Mechanische Bremse für E-Motor

[Hellmut]

Hallo Stefan (Gobstar)

habe gerade vergeblich versucht die Bremse bei Conrad zu finden.

[Gobstar]

Artikel-Nr.: 222911 - 14
Aber wie gesagt, sehr kostspielig, vielleicht doch schneckengetriebe?

Gruss Stefan

[Hellmut]

Danke, allerdings extrem teuer. dafür bekomme ich eine motor mit Bremse

[Hellmut]

Hallo Freunde

Neues zum Thema Bremse. Bei Dunkermotoren.de wird eine Bremse zum Nachrüsten angeboten, soll die Type E38 sein. Bis auf eine Presse-Information auf der HomePage von Dunkermotoren habe ich noch keine Detailinformationen. Bauhöhe 26mm, Durchmesser 38mm, 24V.

Die Bremse ist im Ruhezustand aktiv, bei Anlegen der 24V löst sie sich. Sollte der Preis akzeptabel sein, so wäre dieses die Lösung meines Bremsproblems. Ich gebe Informationen weiter, sobald ich die angeforderten Informationen erhalte.

[JanB]

Hi Manfred,

Die Kurzschlußbreme bei Elektromotoren wirkt geschwindigkeitsabhängig. Bei der Geschwindigkeit null ist auch die Bremswirkung null.

Richtig, aber zusätzlich zur "Kurzschlußbremse" haben viele
permanenterregte Elektromotore auch noch ein
sog. magnetisches Rastmomement.
Das wirkt auch im Stillstand.
Es entsteht, weil die Ankerpole von den Permanetmagnerten angezogen werden.
Je nach Verhältnis Ankerpolzahl / Magnetpolzahl und
natürlich Magnetstärke kann das Rastmoment stark bis kaum merkbar sein.

Das magn. Rastmoment ist bei Schrittmotoren besonders ausgeprägt,
und kurzschliessen der Wicklungen des Schritttmotors im Stillstand
verstärkt es nochmal erheblich.
Das liegt daran, dass bei einem Schrittmotor im Stillstand
jedem Ankerpol ein Magnetpol direkt "gegenüber" steht.
Jede Bewegung des Ankers induziert in den kurzgeschlossenen Spulen einen Strom,
dessen Magnetfeld der Ursache der Bewegung entgegerichtet ist.

Gruß Jan

[Manf]

Das magn. Rastmoment ist bei Schrittmotoren besonders ausgeprägt, und kurzschliessen der Wicklungen des Schritttmotors im Stillstand verstärkt es nochmal erheblich.

Das ist ein sehr interessanter Aspekt, auf den ich gerade hinweisen wollte. Es gibt die Wirbelstrombremsung, die geschwindkeitsabhängig ist. Die Bremswirkung des Kurzschlusses sinkt mit abnehmender Geschwindigkeit und erreicht gemeinsam mit ihr den Wert null.
(Neue Erkenntmisse dazu sollten natürlich ebenfalls bekannt gemacht werden.)
Manfred

[Fiko]

Habe sogleich einen minebea Stepper zur brust genommen und die anschlüsse unterschiedlich kurzgeschlossen.
Bremswirkung ist erstaunlich, aber nicht zu vergleichen mit dem ruhezustand unter spannung.

Ausserdem entfaltet sich die bremswirkung erst bei bewegung/drehung, d.h. zu spät.
Das wirkt sich so aus, dass bei impuls-bewegung die bremswirkung ok ist, aber bei langsam-kontinuierlicher bewegung die bremswirkung nicht so gut ist.
Ist auch irgendwie klar, denn bei schnellerer durchkreuzung der magnetfeldlinien wird auch mehr spannung induziert, die bei kuzgeschlossener spule mit ihrem magnetfeld dem erregenden magnetfeld entgegenwirkt.

Aber grosse Servos die von einer siemens sps angesteuert werden, ziehen in ruhestellung nur minimal strom, und ziehen aber mehr strom wenn der servo einer nicht erlaubten drehung entgegenwirken soll.
Dabei sorgt eine elektronik dafür, dass nur so wenig strom zur verfügung steht wie der servo zum entgegensetzen der nicht erlaubten drehung braucht !!

Das wäre doch mal eine anregung für 'nen könner mal so eine schaltung zu konstruieren, und alle unsere stepperstromziehproblemeimruhezustand wären endlich für immer beseitigt !!!!!
Einen spielraum von einem step hätte man ja zur diagnose und berechnung der gegenkraft.

