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Forum: Offtopic Magnetmotor Simulation


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von Martin G. (martin_g697)


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Quarantäne.
Langeweile.
Muammer Yildiz und Permanentmagnetmotor gefunden.
Papier von Jorge Duarte gefunden. Siehe TU Eindhoven: 
https://pure.tue.nl/ws/portalfiles/portal/147007566/Duarte_EssayMagWindMillsPart1_final.pdf

Hmm. Schaut ja interessant aus, der hat das ziemlich gut ausgerechnet, 
und abgeleitet. Komisch, warum wohl keinen das interessiert?
Hab gedacht, das kann ich auch, brauch nicht mal sin / cos dafür, nur 
ein gescheit parametriertes FEMM.
Und Rechenleistung.
Obwohl ich mich langweile, soll der PC noch lange nicht still stehen.

Anbei das Ergebnis.

Die Kurven haben schon eine gewisse Tendenz, aber die Gesamtenergiemenge 
scheint sich eher durch die Fehler der Berechnungen zu ändern.

Weiss einer wie man eine GPU mit dem FEMM vereint?

Meine Schlussfolgerung: die Energieerhaltungsgesetze werden umso mehr 
eingehalten, je mehr Magnete ich an den Scheiben simuliere.
Aber logisch ist das nicht. Wenn ich nur links und rechts einen Magnet 
habe, dann habe ich die meiste Energieausbeute. Ich verstehe leider 
nicht warum hier die Superposition nicht funktioniert?

Laut Duartes Berechnungen muss man ja nur aus der Version mit den 
einzelnen Magneten mit Superposition die Version mit 8 Magneten 
berechnen. Aber laut meiner Simulation ist die Ausbeute schlechter als 
wenn die Magnete nur einzeln auf den Scheiben wären.

Hier die nächste Frage: Wie kann man die Genauigkeit der FEMM Berechnung 
erhöhen, ohne das Mesh unendlich groß zu machen? Wie gut kann FEMM 
jemals werden, wovon hängt das ab?

Falls jemand mitmachen will, anbei die FEMM projekt Daten.

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Was solls bringen? Was soll daran besser sein als an einer 
Asynchronmaschine oder einem Permanentmagnet-Synchronmotor? Solange mir 
das niemand erklärt habe ich nicht das geringste Interesse an solchen 
Overunity-Aggregaten oder was immer das werden soll.

von Martin G. (martin_g697)


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Es geht hier um die FEMM Simulation der theoretisch abgeleiteten 
Ergebnisse.

Laut seinen Berechnungen ergibt sich ein Energieüberschuss.

Laut der 2 Magnete- simulation auch, aber bei der 8 Magnete Simulation 
eher verschwindend klein, oder man kann eher sagen, dass die Fehler der 
Simulation das Ergebnis sind.

Und daher meine Fragen:
Wie kann man die Simulation genauer machen, um die Fehler in der 
Energieausbeute verschwinden zu lassen?

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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Ja klar, Energieüberstuss. Das einzige was da bei mir überschießt ist 
das Verlangen, solchen Trollen den Hals umzudrehen. Man kann keine 
Energie aus nichts gewinnen, sollte klar sein.

Beitrag #6189992 wurde vom Autor gelöscht.
von Walter T. (nicolas)


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Ben B. schrieb:
> Man kann keine
> Energie aus nichts gewinnen, sollte klar sein.

In der Simulation sogar recht einfach. Die entsteht quasi von selbst bei 
fast allen expliziten Simulationsalgorithmen (Euler explizit, 
Heun-Verfahren, Runge-Kutta-Verfahren). Deswegen wird noch oft ein 
kleiner Dämpfungsparameter eingefügt. Das hat den "Vorteil", dass man 
reale dämpfende Effekte nicht modellieren muss, sondern einfach am 
Dämpfungsparameter so lange schrauben kann, bis das Ergebnis plausibel 
erscheint.

von Martin G. (martin_g697)


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Walter T. schrieb:
> Ben B. schrieb:
>> Man kann keine
>> Energie aus nichts gewinnen, sollte klar sein.
>
> In der Simulation sogar recht einfach. Die entsteht quasi von selbst bei
> fast allen expliziten Simulationsalgorithmen (Euler explizit,
> Heun-Verfahren, Runge-Kutta-Verfahren). Deswegen wird noch oft ein
> kleiner Dämpfungsparameter eingefügt. Das hat den "Vorteil", dass man
> reale dämpfende Effekte nicht modellieren muss, sondern einfach am
> Dämpfungsparameter so lange schrauben kann, bis das Ergebnis plausibel
> erscheint.

Wie entsteht der Fehler? Kannste mir bitte einen Link zu einer Vorlesung 
etc darüber senden?

