Die Magnetsphere und der Solar Impuls Motor (Stand 12.11.2020)

Die Magnetsphere ist wie der bei Bild der Wissenschaft erhältliche Solar Impuls Motor eine schwebende, ruhig drehende Kugel (mathematisch betrachtet sind sie Rhombenkuboktaeder). Auf einer Seite hat die Magnetsphere – der einzige Unterschied zum Solar Impuls Motor – keine Begrenzung, so dass der scheinbare Schwebezustand und die nicht offensichtliche Ursache der Bewegung den technisch Interessierten fasziniert. Die präzisen Zuschnitte, die feine Geometrie und innovative Lösungen beeindrucken den technisch Interessierten. Die majestätische Ruhe der Bewegung lässt den Betrachter innehalten und in ihr verweilen. Technik, die begeistert gepaart mit wertigen Materialien. Die Magnetsphere vereint die scheinbar schwebende Eigenschaft des Mendocino Motors und die beruhigende Bewegung des Solar Impuls Motors.

Die Magnetsphere biete ich in einer Edelstahl Ausführung als kompletten Motor oder wahlweise in zwei Bausätzen an. Bei den Bausätzen soll dem Bastler die Freude an der Entstehung des Modells nicht verloren gehen. Eine bereits bestückte und geprüfte Platine wird die Anforderungen bei dem teilmontierten Bausatz begrenzen. Die mit vielen Bildern illustrierte und kleinschrittig aufgebaute Bauanleitung lässt das Bastlerherz höherschlagen.

Mit der Vergoldung der Mendocino Motoren war der Sprung zur vergoldeten Magnetsphere nicht groß. Allerdings hat die Herstellung der polierten Edelstahlteile und dann die anschließende Vergoldung einige vergebliche Versuche verursacht. Es braucht Erfahrung bevor man sich ein einem unbekannten Fachgebiet ausreichend gut auskennt. Bei der vergoldeten Magnetsphere setzen wir in die Anschlagssäule Saphirglas ein. So soll der Abrieb auch nach Jahren des Betriebs nicht sichtbar sein. Dennoch raten wir, die vergoldete Stahlkugel ab und zu mit etwas Öl zu benetzen. Das dient nicht der Schmierung. Vielmehr hält das Öl den Luftstaub davon ab zwischen Kugel und Saphir bzw. Borosilikatglas zu gelangen, wo er zerrieben wird. Das könnte dann ein braune Stelle erzeugen.

Die vergoldete Magnetsphere biete ich derzeit noch nicht als Bausatz an. Interessenten, die sich einen sehr behutsamen Umgang mit den vergoldeten Teile zutrauen, können sich über das Kontaktformular an mich wenden.

Funktionsprinzip

Die Magnetsphere verwendet die Hall-Sensorik aus dem Anlagen- und Fahrzeugbau. Dort verwendet man Hallsensoren, um Positionen beweglicher Teile elektronisch zu erfassen. Hallsensoren sind elektronische Schalter. Ein geringer Stromfluss ist Voraussetzung für ihre Funktion. Gelangt ein passendes Magnetfeld in das Umfeld des Hallsensors, so schaltet er den Minuspol seines Steuerstromkreises in einen Arbeitsstromkreis. Durch  diesen Schaltvorgang lassen sich Anzeigen oder Steuerungsprozesse ableiten bzw. einleiten. Hallsensoren arbeiten völlig geräuschlos, sind verschleißfrei und haben theoretisch eine unbegrenzte Haltbarkeit.

Bei der Magnetsphere dreht sich eine im Magnetfeld scheinbar schwebende Kugel, ein Rhombenkuboktaeder. Darauf sind 8 Magneten in gleichem Abstand auf dem Äquator der Kugel befestigt. Bei einer Drehung laufen alle 8 Magneten nacheinander an einer bestimmten Position vorbei. An dieser Position ist ein Hallsensor installiert. Beim Annähern eines Magneten schaltet der Hallsensor einen Stromimpuls durch eine Spule. Die Spule befindet sich zum Steuerungszeitpunkt in optimaler Position, um dem vorauseilenden Magneten einen minimalen Bewegungsimpuls zu geben. Der Impuls ist sehr schwach, reicht aber  aus, um die Drehung zu erhalten. Der schaltende Magnet verlässt das Umfeld des Hallsensors. Der Hallsensor schaltet wieder auf den Steuerstrom bis der nächste Magnet in sein Umfeld eindringt und löst dann einen erneuten Stromimpuls aus. So entsteht ein gleich bleibender Ablauf von gesteuerten Kurzimpulsen.

Für diese Steuerung wird Strom benötigt. Dieser könnte durch eine entsprechend ausgelegte Solarzelle erzeugt werden. Dann würde der Motor bei ausreichend guten Lichtverhältnissen und nach einem Initialdrehimpuls seine Bewegung aufnehmen und erhalten. Der Solar Impuls Motor soll aber Tag und Nacht stetig mit gleicher Geschwindigkeit laufen und diese soll obendrein noch über einen Drehpotentiometer einstellbar sein.

