Beiträge von Wolfgang B

Hallo Peter, danke für die anerkennenden Worte.
Mein Eindruck, wenn ich so durch die Foren streiche, ist der, dass es zwar viele Hobbykollegen mit vielen Wünschen gibt, der Anteil der Ideen
und Eigenbauobjekte hingegen stetig zurückgeht.
Mir geht es einmal um den Erkenntnisgewinn und vielleicht werde ich noch einen Wagen mit den von mir durchdachten Zutaten so bauen, dass er vorzeigbar ist.
Es ist nicht so einfach eine Achslenkung so herzustellen, dass der Radsatz sich immer radial einstellt. Was im Original funktioniert, ist, wie bereist öfter In diesem Zusammenhang erwähnt, nicht 1:1 auf das Modell übertragbar.
Neuere theoretische Gedanken weisen aber darauf hin, dass zweiachsige Drehgestelle sich auch nicht radial einstellen, zwangsläufig kann nur ein Radsatz sich entsprechend einstellen. So schlingert das Drehgestell auf den Gleisen und muss bei schnell fahrenden Fahrzeugen entsprechend gedämpft werden um nicht ins Schwingen zu geraten.
Bei dem Experimentalfahrzeug bestimmt der Kupplungsausschlag den Drehwinkel der Radachse. Hierbei wurde eine Art Untersetzung eingebaut. Die beiden Drehwinkel sind nach zeichnerischer Erprobung nicht identisch, so dass die beiden Hebel welche das Lager der Kupplungsaufnahme und der Lagerklotz für die Achse verbinden, trapezförmig ausgestaltet sind.

So dreht das Achslager immer ein bisschen weniger als das Kupplungslager. Damit wird vermieden, dass die Räder zu weit im Bogen ausschlagen.
Ich hätte gerne eine einfachere Konstruktion "erfunden", mir fällt nichts besseres ein um beide Funktionen so zu verbinden, dass die Achsen sich auf der einen Seite nicht frei im Bogen einstellen, was bei der Modellbahn nicht funktioniert, andererseits aber die Kupplung durch die Pufferbohle zu führen. Das System funktioniert allerdings nur mit starren Kupplungen.
Davon demnächst mehr
Gruß Wolfgang

Hallo Peter,
ich stimme Dir zu, man muss sich entscheiden zwischen einem guten Fahrverhalten und einem präzise nachgebildetem Modell.
Die Entwicklung im Modellbahnwesen zeigt jedoch, dass beides sich verbessern lässt.
Den Kompromiss, den ich nicht machen möchte, ist eine Veränderung der Radmaße gegenüber dem Vorbild.
Die maßstäblichen Räder sind wiederum die Voraussetzung für eine genaue Positionierung der Längsträger und Achshalter, dieser Punkt wird in meinem Baubericht zum Oppeln wieder aufgenommen werden.
Mit diesem Experimentalfahrzeug werden Grenzen ausgelotet, die immer wieder neu definiert werden können.
Einen schön gefertigten Wagen oder auch eine Lok lässt man natürlich nicht durch dieses Roco Gleis R2 fahren.
Auf der anderen Seite sollte bei Roco R10 ein leichter, entgleisungssicherer Lauf gewährt sein.

Wie Du schon erkannt hast, geht es mir nicht allein darum einen zweiachsigen Wagen durch einen Gleisbogen zu "drücken".
Ich denke auch, dass durch einen Gleisbogen mit einem Radius von einem Meter, Fahrzeuge mit einem Achsstand von 70mm gut laufen.
Wie das Foto erkennen lässt, sind die Räder des linken Fahrzeugs besser im Gleis positioniert, als die des rechten "Wagen".

Es gehört heute zur Standardfunktion, dass die Wagen Puffer an Puffer fahren.
Es erscheint mir nichts einfacher als dem Vorbild entsprechend die Puffer beweglich zu machen ohne die Funktion des Vorbildes zu übernehmen.
Die kleine Kinematik erfüllt diesen Zweck.
Wie üblich ist bei einem Versuchsmodell alles noch grob ausgeführt und soweit wie möglich justierbar.
Die Puffer erfüllen keinen Zweck, sie sind einfach nur da.

Ein weiterer Punkt der dem Vorbild entsprechend umgesetzt werden soll, ist dass die Kupplung, wie immer sie später aussehen soll, durch die
Öffnung in der Mitte der Pufferbohle geführt wird und dann mit dem Fahrwerk verbunden.

Da der Drehpunkt des Kupplungsträgers so dicht wie möglich hinter die Rückseite der Pufferbohle gelegt wurde, damit ist die Öffnung
in der Pufferbohle auf eine vertretbare Größe gelangt. Die Kupplungsaufnahme beträgt 1mm im Durchmesser und kann in der Längsverschiebung eingestellt werden.
Das Drehteil, welches die Kupplungsstange aufnimmt, trägt auch das Blechstück, welches die Puffer bewegt. Das für diesen Zweck die Puffer erst angefertigt werden mussten, ist den Fotos sicherlich zu entnehmen.

Der Drehpunkt, dicht hinter der Pufferbohle, erfüllt die Voraussetzung eine starre Kupplung einzusetzen.
Dieses ist hier durch eine Stange, 1mm rund geschehen.

