Ich habe endlich Wirbelströme in meinem Puls-Motor-Setup gemessen

Hook

Ich wollte Wirbelströme sehen, ohne einen komplett neuen rotierenden Scheiben-AC-Generator zu bauen. Deshalb habe ich die Aluminiumscheibe stationär auf meinem Puls-Motor belassen und die Magnete darunter rotieren lassen. Die Pickup-Spulen lieferten kleine, aber messbare Spannungen und die Ergebnisse fühlten sich wie ein Erfolg an.

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Ich habe einen Axial-Flux-Puls-Motor aufgebaut, mit einer stationären Aluminiumscheibe oben drauf und zwei Spulen, die gerade außerhalb des Hauptmagnetfeldes, aber im Bereich der Wirbelstromfelder positioniert waren. Wir haben die Spannung mit eingelegter Scheibe gemessen, sie entfernt, einen Plastikabstandshalter eingesetzt und verschiedene Rotormagnete ausprobiert. Die Scheibe blieb größtenteils ruhig, während die Magnete darunter rotierten.

What you'll learn

Du siehst echte Werkbank-Messwerte von 0,7 V bis etwa 3 V, je nach Luftspalt und Spulenposition. Wir sprechen darüber, wie das Aluminium die Permanentmagnete jocht, warum das Verschieben der Spulen an den Rand die Spannung erhöht und was passiert, wenn man die Antriebsspule umdreht, damit der Motor rund läuft.

From the bench

Der Motor verwendet eine Mischung aus 0,2-mm-, 0,4-mm-, 0,65-mm- und 0,8-mm-Draht (32, 26, 22 und 20 Gauge). Die Pickup-Spulen sind 32 und 26 Gauge in Reihe geschaltet und gehen über einen Brückengleichrichter, weil die Spannung Wechselstrom ist. In einem Test hat eine kleine LED über einen zufälligen Widerstand, den ich auf dem Tisch fand, geleuchtet. Die Antriebsseite ist eine Tri-Coil-Anordnung und ich musste das Ganze umdrehen, damit die Leistung in den Tisch statt in die falsche Richtung ging.

How it works / what we changed

Statt die Aluminiumscheibe zu drehen, habe ich sie fixiert und die Magnete darunter rotieren lassen. Dadurch entstehen sich ändernde Magnetfelder, die in der stationären Scheibe Wirbelströme induzieren. Die Spulen nehmen eine kleine induzierte Spannung von diesen Strömen auf. Ich habe die großen Magnete gegen einen Sechspositionen-Fate-Magnetrotor getauscht, der letztendlich auf drei Polen lief. Außerdem habe ich das blaue 3D-gedruckte Teil entfernt, um alles näher zusammenzubringen. Die Scheibe hat eine winzige Bewegung, aber der blaue Tape-Marker zeigt, dass sie ziemlich ruhig bleibt.

Aluminum disc pulse motor

Ich habe einen Aluminiumscheiben-Puls-Motor-Ansatz ausprobiert, indem ich die Scheibe stationär oben auf dem rotierenden Magnetrotor gehalten habe. Mit einem Viertelzoll Aluminium zwischen den Magneten und den Spulen haben wir trotzdem Spannung gesehen, auch wenn sie niedrig war. Als ich die Scheibe entfernt und durch einen 1/16-Zoll-Plastikabstandshalter ersetzt habe, sprang die Ausgangsspannung hoch, weil der Joch-Effekt des Aluminiums wegfiel. Die Scheibe selbst blieb größtenteils still, während die Magnete darunter bewegten – das fühlte sich einfacher an, als einen komplett neuen rotierenden Scheibenaufbau zu bauen.

Pickup coil eddy current

Mein Pickup-Spulen-Wirbelstrom-Setup bestand aus zwei Spulen (32 und 26 Gauge) in Reihe, die oben auf der Aluminiumscheibe oder dem Plastikabstandshalter lagen. Wir haben etwa 0,7 V mit eingelegter Scheibe gemessen und bis zu 1,5 V, als ich die Spulen über den Rand gezogen habe. Ohne Aluminium stieg die Anzeige auf etwa 3 V beim kleineren Abstand, was zeigt, dass die Magnete mehr beitrugen, als ich zuerst dachte. Selbst bei 0,007 V in einer Konfiguration habe ich es noch als Erfolg gewertet, weil die Spulen eindeutig auf das bewegte Feld durch die Scheibe reagierten.