Wohin wird die Dämpfung eingefügt?
Damit kann man dann auch Reibung dazusimulieren.

von Stefan H. (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)


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Das liegt an der zeitdiskreten Simulation. Der Computer rechnet halt 
immer alle physikalischen Größen für einen bestimmten Zeitpunkt aus und 
danach für den darauf folgenden Zeitpunkt, und zwar aus den Werten des 
alten Zeitpunktes. Damit es der Realität entspricht, muss der Abstand 
zwischen den Zeitpunkten nahezuh 0 sein (ok, 1E-44 s, Planckzeit). Ist 
die Zeitspanne länger, entsteht eine Abweichung, aber dafür wird der 
Computer auch irgendwann mal fertig mit dem Rechnen...

https://de.wikipedia.org/wiki/Bilineare_Transformation_(Signalverarbeitung)

: Bearbeitet durch User
von Mani W. (e-doc)


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Ben B. schrieb:
> Man kann keine
> Energie aus nichts gewinnen, sollte klar sein.

Doch, am Anfang war das Nichts, jetzt gibt es das Universum, in
dem es Menschen gibt, die an Nichts glauben...

;-)))

von Ben B. (Firma: Funkenflug Industries) (stromkraft)


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An nichts glauben macht aber auch nichts.

Und beim Urknall war ich leider nicht live dabei. Allerdings vermute 
ich, daß zu dem Zeitpunkt durchaus eine größere Menge Energie vorhanden 
war wenn man den Thesen glauben darf.

von Walter T. (nicolas)


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Martin G. schrieb:
> Wie entsteht der Fehler? Kannste mir bitte einen Link zu einer Vorlesung
> etc darüber senden?

Hier ist das mal sehr kleinschrittig gezeigt:

https://www.math.hu-berlin.de/~ebermann/aufgaben/numerik/Semesterarbeit.pdf


Ansonsten kenne ich tatsächlich kein normales Lehrbuch, das diese 
Eigenschaft behandelt, auch wenn es sicher welche geben wird.
In den mir bekannten Lehrbüchern wird mehr über die Stabilität als über 
die Energie argumentiert.

Wenn man vor wissenschaftlichen Artikeln nicht zurückschreckt, ist 
"strukturerhaltende Integratoren" ein sehr fruchtbarer Suchbegriff. Hier 
ist etwas auf Vorlesungsniveau zusammengekocht: 
https://www-m2.ma.tum.de/foswiki/pub/M2/Allgemeines/HauptseminarWohlmuthWS10/Ausarbeitung_Einfuehrung.pdf

Martin G. schrieb:
> Wohin wird die Dämpfung eingefügt?

Normalerweise über einen globalen Dämpfungsfaktor.

Martin G. schrieb:
> Damit kann man dann auch Reibung dazusimulieren.

Eben genau nicht. Man kann Artefakte des Simulationsverfahrens etwas 
wegdämpfen. Eine echte Reibung wirkt schließlich nicht global auf alle 
Freiheitsgrade in der Skalierung, in der sie zufällig gerade vorliegen 
und vor allem wirkt sie nur auf echte Freiheitsgrade, nicht auf 
Hilfsvariablen.

von H-G S. (haenschen)


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Also ich würde den Magnetmotor noch nicht abschreiben: immerhin zieht 
ein Permanentmagnet etwas an, ohne das man etwas hineinsteckt - 
beschleunigt es also aus eigener Kraft. Das Magnetfeld verbraucht sich 
dabei nicht.

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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Ja. Genau wie eine Feder. Einmal gespannt, kann ich damit auch eine 
Masse beschleunigen. Danach ist aber Schluss. Ein Spannfedermotor 
funktioniert auch nicht. Und um die beschleunigte Masse vom Magneten 
wegzubringen, muss man genau die Kraft reinstecken, die sie vorher zum 
Magneten hingezogen hat. Ist doch eigentlich gar nicht so schwer zu 
verstehen...

von Stefan S. (chiefeinherjar)


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H-G S. schrieb:
> Also ich würde den Magnetmotor noch nicht abschreiben: immerhin zieht
> ein Permanentmagnet etwas an, ohne das man etwas hineinsteckt -
> beschleunigt es also aus eigener Kraft. Das Magnetfeld verbraucht sich
> dabei nicht.

Und die Gravitation ist auch immer da, ohne, dass man etwas 
hineinsteckt!
Sie verbraucht sich auch nicht.

Und trotzdem muss man erst Energie hineinstecken (sprich, eine Masse 
bspw. hoch heben) um danach die (potentielle) gespeicherte Energie 
(E_kin = E_pot) wieder zu entnehmen (E_kin: kinetische Energie, wenn dir 
beispielsweise der Hammer auf den Fuß fällt, nachdem du ihn vorher mit 
Einsatz von Energie aufgehoben hast).

Aber gewonnen hast du dadurch nichts.

von H-G S. (haenschen)


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Stefan S. schrieb:
> Und die Gravitation ist auch immer da, ohne, dass man etwas
> hineinsteckt!
> Sie verbraucht sich auch nicht.

Swing-By-Manöver werden wohl auch nicht aus der Gravitatios-Senke des 
Sterns hinausreichen. Man kann ja auch keine Gravitations-Quellen im 
Kreis anordnen wie bei den Magneten.