Hierbei ist der Drehpunkt auch der Punkt wo Längs- und Querkräfte auf das Fahrzeug einwirken.
Wie groß die Querkräfte sind wird zunächst vom Gleisbogenradius, also der Schrägstellung oder Versatz der Fahrzeuge bestimmt.
Für die Modellbahn ist eine Konstruktion günstig, welche die Querkräfte so gut wie möglich reduziert. Diese verursachen, wenn die Höchstbelastung überschritten wird, die Entgleisungen.
Weniger wichtig sind hierbei die resultierenden Kräfte für den Vortrieb.
Es zeigt sich beim Vorbild, dass die Klauenkupplungen, bei denen keine Puffer benötigt werden, sich wesentlich günstiger auf die Kraftverteilung innerhalb des Wagensystems verhalten als Schraubkupplungen mit Puffern. Bei der Fahrwerkskonstruktion zeigt sich auch wie abhängig die Anordnung der tragenden Bauteile von der Position der Puffer sind.
Gruß Wolfgang

Bevor es an den Oppeln geht, galt es zu überlegen aus welchen Profilen das Fahrwerk sein sollte.
Erfahrungen hatte ich bereits bei einem kleinem Wagen gesammelt, den ich dank des Vorbildes, ebenfalls Museumshafen Hamburg,
im Werdegang verfolgen konnte. Der Rahmen wurde aus Messingprofilen aufgebaut, besonders die beiden Doppel-T- Längsträger konnten so gut nachgebaut werden.
Der Vorteil des kurzen Wagens ist seine Verwindungssteife, die mit zunehmender Wagenlänge natürlich abnimmt.

Ob für den Oppeln eine solche Konstruktion geeignet ist, habe ich nicht ausprobiert.

Bei dem kleinem Flachwagen, gibt es weder Bremsen, Luftleitungen und alles was so ein Wagen aus späteren Zeiten mit sich führt.
Zudem muss der Wagenkasten auch irgendwie mit dem Fahrgestell verbunden sein, da erschien es mir nicht sinnvoll einen Holzboden, der ja äußerst empfindlich ist,
einzusetzen. Das Furnierholz hält nichts und nur wenig aus.

Das Original ist ein Niederbordwagen, ich erfreue mich bis jetzt an dem Flachwagen.

Wer sich für historische Wagen interessiert, hier noch fast reiner Holzwagen.

und als Nachbau einmal die Unterseite

Hallo Wolfgang,
da liegt wohl ein Betrachtungsunterschied zwischen uns.
Ich halte die Lösung der industriellen Hersteller btr. Bogenläufigkeit von Modellfahrzeugen nicht für alltagstauglich.
Nach wie vor ist Modelleisenbahn mit Entgleisungen verbunden.
Das hier auch ein Masseunterschied zum Vorbild ein Grund ist, bleibt unbestritten.
Der tiefere Grund liegt in der Spielzeughistorie, Kinderspielzeug muss einfach und billig sein.
Für die erwachsenen Modelleisenbahner werden Produkte angeboten die noch immer halb in der Kinderwelt und mit der anderen Hälfte im
feinen Modellbau beheimatet sind.
Antriebe, Räder, Fahrgestelle, Puffer und Kupplungen haben noch nicht den hohen Qualitätsstandard erreicht, der z.B. bei der Beschriftung
mittlerweile anzutreffen ist.
Die komplizierte Physik und vielfältige Technik der Bogenläufigkeit von Schienenfahrzeugen kann nur teilweise für Modellfahrzeuge gewinnbringend sein.
Andererseits könnte die Modellbahntechnik in einem gewissen Umfang auch für das Vorbild von Bedeutung sein wenn es um Einzelradtechnik, Lenkachsen in Drehgestellen usw. geht.
In meiner Dokumentation erbringe ich den Nachweis, dass Lenkachsen in zweiachsigen Fahrzeugen mit großem Radstand nicht nur sinnvoll, sondern auch notwendig sind.
Die Versuchsfahrzeuge zeigen den frappanten Unterschied in einem Gleisbogen, Roco R2. Die Räder sind maßstäblich, die entsprechenden Bezeichnungen wie H0pur verwende ich nur ungern, da es nur eine richtige Wiedergabe des Vorbildes geben kann, welche dann nicht normiert werden braucht.
Das untere Fahrzeug ohne Lenkachsen wäre bereits in der Fahrt entgleist, es hält sich lediglich in der Stellprobe auf dem Gleis.

Wie es sich für ein Experimentalfahrzeug gehört, sollen die beabsichtigten Vorgänge gut beobachtbar sein.
Hier geht es nicht um produktionsreife Lösungen, zudem sollen noch weitere Funktionen erprobt werden.
Gruß Wolfgang

Ich möchte in loser Folge über den Eigenbau eines Güterwagen in H0, Gms30 Oppeln, berichten.
Der Wagen entstand aus Neusilberblech nach eigenen Zeichnungen für die Ätzvorlage.
Die Bauweise aus geätzten Blechen, Fahrwerk und Aufbau so vorbildlich wie möglich durchzuführen,
setzt voraus das Original so gut wie möglich zu studieren, zu vermessen und zu fotografieren.
Das Original steht im Museumshafen in Hamburg.
Der Wagen wurde dort aufgearbeitet und dürfte nach meinen Erkenntnissen dem Originalzustand der Auslieferung
und den betrieblichen Änderungen entsprechen.
Die Seitenansicht wurde aus Einzelbildern zusammengesetzt um eine möglichst verzerrungsfreie Übertragung
auf die Zeichnungsvorlage zu ermöglichen.
Die Fotos wurden mit einer billigen Digitalkamera aufgenommen.
Zeichnungen und Maße wurden ebenso den einschlägigen Zeichnungen entnommen.

Viele Details werden in ihrer Vielfalt erst bei genauerer Betrachtung deutlich.

Besondere Aufmerksamkeit wird in der Folge dem Fahrgestell gewidmet sein.
Bereits jetzt ist zu erkennen, das untenrum so richtig was los ist.

Die Fertigung der Zeichnung geschieht mit dem Computer mit dem Programm Adobe Illustrator.
Leider ist in den Wiedergaben nicht das zu erkennen was Mühe macht. Jede Linie ist trotz PC von Hand zu erstellen!

