Ergebnis 1 bis 10 von 10

Thema: Magnetische Levitation

  1. #1
    Freier Denker
    Registriert seit
    Jul 2013
    Beiträge
    480

    Magnetische Levitation

    Hallo Leute,

    in meiner Freizeit möchte ich an einem Projekt arbeiten, bei dem ich ein Objekt, bis maximal 500 Gramm (eher 300 Gramm) mehrere Zentimeter schweben lassen möchte.
    Wenn man nun an echtes Schweben denkt, kommt man entweder auf einen Luftstrom, der nach oben drückt oder auf ein Magnetfeld, welches von unten nach oben abstößt oder von oben anzieht.

    Ich habe einige Formeln hin und her geworfen, aber anscheinend sind die Formeln in dem Fall nicht anwendbar oder mir fehlt einfach eine entscheidene Formel.

    Möglicherweise habe ich allerdings auch einfach ein fehlerhaftes Verständnis von den Standardspulen, die man so im Handel kaufen kann.

    Ich habe mir ein paar Spulen mit 1000µH gekauft, die allerdings auch nur eine kleine Abmessung haben.
    Wenn ich diese nun 20 Stück davon in Reihe schalte und die Spannung so einstelle, dass dort etwa 0,3 Ampere fließen (das wären dann ca. 12 Volt), so kann ich eine 30 Gramm schwere Box, die an einer Seite mit Eisenklebestreifen beklebt ist, weder abstoßen noch in der Luft "festhalten", wenn ich mein Steckbrett drehe.

    Meine Box / mein Objekt wird später etwa die Größe einer Faust haben und soll bestenfalls so 5 - 10 Zentimeter in der Luft schweben.

    Hat jemand von euch ein paar Formeln, mit denen ich meine benötigten Felder bestimmen kann?

    Folgende Formeln habe ich bisher wohl nur falsch zusammengesetzt:
    B = µ_0 * N * I /(4*pi*x^3) * sqrt(1 + 3*sin(lambda)^2)
    F_m = B^2/µ_0 * A
    F_g = g * m
    B = µ_0 * µ_r * H
    E = 1/2 * L * I^2
    Wie kann ich hier Formeln vernünftig eingeben und darstellen lassen?

    Mir ist auch aufgefallen, dass ich mit meinen 20 Spulen maximal eine Leistung von 4 Watt umsetze. Das scheint mir ein bisschen wenig zu sein, aber wirklich einschätzen kann ich das nicht.

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	magLevSpule.gif 
Hits:	15 
Größe:	37,1 KB 
ID:	53084
    So habe ich das bisher mit den Spulen verstanden und wollte da nun meine Box (grün) drüber schweben lassen. Da passiert allerdings herzlich wenig. Wenn ich den Eisenstreifen der Box allerdings an die Seite der Spulen halte, wird er deutlich stärker angezogen.
    Ich habe eigentlich gedacht, dass ich die Box in Axialer Richtung platziere, da dort das gesamte Magnetfeld lang muss und nicht nur ein Bruchteil (am Rand). Allerdings gehen in dem Beispielbild die Feldlinien nach oben und unten durch meinen Eisenstreifen / den Boden meiner Box. Ich bin davon ausgegangen, dass aufgrund der höheren Permiabilität des Eisenstreifens die Feldlinien abgelenkt werden und nur noch gegen die Box drücken. Ist das nicht so?

    Hat da jemand einen Hilfreichen Tipp für mich, wie ich das hinbekommen kann?

    Grüße!
    Miniaturansichten angehängter Grafiken Miniaturansichten angehängter Grafiken Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	WhatsApp Image 2018-12-23 at 18.48.39.jpeg 
Hits:	28 
Größe:	150,2 KB 
ID:	53085   Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht 

Name:	WhatsApp Image 2018-12-23 at 19.27.53.jpeg 
Hits:	33 
Größe:	177,7 KB 
ID:	53086  

  2. #2
    Mitglied
    Registriert seit
    Dec 2016
    Ort
    Neu Phlan
    Beiträge
    51

    Re: Magnetische Levitation

    Hallo @Roin,

    in der zweiten Hälfte von CC2 Folge 228 zeigt Wolfgang einige "Spielereien mit Magneten" und lässt einen Blumentopf schweben. Keine Formeln, aber vielleicht hilft es für Denkanstösse

    http://cc2.tv/daten/20180430200000.php

    Viele Grüße
    Marv
    DON'T PANIC​​

  3. #3
    Freier Denker

    (Threadstarter)


    Registriert seit
    Jul 2013
    Beiträge
    480

    Re: Magnetische Levitation

    Dank dir marv. Das werde ich mir mal anschauen.

