Elektromagnet mit 300N Kraft selber bauen

Technik Elektronik & Elektrotechnik
#1

Hallo,

ich möchte mir einen Elektromagneten mit ca. 300N Kraft (bei Luftspalt 0mm) selber bauen bzw. aus passenden Komponenten selber zusammenstellen.
Dazu brauch ich die Hilfe von euch, die sich mit sowas gut auskennen.(Ich weiß es gibt abschaltbare Topfmagnete, aber für meine Zwecke sind diese nicht geeignet. Ich brauche Fernwirkung. Der Aufbau muss genau so sein wie im folgenden beschrieben).
Der Kern (selbstverständlich aus geeign. Weicheisen) soll einen Durchmesser von 20mm haben und 56 mm lang sein. Jetzt brauch ich die passende Spule dazu, die ich mir auch, wenns sein muss von einer Wicklerei machen lasse.
Der E-magnet soll mit der Steuerung MST-1630.001 (http://www.tremba.de/elektronik/elektronik.php) mit 24 Volt Gleichspannung und einer max. Leistungsaufnahme von 100 Watt betrieben werden (Achtung der E-magnet soll im Betrieb mit ca. 50 Hz gepulst werden (Ein-Aus-gepulst)-> Die genannte Steuerelektronik kann das).
Wie muss meine Spule konfiguriert werden ? Ist das auch ohne Trafoblechgehäuse um den Kern umsetzbar oder brauch ich es ? Oder kann ich mir einen Trafo umbauen (was für einen bräucht ich da (Leistung, Modell, Hersteller, falls jemand da geich konkreters auf Lager hat.)

Danke für eure Hilfe.
Gruß D-star

#2

Tach d-star!

Erstmal eine Frage zum Treiber. Die erwähnten 50Hz Pulsbetrieb dienen nicht zufällig zur Stromreglung? Das ist in sofern wichtig, als dass die 100W Grenze sonst über den Widerstand der Wicklung geregelt werden müsste.

Ansonsten kann man mit F = (AB²)/(2µ) schnell die geforderte Flussdichte ausrechnen. Wie du sie erzeugst ist allerdings abhängig von deiner Versorgung.

Thor

#3

Hallo,

Die 50Hz Pulsung dient nicht der Stromregelung sondern, ist einfach notwendig aus technischer Sicht. Ich brauche einen Ein-Ausbetrieb mit dieser Frequenz (von mir vorgegeben).
Was meinst du mit „Wie du sie erzeugst ist allerdings abhängig von deiner Versorgung.“ ?

Gruß D-star

#4

Erstmal das was schon klar ist:
Grundsätzlich gehen wir von der Formel F = (AB²)/(2µ) aus.
Umgestellt ergibt sich daraus: B = ((2Fµ)/A)^0.5
Wenn wir von einem Radius von 1cm und der geforderten Kraft ausgehen ergibt sich für B = 154,9mT. Wenn du eine einfache Zylinderspule bauen willst, fällt die Flussdichte zu den Enden der Spule auf 50% ab. Das heißt man sollte hier mit rund 300mT rechnen. Mit einem Topf- oder E-Kern verhinderst du das.

Aber alles weitere ist viel zu offen. Du musst erst mal definieren was du da bauen willst. Ich kann hier lange rumrechnen, wenn ich deine Möglichkeiten und Anforderungen nicht kenne.

ZB wird dieses „50 Hz gepulst“ immer mysteriöser. Ich muss wissen wie du den Magneten versorgen willst. Wenn du ein 50:50 PWM mit 50Hz ausgibst, stehen an dem Magneten nur noch 12V! Deutlicher unterschied zu 24V Versorgung.
Außerdem kannst du auf dem Volumen keine 100W verbraten. Die Wicklung, die du auf den angegeben Kern bekommst, wird gut gekühlt maximal 10W verkraften. Vergossen vielleicht auch noch 20W. Aber auch hier richtet sich das Leistungsspektrum wieder nach der Anwendung. Kurzzeitig kannst du da auch noch Faktor 10 raus holen.

Thor

#5

Hallo,

dann beschreib ich mal die Anwendung. Also der E-magnet steht fest an einer Position (als Stator). Der E-magnet mit Kern steht senkrecht von vorne gesehen. Über und Unter den Enden des Kern laufen (rotieren) zwei Dauermagneten auf zwei Scheiben (Rotoren) vorbei. Es soll quasi eine Drehbewegung durch den E-Magneten auf die Rotoren ausgeübt werden. Befinden sich die Dauermagneten in einem erreichbaren Abstand vom E-magneten so werden sie beschleunigend angezogen. bis sie sich direkt drüber und drunter befinden. Nun muss der E-magnet im richtigen mOment abgeschaltet werden damit der vorher durch die beschleunigung erzeugte Schwung erhalten bleibt und die Scheiben weiter drehen. Die 50 HZ Pulsung entsprechen quasi einer Drehzahl von 3000/min. Das Verhältnis (PWM) von an (24V) zu aus (0V) soll beispielsweise 9:2 sein (um den Dauermagnet über den E-magnet drüber laufen zu lassen).
Ich bin kein E-techniker, wenn ich was unverständlich erkläre, dann bitte ich um Nachsicht.

Gruß d-star

#6

Hallo,
was genau spricht dagegen, einen simplen Elektromotor zu verwenden? Mit wesentlich höherem Wirkungsgrad? Und Dir ist auch klar, dass die Drehzahl nicht konstant ist? Und dass Du erstmal irgendwie ‚anfahren‘ musst - und das auch noch synchron? Und dass Du wegen der nicht konstantern Drehzahl in irgendeiner Weise (Sensor) feststellen musst, wann GENAU der Magnet ein- und ausschalten muss? Und dass auf diese Weise niemals ein Luftspalt von Null entsteht?

Du siehst: das Problem ist wieder mal wesentlich größer, als Du Dir das gedacht hast. Nur einfach einen Magneten berechnen führt zu gar nichts.

Btw., ein Perpetuum Mobile wird das auch auf diese Weise nicht. Nur für den Fall.
Gruß
loderunner

#7

Hallo loderunner,

was spricht gegen einen E-motor ? Das wird ein Versuchsaufbau für einen Magnetmotor ,darum.
Dass die Drehzahl nicht konstant ist und dass ich erstmal anfahren muss ist mir bewusst und in meinem Aufbau auch schon integriert.Und auch die Ein-Aus-schaltvorgänge werden über Hallsensoren vorgegeben.Und einen Luftspalt von Null will ich ja gar nicht haben, ich hab da mehrer verschieden Abstände. Da ist schon alles bedacht. Mir fehlt halt nur noch die richtige Spule damit ich ca 300N bei luft Null habe. Dass mit zunehmendem Abstand die Kraft quadratisch Abnimmt ist mir schon bewusst.
Das mit den 300N hab ich halt so vorgeben weil meine Permanentmagnete auch fast diesen Wert bei 0mm Abstand haben.
Aber ich will und kann hier nicht alles verraten von meinem Aufbau.

Gruß D-star