Linearmotor selber bauen, Eisenstange gesucht

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Ich hatte vor, einen Linearmotor selbst zu basteln. Dafür nehme ich eine Eisenstange, 2,5cm breit, 0,5cm hoch, 100cm lang, „bewickel“ sie mit Kupferlackdraht (in richtiger Anordnung).
So, nun meine Fragen:

  1. Woher bekommt man am besten Eisenstangen mit eonem solchen Profil:

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? (von der Seite betrachtet)

  1. Muss zwischen den L1/L2/L3-Wicklungen überhaupt ein Abstand liegen, oder dürfen diese auch direkt aneinander liegen? (Isolation durch Lack)

  2. Was bewirkt genau eine Veränderung des Stroms?

  3. Lässt sich das, was durch den Linearmotor befördert wird, durch die Frequenz in der Geschwindigkeit beeinflussen?

Danke schonmal für die Antworten.

MfG
Jan

#2

Hallo Jan

Ich hatte vor, einen Linearmotor selbst zu basteln. Dafür nehme ich eine Eisenstange, 2,5cm breit, 0,5cm hoch, 100cm lang, „bewickel“ sie mit Kupferlackdraht (in richtiger Anordnung).

So, nun meine Fragen:

  1. Woher bekommt man am besten Eisenstangen mit einem solchen Profil:
    (Darstellung eines mit Quernuten versehenen Eisenstabs)

Mit massivem Eisen funktioniert das Ganze gar nicht.
In massivem Eisen würde ein magnetisches Wechselfeld erhebliche Wirbelströme induzieren, welche den größten Teil der zugeführten Energie in Wärme umwandeln und so zum Verbrennen der Wicklung führen.

Deshalb verwendet man für alle Wechselstromanwendungen geblechte Eisenkerne.
Siehe dazu Abschnitt 6.1.3 in folgendem Link:
http://www.giovannini.ch/Clive/Kapitel%206;%20Drosse…

  1. Muss zwischen den L1/L2/L3-Wicklungen überhaupt ein Abstand liegen, oder dürfen diese auch direkt aneinander liegen? (Isolation durch Lack)

Ich vermute mal, du machst Dir falsche Vorstellungen davon, wie der Stator eines Motors gewickelt werden muss.

Der Stator eines Linearmotors ist im Prinzip nichts anderes als der Stator eines Drehstromasynchronmotors, nur nicht zylinderförmig, sondern gestreckt. Es hat mich selbst überrascht, dass ich auf die Schnelle im Netz keinen Link gefunden habe, der den Aufbau einer Statorwicklung für Nichtelektromaschinenbauer leicht verständlich beschreibt, aber als „Elektroniker für Betriebstechnik (Azubi)“ hast Du mit Sicherheit Zugriff auf ein Lehrbuch für elektrische Maschinen (Berufsschule?). Auf jeden Fall ist es nicht soooo einfach.

  1. Was bewirkt genau eine Veränderung des Stroms?

Wie bei jedem Elektromagneten: Eine Veränderung des Magnetfeldes.

  1. Lässt sich das, was durch den Linearmotor befördert wird, durch die Frequenz in der Geschwindigkeit beeinflussen?

Da der Linearmotor ein „flachgebügelter“ Asynchronmotor ist, kann er wie dieser mit Hilfe eines Frequenzumrichters in der Geschwindigkeit gesteuert werden.

MfG
Jan

Gruß merimies

#3

Halli Hallo,
Danke schonmal für die Antwort. Jetzt kenn ich zumindest schonmal den näheren sinn der vielen Bleche statt eines festen/gesamten Körpers.

