Lichtmaschinen für Autos sind großartige Elektromotoren; Hier ist wie

Die bescheidene Lichtmaschine eines Autos birgt ein interessantes Geheimnis. Sie sind als Teil bekannt, der die Energie aus der Verbrennung in den Strom umwandelt, der für den Betrieb aller anderen Geräte benötigt wird. Sie können aber auch selbst als Elektromotor verwendet werden.

Diese Geräte haben fast immer die Form eines 3-Phasen-Generators, dessen magnetische Komponente von einem Elektromagneten am Rotor geliefert wird, und werden mit einem Gleichrichter- und Reglerpaket geliefert, um die höhere Wechselspannung für die elektrischen Systeme des Autos in 12 V umzuwandeln. Im Inneren verfügen sie über drei Verbindungen zu den Statorspulen, die scheinbar universell in einer Dreieckskonfiguration verdrahtet sind, und über zwei Verbindungen zu einem Satz Bürsten, die über einen Satz Schleifringe die Rotorspulen versorgen. Sie haben eine überraschend hohe Kapazität und Schätzungen zufolge liegt ihre Leistung als Motor bei mehreren PS. Das Beste daran ist, dass sie leicht gebraucht erhältlich und außerdem überraschend günstig sind. Der hier gezeigte Ford Focus stammt aus einer eBay-Autoverwertung und kostete nur 15 £ (ca. 20 $).

Wir hören Sie bereits „Warum?!“ rufen. an Ihrem magischen Internetgerät, während Sie dies lesen. Lassen Sie uns darauf eingehen.

Einer der interessanten Aspekte der Entwicklung der britischen Hacky-Racer-Serie von einer Gruppe von Freunden, die alberne Elektrofahrzeuge bauen, zu etwas, das einer formellen Rennserie nahekommt, ist die Entwicklung der Kunst, einen Hacky Racer zu bauen. Als etwas schmuddeligerer Cousin der US-Power-Racing-Serie hat sie etwas davon profitiert, einige ihrer Entwicklungserfahrungen geerbt zu haben, aber das hat die Hacky Racers nicht davon abgehalten, ihre eigenen Fahrzeugentwicklungen zu entwickeln. Sie sind von geborgenen Mobilitäts- und Golfbuggy-Motoren zu chinesischen Elektrofahrrad- und Dreiradmotoren übergegangen, und nun fangen die abenteuerlustigeren Konstrukteure an, weiter entfernt nach Antriebskraft zu suchen. Eine vielversprechende Quelle für einen kostengünstigen Motor mit angemessener Leistung ist die Lichtmaschine des Autos.

Bei der Suche nach Umbauten für Lichtmaschinen für Autos werden eine Vielzahl von Seiten, Anleitungen und Anleitungen angezeigt, von denen viele äußerst verwirrend und überkomplex sein können. Insbesondere gibt es Vorschläge zu den drei Statoranschlüssen mit Ratschlägen, die einzelnen Wicklungen herauszubrechen und spezielle Verdrahtungskonfigurationen darauf anzuwenden. Basierend auf den Erfahrungen mit dem Umbau einer ganzen Reihe von Lichtmaschinen erscheint dies überraschend, da alle verschiedenen Modelle, die wir umgebaut haben, die gleiche betriebsbereite Delta-Konfiguration hatten, die überhaupt keine Neuverkabelung erforderte. Vielleicht ist es an der Zeit, einen Hackaday-Leitfaden mit einer echten Lichtmaschine zu präsentieren und dabei alle verbleibenden Mythen zu entlarven.

Begeistert von der Aussicht auf einen billigen bürstenlosen Motor aus dem obigen Abschnitt, liegt vor Ihnen ein Ford Focus-Generator auf der Bank. Wie geht man bei der Konvertierung vor?

Auf der Rückseite einer modernen Lichtmaschine befindet sich üblicherweise eine Kunststoff-Staubschutzabdeckung, die mit einem Satz Schrauben befestigt ist. Diese Geräte sind für die Generalüberholung konzipiert und daher (was für ein modernes Automobilbauteil vielleicht überraschend ist) in der Regel sehr einfach zu demontieren. Wenn Sie die Staubschutzhülle abnehmen, sehen Sie Regler, Gleichrichter und Bürsten, die manchmal in einer einzigen Einheit integriert sind, häufiger jedoch, wie im Fall der Focus-Lichtmaschine, bei der Regler und Bürsten eine vom Gleichrichter getrennte Baugruppe sind.

Oft muss eine große Menge Silikondichtmittel entfernt werden, aber alle Muttern oder Schrauben, mit denen der Regler befestigt ist, sollten gelöst werden können, und wenn man darauf achtet, die Bürsten selbst nicht zu beschädigen, kann er in einem Stück herausgehoben werden. Dann kann die Gleichrichtereinheit entfernt werden. Dabei ist es manchmal einfacher, sie mit einem Seitenschneider anzugreifen, als zu versuchen, sie in einem Stück zu entfernen.

Sie sollten in der Lage sein, die drei Bündel dicker, emaillierter Kupferdrähte zu identifizieren, die von den Statorspulen ausgehen, und die Gleichrichterbänder von ihnen zu lösen. Bei einigen Lichtmaschinen sind sie gelötet, bei anderen besonders störenden Konstruktionen sind sie jedoch punktgeschweißt. Am Ende des Demontagevorgangs sollten Sie einen blanken Generator mit drei hervorstehenden Sätzen Statordrähten und eine blanke Welle mit zwei Schleifringen sowie den Überresten des Gleichrichterpakets und des Regler-/Bürstenpakets haben.

