Mein erstes Windrad mit Bremsscheiben-Generator

Moin Moin,

Nachdem ich mich von meinem Schwiegervater mit der Begeisterung von Kleinwindkraftanlagen angesteckt habe, habe ich mir dieses Forum und ein paar Bauanleitungen von otherpower angeschaut.

Ich habe vor ein Mix aus den Bremsscheibenversion von otherpower (in diesem Forum habe ich keine gefunden) und die Bauanleitung von Menelaos bauen und zwar ein Ein-Scheibengenerator.

Und jezt zu meinen Plänen: Ich habe mir einen Federfuss von Ford Scorpio (2,9) mit zwei Bremsscheiben (27cm Durchmesser) besorgt. Das Windrad soll ca 2,4 m Durchmesser haben.

Ich habe zwei Version meines Generators angehangen.

Version 20x40 besteht aus 12 Spulen (49 Wicklungen;Dreieckschaltung) mit 16 (20x40) 10 cm dicken Magneten.
Version 40x40 besteht aus 6 Spulen (53 Wicklungen;Dreieckschaltung) mit 8 (40x40) 10 cm dicken Magneten.

Da ich die Theorie noch nicht ganz durchdrungen haben, würde ich freuen, wenn ihr meine Versionen kommentieren könntet. Habe ich irgendwo ein Fehler gemacht? Ist z.B. der Luftspalt von 12 mm zu groß?

Das ganze soll natürlich kostenkünstig sein, deswegen würde ich die Version 40x40 mit nur 8 Magneten bevorzugen.

Und jetzt noch ein paar konkrete Fragen:

1. Die eine Bremsscheibe ist Luftgekühlt, d.h. die Bremsscheibe besteht aus zwei Scheiben, zwischen denen ein Luftspalt ist (Siehe Photo). Meine Idee ist jetzt, die eine Scheibe abzutrennen und als Rückflusscheibe (das Teil auf der anderen Seite des Stators, wo man auch noch Magneten anbringen könnte) zu verwenden. Was haltet ihr davon? Mein Onkel meinte, diese abzutrennen geht ganz ganz schwer. Alternativ habe ich als Rückflussscheibe noch die zweite Bremsscheibe, die sich dann aber auch mitdrehen würde.

2. Muss sich die Rückflussscheibe ( oder wie auch immer sich das nennt; Ich habe auch noch nicht ganz begriffen, wozu sie da ist) sich eigentlich mitdrehen oder kann sie auch statisch sein?

Die statische Variante wäre praktischer, da ich den Stator leicht an die Löcher für die Bremsaufhängung befestigen könnte.
Müsste ich eine zweite Bremsscheibe an dieser Stelle bauen, müsste der Stator mit Abstandshalter gebaut werden. Außerdem wäre die Bremsscheibe zusätzliches Gewicht, welches Bewegt werden müsste.

3. Ist die Dicke der Scheiben (Rotorscheibe und die Rückfluss-Scheibe) relevant? Warum?

4. Wo bekommt man am günstigsten die Magneten? Die sind ja ganz schön teuer.

5. Das ganze Windrad möchte ich an meine Kleingartenlaube an den Antennenmast befestigen. Meint Ihr, dass der Mast hält (ca 4 cm Durchmesser)?

Wenn ich soweit bin, werde ich Euch an dem Bau teilhaben.

Danke für Eure Hilfe,

Gruß

Andreas

Moin Frank,

bis 2 m über den Dach, aber nicht mehr, da ich sonst vielleicht mit dem Kleingartenvorstand Ärger bekommen könnte.

Gruß

Andreas

Hier fängt bei mir das erste Verständnisproblem an, was meinst Du mit den Versionen 20x40 und 40x40. Die 10 cm dicken Magnete werden vermutlich 10mm dick sein...
Aber sollen sie gegenüber oder auf einer Rotorplatte sein? Einmal beide Platten bestückt und einmal nur eine?

Kostengünstig heisst? weniger Magnete? billigere Magnete (mit evtl. weniger Magnetismus)?

