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Forum: Mikrocontroller und Digitale Elektronik Nabendynamo als Motor


Autor: Mark Thalle (bitts)
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Hallo,

hat schon mal jemand einen Nabendynamo als Nabenmotor benutzt?

Meine Idee ist, dass man mit einem Mikrokontroller die Lage des Läufers 
festellen könnte und dann daraus den richtigen Zeitpunkt berechnen 
könnte, um die Spulen zu bestromen. Man müsste natürlich immer wieder 
messen und dabei den Vortrieb unterbrechen, aber so würde ein 
Nabendynamo nicht mehr bremsen, sondern ein paar Watt zum Vortrieb dazu 
leisten.

Autor: Andreas K. (derandi)
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...dafür müsste man aber auch einen Akku mit an Bord nehmen, was das Rad 
schwerer macht und die Existenz des Nabendynamos irgendwie ad-absurdum 
führt.

Autor: Hansilein (Gast)
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das wäre dann wohle ine brushless-dc ansteuerung bldc-regler gibts für 
modellbau.
Aber wo soll der strom herkommen?

Autor: Mark Thalle (bitts)
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Es geht mir mehr ums Ausprobieren.
Es würde mich auch interessieren, wie viel Leistung man aus einem 
handelsüblichen Dynamo herausholen könnte. In meinem Fall wäre es ein 
Shimano DH-3N30

@hansi
Die Motoren im Modellbau haben 3 Spulen und Anschlüsse. Vermutlich ist 
auch die Frequenz der Regler zu hoch.
Beim Nabendynamo hat man leider nur die Enden einer Spule, die man mit 
dem Läufer synchronisieren muss.

Autor: Tec Nologic (tecnologic) Benutzerseite
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Hi,

Du kannst für ein Dynamo keine BLDC Regler nehmen weil der mit 2 Phase 
garnicht laufen kann.

Ein Narbendynamo ist als Motor nicht sehr leistungsstark. Über lege doch 
mal so herrum Wie viel Leistung kann das Dynamo liefern? 10W? 2 
Glühlampen möglicher weise LED's da sind dann 10W extrem viel.

Ich denke mal du spielst mit deiner Frage auf die aktuelen 
Elektrofahrrähder an.

Diese Motoren die dort in der Narbe sind haben in der Regel in dt. 250W, 
was als Nebenantrieb ausreicht.

Die Motoren gibt es im netz und lasen sich im prinzip mit einem 
Modellbau Regler steuern. (Beides Syncronmaschinen).

Lies dir zum verständniss mal ein paar seiten Im netzt zu BLDC Reglern 
durch.

MfG

Autor: Mark Thalle (bitts)
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Dass die BLDC-Regler mit einem Nabendynamo nicht funktionieren, und wie 
die Teile im Modellbau arbeiten, ist mir klar.

Wenn man von der Leistung ausgeht, die ein Nabendynamo abgibt, und davon 
ausgeht, dass er nur eine ähnliche Leistung in mechanische Arbeit 
umsetzen kann, dann wäre das Vorhaben zumindest nicht als ernster 
Antrieb sinnvoll.

Die Motoren im Modellbau bringen bei wesentlich geringerem Volumen viel 
mehr Leistung, als ein Nabendynamo. Vom Volumen des Nabendynamos 
ausgehend, müsste man dem wesentlich mehr Leistung entnehmen können.
Ein anständiger Modellbaumotor mit 40g kann locker 100W Dauerleistung 
umsetzen.
Wenn der Nabendynamo auch nur 50W liefern würde, wäre das schon mal ne 
feine Sache.

Autor: avion23 (Gast)
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Ich vermute, dass man die Magnete austauschen und den Stator 
niederohmiger bewickeln muss.
Zumindest wird das bei den powercroco Motoren so gemacht. Die 
Statorpackete und Glocken sind aus ganz normalen CD-ROM-Laufwerken, 
welche eher schwach sind. Vielleicht schaust du dich mal auf der Seite 
um?

Ich bin sehr an deinen Versuchen interessiert. Stellst du die Ergebnisse 
dann hier online?

