Magnetloser Motor

[S_a_S]

Hallo Kai,
denke mal, dass sich Holger auf den Nebenschluss-/Universalmotor oben bezogen hat.

Klar, gibt auch Schleifringläufer-Asynchronmotoren (mit Bürsten), die aber laut Wiki ab 630kW in 6kV-Netzen noch ihre Einsatzberechtigung haben, also auch nicht ganz der Einsatzschwerpunkt im Modellbau.

Grüße Stefan

 

[Holger Lambertus]

Jepp, war die Frage des TS. (Ob der Motor aus dem EHobel für Modellflug geeignet wäre)

 

[Holger Lambertus]

Nachtrag, eine Magnetlose 3Phasen Bürstenlose Synchronmaschine gibt es: Synchron-Reluktanzmotor.
Von der Ansteuerung unseren Modell-BLDC-Motoren nicht mal ganz unähnlich. Wie der klassische Asynchronmotor aber auch eher eine Kosteneffizeinzmaschine, aber weniger gut im Leistungsgewicht, so wie wir es im Modellflug brauchen.

 

[k_wimmer]

Sorry Holger, aber eine Reluktanzmaschine ist gänzlich anders als ein BLDC.
Ich habe schon Steuerungen für beide entwickelt.
Das sind zwei völlig unterschiedliche Prinzipien.

 

[FranzD]

... edit, sorry, "neues Forum", habe auf Beitrag von Holger, aber dem vor Stunden geantwortet. Das von mir geschriebene für KFZ sind natürlich bürstenlose Kurzschlußläufer (weiß ich jetzt, weil das auch gleich mein erster Einwand war;-)

 

[Holger Lambertus]

Kai, Synchron-Reluktanzmotor, und nicht einfach "nur" Reluktanzmaschine - gibt da vielerlei Arten von ...

Synchron-Reluktanzmotor – Wikipedia

de.wikipedia.org

Reluktanzmotor – Wikipedia

de.wikipedia.org

Die Lageerkennung ist halt anders, ist auch Sensorlos möglich:

Erster sensorloser Synchron-Reluktanzmotor

Den ersten sensorlosen Synchron-Reluktanzmotor zeigt die TU Wien auf der Messe SPS 2015 (24.-26.11. in Nürnberg). Und auf dem Praxisforum Elektrische Antriebstechnik (7.-9.März 2016 im VCC Würzburg) vermittelt Prof. Manfred Schrödl detailliert Technik und Vorteile der Anwendung.

www.elektronikpraxis.vogel.de

 

[k_wimmer]

Genau einen solchen meinte ich "Synchron-Reluktanz" oder auch "Switched-Reluctance"
Die sind aber 1. schwer und 2, ist der Wirkungsgrad sehr bescheiden.
Es hat seinen Grund, weswegen ein großer Staubsaugerhersteller z.B. von den SR-Motoren auf BLDC umgestiegen ist .

Auch wenn die Hardware hier sehr ähnlich einem BLDC aussieht, so ist doch das Verhalten im Stromfluss und bei der Kommutierungserkennung völlig anders als bei einem BLDC.

 

[FranzD]

Mal anders, könnt ihr euch vorstellen, das aus technischer Sicht auch andere sinnvolle Antriebe als die üblichern BL im Modellbaubereich eingesetzt werden könnten um die ein oder andere Sparte besser bedienen zu können?
# "Normalflug", der übliche Flieger, großer Markt, glaube kaum, dass die Produzenten kostenmäßig nicht ziemlich optimal sind --> also anscheinend BL
# Speedflug max. Leistung für kurze Zeit: Alternativen möglich?