Hallo Christian,
wievielt Arbeit Du Dir mit dem Oppeln machst, ist wie Friedrich bereits erwähnte, Deine ganz perönliche Sache.
Es gibt auf dem Markt keinen perfekten Oppeln, sprich auch nicht für viel Geld.
Hier eine kleine Anregung:

Hallo Andreas,
es handelt sich um diesen Motor:
EC 9.2 flat Ø10 mm, bürstenlos, 0.5 Watt, mit Hall-Sensoren, Artikelnummer 370445.
Für das von mir vorgeschlagene Konzept sollte der Motor zwei Wellenenden haben.

Modul m0,2, Lutz hat dazu alles gesagt, ist von der Belastbarkeit mit Sicherheit für den Triebwagen ausreichend.
Ich bevorzuge dieses Modul wegen der Möglichkeit kleine Getriebe zu konstruieren.
Du fragtest nach der Spannungsreduzierung.
Für Motor und den 1Q-Regler sind 6V GLEICHSPANNUNG ideal. D.h., die wellige Digitalspannung sollte gleichgerichtet, gepuffert und mit einem Spannungsstabilisator oder einer Zenerdiode auf 6V reduziert werden.
In meinem Baubericht bin ich nicht ohne Grund auf die Ansteuerung des 1Q-Reglers durch einen Digitaldecoder eingegangen. Kurz, ich habe es nicht versucht. Die Ausgangsspannungen des Decoders müssten ebenfalls <6V sein. Evtl. kann man auch den Decoder mit 6V betreiben. Wie mit den Signalausgängen schalttechnisch umzugehen ist, kann ich folglich nicht beschreiben.
Gruß Wolfgang

Die von Lutz vorgetragenen Erkenntnisse zu diesem Thema befinden sich in meinem Beitrag zu BLDC Motoren.
Meine Überlegungen und Versuche zu Kupplungen, Puffern und leicht laufenden Fahrzeugen, finden sich hier teilweise wieder.

In der Bogenfahrt treten Kräfte auf welche die Radsätze verschieben, so dass diese mit dem Kreisbogenmittelpunkt fluchten. Das Bestreben des Fahrzeugs gegenüber den Kräften den geringsten Widerstand entgegenzubringen wird durch mechanische Hemmnisse verringert. Bei zweiachsigen Fahrzeugen geschieht mittels Lenkachsen eine Verringerung der Reibung im Spielraum der Spurkränze. Die Auslenkung der Radachsen geschieht in den überwiegenden Anwendungen selbsttätig. Modellbahngleise und Radsätze entsprechen in den Abmessungen nicht dem Vorbild, somit kann diese Wirkung nicht eintreten. Dies wird bei den Vorschriften für die Spielraumbemessung der Spurkränze recht schnell deutlich. Die Verordnungen für das Vorbild sehen bei 1435mm Spurweite, gemessen nach Verschiebung der Achse bis zum Anlauf der einen Schiene, mindestens 10mm höchstens 25mm vor.
Neuere Bemessungsdaten sehen folgende Maße vor:
Spurweite 1435, Spurspiel 7-12mm
Radius Spurkranz 13mm ->in H0 ->0,14mm
Abstand von innen 15mm ->0,17mm
Radius Kehle 15mm ->0,17mm
Abstand von innen 38mm ->0,44mm

Räder und Schiene entsprechen nur bei feinstem Modellbau dem Vorbild, Serienfahrzeuge und -schienen sind davon ausgenommen. Folglich können auch die Effekte, die dem Vorbild einen sicheren Lauf gewährleisten, sich im Modell nicht wiederfinden. Dies ist auch eine der Ursachen für die häufigen Entgleisungen. Die Fahrzeuge der Modellbahn weisen auch nicht die Masse auf um die Reibung zu überwinden, damit die Radsätze sich wie bei dem Vorbild verschieben können. Folglich muss die Reibung minimiert werden. Zu diesem Zweck werden bei dem unten gezeigtem Versuchsfahrzeugwerden die Radsätze in einem leicht laufendem Kugellager zentriert und über ein Gestänge gedreht.
Der Radsatzblock ist zentral kugelgelagert. Entgegen dem Vorbild geht hier Leichtlauf vor der vorbildnahen Lagerung des Radsatzes an den Achsenden.

Wie beim Vorbild soll der Spurkranz im Lauf die Schiene nicht berühren. Die Schrägstellung der Schiene, entsprechend dem Verjüngungswinkel der Radlauffläche, sorgt für eine theoretische Gleichgewichtslage. Da aber ständig Querkräfte wirken, wird der Radsatz und damit das Fahrzeug seitlich so verschoben, bis der Laufkreis des Rades die Schiene verlässt und die Kehlung des Rades erreicht. Die damit verbundene Schrägstellung des Fahrzeugs wie auch die veränderte Höhenlage welche zudem einen Schlupf erzeugt, führen zu einem Ausschwingen der Seitenkräfte in die entgegengesetzte Richtung. Ob sich dies bei einer angenäherten Konstruktion im Modell überhaupt überprüfen lässt, bleibe dahingestellt.
Das Versuchsfahrzeug dient zur Erprobung verschiedener Kupplungen mit starrer Verbindung und wie bereits zu erkennen, beweglichen Puffern.

