Nabendynamo mit Spule aus Aluminium

Da gibt's einen Nabendynamo Shimano DH 3N30A, mit einer "Spule aus Aluminium".

Ich gehe mal davon aus, dass die Spule normalerweise aus Kupferdraht ist. Aber was macht das konkret für einen Unterschied?

danke & Gruß!

Aluminium ist deutlich leichter als Kupfer!

Dafür ist es nicht ganz so (elektrisch) leitfähig wie Kupfer und dadurch vom Wirkungsgrad nicht ganz so gut.

aus Alu ist leichter, kann aber korrosionsempfindlicher sein

Alle hochwertigen Nabendynamos von Shimano haben aus Gewichtsgründen Aluspulen.
Der DH-3N30A ist anscheinend das Übergangprodukt vom ehemeligen DH-3N30(Kupfer) zum DH-3N31 (Alu).

Der Preis. Aber nicht für dich als Konsument.

Hab grad eben mal nachgekuckt, der Kupferpreis liegt aktuell bei knapp über US$ 7.000/to, der von Alu bei US$ 1.700/to, d.h. Alu ist mehr als 4x preiswerter.

Als Hersteller lässt man sich so etwas natürlich nicht entgehen. Den Dynamo kann man ja ruhig zum alten Preis weiterverkaufen...

Der Leitwert von Aluminium liegt deutlich unter dem von Kupfer. Wenn der Innenwiderstand gleich bleiben soll, ist ein größerer Leiterquerschnitt notwendig. Dieser Unterschied dürfte so etwa bei 30% liegen. Zudem ist Aluminium deutlich unedler und korrosionsanfälliger. Die Korrosionsanfälligkeit ist allerdings durch Legieren in weiten Grenzen beeinflussbar, doch verändern sich damit auch die übrigen Materialeigenschaften. Lötbar ist Aluminium im allgemeinen nicht. So richtig erkenne ich den Nutzen von Aluminiumwicklungen im Generator nicht, mal abgesehen vom Kostenvorteil für den Hersteller. Bei einer einzelnen Nabe dürfte der Unterschied im einstelligen Eurobereich liegen. Nicht zu übersehen, dass der wegen des schlechteren Leitwertes nötige höhere Querschnitt den Massevorteil von Aluminium wieder zu einem großen Teil kompensiert.

Nee, der Rohstoffpreis spielt wohl eher keine Rolle, fällt bei den paar Gramm auch nicht ins Gewicht und relativiert sich, wie Falk schon richtig schrieb auch etwas, da man bei Aluminium dickere Drähte nehmen muss, um den Innenwiederstand gering zu halten.

Der Hauptvorteil liegt wohl wirklich im geringeren Gewicht, das man sich aber mit einigen Verarbeitungstechnischen und elektrischen Nachteilen bei Alu erkauft. Wie richtig erwähnt wurde, kann man Alu nicht löten und die Oberfläche korrodiert immer. Ein möglichst widerstandsarmer und langlebiger Anschluss der Aluspule ist daher nicht trivial.

Pro Stück stimmt das, doch auf die Gesamtproduktion sieht das schon ganz anders aus. Bei entsprechenden Stückzahlen lohnen sich für den Hersteller auch Pfennigfuchsereien.

Ja, wenn man einfach austauschen kann. Hier muss aber umdesigned werden, allein der Anschluss des Aludrahtes ist ein Thema für sich, mögliche Rückläufer/Garantiefälle ebenso.
Die Leute in Osaka sind ja nicht blöd, die werden sich schon was dabei gedacht haben, aber mal eben so das Spulenmaterial umstellen ist nicht, kannst du nicht vergleichem mit einem Wechsel auf einen anderen Kondensatorhersteller, etc.

Alu oder Stahl. Kupfer oder Alu.
Da entsteht ja ein ganz neues Diskussionsgebiet.

Ich will nen Reiserad mit Kupferrahmen!

Die Wicklungen müssen sowieso isoliert sein, meistens mit Lack.

Reicht doch einen Stecker draufzupressen.


