Modell-schrittmotor!? wickelung,drahtdurchmesser,ect.!?!

[makemebad]

hallo leute erstmal!!
ich geh noch in die htl, und hab als schwerpunktsarbeit ein schrittmotormodell zu bauen!! ich hab es konstruiert auf pro/e und habs soweit schon fertig!
so auf der welle ist der läufer mit 2 neodym magneten drauf, die sind 30x10x6 und in der dicke (also 6) also jeweils oben und unten ist der nord und südpol.....

i schick euch gleich bilder!!!
hier der link:
http://ameisen.cc/userpages/usersite2.php?whose=42573&id=
----> ich hoffe da erkannt man was!!!

so mein problem sind jetzt die 4 spulen!!!! also die abmaße vom modell sind 15x15x5.6cm!!!
die 4 spulen kommen auf 4 wellen mit jeweils 6mm durchmesser, sie können bis 40mm druchmesser gewickelt werden, und 15-20mm breit werden!!
nur ich weiß nicht welcher drahtdurchmesser und wieviele wickelungen, die amper, welche spannung....ect...
kann mir da jemand helfen, weil ich muss den in 2 wochen fertighaben, mir fehlen nur die wicklungen!!!
BITTE!!!
mfg edi[/img]

[Manf]

Gut wäre es eine normale Konstruktionszeichnung zu machen und sich an Koordinaten zu orientieren anstelle von Dicke und Breite.
Daß die Pole nur 6mm Eisen beinhalten ist bei der Größe nicht sehr effizient, aber darauf soll es wohl nicht ankommen. Was dann fehlt, ist der magnetische Schluß. Die Feldlinien scheinen frei schwebend in Raum umherzuirren. Tut mir leid, dass ich das sagen muß, aber magnetische Feldlinien sind geschlossen, wenn man ihnen die Chance dazu gibt, sonst kommen nicht viele zusammen. (Die 4 Spulen sind an der Rückseite durch einen Ring zu verbinden.)

Auf die 4 Spulenkörper sollen dann Drähte gewickelt werden, die bei Stromfluß ein Feld induzieren, das den Läufer antreibt. Eine Windung mit viel Strom bewirkt ja so viel wie zwei Windungen mit dem halben Strom, man braucht eben nur die doppelte Spannung, weil der Widerstand des halb so dicken Drahtes bei doppelter Länge 4 mal so groß ist.
Nach der Beziehung kann man den passenden Wert für Drahtstärke und Windungszahl auswählen, der nach verfügbarer Spannung einen passenden Strom fließen läßt. Also ganz stur mit einer Windung rechnen und skalieren. Der Kupferfüllfaktor des Spulenraums ist natürlich unter 1 z.B. 0,6.

Das zweite Kriterium ist die induzierte Spannung: Pro Schritt und damit pro Zeiteinheit wird der magnetische Fluß von Null auf Phi-max geändert und damit wird eine Spannung induziert die Windungszahl mal Fluß geteilt durch Zeit (pro Schritt) ist. Diese induzierte Spannung muß überwunden werden zusammen mit dem ohmschen Spannungsabfall an der Spule. Nach dem oben genannten: dünner Kern und fehlender magnetischer Schluß, wird die induzierte Spannung vernachlässigbar klein bleiben und der ohmsche Anteil wird für die Dimensionierung ausreichen.

Das war vielleicht etws direkt, also entschuldige die Kürze, aber so wie der Motor aussieht wird man ihn fast als Kompass verwenden können. Ich habe auf dem Link zwei Bilder gesehen und das als Konstuktion gedeutet, wenn noch andere Bilder kommen nehme ich alles zurück und die induzierte Spannung muß als dominierende Größe berechnet werden.
Manfred

(Die 4 Spulen sind an der Rückseite durch einen Ring zu verbinden.)

also das weiß ich ja, aber unser lehrer meinte es geht auch ohne verbindung!
und eben bei den spulen komm ich nicht weiter, ich weiß eben nicht wo ich anfangen soll!?

