Elektromagnet

[Furay]

Ich will mir eine versuchshalber ein Kugelgelenk Bauen das mit Magneten Arbeitet.

[Manf]

Das ist sehr interessant, dann wäre es also im Idealfall eine zweidimensionale Fläche über die das Feld verschoben wird.

Für die Anordnung der Elektromagnete kann man sich dabei die Verteilung überlegen und auch für den Gegenpol.

Beim Schrittmotor hat man es einfacher indem man in einer Dimension das Feld von 2 Spulen und von 2 Permanentmagneten über viele Pole verteilt.

Sicher kann man den Schrittmotor mit seinem Haltemoment als Grundlage für die Abschätzung nehen. Pro Pol wird das Haltemoment um die Polzahl kleiner sein als das gesamte Haltemoment.
Dann kommt noch die axiale Ausdehnng der Pole als Fakor hinzu. Ein einzelner Pol auf der Kugelfläche wird damit ein entsprechend geringes Moment haben.

Eine große Zahl von Polen auf der Kugel so zu verteilen dass man viele Winkel einstellen kann wird bei gemeinsamer Ansteuerung nicht so leicht gehen. Zwei Scharniergelenke wären der konventionelle Ansatz.

Immerhin sollte der Ansatz mit dem Schrittmotor eine Abschätzung für das Moment liefern können wenn man sich daüber klar ist, wie die Feldlinien durch das Kugelgelenk laufen.
Manfred

[Furay]

Wie gesagt mein befürchte besteht daran das die anliegenden Elektromagneten auf der Kugel ebenfalls Magnetisch wären sobald ich einen Magnet einschalte.

Ich habe mir gedacht die Magneten Frach zu halten und Zylinderförimg. und auf der Oberfläche zu verteilen. was heißten würde das die anderen Pole dich nicht gebraucht werden ins Kugleninnere zeigen.

wenn man genügent dieser Mangeten hat und es so Funktionieren würde. könntest du nicht nur winkel einstellen und knicken, theoretisch könntest du auch drehen wie bei einem Schittmotor.

Die andere frage ist schon wie von dir festgestellt das Haltemoment und die Last die er dabei fressen wird. wenn ich z.b. eine Arm daraus aufbau mit solchen gelenken ist fraglich ob ein Akkibetrieb reicht???

Grüße

[Manf]

Es gibt dann beispielsweise eine Kugel mit Permanentmagneten, wie den Anker beim Schrittmotor, und eine Hohlkugel mit Elektromagneten.

Mit einem Dipol als Kugel wird man die Bewegungen um mehrere Achsen nicht ausführen könnnen. Damit wird die Kugel als Multidipol ausgeführt werden. Eine hohe Dichte an Dipolen wäre für eine Winkelsteuerung von Vorteil, beispielsweise eine Verteilung von Nordpolen auf der Kugelfläche entsprechend der Ecken platonischer Körper mit Südpolen auf der übrigen Fläche.

Man könnte sich dann dazu eine geeignete Verteilung der Elektromagnete in der Hohlkugel überlegen.

Wenn ein geeingeter Aufbau überhaupt gelingt wäre es sicher schon ein nettes Ergebnis, an große Kräfte würde ich dabei noch nicht denken, zumal auch die Lagerung etwas schwierig ist.
Manfred

[Furay]

Ich hätte angedacht pro Halbkugel ca. 16 Magneten zu verteilen.

Lagern ist die Frage... beide Fläch Glatt sind und kein dreck reinkommt (und due glächen aueinander aufliegen) brauch ich dann eine Lagerung? Ohne Fette oder der Gleichen wird es nicht gehen denke ich mal. aber eine Lagerung würde doch nur die Bewegungen wieder einschrenken?

Das Gewicht wäre ja abhängig von der Haltkraft eines Magneten, so wir bei meine Frage an anfang währen

Letzten endes wird es wahrscheinlich am aufbau scheitern da die Kugel selber das Magnetfeld nicht leiten darf/soll.

[Manf]

Ich habe da übrigens gerade ein magnetisches Gelenk in Arbeit, bei dem die Kugel aber nur in der Achse quer zur Dipolachse rotieren soll. Es ist noch im Versuchsstadium.

Es ist das Modell eines Bakteriums mit Flagellum (Korkenzieher) das sich durch Drehen des Arms in einer Flüssigkeit fortbewegt. Der nächste Schritt, mit in Bewegungsrichtung ausgedehnten Feldern läuft auch schon.

Bild hier  


Manfred

[Furay]

die Kugel dreht sich also durch die äußeren Einwirkungen des beiden Magnete oder wie funktioniert das nun? und wie soll daraus ein Gelenk entstehen?

Das wird man(n) neugierig :-D

[Manf]

Es ist in dem Stadium schon ein Gelenk, am unteren Ende des engeren Reagenzglases in das die Kugel gerade hineinpasst, sie schwimmt dabei in Öl.
Angetrieben wird sie durch zwei Elektromagnete in 90° Versatz, die zur Vermeidung des Haltemoments einsenlos sind.

Geplant ist dann ja auch nicht als Gelenk sondern als Rennstrecke für "Bakterien" mit Flagellen-Antrieb mit Spulen die sich über die Länge des Rohres erstrecken.
Manfred

[Furay]

Genial

Das werden dann bestimmt interessante rennen.

[Manf]

Das werden dann bestimmt interessante rennen.

Mal sehen was sich machen läßt.

Kannst Du denn schon ein paar Parameter für die von Dir geplante Gelenkkonstruktion angeben?
Eine (Halb-?)Kugel mit 16 Magneten, welche Größe, außen Elektromagneten, (mit Eisen?)