[Hellmut]

Hallo Fiko

Dein Gedanke eine intelligente Lösung betreff Stromverbrauch zum Halten eines Motors in einer spezifischen Stellung war ursprünglich meine Strategie, bevor ichdie von Dunkermotoren zum Nachrüsten ideale mechanische Bremse gefunden habe. Dazu:

Ich ersetze in meinem Segelboot Winden und Servos wo sinnvoll durch Getriebemotoren, bzw. Schrittmotoren indem ich uC zwischen schleife. Die Motoren geben der Schaltung Positionsinformationen, der Schrittmotor über die Schrittzählung, der Getriebemotor durch die Impulse des Inkrementalwertgebers, dadurch sind tolle Möglichkeiten erschlossen.

Zuerst dachte ich über die Kraft der Motoren Verstellungen entgegen zu wirken. Bei Getriebe diese über das Auslösen von Impulsen des Inkrementalwertgebers zu erkennen wenn er durch externe Kräfte gedreht wird, und dann gegen zu steuern. Da der Inkrementalwertgeber 500 Impulstripel pro Umdrehung liefert ist die Genauigkeit der Erkennung mehr als hinreichend. Der Motor würde also abschalten, und seine Wicklungen kurzschliessen und damit je nach Anwendung eine hinreichende Bremswirkung vorliegen, nur der Ruhestrom der Motorsteuerung. Sobald es ich auch nur um weniger als 1 Grad dreht (360/500) bekommt das die Motorsteuerung signalisiert und hält gegen und fährt in die alte Position solange die Dekodierung der Signale vom Empfänger keinen Steuervorgang durch den Benutzer erkennt.

Diese Implementation werde ich beim Antrieb der Winsche für die Genua-Steuerung und das Hauptsegel einsetzen. Da die Segel doch über die Schote laufend bedient werden ist der Einsatz einer mechanischen Bremse wahrscheinlich ein "overkill". Leistungsverbrauch hier hoch, während der Betätigung, Ruhestrom der RN-Power während des Haltens, solange EMK-Bremse und mechanischer Widerstand dem Zug der Schote widersteht. Beim Beheben durch ungewolltes Verstellen Leistungsverbrauch wie bei Betätigung.

Ganz anders stellt es sich beim Halten der Schote des gesetzten Spinnakers. Hier habe ich noch keine Erfahrungswerte. Aber die Schot vom Spi zur Mastspitze, von dort am Mast unter Deck geführt, wird von einem Dunkermotor Gr42 mit 24V und Getriebe mit Inkrementalwertgeber betätigt und gehalten. Ich hoffe das bei normalen nicht böigem Wind der Widerstand durch das Getriebe und der EMK-Bremse durch Kurzschliessen des Motors über die Motorsteuerung den Spi hält. Nur bei Böen könnte ein ungewolltes Verstellen passieren, da müßte man wie oben nach regeln. Hier sehe ich erstmals keine Bremse vor, aber die Möglichkeit zum Nachrüsten.

Wieder anders ist die Situation bei den Schrittmotoren. Diese halten in meiner Anwendung einen Zug von etwa 50kg an den Stagen. Verstellt wird nur beim Trimmen des "twist" beim Hauptsegel durch den Schrittmotor fürs Achterstag. Beim Schrittmotor für den Vorstag muss eine Längenänderung des Vorstages erfolgen vor und nach dem Betätigen des Spi. Eine Besonderheit meiner Implementation. Hier wird 99% der Zeit nur gehalten und die Kräfte die den Motor verstellen wollen sind groß. Hier setze ich die mechanische Bremse ein. Dadurch ist der Leistungsverbrauch 99% der Zeit 0A.

Die Steuerfolge ist:
Funktion: gewolltes verstellen, bzw. korrigieren ungewolltes verstellen:

1. Motor über I2C an Motorsteuerung einschalten
2. Bremse lösen über I2C und RN-Relai
3. Motor eine definierte Schritt-, bzw. Impulszahl fahren lassen
4. Bremse über I2C und RN-Relai setzen
5. Motor über I2C ausschalten.

Gespannt bi ich wegen der vielen I2C Kommunikation in meinem Segelboot. da ist sicher noch so manches Problem welches auf mich wartet. Gibt es eigentlich Erfahrung über den Betrieb von 2 unabhängigen I2C Bussen an einem mega32 z.B.?

[Wolferl]

Hallo Hellmut

Was spricht gegen ein Schneckenradgetriebe, wie es Gobstar oben schon erwähnt hat. Bzgl der Genauigkeit sollte es doch für deine Anwendungen völlig ausreichen.
Welche Gründe sprechen denn dagegen? Einbau?

MfG
Wolfgang

[Fiko]

Du bist ja schon richtig weit mit dem projekt.
Danke für die sehr anschauliche darstellung, jetzt weis ich endlich was 'ne Schote usw. ist.

Ein tolles projekt.
Vielleicht kannst Du ja mal 'n bildchen schicken.