Hallo Andreas,
in meinen Unterlagen kann ich nichts über einen Maxon BLDC-Motor mit 9mm Durchmesser finden.
Vergleichsweise einen Motor mit 10mm Durchmesser, Baulänge 25 mm, Leistung 8W und ca 80.000) Umdrehungen.
oder 6mm Durchmesser, Baulänge 21 mm, Leistung 1,2W und ca. 40.000) Umdrehungen.
Ohne Getriebe geht nichts in H0 und Kardan ist preisgünstiger als zwei Motoren.
Gruß Wolfgang

Hallo Andreas,
ich weiß nicht ob ich Dir wirklich helfen kann, werde Dir also meine Vorstellungen schildern.
Beide Einzelachsen sollten angetrieben sein, einfachsten Falls eine Dreipunktlagerung, wenn möglich Lenkachsen aufweisen.
Da genügend Platz zwischen beiden Achsen ist, kann ein Glockenankermotor, Faulhaber oder Maxon mit zwei Wellenenden
eingebaut werden.Das Achsgetriebe dürfte zweistufig ausfallen. 1.Stufe 1:20, zweite Stufe 1:2. Metallzahnräder mit Modul m0,2 dürften ausreichen. Die Kraftübertragung geschieht mittels "Kardanwellen".
Eine Digitalsteuerung halte ich heutzutage für unumgänglich, gerade bei einem Triebwagen dürfte das "Lichtmanagement" gerade nach
digital schreien.
Gruß Wolfgang

Ich finde es interessant dass hier viele Fakten und Hinweise zusammengetragen werden.
Ich habe mich allerdings noch nicht besonders mit dem Märklin Motor befasst, das habe ich kurz und entsprechend oberflächlich nachgeholt.
Die beiden genannten "Sinus"Motoren haben wenig mit der Sinusansteuerung noch mit der unumgänglichen Sensorausrüstung zu tun. Die "verbesserte" Version, mit dem irreführendem Namen Sinus ist ein Motor mit Magnetrotor und Eisenmagnetfeld. ich gehe davon aus dass Märklin die Blockkomutierung verwendet. Die Motorspannung bei den gängigen Digitalsteuerungen arbeitet mit Rechteckimpulsen.
Bei der Sinuskommutierung besteht die Motorspannung natürlich aus einer sinusförmigen Spannung. Die ideale Regelung bestehend aus variabler Frequenz und Spannung dürfte der Rolls Royce unter den Steuerungen sein.
Beide Märklin-Motoren besitzen ein Rastmoment und eine undefinierte Nulllage des Rotors. Da hat Märklin mächtig an Evolution und Kosten gespart.
Der Misserfolg konnte folglich nicht ausbleiben.
Aussenläufer haben den Vorteil dass der rotierende Teil größer ausfallen kann als bei einem innenliegendem Rotor.
Das erspart die extra Schwungmasse.
Der von mir verwendete Motor besitzt eine eisenlose Ständerwicklung. Dadurch können theoretisch beliebig hohe Frequenzen das Drehfeld erzeugen.

Auch bei dem sogenanntem Auslauf, dem anscheinend der selbsthemmende Schneckenantrieb entgegen steht, sollten die physikalischen
Betrachtungen kurz gestreift werden.
Im Gegensatz zum Federantrieb, besitzen moderne Elektromotoren für die Modellbahn ausreichend Kraft um einen schlechten Wirkungsgrad des Getriebes vergessen zu machen.
Doch man sollte auch hier ins Detail gehen. Das Anlaufmoment ist entscheidend für die Langsamfahreigenschaften eines Fahrzeugs. Der Unterschied des Reibungsverlusts zwischen den beiden Getriebearten ist jedoch nicht so groß wie angenommen. Ein Reduziergetriebe von 1:40 lässt sich in beiden Fällen nur noch schwer von Hand an der Antriebswelle drehen, geschweige, dass ein Nachlaufmoment entstünde.
Die schönen Videos einer kriechenden Lokomotive zeigen nicht, wie es ums Anfahren eines Fahrzeugs mit großer Last an einer Steigung bestellt ist. Die Minimaldrehzahl eines Motors ist definiert, die Hersteller lassen sich hierüber nicht aus, da diese Stotterantriebe in der Technik nicht gebraucht werden. Die Datenlage beim BLDC ist hier etwas anders, da die Regelung hier die Grenze setzt.

Dies führt zum Thema Rückmeldung über die Gegen-EMK. Die Digitaldecoder neuerer Bauformen, also zumindest die mit Lastregelung, steuern damit gewisse Motorparameter. Physikalisch betrachtet besteht zwischen einer Drehzahlerfassung mittels Sensoren auf der Motorwelle und der Auswertung der Gegen-EMK ein großer Unterschied. Praktisch, für den Modellbahnbetrieb, dürfte dieser Unterschied nichts ausmachen.
Für einen genauen Stellentrieb im Maschinenbau wäre die Ausmessung der Gegen-EMK zu ungenau.
Die führenden Kleinmotorenhersteller bedienen überwiegend die Maschinenbauer und nicht die Modellbahner.
Es sollte nicht unerwähnt bleiben dass die Gegen-EMK eine Verringerung des Drehmoments nach sich zieht. Bei mehrpoligen Motoren
und hohen Umdrehungen können sich die Ströme nicht mehr voll entwickeln, es wird entsprechend viel Strom zurückgespiesen.

Zu Antrieben:
Weder Uhrwerksantrieb noch hochliegende Kardanantriebe stellen eine zeitgemäße Antriebslösung dar.
Der Kardanantrieb, siehe Maxima, gehört in die Radebene. Und da kommt die kleine Bauform des BLDC-Motors ins Spiel.
Einen schönen dritten Advent wünscht Wolfgang