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Hallo Mark,

im Prinzip geht das natuerlich.
Aber der Wurm steckt - wie hier such schon mehrfach genannt - in den 
Details.

Du kannst versuchsweise einen "normalen" Dynamo benutzen und schliesst 
ihn an einen Trafo 220V-6V, 50Hz an.
Nach Anschubsen in eine Richtung laeuft er als Motor.
So weit, so gut.
Versuch ihn mal zu bremsen und Du hast ueber die mechanische Leistung 
eine Idee!
Angenommen, Du schaffest es wirklich im Motor sagen wir mal 5W 
umzusetzen, kommen durch den Wirkungsgrad der elektrisch-meschanischen 
Wandlung vielleicht noch 2W mechanisch an der Achse an und das spuerst 
Du beim Treten UEBERHAUPT NICHT!

(E-Bikes haben in der A-Kategorie 150-300W, im besten (mir bekannten) 
Fall 2000W!)

Natuerlich koenntest Du einen Hallsensor in den Motor einbauen und eine 
BLDC Steuerung anschliessen und natuerlich funktioniert das (ausser, 
dass Du die BLDC-Schaltung selber basteln muesstest fuer so ein 
Nicht-Standard-Einphasensystem....

Aber Dynamos sind eben auf den Betrieb als Dynamos optimiert. Das 
bedeutet u.A. einen absichtlich hohen Innenwiderstand, damit die StVZO 
erfuellt wird und Dir nicht beim Bergabfahren alle Birnen durchberennen!
Beim Betrieb als Motor ist ein hoher Innenwiderstand eher unerwuenscht!

Das selbe gilt fuer den magnetischen Kreis. Dessen Innenwiderstand ist 
durch grossen Luftspalt ebenso nicht optimiert.
Die E-Bike-Motoren verwenden besonders starke Magnete (-> Seltene Erden) 
waehrend das bei den meisten Dynamos "overkill" ist.


Wenn Du einen Heimtrainer mit Anzeige zur verfuegung hast, dann setz 
Dich mal drauf und versuche den Unterschied der Anstrenung zwischen 200W 
und 220W zu spueren.
Solltest Du ueberzeugt sein. diese 20W koennten Dich sinnvoll 
unterstuetzen, dann muesstest Du in einen Motor 35-50W elektische 
Leistung einbringen. Um das erzeugen zu koennen, brauchst Du einen 
Motor, der vielleicht 500-800g wiegt, einen Akku mit nochmal 1 kg (um 
diese Leistung eine halbe Stunde erbringen zu koennen)

Also: Als Antriebsunterstuetzung ist das Quatsch. Als Experiment eine 
Nette Herausforderung (Science Fair Projekt: Mein Dynamo treibt mein 
Vorderrad......zumindest solange ich das Fahrrad aufbocke ;-)




Gruss

Michael

Autor: Michael Roek (mexman) Benutzerseite
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Mark Thalle schrieb:
> Es geht mir mehr ums Ausprobieren.
> Es würde mich auch interessieren, wie viel Leistung man aus einem
> handelsüblichen Dynamo herausholen könnte. In meinem Fall wäre es ein
> Shimano DH-3N30

Hallo Mark,

ein zugelassener (!) Dynamo muss die StVZO erfuellen.

Erzeugt also bei

0m/s     =0.0V
>= 5km/h   >=3.0V
>=15km/h  >=5.7V
30km/h  <=7.0V

Die Last ist dabei nom. 6V/3W, also 12 Ohm.
Bei 30km/h sind das also ca. 4W.

Klar, man bekommt auch Dynamos mit 10W, aber dann Vorsicht mit 
Durchbrennen!

Ich hatte so einen Dynamo gelegentlich benutzt um einen zweiten 
Scheinwerfer zu betreiben bzw. einen Akku fuer Standlicht zu laden.


