Sähkömoottori, magneettivuo, kommutaattori

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Tässä kun joutoaikana ja yön hämärissä alkoi vaivaamaan kestomagneetit. Ja sähkömoottorien rakenne. Lieneekö oluella osuutta asiaan..

Sähkömoottorissa ankkurilla olevan magneetin ja staattorinkentän magneetin välillä syntyy vetovoima, joka sopivasti katkottuna saa aikaan ankkurin pyörimisen.

Sopiva katkominen tehdään kommutaattorilla. Puhutaan siis perus DC koneesta, jossa on hiilet. Vaikkapa porakone, tuulilasinpyyhkijät, jne.

Homma menee siis näin: Sähkö muutetaan magneettivuoksi käämityksellä, ja saatu magneettisuus saa aikaan liikkeen.

Sitten se ajatus: Miksi ei katkota magneettivuota samaan tapaan kuin hiilillä ja kommutaattorilla sähkövirtaa?
Voitaisiinko rakentaa ankkuri, jossa käämitys on korvattu dynamolevyllä, ja kommutaattori kääntääkin suoraan magneettikentän sopivaan asentoon staattorin kenttään nähden? Staattori täytyisi rakentaa myös niin, että magneettipiiri sulkeutuu. Dynamolevystä siis.

Käämityksen voisi sitten sijoittaa pelkästään staattorille.

Pysyikö kukaan kärryillä? Olisi helpompi piirtää kuin kirjoittaa.

Sivut

Kommentit (17)

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007

Tajuan suunnilleen, mitä ajat takaa. Mutta sen magneetin tai magneetivuon kääntäminen vaatii ainaa voimaa ja moottorin hyötysuhde tipahtaisi hyvin pieneksi.

Kun selailet nettiä, niin näitä kestomagneettimoottorin keksijöitä (jossa sekä staattori että roottori ovat kestomagneetteja) on pilvin pimein, mutta yhtään toimivaa ei vielä ole. Idea kaatuu siihen, että kestomagneettikentän suunnan kääntäminen vaatii aina voimaa ja tehoa enemmän kuin moottorista saadaan ulos, tehtiinpä se millä konstilla tahansa.

Vierailija

joo, juutuubissa on kyllä xxxx määrä kaikenlaista videota. Ratoja, kiihdyttimiä, moottoreita, resonaattoreita, jne. Kaikissa kuitenkin se sama moka: vuon katkaisu tai magneettien loitontaminen toisistaan vie energiaa vähintään saman verran, kuin on saatu syntymään.

Ajatus tässä oli saada pysyvästi "vetotila" päälle staattorin ja ankkurin välille. Kuten käämityksellä toteutetussa moottorissakin. Pointtina lienee se, että pystyykö aksiaaliseen keskipisteeseen nähtynä samainen magneettivuo vetämään itsensä irti ollessaan vektorillisesti lähempänä keskipistettä. Eli siis kommutaattoriin vaikuttava magn. voima vs staattorin magn. voima.

Miten tähän muuten lisätään kuva? vai saako tähän lisättyä muuten kuin ajamalla sen nettiin jonnekin jemmaan ja sitten vaan osoite tähän

Vierailija

Tuossa kommutaattorin ilmaraossa on on magneettivuon tiheys ja siten tangentiaalinen voima sen verran isompi kuin roottorin varsinaisessa ilmaraossa että molemmissa vaikuttaa sama momentti.

Vierailija

Magneettiseen vetovoimaan perustuvat moottorit ovat itseasiassa aika huonoja hyötysuhteeltaan ja voimaltaan. Vetovoima syntyy siitä, että raudan magneettinen reluktanssi (vastus) on pienempi kuin esimerkiksi ilman, ja magneettikenttä pyrkii pienimpään mahdolliseen reluktanssiin joten rauta tavallaan "kelluu" kohti magneettia ja sen tiheintä vuonkohtaa, samalla myös muokaten magneettikentän muotoa koska raudassa magneettivuo voi edetä tiheämpänä. Samasta syystä, jos magneetin ympärille sirotellaan rautaviilajauhoa, nämä rautahituset kerääntyvät yhteen ja muodostavat käytäviä joihin magneettivuo keskittyy, ja tästä on syntynyt käsitys magneettivuosta eräänlaisina viivoina vaikka vapaana kulkiessaan se on tasaisesti vaimeneva kenttä.

Jos rauta upotettaisiin aineeseen jolla on vielä pienempi reluktanssi, rauta "kelluisi" magneetista poispäin.

Nykyään yleisin moottorityyppi perustuu dipolimomenttiin jossa roottorin magneettidipoli pyrkii asettautumaan samaan suuntaan staattorin magneettidipolin kanssa, ja staattorin kenttä kääntyy ympäri. Dipolimomentti on voimakkaimmillaan silloin kun roottorin ja staattorin kentät ovat 90 astetta toisistaan jäljessä. Kuormittamattomana roottori pyörii samaa tahtia kentän kanssa, ja kuormitettuna se alkaa jäädä jälkeen jolloin dipolimomentti aiheuttaa akselille vääntöä.* Tämä oli 1800 luvun loppupuolen suuri keksintö sähkömoottorien saralla, ja jonka ansiosta sähkömoottorista varsinaisesti tuli hyödyllinen laite eikä pelkkä jännä lelu.

