Hilfe bei einem 24N22P

Ah ja, die Platine hat mich auch gewundert. Ich finde die Idee Klasse.
So wie ich das verstanden habe braucht der Motor bei 17V nur 380mA im Leerlauf. Das wären nur 6.5W...das ist ja fast nix.
Warum ist bei dem N/P Verhältnis das Rasten fast weg? Ist das besonders günstig?

Grüße,
Kristian
 

FamZim

User
Hi

Rasten ??
Nimm einen Magnete und halte Ihn an den Stator.
Der will immer nur an einem Steg kleben, und das besonders stark!
Bei 24 Nuten und 22 Mags stehen aber 12 Stege und 11 Magneten gegen über , die streiten sich nun wer darf .
Keiner kann sich durchsetzen und lachender 12 ter , nein 25 zigster bist DU :D

Gruß Aloys.
 
So wie ich das verstanden habe braucht der Motor bei 17V nur 380mA im Leerlauf. Das wären nur 6.5W...das ist ja fast nix.
Warum ist bei dem N/P Verhältnis das Rasten fast weg? Ist das besonders günstig?

Grüße,
Kristian
Hallo Kristian,

ich fände es ganz nett, wenn du dein Projekt mal hier vorstellen würdest, bevor das Frage-u. Antwort Spiel fortgeführt wird. Konkrete Ergebnisse u. evtl. Bilder wären bestimmt auch ganz nützlich.

Gruß
Dieter
 
Hallo Dieter,

Bilder habe ich vom neuen Motor leider noch keine, das steckt alles in der Planung. Bevor ich mich an's CAD mache möchte ich die Grundlagen schon einmal festlegen. Dann kann ich auch Bilder posten.
Zu den Daten:
24N/22P, hiervon verspreche ich mir ein niedriges Rastniveau weil das N/P Verhältniss nahe 1 liegt.
Der Statordurchmesser soll bei 120mm liegen, die Höhe bei 40mm.
Geplant sind 1000Upm bei 24V, also ca 42kv. Der Motor soll in einer abgedichteten Gondel (GFK) einen Propeller für ein nasses Mini- Uboot antreiben. Das ganze mache ich zusammen mit einem Kumpel der Taucher ist.
Natürlich könnte man einen fertigen Motor kaufen. Aber das macht halt auch nicht so viel Spaß wie selber bauen. Wichtig ist das der Motor geräuscharm läuft, daher möchte ich unter allen Umständen auf ein Getriebe verzichten. Daher der Direktantrieb.
Den Stator wollen wir uns anschließend lasern lassen. Wir haben zwar eine mini-cnc, aber Eisen zu fräsen und in der Stückzahl ist dann doch nicht so einfach.

Viele Grüße,
Kristian
 
Hallo Dieter,

Bilder habe ich vom neuen Motor leider noch keine, das steckt alles in der Planung. Bevor ich mich an's CAD mache möchte ich die Grundlagen schon einmal festlegen. Dann kann ich auch Bilder posten.
Zu den Daten:
24N/22P, hiervon verspreche ich mir ein niedriges Rastniveau weil das N/P Verhältniss nahe 1 liegt.
Der Statordurchmesser soll bei 120mm liegen, die Höhe bei 40mm.
Geplant sind 1000Upm bei 24V, also ca 42kv. Der Motor soll in einer abgedichteten Gondel (GFK) einen Propeller für ein nasses Mini- Uboot antreiben. Das ganze mache ich zusammen mit einem Kumpel der Taucher ist.
Natürlich könnte man einen fertigen Motor kaufen. Aber das macht halt auch nicht so viel Spaß wie selber bauen. Wichtig ist das der Motor geräuscharm läuft, daher möchte ich unter allen Umständen auf ein Getriebe verzichten. Daher der Direktantrieb.
Den Stator wollen wir uns anschließend lasern lassen. Wir haben zwar eine mini-cnc, aber Eisen zu fräsen und in der Stückzahl ist dann doch nicht so einfach.