Doch dieses V-Gate bei den Magneten hat irgendwie etwas... vielleicht 
will man nicht dass die Simulationen funktionieren...

von Wolfgang R. (Firma: www.wolfgangrobel.de) (mikemcbike)


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H-G S. schrieb:
> Doch dieses V-Gate bei den Magneten hat irgendwie etwas...

ja. Nix.

H-G S. schrieb:
> vielleicht
> will man nicht dass die Simulationen funktionieren

Ja... immer die da oben.

Herr, wirf Hirn...

von Mani W. (e-doc)


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H-G S. schrieb:
> Doch dieses V-Gate bei den Magneten hat irgendwie etwas...

Was zum Beispiel?

von Martin G. (martin_g697)


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Jungs, Danke für die Links, waren ganz interessant! Vor allem, wie die 
Erde wegschiesst :D

Bitte nicht in die Tiefe des Nullpunktenergie-Schwarzen-Lochs fallen, wo 
sowas wie die V-Gate Geschichten schon gelandet sind, oder uns hinziehen 
würden.

Ich bin z.Z wieder beim nachdenken wie das mit dem Elektro- und 
Permantent-magnetismus überhaupt so geht.

Die ganze Permanentmagnet Motor Geschichte verhält sich ja, wenn man 
ganz langsam dreht, wirklich wie oben schon beschrieben, wie ein 
Federsystem. Reingepumpte Energie >= Rausgeholte Energie

Aber was passiert, wenn ich das ganze Zeug so schnell drehe, dass die 
von den Magneten erzeugten Felder nicht mehr auf die Magnete treffen, 
weil die ja schon weiter weg, anderswo sind? Da stimmt doch was mit der 
Symmetrie nicht mehr...

Und da stehe ich nun, will mit FEMM ein einfaches Fly-By von 2 
Stromdurchflossenen Leitern simulieren, aber kein FEMM kann mir schnell 
bewegte PM und deren Kräfte ausrechnen. Nicht mal Wirkungen von 
einfachen Strömen aufeinander, wenn die Drähte sich schnell bewegen. 
Siehe Anhang.

Also, Hausaufgabe für die, die sich in der Quarantäne geistig fit halten 
möchten:

Simulation der auftretenden Kräfte von sich bewegenden Drähten, wenn 
diese schnell sind. (schnell = z.b. 0.1c )
Zeitliche Beschreibung der auf die Drähte wirkenden Kräfte und deren 
Richtung.

von Stefan H. (Firma: dm2sh) (stefan_helmert)


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Martin G. schrieb:
> Aber was passiert, wenn ich das ganze Zeug so schnell drehe, dass die
> von den Magneten erzeugten Felder nicht mehr auf die Magnete treffen,
> weil die ja schon weiter weg, anderswo sind? Da stimmt doch was mit der
> Symmetrie nicht mehr...

Die Felder sind schon da, weil die Magneten da sind. Und selbst wenn sie 
davor gestaucht und dahinter gestreckt werden sollten, sind sie stark 
und kurz oder schwach und lang.

Magnetfelder sind weder Wasser im Wasserrad noch Strahlung.

von Walter T. (nicolas)


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Martin G. schrieb:
> Simulation der auftretenden Kräfte von sich bewegenden Drähten, wenn
> diese schnell sind. (schnell = z.b. 0.1c )

Je größer die (vektoriellen) Geschwindigkeitsänderungen des Objekts, 
desto schlechter die Abtastung in der Simulation, desto größer die 
Artefakte. Kein Wunder, wenn man so in der Simulation Energie gewinnt.

Geht aber einfacher: Alles langsam machen, Abtastfrequenz niedriger. 
Dann spart man sogar Aufwand beim Energie gewinnen.

von Martin G. (martin_g697)


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Stefan H. schrieb:
> Martin G. schrieb:

> Die Felder sind schon da, weil die Magneten da sind. Und selbst wenn sie
> davor gestaucht und dahinter gestreckt werden sollten, sind sie stark
> und kurz oder schwach und lang.
>
> Magnetfelder sind weder Wasser im Wasserrad noch Strahlung.

Nur vom stehenden Magnet ist das Feld schon da. Der andere kommt ja erst 
angeflogen.
Eigentlich sollte es wegen Relativität egal sein, welcher steht oder 
fliegt.
Oder sogar wenn beide mit z.B. c/2 aufenander zufliegen sollte das 
gleiche draus werden. Uff. Warte mal. Geht das überhaupt? Da wäre ja vom 
einen Magnet aus gesehen der andere mit c unterwegs. Da kommen die 
ganzen Stauchungen und Zeitrelativitätsprobleme auch noch dazu. Ich 
glaube das muss man nochmal untersuchen...

Man kann das ganze ja auch eindimensional simulieren. Hat man weniger 
mit Sin-Cos zu tun.
Beim Einfliegen muss also ähnliches passieren wie beim rausfliegen, wenn 
Energierhaltung stimmt, wovon ich erst mal ausgehe.

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