Kupfer leitet zwar fast doppelt so gut wie Aluminium, hat aber eine viermal höhere Dichte.

Also eigentlich ist es nur sinnvoll Aluminium einzusetzen und scheint ja in der Praxis auch problemlos zu funktionieren. Ich glaub du hast einfach ein chronisches Misstrauen gegenüber Aluminium, egal in welchem Anwendungsbereich

Naja, ganz so trivial ist das leider nicht. Zum einen ist Aluminiumoxid ein ziemlich guter Isolator und das Gelumpe korrodiert nun mal besonders gern, vor allem wenn Strom und andere Metalle mit im Spiel sind. Wenn das Problem so banal wäre, dann würde man in der Gebäudeinstallation ja auch durchweg Alukabel einsetzen, aber was verwendet man da?


Wenn ich mich recht entsinne, ist es eine andere Eigenschaft von Aluminium, die hier stört: Klemmung unter Kraft ist prinzipiell gut zur Senkung des Übergangswiederstandes, Aluminium verformt sich auf Dauer aber plastisch, d.h. deine Klemme fasst irgendwann nicht mehr mit Kraft zu. Deshalb werden Aluleitungen an anderer Stelle (war das sogar ein Beispiel von Falk von den Generatoren in E-Loks?) mit Hilfe von Federkontakten geklemmt.

Das seh ich genauso. Ich geh mal von einer Marge für den Weltmarkt von 20.000/Monat aus. Da kommt viel Geld zusammen.

@Sammy
Das Punktschweißen des Aludrahtes an die Kontakte ist preiswerter als löten - es geht schneller. Und wenn an der Taktstation in der Produktionslinie im nächsten Schritt noch eine mechanische Prüfung durchgeführt wird (Zugprobe) dann entsteht NULL Ausschuß und keine Rückläufer.



OT:
Was mich immer wieder erstaunt ist die Gutgläubigkeit mit der viele Menschen glauben, ein Produkt wird nur zum Wohle des Kunden verbessert - da solltet ihr mal zu uns in die Produktion kommen... da geht's um jeden einzelnen Cent. Wir haben ein Produktionsstraße für Kunststoffteile mit Stückzahlen von um die 3.000 pro Charge. Die Taktzeit liegt bei um die 10.4 Sekunden. Wenn die Maschine 0.2 Sek zu langsam ist kommt der Werkleiter und erwartet eine plausible Antwort.

Kupfer oder Alu? Egal, Hauptsache schnell zugreifen

Auch für Batterieleitungen im Automobilbereich wird zunehmend Cu durch Al ersetzt Beispiel .
Gründe sind Kosten und Gewicht. Solange das techn. sinnvoll ist und ganz offensichtlich funktioniert, warum nicht?

Da bist Du beim Falschen.

Ich lerne ja immer gern dazu! Meines bisherigen Wissens nach, kann man nur gleiche Metalle miteinander verschweißen, Stahl mit Stahl, Alu mit Alu. Aber kann man den Aludraht an den Messingfederkontakt des Nadys schweißen?

Jetzt wo du es sagst... das wird wohl nicht hinhauen. Weiß jemand mehr?


Sooo. Hab jetzt nochmal in meiner Asservatenkammer nachgeguggt. Einer der Kontakte am Stecker ist gecrimpt (ich vermute Cu-Be anstatt Messing), der andere, als Masseblech ausgeführte Kontakt ist nicht direkt am zweiten Drahtende angeschlossen. Die Masse erhält er von der gegenüberliegenden Seite des Dynamos über die Achse, dort befindet sich eine Kabelschuh mit einer Rundöse aus Alu. Draht und Öse sind ebenfalls gecrimpt.