Viele Grüße,
Kristian
Hallo Kristian,

Danke für die Info.
Neugierige Frage noch: hast du als Elektroflieger bereits Erfahrung im Bau von BL-Motoren ?

Gruß
Dieter
 
Hallo Dieter,

Das kann ich nur mit nein beantworten. Ich habe zwar Elektroflug betrieben, aber das waren alles Bürstenmotoren.
Dann bin ich beim surfen eines Tages auf die Powercroco- Seite gestoßen und habe die Infos dort förmlich aufgesogen. Dann lag es irgendwie nah es selber zu versuchen.

Viele Grüße,

Kristian
 
Hallo Dieter,

Das kann ich nur mit nein beantworten. Ich habe zwar Elektroflug betrieben, aber das waren alles Bürstenmotoren.
Dann bin ich beim surfen eines Tages auf die Powercroco- Seite gestoßen und habe die Infos dort förmlich aufgesogen. Dann lag es irgendwie nah es selber zu versuchen.

Viele Grüße,

Kristian

Hallo Kristian,

wenn du möchtest, spendiere ich dir für die ersten Gehversuche einen Stapel der 65er Bleche, die ich auch für meinen Versuchsmotor verwendet habe.

An einen Blechschnitt, wie du ihn geplant hast, würde ich eigentlich erst nach ausreichend praktischer Erfahrung mit einem kleineren Versuchsexemplar gehen - soweit meine persönliche Meinung.

Gruß
Dieter
 
Hallo Dieter,

Vielen Dank für das freundliche Angebot. Sehr nett. Ich werde es aber tatsächlich gleich mit dem großen Durchmesser probieren. Wofür verwendest Du denn Deine Motoren? Wenn Du nix dagegen hast werde ich mir aber Deine Idee mit der Platine abgucken ;)
Läuft Dein 24N/22P ok? Ich habe nur Bedenken wegen der Laufruhe und dem Rasten.
Ich schätze mal da macht nur der Versuch klug.

Viele Grüße,
Kristian
 
Auf Powercroco gibt es eine Seite die das Rasten von Motoren ganz gut beschreibt. Dort steht zB auch das einige N/P Verhältnisse besonders wenig Rastmoment haben. Diese werden auch nach diesem Kriterium ausgesucht. Konkrete Beispiele gibt es allerdings nicht dazu. Deshalb bin ich mir bei 24N/22P nicht sicher.
Bedenken habe ich eigentlich nicht...nur habe ich keine Ahnung ob es ein gutes Verhältnis ist. Es ist schwer mehr Infos zu finden.

Viele Grüße,
Kristian
 

ronco

User
Hallo Kristian,

Ich denke vom nut/pol verhältniss solte das eher weniger rasten. es hänkt aber nichtnur davon ab, sondern auch von dem magnet/hammerkopf grössenverhältnis dadurch auch von der abdeckung. ich hatte bei einer minicroco glocke mit 22polen und 24 nuten so gut wie kein rasten. also rastete ganz fein unzaehlbar oft. jedoch lief der motor nur schlecht :( lag aber warscheinlich an der 100% abdeckung und den zimmlich kleinen hammerkoepfen (magnet ~3,7mm breit hammerkopf 2mm breit). werde es naechste woche mal mit 3mm magneten testen :)

gruss felix

Edit: wenn dich das rasten so stört könntest du ja auch so gezackte hammerköpfe wie bei VCR motoren machen. kostet dann aber warscheinlich etwas leistunung
 
Hi Felix,

Danke für die Tipps. In der Literatur gibt es auch viel Info über die Erforschung des Rastmomentes. Einiges davon ist mitunter recht widersprüchlich.
Das Magnet/Hammerkopf Verhältnis scheint jedoch eine ganz entscheidende Größe zu sein, wie Du erwähnt hast. Ich könnte mir gut vorstellen damit auch zu experimentieren. Dh. ich kann Magneten mit verschiedener Breite einsetzten und das Rastmoment messen.
Auf die Drehzahl hat das natürlich auch einen Einfluss :(

Viele Grüße,
Kristian
 
Hallo,

Zum Thema 'Rasten' könnte man Romane schreiben.