Daß die Pole nur 6mm Eisen beinhalten ist bei der Größe nicht sehr effizient
--> auf dem läufer sind 2 neodymmagnete angebracht...
http://www.ibsmagnet.de/shop_frame.php
meine magnete sind die ne3010 von der seite!
---> ich hoffe das is jetzt klar!

danke erstmal für die schnelle antwort!!

und bitte um noch mehr auskunft!!!

mfg edi

[Manf]

Im ersten Schritt habe ich versucht zu erklären, dass bei den Motor die ohmsche Komponente überwiegt und die Berechnung dadurch sehr einfach wird. Es wird im wesentlichen ein Magnetfeld ohne viel Rückwirkung angelegt und ein kompassähnlicher Anker dreht sich darin.

Was ist jetzt die konkrete Frage?
Soll es die ohmsche Berechnug des Ausfüllens eines Wickelraums sein, oder soll ein Motor mit induzierter Spannung berechnet werden?

(Dann stellt sich die Frage nach Ankerspaltbreite und so weiter, die aus dem Bild nicht zu entnehmen sind.)
Manfred

[makemebad]

also der spalt ist 1mm breit!

Was ist jetzt die konkrete Frage?
Soll es die ohmsche Berechnug des Ausfüllens eines Wickelraums sein, oder soll ein Motor mit induzierter Spannung berechnet werden?

eigentlich beides, da ich mich wirklich null auskenne!
am anfang meiner schwerpunktsarbeit hat es geheißt ich soll dann konstruieren und bauen bis zu den spulen, die spule und die ansteuerung hätte jemand anders machen soll, und der durfte nicht zur matura antreten und jetzt hat der lehrer mir die arbeit (heute) gegeben, und weil ich mich mit den spulen gar nicht beschäftigt habe, was eigentlich gar nicht meine arbeite hätte werden sollen, kenne iich mich jetzt nicht aus!!

mfg edi

[Manf]

Vorsorglich fange ich schon einmal an die ohmsche Komponente weiter zu beschreiben:
Es gibt eine mittelere Windung. Bei einem Kernradius von 3mm und einem Außenradius von 20mm hat die mittlere Windung einen Radius von 11,5 mm und ist 2Pi mal so lang. Ist der Wicklungskörper voll gefüllt so gibt es für jede Windung mit einem Radius r+dr eine Windung mit dem Radius r-dr so das alle Windungen als Windungen mit gleichem Radius angenommen werden können. Der Wicklungskörper hat einen Wicklungsquerschnitt von Ra-Ri mal Breite und einen Kupferfüllfaktor von erfahrungsgemäß 0,6. Drin gehen die runde Drahtform sowie die Isolationsstärke ein, die bei dünnem Draht anteilig eher zunimmt.
Kannst Du anhand dieser Erklärung den Widerstand einer Wicklung mit 1000 Windungen Kupferdraht berechnen, oder ist das Problem an einer ganz anderen Stelle?
Manfred

(überschnitten mit vorherigem Post -10min)
Ich habe jetzt den Radius eingesetzt wo er anzugeben war. (korrigiert)

[makemebad]

das ist dann der mittlere radius mal pi mal 1000 und mal den wiederstand des drahtes?

oder?!

mfg und herzlichen DANK!!! edi

[Manf]

Ja fast, 2 mal Pi und der Widerstand wie gesagt Wickelraumquerschnitt mal 0,6 durch 1000 das Ganze in Kupfer. Wieviel Ohm? Ich habe es nicht ausgerechnet aber mich wird keiner fragen.
Manfred

Entschuldigung, ich sehe gerade ich bin zwei Postings zurück mit Radius und Durchmesser durcheinandergekommen. Es war ja der Innendurchmesser 6mm und der Außendurchmesser 40mm.

