Spulen-Durchgänge in meinem Puls-Motor-Sandbox (Magnet-Induktions-Test)

Hook

Ich wollte, dass diese stationären Spulen ein echtes Magnetfeld aufbauen, damit jeder Spulendurchgang wie ein Permanentmagnet wirkt, der auf einen anderen Magneten trifft. Hier ist, was passiert ist, als ich acht bifilare Spulen in Reihe gepulst habe.

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Ich habe den 6-Magnet-Elektromagnet-Rotor per Hand angedreht, während der Signalgenerator den äußeren 8-Spulen-Stator von 400 Hz bis runter auf 100 Hz angesteuert hat. Die Spannung stieg von 12 V auf 30 V und der Strom ist nie über 130 mA gekommen. Eine Spule zeigte Nord, die nächste Süd – alles direkt aus den Spulen selbst erzeugt.

What you'll learn

Wie Frequenz, Spannung und Spulen-Polarität die Stärke des Feldes bei jedem Spulendurchgang beeinflussen. Warum manche Spulen Nord/Süd umdrehen, wenn gebrauchte Teile entgegengesetzte Wicklungen haben. Und was nötig ist, um eine transformatorähnliche Induktion zu bekommen, wenn die Rotorspulen an den energisierten Statorspulen vorbeifliegen.

From the bench

Die Statorspulen sind alle bifilar. Die Ansteuerungshälfte verwendet 26er Draht als dünnsten Querschnitt. Ich habe bei 400 Hz angefangen, bin in 10-Hz-Schritten runtergegangen und habe den Rotor nach jeder Änderung kurz angedreht. Bei 300 Hz und 20 V zog er 50 mA. Bei 200 Hz waren es 60 mA. Bei 25 V und 150–200 Hz stieg der Strom auf 80 mA. Bei 30 V erreichte er 130 mA und ich konnte spüren, wie die Felder stärker wurden.

Der Testmagnet zeigte ein klares Nordfeld auf einer Spule und Süd auf der benachbarten. Das bewies, dass der Magnetismus nicht von der Welle oder den Rotormagneten ausging – er wurde direkt in den Spulen durch das Pulsen erzeugt.

How it works / what we changed

Ich habe die acht äußeren Spulen in Reihe gelassen, mit einem Trigger-Strang bereit für den Fall, dass ich den elektromagnetischen Rotor austausche. Das Ziel blieb einfach: Die stationären Spulen sollten bei jedem Durchgang genug Magnetismus aufbauen, damit die Permanentmagnete und Induktionsspulen des Rotors mit Kraft reagieren. Niedrigere Frequenz schien zu helfen, dass das Feld „aufpufft“, aber bei 100 Hz blieb der Rotor manchmal stehen – der Abstand ist also noch ein Thema. Auf einer anderen Werkbank hatte ich Spulen, die sich fast berührten, mit Eisenpulver-Kern – das hat mir über tausend Volt bei den Induktionsdurchgängen geliefert, auch wenn der Strom durch den 32er Draht winzig war.

Magnet induction

Wenn eine der Induktionsspulen an den Spulen mit dem starken Feld vorbeikommt, sollten sie blitzschnell eine transformatorähnliche Spannung erzeugen. Das ist die Magnetinduktion, die ich suche. Auch wenn es nur 10 Milliampere bei tausend Volt sind, kann man damit brauchbare Arbeit verrichten. Das primitive Messwerkzeug musste genau mittig sitzen, um das Feld zu lesen, aber Nord- und Südpol waren eindeutig. Der Plan ist, dieses Feld zu vergrößern, damit jeder Spulendurchgang einen sauberen Induktionsimpuls erzeugt, ohne dass die Rotormagnete die ganze Arbeit machen müssen.

Electric coil

Alle acht Statorspulen sind bifilar und in Reihe geschaltet. Die Ansteuerungshälfte enthält ziemlich dünnen 26er Draht. Ich habe sie mit dem Signalgenerator gepulst und beobachtet, wie die elektrische Spule selbst zum Magneten wird. Bei 20–30 Volt und unter 130 mA gab es klares Nord auf einer elektrischen Spule und Süd auf der nächsten. Der Polaritätswechsel kam von den entgegengesetzten Wickelrichtungen der gebrauchten Spulen. Genau diesen elektrischen Spulen-Magnetismus brauche ich, damit der Rotor die Statorspulen bei jedem Durchgang wie Permanentmagnete behandelt.