Hallo,
über den Ur-Sinus- Motor kann ich nichts sagen.
Über den von mir verwendeten ECmax 16 liegen umfassende Daten vor.
Da Märklin den Motor mit Sicherheit nicht selbst herstellte, gehört es zu gutem, wirtschaftlichem Gebaren, den Motorhersteller stets beim Verkauf einer Lok anzugeben.
Was ich mir nicht so recht vorstellen kann, ist der positive Einfluss der Schwungmasse auf die Steuerung.
Ich kann daraus nur folgern, dass der Motor ohne Sensoren ausgerüstet ist.
Die Hallsensoren melden nicht nur die Postion des Läufers, sondern liefern auch die notwendigen Impulse für eine
Drehzahlregelung. Weiterhin wird nach 1,5s bei Unterschreitung der Minimaldrehzahl die Strombegrenzung wirksam.
Die Schwungmasse würde beim Auslauf eine Drehzahl erzeugen, welche mit den gegebenen Sollwerten nicht übereinstimmt.
Modellbahner, welche an der Digitaltechnik interessiert sind, sollten sich wirklich intensiv mit den Krücken aus der Analogzeit auseinandersetzen, welche notwendig waren um die Lok über sogenannte stromlose Abschnitte hinüberzuretten.
Der gepriesene lange Auslauf konnte noch nicht einmal die Masseverhältnisse des Originals simulieren.
Es ist von großem Vorteil für die Feinregulierung der Fahrzeuggeschwindigkeit wenn die Anlaufzeitkonstante des Motors recht kurz ist, sie beträgt beim dem Maxon-motor knapp 10ms. Die Schwungmasse verhindert eine Feinregelung, anders ausgedrückt, sie macht was sie will aber nicht was der Regler liefern soll.
Der Knackpunkt des BLDC Motors ist die Mindestgeschwindigkeit, im genannten Fall bei 400U/min. Mit einem Timer NE555 habe ich an den Enable des 1Q-EC-Verstärkers einen Impulsgenerator mit einstellbaren On-Off-Zeiten angeschlossen. Dies ermöglicht ein ruckweises Annähern der Lok z.B. an einen Wagen. Die volle Radumdrehung ist z.B. nach 16 Impulsen erreicht.
Gruß Wolfgang

Hallo Wolfgang

Die induktive Stromübertragung, z:B. für Smartphones bewährt sich anscheinend.

ll

Mit der Modellbahn habe ich zwar noch keine Dauertests durchgeführt, mit dem gezeigten Bauteil habe ich eine Lok ausgerüstet.
Die Gegenseite befindet sich unter den Schienen.
Gruß Wolfgang

Wie bereits bei etwas komplexeren Themen üblich, soll zunächst auf die umfängliche Literatur zu BLDC-Motoren hingewiesen werden.
Einige Hersteller haben für diese Motoren ihre eigenen Bezeichnungen eingeführt, unter dem Sammelbegriff bürstenlose Motoren wird man zunächst fündig.
Der Name brushless (bürstenlos) Direct Current (Gleichstrom) ist verwirrend und falsch.Tatsächlich handelt es sich um Drehstrom-Motoren. Bei den folgenden beschriebenen Motoren handelt es sich um kleine Bauformen ohne Kurschlusswicklung im Läufer. Abgeleitet von den Asynchronmotoren mit Käfigläufern, weisen die zu beschreibenden Motoren einige Besonderheiten auf. Der Rotor besteht aus einem Permanentmagnet mit mindestens einem Polpaar bis zu nach oben, von der Form und Größe des Motors zu bestimmenden mehrfachen Polpaarzahl. Die Ständerwicklung ist bei den kleinen Motoren dreiphasig. Allerdings sind auch hierdie Phasen nach oben unbegrenzt, ob es Sinn macht ist eine andere Frage.
Wichtig ist das bei allen Asynchronmotoren ein Drehfeld erzeugt wird. Durch das Zusammenwirken der drei, um 120° verschobenen Ströme, entsteht im Ständer ein sich selbsttätig drehendes Magnetfeld. Der Läufer in Form der Permanentmagneten rotiert entsprechend mit der Geschwindigkeit, der Frequenz, des Drehfeldes. Diese Frequenz wird durch eine elektronische Schaltung erzeugt. Die bei dem Experimentalmodell verwendete Taktfrequenz beträgt 46,8kHz. Der 1-Quadrant Verstärker, welcher die Taktfrequenz erzeugt, wird mit Gleichstrom betrieben. Die Bezeichnung BLCD, welche von Bauform und Betriebsstrom abgeleitet ist, sei hiermit erklärt, lässt jedoch keinen Rückschluss auf die Funktionsweise zu.

Der Begriff der Kommutierung.
Um sich in die Wirkungsweise dieser zu vertiefen wird hier ganz besonders auf die entsprechende Literatur verwiesen. Vereinfacht gesagt, es muss immer eine Rückmeldung der Rotorlage in die Steuerung erfolgen. Üblicherweise gibt es zwei Ausführungen, die sensorlose Blockkommutierung und die mittels Sensoren. Es soll hier nur die mit Hallsensoren elektronische Kommutierung betrachtet werden. Sie erlaubt eine relativ niedrige Impulszahl, was mit einer niedrigen Motordrehzahl gleichzusetzen wäre. Weiterhin ist ein kontrollierter Anlauf gewährleistet, ein hohes Anlaufdrehmoment und ein guter Start-Stopp-Betrieb. Für die qualitative Weiterentwicklung von Modellbahnantrieben sei darauf hingewiesen, das als Ziel die Sinuskommutierung verwendet werden sollte.

Warum bürstenlose Motoren. Die Lebensdauer des Motors wird durch die Lebensdauer der Kugellager im Motor begrenzt, dies entspricht mehreren 10.000 Stunden.

Die Leistung in Bezug zur Motorgröße zu DC-Motoren kann mit 1:2 umrissen werden.

Links der Maxon Motor, unten der alte Roco-Motor der E103, rechts ein sensorloser Billig-Motor 12/22

Hinzu kommen neue Bauformen, wie der „Pennymotor“. Kein Rastmoment. Höchste Drehzahlen bis 1Millionen/min. Niedrige Betriebsspannungen.

Elektronik
Ohne elektronische Ansteuerung ist dieser BLDC-Motortyp nicht zu betreiben. Der DC-Motor mit Lastregelung benötigt bereits eine entsprechende Elektronik, soll er zudem mit hohem Drehmoment anlaufen, ist eine PWM, also Frequenzsteuerung, vorzusehen. Da ohnehin die zeitgemäße Modellbahn mit einer Digitalsteuerung ausgerüstet ist, dürfte der Einsatz einer Regelung für den 1-Q-Verstärker (bei entsprechender Modifikation) problemlos sein.