Noch ein bisschen "Sprechersenf" dazu (Für Menschen mit DDR-Hintergrund ):

Wie schon ausführlich dargestellt hat Alu eine 30% geringere Leitfähigkeit als Cu, die Dichte beträgt dafür nur rund ein Viertel. Theoretisch sollte es daher möglich sein, mit Al Spulen zu bauen, die bei gleichem Wirkungsgrad die Hälfte wiegen. Das Problem ist aber die Verarbeitung/Kontaktierung und die Korrosion. Im Gegensatz zum Rahmenbau ist das Problem Korrosion übrigens nicht durch legieren lösbar, da jede Beimischung die Leitfähigkeit des Alus drastisch verringert. Für elektrische Anwendungen kann deshalb nur Reinstalu verarbeitet werden.

In der DDR gab es einen sehr großen ökonomischen Druck, Kupfer bei elektrischen Anwendungen zu ersetzen, weil es für Dollars importiert werden musste (Alu kam vergleichsweise günstig aus Ungarn und der SU). Deshalb wurde z.B. die gesamte elektrische Gebäuderinstallation auf Alu umgestellt. Für den HF Bereich hat man Alu Leiter mit einem dünnen Cu Mantel umwickelt (Skineffekt). Das war aber alles mit unangenehmen Kompromissen verbunden (mechanische und Korrosionseigenschaften), zumal die entsprechenden Technologien noch nicht entwickelt waren.

Ich habe für kurze Zeit in einer Autowerkstatt gearbeitet. In der KFZ Elektrik gab es ebenfalls den Zwang zur Kupfersubstitution. Deshalb wurden z. B. die Zündspulen und die "Anlasserkabel" aus Alu gefertigt. Altteile aus Kupfer waren bei den KFZ Elektrikern für den privaten Gebrauch sehr begehrt und wurden mit Goldstaub aufgewogen, weil sie selbst nach Jahrzehnten zuverlässig funktionierten. Der "Alumist" jedoch ständig ausfiel.

Sicher ist die technologische Entwicklung inzwischen weitergegangen. Außerdem hat sich der Zwang, Bauteile zu entwickeln, die ewig halten, stark relativiert (um es freundlich auszudrücken). Deshalb ist es nur logisch, dass der Wunsch, Gewicht zu minimieren und Materialkosten zu sparen, dazu führt, Alu-Spulen in Nadyns einzusetzen. Ob die Produkte langfristig überzeugen, wird man sehen.

Bei mir wird sich jedoch eine gewisse historisch determinierte Skepsis gegenüber der Verwendung von Alu in der Elektrik kaum noch ausmerzen lassen.

Okidoki!

D.h. also, dass aus Sicht von Shimano

1. die Aluminiumspule keine Besonderheit mehr darstellt, sondern den Normalfall

2. dass es sich um keine "Billigvariante" handelt

danke an alle & Gruß!

Das kannst du nicht vergleichen. Hausinstallationskabel sind blankes Metall mit einer Kunststoff-Isolation. Bei Spulen wird der Metalldraht mit Lack isoliert. Korrosion ist da kein Thema.

Ich bin äußerst erfreut über die Entwicklung zu Alu-Spulen bei den Dynamos. Das leichtere Gewicht ist am Fahrrad schon durchaus sehr sinnvoll und meine Dynamos mit Alu-Spule machens nun schon seit Jahren ohne Probleme.

Genau das denk ich mir auch. Außerdem muss man Hausinstallationskabel wieder schnell und einfach demontieren können, mehrmals biegen können (was bei Alu vielleicht nicht so gut geht) etc.

Dafür ist es im Haus meist trocken. Bei einer Fahrradnabe gehe ich nicht davon aus.
Es ist aber schön, wenn man eine Macke zur Kostendämpfung erfolgreich als Innovation verkauft. Dass Menschen mit abgeschlossener Schulbildung drauf reinfallen, ist es weniger. Solange es nicht mein Geld ist, kann ich aber mit etwas Kopfschütteln damit leben.
Wie groß ist eigentlich der Brennwert von üblichen Banknoten?

Dreimal biegen, und ab waren die Aludrähte. Da half auch kein verkupfertes Alu (Alcu-Kabel). Und auch die Klemmstellen - besonders wenn Aluadern und Kupferadern auf einer Klemme lagen - fingen gerne an zu kokeln. Als Abhilfe gab sogar die Anweisung, ALLE Klemmstellen regelmäßig nachzuziehen...

rainer*

Das ist noch deutlich zum Nachteil von Alu gerechnet. für die 7.000 US$ bekommst Du grademal 0,11m³ Kupfer. 1.700US$ in Alu investiert ergeben mehr als das Dreifache Volumen.