Dazu wurde ein Energiespeicher in Form eines flachen Lithium Akkus verwendet, der über einen Ladeschaltkreis die elektrische Energie einer Solarzelle speichert. Gleichzeitig wird aus dem Akku die elektrische Energie für den Schaltkreis des Hallsensors und den Arbeitsimpuls der Spule entnommen. Der Akku sollte zur Inbetriebnahme geladen werden. Während des Betriebs wird die Solarzelle die Laufdauer je nach Drehzahl des Motors und der Position der Magnetsphere zum Tageslicht verzögern. Die Ladung durch die Solarzelle reicht aber nicht aus, den Motor ohne Aufladung des Akkus zu betreiben. In völliger Dunkelheit läuft der Motor in Abhängigkeit der Einstellung des Drehpotentiometers wenige Wochen.  Im täglichen Sonnenlicht läuft er mehrere Wochen bis der Akku erneut geladen werden muss. Versuche in unserem Haus haben noch keine Erkenntnisse geliefert, die aussagekräftig und verlässlich wären. Mit ca. 500 Ladezyklen und der langen Entladungszeit des Akkus reicht die Lebenszeit des Akkus viele Jahre und kann ggf. ausgetauscht werden. Mein erster Testmotor hat in einem Jahr 18 Ladezyklen benötigt. Er würde theoretisch weiter ca. 28 Jahre drehen, bevor der Akku getauscht werden müsste. Eine Steckverbindung auf der Platine macht das Laden zu einer leicht auszuführenden Tätigkeit.

Die Bausätze wurden so konstruiert, dass der halbwegs handwerklich geschickte Bastler die Magnetsphere in 2 – 3 Stunden bauen kann. Besondere Merkmale zeichnen den Bausatz aus.

  • präzise gelaserte Acrylebenen der Kugel mit klaren Kanten
  • alle Acrylteile haben bei Anlieferung noch die Schutzfolie
  • Die Säulen für die Edelstahl Motoren sind beidseitig (!) mit 240er Korn geschliffen, die Bodenplatten jeweils auf der sichtbaren Seite
  • Die Säulen für die vergoldeten Motoren werden beidseitig vor dem Vergolden hochglanzpoliert
  • speziell für diese Bausätze gefertigte, einzeln vergossene Solarzellen mit sehr dezenten Sammellinien
  • in diesem Bausatz befindet sich eine bestückte Platine mit Spule und Anschlüssen für die Solarzelle und einen Lithium Akku
  • Drehgeschwindigkeit einstellbar von ca. 30 U/min bis 100 U/min
  • eine ausführliche, mit vielen Bildern illustrierte Bauanleitung wird digital übermittelt
  • Maße der fertigen Magnetsphere: 210x110x150 mm (LxBxH)
  • Lieferung in einer dekorativen Holzbox

Die starken Neodym Magneten verlangen Sorgfalt und Vorsicht.

 

Warum die unterschiedlichen Namen für ein fast gleiches Produkt?

Die Verwirklichung des Solar Impuls Motors hatte ich seit 2013 als Idee, allerdings noch in einer senkrechten Version. Da aber die Mendocino Motoren mit Bild der Wissenschaft, Elektor, Spieleshop, Brightfusion, perpetuum mobile und anderen Wiederverkäufern keinen Raum für weiter Entwicklungen ließen, ruhte die Idee bis 2019. Ein genialer Konstrukteur, Wolfgang Glatthar, verwirklichte diese Idee zuerst, und dann so, wie ich meine Mendocino Motoren lagere. Das war die Initialzündung zur Umsetzung des eigenen Produkts.

Ich hatte die Gelegenheit seine Solarshere 4.0 zu erwerben, aber nicht um sie nachzubauen, sondern um mich mit meinen eigenen Ideen von seinem Modell abzugrenzen. Und auch den Namen Solarsphere wollte ich nicht verwenden, da er unverwechselbar zu seinem Produkt gehört. Zudem hatte ich vorrangig die Absicht Bausätze zu entwerfen, die mit einfachen Mitteln umgesetzt werden konnten.

Ich wurde Zulieferer von Bild der Wissenschaft. Um aber die Namensverwandtschaft zur Solarsphere des Wolfgang Glatthars zu vermeiden, nannte ich das Modell mit zwei Anschlagssäulen Solar Impuls Motor. Einem späteren Gedanken folgend wollte ich die Verwandtschaft zum Mendocino Motor erhalten. Ein neuer Name musste her – Magnetsphere. Deshalb haben zwei fast gleiche Produkte  unterschiedliche Namen.

Kontakt

    manfredklose@t-online.de / Franz-Rinscheid-Str. 50, 57439 Attendorn, Germany / Tel: +49 2722 730006