Nur: wier müssen die Bl3eche beim Linearmotor angeordnet sein?
Ich habe ein Bild gefunden, dass die Wicklungsweise eines Lionearmptprs sehr einfach erklärt. Knapp bveschrieben so, dass sich L1, L2 und L3 waagerecht abwechseln. Seitlich werden die Leiter also längs des Kerns geführt, und dann quer herübergezogen. So weit, wo gut. Muss ich dann von den waagerechten Wicklungen ausgehen? Was ich damit meine ist: muss ich, wenn ich einen Linearmotor mit einem Meter länge und drei Zentimetern Breite wickeln will mehrere ein-meter-blechstreifen nehmen und sie bis auf 3cm aneinanderreihen, oder brauche ich mehrere 3cm breite Bleche, die ich zu einem Meter zusammenreihe?
Und: Wie dick sollten die Bleche bei den obigen Maße sein?
Werde mir den Link noch genauer anschauen, eventuell steht da ja noch etwas darüber.
Bei normalen Spulen ist das ja einfach zu erkennen, wie mir dein Link zeigt.

Gruß,
Jan

#4

Hallo Jan

Nur: wie müssen die Bleche beim Linearmotor angeordnet sein?
Ich habe ein Bild gefunden, dass die Wicklungsweise eines Linearmotors sehr einfach erklärt. Knapp beschrieben so, dass sich L1, L2 und L3 waagerecht abwechseln. Seitlich werden die Leiter also längs des Kerns geführt, und dann quer herübergezogen. So weit, wo gut. Muss ich dann von den waagerechten Wicklungen ausgehen? Was ich damit meine ist: muss ich, wenn ich einen Linearmotor mit einem Meter Länge und drei Zentimetern Breite wickeln will mehrere ein-Meter-Blechstreifen nehmen und sie bis auf 3cm aneinanderreihen, oder brauche ich mehrere 3cm breite Bleche, die ich zu einem Meter zusammenreihe?

Beide Anordnungen wären möglich. Aber aus fertigungstechnischen Gründen ist die Anordnung der Bleche als Paket von 1-Meter-Streifen vorzuziehen. Vergleiche hierzu die Abbildung des Transformatorkerns in dem folgenden Link.

Und: Wie dick sollten die Bleche bei den obigen Maße sein?

Du kannst nicht jedes beliebige Eisenblech verwenden, sondern es muss sogenanntes „Transformatorblech“ sein. Dieses besteht aus einem speziellen Stahl mit besonders günstigen magnetischen Eigenschaften und ist auf einer Oberfläche mit einer speziellen dünnen Isolierschicht versehen. Siehe:
http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamoblech

Welchen Werkstoff in welcher der genormten Blechstärken Du auswählst, hängt von der geplanten Leistung des Motors bei der gegebenen Baugröße ab und ist zum Teil auch davon abhängig, wie teuer dein Motor werden darf.

Gruß
merimies

#5

Hallo merimies

Du kannst nicht jedes beliebige Eisenblech verwenden, sondern
es muss sogenanntes „Transformatorblech“ sein. Dieses besteht
aus einem speziellen Stahl mit besonders günstigen
magnetischen Eigenschaften und ist auf einer Oberfläche mit
einer speziellen dünnen Isolierschicht versehen. Siehe:
http://de.wikipedia.org/wiki/Dynamoblech

Welchen Werkstoff in welcher der genormten Blechstärken Du
auswählst, hängt von der geplanten Leistung des Motors bei der
gegebenen Baugröße ab und ist zum Teil auch davon abhängig,
wie teuer dein Motor werden darf.

Wie es wie so oft ist: möglichst günstig, aber möglichst gut.
Es ist lediglich für ein Projekt, muss also nichts wirklich hochwertiges, teures sein. Jag ich einfach ein paar Ampere mehr durch die Leitung und dann klappt das schon. Wie gesagt, nur ein Projekt.
Baugröße wäre wohl 25mm*1000mm*10mm für den Kern, darauf kommen dann natürlich noch die Wicklungen. Ich werd wohl 2mm CuL nehmen.
Welche Leistung er haben muss kann ich leider überhaupt nicht sagen. Entweder finde ich noch Literatur dazu, die mir eine relativ gute Rechnung vorgibt, oder es bleibt, wie sonst auch alles^^, nur beim Ausprobieren hängen.
Vielleicht sollte ich nciht immer „Projekt“ sagen… Ich rede von einer Magnetschwebebahn. Natürlich mit Kupferleitung statt Supraleiter. Kostengründe eben.
Das einzige was ich sagen kann ist, dass der Linearmotor (einer links, einer rechts) ein Gewicht von etwa 2kg mit einer möglichst hohen Geschwindigkeit über eine Strecke von (vorerst) 5m transportieren soll. Ich werde dann natürlich mehrere dieser Motoren hintereinanderschalten, um auf meine 5m zu kommen. Ggf. baue ich auch das Ein-/Abschalten der einzelnen Streckenabschnitte ein.