Die Kosten bei der Herstellung Kupferkabeln liegen ca. beim Dreifachen der Kosten von Aluleitungen (bei gleicher Leistungsfähigkeit). Alle Leiterquerschnitte müssen 1/3 dicker werden, das Gehäuse des Dynamos wird prinzipbedingt größer und schwerer, d.h. ein Teil des gesparten Gewichts muss ich an anderer Stelle wieder draufpacken. Ich denke, bei Shimano werden sie sich darüber schon so einige Gedanken gemacht haben...

rainer*

Du musst ja echt ein Greul gegen Shimano haben, dass tut mir wirklich leid.
Hinsichtlich der Verbrennung von Geldes kann ich dich aber beruhigen. Wir haben 4 Shimano Nadys in der Familie im Ganzjahresbetrieb. Ob nun Alu oder Kupfer, bisher ist noch keiner ausgefallen. Mein 72er hält schon seid über 32tkm und spendet jetzt im Winter jeden Tag 3 Stunden Strom für Licht.

Ich habe übrigens aus Interesse mal gegoogelt, konnte aber nicht herausfinden, ob die
SONs nun eine Kupfer oder Alu Spule haben.

Moin moin,
der Baustoff Aluminium wurde während der Zeit der Nazidiktatur 1933-1945 unter dem Begriff "Heimbaustoff" geführt. Die E44, hier ein von mir 1966 aufgenommenes Foto, beispielsweise durfte dank Umrüstung auf Aluminium- anstelle von Kupferwicklungen in den vier Motoren und im Trafo als so genannte "KEL1" (Kriegsellok 1) während des 2.Weltkriegs weiter gebaut werden. Nach dem Krieg wurden alle "Heimstoffelektrolokomotiven" bei der Deutschen Bundesbahn auf "Kupfer" umgebaut... Wenn die Aluminiumwicklungen *auf Dauer* problemlos funktioniert hätten, wäre dieser devisenträchtige Umbau bei der chronisch sparsamen DB mit Sicherheit nicht erfolgt.
Gruß aus Münster,
HeinzH.

Der Preis wird wohl die Hauptmotivation für seine Frage sein. Ich hatte das schon vor einer ganzen Weile im Schnäppchenthread gepostet und mir auch mal zwei geordert. ^^ Scheinen reichlich bei Rose auf Lager zu liegen, übermäßig schnelles Zugreifen scheint nicht notwendig zu sein...

Das darfst Du doch nicht sagen. Nur sofortiger Geiz ist geil, die Folgen sollen die Anderen tragen. Was kümmert mich die nächste Woche?

Speziell für Dich ein Nachschlag, wobei mir erst bei der digitalen Bearbeitung die Krawatte des Lokführers und die Hintergrundszenerie auffiel...
HeinzH.

Allerdings hat sich zwischenzeitlich technologisch bei Alu-Wicklungen schon einiges getan ... :

http://www.ifam.fraunhofer.de/de/Presse/Gegossene_Aluminiumspulen.html

Fremden Text entfernt

Verwendet SON denn noch Kupfer? Kann ich mir angesichts des Gewichts kaum vorstellen.

[mod]Fremden Text entfernt[/mod]

Entschuldigt, ich wusste nicht, dass hier selbst Kurzzitate mit Verlinkung der Quelle nicht erlaubt sind.

Die Quintessenz ist letztlich, dass trotz der unbestritten geringeren spezifischen elektrischen Leitfähigkeit von Aluminium gegenüber Kupfer durch die gießtechnische Herstellung ein höherer Nutfüllfaktor erreichbar ist und so dieses Manko wieder ausgeglichen wird. Und da Alu günstiger und leichter als Kupfer ist, werden dabei Rohstoffkosten und Gewicht eingespart.

