YouTuber baut simplen Elektromotor aus Klemmbausteinen
YouTuber Jamie hat einen Elektromotor aus Klemmbausteinen gebaut. Nur wenige Zusatzteile sind nötig.
(Bild: Jamies)
Der YouTuber Jamie vom YouTube-Kanal „Jamie's Brick Jams“ hat einen funktionsfähigen Gleichstrom-Elektromotor aus Klemmbausteinen gebaut, der ohne komplizierte Steuerplatine auskommt und lediglich auf elektromagnetischen Prinzipien basiert. Zusätzlich zu den Klemmbausteinen werden nur Magnete, etwas Kupferdraht, ein Transistor und eine Batterie benötigt.
Jamies Ziel war es, einen möglichst einfachen Elektromotor zu bauen, der ohne Steuerungselektronik, Drehzahlregler und mechanischen Kommutator auskommt. Der Bastler führte dazu die Funktionsweise eines Elektromotors auf dessen Kernprinzipien zurück.
Prinzipiell handelt es sich um eine einfache Sache: Sobald Strom durch Leiterspulen fließt, wird ein Magnetfeld erzeugt. Laufen sie in einem Magnetfeld eines Permanentmagneten (Permanentmagnetstator), führen die gegenseitigen Anziehungs- und Abstoßungskräfte zu einer Bewegung. Um einen kontinuierlichen Motorlauf zu erzielen, muss die Stromrichtung fortwährend umgepolt werden. Dadurch wird das Magnetfeld in der Leiterspule umgedreht. Um den Stromwechsel hinzubekommen, wird bei einfachen Elektromotoren ein Kommutator verwendet, der auf der Achse des Rotors sitzt und bei einem Umlauf das Magnetfeld umdreht.
Elektromotor aus Klemmbausteinen
Jamie baute den Rotor aus Klemmbausteinen und zwei starken runden Neodymmagneten mit 20 mm Durchmesser und 10 mm Dicke, die er auf einer Achse gegenüberliegend mit etwas Klebstoff so ausgewuchtet fixierte, dass ein leichtgängiger runder Lauf gewährleistet ist. Der Bastler nutzte nur eine einzige Antriebsspule für seinen Motor. Dazu wickelte er 0,6 mm starken Kupferdraht mit 150 Windungen um eine Klemmbaustein-Konstruktion auf.
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Fließt Strom durch diese Spule, entsteht ein Magnetfeld, das die Permanentmagnete des Rotors abstößt oder anzieht. Dabei reicht es aus, exakt getaktete Stromimpulse von der angeschlossenen 9-Volt-Batterie abzugeben, um den Rotor in einen gleichmäßigen Lauf zu versetzen. Um dafür das genaue Timing zu erreichen, erstellte Jamie eine Sensorspule mit 100 Windungen aus dünnem Kupferdraht. Sobald einer der beiden Magnete an der Sensorspule vorbeifährt, wird ein Strom induziert. Dieses Signal verwendet der YouTuber, um damit einen TIP31C-Transistor anzusteuern. Der Transistor nutzt das Signal, um einen kurzen Stromimpuls von der Batterie an die Ansteuerungsspule zu schalten. Die so genau getakteten Stromimpulse sorgen für einen kontinuierlichen Umlauf des Rotors. Eine optionale LED zeigt durch das Blinken die Taktung des Stromimpulses an.
Der Rotor des Elektromotors aus Klemmbausteinen muss zu Beginn angestoßen werden, erreicht dann aber eine Drehzahl von knapp 4000 U/min. Ein 1:3-Getriebe reduzierte die Drehzahl auf etwa 1300 U/min, erhöhte jedoch das Drehmoment.
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Der Maker baute einen weiteren Elektromotor mit insgesamt acht Permanentmagneten auf einer größeren Rotorscheibe, was den Lauf gleichmäßiger werden ließ und zu einem höheren Drehmoment bei niedrigerer Drehzahl von 480 U/min führte.
Den ersten Motor montierte er auf ein einfaches Fahrzeug mit Klemmbausteinen, das er mit einer fernsteuerbaren Lenkung versah. Der Elektromotor aus Klemmbausteinen trieb das Fahrzeug problemlos an. Eine Regulierung der Geschwindigkeit über die Drehzahl des Elektromotors ist jedoch nicht möglich.
(olb)