    ---

    Sowas ähnliches wie mit der Pflanze möchte ich bauen. Allerdings geht das Video leider nicht ausreichend in die Tiefe, um mir da weiterzuhelfen. Das allgemeine Prinzip habe ich bereits verstanden, nur leider scheint es so, dass ich einfach falsche Dimensionen wähle. Und ich würde gerne einen Tipp bekommen, in wie weit ich meine Dimensionen vergrößern muss, damit ich nicht unnötig viel Geld rauswerfe, um auszuprobieren, was vielleicht klappen könnte und was nicht.

    Zudem weiß ich derzeit nicht, wo ich größere Spulen (mit entsprechenden Ferritkernen) kaufen könnte. Ich finde meistens nur Drosseln, die man um irgendwelche Kabel drummachen soll...
    Geändert von Roin (26.12.18 um 16:44 Uhr)

  4. #4
    Zeitreisender

    Administrator

    Avatar von drfuture
    Registriert seit
    Jul 2013
    Ort
    in der Zukunft
    Beiträge
    5.915
    ngb:news Artikel
    16

    Re: Magnetische Levitation

    Die Rechte Hand Regel: Der Daumen zeigt die Richtung des Stroms (und zwar von + nach - an) und stellt die Ursache dar. Der Zeigefinger gibt dann die Richtung des magnetischen Feldes an (und zwar vom Nordpol zum Südpol). Und der Mittelfinger zeigt dann in die Richtung der Kraft (ist also die Wirkung).
    https://slideplayer.org/slide/658688/1/images/3/N+S.jpg

    Das Magnetfeld ist entlang der langen Achse größer als am eintritts und austrittspunkt. Und die Kraft wirkt nicht parallel.

    Du brauchst in das Objekt nicht nicht anzustoßen sondern auch in Position zu halten eine ringspuhle die etwas großer ist als dein zu tragendes Objekt (glaube ich). Diese liegend verwenden.

    Umso mehr Wicklungen desdo bumms.

    Hier steht was zur Berechnung
    http://elektronik-kurs.net/elektrote...ischen-feldes/

    Ich habe aber nun irgendwie auch keinen Laden gefunden wo es solche Spulen gibt oder einen Preis was sowas kostet..

    Vielleicht gibt es auch wirklich noch einen Trick mit vielen kleinen...
    |_|D *`~{ Ich kenne deine Zukunft }~´* |_|D

  5. #5
    Freier Denker

    (Threadstarter)


    Registriert seit
    Jul 2013
    Beiträge
    480

    Re: Magnetische Levitation

    Zitat Zitat von drfuture Beitrag anzeigen
    Das Magnetfeld ist entlang der langen Achse größer als am eintritts und austrittspunkt. Und die Kraft wirkt nicht parallel.
    Die rechte Hand-Regel kenne ich bereits. Allerdings ist der Mittelfinger für die Kraft dann bezogen auf die Lorentzkraft, die möchte ich ja nicht. Ich möchte die magnetische Kraft. Die Lorentzkraft bezieht sich ja auf das Umlenken von fließendem Strom und Elektronen.

    Zitat Zitat von drfuture Beitrag anzeigen
    Du brauchst [...] eine ringspuhle die etwas großer ist als dein zu tragendes Objekt. Diese liegend verwenden.
    Das glaube ich inzwischen auch, also dass ich eine große Ringspule brauche, liegend verwenden, glaube ich allerdings weiterhin nicht. Allerdings müsste es ja auch möglich sein, mehrere kleinere Spulen zu nehmen und die Kraft gleichmäßig auf mein Objekt einwirken zu lassen. So habe ich mir zumindest gedacht, kriege ich die Stabilisierung deutlich einfacher hin. Aber ohne Schweben auch kein Stabilisieren.

