Aussenläufer mit Teilstator

Hallo,
ich bin neu hier im Forum mein Name ist Franz Essler und ich wollte fragen ob mir jemand bei meinem Projekt helfen könnte.
Es handelt sich dabei um einen Aussenläufer der als Direktantrieb einen Roller antreiben soll.
Die Daten:
ca. 160 mm Aussendurchmesser Glocke
Magnete : 30x10x5 mm
ca.1500-2000 W
24-36 V
Drehzahl ca. 1000-1300 U/min
Mein Problem:
Ich bin gelernter Allgemeinmechaniker habe eine Hobbywerkstatt mit Cnc Fräse, Drehbank und kann Diverse Teile selbermachen, aber das mit Wicklunsberechnung und Statorzahl richtiges Wicklungsschema, Statorschnitt,Drahtstärke ist nicht so meine Stärke.
Im Anhang die spezielle Anforderung mit Teilstator die etwas von der Norm abweicht.
Könnte das funktionieren.
Ich kann als Gegenleistung für Hilfe auch Diverse Fräs und Drehteile herstellen und würde mich sehr über Antworten freuen.

Danke mit freundlichem Gruß
Fraunz

Hallo Fraunz,
als erstes brauche ich DEIN Gewicht sowie vom Roller und allen Teilen wie Akku ,Elektronik und Taschen ect. und weiter eine Angabe welche Steigungen du mit dem Roller noch hinaufrollern möchtest.Des brauch ma um das Drehmoment bestimmen zu können.
Nicht Watt ist Wichtig ,sondern Nm ,er muss anschieben.Daraus können wir dann mal Abschätzen wieviel Stator du für Dich brauchst,also wie lang der Teilstator werden soll am Umfang.Ich fürchte aber Ehrlich gesagt das du die vollen 360° brauchen wirst für deine Anforderung.Bei einem Radl wäre ein Teilstator eine feine Sache ,denn den könnte man mit wenig Luftspalt fürs Beschleunigen und Steigungen auslegen und wenns in der Ebene noch etwas schneller werden kann ,wird der Stator einfach etwas vom Rotor entfernt ,der Luftspalt vergrößert und dadurch das Feld geschwächt wodurch der Motor in der Drehzahl zulegen muss.

Hallo Christian,
Danke erstmal für Deine Antwort,
der Roller hat ca. mit Elektronik und Akkus 8-10 kg, ich wiege 80 kg.
Der Roller ist eher für die Gerade sollte aber kurzzeitig schon ca.10% Steigung verkraften.
Gute Idee mit dem Luftspalt, vieleicht könnte man auch zwischen Stern und Dreieck schalten glaubst Du würde das auch was bringen.
Ich kann die Glocke auch 190-200mm Durchmesser machen wenn das was hilft, die Räder haben 300 mm Durchmesser.
Noch eine winzige Frage, würde ein Halbach Array, eigentlich wegen dem Glockengewicht was bringen.
Gruß Fraunz

Hi,
ok also rechnen wir mal der Einfachheit halber mit 100 kg ,das sind bei 4% Steigung 40 N Schub und bei 10% sinds 100 N Schub. Bei 0,15m Radius sind das 6 - 15 Nm Drehmoment die der Motor haben muss.Machen wir die Glocke mit 200 mm Durchmesser für den Stator so sind das 60 - 150 N Schub des Statorelementes. Ein Vollstator mit 200 mm Durchmesser und 30mm länge (durch die Magnetstreifen vorgegeben) hätte 0,8 N/cm² Schub .Das geht ohne weiteres ,somit könnte ein Statorelement mit 2,5 N/cm² Schub ein abschnitt mit 32% des gesammtumfanges sein also 115° umfassen .Bei 10mm breiten Magneten passen bei 67% belegung 42 Pole in den Umfang also 21 Polpaare,pro Polpaar eine Basicmaschine mit 3 Nuten macht 63 Nuten somit gut 21 Nuten für ein Segment mit 120° .Willst du ehr LRK SPS Wicklung gehen in die 42 Pole / 14 = 3 Maschinen rein somit kannst du auch das Segment mit nur 12 Nuten ausrüsten .Ok das ist dann auch für 10% Steigung geeignet in der Ebene wird es weniger werden.Das ist erst mal eine einfache Abschätzung ,mit der du aber schon etwas planen kannst.
Halbach Array kann mehr Vormagnetisierung bringen wenn auch der Statorschnitt dafür gerechnet ist ,oder aber es kann mit größeren Luftspalt gebaut werden .
Also Teilstator geht und reicht aus ,wenn er mit 200 mm Durchmesser und 30mm länge des Statorpacketes gebaut wird.Bin schon etwas Platt ,Morgen rechne ich das nochmal nach.