Gruß
Jan

#6

Hallo,
Du versuchst grade, ein Flugzeug zu bauen, obwohl Du nur vage Vorstellungen vom Laufen hast. So wird das nie im Leben zu irgendwas funktionierendem führen, nur zu haufenweise Frust und Unkosten.

Mach Dich erstmal schlau, was ein Magnetfeld überhaupt ist, wie sich eine Spule verhält und wie man sie berechnet, wie man mittels Spulen einen Motor baut und diesen berechnet. Das hat sonst keinerlei Sinn.
Und das ist auch der Grund, warum ich mich hier mit Antworten auf Deine Fragen zurückgehalten habe: so hat es überhaupt keinen Sinn, so macht man sich hier nur Mühe und Du wirst weder Erfolg haben noch irgendwas dabei lernen.
Gruß
loderunner

#7

Hallöle,

Mach Dich erstmal schlau, was ein Magnetfeld überhaupt ist,
wie sich eine Spule verhält und wie man sie berechnet, wie man
mittels Spulen einen Motor baut und diesen berechnet. Das hat
sonst keinerlei Sinn.
Und das ist auch der Grund, warum ich mich hier mit Antworten
auf Deine Fragen zurückgehalten habe: so hat es überhaupt
keinen Sinn, so macht man sich hier nur Mühe und Du wirst
weder Erfolg haben noch irgendwas dabei lernen.

Ohne Dich oder jemand anderen angreifen zu wollen: Ich möchte kein Fachidiot sein/werden, der alles durchliest, 100%ig genau plant und so weiter und so fort. - Was nicht heißen soll, dass ich mir von Fachleuten keinen Rat geben lassen will, ganz im Gegentil, daür bin ich hier.
Ich weiß wie ich einen Elektromagneten wickeln muss, damit er tut was ich will, das reicht mir vorerst. Geneaueres will ich durch Probieren herausfinden. Ich bin ein Macher, Tüftler, Bastler und lerne am besten in dem ich sehe was passiert, wenn ich bestimmte Teile änder.
Mein Motto: Probieren geht über Studieren / Wer nicht wagt, der nicht gewinnt.
In zwei Jahren wird zwar noch studiert, aber bis dahin möchte ich doch erstmal durch meine Fehler und durch auftretende Probleme lernen.
Und in meiner jugendlichen Naivität probier ich einfach alles aus, was mir in den Kopf kommt.
Natürlich, ich kann alles nachlesen, warum etwas wie funktioniert oder eben nicht. Aber es zu sehen macht es für mich dann doch verständlicher.

Apropos in den Kopf kommen:Backpapier ist Temperaturbeständig und nicht Leitfähig - ausgegangen von Niederspannungen.
Kann ich dann nicht einfach zwischen die einzelnen Bleche ne Lage Backpapier legen (oder Klebefolie) und danach meinen Kern bewickeln?
Zwar weniger ne Alternative für die Industrie, aber die Kriterien erfüllt es doch, oder nicht?!

Gruß,
Jan

#8

Halle,

Ohne Dich oder jemand anderen angreifen zu wollen: Ich möchte
kein Fachidiot sein/werden, der alles durchliest, 100%ig genau
plant und so weiter und so fort.

Wenn Du glaubst, dass man durch Lesen zum Fachidionten wird, hast Du etwas grundlegendes nicht verstanden.

Ich weiß wie ich einen Elektromagneten wickeln muss, damit er
tut was ich will, das reicht mir vorerst.

Nein, das weißt Du nicht. Du weißt nur, dass ein aufgewickelter Draht beteiligt ist, aber nicht, wieviel Strom da fließt oder warum oder welche Stärke ein daraus resultierendes Magnetfeld wohl haben könnte. Dir fehlt jegliche Grundlage das einschätzen zu können.

