Diese Seite mit anderen teilen ...

Informationen zum Thema:
Forum:
elweb Technik
Beiträge im Thema:
8
Erster Beitrag:
vor 1 Woche, 2 Tagen
Letzter Beitrag:
vor 11 Minuten
Beteiligte Autoren:
Bernd Schlueter, Matthias1705, Manfred aus ObB, Norbert Kern, thegray

Motorentwicklung

Startbeitrag von Bernd Schlueter am 19.06.2017 04:42

Neuentwicklungen aus Deutschland, davon hört man immer weniger. Der ferne Osten und die USA laufen uns den ersten Rang ab oder es ist bereits schon geschehen.
Andreas mit seinem elektrischen Surfboot hat den Schritt gewagt und versucht, aus einem Neodym-Motor das herauszuholen, was die Koerzitivkräfte der Neodymmagnete erlauben. Das sind, je nach Qualität des Magnetmaterials, zwischen 800 und 2000 Ampere pro mm .
Bei 10 Windungen der Spulen würde das einer maximalen Stromstärke des Motors von bis ca 400 Ampere entsprechen, ehe die Magneten entmagnetisiert werden. das wären bei 40 Volt Spannung 16 kW Leistung für einen Motor, der nicht einmal ein halbes Kilo wiegt. zudem ließe sich die Drehzahl noch erheblich steigern.
Bei spätestens 20 Ampere kurzzeitiger Belastung ist aber die Wicklung durchgebrannt, sprich, die Kunststoff-Lackdrahtisolierung.
Um das zu vermeiden, hat Andreas den Motor, zur besseren Kühlung, direkt im Meerwasser laufen lassen, alles mit Kunststoff abgedeckt, Edelstahl und Keramik an den kritischen Stellen. Dieser Kunststoff, Epoxy, den er mittels Kupferstaub in seiner Wärmefähigkeit verbesserte, brachte er mittel Vakuumtränkung mit allen Mitteln der Kunst auf, der Motor lief auch eigentlich zufriedenstellend. Aber die Wärmeableitung war einfach nicht ausreichend, die Epoxyschicht zu dick. Vor allem zwischen den Spulenwindungen und den vielen Spulen befand sich zu viel von dem nur mäßig wärmeleitenden Kunststoffgemisch.
Das wird jetzt verbessert. Denn der Motor müsste, wenn das Durchbrennen verhindert wird, den Anforderungen entsprechen.
Siemens baut seine besseren Elektroautomotoren mit Flüssigkeitskühlung. Ich habe noch nicht in solch einen Hochleistungsmotor geschaut, aber ich könnte mir denken, dass man dort rechteckige, präzise Kupferstäbe verwendet, die durch eine besonders feste, aber dünne Isolierschicht voneinander getrennt sind, oder die Kupferwicklung besteht gleich schon aus flüssigkeitsdurchflossenen Röhren.
Für unsere Zwecke wäre auch denkbar, nach der Methode von Andreas den Motor unverändert in einer mit den Materialien verträglichen Flüssigkeit, wie Alkohol, laufen zu lassen.
Andreas hat gemessen, der Reibungsverlust beträgt in Wasser statt Luft nur zusätzliche ca 200 Watt. Wenn man bedenkt, wie viel mehr Leistung er damit herausholen kann...
Das Surfbrett besitzt genügend Oberfläche, um diese Wärme wieder loszuwerden, vor allem, wenn man Verdampfung, ähnlich wie in einem Siedewasserreaktor, zulässt.

Eine Aufgabe für Chemiker, die für uns geeigneten Materialien herauszufinden.
Schon gewusst? Diamant leitet die Wärme besser als Kupfer , ebenso manche Berylliumkeramiken, die man als Wärmebleitsubstrat für hoch belastete integrierte Schaltungen und Leistungstransistoren einsetzt.

Warum schläft die deutsche Industrie noch? Wer hilft Andreas?

Antworten:

Hey man - das ist kein Raumfahrtwissenschft mit Hyperantrieb.

Eigentlich sollte klar sein das die Kanten der - von dir probagierten Rechteckprofile Promleme beim Wicklen wie auch beim BEschischten mit sich bringen - den Auch Lacke aller Art haben eine z.B. eine Oberfläschenspannung nur um mal ein Stichwort zu nennen.
Eigenlich sollte man da selber drauf kommen - mir kam das schon beim lesen.

Wenn man 3min weiter denkt dann kommt man selber drauf - finde ich wie es besser geht.

Wenn dann ein Sechskant Profil das dann auch beim Ziehen wie bei der Weiterverarbeitung wie Rundmaterial zu betrachten ist. Das ist nämlich auch beim Wickeln "selbstorganisierend"

MErkste was!!!!!!!!!!!!!!!

von thegray - am 19.06.2017 10:38
Blechbänder lassen sich recht gut biegen und durch eine dünne Zwischenlage isolieren. Aber aus einem anderen Grund teile ich Deine Bedenken: Bei 500 Hz gibt es eine gewaltige Stromverdrängung. Die Bleche liegen falsch. Also doch besser dünnere Kupferdrähte, dafür die Kühlung verbessern: Verdampfungskühlung. So kann man aus 1cm³ Neodym-Magnet , dem mit der hohen Koerzitivkraft, auch mehr als 1000 Watt holen. Die Wärmeentwicklung ist normalerweise der begrenzende Faktor. So war es auch bei Andreas Surfboard.

von Bernd Schlueter - am 19.06.2017 17:18
wurden oder werden Größere Generatoren nicht mit Wasserstoff gekühlt ?

von Norbert Kern - am 20.06.2017 20:39
Zitat
Norbert Kern
wurden oder werden Größere Generatoren nicht mit Wasserstoff gekühlt ?