Hmm Abtrennen von Bremsscheiben.. (hier fehlt der Kopfkratzsmilie) Warum nimmst du nicht gleich eine abgenudelte dünne einfache Bremsscheibe vom Schrotthändler?
Auch hier würde mir eine Zeichnung helfen deine Frage zu verstehen... Die zweite Frage, die sich für mich nicht als geklärt darstellt ist, ob Du mit Magneten auf beiden Seiten des Stators arbeiten willst, oder nur an einer Seite.
Hier könnte es hilfreich sein, die Ergebnisse meiner Testreihen anzuschauen, die zeigen den Unterschied

Auch hier ist die Frage nach deiner Konstruktion wichtig. Es gibt zu viele denkbare Varianten (2 Rotorscheiben mit Magneten, 2 Rotorscheiben jedoch nur eine mit Magneten, 1 Rotorscheibe mit Magnet)
wobei die Rotorscheibe auch meist als Rückflussscheibe genutzt wird.

Die Rückflussscheibe statisch würde m.E. wie eine Wirbelstrombremse wirken. Wäre sicher mal interessant zu berechnen...

An welche Stelle? Abstand wozu? Zusätzliches Gewicht hat keinen Einfluss auf die Leistung. Das Windrad würde gleichmässiger drehen. Die Energie geht nicht verloren.

Ja. Weil sie im Verhältnis zur Magnetkraft stehen muss. Die Rückflussplatte sollte nicht komplett gesättigt sein, aber kurz davor. Auch hierzu habe ich Versuche dokumentiert.

Hier im Shop. Oder wo auch immer Du im Internet welche findest.. Einige importieren aus China selbst.

Es ist eine Frage des Gesamtkonzeptes. Windfläche, Halterung, Wandstärke des Rohres, maximaler Wind am Standort sind z.B. Werte, die berücksichtigt werden müssen.

Die Kommentare sollen auf keien Fall Deine Begeisterung dämpfen....

Gruss Friedhelm

Hallo Andreas,

Wenn ich das richtig verstehe,
dann stehen so nur 1,5 m der Stange frei.
Wenn du die Stange 10 cm unterhalb der Rotorblätter z.B. mit 3 oder 4 Stahlseilen (verzinkt) abspannst,
sollte das funktionieren.

Aber insgesamt 4 m Höhe sind sehr, sehr wenig ...
Was soll es es ist immerhin ein Anfang ...


Gruß Frank

Hast du für deine unterschiedlichen Versionen schonmal die Kupferkosten ausgerechnet? Du darfst dich nicht nur auf die Magnete konzentrieren.

Moin,

Friedhelm, Billgbau wollte ich nicht machen, nur das Preis-Leistungsverhältnis halt ausbalazieren. Und du hast Recht. Ich werde etwas mehr Geld in die Hand nehmen.

So, nach weiterem lesen unterschiedlicher Threads, habe ich mich jetzt für eine Version entschieden:

Magnete: 12 x 30x30x10mm
Spulen: 9 x 28 Wicklungen mit 2 x 1,5mm dicken Kupferlackdraht; Spulendicke ist 8 mm
Luftspalt: 12 mm

Rückflussscheibe besteht auch einer zweiten Bremsscheibe, die sich mitdreht.

Die Bauweise (nicht die Magneten und Spulen) ist der von otherpower sehr ähnlich.

http://www.otherpower.com/trips1.html

Ich denke, dass diese Generator für mich ein gutes Preis/Leistungsverhältnis hat. Dabei habe ich noch die Möglichkeit später auf die zweite Bremsscheibe Magneten anzubringen, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. Ansonsten reichen schon die 100 W bei 6 m/s Wind.

Wenn von Eurer Seite kein schwerwiegende Fehler bei meinen Angaben gefunden wurde, werde ich dann bald die Magneten usw bestellen. Den Kupferlackdraht bekomme ich von meinem Schwiegervater, der hat noch ein paar Kilos auf dem Dachboden liegen.

Eine konkrete Frage hätte ich noch:
Das Berechnungstool hat mir angegeben, dass die Schenkelbreite (von oben gesehen) 20mm betragen sollte, da die Spulen sonst nicht nebeneinander passen würden. Bei der mehr oder weniger maßgenauen Zeichnung (mit Geodreieck und Zirkel gezeichnet) stellt sich aber heraus, dass zwischen den Spulen noch 10mm Luft ist.
Würdet Ihr jetzt die Schenkelbreite auf 24mm erhöhen und damit dann auch die Anzahl der Wicklungen erhöhen?

Wird nur mit ca 30 Wicklungen mehr als 12 V Spannung erreicht?

Danke und guten Rutsch ins neue Jahr

Andreas

Hallo Andreas,

ich seh da noch einen Fehler.