Geneaueres will ich durch Probieren herausfinden.

Dann mach doch. Aber was genau willst Du korrigieren, wenn es nicht funktioniert und Du den Mechanismus nicht verstehst?

In zwei Jahren wird zwar noch studiert, aber bis dahin möchte
ich doch erstmal durch meine Fehler und durch auftretende
Probleme lernen.

Um zu lernen, bemötigt man erstmal die Grundlagen.

Apropos in den Kopf kommen:Backpapier ist Temperaturbeständig
und nicht Leitfähig - ausgegangen von Niederspannungen.
Kann ich dann nicht einfach zwischen die einzelnen Bleche ne
Lage Backpapier legen (oder Klebefolie) und danach meinen Kern
bewickeln?

Klar kannst Du das machen. Du kannst auch jeweils ein trockenes Brett nehmen. Oder vielleicht Beton. Du wirst schon sehen. Oder auch nicht.
Gruß
loderunner

#9

Tachchen,

Wenn Du glaubst, dass man durch Lesen zum Fachidionten wird,
hast Du etwas grundlegendes nicht verstanden.

So habe ich das ja auch garnicht gesagt. Ich habe nur keine Lust mich soweit aufs Lesen zu beschränken dass ich alles kenne aber nichts weiß. Wenn du verstehst was ich damit sagen will.

Nein, das weißt Du nicht. Du weißt nur, dass ein
aufgewickelter Draht beteiligt ist, aber nicht, wieviel Strom
da fließt oder warum oder welche Stärke ein daraus
resultierendes Magnetfeld wohl haben könnte. Dir fehlt
jegliche Grundlage das einschätzen zu können.

Geneaueres will ich durch Probieren herausfinden.

Wie ich schon sagte, Genaueres durch Probieren. Ich kann mir doch jetzt fünfzigtausend Formeln durchrechnen, komme auf was weiß ich nciht welche Kraft. Und? Was bringt mir das? Nichts! Unter ein paar reinen Zahlen kann ich mir nicht wirklich etwas vorstellen.
Also: Verschiedene Metalle gleicher Größe hinlegen, Elektromagnet BASTELN, 0,1A durch und dann werd ich schon sehen was passiert. Ich kann jetzt noch den Strom oder die Wicklungen verändern, was theoretisch passiert ist mir vollkommen klar - wirklich!
Nur möchte ich wie gesagt sehen was passiert um es wiederum besser einschätzen zu können.

In zwei Jahren wird zwar noch studiert, aber bis dahin möchte
ich doch erstmal durch meine Fehler und durch auftretende
Probleme lernen.

Um zu lernen, bemötigt man erstmal die Grundlagen.

Also legst Du einem Baby ein Buch über die menschliche Anatomie vor um es durchzulesen, bevor Du es versuchen lässt zu laufen?
(Nen, ich setze mich nciht mit einem Baby gleich, das sollte lediglich ein Vergleich sein, der mehr oder weniger aufs Gleiche hinaus kommt)

Klar kannst Du das machen. Du kannst auch jeweils ein
trockenes Brett nehmen. Oder vielleicht Beton. Du wirst schon
sehen. Oder auch nicht.

Soll ich das jetzt als Trotzreaktion auffassen?
Ich hab mal von Menschen gehört die sich freuen, dass es Menschen mit Experimentierfreude gibt.

Gruß, Jan

#10

Hallo,

Also: Verschiedene Metalle gleicher Größe hinlegen,
Elektromagnet BASTELN, 0,1A durch und dann werd ich schon
sehen was passiert. Ich kann jetzt noch den Strom oder die
Wicklungen verändern, was theoretisch passiert ist mir
vollkommen klar - wirklich!

Offensichtlich ist Dir genau das nicht klar. Nicht fünfzigtausend Formeln sollst Du berechnen, ein einziges Mal eine Formel durchrechnen würde Dir wenigstens mal die Größenordnung Deines Gerätes zeigen. Und ein wenig nachdenken über die Formel zeigt Dir dann die Abhängigkeiten und die Möglichkeiten für Verbesserungen.
Ich erinnere mal an das Beispiel mit Beton oder Holz. Woher willst Du wissen, ob das nun geeignet wäre oder nicht, wenn Du keine Schimmer hast, worauf es überhaupt ankommt?