Grob zusammengefasst beeinflussen folgende Faktoren das Rasten (ohne Anspruch auf Vollständigkeit):
N/P-Verhältnis, genauer das kleinste gemeinsame Vielfache von N und P,
die Magnetform, im wesentlichen die Breite,
die Nutbreite zwischen den Statorköpfen,
die Rückschlussring-Dicke,
die Stator-Kopfform
die Stator-Stielbreite.

Die letzten 3 haben vor allem wegen Sättigungseffekten des Eisens Einfluss auf das Rastverhalten.

Ohne Sättigung kann man die Einflüsse der anderen 3 Faktoren so beschreiben:
Das nach aussen sichtbare Rastmoment ist die Überlagerung vieler Einzelmomente. Als ersten Schritt betrachtet man einen Rotor mit nur einen einzelnen Magneten. Man wird einen welligen Rastmomentverlauf feststellen, der auf einer Umdrehung N Perioden aufweist. Der Momentverlauf für jeden der anderen Magneten ist nun entsprechend verschoben. Die Momentverläufe werden ebenso verschoben aufaddiert. Durch das verschobene aufaddieren löschen sich nun die Grundwelle und verschiedene Oberwellen des ursprünglichen Rastmomentverlaufes aus. Je weniger gemeinsame Teiler N und P haben, desto besser. Zum Schluss bleiben nur Frequenzanteile übrig, die dem kleinsten gemeinsamen Vielfachen von N und P, und dessen Oberwellen entsprechen.

Aber ganz so einfach ist es nicht: Strenger genommen muß man beide Magnetkanten unterscheiden. Jede Kante macht ihren eigenen Verlauf. Das wird etwas klarer wenn man sich ansieht, wie ein Magnet in FEM-Programmen modelliert wird: ein Klötzchen Luft mit viel Strom drumrum (ok, nicht Luft sondern ein Material mit µr=1.05 oder so). Jede Kante entspricht damit einem eigenständigen kräftigen Gleichstrom und einem eigenen Momentverlauf, die beide aufaddiert wieder dem Verlauf eines Magneten entspricht. Auch hier kann es zur Auslöschung von Frequenzanteilen kommen. Etwas weniger abstrakt ausgedrückt: mit den passenden Magneten kann man die Periodizität des Rastmomentes verdoppeln, wobei auch das maximale Rastmoment drastisch sinkt.

Auch die einzelnen Kanten einer Nut in der Statoroberfläche haben ihren Einfluss auf den Momentverlauf einer Magnetkante.

Und weil's ja noch nicht kompliziert genug ist, kommt es durch alle möglichen Sättigungseffekte auch noch zu nichtlinearen Überlagerungen der Momentverläufe. Einfach aufaddieren ist also eine Vereinfachung, die zu Fehlern führt.

Das jetzt alles für ganz gewöhnliche Motoren.

Man hat aber noch weitere Freiheitsgrade: Zum einen können die Statorzähne unterschiedlich gemacht werden, und die Magnete können gezielt ungleichförmig verteilt werden. Man kann so bei manchen N/P gemeinsame Teiler aus der Symmetrie 'rausnehmen und Freiheitsgrade zur Rastoptimierung gewinnen. Oder man optimiert analog zu Spread Spectrum...


