9N12P 20,16mm/10mm Kreuztest

© Dr. Ralph Okon 01032006

Motorenseite

	Im Zuge des geplanten Vergleiches von Motoren mit 10mm hohen Statoren mit unterschiedlichen Durchmessern wurde ein 20,16/10 fertiggestellt. Hier liegt der fertige Motor auf einem 675/25er Stator. Näheres zu diesem Motor findet sich hier. Joerg Paysen hatte diesen Bausatzmotor aufgebaut und wir wollten jetzt sehen, welchen Einfluß die Bewicklung und die Magnetstärke auf die Motordaten haben.
	Hier liegen die beiden Motoren demontiert nebeneinander. Mein Motor ist aufgrund der "überstabilen" Ausführung der Drehteile und des höheren Kupferfüllgrades ca 5g schwerer als sein Kontrahent. Beide Motoren sind als 9N12P in Sternschaltung ausgeführt und dementsprechend ABCABCABC bewickelt. Während Joergs Motor im 1-4-7 Modus gewickelt wurde, habe ich den 1-2-3 Modus verwendet.
	Die beiden Glocken nebeneinander. Während ich 24 gebogene 5x5x1,2mm große N52 Magneten zu 12Polen kaskadiert habe, arbeitet Joergs Motor mit 12 einteiligen 10x 5 x 1,5 mm großen Magneten in N45. Die Rückschlußdicke beträgt bei Jörgs Motor 0,5mm, meiner hat 0,8mm (und besteht den "stecknadeltest trotzdem nicht. Da die Magnete bei beiden Motoren die gleiche Breite haben, ist die Abdeckung mit knapp über 90% bei beiden annähernd gleich. Die gebogenen Magnete gestatten es allerdings, den Luftspalt kleiner aufzubauen. eine genaue Messung war mir hier wegen des engen Radius nicht möglich.
	Die bewickelten Statoren. Die Lagerung ist bei meinem Motor mit einem kräftigen Bundlager direkt in der Statorbohrung ausgeführt, während beim Bausatzmotor ein deutlich kleineres Lager in einem Lagerträger sitzt. Auf Joergs Motor sind 9 Windungen mit 0,6mm Draht aufgebracht. Meiner hat 8 Windungen mit 0,75er Draht. Der Füllgradvergleich hat ein sehr deutliches Ergebnis: 7,069mm2 Kupfer je Nut bei meinem und nur 5,086mm2 Kupfer je Nut in Joergs Motor. Das ist ein Unterschied von immerhin 40%, der sich selstverständlich so auch im Ohmschen Wicklungswiderstand wiederfindet.

Die Kombination der beiden Statoren mit den beiden Glocken ergibt 4 verschiedene Motoren. Hier zunächst die beiden verschiedenen Statoren Kombiniert mit der Glocke mit den stärkeren aber dünneren gebogenen Magneten und dem 0,3mm dickeren Rückschluß:
Jetzt die beiden verschiedenen Statoren kombiniert mit der Glocke mit den schwächeren aber dickeren einteilgen geradem Magneten und dem 0,3mm dünneren Rückschluß:
Das ganze in ein Leistungsdiagramm umgesetzt.

Dateninterpretation:

1. Wirkungsgrad
Die gemessenen Daten zeigten in der Plausibilitätsprüfung eine sehr gute Konsistenz.
Der erreichte maximale Wirkungsgrad der Motoren scheint relativ unabhängig vom Magnetsystem zu sein.
Die errechneten Differenzen zwischen verschiedenen Glocken sind marginal.

2. Drehzahlsteifigkeit und Leistungsbereich
Diese Parameter sind ganz eindeutig abhängig von Füllgrad bzw. Innenwiderstand und somit von der Bewicklung.
Hier scheint das Magnetsystem sehr wenig Einfluss zu haben.

3. Drehzahlbereich
Grundsätzlich ist die Motordrehzahl bekanntermaßen abhängig von der gewählten Windungszahl.
Ein stärkeres Magnetsystem führt zu einer signifikanten Absenkung der Drehzahl. Das bestätigt nebenbei das im Test einer Halbach-Magnetkonfiguration am Ditto gefundene Ergebnis nochmals.

4. Drehmoment
Das stärkere Magnetsystem hat bei der gleichen Bewicklung ein deutlich stärkeres Drehmoment (vgl. Mv und Ke in den Daten).

Zusammenfassung:

Es scheint, als ob die Bewicklung über maximal erreichbaren Wirkungsgrad, Drehzahlbereich, Steifigkeit und Leistungdurchsatz des Motors entscheidet.
Das Magnetsystem ist sehr wichtig für Drehzahl und vor allem für das erreichbare Drehmoment.

Insgesamt scheint sich der Mehraufwand einer "Extrembewicklung" eindeutig zu lohnen!

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