DREHSTROMMOTOR. Die Ausgangslage. Sinusmotor; ModelTorque

DREHSTROMMOTOR

™

Sinusmotor; ModelTorque swissmade CE-/RoHS-Konform

EinbauBeispiele weiter unten und in separater Tabelle

Die Ausgangslage Frühere und auch heutige Elektromotoren für Modellbahnen beruhen auf dem Prinzip der mechanischen Kommutierung, unabhängig davon, ob der Motor mit Wechsel- oder Gleichstrom betrieben wird. Die Kommutierungselemente (Kollektor, Kohle[n]/ Bürste) dienen dazu, das Magnetfeld "weiterzudrehen". Diese Elemente sind einer mehr oder minder grossen Abnutzung unter-

worfen. Dies gilt natürlich auch für sogenannte „eisenlose Glockenankermotoren“. Es ist zudem eine Tatsache, dass über Digitaldecoder betriebene Motoren, infolge der gepulsten Ansteuerung (PWM), einen wesentlich höheren Verschleiss aufweisen! Vielfach führt der feine Kohlenstaub zu Kriechströmen, Kurzschluss und im schlimmsten Fall zum Defekt des Decoders.

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 1 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

Ein Rückblick… vom Pionier und Förderer des DsM™ ...die verschleissfreie DrehstromMotor-Technik für die Remotorisierung von Einsenbahnmodellen Der bis heute alleinige, unabhängige Hersteller und Anbieter in der MoBa-Szene

Die Ansprüche an einen modernen Lokomotivantrieb wurden anno 2004 im Wesentlichen wie folgt umschrieben: - Kein Verschleiss, Abrieb/Abbrand, sauber. Kein Reinigen (wer macht das schon gerne) und Auswechseln von Kommutationselementen wie Kohlen/Bürste, etc. >deshalb wartungsfrei - Kein Kollektor mit Funkenbildung - Gleiche Drehzahl bei Rechts- bzw. Linkslauf weil es keine einseitig abgenutzten Kommutierungselemente gibt - Kompakte Bauweise - Praktisch unbegrenzte Lebensdauer (Kugellager) und daher keine Folgekosten - Maximales Drehmoment schon beim Anfahren; beste Drehzahlregelung - Problemlose Ansteuerung von 2- und mehrmotorigen Maschinen / Traktionen mit absolutem Synchronlauf - Grosser Drehzahlbereich, 20 – 20'000 U/min - Hoher Wirkungsgrad, geringe Erwärmung - Aktives Brems- bzw. Haltemoment je nach Getriebebauart - Sehr leise, perfekter Rundlauf (ausgewuchtet) - Befestigungskompatibel zur heutigen Motorbauweise diverser Hersteller von Modellbahnen - Einfacher Austausch mit einem passgenauen Umbauset (DsM – Treiber – Adapter – Ritzel) - Die Leistungselektronik muss klein und robust sein. - Deutlich geringere Stromaufnahme als konventionelle Motoren = mehr Loks pro Booster - etc. Mit dem DsM™ wurden in der vergangenen Zeit diese Anforderungen weitgehend erfüllt und trotzdem ist aus den Erkenntnissen dieses „Gesellenstückes“ die Weiterentwicklung im

DSM2

™

entstanden der die obengenannten Eigenschaften vollumfänglich erfüllt.

Um die, in der Industrie angewendete Drehstromtechnik umzusetzen, benötigt man einerseits den entsprechenden Brushless-Motor und andererseits eine Elektronik die das regelbare Dreiphasen-Drehfeld erzeugt. Wir nennen diesen Elektronikbaustein „TREIBER“.

Betrachten wir den neuen DsM-TREIBER2 Für die Ansteuerung dieser „Drehfeld-Motoren“, nämlich den hauseigenen DsM1/ DsM2 sind auch jene aus Göppingen ins Layout einbezogen worden. Es ist dies der C-Sinus1 als Aussenläufer, der C-Sinus2 und der SDS; die beiden letzteren sind Innenläufer. Diese Motoren sind in der Regel noch einwandfrei jedoch die Decoder-Treiber-Platine mit Märklin-MotorolaFormat ist nicht mehr lieferbar oder eventuell zu teuer..... Nach dem Entfernen dieser Platine werden diese Motoren mit dem "Flachkabel" (Flexprint) an den neuen Treiber angeschlossen und dieser wird mit einem beliebigen Decoder angesteuert. Ein Minidecoder mit NEM651 kann direkt in die Platine des Treibers eingesteckt werden oder ein bedrahteter Decoder –mit mehr Funktionen/Sound– wird entsprechend verlötet.