    Ich werde mir wohl mal eine Spule selber wickeln müssen.
    50m Draht habe ich mit 0,3mm^2 Querschnitt.
    Gibt es eine Anleitung, worauf man achten sollte? Ich habe in einem Video gesehen, dass nach einer vollständigen Lage da sowas wie Stoff oder so drumgewickelt wurde. Hat das einen bestimmten Grund? Vielleicht irgendwas bezüglich Wärmeentwicklung oder so?

  6. #6

  7. #7
    offizielles GEZ-Haustier Avatar von Pleitgengeier
    Registriert seit
    Jul 2013
    Ort
    127.0.0.1
    Beiträge
    4.884
    ngb:news Artikel
    4

    Re: Magnetische Levitation

    Als passives Bauelement "Induktivitäten" erhältliches Zeug macht nicht was du willst: Diese Dinger sollen eben kein starkes Magnetfeld in den Raum abstrahlen sondern als Speicherdrossel, Glättungsdrossel, Transformator,... in elektronischen Schaltungen arbeiten.

    Was du willst ist eine möglichst große Magnetische Flussdichte durch den zu hebenden Gegenstand. Dafür fertigt man einen Magnetischen Kern dessen einziger Luftspalt zwischen ihm selbst und dem zu hebenden Ding liegt - zB eine umgedrehte U-Form.

    Da die Kraft immer größer wird je näher der zu hebende Gegenstand am Magnet ist, gibt es 2 stabile Zustände: Zu wenig Kraft -> Gegenstand fällt runter, zu viel Kraft -> Gegenstand schnellt hoch und klebt am Magnet.
    Da an deinem gewünschten Arbeitspunkt (schwebend unter dem Magnet) kein stabiler Arbeitspunkt ist, musst du den Abstand messen und Regeln.

    Ich habe noch was im Netz gefunden:
    https://www.acin.tuwien.ac.at/file/t...LSG_WS2018.pdf
    Dieses Übungsbeispiel (inkl. Lösung) behandelt genau was du machen willst.
    Wer Funk kennt nimmt Kabel

  8. #8
    Freier Denker

    (Threadstarter)


    Registriert seit
    Jul 2013
    Beiträge
    480

    Re: Magnetische Levitation

    Zitat Zitat von Pleitgengeier Beitrag anzeigen
    Als passives Bauelement "Induktivitäten" erhältliches Zeug macht nicht was du willst.
    Das war mir halt bisher nicht gewusst. Ich wusste, dass sowas wie Drosseln in Ringform ihr eigenes Magnetfeld größtenteils aufgeheben und habe die ausgeschlossen. Bei den anderen habe ich nunmal gedacht, dass die besser funktionieren.

    Ich werde mir dementsprechend die Tage mal ein paar eigene Elektromagneten wickeln und einfach mal probieren, welche Bauform (insgesondere Innendurchmesser) mir am meisten bringt. Ich möchte nämlich meinen Elektromagneten unter meinem Schwebeobjekt haben. Das ist mit dem Regeln nochmal etwas schwieriger, wenn das Magnetfeld nicht so erzeugt wird, dass das Objekt sowieso in die Mitte gezogen wird.

    Aber Regelkreise und so weiter sind an sich kein Problem, das kriege ich mit meinem Wissen hin.

    Zitat Zitat von Pleitgengeier Beitrag anzeigen
    Da an deinem gewünschten Arbeitspunkt (schwebend unter dem Magnet) kein stabiler Arbeitspunkt ist, musst du den Abstand messen und Regeln.
    Da mein Objekt aber über dem Magnet sein soll, gibt es einen "stabilen" Arbeitspunkt über dem Magneten schwebend, wenn er "zu stark" ist. Lediglich innerhalb des Bereichs zwischen "schwebt nicht" und "schwebt" benötige ich eine Regelung, um die Höhe einzustellen (,abgesehen von der Regelung, die das Objekt irgendwie "in dem Zentrum des Elektomagneten" halten muss).


