die Drehzahl als unrelevant.
Das heir wäre jedenfalls der Magnetfluss http://www.aerodesign.de/peter…field.html

Das sind so die Fälle, wo nur Messungen wirkliche Klarheit bringen können.

Zu Powerditto: Sind wunderbare Beiträge!

Hier mein Magnetfluss, 2. Bild: 12N14P http://www.powerditto.de/12N14P4515.html
Erst dachte ich, was ist denn das? Sind ja 28 Magnete. Bis ich gemerkt habe, dass da jeweil 2 Magneten gleichpolig nebeneinander eingebaut sind, auf Abstoßung also.

Egal welchen von beiden Magnetflüssen man hernimmt. Es ist ersichtlich, das sich die Feldkonzentrationen, die sich sonst symmetrisch auf 4 identische 3-Leiter-Systeme aufteilen, hier nur 2 Stellen haben. Das wird der Grund für das geringere Rastmoment sein, also wohl 1/2 vom normalen Drehstrommotor.
Bei 2-Phasen-Wechselstrommaschinen wäre es dann übrigens 6 mal so groß.

Wunderbare Übersicht der möglichen Kombinationen N/P http://www.powerditto.de/Kombinationstabelle.html
die dunkelblaue optionale Version im Beispiel N12 P14 ist übrigens die Bewickelung mit jeweils 1 Zahn frei.

Hier auch der Neue Bewicklungsrechner http://www.powerditto.de/bewicklungsrechner.html
Dabei kann auch von der vorgegebenen Drahtführung sinnvoll abgewichen werden. Nur die Bestromungsrichtung muss eingehalten werden.

All dies kann auch auf Scheibenläufer angewendet werden. Ohne Abstriche, wenn nur eine Rotorscheibe mit Magneten bestückt ist.
Dies ist eh sinnvoll. Hier im Anhang sind Nachweise zu finden http://www.kleinwindanlagen.de…#real23951 .
Auch sind bei solchen kleinen Rastmomenten, wie sie die LRK-Anordnungen haben, eisenlose Spulen ansich nicht mehr nötig.
Es spart nicht nur z.T. viel Geld, sondern auch Ressorcen. Nd ist bekanntlich immer noch ne seltene Erde.
Ferrit-Anwendungen werden eigentlich nur mit Eisen sinnvoll.

Grüße vom Windfried
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noch Eins drauf gesattelt

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Gepostet: 23.07.2013 - 21:50 Uhr  ·  #9
Auf die bisher schon diskutierte spezielle Zuordnung von Magneten und Spulen ist bei Pedelec-Antrieben offensichtlich noch Eins drauf gesattelt worden. (Unter dem Foto vom Stator)

Das führt zu quasi Rastkraftfreiheit, wie der Admin vom Nachbarforum in seinem Test schreibt.
Dass er auf S.2 zu spät gemerkt hat, dass ein Simmering wegen fernöstlichem Pfusch untypische Schwergängigkeit verursacht hat, sei hier der Vollständigkeit erwähnt.

Beide Arbeiten hervorragend!

Bei den richtig teuren Nabenantrieben von BionX oder Falco macht man sogar 5-Phasen Technik. Da gehts mit der Rastkraft noch ne Ebene runter. 0,01 Nm konnte ich lesen.
Aber weder braucht man das für WKAs noch rechnet sich der Aufwand.

Gruß, Windfried
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Re: Sonderbare Polverhältnisse

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Gepostet: 24.07.2013 - 07:37 Uhr  ·  #10
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