Electric range coil top

Ich hatte dieses Mal keine echte Elektroherd-Spule auf der Werkbank. Das Nächste war die dicke 32er-Spule mit Eisenpulver-Kern, die ich immer wieder von der anderen Werkbank erwähne. Die wiegt etwa anderthalb Pfund und kann bei Induktionsdurchgängen über tausend Volt Gleichspannung erzeugen. Durch 32er Draht kann man nicht viel Strom schicken, sonst verbrennt der Draht, aber selbst kleiner Strom bei hoher Spannung hat ordentlich Wumms. Die Electric-Range-Coil-Top-Idee funktioniert nach dem gleichen Prinzip – eine große, schwere Spule, die das Pulsen aushält und trotzdem starke Felder bei jedem Durchgang liefert. Ich werde wahrscheinlich beim nächsten Durchgang eine einbauen und vergleichen.

Builder checklist

• 6-Magnet-Elektromagnet-Rotor ausgewuchtet auf der Welle
• 8 bifilare Statorspulen in Reihe geschaltet (26–32 Gauge Bereich)
• Signalgenerator für 100–400 Hz Rechtecksignal
• Einstellbares DC-Netzteil 12–30 V, mA-Monitor
• Hand-Antrieb oder lager mit geringer Reibung für erste Tests
• Kleiner Magnet oder Gauss-Messgerät zum Prüfen von Nord-/Südfeldern an jeder Spule
• Trigger-Strang bereit für späteren Reed- oder Hall-Schalter
• Wickelrichtung bei jeder Spule notieren, um unerwartete Polwechsel zu vermeiden

Troubleshooting

Bei 100 Hz blieb der Rotor manchmal stehen – wahrscheinlich Spulenabstand oder Timing. Wenn nur drei oder vier Spulen ein Feld zeigen, Serie-Verdrahtung und Verbindungen prüfen. Felder zu schwach? Spannung erhöhen, aber Strom beim dünnen 26er Draht im Auge behalten. Entgegengesetztes Nord/Süd bei benachbarten Spulen bedeutet meist, dass eine Spule rückwärts gewickelt ist. Das primitive Messwerkzeug muss genau in der Mitte der Spule sitzen, um etwas Sinnvolles zu messen.

Safety

Bei diesen frühen Sandbox-Tests Spannungen unter 30 V halten. Dünner 26er und 32er Draht wird schnell heiß, wenn zu viel Strom fließt – unter 150 mA bleiben, bis richtige Sicherungen eingebaut sind. Rotor per Hand in der Nähe starker Felder drehen kann Finger einklemmen. Immer das Netzteil ausstecken, bevor Spulen berührt oder Abstände verändert werden. Hochspannungs-Induktionsspitzen (auch bei kleinem Strom) können trotzdem einen unangenehmen Schlag geben, wenn man die Ausgangsleitungen berührt.

FAQ

Warum zeigte eine Spule Nord und die nächste Süd?

Die gebrauchten Spulen waren in entgegengesetzter Richtung gewickelt. Das Pulsen hat sie trotzdem magnetisiert, aber die Polarität hat sich umgedreht.

Wie tief kann man die Frequenz runterfahren?

Ich bin bis 100 Hz gegangen. Darunter blieb der Rotor in dieser Aufbau stehen. Engerer Spulenabstand oder Kerne helfen.

Hast du über tausend Volt gesehen?

Nicht an diesem Tisch, aber die 32er Eisenkern-Spule auf der anderen Werkbank schon bei ähnlichen Induktionsdurchgängen. Der Strom bleibt winzig.

Können diese Spulendurchgänge wirklich Permanentmagnete ersetzen?

Das ist das Ziel. Wenn das Feld weit genug aufpufft, reagieren die Rotormagnete und Induktionsspulen auf die Statorspulen genau wie auf Neodym-Magnete.

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