 

[Christian Lucas]

Hi,
erst mal die Amtwort auf Erwins Frage. Warum macht man so einen per Wicklungen Erregten Motor nicht im Modellbau. Erstens kostet dieses Magnetfeld aufzubauen Energie , ständig über die ganze Laufzeit wird dafür aus dem Akku Strom gezogen , das verringert die Laufzeit und senkt den Wirkungsgrad. Der Permanetmagnet liefert das nötige Magnetfeld quasi Gratis und seit Samarium Cobalt und Neodym Magnete verfügbar sind auch mit so hohen Magnetkräften das man diese Option gerne nutzt. Und je kleiner die Elektromotoren werden desto schwieriger ist es beim Wirkungsgrad gute Werte zu erreichen , da verzichtet man erst recht nicht auf solche Geschenke.
Zweitens , um hohe Magnetfeldstärken zu erzeugen muss auch das Material also das Eisen dafür geeignet sein. Gute Legierungen sind auch nicht ganz billig.
Gemacht haben wir das früher schon, es gab von Bosch diverse Elektromotoren für die Automobilindustrie die für 12 Volt ausgelegt waren um Scheibenwischer usw. anzutreiben. Die haben wir auch umgewickelt und damals mit Silber Zink Akkus in Modellrennbooten gefahren. Wir haben die Motoren immer als Haupschlußmotoren verschaltet , heißt der Fahrstrom des Ankers ( das was sich dreht) wird vorher durch die Magnetfeld Wicklung geleitet . Das bewirkt dass beim Anfahren der höchste Strom fließt und das höchste Magnetfeld erzeugen sollte. Aber da wir ja das maximale Feld erst bei Vollgas haben wollten waren die Eisen erst mal in der Sättigung und Alles ehr total Überlastet bis die Renngeschwindigkeit erreicht war . Alles nicht sehr prikelnd und immer recht Heiß. Heute gibt es aber neuere Methoden um zb. die Permanentmagnete für hochleistungsfälle zu Unterstützen. Magnetfelder kann man addieren also Starkes verstärken . Das wird zb. in sogenannten Swich Flux Motoren so gemacht die man auch 3 Phasig bauen kann . Das sind Reluktanz Maschinen die aber durch eine andere Anordnung der Pole polwechsel erzeugen .
Durch zusätzliche Magnete alla Halbachsystem lassen sich die Magnetfelder verstärken und somit auch die Drehmomentdichte erhöhen. Von den Switchflux Maschinen gibt es auch die Versionen die nur durch Kupferdrahtwicklungen ihr Magnetfeld erzeugen und so erlauben das Magnetfeld völlig variabel einzustellen. Von sehr wenig bis sehr Stark , was das Eisen hergibt.
Als dritter Weg wird derzeit aber an Supraleitenden Elektroflugmotoren entwickelt die derzeit locker die doppelte bis Dreifache Leistungsdichte haben. Da die Akkus nur sehr kurz hohe Leistungen abgeben können braucht man im Elektroflug die andere Energiequelle für Strom die Brennstoffzellen. Die lässt man im Elektroflug am Sinnvollsten mit flüssigen Wasserstoff versorgen und den benützt man gleichzeitig zum Kühlen der Supraleitermagnete. Die Supraleitermagnete können einfache Blöcke sein die auf den Rotoren befestigt sind und gekühlt werden. Durch hochleistungsimpulse werden diese Magnete von den Stationären Spulen die Magnetfelder aufgeladen, Eingeprägt.. Das halten die Magnete dann solange brav gekühlt wird also solang der Treibstoff vorhanden ist. Der muss nur für den Flug ausreichende Isolationstanks haben.
Noch höhere Leistungen werden nur noch in Coilgun Linearmaschinen durchgesetzt. Die lassen sich aber auch herumbiegen um einenRotierende Maschine zu bekommen. Für Extreme Hochleistungen wird das auch gemacht , dort sind dann nur Luftspulen in CFK Struckturen verbaut die mit extrem hohen Strömen sehr hohe Kraftdichten erreichen. Da fliegen allein durch die Abstoßenden Kräfte in den Leitern selbst die Spulen auseinander. Kontroliert hat man halt sehr extreme Motoren. Aber auch sehr komplizierte Maschinen die nicht einfach mal so gebaut sind.

Happy Amps Christian

 

[Holger Lambertus]

@ Kai

Auch wenn die Hardware hier sehr ähnlich einem BLDC aussieht

Es braucht nur etwas Hühnerfutteranpassung auf dem Regler, und ein gelangweiltes Nerd-Kid das die Soft anpasst.

