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18N16P4015 mit Halbacharray

Experimentalmotoren

Die 32 auf einem Dummie zum Array angeordneten 4x4x15mm großen N45H Magnete mit gekennzeichneter Polarität.
Leider war es nicht möglich ein 20-poliges array aufzubauen, da die dazu nötigen 3,2x3,2mm großen Magnete nicht verfügbar waren. Der Rückschluß ist in der Dicke auf 0,6mm reduziert.
Dennoch wird der Büroklammertest bestanden.
Rein mechanisch ist es schwierig, ein solches array aufzubauen. Ohne entsprechende Hilfsmittel geht da garnichts.
Die abstossenden Kräfte zwischen den Magneten zu überwinden erfordert viel Kraft und einen sehr genau angepassten dummie.

Saver, Statorträger mit 15x6x5er Lagern, 3mm dicker Aluglockenboden mit 6mm dicker Welle, Statorpaket und Array.

Die Bewicklung erfolgte mit 7Wd 1,0mm im in 6 getrennten "XxX" Gruppen.
Die 7 Windungen wurden gewählt, um eine Vergleichbarkeit mit den Daten eines früher aufgebauten 15mm24p 4x1,25Y herbeizuführen.
Der Füllgrad dieser delta -Wicklung ist besser als der der Y-Wicklung beim 24P-Motor.

Die Bewicklung von vorn gesehen.
Sie wurde im "6 raus-rein-raus +1-zickzack" Modus aufgebracht.

Die 6 Gruppen wurden gemäß 18N16/20P Spezial zum Dreieck verschaltet.

Die Wickelköpfe von der Seite gesehen.
In den Slots sieht man die Schnittkanten des 0,2mm dicken Isolierpapiers.

Das auf dem dummie verklebte Array und der Glockenboden mit verklebter Welle kurz vor der "Hochzeit"

In den Luftspalt wurden 0,2mm dicke Isopapierstreifen eingelegt, um einen gleichmäßigen Luftspalt zu erhalten.
Der Stator ist bereits mit dem Träger verklebt.

Kurz vor dem entgültigen Zusammenschieben. Auf dem 4mm breiten Kleberand ist bereits loctite aufgebracht.

Der Komplette Motor wiegt 220g.

Um die Auswirkungen des arrays vergleichen zu können, habe ich eine 2. Glocke mit einem 1,6mm dicken Rückschlußring und 20P aus den Standardmagneten (5,37 x 1,5 x 15mm) aufgebaut.
Damit ist der Motor um ca. 30g leichter.

Das array gönnt sich unerwartet viel Leerlaufstrom, was, wie sich bei den Messungen zeigte, auch auf den Wirkungsgrad drückt.
Trotz des eigentlich rastarmen 18N16P Schemas ist ein sehr viel ausgeprägteres Rasten feststellbar, als bei einem "18N16P -Normalmotor"!
Das war übrigens der 2. Grund, warum ich die Vergleichsglocke gebaut habe - ich wollte ausschließen, dass es an etwas anderem liegen könnte (es hätte ein Wickelfehler dahinter stecken können), weil der Magnettest keine Fehler aufzeigen konnte.

Auf dem Prüfstand wurden unter anderem die nebenstehenden Daten ermessen.
Die Plausibilitätsprüfung dieser Messwerte ergab gute Übereinstimmung.

Mein (gegenüber dem drive calculator etwas optimistischeres) Motorrechnerklon errechnete daraus für die angestrebten 6s diese Kennwerte.
Interessant ist, daß das KV beider Varianten gleichauf liegt, obwohl der eine Motor 16P und der andere 20P hat!
Grafisch dargestellt ergeben sich diese Kurven:

Der Schnittpunkt der Kennlinien liegt für 6s bei ca. 65A direkt auf der 80%-eta Marke.
Bei ca. 45A und damit bei 1000W P in liegt der Motorwirkungsgrad deutlich über der 80% Marke.
Selbst wenn man 1-2% davon abzieht, sind ausgezeichnete Werte, die erneut die Sonderstellung des Croco im Kreise der Selbstbaumotoren bestätigen!

FAZIT:
Die Verwendung eines Halbacharrays

senkt die Drehzahl deutlich

senkt den Wirkungsgrad bei niedrigen Strömen

erhöht den Wirkungsgrad unter Hochlast (wobei hier der Kurvenschnittpunkt bereits jenseits der Strombelastbarkeit des Wickldrahtes liegt.)

erhöht das Motorgewicht

erhöht die Drehzahlsteifigkeit

Insgesamt ist festzustellen, dass der Einsatz eines Halbach-arrays wie bereits von Helmut Schenk festgestellt nicht unbedingt von Vorteil sein muss.
Die wesentlichen Ergebnisse eines früheren Versuches mit dem Ditto wurden bestätigt.
Ein WUNDERMITTEL zur Verbesserung des Wirkungsgrades ist das Halbach-Array auf jeden Fall nicht!
Inzwischen wurden mit ultrastarken Segmentmagneten vergleichbare Magnetfeldstärken bei kleinerem Gewicht und fast nicht mehr fühlbarem Rastmoment erreicht.