Mit diesem Treiber und einem Multiprotokoll-Decoder ist dann die Bindung an das MM-Digitalformat passé. Über eine M2-Schraube kann die Einheit zuverlässig im Modell befestigt werden. Eine Liste mit „bevorzugten“ Decodern und deren Funktionen (SUSY, LISSY, etc) und Einstellungen wird erarbeitet Auf den Punkt gebracht ist das DsM2™-Konzept viel flexibler, vielseitiger und wesentlich einfacher bezüglich Verdrahtung und Einbau. Und noch eine Anmerkung zu SoundDedodern (zB. ESU-Loksound): Pfeifen und dergleichen sind kein Problem, der Dampfschlag kann mit einem externen Taktgeber bewerkstelligt werden; das Geräusch von

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 2 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

Dieselmotoren kann jedoch (noch) nicht drehzahl- bzw. lastabhängig wiedergegeben werden. >> Beim TREIBER wird –zum heutigen Zeitpunkt– bewusst und transparent auf einen Analogbetrieb verzichtet! Die Erfahrungen der Vergangenheit zeigten nämlich, dass der unter digitalen Voraussetzungen ausgezeichnete DsM1-Treiber im Analogbetrieb zu keinen wirklich überzeugenden Resultaten in der Lage war. Über Sinn oder Unsinn von analog- bzw. digital betrie-

bener Anlagen gibt es unterschiedliche Ansichten, die wir so stehen lassen wollen. Auf einen wesentlichen Vorteil digitaler Anlagen sei aber hingewiesen. Es betrifft den wesentlichen Punkt der Energieversorgung der Triebfahrzeuge mit konstanter Spannung von rd. 20 Volt. Damit steht auch bei langsamer Fahrt und/oder dem Anfahren die volle elektrische Leistung zur Verfügung...

Ein weiteres «Feature» ist die Option, den TREIBER mit einem Lenz-Powerpack oder einem Kondensator zu unterstützen. Bei kleinen Stromunterbrüchen kann so eine kontinuierlichere Fahrt erzielt werden. Ein ausgeklügeltes Zusammenwirken der TREIBER-HW und Firmware ermöglicht das Konstanthalten der Drehzahl, auch wenn die Spannung am Gleis Schwankungen aufweist. Allgemein wird davon ausgegangen, dass ein Digitalsystem unmittelbar nach dem Booster (oder dergleichen) eine Spannung von rd. 20 Volt an das Gleis liefert. Spannungsschwankungen können jedoch entstehen beim Überfahren von Boosterabschnitten oder in schlechter versorgten Anlageteilen. Dies sollte natürlich vermieden werden Hilfreich ist auch die LED auf dem TREIBER mit der die Betriebszustände sichtbar gemacht werden: - grün: alles iO., Motor läuft im „Takt“ - grün blinken: Motor kommt an Belastungsgrenze; je schneller das Blinken desto kritischer - rot blinken: Motor ist bis zum Stillstand überlastet, es werden mehrere Startversuche eingeleitet - rot: Motor kann nicht mehr angefahren werden (Motor könnte durch Klemmen, Getriebeschaden, etc blockiert sein?) Grundsätzlich können die TREIBER jederzeit werkseitig mit der aktuellsten Softwareversion nachprogrammiert werden. Dies ist ein wichtiger Punkt für eine möglichst lange Gebrauchsdauer auf dem bestmöglichen Stand. Diverse TREIBERParameter können bedarfsgerecht eingestellt werden. zB: - Ein-/aus der „Handbremse“ (Haltemoment; >ein bei Stirnradgetriebe – >aus bei Schneckengetriebe) - Motordrehrichtung. Dies kann wichtig sein, wenn mehrere Motoren im gleichen Modell eingesetzt werden - Drehzahlbereich - Etc. Die CV-Programmierung der TREIBER-Decoder-Einheit ist nun mit meisten gängigen Digitalzentralen und PC-gestützten Programmiergeräten möglich.

Ursprung der Komponenten -

-

Die DsM2™-Motoren sind Präzisionsmotoren mit CH-Herstellung. Entwickelt wurden diese von rail4you. Die Hersteller haben ISO-Zertifikate. Der TREIBER ist vom rail4you.ch-Team entwickelt und wird auch hierzulande produziert. Der Hersteller verfügt ebenfalls über ISO-Zertifizierungen. Jedes Modul wird nach der Firmwareprogrammierung unter Last auf einer „Bremsmaschine“ geprüft. Die diversen Ritzel stammen aus CH und der BRD Die Adapter aus Messing werden mit moderner CNC-Technik in einer CH-Lehrwerkstätte für Polymechaniker hergestellt. Auf die X-verschiedenen Einbauvarianten kann mit einem modularen Herstellungsverfahren flexibel und rasch eingegangen werden.

Allgemeine Bemerkung: Die Bilder in dieser Schrift sind nicht absolut verbindlich! Technische Änderungen und solche die dem Fortschritt dienen bleiben jederzeit vorbehalten.