Hallo,
Danke echt super das Du Dir Zeit nimmst für meine Spinnereien.
Im Anhang hab ich das so dargestellt wie ich es verstanden habe, ich hoff es stimmt so.
Ich schätze der Statorschnitt wird halt nicht wirklich stimmen.
Die Frage wie soll man den bewickeln (Wickelschema, Drahtstärke, Windungen).
Wie dick soll die Glocke sein.
Gruß Fraunz

Anhang

Hallo Franz,
das sollte reichen wie gezeichnet.Die breite der Nuten und der Stege sollte 50/50 sein und wenn der Motor auch bei kleineren Strömen gut da stehen soll braucht es die Hammerköpfe ,die aber nicht zu dünn ausfallen dürfen.Wie tief du die Nuten machen darfst und wie dick das Eisen innen ausfallen sollte schreib ich dir noch,ich druck mir deine Zeichnung mal aus und schau mal wie es aufgeht.

Hallo Christian,
hier eine bessere Zeichnung.
Danke Gruß
Franz

kleiner Fehler

kleiner Fehler

Hallo Franz

Die Teilung der Stege stimmt meiner Meinung nach nicht .
Da ist auf ~4 Uhr der 12 te Steg ??? da müste aber schon der 1 ste von der 2 ten drittelgruppe sein !!
"Der" ist dann VOLL auf dem Magneten, und nicht der letzte der ersten 1/3 Gruppe !

Gruß Aloys.

Hallo Aloys,
ich hab 36 Stege gemacht und hab sie dann gedrittelt, jetzt ist aber nr.7 voll auf dem Magneten, ist das besser oder muß ich die so aufteilen das nur ein Magnet voll drauf ist.
Danke und Gruß
Franz

Moin

Ist genau richtig!
Stege 1 und 2 sind Phase 1.
Die Stege 3 bis 6 die andern beiden, und 7 und 8 wieder die erste.
Diese können dann in reie, oder parallel betrieben werden, und die Magnete müssen die gleiche Position haben wie an Steg 1 und 2.( Schaltung in DD oder YY).
Die Wickelrichtung muß auch eingehalten werden!
Aa,bB,Cc und dann aA , also anders herum !!

Gruß Aloys.

www.powercroco.de/konstruktionsregeln.html

alte experimente, die zeigen, wies aussehen könnte:



dein rückschluss ist viel zu dünn.
die magnetkleberei wie du sie vor hast, wird ein albtraum werden.


vg
ralph

Hallo,
Danke für Euer Interesse.
Ja der Rückschluss, hab ich mir auch schon gedacht, darum hab ich weiter oben schon gefragt wegen Halbach Array, weil ich auch aufs Gewicht schauen muß.
In den konstruktionsregeln steht aber auch für Motoren mit dicken Magneten 1/4 Magnetbreite.
Wo kann man halbwegs günstige Blechschnitte machen lassen.
Ralph für was hast Du diese Statoren verwendet und hat das funktioniert.
Ich kann mir fürs Magnetkleben eine Schablone fräsen.
Gruß Franz

Hi,
es müste ein 13zehnter Zahn wieder voll über einem Magneten stehen.So ist es schon richtig. Ein Halbach braucht wenig bis fast keinen Rückschluß aber kostet mehr und das Magnetmaterial hat auch eine Masse .