Dennoch wäre imho evtl. ein 20 poliges asymmetrisches array (2,5:1,5) mit 4mm breiten und 2,5mm dicken Haupt- und 2,5mm breiten und 2,5mm dicken Nebenmagneten eine sehr interessante Option.
Die Gesamtdicke dieses Magnetsystems wäre mit 3mm (2,5mm Magnet+0,5mm Rückschluss) nicht größer als das Magnetsystem des "Standard"-Crocos!
Damit würde auch der Aussendurchmesser des Motors nicht weiter anwachsen.
Navigation

	Die 32 auf einem Dummie zum Array angeordneten 4x4x15mm großen N45H Magnete mit gekennzeichneter Polarität. Leider war es nicht möglich ein 20-poliges array aufzubauen, da die dazu nötigen 3,2x3,2mm großen Magnete nicht verfügbar waren. Der Rückschluß ist in der Dicke auf 0,6mm reduziert. Dennoch wird der Büroklammertest bestanden. Rein mechanisch ist es schwierig, ein solches array aufzubauen. Ohne entsprechende Hilfsmittel geht da garnichts. Die abstossenden Kräfte zwischen den Magneten zu überwinden erfordert viel Kraft und einen sehr genau angepassten dummie.
	Saver, Statorträger mit 15x6x5er Lagern, 3mm dicker Aluglockenboden mit 6mm dicker Welle, Statorpaket und Array.
	Die Bewicklung erfolgte mit 7Wd 1,0mm im in 6 getrennten "XxX" Gruppen. Die 7 Windungen wurden gewählt, um eine Vergleichbarkeit mit den Daten eines früher aufgebauten 15mm24p 4x1,25Y herbeizuführen. Der Füllgrad dieser delta -Wicklung ist besser als der der Y-Wicklung beim 24P-Motor.
	Die Bewicklung von vorn gesehen. Sie wurde im "6 raus-rein-raus +1-zickzack" Modus aufgebracht.
	Die 6 Gruppen wurden gemäß 18N16/20P Spezial zum Dreieck verschaltet.
	Die Wickelköpfe von der Seite gesehen. In den Slots sieht man die Schnittkanten des 0,2mm dicken Isolierpapiers.
	Das auf dem dummie verklebte Array und der Glockenboden mit verklebter Welle kurz vor der "Hochzeit"
	In den Luftspalt wurden 0,2mm dicke Isopapierstreifen eingelegt, um einen gleichmäßigen Luftspalt zu erhalten. Der Stator ist bereits mit dem Träger verklebt.
	Kurz vor dem entgültigen Zusammenschieben. Auf dem 4mm breiten Kleberand ist bereits loctite aufgebracht.
	Der Komplette Motor wiegt 220g.
	Um die Auswirkungen des arrays vergleichen zu können, habe ich eine 2. Glocke mit einem 1,6mm dicken Rückschlußring und 20P aus den Standardmagneten (5,37 x 1,5 x 15mm) aufgebaut. Damit ist der Motor um ca. 30g leichter.
	Das array gönnt sich unerwartet viel Leerlaufstrom, was, wie sich bei den Messungen zeigte, auch auf den Wirkungsgrad drückt. Trotz des eigentlich rastarmen 18N16P Schemas ist ein sehr viel ausgeprägteres Rasten feststellbar, als bei einem "18N16P -Normalmotor"! Das war übrigens der 2. Grund, warum ich die Vergleichsglocke gebaut habe - ich wollte ausschließen, dass es an etwas anderem liegen könnte (es hätte ein Wickelfehler dahinter stecken können), weil der Magnettest keine Fehler aufzeigen konnte.
	Auf dem Prüfstand wurden unter anderem die nebenstehenden Daten ermessen. Die Plausibilitätsprüfung dieser Messwerte ergab gute Übereinstimmung.
	Mein (gegenüber dem drive calculator etwas optimistischeres) Motorrechnerklon errechnete daraus für die angestrebten 6s diese Kennwerte. Interessant ist, daß das KV beider Varianten gleichauf liegt, obwohl der eine Motor 16P und der andere 20P hat! Grafisch dargestellt ergeben sich diese Kurven:
Der Schnittpunkt der Kennlinien liegt für 6s bei ca. 65A direkt auf der 80%-eta Marke. Bei ca. 45A und damit bei 1000W P in liegt der Motorwirkungsgrad deutlich über der 80% Marke. Selbst wenn man 1-2% davon abzieht, sind ausgezeichnete Werte, die erneut die Sonderstellung des Croco im Kreise der Selbstbaumotoren bestätigen!