Wie sich allerdings in der Modellbahnpraxis zeigte, traten anscheinend Probleme auf. Dem entgegenzutreten dient das Experimentalmodell. Wie kam es zu den Problemen? Und gleich dazu, gab es wirklich die Probleme? Kaum vorstellbar ist, dass die Firma Märklin den neuen Antrieb vorstellte, der die von Modellbahnern beschriebenen Probleme wirklich hatte und
wenn ja, warum diese nicht abgestellt wurden?
Die Bezeichnung Sinus-Drive, verweist auf das optimale Konzept der Sinuskommutierung, welches beste Gleichlaufeigenschaften bei kleinsten Drehzahlen, einen weichen, präzisen Lauf des Motors in Verbund mit einer hochwertigen Steuerung vermittelten sollte.

Das größere Kriterium für die Einführung des BLDC-Antriebs ist allerdings die rückwärts gerichtete „Modellbahn-Fachwelt“.
„Wer immer im Kreis fährt gewinnt keine neuen Erkenntnisse.“
Die Liste der Einwände ist so lang wie dumm und wird bis auf den heutigen Tag mit Nichtwissen gepflegt und ergänzt.

Der Testbeginn sieht den Einbau des Motors in einen Motorträger vor. Die vorhanden Drehgestelle der Roco E103, dazu die „Kardanwellen“ und Hülsenpassten ganz gut, die Schwungscheibe wurde umständehalber mit übernommen, wird aber bei der noch weiterzuführenden Entwicklung verschwinden.

Wie zu erwarten, ruckelte der Maxon EC-max 16 weder beim Anlauf, der Minimaldrehzahl, noch nach Richtungswechseln. Die verwendete Steuerung, ebenfalls von Maxon, ist eine DEC 24/2.

Die Mindestgeschwindigkeit des Testmobiles beträgt 1m/min. Die Fernsteuerung der Steuerung erfolgt per Funk, 2,4Ghz, der Empfänger ist ein deltang Rx43D-1. Die Steuerplatine DEC24/2 verfügt über zu konfigurierende Anschlüsse.
Enable – schaltet die Endstufen für den Motor. Es wird damit möglich sein den Motor tastend einzuschalten. Die voreingestellte Motordrehzahl kann damit nach einer frei zu wählenden Ein-Aus-schaltzeit abgerufen werden.
Die Geschwindigkeit ist in 1024 Stufen regelbar. Der Anschluss benötigt dazu eine Spannung zwischen 0 – 5V.
Der Drehrichtungswechsel ist auf einen weiteren Anschluss gelegt, umzuschalten mit 0V und 5V.

Zur Spannungsversorgung wurde eine separate Stromquelle von der Motorbetriebsspannung abgezweigt, die auch das Funkmodul mit 5V versorgt. Der DEC 24/2 besitzt eine einstellbare Motorstrombegrenzung und eine von außen steuerbare Motorbremsfunktion, letztere wird für Modellbahnzwecke nicht benötigt. Bereits jetzt ist ersichtlich, dass bisher verwendete Digitaldecoder und besonders die Steuerungen für diesen Betrieb nicht vorgesehen sind. Besonders die Funktion Enable muss auf einen noch freien Kanal gelegt werden. Ebenso sind die 5V einzuhalten.

Für eine zukunftsorientierte Modellbahntechnik ist neben Einfachheit auch die zeitgemäße Anwendungspraxis zu berücksichtigen. Smartphone, tablets, ipods, Lampen, Lautsprecher sind heutzutage kabellos. Für die Modellbahn sollte dies ebenfalls gelten. Der „Kampf“ der Systeme rührt aus einer Zeit, als die Möglichkeiten der Digitalisierung nicht vorhanden und die Leistungsfähigkeit von Akkus und Batterien wesentlich beschränkter waren als heute.
Das Experimentalfahrzeug wird deshalb mit LiPoFe4 Akkus ausgerüstet.

Die gezeigten Varianten mit drei Akkus ergeben eine Betriebsspannung von 9,6V.Die Versuche werden mit 6,4V durchgeführt.

Hier zeigt sich auch das unterschiedliche Verhalten von BLDC- zu DC- Motoren. Die Mindestgeschwindigkeit ist bei allen Versorgungsspannungen nahezu gleich, die Maximalgeschwindigkeit kann es nicht sein, da der Motorstrom im Verhältnis zur Maximalspannung steht. Es ist ersichtlich, dass der BLDC-Motor mit nur der ihm eigenen einen Minimaldrehzahl startet. Die Frage wie lange die Laufzeit des Fahrzeugs mit Akku beträgt kann nur grob angegeben werden. Kapazität 3,3Ah, Motor 5W =0,4A macht ca. 8h. Obwohl Akkufahrzeuge von der Versorgungsspannung unabhängig sind, muss auf eine optimale Konfiguration geachtet werden. Leider passen Akkuspannung und Motorspannung nicht optimal zusammen. So sind viele BLDC Mototypen für 6V ausgelegt, dass entspräche nicht der üblichen LiPoFe4 Spannung von 3,3V.

Gruß Wolfgang

Über den Glockenankermotor, den Motortyp, bei dem selbsttragende Kupferwicklungen ohne die Verstärkung des magnetischen Flusses durch Eisen ein Drehmoment erzeugen, wird in den sogenannten „Fachforen“ für Modelleisenbahnen überwiegend abwertend geschrieben. Ich vermute, dass dies etwas mit Geld zu tun hat. Spezialisten wie sb oder Produzenten hochwertiger Modelle "schwören" auf "Faulis".