[makemebad]

~11ohm!?

kann das stimmen!?

mfg edi

[makemebad]

oder is der 0,30ohm!?

mfg edi

[makemebad]

jetzt bin ich auch durcheinander!!!

lautet die formel jetzt so!?
2 x pi x (((Ra-Ri x breite) x 0.6)/1000

[Manf]

So grob geschätzt, ja ich habe es wirklich nicht gerechnet aber es sind ja bei Kupfer 0,017 Ohm pro m bei 1mm^2 Querschnitt.
Kannst Du es geschlossen darstellen? ich werde huete nicht mehr dazu kommen. Wenn nötig helfe ich später. Der Teil der Aufabe ist ja nicht so ganz schwer.

Interessanter ist ja die Induktion. Oben wurde ja schon gesagt, daß der Fluß pro Zeit in der Spule eine Spannung induziert die pro Windung auftritt.
Soll das berechnet werden? Dann muß ich mir den Magneten noch einmal vornehmen mit welchen Daten ist der angegeben? Fluß oder Feldstärke aus dem der Fluß über den Spalt berechnet werden soll?
Manfred

[makemebad]

ok, danke dir!! zwar bin ich durcheinander, aber das lieg auch daran dass ich total müde bin und mich nicht konzentrieren kann!!
den link von meinem magneten habe ich oben angegeben, da stehen dann die ganzen daten!!!

gute nacht lg edi

[Manf]

jetzt bin ich auch durcheinander!!!

lautet die formel jetzt so!?
2 x pi x (((Ra-Ri x breite) x 0.6)/1000

R = Rspez * l / A

l = 2 x Pi x (Ra + Ri) x 1000

A = ((Ra - Ri) x breite) x 0,6 / 1000

Manfred

[Manf]

Ich habe noch versucht die Drehbewegung durchzugehen:
Mit dem Ankerspalt von 1mm, der je nach Konstruktion bei der Drehung vor dem Polschuh noch auf 0,44mm verringert wird, kann es der 15mm entfernte nachste Pol wohl nicht schaffen den Motor in Drehung zu versetzen.

Auf einen festen Ankerspalt von 1mm würde ich mich nicht einlassen, ich würde ihn einstellbar machen so bis 5mm, eher noch etwas mehr. Das Moment leidet extrem darunter aber es kann dann überhaupt eine klassische Drehbewegung zustande kommen.

Bei üblichen Motoranordungen sind die Pole schon deutlich näher beieinander, bedingt durch breitere Polform und häufig auch durch höhere Polanzahl. Bei Schrittmotoren hat man ja sogar meist 2 versetzte Anker auf der selben Achse um den Polabstand zu minimieren.
Eine Gestaltungsmöglickkeit ist auch, den Anker wie der Name schon sagt wie einen Schiffsanker zu verbreitern, damit der anziehende Pol nicht einen so weiten Weg hat und das Ablösen vom vorherigen Pol erst stattfindet wenn der neue Pol den Anker schon fest im Griff hat.

Ich kenne die Anforderungen nicht genau, und ich habe auch keine Maßzeichnung, aber aus dem bestehenden Material läßt sich das schon sagen.

Soll denn der aktuelle Pol den Anker auch abstoßen? sonst wird er den Neodynmagenten auf den Abstand doch nie los.
(Originell wäre es auch, wenn man den Anker auch bei kleinem Spalt durch ein kontrolliertes aufschaukelndes Pendeln von dem aktuellen Polschuh abschütteln könnte, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass das geplant ist. )
Manfred

[makemebad]

Soll denn der aktuelle Pol den Anker auch abstoßen? sonst wird er den Neodynmagenten auf den Abstand doch nie los.

----> wenn der magnet nicht wegkommt von einem polschuh, dann werd ich das wohl mit dem abstoßen machen müssen!


Originell wäre es auch, wenn man den Anker auch bei kleinem Spalt durch ein kontrolliertes aufschaukelndes Pendeln von dem aktuellen Polschuh abschütteln könnte, aber ich kann mir nicht vorstellen, dass das geplant ist.