"Synchron-Reluktanz" oder auch "Switched-Reluctance"

Switched-Reluktanz ist was völlig anders, der Unterschied liegt (nicht nur) im anderem Aufbau und Funktion des Läufers.

ist der Wirkungsgrad sehr bescheiden

Im Gegenteil, gerade der höheren Wirkungsgrad macht den Synchron-Reluktazu einer interessanten magnetlosen Alternative, insbesondere durch den Preisverfall von Elektronik auch preislich zunehmend Interessanter.

zitat: https://de.wikipedia.org/wiki/Synchron-Reluktanzmotor (hatte ich oben schon verlinkt)

Beim Synchron-Reluktanz-Motor treten nahezu keine Verluste im Läufer auf. Dadurch hat er einen besseren Wirkungsgrad als herkömmliche Asynchronmotoren und aus diesem Grund auch eine geringere Wärmeentwicklung. Die Wicklungsverluste im Ständer sind wegen des höheren Magnetisierungsanteils im Ständer etwas höher. Durch die in Summe geringeren Verluste ist mit dem Motor die internationale Effizienzklasse IE4 erreichbar, deren genauer Verlauf über der Nennleistung im CD (Committee Draft) der IEC 60034-30 Ed. 2 festgelegt ist. Durch diese Eigenschaft haben Synchron-Reluktanzmotoren seit etwa 2009 erneut Bedeutung bei der Anwendung in sogenanntem Rotating Equipment (Pumpen, Lüfter, Kompressoren und Turbinen) erlangt. Bei der Herstellung ist gegenüber permanentmagneterregten Synchronmotoren vorteilhaft, dass keine Magnetwerkstoffe auf Basis seltener Erden Verwendung finden, die von der europäischen Kommission 14 im Rahmen ihrer „Rohstoffinitiative“ als besonders „kritische Metalle“ eingestuft wurden[3].

Für den Modellbau ist er trotzdem nicht geeignet, da zu schwer und zu groß, für E-Autos im unterem Preissegment statt des derzeitigen Asynchronmotor könnte er zukünftig durchaus eine Alternative darstellen.





@ all, Definitionen, damit wir aneinander vorbeiredet ;-)

BLDC=BrussLess Direct Durrent Motor ( Gleichstrommotor ohne Bürsten)

EC = Electronically Commutated Motor (der mechanische Kollektor wurde durch einen elektronischen ersetzt).

Wenn vom BLDC geredet wird, ist meist der BLDC-EC Motor gemeint, kann aber auch anders:

Genau genommen (inkl. Erbsen zählen) ist jeder Motor der keine Bürsten hat (BL) und am Gleichstrom(DC) läuft, also z.B. ein Asychronmotor mit Kurzschlussläufer inkl Regeleinheit im E-Auto betrieben am Gleichstrom BL-DC.

Umgekehrt, Der BLDC-EC Motor (unser typischer Modellbaumotor) ist ein Gleichstrommotor mit Elektronischen Kollektor, und WIRD erst zu einen Synchronmotor, wenn wir den Seitenschneider nehmen, und den Regler abknipsen.

 

[Christian Lucas]

Hi Holle,
was zum lesen an Regentagen, https://repository.tudelft.nl/islan...5f2-8d47-78e9dd4c750b/datastream/OBJ/download .

Happy Amps Christian

 

[Holger Lambertus]

Moin Christian, Danke, recht Interessant, aber bekannt. Ging ja hier aber um Mit-Ohne Magneten.
Im Moment bin ich an ganz anderen Baustellen, Ausenläufer mit innenliegendem Getriebe, der Rückschluss hat die innenverzahnung, das Sonnenrad steht (Untersetzung=bescheiden, aber funzt)... Und der Eisenlose muss auch mal weitergehen...

 

[Christian Lucas]

Hi Holle ,
ja ich weis , habe das Paper schon vor Jahren mal verlinkt. Aber hast recht es geht ja um Magntlos, das geht ja auch mit den Maschinen , das sind dann FEFS Motoren , dazu ein Paper, Investigation of Field Excitation Switched Flux Motor with Segmental Rotor .
https://www.semanticscholar.org/pap...Khan/414aed1cb13efad8bc6919ea28711957df914be3 .