Dabei sind die Hersteller dieser Motoren die Fachleute und nicht die Modellbahnspieler.
So haben Faulhaber und Maxon in ihren Fachartikeln sehr viel wissenswertes zusammengetragen, wobei auch die PWM nicht zu kurz kommt.
Letztlich stellen beide Firmen auch die passenden Motorregler her. Auch hier vermute ich mehr Fachkenntnisse von den Elektronikherstellern
genannter Firmen als von den Zulieferern von Spielzeugeisenbahnen.
Grundsätzlich gilt: kleine Induktivitäten, höhere Lebensdauer. Der Ummagnetisierungsprozess des Eisens erzeugt eine höhere Gegen-EMK als die eisenlose Bauform.
Damit ist die Fmax begrenzt, angenähert bis 400Hz.
Dass der Rotor in der PWM-Pause mittels Masse weiterdreht, ist auch die Ursache der Gegen-EMK, diese wird u.a. als Vergleichswert zur Lastregelung herangezogen. Grundsätzlich ist dieses EMK nicht erwünscht.
Das Brummen hängt wohl auch unmittelbar mit der ED zusammen, hier möchte ich keine weiterführenden Betrachtungen anstellen, da ohnehin eine feinere Regelung mittels höheren Frequenzen möglich ist.
Die Gesamtspannung des Motors und damit auch der Stromfluss setzt sich aus R, L und Uemk zusammen. Es liegt ahe die EMK möglichst klein zu halten.
Die mechanische Beeinträchtigung durch Bürstenfeuer sollte nicht unterschlagen werden.

Ohne die Sache zu vertiefen, sei hier auf entsprechende Ausschnitte der Schriften hingewiesen:

http://www.faulhaber.com/manua…buch/sc/DE_7000_00024.pdf
Wegen der Auswertung der Gegen-EMK ist die PWM-Frequenz auf 24 kHz beschränkt. Das führt bei bestimmten Motoren (mit kleiner elektrischen Zeitkonstante) zu erhöhten Verlusten im Motor.

Der Modus funktioniert nicht bei allen Motoren stabil. Ob ein stabiler Betrieb möglich ist hängt

hauptsächlich von folgenden Faktoren ab und kann nicht generell vorhergesagt werden: • Motortyp,

Umot im Vergleich zur Nennspannung des Motors UN,

Eigenschaften der durch die Anwendung verursachten Last,

Arbeitspunkt des Motors (geringe oder hohe Last für den jeweiligen Motor).
Die Eignung des jeweiligen Motors ist im Einzelfall durch geeignete Tests herauszufinden.

Die Genauigkeit ist abhängig von der Anwendung und der Motorspannungsversorgung Umot.

Im Übergangsbereich von Gegen-EMK- zu IxR-Drehzahlbestimmung kann es zu Funktionsbeeinträchtigungen kommen. Die einwandfreie Funktion in allen vorhersehbaren Betriebszuständen sind vor dem endgültigen Einsatz zu prüfen.

PWM-Frequenzbereich: 500 Hz – 18 kHz.

Motor stoppt bei Tastverhältnis < 2,0 %.

Motor läuft bei Tastverhältnis > 3,0 %.

Die Solldrehzahl verhält sich proportional zum Tastverhältnis. Die maximale Solldrehzahl bei 100 % kann konfiguriert werden.

Hallo Peter, ganz ohne arg, meß-oder bemerkbare Getriebehemmungen sollte es nicht geben.
Das Gleitlager beim Anlaufen eine wesentlich höhere Reibung als Kugellager aufweisen, führt mich wenn möglich, zum Einbau von Kugellagern.
Zu meiner Äußerung das Schwungmasse plus Glockenankermotor quatsch sind, entspringt aus berufenem Munde eines Motorherstellers.
Obwohl die Trägheit der Schwungmasse im Anlauf durch entsprechende Motordimensionierung gering ausfällt, sind die Vorteile des schnellen Hochlaufens damit eliminiert.
Die Überwindung von Stromunterbrechungen ist ein spezielles Thema und für mich in puncto Modellbahn untechnisch.
Hier heißt es die Ursachen zu erkennen und zu behandeln. Man stelle sich vor man sitze in einem Autobus bei dem die Benzinzufuhr ab und zu unterbrochen wäre.
Ein entsprechendes Schwungrad auf dem Dach wäre auch eine Lösung.
Gruß Wolfgang

Gruß Wolfgang

Hallo Peter,
das Thema Schwungmassen beschäftigt mich seit langem.
Den Zweck Stromunterbrechungen zu überbrücken halte ich auch, ähnlich wie Lutz, nur für dann gegeben, wenn diese Schwungmasse ausreichend dimensioniert ist.
Die Massenimulation ist ein gewichtigeres Argument, führt aber auch zu Nachläufen, welche die Dimensionen einer Heimanlage sprengen.
Der Glockenankermotor wird mit einer Schwungmasse quasi missbraucht. Zeichnet er sich doch durch besonders schnelles Hochlaufen auf die Nenndrehzahl aus und findet begehrte Verwendung bei präzisen Stellentrieben, etc. aus. Man kann es auch anders ausdrücken, Glockenanker plus Schwungscheibe ist lauftechnischer Quatsch. Dennoch bleiben andere Vorteile des Glockenankermotors wie hohe Haltbarkeit
und Ansteuerung mit höheren Frequenzen wie Motore mit Eisenanker.
Was mich allerdings sehr interessiert wäre die potenzialfreie Stromversorgung, was ist das?

