Neodym-Magnete und Aluminium

Hallo,

mir ist aufgefallen, dass Neodym-Magnete von einer schräg gestellten Aluminium-Platte langsamer abrutschen, als von einem Holzbrett. Da das Holz an der Oberfläche rauher ist als das Alu, vermute ich das der Effekt mit dem Magnetismus zusammenhängt.

Kennt jemand die Zusammenhänge und wenn das so wie von mir vermutet wäre, hat jemand eine Kenntnis darüber welche Auswirkungen das auf E-Motoren mit Aluteilen hat?

Schoene Beobachtung -

Wirbelstrome die Gegenmagnetfeld aufbauen und dadurch das Abrutschen abbremsen

deshalb machen wir eine Wirbelstrombremse aus Al

http://www.torcman.de/ > Prueflabor

Hallo Claus,

das ist ein Paradebeispiel für die Auswirkung von Wirbelströmen.
Der bewegte Magnet induziert im Alu Spannungen/Ströme. Diese sind so gerichtet, daß sie ein Magnetfeld erzeugen, das der erzeugenden Bewegung entgegenwirkt (sog. "Lenz´sche Regel").

Deine Anordnung entspricht dem sog. "Waltenhofen´schen Pendel", das sonst zur Demonstration zur Auswirkung von Wirbelströmen dient. Dort schwingt ein Kupferpendel durch den Luftspalt zwischen den Polen eines Elektromagnets. Sobald man den Strom einschaltet, kommt das Pendel schlagartig zum Stehen.

Dieser Effekt wird vielfach in der Technik zum Dämpfen von (unerwünschten) Bewegungen eingesetzt.

Bei unseren Motoren tritt der Effekt natürlich auch auf. Man muß deshalb bei der Konstruktion vermeiden, daß die Magnetfelder von bewegten Magneten durch elektrische Leiter (nicht nur Alu) verlaufen können. Rein statisches Durchdringen -Magnete/Magnetfeld relativ zum Leiter nicht bewegt- schadet nichts, da werden keine Spannungen induziert.

Deinen Versuch finde ich so super einfach und einleuchtend (gleichzeitig preiswert), daß du ihn unter die "Physiklehrerschaft" bringen solltest.

Gruß,
Helmut

[ 11. Oktober 2003, 21:01: Beitrag editiert von: haschenk ]

Noch krasser ist der Effekt, wenn man eine Magnetkugel durch ein Alurohr "fallen" läßt. Sehr frappierend

Hallo,

vielen Dank für Eure schnellen Antworten. Ich versuche jetzt mal ein wenig zu hinterfragen, um die Zusammenhänge die in einem LRK geschehen besser zu verstehen.

Helmut schrieb:

"Rein statisches Durchdringen -Magnete/Magnetfeld relativ zum Leiter nicht bewegt- schadet nichts, da werden keine Spannungen induziert."

Wenn ich mir meinen LRK ansehe, dann stelle ich fest, dass an den Gehäuseseiten vorne und hinten Alu verwendet wird. Das Teil an dem der Rotor mit den Magneten befestigt ist, dürfte nach o.g. Zitat unkritisch sein. Wie sieht es auf der Seite aus, an der der Stator befestigt ist? Da müßten doch eigentlich Wirbelstromverluste auftreten?

Sind die so gering, dass der Einsatz eines anderen Werkstoffes (z.B. Kunststoff) nicht gerechtfertigt ist oder handelt man sich damit andere Probleme ein?

[ 13. Oktober 2003, 15:26: Beitrag editiert von: Claus Eckert ]

Hallo!
Beim LRK mit Spulen mit Eisenkern ist das Magnetische Feld weitgehend in Richtung der umlaufenden Magnete gebündelt, ebenso ist der Magnetfluß der umlaufenden Magnete zu ihren Endkanten gering (kann man mit dem Schraubenzieher prüfen), so daß an den Kopfenden in den Aluteilen nur geringe Bremsverluste zu erwarten sind. Zusätzlich werden eventuell noch vorhandene Verluste durch möglichst weitgehende Materialverdünnung und Erleichterungsbohrung neben der Gewichtsverringerung diesbezüglich Vorteile bringen. Könnte durch Versuche mit baugleichen Motoren eimal mit Alu und einmal mit Kunststoffaufnahme belegt werden.
Anders dürfte die Situation z.B. bei eisenlosen Innenläufern aussehen, hier sind z.B. durch einen Alumantel Verluste zu erwarten.
Gruß

Hallo gertheinz,

Damit ist mir auch klar geworden, warum Innenläufer-Wettbewerbsmotoren mit CFK-Gehäuse gefertigt werden. Da gibt es wohl mehr Gründe außer der Gewichtsersparnis.

Nochmals Danke für Eure Antworten.

[ 13. Oktober 2003, 14:08: Beitrag editiert von: Claus Eckert ]

/snip/warum Innenläufer-Wettbewerbsmotoren mit CFK-Gehäuse gefertigt werden/snip/

Mess mal, du wirst dich beim gleichen Motor in ALU/STahl/CFK/GFK wundern....

Hi Mike,

lass mal ein paar Vergleichsdaten raus. Mir fehlen nämlich die Messmöglichkeiten und vor allem gleiche Motoren mit verschiedenen Gehäusen

[ 13. Oktober 2003, 15:22: Beitrag editiert von: Claus Eckert ]

@ Claus,

und wieso werden dann reihenweise WM- Titel mit Motoren und Alu-Geheuse geholt. ???? Wenn es so einfach wäre, ein paar % zu holen, wären die Jungs aus dem Bootsbereich schnell dabei das Geheuse zu entfernen und das ganze in ein GFK- Rohr zu stecken.
Wenn keine Feldlinien aus dem Rückschluss mehr nach aussen dringen ist das verwendete Material nicht mehr so von bedeutung. Das CFK ist mehr so das I-Tüpferl auf einem guten Motor.

@ Gerd, "Eisenlos" hat sich nur so eingebürgert, da ist genug Eisen um die Wicklung herum.
Richtig müsste es "slotless" heissen.

Grüsse
Thomas

Hallo

zunächst danke für die Antworten.

Also ist bei Innenläufern ein möglichst optimaler Rückschluß von Nöten, dann spielt das Gehäusematerial nur noch die "Gewichtsrolle"? Wenn der Rückschluß dann noch mitdreht, wie beim Tango, scheint es noch etwas besser zu sein?
Liege ich soweit richtig?

Wie gesagt, mich interessieren die Zusamenhänge.

In der Brushlessfibel konnte ich zum Thema Gehäusematerial nicht so direkt etwas finden. Allerdings scheint sich der Kreis, über den Rückschluß , zu schließen.

Hm, das würde mich jetzt auch mal interessieren

man muss nicht Festkörperphysik oder Elektrodynamik studiert haben, um festzustellen, dass die Wirbelstromverluste offensichtlich gering sind.
Wären sie nämlich hoch, wäre die unnötige Erhitzung des metallenen Gehäuses der problematische Nebeneffekt, dem man durch Verdünnung desselben nicht eben wirksam entgegen treten würde.

Schaue ich mir aber das Wirkprinzip des Motors an, "sehe" ich durchaus Magnetfeldkomponenten senkrecht zum Gehäuse..

Mache ich hier jetzt einen Denkfehler? Zugegeben ist meine Vorstellung quasi-dynamisch. Es fällt mir schwer, das auf 20000 rpm zu extrapolieren, und an die dynamischen Gleichungen dazu denke ich gar nicht erst.

Grüße, Ulrich Horn