Der Magnet sollte nie grösser als das 'Loch' in der Mitte der Spule sein!
Der Magnet erzeugt in den Drähten der beiden Spulenschenkeln dann Spannung in der gleichen Richtung.
Da die Spule aber kreisförmig gewickelt ist, wirken diese Spannungen dann gegenläufig.

links das Problem, rechts wie die Spannungen sich in einer Spule addieren.
Das bedeutet, bei zu grossem 'Loch' wird die Kraft in Spanung umgewandelt, die aber in der Spule dann gegeneinander arbeitet.

M.E. sind quadratische Magneten eh nicht ideal, weil dabei vom Gesamtumfang der Spule die nutzbaren Drahtlänge am gerinsten ist.

Hier kann man erkennen, das bei gleichem Umfang rechts die doppelte Drahtmenge beim erzeugen der Spannung genutzt wird(schraffiert).
Die blaue Fläche ist das ungenutzte Kupfer.

Gruss Friedhelm

Mit Open Office oder neuerdings Libre Office - kostenlos runterzuladen - da dann mit Draw. Die Zeichnungen lassen sich dann leicht exportieren.

Die Schenkelbreite ist m.E. kein Problem, erst wenn der Schenkel breiter als der Magnet ist, verschenkst Du Kupfer...
Ich kann mir aber dein Modell grad nicht vorstellen... (ohne Zeichnung) deswegen warte ich mit weiteren Kommentaren bis ich was sehe.

Gruss Friedhelm

Moin,

Vielen Dank für Eure Hilfe!

Ich habe die nächste Zeichnung gemacht und hochgeladen. Die Magneten müssen doch nicht 5mm über den Rotorscheiben überragen.


Es sind jetzt ca 15mm Luft zwischen den Spulen nach Zeichnung (nach Berechnungstool sollten es 2mm sein). Die Spulen können leider nicht dichter ran, da sie sonst in den innen drehenden Bereich kommen würden. Im Moment sind da noch 5mm Platz und da muss noch die ganze Verdrahtung der Spulen hin. Aber ansonsten 5 mm kleinerer Radius des Stators ist doch nicht so viel eingesparten Epoxids.

@Max
Platzprobleme habe ich also nicht und leider kann ich auch nicht dichter bauen.

Weitere Daten:

Drahtdicke: 1,5mm
Wicklungen: 25
Schenkelbeite: 20mm
Spulenhöhe: 8mm
Luftspalt: 12 mm
Dreiecksschaltung

Was haltet Ihr davon?

Gruß

Andreas

Editiert:
Frage, zu der ich im Forum noch keine Antwort gefunden habe: Warum nimmt man bei der Spulenwicklung 2 (bzw n) Drähte und nicht nur einen? Welche Vorteile hat das?

Moin Friedhelm,

Ich nehmen an, wenn du sagst, dass die Magnetenanzahl erhöht werden sollte, dann auch die Spulenanzahl erhöht werden muss, um bei 3 Phasen das Verhältnis von 3 zu 4 zu bewahren, richtig?

Aber in der oberen Zeichnung sind doch sogar 3 Magneten über der Spulen einer Phase. Jede 3. Spule gehört doch zu einer Phase, oder?

Ich hab mir Draw installiert und komme damit gut klar. Ist echt gut, da ich jetzt viele Variationen schnell ausprobieren konnte.

Durch ausprobieren kam ich eben zum folgenden Schluss: Optimial muss die Schenkelbreite eine halbe Magnetbreite sein, wenn ein Magnet über zwei Spulen liegen sollte und die Magneten nicht über "Luft" liegen sollten.

Ich würde aber bei einer Schenklbreite mit 10mm (die hälfte von 20mm, breite des Magneten), einem 1,5mm dicken Draht, 16 Magneten, 12 Spulen auf ca 12 Wicklungen mit 2 Drähten kommen. Die 12 Wicklungen erscheinen mir recht wenig, kann ich denn damit immernoch eine Spannung von 13,6 V erreichen?

Achja, das Tool errechnet mir keine Spannung, ich muss die gewünschte Ladespannung selbst angeben.

Hier meine Version mit 12 Spulen und 16 Magneten. Die 15 cm Durchmesser ist das absolute Minium, wie nahe ich die Spulen bringen kann. Die Spulen verdrahten müsste ich dann am Außenrand machen.



Danke und Gruß

Andreas