Hallo Lutz,
ich möchte mich keineswegs als Genauigkeitsfanatiker hervorheben.
Die Unzulänglichkeiten von Modellbahnantrieben, würden, falls man sie mit in der Feinwerktechnik benutzen Meß- und Prüfmethoden beurteilen,
noch verheerender ausfallen als manche , unsere, Kritik. Auch deshalb halte ich die Erkenntnisse neuerer Techniken und Konstruktionen für wertvoll genug
um diese auf die Modellbahn anzuwenden. Das Theorie und Praxis mangels Fähigkeiten und Möglichkeiten bei einem Bastler wie mir auseinander klaffen, liegt auf der Hand.
So bildet für mich ein konventionelles Kardangelenk immer noch die Kraftübertragung auf ein Drehgestell.

Gruß Wolfgang

Hallo Peter und Lutz
Ein fortschrittlicher Antrieb, meine Lehrlingskenntnisse vertiefend, also bereits ein halbes Jahrhundert alt, sah bereits eine elastische Kupplung zwischen Motor und Schneckengetriebe vor.
Der Zwck ist einleuchtend. Der Motor besitzt im Anlauf bereits ein große Drehmoment, andererseits eine hohe Stromaufnahme unter Last. Zwecks Schonung der Komponenten macht es Sinn eine elastische Kupplung, welche bei Bedarf ersetzt werden kann, einzubauen. Die Kupplung hat auch den Zweck Bauteil- und Fertigungstoleranzen auszugleichen. Bliebe noch das Thema Schwingungen. Ein Teil, um solche zu unterdrücken, ist die elastische Kupplung. Außerdem kann eine Kupplung an dieser Stelle für die Montage einzelner Bauteile sinnvoll sein.
Ein modernes Kardangelenk für die Modellbahn, würde an den Berührungsflächen von Schlitz und Stift weiches Material aufweisen.
Also es ist noch viel zu tun bis zum perfekten Antrieb für die völlig durchgeknallten Spezies,
meint Wolfgang

Hallo Jörg,
es macht Freude einen Beitrag mit Eigenbau-Ätzteilen und deren Vorbereitung zu verfolgen.
Vielleicht mal eine Anregung, die Stabilität von Blechen erreicht man sehr gut durch Knickkanten.
Gruß Wolfgang

Hallo Lutz,
ganz toller Um- und Neubau.
Die steckbare Elektrik gefällt mir sehr gut, wie mir auch die schmale DG zusagen.
Gruß Wolfgang

Hallo Lutz und andere.
Wenn die amerikanischen Dampfloks mit den europäischen und dann wiederum mit den deutschen verglichen werden, dann sieht
die Entwicklung für "uns" nicht unbedingt positiv aus.
Wenn man berücksichtigt, dass ein großer Teil der Entwicklung unter dem Einfluss von kriegstauglichen Techniken geschah, muss
die Bewertung anders ausfallen.
Auch wenn die USA an beiden Weltkriegen teilnahm, so blieb der amerikanische Kontinent, im vorigen Jahrhundert, von unmittelbaren
Kriegseinwirkungen verschont.
Die Entwicklung der europäischen Eisenbahnen in Europa wäre ohne die beiden Weltkriege bereits frühzeitig anders verlaufen.
Ich möchte hervorheben dass diese Kriege kein Zufall waren, sondern gewollt waren und die Eisenbahngesellschaften dabei voll integriert waren und deshalb so handeln mussten, wie sie handelten.
Ein friedliches Europa, wie wir es nach 1945 bis zum Beginn dieses Jahrtausend hatten, hätte bereits ab 1910 die elektrische Traktion in den Mittelpunkt der Entwicklung gestellt.
In Deutschland verzichtete man bewußt auf eine umfassende Elektrifizierung der Ost-West Bahnverbindung und beließ es bei der Strecke Dessau - Bitterfeld. Diese wiederum wurde in einer Rekordzeit von
eineinhalb Jahren nach Bewilligung durch den preußischen Landtag in Betrieb genommen. Man bedenke, dass dafür das Kraftwerk Muldenstein ausgebaut wurde, die Strecke mit Oberleitung ausgerüstet und die ersten Versuchslokomotiven gefertigt werden mussten. Bekanntermaßen war dann 1914 die Elektrifizierung des preußischen Bahnnetzes beendet.
Die weiterführende Elektrifizierung begann 1920 und war bereits mit Beginn des II Weltkrieges beendet.
Wenn wir über den großen Teich blicken, werden wir auch dort hervorragende Ergebnisse des elektrischen Bahnsystems finden, allerdings, bedingt durch die Größe des Kontinents, regional auftretend.
So wundert es nicht, dass die amerikanischen (Dampf)-loks mit den größeren Distanzen, welche bewältigt werden mussten, auch größer und wenn man so will, leistungsfähiger waren.
Dass die Dampfloks bis heute faszinieren und hier ganz besonders die amerikanischen Giganten, kann nicht darüber hinwegtäuschen, dass sie als eigenständige Maschine, aber besonders verkehrstechnisch, eine glatte Fehlkonstruktion im Vergleich zur Elektrolok und später zur Dieselloks darstellen.
So betrachtet ist der Dampflokbau, noch 1943, unserer amerikanischen Freunde, weder fortschrittlich noch ökonomisch. Ganz zu vergessen von der damals anscheinend nicht nicht vorhandenen Ökologie.
Es gibt auch eine Erklärung für diese Entwicklung in den USA. Private Betreiber, mögen sie auch noch so finanzstark sein, können nicht die verbindliche Dominanz eines Staatsprojektes erreichen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Entwicklung des deutschen Bahnwesens, historisch betrachtet der bessere Weg war. Da mag man sich gerne an Wagner reiben, wenn es dann auch einen Wittfeld gab,
ist die Gesamtwirkung dieser Männer recht progressiv.
Man sollte auch rückblickend nicht in in eine Dampfnostalgie fallen, was bereits in der ersten Hälfte des vorigen Jahrhundert eine E19 am Haken so wegzog ist immer noch wesentlich bewundernswerter als es manches feurige Schwergewicht vollbrachte.
Gruß Wolfgang