In der Regel ehe Stickstoff in flüßiger Form, da unter normalen Umständen weniger Brandgefahr,
die Anwendungen sind aber bisher mehr über Forschungsgelder [www.oswald.de]
bzw. [www.smarterworld.de]

von Manfred aus ObB - am 21.06.2017 04:41
Im Zeitalter der Elektromobilität kommt es auf die Kompaktheit der Motoren an. Wir sehen es beim elektrischen Surfboard von Andreas: der Motor hat, dank Neodym, das auch ein Gegenfeld von 2,5 Tesla aushält, hier liegt die Entmagnetisierungsfeldstärke wohl eher bei 1000 Ampere pro mm, mehr als genug Leistung, wenn da nicht die Wärmeentwicklung wäre. Mit dem besseren Neodym wären da auch einige zig kW drin, wenn die Spulen nicht zu heiß würden.
Deshalb die für mich zunächst einmal verwegen erscheinende Idee , die Spulenwicklungen und Magnete direkt im Meerwasser laufen zu lassen. Aber es ist so üblich!
Gut, Wasserstoffgaskühlung würde hier auch genügen, aber auch das Wasserstoffgas will gekühlt werden und bei einem Außenläufer, nur mit dem kommt man mit einer ausreichend niedrigen Drehzahl aus, ist dann ein raumvergrößenderes Gehäuse erforderlich. Geht hier nicht. Siemens kühlt die Fahrzeugelektromotoren mit Wasser, das effektivste Kühlmittel, denn beim Anfahren werden immense Verluste erzeugt.
Große Motoren besitzen einen vielfach höheren Wirkungsgrad, da genügt Wasserstoffgaskühlung, und will man kompakter bauen, greift man zur Supraleitung, so in manchen Kernkraftwerken und auch schon großen Schiffen. Im Auto etwas unhandlich.
Trotzdem, für die meisten unserer Fahrzeuge genügt die Luftkühlung, allerdings mit einem separaten Gebläse, um die sichere Kühlung beim Anfahren und an längeren Steigungsstrecken sicherzustellen. das Temperaturproblem ist trotzdem noch so groß, dass kaum ein Hersteller auf die Messung der Wicklungstemperatur verzichtet. Das geht auch ohne Thermofühler.
Übrigens, solange das Magnetfeld nicht zusammenbricht, bleibt der Wirkungsgrad von Elektromotoren auch bei vielfacher Überlastung gleich. Sofern man die Wärme wegbekommt. Bei einem Fahrzeug, das in drei Sekunden auf 100 ist, sind die erforderlichen 1000kW kein Problem.

von Bernd Schlueter - am 21.06.2017 06:12
Continental geht mit dem EcoDrive 48Volt Hybrit-System neue Wege in der Motorenfertigung. Sicher lässt sich das neue Fertigungsverfahren auf stärkere Einheiten skalieren.

[www.youtube.com]

Motor und Regler ist eine Einheit und damit Platzsparend und günstig.

von Matthias1705 - am 27.06.2017 19:23
Ich brauche mal wieder nichts zu unternehmen. Andere kommen schließlich auch auf die Ideen, die ich schon vor 50 Jahren gewälzt habe. Hier ist alles verwirklicht, was ich je erdacht habe und noch eine weitere Erkenntnis mehr: Die Feldverdrängung in den schmalen Nuten mit ihren massiven Kupferblechen ist normalerweise viel zu hoch, wie ich schon bei meinen Gedanken zur Reparatur von Matthias verbranntem Motor festgestellt habe.
Das ist aber hier nicht von Belang: ein Elektroautomotor wird nur beim Anfahren von hohen Strömen belastet, bei hoher Drehzahl spielt die Stromverdrängung keine Rolle mehr, da reicht das eingeschränkte Kupfervolumen aus, das noch zur Verfügung steht. Im Surfbrettmotor von Matthias ist das anders.
Der hier gezeigte Asynchronmotor birgt eine ganze Reihe von Vorteilen. So entfällt der hohe Ummagnetisierungsverlust bei höheren Drehzahlen, der auf die nicht herunterregelbaren Neodymmagnete zurückzuführen ist.
48 Volt, das vereinfacht Vieles...
Mosfettechnik statt IGBTs, was kein Nachteil ist.
Vielphasen-statt Dreiphasenstrom wäre bei im Motor integrierten Halbleitern möglich, das würde aber zu Lasten der Leiterdicke und damit Wärmeableitung gehen.

Mir ist damit klar, wohin die Reise geht, auch bei den Batterien.

von Bernd Schlueter - am 28.06.2017 12:14
Zur Information:
MySnip.de hat keinen Einfluss auf die Inhalte der Beiträge. Bitte kontaktieren Sie den Administrator des Forums bei Problemen oder Löschforderungen über die Kontaktseite.
Falls die Kontaktaufnahme mit dem Administrator des Forums fehlschlägt, kontaktieren Sie uns bitte über die in unserem Impressum angegebenen Daten.