Die abgebildete Aluspule ist gusstechnische Hochtechnologie- ich bewundere die Firma welche diesen Prototypen hinbekommen hat. Der Materialpreis ist zwar erheblich geringer- die Spule aber mit absoluter Sicherheit nicht.
Aber der Effekt der möglichen Spulenkühlung könnte die Geschichte dennoch für den Motorhersteller interessant machen...

Viele Grüße von
Jens.

Ohne alle Details des Artikels durchgegangen zu sein: Um den höheren Widerstand von Alu zu kompensieren muss man den Leiterquerschnitt für vergleichbare Leistung erhöhen, soweit klar. Tut vom Gewicht her nicht weh, da Alu wesentlich leichter ist. Aber haben nicht die damit verbundenen größeren Ausmaße der Spule auch (Leistungs-)Nachteile zu Folge? Magnetische Felder klingen doch sehr stark mit der Entfernung ab, oder hab ich da nen Denkfehler?

Ja und auch der Gewichtsvorteil bei mobilen Anwendungen wie z.B. bei der Elektromobilität. Natürlich macht das Gießen die Sache insgesamt (derzeit noch) teurer, man sollte das allerdings auch unter dem Aspekt der zukünftigen Verfügbarkeit = Preisentwicklung bei den Rohstoffen sehen:

http://www.tu-chemnitz.de/mb/InstBF/ufa/bewert/wirk/ressourc.htm

Aus der letzten Tabelle (ganz unten) geht hervor, dass Alu im Gegensatz zu Kupfer quasi als unerschöpflich gelten könnte.

Die dort entwickelte Spule ist sehr speziell- sie hat extrem viel Querschnitt und nur sehr wenige Windungen. Der "Draht" ist flach, belüftet und damit direkt über die fast volle Oberfläche kühlbar. Der Einbauraum zur bisherigen Kupferspule ist identisch. Es gibt aber fast keine Luft zwischen den Drähten, ein normaler Spulenraum ist nur zu 50% mit Kupfer gefüllt- diese Spule aber füllt den Spulenraum fast komplett aus.

Durch die geringere Windungszahl muss vermutlich die Stromfrequenz erhöht werden um das identische Magnetfeld zu erzeugen.

Das hat hier aber aktuell alles wirklich nix mit Nabendynamospulen zu tun- die Gussspule ist riesig und auch kleiner (momentan) gar nicht mehr giessbar.

Der Gedanke mit den begrenzten Resourcen ist allerdings richtig- aber Alu ist halt als Elektromaterial durchaus anspruchsvoll.

Viele Grüße von
Jens.

Kupfer, Alu alles altmodischer Schnickschnack.

Ich habe in meinem Nabendynamo eine Spule aus Yttrium-Barium-Kupferoxid. Der Wirkungsgrad ist so hoch, dass ich zusätzlich zum Lampenstrom auch noch am Berg richtig Schub dazugeben kann.

Lästig ist nur das gelegentliche Auffüllen mit flüssigem Stickstoff. Aber das mach ich dann mit, wenn ich das Öl bei meiner Rohloff wechsle - is ein Aufwasch.



Gruß, Uwe

Solange du nicht wieviel? 1.21GW Leistung für einen Flux-Kompensator zusammen bekommst um damit Zeitreisen zu unternehmen ist das doch alles kalter Kaffe. Nur Zeitreisen sind richtige Reisen.


Gruß + 42

Das habe ich doch schon probiert. Das Yttrium-Barium-Kupferoxid im Vorderrad bringt den Strom zusammen. Der Fahrradrahmen hat auch genug Querschnitt, um den Strom zu meinem Fluxkompensator auf dem Gepäckträger zu befördern. Das Lenkerband musste ich allerdings mit einer extra Lage Iso-Band unterfüttern, sonst krabbelt es in den Fingern. Aber ich bekomme dummerweise selbst auf der Abfahrt vom Großglockner NICHT die bekloppten 140km/h zusammen

rainer*

Hast Du es mal mit Vorspann versucht?