Gruss


Michael

Autor: Icke (Gast)
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>Ein anständiger Modellbaumotor mit 40g kann locker 100W Dauerleistung
>umsetzen.
Der bringt diese Leistung aber bei Drehzahlen, die für einen 
Direktantrieb im Fahrrad völlig ungeeignet sind. RC-Motoren arbeiten bei 
mehreren 1000 bis über 20000 U/min, während im Fahrrad vielleicht 
100-300 U/min gefragt sind. Auch ist ein Nabendynamo aufgrund seines 
geringen Durchmessers ungeeignet, da er deswegen nicht genug Drehmoment 
liefern kann (das Drehmoment steigt bzw. fällt mit dem 
Durchmesser/Umfang des Motors). Das heißt, selbst wenn man den Dynamo 
umwickelt und mit Neodym-Magneten ausstattet, wird er die Leistung nur 
zu einem Bruchteil im fürs Fahrrad interessanten Drehzahlbereich abgeben 
können.

Autor: Mark Thalle (bitts)
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@avion
auf powercroco habe ich vor 2-3 Jahren viel gelesen.
Ich habe daraufhin auch selbst billige Chinamotoren neu gewickelt und 
etwas mehr Wirkungsgrad rausgeholt. Wegen der dicken Statorbleche, der 
teilweise uneffizienten Statorprofile und der Magnetabstände hielten 
sich die Verbesserungen aber in Grenzen.

Den Nabendynamo wollte ich nicht neu wickeln, weil ich mehr daran 
interessiert bin aus dem gegebenen soviel wie möglich herauszuholen.

@Michael
Der hohe Innenwiderstand könnte wirklich eine Problem sein.
Ich habe leider noch keine genaueren Informationen über die elektrischen 
Eigenschaften eines Nabendynamos gefunden.
Mit 6V lässt sich da vermutlich auch kein nennenswerter Vortrieb 
erzeugen.
Mit deutlich höherer Spannung könnte man aber vielleicht ein paar zig 
Watt aus so einem Dynamo heraus kitzeln. Bei einer höheren Spannung 
würde auch der ohmsche Widerstand nicht mehr so stark ins Gewicht 
fallen.
Das ist zumindest mein Plan. Ob das klappt, weiß ich noch nicht.

@Icke
Die Modellbaumotoren drehen unter anderem so schnell, weil die so klein 
sind und oft extrem wenige Windungen haben, um auch bei niedrigen 
Spannungen viel leisten zu können.
Der Nabendynamo ist wesentlich größer. Ich habe auch schon Nabenmotoren 
gesehen, die nicht wesentlich größer als Nabendynamos sind.

Autor: Εrnst B✶ (ernst)
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Was eher ein Problem sein könnte: Bei den Motoren versucht man einen 
möglichst kleinen Abstand zw. Rotor und Magnet zu erreichen, für viel 
Drehmoment/Leistung.
Beim Nabendynamo (Klauenpolgenerator) wird das Magnetfeld erstmal um 
drei Ecken durch ein dünnes Blech gelenkt, bevor es an der Spule 
ankommt.

Autor: Icke (Gast)
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>auf powercroco habe ich vor 2-3 Jahren viel gelesen.
>Ich habe daraufhin auch selbst billige Chinamotoren neu gewickelt und
>etwas mehr Wirkungsgrad rausgeholt.
Dann müßte dir eigentlich klar sein, daß ein Nabendynamo als 
Zusatzantrieb für das Fahrrad völlig ungeeignet ist. Erst recht, wenn du 
nicht neu bewickeln willst. Um eine spürbare Unterstützung zu bekommen, 
brauchst du mindestens 100W bei hohem Drehmoment und sehr niedrigen 
Drehzahlen. Und gerade das nötige Drehmoment kann der Nabendynamo 
physikalisch bedingt gar nicht bringen, dafür ist der Durchmesser 
einfach zu klein (Hebelgesetz).
Du bekommst das Teil schon irgendwie zum Drehen, aber mehr als eine 
Demonstration ohne praktischen Nutzen wird dabei nicht herauskommen.

Autor: Mark Thalle (bitts)
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@ Ernst
Ist der Shimano DH-3N30 ein Klauenpolgenerator?
Ich habe zu dem Ding leider keine detailierten Explosionszeichnungen 
oder Bilder im zerlegten Zustand gefunden.

@ Icke
Da es hier noch niemand probiert hat, würde ich es gerne mal machen.
Wenn ich mal so ein Teil günstig in ie Finger bekomme, dann werde ich es 
mal testen.

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