Zusammenspiel von Motormoment und Stärke der Permanentmagnete?

Ich habe eine Frage zum Zusammenspiel der Magnetfelder der Permanentmagnete im Motor und der Magnetfelder aus den Spulen:

Mal angenommen, man hat einen Motor. Jetzt wickelt man ihn um auf doppelt so viele Windungen. Und man betreibt ihn mit demselben Phasenstrom wie vorher. Dann sollte also das elektrische Magnetfeld doppelt so groß sein. Das Magnetfeld der Permanentmagnete ist aber unverändert. Hat der Motor jetzt doppeltes Moment oder müsste man irgendwann die Magnete ändern, weil die nicht mehr ausreichen?

Zur Verdeutlichung:

Ich stelle mir das Pärchen aus Spule (A) und Permanentmagnet (B) als zwei Leute vor, die Seilziehen machen. A zieht links am Seil, B zieht rechts. und sie bewegen sich dadurch aufeinander zu. Der Schwächere von A und B bestimmt die Zugkraft im Seil. Jetzt verdopple ich die Zugkraft von A (denn doppelte Windungszahl bei gleichem Strom). Die Seilkraft verdoppelt sich nur dann, wenn B auch mit A mithalten kann, oder? Wenn B vorher schon am Ende seiner Möglichkeiten war, dann hilft es doch nicht, wenn A stärker wird.

Bitte nicht auf die geringere Drahtstärke und den damit erhöhten Wicklungswiderstand usw. eingehen, das möchte ich bei dieser Überlegung außer Acht lassen.

Hallo Lars

Zu den Momenten gehen WIR mal in einen Klettergarten !
Dort hängt man sich unter die Sprossenleiter.
Eine Hand hinten = N Pol -- die andere Hand vor sich eine Sprosse weiter an den S Pol.

Die Kräfte auf beide Hände sind dann gleich groß. Es ist kein E Magnetfeld im Spiel und keine Drehmomente nach vorn oder hinten.
Dann wird das E Feld eingeschaltet und eine Hand zieht stärker, es entsteht ein Moment in eine Richtung.
Das E Feld verstärkt die Kraft die zu einer Sprosse zieht, das Magnetfeld dorthin ist dann stärker und das zur anderen Sprosse schwächer.
So ist das mit dem Gesammtmagnetfeld, der Eisensteg mischt sich ein durch das E Feld, und wendet sich von einem Pol ab und dem anderen zu.
Das Mgnetfeld dieses Magneten wird dabei etwas stärker da es mit dem E Feld zusammenarbeitet.
Das andere wird eher geschwächt !
Nimmt man mehr Windungen mit gleicher Stromstärke, zieht die Hand natürlich stärker an IHRER Sproße.
Bei gleicher Windungszahl aber höherem Strom kommt das gleiche heraus, da Windungen mal Strom zum Ergebniß führen.
Bei unseren kleinen Motoren rechnet man mit einer Kraft von etwa 2 N auf eine Fläche von 1 cm² im Luftspallt.
Das ist ein guter Mittelwert den die meisten Motore gut vertragen können.
Also die gesammte Luftspalltfläche eines 40/ 40 Motors ist dann 4 cm mal 3,14 = 12,56 cm Umpfang mal 4 cm Statorlänge x 2 N sind 100.5 N an einem Hebel von 2 cm.
Das Drehmoment wäre dann 201 N/cm.
Das E Magnetfeld verstärkt insgesammt auch die magnetisierung, und bei Motorbetieb wird eine höhere Spannung generiert was zu etwas Drehzahlabfall fürt.
Bei Motoren mit besonders starken Magneten wirkt sich das E Feld nicht so stark aus und diese Motoren sind dann Drehzahlsteifer .
Die alten Ferittmotoren zeigten eine sehr starke Feldferänderung durch Drehzahlabfall.

Gruß Aloys.

Hallo Aloys,

danke für die anschauliche Erklärung!

Im Fahrradforum hatte ich dieselbe Frage gestellt, da kam eine ganz andere, aber auch logische Erklärung: Die Lorenzkraft ist die treibende Kraft im Motor: F = I*l*B (Strom x Länge des quer zum Magnetfeld stehenden Leiters x magnetische Flußdichte). D.h. die magnetische Flußdichte (durch die Permanentmagnete) ist einfach Mittel zum Zweck für die Lorenzkraft, aber nicht wie in meinem obigen Gedankenmodell "der andere Part beim Seilziehen".

Ich habe auch gleich mal die Werte deiner Faustregel auf meinen Motor angewendet (er ist etwas größer, es ist ein Nabenmotor vom Fahrrad): Ich habe da einen Statordurchmesser von rund 95mm, 30mm breit, Nennarbeitspunkt 1000 U/min, 36V, mechanische Leistung 250W. Umgerechnet ist das also ein Motormoment von 2,4 Nm. Macht eine Umfangskraft von 50N, bezogen auf die Statoroberfläche sind es 50N/90cm² = 0.55 N/cm². Also gegenüber deinen 2 ein eher kleiner Wert.

Viele Grüße,
Lars