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 3 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

TREIBER-Oberseite mit Anschlussbelegung

Licht hinten Radschleifer L Licht vorn Zusatzeingang, werkseitig

LED, grün/rot

Decoder Pin 6 Decoder Pin 5 Decoder Pin 4 Decoder Pin 3 Decoder Pin 2 Decoder Pin 1 Motor 2, Pin 2 PowerPack U+ Motor 2, Pin 1 Radschleifer R PowerPack Charge PowerPack GND

Radschleifer L = Lok-Chassis /Masse

Motor und Sensoren

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 4 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

TREIBER- Unterseite

Masse in mm: Länge 24, Breite 12, Höhe 6, mit unserem Decoder 10. Beachten Sie, dass diverse Montagemöglichkeiten für den Decoder bestehen, diese sind weiter unten in den Bildern ersichtlich.

Decoder nicht im Bild

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 5 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

Die DsM2™ Motoren Auf der Motorenseite wurde der im Prinzip bewährte DsM1 als Aussenläufer mit Flanschbefestigung aus verschiedenen Gründen aufgegeben. Die Remotorisierung mit dem DsM2™ beinhaltet nun diverse Motorgrössen. Das Innenläuferprinzip ist wesentlich robuster; namentlich in Bezug auf äussere Einflüsse. Wir beginnen schwergewichtig bei den HAG-Motortypen «88» und «66» gefolgt von den 3- und 5-Polmotoren von Märklin. Mit diesem DrehstromMotor können faktisch alle H0- und eine grosse Anzahl H0m/TT-Modelle umgerüstet werden. Auch bei Modellen der Spur 0m sind viele Möglichkeiten offen. Je nach Erfolg dieses Motors wird die Baugrösse nach unten und oben bzw. auf andere Modelle/Marken wie Roco, Fleischmann, etc, erweitert…

Die DsM2™-Motoren mit den Ø 10, 16 und 24 mm haben im Anlieferzustand (werkseitig) zwei Wellen-Enden. Somit ist eine grosse Einbauvielfalt gegeben. In der Regel werden die DsM2™ nur zusammen mit dem –dem Modell entsprechenden– Adapter/Ritzel als Einheit geliefert.

-----------------------------------------------------------------

Der DsM2™ mit seinem zugehörigen TREIBER soll möglichst universell in eine grosse Anzahl von alten, neueren und neuesten Modellbahnlokomotiven bzw. Triebfahrzeugen eingebaut werden können. Dabei sollte weder die Spurweite noch das Fabrikat ein Hemmnis sein… Mit den verschiedensten TREIBER-Decoder-Kombinationen, wie Sie diese in den unten stehenden Bildern sehen, wollen wir dieses Bestreben unterstreichen. Auch den Ansprüchen, in Bezug auf die individuellen „Fähigkeiten“ für die Lötarbeiten, möchten wir entgegenkommen. Sie können wählen von „ohne Verdrahtung“ über eine „Teilverdrahtung nach Wunsch“ bis zu „einbaufertig verdrahtet“ oder Sie überlassen den gesamten Einbau unserer Werkstatt.

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 6 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

TREIBER: nur die Treiberplatine…

…und hier mit Standarddecoder im Huckepack

TREIBER: Der Standarddecoder ist in „die Länge“ montiert…

…und hier winklig angeordnet

TREIBER: Der Standarddecoder ist verdrahtet, um den Platz in

…und ein „grosser“ Decoder, der mehr Zusatzfunktionen erlaubt

den Loks noch individueller ausnützen zu können

Mit einem DsM2™-Umbauset ist es wiederum jedermann möglich, seine Lokomotiven auf den neuesten Stand der Antriebstechnik zu bringen. Die Umbausets sind vorerst für faktisch alle Modelle von HAG, Fleischmann, Märklin, und Roco erhältlich. Neben den genannten Exponaten in H0 (≈/=) ist der zügige Ausbau in den Spuren TT, H0m, 0m, 0, I, IIm, etc. vorgesehen; natürlich in Abhängigkeit von der Nachfrage. Die Philosophie für die Umbausets ist die, dass am bestehenden Motorblock bzw. Motorraum keine Fräsarbeiten oder dergleichen ausgeführt werden müssen. Mit anderen Worten: Eine Lok kann –mechanisch gesehen– jederzeit in den Originalzustand zurückversetzt werden. Neu wird dem Umbauset auch Montagematerial für den TREIBER (Schraube/Distanzhülsen) mitgeliefert. Mit dabei sind auch alle vorgefertigten Anschlusslitzen in den entsprechenden, normgerechten Farben.

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 7 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

Ein wichtiges Argument im Zusammenhang mit dem DsM2™-Umbauset ist der Gewichtszuwachs auf dem Antriebsdrehgestell bzw. der Lok. Der Adapter aus Messing, der den DsM2™ mit dem bestehenden Getriebeblock verbindet, bringt bist zu 40% mehr Gewicht bezogen auf die bisherigen Motorteile.