Ich schau nochmal nach einem Bild vom Bosch Motor mit Feldwicklung.

Happy Amps Christian

 

[Holger Lambertus]

Moin Christian
Du bist wieder beim switched (FESF) ???

https://www.ksb.com/blob/51710/4995b29c0da16ed0264a6e45260ebade/macht-antriebe-noch-effizienter-data.pdf

Brosch schreibt z.B: hier im Schnitt liegt der eta 13% über dem Asychronen, unten rechts im Kasten ein paar Worte zur Verwechselung mit dem switched.... ".................. wird der Synchron-Reluktanzmotor häufig mit dem weniger effizi-enten und zumeist nicht ruckfrei laufenden „Switched-Reluctance-Motor“ verwechselt.............."

Der Synchron-Reluktanzmotor hat ja erst in den letzten Jahren durch den Fortschritt und zugleich dm Preisverfall von Elektronik Soft und Hardware wieder an Bedeutung gewonnen, nachdem er vorher für lange Zeit in der Versenkung verschwunden war.

 

[Holger Lambertus]

Nachtrag - die 13% gelten als Zahl natürlich nicht global, und weicht natürlich je nach Anwendung auch ab.

 

[Christian Lucas]

Hi Holle,
der FESF ist ein Magnetloser Swicht Reluktanzmotor also eine Versoin eines Permanetmagnetlosen Motors nur mit dem Vorteil der Feldverstellbarkeit. Also wie von Dir gefordert hier passend. Und nei die laufen nicht Ruckelig sondern wie normale Elektromaschinen aber natürlich nicht so Seidenweich wie alle Motoren die keine Statornuten haben.

Happy Amps Christian

 

[Holger Lambertus]

Moin Christian- am Ende drehen sie alle, irgendwie, hoffentlich
Ruckelig fand ich auch etwas "unglücklich" formuliert. Dann würde ja jede jede Hobby-Fräse mit Schrittmotoren "ruckeln". Grad wenn man sich die neuen Stepper Steuerungen der 3D Drucker anschaut (FOC-ähnlich, wenn es nicht gar FOC ist...) die laufen seidenweich und nahezu geräuschfrei. (obwohl auch das nicht wirklich neu ist, meine Leadshine Steuerung aus 2008 können das auch, da hieß es nur anders, irgendwas mit Sinus-BlahBlah...).

Zum Glück ist das im Modellbau alles einfacher, ein paar kleine Magneten machen einen super Job, noch gibt es ja genügend

 

[Christian Lucas]

Hi Holle,
kennst Du noch Keller Motoren , da galt ein brutales Rastmoment noch als Tugend bzw. Nachweis dass da auch wirklich supergute Magnete verbaut sind. Die größeren konnte man nur mit Propeller durchdrehen und direkt an der Welle praktisch unmöglich . Sind trotzdem gelaufen und haben so manchen Flieger ruhig fliegen lassen.
Im Übrigen BMW hat in den neueren Elektrofahrzeugen von Permanentmagneten auf Feldwicklung umgestellt. Läuft auch und hat auch sehr gute Wirkungsgrade , aber bei größeren Maschinen ist dass auch nicht mehr so das Thema . Unser Chef hat deshalb immer gerne möglichst Große Windräder , Elektromaschinen , Hubschrauber usw. Konstruiert , da sind die Wirkungsgrade praktisch immer sehr gut .

Happy Amps Christian

 

[Holger Lambertus]

Moin
Altes Thema, aber ein herrliches Video zu dem Synchron-Reluktanzmotor, klasse erklärt, nicht allzu sehr in die Tiefe, aber das Wesentliche enthalten, und sehr verständlich erklärt.

SynRM | Ein neuer Gigant in der Elektrowelt

https://www.youtube.com/embed/H6HTG1ClaFs?wmode=opaque&start=0

 

[steve]

Klasse Video! Besten Dank