Builder checklist

• Stationäre Aluminiumscheibe (ca. 1/4 Zoll dick) oberhalb des Magnetrotors montiert
• Zwei Pickup-Spulen (32 ga + 26 ga) in Reihe, platziert knapp außerhalb des direkten Magnetfeldes
• Brückengleichrichter am Pickup-Ausgang, weil die Spannung Wechselstrom ist
• Fate-Magnetrotor oder ähnlich, läuft auf drei statt sechs Polen
• Antriebsspule umgedreht, damit die Leistung in die richtige Richtung fließt
• Plastikabstandshalter für Vergleichstests bereit
• Multimeter oder Oszilloskop, um die Spannung zu beobachten, während die Spulenposition zum Rand hin angepasst wird

Troubleshooting

Wenn die Spannung fast null ist, prüfe, ob die Spulen nicht zu weit vom Wirbelstromfeld entfernt sind. Ich musste die Antriebsspule umdrehen, weil die ganze Leistung in den Tisch statt in den Rotor ging. Als die magnetisch geneigten Clips gestört haben, habe ich auf einen anderen Rotor gewechselt. Wenn die Scheibe zu stark wackelt, klebe sie leicht mit Tape fest, damit sie ruhiger bleibt, aber minimale Bewegung noch möglich ist. Niedrige Werte wie 0,007 V lassen sich verbessern, indem man die Spulen zum äußeren Rand schiebt oder den Luftspalt verringert.

Safety

Finger vom rotierenden Rotor und den Magneten fernhalten. Die Spannungen sind hier niedrig, aber die Schaltung verwendet trotzdem einen Brückengleichrichter und in manchen Tests Kondensatoren. Auf heiße Spulen auf der Antriebsseite achten. Immer den Strom abschalten, bevor Drähte bewegt oder der Rotor gewechselt wird. Die Sechskantmuttern sind klein – darauf achten, dass sie fest sitzen, damit nichts wegfliegt.

FAQ

Kommt die Spannung wirklich von den Wirbelströmen oder einfach nur von den Magneten?

Beides spielt eine Rolle. Mit eingelegter Aluminiumscheibe und einem Viertelzoll Abstand ist der Joch-Effekt stark und wir haben etwa 0,7 V gesehen. Ohne Scheibe und bei kleinerem Abstand gab es ca. 3 V, also tragen die Magnete mehr bei, als ich zuerst angenommen habe. Dennoch zeigt der Unterschied bei vorhandener Scheibe, dass die Wirbelströme Arbeit leisten.

Warum ist die Ausgangsspannung so niedrig?

Wir haben dünnen 32- und 26-Gauge-Draht mit einer bescheidenen Anzahl von Windungen verwendet. Die Spulen sitzen bewusst knapp außerhalb des stärksten Feldes. Das Verschieben weiter über den Rand hat die Anzeige auf 1,5 V erhöht, aber der ganze Aufbau ging mehr darum, das Konzept zu beweisen, als nutzbare Leistung zu erzeugen.

Kann das einen Kondensator laden?

Ich habe darüber nachgedacht, den gleichgerichteten Ausgang an einen Kondensator zu legen, aber die Spannungen blieben in den meisten Tests zu klein. Die LED hat über einen zufälligen Widerstand geleuchtet, also gibt es echten Strom – nur nicht viel.

Muss sich die Scheibe drehen?

In diesem Aufbau habe ich sie absichtlich stationär gehalten. Sie bewegt sich ein winziges bisschen, aber das blaue Tape zeigt, dass sie größtenteils fix bleibt, während die Magnete darunter rotieren. Das hat das Experiment deutlich einfacher gemacht als den Bau eines vollen rotierenden Scheibengenerators.

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