Was jetzt eigentlich klar sein sollte: bei hohen kleinsten gemeinsamen Vielfachen von N und P löschen sich einfach nur viele unterschiedliche Momentverläufe gegenseitig aus. Zu beachten ist, daß jeder noch so kleine Fehler beim Aufbau, sei es die genaue Geometrie des Stators oder die Platzierung der Magnete gleich einen gewaltigen Einfluss auf das aussen messbare Rastmoment hat, weil das gegenseitige Auslöschen gestört wird. Dazu hab' ich vor Jahren mal was gerechnet, ist bei Ralph auf www.powercroco.de/rasten.html ganz unten zu finden.

servus,
Martin
 
Zuletzt bearbeitet von einem Moderator:

ronco

User
Hallo,

da ich mir auch grade die frage stelle wieviele pole ich fuer einen 24nut motor nehmen soll, hab ich mal gerechnet :P

pole --- kleinste gemeinsame vielfache

16 --- 48
20 --- 120
22 --- 264
26 --- 312
28 --- 168
30 --- 120
32 --- 96

also waere 24nut 26pol die rastmomment freiste kombinationsmoeglichkeit richtig?

gruss felix
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo Felix,

24N26P wäre so gesehen optimal. Allerdings kann es durch die Effekte der Magnetbreite auch gut sein daß die 24N22P weniger rasten. Selbst 24N28P oder 24N20P können ganz OK sein. Das zeigt nur eine komplette Berechnung z.B. per femm.
Überhaupt ist es fraglich ob man so genau arbeiten kann, daß man über 100 bis über 300 kleine Rastungen pro Umdrehung feststellen kann. Irgendwann überwiegen einfach die 'Fehler', egal ob Ungenauigkeiten beim Bau oder die üblichen Toleranzen der Magnete.

servus,
Martin

-edit-
Man kann das Rasten auch dadurch reduzieren, daß man den Stator verdreht aufbaut. Dabei reicht es einen Drehwinkel zu wählen, der der Periode des Rastmomentes entspricht. Bei 24N20P also 3°. Das reduziert auch die Wickelräume kaum.
Ich habe das bei einem 24N8P schon gemacht: http://www.powercroco.de/24N8P_Martin.html
-edit2-
Mit kaskadierten Magneten kann man btw. auch spielen. Je nach Abstand kann man das Rastmoment trimmen.... man könnte Romane schreiben.
 
Zuletzt bearbeitet:
Hallo zusammen,

Es scheint ja wirklich vieles zu geben was macht richtig und falsch machen kann. Und irgendwie ist alles miteinander verknüpft.
Ich habe mich daher gestern mal mit FEMM (4.2), wie Ihr es auch schon angesprochen habt, auseinandergesetzt. Dort gibt es auch einen LRK als Beispiel (eigentlich sind es zwei verschiedene) mit 14N12P. Ich poste schon mal die Ergebnisse des Rastmomentes, jeweils über eine Periode des Rastmomentes und zwei. Die 24N12P Variante ist in Arbeit, bisher hat mir der Verlauf noch nicht so gut gefallen. Bin aber schon am nachbessern. Also, mehr kommt. Das ist nur der Anfang.

Danke & Gruß,
Kristian

12420323.jpg

68007558.jpg
 
So, die Variante 24N22P habe ich ebenfalls gerechnet, Ergebnis siehe unten. Dargestellt ist das Rastmoment über eine Periode mit (360°*2/(N*P)), wobei 2 der HCF (highest common factor) ist. Aber irgendwie gefällt mir das Ergebnis nicht so recht, weil der Verlauf einer Sinuskurve nur mit extrem viel Fantasie ähnelt. Hat jemand eine Idee wodran das liegen kann?
Modellierungsfehler kann man (fast) ausschließen, ich habe alles kontrolliert und als Referenz den LRK gerechnet, siehe oben.
Die erste Berechnung habe ich über eine gesamte Polbreite durchgeführt (blaue Linie), das Ergebnis ist entsprechend grob. Anschließend habe ich nur über eine Rast-Periode gerechnet, in kleinen Winkelschritten (60st &120st). Leichte Konvergenzprobleme scheint es auch zu geben. Bei der LRK-Berechnung sieht man diese nicht.
Hoffe das Problem sitzt nicht bei mir zwischen den Ohren ;)

Grüße,
Kristian

momentn.jpg
 
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