Das Wettringer Modellbauforum

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Da wird der Johannes sich ja freuen

Hallo Philippe,

erst einmal: ich bin immer wieder begeistert, mit was für knackigen Themen sich heute Studies und Unis befassen. Zu meiner Zeit (ein gefühltes Jahrhundert her) wurde man noch in Aachen zum Weltmeister im Lösen dreidimensionaler Integrale ausgebildet. So man den Quatsch überlebte, verließ man die Uni und scheiterte im realen Leben bereits beim Öffnen der ersten Flasche Bier...

Zum Thema peizokeramische Antriebe:
Prinzipiell sind die Dinger eine Wucht und prädestiniert für alle Mikromechatronischen Anwendungen sowie Applikationen der Medizintechnik etc.
Grundsätzlich ist ein Einsatz im Modellbau insbesondere in allen Miniaturbereichen vorstellbar. Hierzu gehören auch jede Form von Stellantrieben.
Ein paar Beispiele:
- Radarantrieb
-Wehende Fahnen
- Bewegte Ladebäume
- Türen, Klappen

Im direkten Vergleich mit jeder Art elektromagnetischer Antriebe sehe ich dennoch einige Handicaps:
- Vergleichsweise hoher Preis
- Vergleichsweise geringe Energiedichte
- Erfordernis einer Regelelektronik (im Vergleich zu Gleichstrommotoren)

Spätestens jedoch, sobald die Chinesen auf den Zug springen und die Teile inklusive Mikro-Controller für 3 Euro auf den Markt werfen, werden sie flächendeckend von Modellbauern eingesetzt werden.
Nimmt man das Beispiel permanenterregter Synchronmotoren (sogenannte Brushless), dann sieht man, dass der Modellbau durchaus früher Vorreiter für neue Technologien sein kann, die erst Jahre oder Jahrzehnte später im Automotive-Business Einzug halten.

Viel Spaß noch bei Eure Arbeit,
Johannes

Hallo Philippe,

es hat ein wenig gedauert - aber hier einmal ein paar Antworten:

• Gleichstrommotoren können ohne jede Zusatzsteuerung oder Regelung an Gleichstrom betrieben werden. Sie verfügen über einen Stator aus permanentmagnetischem Material und einem Rotor, auf dem eine Kupferwicklung ein ständig wechselndes Magnetfeld erzeugt. Damit dies funktioniert, wird der Rotor über Schleifkontakte (sogenannte Bürsten) mit der Gleichspannung versorgt. Je nach Rotorstellung wechselt alle 180° die Polarität der Gleichspannung.
  Solche Gleichstrommotoren waren bis vor wenigen Jahren absolut dominant in allen kleinmotorischen Anwendungsbereichen, beginnend bei sämtlichen Spielzeugen über kleine Haushaltsgeräte bis hin zu 70 Stück pro Luxusauto.
  
  
• Vor wenigen Jahren kamen sogenannte Brushless-Motoren auf und gewannen binnen lürzester Zeit immense Beliebtheit im Modellbau. Dies sind permanenterregte Synchronmaschinen, die im Grunde genommen sehr ähnlich zu den schon lange genutzten Schrittmotoren (CNC-Maschinen) arbeiten. Der große Vorteil gegenüber Gleichstrommotoren liegt in dem völlig verschleißfreien Betrieb. Das permanente Magnetfeld wird wahlweise im Stator oder im Rotor über Fetsmagnete erzeugt. Durch Einsatz von Neodym-Magneten mit höchster magnetischer Energiedichte (gewonnen aus "Metallen seltener Erden") bringen die Motoren eine bis zu zwanzigfach höhere Leistung als gleichgroße/gleichschwere Gleichstrommotoren.
  Da sich allerdings die Materialversorgung bei seltenen Erden zunehmend zu einem Politikum entwickelt (Monopolstellung Chinas), beginnen beispielsweise Automobilhersteller im Sektor Elektromobilität Alternativen zu favorisieren. Hierzu gehört insbesondere die fremderregte Synchronmaschine.
  
  
• Piezo-Motoren basieren auf dem Grundprinzip von Piezokristallen / Piezomaterialien. Diese erzeugen bei Einwirkung einer mechanischen Kraft eine elektrische Spannung, bzw. umgekehrt: sie entwickeln eine mechanische Kraft, so man eine Spannung anlegt.
  Die Kräfte (und Bewegungen) von Piezoelementen liegen in sehr kleinen Bereichen. Dafür sind diese Elemente auch winzig. Somit kommen Piezo-Motoren vor allem für mikromechanische Anwendungen in Frage.
  Das Ganze funktioniert aber nur, wenn man permanent an mehrere dieser Kristalle kurze Spannungsimpulse anlegt. Genau dafür braucht es eine ausgefeilte Mikrocontrollerschaltung. All dies ist nicht ganz unähnlich dem Controller-Prinzip von Brushless-Motoren, bei denen über den Regler drei sinusförmige Spannungskurven generiert werden.
  
  
• Unter Energiedichte versteht man das Verhältnis von abgegebener Energie (Leistung) gegenüber dem Gewicht oder der Baugröße der Maschine. Oft spricht man auch von "spezifischer Leistung".
  Beispiel: Ein Formel 1 hat bei 600 kg etwa 900 PS. Ein Golf liegt bei z. B. 150 PS und einem Gewicht von 1500 kg. Damit hat ein Formel 1 gegenüber dem Golf eine 15fach höhere spezifische Leistung.
  "Energiedichte" gegenüber "spezifischer Leistung" wird benutzt, wann immer der phsikalische Parameter Energie eine Rolle spielt, beispielsweise bei Akkus, Magneten oder Kraftstoffen.
  
  
• Konkrete Anwendungen für piezokeramische Motoren habe ich gerade nicht im Kopf. Ich meine aber mich zu erinnern, dass sie insbesondere im Bereich der Medizintechnik attraktive neue Möglichkeiten eröffnen.
  Prinzipiell gilt: Piezo-Motoren kommen dann in Betracht, wenn kein Platz vorhanden ist. Sobald man Leistung benötigt, macht es wenig Sinn.
  
  
• Bislang verwendet man für kleinste Anwendungen im Modellbau fast ausnahmslos winzige Gleichstrimmotoren, oft sogenannte "Glockenankermotoren". Ein gutes Sammelsurium kann man sich bei www.sol-expert.de ansehen.

Ich hoffe dies hilft wenigstens ein klein bisschen weiter.
Gruß,
Johannes

Geht es um genau diesen Motor auf dem Cent stück den Ihr entwikelt habt ?

Genau diese könnte ich tonnenweise für den Modellbau brauchen . sei es um ne Tür auf/zu zumachen oder den Kofferraumdeckel eines Autos .

Wenn man die Drehenste stange noch länger machen könnte kann man sie auch für Kleine Kräne nehmen . Das einsatzgebiet wäre da sehr groß im Modellbau !

Lg Daniel