Yleensä kuitenkin tämäntyyppisissä moottoreissa suurin jättämä on luokkaa 5 - 10% koska yleisin moottorityyppi, ns. oikosulkumoottori, perustuu induktioon joka heikkenee mitä suurempi kulmaero staattorin kentän ja roottorin käämin välillä on. Kommutoiduissa sähkömoottoreissa voidaan hyvinkin käyttää 90 asteen jättämää.

Muutamia reluktanssimoottoreita kuitenkin on, kuten esimerkiksi askelmoottorit joissa sekä roottorissa että staattorissa on eräänlainen hammastus, ja muuttamalla hampaiden magnetisointia saadaan roottorin hampaat vetämään staattorin eri hampaita jolloin roottori nykäisee askeleen eteenpäin

*(Tyhjäkäynnillä kommutoitu sähkömoottori kiihdyttää periaatteessa loputtomasti, mutta roottorin käämeihin kommutaation vaihtuessa indusoituu edellisestä magneettikentästä ns. Back-EMF eli vastajännite joka kierrosluvun noustessa pienentää käämin läpi kulkevaa virtaa aivan kuin syöttöjännite laskisi pienemmäksi ja pienemmäksi, tai aivan kuin käämin sähkövastus kasvaisi rajatta, kummin päin vain asian haluaa tulkita, jolloin magneettikenttä heikkenee ja vääntö lähestyy nollaa ja vauhdin kasvu pysähtyy.)

ovolo
Seuraa 
Viestejä5370
Liittynyt7.7.2007
Penttinen
Töhrin paintilla, herjaa, jotta kuvan kokoa ei saa ladattua tähän sivulle.

http://www.kuvatkavereille.fi/show.php/1729_mg.bmp.htm




Mikäli minä osaan tulkita tuota kuvaa oikein, niin roottoriin ei kohdistu tuolla systeemillä mitään vääntöä. Magneettivuo kulkee reitin staattori - roottori -"magneettinen kommutaattori", mutta vetovoima on vain staattorin ja mustaksi piirretyn osan välillä, jotka ovat kiinteitä.

Eli magneettivuo kulkee suunnilleen punaisella piirrettyä reittiä.

Itseasiassa tuo systeemi on magneettinen jarru, eli pyörrevirrat jarruttavat roottorin mahdollista pyörimistä.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5463
Liittynyt16.3.2005

Jos tuon kuvan mukaisen moottorin pitäisi toimia, sähkömagneetti voitaisiin kätevästi korvata kestomagneetilla ja saataisiin ikiliikkuja. Tästäkin voitaneen päätellä, että jotain tuossa on mätää...

Vierailija

juuri noin vuo kulkee. Pointti on siinä, että kommutaattori on kierretty ehkäpä juuri se 90 astetta etuaikaan. (ei ehkä kuvassa näy hyvin) Kuvassa tuo musta on dynamolevyä, ja valkea jotain vähemmän vuota johtavaa. vaikkapa muovia. Mustia "lamelleja" on tietenkin useampia.

Eli vuota katkotaan. Käämiin tulisi siis DC. Todennäköisesti vetävä voima kumoutuu. Vuo on tiheämpää kommutaattorilla, ja harvempaa staattorin ja ankkurin välissä. Vastaavasti aksiaaliseen keskipisteeseen on eri etäisyys.

Edit: Kuva on hieman virheellinen. staattorin pakan pitäisi olla kauempana ankkurin alkupäästä. hevosenkengän muotoinen paremminkin. Piirtelen uudemman kun ehdin.

Vierailija

Ongelmaksi muodostunee se, että roottori pyrkii hakeutumaan siihen asentoon jossa sillä on pienin vastus magneettivuolle. Se ei siis ylitä kommutaation rajaa koska siihen päästäkseen magneettivuon olisi "katkettava" hetkeksi ja magneetti pyrkii vastustamaan tätä.

Tosin sanoen, roottori hakeutuu tasapainopisteeseen joka on puolessa välissä kommutaatio-sektoria. Jos sen pyöräyttää väkisin tästä yli, se pyörii eteenpäin nykimällä kunnes kitka syö energian ja roottori jytkähtää taas paikoilleen.

Jos käämiin laitetaan vaihtovirtaa sopivassa tahdissa niin sitten homma toimii, koska rakenne muistuttaa askelmoottorin toimintaa.

Vierailija

varmastikkin näin käy. Tämä oli tälläinen ajatus magneettivuon kääntämisestä.

No, kun vuota ei voi kääntää, eikä katkaista, niin voisikos sen muuttaa joksikin muuksi, jonka voisi kääntää kommutaattorilla?
Sähköksi?
Taitaa tyssätä taas samaan ongelmaan: Kone jää paikalleen värähtelemään. Koska vuon vaihtelusta tulee sähköä, mutta vuo ei häviä minnekkään. (Nyt oli ajatus siis kestomagneetin avulla tehdystä vuosta)

Täytyykö todeta, että magneettivuo ei pysty muuttumaan miksikään muuksi niin, jotta heikkenisi. Pirullinen tuo magneetti on.

Kiitti ovololle kuvasta

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat