Solenoid motor voor tuintractortje

Op 16 april 2022 09:45:21 schreef Ledlover:
Misschien is het beter om een aantal kant en klare solenoids te kopen en te onderzoeken hoeveel mechanisch vermogen er uit kan halen VS je ingangsvermogen.

Er staat altijd bij de specs wat zo'n solenoid kan trekken of duwen.

Met kleine solenoids (lees: 12/24v 1a ofzo) kan je nog prima een nokkenasje toepassen met een of twee microswitches om de boel aan te sturen alsof het een verbrandingsmotor is.
Je kan dan ook de mechanische opbouw van die solenoids onderzoeken en kopiëren/opschalen.

Met hogere stromen (die eerder genoemde 300w gaat schakelaars vreten met inductieve lasten als ze 1000x per minuut worden gebruikt) moet je wel echt elektronisch gaan werken.

Daar is natuurlijk wel een oplossing voor te vinden, je kunt prima een mosfet inzetten en die aansturen met je microswitch.

@TS,
Misschien is het een optie om een solenoid van een startmotor te gebruiken?

Op 15 april 2022 20:07:01 schreef m.bouwer:
Met 12 volt is de houdkracht op een vlakke plaat 736 gram.

Op 10 mm van de plaat vandaan is de aantrekkingskracht te verwaarlozen.

OK. Genoeg gegevens om een bovengrens aan de energie te berekenen.

736 gram is. 7.4N. als we aannemen dat de kracht lineair is over de 10mm dat je hem hebt gemeten (dat is te optimistisch, we gaan te hoog uitkomen), dan hebben we dus 0.5 * 0.01 * 7 = 0.035 J per slag aan energie die je maximaal hiermee kan leveren. Doe dit 50x per seconde (3000 RPM), en je motor heeft een vermogen van ongeveer 1.7W MAXIMAAL. Je hebt zo'n 180 van deze spoelen nodig om richting de 300W te komen.

Merk op dit is de bovengrens van de energie-per-slag waarmee we begonnen zijn. Het zal in de praktijk nog wat minder gunstig uitpakken.

Edit: @sine hieronder: Dat weet ik.

Die kracht neemt overigens kwadratisch af met de afstand, dus dat is een heel optimistische aanname

Nu zal het een en ander verbeteren als je van de andere kant een magneet maakt in plaats van een plaat. Maar dan nog zal het rendement belabberd blijven.

[Bericht gewijzigd door Sine op zaterdag 16 april 2022 13:58:03 (43%)

Bovenop de zuiger kan ik een neodymium magneet plakken van 20 mm diam.
Voor magneetdikte 1 mm wordt houdkracht 1,1 kg opgegeven.
20 mm dik houdkracht: 15 kg
Ik vraag me af welke ik moet nemen voor deze proefopstelling ( gezien de sterkte van mijn elektromagneet)

Het vliegwiel wordt nu 138 mm diam.

@Rew,

Als ik de berekening invul met een Neodymium magneet op de plunjer ( houdkracht 15 kg )
en met op bovenkant van de cilinder deze elektromagneet ( houdkracht 70 kg )
dan kom ik op 212,5 Watt

Push-pull geeft dan 425 Watt voor deze 1-cilinder.

Je moet eens een Accu Nietmachine bekijken misschien zit daar in wat je nodig hebt of na te maken.

Op 18 april 2022 11:24:58 schreef m.bouwer:
@Rew,

Als ik de berekening invul met een Neodymium magneet op de plunjer ( houdkracht 15 kg )
en met op bovenkant van de cilinder deze elektromagneet ( houdkracht 70 kg )
dan kom ik op 212,5 Watt

Push-pull geeft dan 425 Watt voor deze 1-cilinder.

[bijlage]

Met houdkracht kom je er niet, dat is bij een luchtspleet van 0mm. Alles daarboven gaat die aantrekkingskracht HARD achteruit. Net als bij een gewone magneet.

Met een solenoid wordt het al moeilijk, met een gewone electromagneet een kansloze zaak... (solenoid is effectiever en groter bereik)

Opstelling op een hoog frame met plaats voor het vliegwiel en voor een nokkenas.

Ik denk dat ik sterke magneten ( neodymium / elektro ) nodig heb, en dat ik daarvoor opnieuw moet beginnen met een zwaardere krukas.

Ga eens kijken hoe solenoid motoren op youtube gemaakt worden.

Zie je daar ook maar één conventionele elektromagneet?

Verder is die krukas het laatste van je zorgen.

Werk eerst even door op het mechanische gebeuren dat je hebt, maar dan met een solenoid in plaats van een conventionele elektromagneet.

Heb je dat allemaal zo veel mogelijk geoptimaliseerd, dan kan je inschatten hoeveel meer 'cylinders' je nodig hebt, en hoeveel groter, en hoeveel vermogen dat allemaal gaat kosten.

[Bericht gewijzigd door Ledlover op dinsdag 19 april 2022 12:19:55 (48%)

Je komt aardig in de buurt van een "free energy" ontwerp, zoals er veel te bewonderen zijn op Y-T. Alle natuur en mechanicawetten in het belachelijke getrokken. Als Albert er nog was geweest had die vast nog veel meer grijze haren gehad .

[Bericht gewijzigd door jerome op dinsdag 19 april 2022 12:29:21 (20%)

Dan kun je de electromagneet boven de zuiger ook vervangen door een conventionele die ronddraait (synchroon met de krukas).
Beiden geven geen echt bruikbaar resultaat, maar zo verbruikt je minder energie.

Mijn advies is: Voordat je gaat bouwen/ herbouwen, doe eerst eens een haalbaarheids-studie.

En dat betekent dus: googlen hoe een solenoid in mekaar zit, kijken of je dat kan nabootsen, en dan meten hoeveel kracht je over welke afstand kan halen. Want als zoals eerst de kracht nihil is op 10mm, dan moet je dus ook bij de krukas daar rekening mee houden: Die mag dan maar 10mm slag hebben!

Een alternatief is om "eerst leren lopen alvorens te rennen". Maak een "model" op 1/10e schaal met hout en spijkers. Iets wat je in een halve dag in mekaar kan zetten. Kijk of je dat kan optimaliseren en bouw dan een 3x groter (kwa vermogen) apparaat. Herhaal dit totdat je op de gewenste schaal zit.

Neodymium is geen magie: Je gaat niet plots 100x meer vermogen uit je motor halen.

[Bericht gewijzigd door rew op dinsdag 19 april 2022 14:21:51 (79%)

@Ledlover,
Welke solenoid denk je dan aan?

@Rew,
Op dit moment is het een zoektocht hoe ik het moet aanpakken om een bruikbare piston motor te maken. Even neodymium vergeten.

Op 19 april 2022 14:36:46 schreef m.bouwer:
@Ledlover,
Welke solenoid denk je dan aan?

hier heb je wat voorbeeldjes: https://de.farnell.com/c/automatisierung-prozesssteuerung/motoren-moto…

https://de.farnell.com/magnet-schultz/r16x16-24v10/magnet-solenoid-zyl…
Bij deze staat bijvoorbeeld prachtig aangegeven hoeveel kracht hij levert in welke positie (ingeschoven/half/uitgeschoven).

Kijk in de datasheets naar de beschikbare kracht en vorm dan een oordeel of de hoeveelheid kracht voldoet voor jouw toepassing.
Het aantal watt dat er soms bij staat, is niet het aantal watt dat je mechanisch beschikbaar hebt, maar slechts het verbruik.

Je kan ook naar een oude professioneel gefabriceerde solenoidmotor kijken uit de jaren 1800.

Meneer de Bouwer,

Hoe is het afgelopen met het windmolenproject? Kun je in dat andere topic je voortgang opschrijven?

Gr.

Erik

Op 19 april 2022 15:39:13 schreef Ledlover:
Kijk in de datasheets naar de beschikbare kracht en vorm dan een oordeel of de hoeveelheid kracht voldoet voor jouw toepassing.

Als het traject van 2 tot 4mm "bruikbaar" is, dan heeft ie een rendement van 10% als je hem zo ver kan krijgen om 50x per seconde dat traject af te leggen.... Zo natte vinger is de kracht exponentieel, dus je krijgt ongeveer dezelfde getallen voor "van 8 tot 4mm" of "van 16 tot 8mm". Zou je het hele traject van 16 tot 2mm willen gebruiken, dan kan dat ook, maar bedenk je dan dat er een factor 8 krachtverschil zit tussen begin en eind. Dat maakt eea tricky.

Echt een solenoid motor is gewoon een "demonstratie": Het /kan/ maar is niet praktisch.

Om je 300W mechanisch motor te vervangen heb je dus ongeveer 3kW aan accu-stroom nodig. En wederom: Dat is "best case". We gaan steeds uit van allerlei ideale situaties, waarbij je hoogstwaarschijnlijk nog minder rendement haalt dan wat de theorie voorspelt.

Al die voorbeelden van solenoid motortjes.
Mooi gemaakt maar niet geschikt voor mijn tractortje.

Maar een magneet op de plunjer en een op de cilinderkop die elkaar aantrekken en na het BDP afstoten?

@Rew,
Je berekening die ik ingevuld heb in mijn post 18 april 2022 11:24:58 gaf toch een goede uitkomst om op verder te gaan?

Op 19 april 2022 21:38:08 schreef m.bouwer:
Maar een magneet op de plunjer en een op de cilinderkop die elkaar aantrekken en na het BDP afstoten?

@Rew,
Je berekening die ik ingevuld heb in mijn post 18 april 2022 11:24:58 gaf toch een goede uitkomst om op verder te gaan?

Ik denk zelf dat je gewoon wat wikkeldraad en materiaal moet kopen en gewoon maar wat moet gaan proberen. Elektronica om de boel te regelen is in deze fase echt nog niet nodig. Het detecteren van de bdp doe je dan gewoon met 1 of of 2 schakelaars.

Al die voorbeelden van solenoid motortjes.
Mooi gemaakt maar niet geschikt voor mijn tractortje.

Mag ik weten waarom niet?

@Benleentje,
Is er een te vinden die 300 Watt kan leveren?

Op 19 april 2022 21:38:08 schreef m.bouwer:
@Rew,
Je berekening die ik ingevuld heb in mijn post 18 april 2022 11:24:58 gaf toch een goede uitkomst om op verder te gaan?

Nee. Helemaal roze bril alles tot in het uiterste optimaal uitleggen dan krijg je iets wat mogelijk in de buurt van 10% efficientie komt. Een gewone motor haalt richting 80%.

Je "vertrouwen" in neodymium is ongegrond.
Je moet je realiseren dat om een elektromagneet efficient te maken, je er een kern in moet doen. Maar die wordt sterk aangetrokken door de magneet, en dan krijg je hem nooit meer los.

In een motor waar die magneten inzitten is zorgvuldig gezorgd dat de magneet altijd ongeveer evenveel "kern" ziet. Door een stevige mechanische constructie wordt de magneet op een constante afstand gehouden van het kernmateriaal.

Kortom, als je iets wil maken wat een beetje in de buurt komt, moet je zorgen dat de plunjer continu in het veld zit. Dat doen die lineaire koelkastmotoren die ik eerder noemde. Die gebruiken dan weer wel een magnetische plunjer, maae geen simpele enkele veldspoel.

Feitelijk gaat de keuze tussen een solenoidmotor die kan bewegen, of een andere constructie die vermogen kan leveren. Als het puur om het experiment gaat, en niet om het resultaat, dan koop je wikkeldraad en ga je aan de slag. Als resultaat vereist is, zoek je informatie over lineaire motoren,

Op 20 april 2022 08:52:05 schreef m.bouwer:
@Benleentje,
Is er een te vinden die 300 Watt kan leveren?

Dat een 300W versie twijffelachtig is, is in het begin al vertelt. Maar dat neemt toch niet weg dat je klein gaat beginnen en steeds opschaalt.

Als een commerciele motor valt het duidelijk af vanweg het belachelijk lage rendement. Jouw insteek is niet commercieel dus rendement is geen doel opzich.

Rew had al ingeschat dat je voor een 300W versie er 3kW in moet stoppen en dat er 2,7kW in warmte word omgezet, om dat te koelen zal je uiteindelijk waterkoeling nodig hebben. Dat laat zien dat rendement zeker een grote invloed heeft.
Echter hoop ik dat Rew ongelijk heeft en dat jij het voor elkaar krijgt om een beter rendement voor elkaar te krijgen.

Kortom, als je iets wil maken wat een beetje in de buurt komt, moet je zorgen dat de plunjer continu in het veld zit. Dat doen die lineaire koelkastmotoren die ik eerder noemde.

1 manier om dat te doen is om bv een 8 of 12 cillider te maken, dat zit er altijd wel een plunjer op de sweetspot. Daarvoor zal je uiteindelijk wel weer een elektronische sturing nodig hebben.
Zelf zou ik beginnen met een 8 cillinder en met schakelaars

Kortom ik zelf ben niet overtuigt dat 300W onhaalbaar is maar het zal een enorm project worden en dus heel veel zelf moeten uit proberen.

Continu in het veld moet je hier denk ik interpreteren als binnen één 'cylinder'.
Meerdere spoelen in een lijn, die sequentieel worden aangestuurd. Beetje als een coilgun.

De proefopstelling hier nog zonder magneet in de plunjer.
Maar hoe doe ik dat nu met de besturing?