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Magnetfeld außerhalb einer Spule

 
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Hase



Anmeldedatum: 03.01.2009
Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: Sa Jan 03, 2009 1:37 pm    Titel: Magnetfeld außerhalb einer Spule Antworten mit Zitat

Ich schreibe gerade ein Facharbeit in Mathe über den Bau eines Elektromotors. Der Motor ist soweit in meinen Gedanken fertig, allerdings wollte ich ihn optimieren, bevor ich ihn baue. Für den Gleichstrommotoren brauche ich sowohl Dauermagneten, als auch Magnetspulen. Ich habe schon eine Formel aufgestellt, mit welcher ich relativ exakt das Magnetfeld um den Dauermagneten bestimmmen kann. Die Frage ist jetzt, ob ich die gleiche Formel für eine Magnetspule verwenden kann oder ob es etwas zu beachten gibt. Die Feldlinien sehen ja recht ähnlich aus.
Vielleicht kennt auch jemand eine Formel für Magnetfelder außerhalb einer Magnetspule. Ich habe nur keine gefunden. Überall gibt es nur die für innerhalb einer Magnetspule. Für Dauermagneten habe ich übrigens auch keine gefunden.
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patric



Anmeldedatum: 23.09.2008
Beiträge: 45

BeitragVerfasst am: Sa Jan 03, 2009 2:28 pm    Titel: Re: Magnetfeld außerhalb einer Spule Antworten mit Zitat

Hallo
Ist recht aufwendig die Berechnung am besten und schnellsten geht’s mit FEM
schau dir mal das Programm FEMM von
http://femm.foster-miller.net/wiki/HomePage
an


Damit lässt sich recht gut das ganze ermitteln.
Auch das Drehmoment usw.
mfg
Patric
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Hase



Anmeldedatum: 03.01.2009
Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: Sa Jan 03, 2009 2:52 pm    Titel: Antworten mit Zitat

Danke schonmal ich werde es mir mal anschauen, allerdings will ich die Sachen möglichst selbst berechnen. Ist auch für das Verständnis besser.
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uli.paul



Anmeldedatum: 04.02.2006
Beiträge: 669
Wohnort: Augsburg

BeitragVerfasst am: Mi Jan 07, 2009 5:50 am    Titel: Antworten mit Zitat

Lieber Hase,

das mit dem selberberechnen von Feldern ist nur dann möglich, wenn das Feld homogen ist - wie z.B. innerhalb von Spulen(-paaren) (siehe Helmholtz-Spulen).

Außerhalb derselben ist eine geschlossene Berechnung nicht möglich, allein schon, weil jedes Objekt in der Nähe die Feldlinien verändern wird/kann.

Bitte glaube Patric und verwende ein FEM-Programm. Dann kriegst Du, selbst mit dem einfachsten, halbwegs vernünftige Ergebnisse.

Aber wenn Du ein Masochist bist, dann bitte:

Für jede Konstellation von zwei Objekten in der Umgebung, aber einschließlich der Spule, wende die 1/z-Transformation so an, dass das System lösbar ist. Die Differentialgleichungen dürfen Dich nicht stören, denn nur dadurch ist dieses System lösbar (außer in Trivialfällen). Und manchmal nicht einmal dann - dann stehst Du wie alle anderen auf dem Schlauch. Transformiere dann Dein Ergebnis in den Ursprungsraum zurück und trage es als ein Zwischenergebnis dort ein.

Dann gehe zur nächsten Konstellation über und wiederhole obige Prozedur bis alle Paarungsmöglchkeiten durchgespielt wurden. Vergiss nicht, die Zwischenergebneisse im Originalraum einzutragen.

Als letzten Schritt musst Du jetzt die Superposition (Überlagerung) der einzelnen Zwischenergebnisse berechen. Das heißt, Du musst jetzt die Überlagerungen von vielen Feldern berechen - und zwas für jeden Raumpunkt einzeln.

Also so einen Knochenjob überlasse ich gern einem Programm.

Ein FEM-Programm geht nämlich ähnlich vor, nur dass es für jeden Raumpunkt (genauer gesagt: für den Punkt in der Mitte des Rasters) die obigen Gleichungen löst. Das hat Vor- und Nachteile:

Um komplexe Umgebungen/Anordnungen halbwegs korrekt zu beschreiben muss das Raster recht eng sein (auch wenn die meisten "Zellen" nur Luft enthalten). Das treibt den Rechenaufwand nach oben. Jetzt nur zu Deiner Info: Es gibt Alternativen zur FE-Methode, z.B. MoM (Method of Moments), die aber praktisch nur in der HF-Technik zum Einsatz kommen.

Fazit: Lade Dir ein FEM-Programm runter und spiel mit ihm! Du wirst Deinen Augen nicht trauen!

Ach ja: Die Genauigkeit hängt von der Zellengröße ab, nicht vom Programm!
_________________
Jeder Schwachkopf kann behaupten - aber nur wenige können beweisen.
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Hase



Anmeldedatum: 03.01.2009
Beiträge: 3

BeitragVerfasst am: Mi Jan 07, 2009 10:30 am    Titel: Antworten mit Zitat

Danke für den Ratschlag. Ich habe das Programm schon runtergeladen, es macht das gleiche wie meine Formel und das gleiche was Du mir gesagt hast. Ich habe beim Berechnen festgestellt, dass es nicht einfach ist, aber ich finde, dass meine Berechnungen gewisse/ziemliche Ähnlichkeiten mit der Realität haben, auch in 3D. Wäre die Physik einfach, wäre sie langweilig oder?.
Natürlich berechne ich es nicht von Hand (ich bin auch nicht verrückt), ich weiß auch wofür ein PC gut ist. Ich habe meinem PC mein System beigebracht und er kann für mich rechnen (Zunächst sogar in Excel). Die Felder sind vielleicht nicht ganz so exakt, wie die von anderen Programmen, aber für mich reicht es aus. Die Gleichungssysteme von mir, machen aber im Prinzip ähnliche Dinge, wie Du beschrieben hast, nur dass ich sie kenne und deshalb in andere Systeme mit einbauen kann, so wie ich sie brauche.

Dass eine geschlossene Berechnung oft nicht möglich ist, ist mir auch klar. Ich (mein PC) berechne auch nur einzelne Punkte.
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