    Zitat Zitat von Pleitgengeier Beitrag anzeigen
    Ich habe noch was im Netz gefunden:
    https://www.acin.tuwien.ac.at/file/t...LSG_WS2018.pdf
    Dieses Übungsbeispiel (inkl. Lösung) behandelt genau was du machen willst.
    Das werde ich mir mal angucken, vielleicht kann ich daraus direkt passende Dimensionen meines Elektomagneten ableiten, indem ich das etwas umbaue.

  9. #9
    offizielles GEZ-Haustier Avatar von Pleitgengeier
    Registriert seit
    Jul 2013
    Ort
    127.0.0.1
    Beiträge
    4.884
    ngb:news Artikel
    4

    Re: Magnetische Levitation

    Zitat Zitat von Roin Beitrag anzeigen
    Da mein Objekt aber über dem Magnet sein soll, gibt es einen "stabilen" Arbeitspunkt über dem Magneten schwebend, wenn er "zu stark" ist.
    Durch welche Kraft soll das funktionieren?
    Wenn ich nun keinen Denkfehler habe ginge dass nur wenn das Objekt ebenfalls ein Magnet ist und deshalb vom E-Magnet abgestoßen wird - die Abstoßung erfolgt dann aber nicht nur nach oben sondern auch nach allen Seiten, d.h. er fliegt aus dem Magnetfeld.
    Außerdem, da es keine magnetischen Monopole gibt, würde sich das Objekt sofort umdrehen und dann vom E-Magnet angezogen werden.
    Wer Funk kennt nimmt Kabel

  10. #10
    Freier Denker

    (Threadstarter)


    Registriert seit
    Jul 2013
    Beiträge
    480

    Re: Magnetische Levitation

    Zitat Zitat von Pleitgengeier Beitrag anzeigen
    Durch welche Kraft soll das funktionieren?
    Wenn ich nun keinen Denkfehler habe ginge dass nur wenn das Objekt ebenfalls ein Magnet ist und deshalb vom E-Magnet abgestoßen wird - die Abstoßung erfolgt dann aber nicht nur nach oben sondern auch nach allen Seiten, d.h. er fliegt aus dem Magnetfeld.
    Damit hast du vollkommen Recht. Da hast du keinen Denkfehler.
    Ich habe es mir so gedacht, wenn ich einen Elektromagneten habe, der es schafft mein gewünschtes Gewicht aus einer gegebenen Entfernung anzuziehen, dann ist er stark genug es auch bis zu einer gegebenen Höhe abzustoßen. Hierzu habe ich gedacht, dass ich mein Objekt mit Eisenstreifen (oder einer Folie) beklebe und einen schwachen Magneten darauf anbringe, um die Eisenfolie zu magnetisieren. Ich bin mir allerdings nicht sicher, in wie weit diese Eisenfolie dann von dem Elektomagneten nicht "übermagnetisiert" wird. Das werde ich vermeintlich ausprobieren müssen und ansonsten kleinere Magneten verwenden müssen, die nicht viel wiegen, aber ausreichend stark sind, sodass mein Elekromagnet die Dinger heben / abstoßen kann.


    Zitat Zitat von Pleitgengeier Beitrag anzeigen
    Außerdem [...] würde sich das Objekt sofort umdrehen und dann vom E-Magnet angezogen werden.
    Wieso es sich umdrehen sollte, erschließt sich mir nicht. Wenn ich ein ausreichend semi-homogenes Magnetfeld an ausgewählten Stellen erzeugen kann, gibt es dafür keinen Grund.
    Dass das Magnetfeld allerdings mein Objekt aus dem Magnetfeld schieben will, stimmt vollkommen. Daher auch die Regelung, die mein Objekt wieder in die Mitte meines Elektromagneten schiebt. Vermeintlich mit weiteren (schwächeren) Elektromagneten, die das Objekt schieben. Möglicherweise kann ich das Magnetfeld allerdings auch so formen (durch eine entsprechende Spulen-Kombination), dass das Objekt in dem Zentrum meiner Anordnung sozusagen in einen "Topf" fällt, und damit einen stabilen Punkt erreicht. Das werde ich alles versuchen müssen.

Berechtigungen

  • Neue Themen erstellen: Nein
  • Themen beantworten: Nein
  • Anhänge hochladen: Nein
  • Beiträge bearbeiten: Nein
  •