Hallo Franz

Bei 10 mm breiten Mags muß der RR ja schon 2,5 mm sein. (1/4).
Aber mal einen Grund in dicker zu machen:
Alle Stege werden gewaltig von den Magneten angezogen ! ich sach mal mit 100 kg, die ziehen nur an einem drittel, das ist nicht wie normal durch Symetrie ausgeglichen, auch wenn die Glocke geschlossen ist.
Der Durchmesser vom RR ist innen auch schon 211 mm, nicht zu vergleichen mit einem kleinen!!
Das ist ein weiches empfindliches Rohr.
Da ist ein "Anti-Wanderring" als Stabbiring schon angebracht neben den Mags!!
Die Segmente mit den Stegen müssen auch "irgenwo" angeschraubt werden, da braucht es Verschraubungen (100 kg) .

Zur Wicklung!
Bei 4 mm breiten Stegen 300 lang würde ich die ersten Versuche mit ~20 Windungen pro Steg machen!
4 Spulen hinter einander, und alles im Dreieck !
Draht mit 1,5 mm D rechnen und 2 Lagen (11 + 9 ).
Nut insgesammt 20 mm tief ?
Da sind dann 13,55 mm für Nut und Steg am Umpfang (160 mm).
4 Leiter 1,5 mm mit Iso brauchen ~ 6,5 mm also noch Platz !!
Da kann der Steg auch 5 mm werden!
Die Werte sollten etwa deine Spannung und Drehzahl treffen!
Mal sehen was "die Andern" so rechnen.

Gruß Aloys.

Hallo Franz,
Google erst noch mal zu Linearmotor Topologien .Der Teilstator ist ein Linearmotor ,etwas gekrümmt.Die werden so viel ich weis ,meist mit einem halben Zahn am Anfang und End ausgeführt.Ich habe mich mit den Dingern nicht beschäftigt ,aber das solltest du noch klären.

Hi

Das mit dem halben Steg ist mir auch neu, aber sehr einleuchtend !
Das Feld aus jedem Steg teilt sich ja auf, nach rechts und links.
Diese Möglichkeit wäre bei nur 12 Stegen dann am ersten und letzten nicht gegeben und der Feldverlauf darum anders.
Das betrifft dann die erste und letzte Phase an je einer Spule !
Der halbe oder ganze Steg vor und dahinter bring da Ortnung hinein !

Gruß Aloys.

Hallo,
Alois, wie schaut bei 4 Spulen hintereinander das Wickelschema aus, und das verstehe ich nicht ganz, Nut 20 mm tief, ok, aber was sind die 13,55 mm.
Ok der RR wird 2,5 mm.
Ich hab mir Femm runtergeladen, aber der hat bei den Datenmengen leider versagt (nach Stundenlangen Magnetwinkeleingeben ).
Christian, was ist ein halber Zahn.
Vielen Dank,
Gruß Franz

Hallo Franz

Wickelschema für 12 Nut 14 Pol ist :AabBCcaABbcC
Große Buchstaben im Uhrzeigersinn, die kleinen dann umgekehrt !
Alle a in reie alle b in reie und c natürlich auch!
13,95 ? (hab mich da vertan).
Ganz einfach :
200mm am Stator außen, minus 2 mal 20 mm Nuttiefe, macht 160 mm Durchmesser am Nutgrund.
Umpfang ist dort = 502.4 mm und bei 36 Nuten sind es dann 13,95 mm für eine Nut pluss einen Steg.
Rechne den Steg ab und es bleibt die Nutbreite für die Wicklung.

So ein Steg, mit Hammerkopf, wird auch Zahn genannt !
Ein halber soll jetzt nicht halb so lang, sondern nur die halbe Breite haben , damit er auch wie die andern Stege an den Magneten vorbei läuft, und das Magnetfeld übernimmt.
Ein ganzer sollte da auch gehen.
So wie auf Ralph s Bildern mit 11 "Zähnen" . (die sind für nur 9 Spulen gedacht!!).
Diese sind , wie üblich bei Segmenten, im Nutgrund geteilt, also an der schmalsten Stelle .

Gruß Aloys.

wie man gut sieht, wenn man genau hinguckt, sind die teilstatoren aus holz.
es ging um einen hochpoligen luftspulenaussenläufer.
deswegen auch die dünnen drähte.

vg
ralph