---> das war noch nicht geplant!!!

danke für deine mühe!!!
ich werd mal morgen in der schule ein paar wickelungen probieren und dann messen, strom...ect und dann werd ich mal morgen posten was dabei rausgekommen ist!!!

vielen dank!!! mfg edi

[makemebad]

ich bin überhaupt nicht weiter gekommen das wochenende!!!

frage an alle:auf meine spulen können max 375windungen mit 1mm² gewickelt werden!!

der lehrer hat zu mir gesagt ich soll über die induktivität zurück auf den strom rechnen und die windungen annehmen!! doch ich komme noch immer nicht weiter!!

wie soll ich mit diesen formeln zu den benötigten windungen kommen, bzw zu den strom oder spannung!?

feldstärke=IxN/l
fluss=BxA
flussdichte=μoxH
und induktivität=μr x μo x N² x A/l

bitte kann mir wer helfen!!!
und eine angabe gab mir der lehrer noch 1Ampere/mm² für den draht!

mfg edi

[makemebad]

das μr bei dem baustahlkern was ich habe ist 5000!!!

mfg edi

[recycle]

frage an alle:auf meine spulen können max 375windungen mit 1mm² gewickelt werden!!

der lehrer hat zu mir gesagt ich soll über die induktivität zurück auf den strom rechnen und die windungen annehmen!! doch ich komme noch immer nicht weiter!!

Sag deinem Lehrer mal mindestens einer der Leute die sich mit ihren Steuern an seinem Gehalt beteiligen sei der Meinung, dass es eigentlich sein Job sei dir das so zu erklären, dass du es auch verstehst und errechnen kannst ;-)
Ich finde wenn ein Schüler sich schon für soetwas interessiert, sollte ein Lehrer sich eigentlich freuen und das auch entsprechend fördern.

[Manf]

Ich helfe gerne!

Da keine konkrete Frage gestellt ist, schlage ich vor, nach dem ohmschen Gesetz die maximale Feldstärke einzubringen. Dazu ist die maximale Zahl an Amperewindungen im Spulenkörper ohne Überlastung des Drahtes zu erzielen.
Das ist für einen normalen Motor, bei dem der Anker eine Rückwirkung auf die Statorspule erzeugt nicht üblich, aber bei den zur Aufgabe gegebenen Bildern ist die Rückwirkung gering und so ist der Ansatz bisher der einzige Weg. (bitte ggf um weitere Information).

Es soll also eine Stromdichte von 1A/mm^2 im Draht fließen. Die mittlere Windungslänge ist bekannt und auch der Wicklungsquerschnitt. Es kommt nun auf die verfügbare Spannunsquelle und deren maximalen Strom an wie groß der Drahtquerschnitt und damit die Windungszahl gewählt werden kann. Wir hatten ja schon einmal beispielhaft für 1000 Windungen den Widerstand berechnet.

Wenn die Spulen nach der verfügbaren Anregung bestimmt sind, werden wir auch die Induktivität berechnen (abschätzen) und die induzierte Spannung, falls dies gefragt ist.

Mit einer relativen Permeailität vom 5000 ist die magnetische Weglänge durch den Luftweg l gegeben, der den Kern mit der Eisenquerschnittsfläche A schließt, damit haben wir dann auch die wesentlichen Größen von A,N,l,μ, für die Berechnung der Induktivität L, wobei μr als ausreichend groß (unendlich) angesetzt wird.
Manfred

ps:
Schreibe halt die Formel für die den Widerstand der Spule in Abhängigkeit von der Windungszahl hin, oder mache eine Tabelle dafür, (oder versuche es). Das hier öffentlich aktuelle Schulprüfungsaufgaben gelöst werden wird nicht gehen, aber so in der Diskussion nebenbei, wie es so geht und ob bisher alles stimmt, da kann ja keiner was sagen.

[Manf]

Das mit dem Kupferfüllfaktor war jetzt glaube ich geklärt, Du hattest die Spule auf 30mm verbreitert. Es bleibt noch die Frage ob der Widerstand so klein gewünscht ist, oder ob bei dünnerem Draht der Strom nicht ganz so groß werden muß.
Manfred

https://www.roboternetz.de/phpBB2/album_pic.php?pic_id=160