Mehr Gewicht = bessere Adhäsion = mehr Zugkraft

Das Original: DSM2™ …mehr Freude am Hobby!

In der Fortsetzung dieser Produktbeschreibung entsteht hier wieder eine Leistungstabelle. Auch neue Fotos mit Einbaubeispielen für die diversen Modelle werden folgen. Die unten stehenden Messwerte beziehen sich noch auf den DsM1.

Leistungstabelle

Zug-Qualität – neu definiert!

Re 460 Mä-Sinus HAG

Gewicht, g 600 Original mit DsM 590 620

Vmin. Km/h 0,4 Original mit DsM 0,6 0,3

Vmax. Km/h 150 Original mit DsM 150 155

Strom mA, Schnitt 500 Original mit DsM 1'000 + 550

"am Haken", g 270 Original mit DsM 250 300

Aktives Bremsen Nein Original mit DsM nein ja

Re 460 HAG

Gewicht, g Typ88 DsM 540 570

Vmin. Km/h Original mit DsM ??? ???

Vmax. Km/h Original mit DsM ??? ???

Strom mA, schnitt Original mit DsM

"am Hacken", g Original mit DsM 240 360

Aktives Bremsen Original mit DsM nein ja

Etc.

Die Zugkraft "am Haken" ist gemessen bei niedriger Drehzahl des Motors. Die Angabe Km/h basiert auf der massstäblichen Geschwindigkeit. Die Werte sind bestmöglichst ermittelt, bilden aber keine Rechtsgrundlage. Wichtig: Der Zustand von Haftreifen ist natürlich ein wesentlicher Faktor bei diesen Messungen. Alte, harte, ölige Reifen sind zu ersetzen. Das Schienenprofil und -material kann vernachlässigt werden?! Sie sind herzlich eingeladen diese Tabelle zu ergänzen. Unsere Testanordnung geben wir Ihnen gerne bekannt oder stellen diese zur Verfügung.

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 8 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

Die Umbaubeispiele HAG, Drehgestelle und Modelle

Bild 1) Drehgestell von HAG, ältere Ausführung mit Feldwicklung (ev. Permanentmagnet) >>Typ 66

Bild 2) Drehgestell, aktuelle Ausführung mit Permanentmagnet, (ev. Feldwicklung) >>Typ 88

Bild 3) Drehgestell von HAG, Typ 88, mit DrehstromMotor und Schürze. Hier noch ein Umbau mit dem DsM1. Über 20 Einzel- und Verschleissteile entfallen Mit Adapter rd. 25% mehr Gewicht = mehr Haftung bzw. mehr Zugkraft!

Märklin, Drehgestelle und Modelle Für Besitzer von Märklin-Modellen die mit dem C-Sinus-Motor (Aussenläufer) ausgerüstet sind, kommt ein entsprechender Umrüstsatz ins Angebot. Der Umbau auf einen DsM2™ lohnt sich jedenfalls, können doch die im Auslaufen begriffenen und auch teueren Ersatzteile umgangen werden. Oder es wird der kompatible TREIBER verwendet unter der Voraussetzung, dass der Motor noch O.K. ist. Die Verwendung dieser Triebfahrzeuge allein mit dem Mä-MoDigitalsystem gehört dann der Vergangenheit an weil der TREIBER, bzw. der Decoder auch andere Daten-Formate versteht…

Die Beispiele und Links werden dann laufend Erweitert. Die Bilder sind meist „ad hock“ entstanden und „Naturbelassen“

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 9 von 10 ©Copyright
2010 - 2014

Achtung! Dieses Dokument widerspiegelt den heutigen Stand der Entwicklung. Eine Auslieferung, zuerst für den DsM2-Treiber, der kompatibel zum DsM1 und den Sinusmotoren aus Göppingen sein wird, ist für Anfang 2015 geplant. Ein Umrüstsatz besteht in der Regel aus Motor, Treiber, Adapter aus MS und Ritzel. Ein Decoder nach Wahl ist darin nicht enthalten. Eine Liste mit den Umrüstsätzen für die Modelle von HAG, Märklin, ROCO, Fleischmann, etc. wird dann laufend ergänzt, jedoch werden die Typen 66 und 88 von HAG Priorität haben. Mit dem NewsLetter werde ich über die Verfügbarkeit orientieren…

FAQ Ihre Fragen zu diesem Thema –an [email protected]– werden hier laufend ergänzt und beantwortet. Frage von Peter Muster: Antwort von Anwender: Antwort von rail4you.ch:

rail4you.ch
Bahntechnik Mechatronik Informatik
Erich R. Iten
Postfach 20, CH-5325 Leibstadt
[email protected] Seite 10 von 10 ©Copyright
2010 - 2014