Der nächste Schritt besteht darin, die Schaltkreise des Reglers zu entfernen und dabei die Form der Regler-/Bürstenbaugruppe beizubehalten und die Bürstenanschlüsse dort zu positionieren und zu konservieren, wo sie auf den Regler treffen. Auch hier müssen wieder reichlich Silikon-Vergussmasse entfernt werden, aber irgendwann sollte der Regler freigelegt werden. Hierbei handelt es sich im Allgemeinen um eine Art Hybridschaltung auf einem Keramik- oder Metallsubstrat, bei der die Verbindungen aus dem sie umgebenden geformten Kunststoff hervorgehen und an den Rändern mit Pads verlötet sind. Es sollte relativ einfach sein, das Anschlusspaar für die Bürsten zu identifizieren, sie vorsichtig abzulöten und den Reglerkreis herauszudrücken.

Schließlich sollten Sie eine blanke Lichtmaschine, ein Bürstenpaket mit fehlendem Reglerkreis und die Kunststoff-Staubschutzhülle haben. Löten Sie einfach drei entsprechend große Drähte an die drei Statorkabelsätze und überziehen Sie sie mit Schrumpfschlauch, löten Sie ein Paar leichtere Drähte an die Bürstenanschlüsse und montieren Sie das Bürstenpaket wieder an der Lichtmaschine. Möglicherweise müssen Sie die Drähte zu den Bürsten mit einer Art Zugentlastung versehen. Das Gleichrichterpaket muss nicht wieder zusammengebaut werden. Daher müssen Sie bei einigen Modellen möglicherweise einen Abstandshalter anfertigen, der eine Seite des Bürstenpakets stützt.

Für alle verschiedenen Drähte können Löcher in die Staubschutzhülle gebohrt werden, und die Staubschutzhülle kann so angebracht werden, dass alle Drähte hindurchragen. An diesem Punkt haben Sie Ihre Lichtmaschine umgebaut und müssen sie nur noch mit etwas antreiben. Glücklicherweise ist das ein überraschend einfacher Prozess mit handelsüblichen Teilen.

Ein sogenannter bürstenloser Gleichstrommotor ist einfach ein Wechselstrommotor mit einem Elektronikpaket, das eine Gleichstromversorgung in eine Wechselstromversorgung umwandelt, um ihn zu betreiben. Sie haben gegenüber bürstenbehafteten Gleichstrommotoren Vorteile hinsichtlich Zuverlässigkeit, Effizienz und einfacher Drehzahlregelung, allerdings auf Kosten einer höheren Komplexität.

Die gute Nachricht für Leute, die Kfz-Lichtmaschinen in Elektromotoren umbauen, ist, dass eine ganze Reihe von bürstenlosen Motorsteuerungen für wenig Geld erhältlich sind, in Form von elektronischen Geschwindigkeitsreglern (ESC), die für chinesische Elektrofahrräder und -dreiräder gedacht sind. Sie nutzen eine Batterie-Gleichstromversorgung und erzeugen einen dreiphasigen Wechselstrom, der zum Antrieb eines Dreiecksmotors geeignet ist, und sie funktionieren gut mit umgebauten Lichtmaschinen.

ESCs verfügen über zwei Modi, einen für Motoren mit Hall-Effekt-Feedback-Sensoren und einen für Motoren ohne Hall-Effekt-Sensoren, wie z. B. unsere Lichtmaschine. Um dies zu ermöglichen, muss in der Regel eine Kabelverbindung hergestellt werden. Lesen Sie dazu die Anleitung Ihres Controllers. Wir haben festgestellt, dass eine Lichtmaschine einen Motor gut mit einer 36-V- oder 48-V-Versorgung antreibt, und solange ein Controller mit ausreichend Leistung verwendet wird, funktioniert dies zuverlässig. Eine schnelle AliExpress-Suche nach „Bürstenloser Motorcontroller 1500 W“ ergibt eine große Auswahl.

Damit aus unserem Generator ein Motor wird, gibt es bei einem Controller noch eine weitere Voraussetzung: Die Rotorwicklung muss mit Gleichstrom versorgt werden. Es müssen etwa 2 bis 3 A fließen, wofür ein strombegrenztes Netzteilmodul diese Aufgabe hervorragend erfüllt. Wenn man diese Leistung nutzen muss, ist der Motor etwas weniger effizient als ein Permanentmagnet-Generator, aber die Kosten für einen ausrangierten Generator sind kaum zu übertreffen.

Der auf unseren Bildern gezeigte Motor soll einer von zwei Motoren sein, die in einem neuen Auto für die Traktion bei den diesjährigen Rennen sorgen. Persönliche Erfahrungen mit SMIDSY, dem Robot Wars-Roboter, würden mich dazu veranlassen, sie mit Zwangsluftkühlung auszustatten, aber im Gegensatz zu den elektrischen Dreiradmotoren scheinen diese gut mit Hitze zurechtzukommen. Ein Generatormotor ist vielleicht nicht die Komplettlösung für Ihre kleinen Traktionsanforderungen, aber Sie sollten sich dennoch darüber im Klaren sein, dass er eine Option ohne unerwartete Verkabelungsrituale ist. Wenn Sie eines für ein Projekt konvertieren, schreiben Sie es bitte unbedingt auf und senden Sie es an unsere Tipps-Hotline!