Um zu lernen, bemötigt man erstmal die Grundlagen.

Also legst Du einem Baby ein Buch über die menschliche
Anatomie vor um es durchzulesen, bevor Du es versuchen lässt
zu laufen?

Grundlage eines Buches ist das Lesen. Alles baut aufeinander auf. Du versuchst, mit dem Kopf durch die Wand zu rennen. Das kann nicht zum Erfolg führen.
Aber auch das ist ein Lernerfolg - wenn Du denn daraus lernst.

Ich hab mal von Menschen gehört die sich freuen, dass es
Menschen mit Experimentierfreude gibt.

Es gibt kaum etwas besseres als Experimentierfreude. Aber so, wie die Studenten im Praktikum hier in meinem Labor muss man jedes Experiment vorbereiten, sonst kann man das Ergebnis nicht verstehen und lernt nichts dabei. Schade um die Zeit.
Gruß
loderunner

#11

Hallo,

Offensichtlich ist Dir genau das nicht klar. Nicht
fünfzigtausend Formeln sollst Du berechnen, ein einziges Mal
eine Formel durchrechnen würde Dir wenigstens mal die
Größenordnung Deines Gerätes zeigen. Und ein wenig nachdenken
über die Formel zeigt Dir dann die Abhängigkeiten und die
Möglichkeiten für Verbesserungen.

Gut, Formel vorhanden, bezieht sich aber auf eine Frage etwas weiter unten. Wie hoch ist der benötigte Strom, um ein Gewicht von 2kg zu heben? weitere Angaben erfolgen beim Analysieren:

I = [Wurzel(F/(A*µ0)) * ([Integral Fe]+d µr) / (N*µr)
Waaaaaaahnsinn. Von Integralrechnung hab ich nicht den leisesten Schimmer. Ich könnt mich da natürlich noch einarbeiten, aber wenn ich das bei allem so weit mache, dann komm ich nie vorwärts. (Integralrechnung steht nächstes Jahr auf dem Lehrplan)

Dann analysieren „wir“ doch einmal die Bestandteile der Formel:
F: Ergibt sich aus der Masse dessen, was ich bewegen will?! => 2kg
2kg * 9,80665 m/s² = 19,6133N
Eine Masse von 2kg übt also eine Kraft von knapp 20N aus.
So weit richtig?
A: Fläche. Welche? Die des Kerns? Die dessen, was angezogen werden soll? Ich gehe mal vom Kern aus: 1cm * 30cm = 30cm² = 0,003m²
µ0: 1,27µVs/Am
Integral Fe: Keinen blassen Schimmer.
d: wohl der Luftspalt wenn ich das richtig entziffer: 3cm = 0,03m
µr: die, des Kerns, oder die dessen, was angezogen werden soll? Den Kern werde ich aus Hartpapier erstellen: µr = 1. Angezogen wird ein Eisenblech: µr = 300-10000. Da gehe ich dann besser vom schlechtesten Fall aus: 300.
N: Wicklungszahl: 100

So, zu einem Ergebnis werde ich also alleine dennoch nicht kommen.

Abgesehen davon geht es dabei ja nur um einen Elektromagneten und nicht um einen Linearmotor. Und wie die Berechnungen da aussehen weiß ich nicht. In meinem Formelbuch wird mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch nichts stehen. Die Lehrer meines Berufskollegs haben davon ebenfalls keine Ahnung. Und auch im Internet lässt sich darüber ncihts genaueres finden.
Was soll ich also anderes tun als hier zu Fragen, in der Hoffnung dass mir jemand hilft, statt eine Grundsatzdisskussion zu führen?!

Ich erinnere mal an das Beispiel mit Beton oder Holz. Woher
willst Du wissen, ob das nun geeignet wäre oder nicht, wenn Du
keine Schimmer hast, worauf es überhaupt ankommt?

Wie ich schon sagte, probieren geht über studieren. Ausprobieren, testen, beobachten, erkennen, beurteilen, lernen.

Gruß,
Jan