Scheibengenerator 2.0

 
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Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 12.07.2019 - 08:26 Uhr  ·  #1
Hallo Windfreunde,

Ich möchte einen Scheibengenerator 2.0 bauen. Bedeutet, ich hab hier noch Magnete übrig und damit möchte ich endlich mal was machen. Ich habe 6 Metallronden und möchte über mehrere Ebene einen nach hinten gesehen einen längeren Generator bauen. Bedeutet auch, ich kann Pro Ebene das Konstrukt eines einfachen Scheibengenerator erweitern. Bei voller Ausnutzung hätte ich rund 60 Neodym wenn ich richtig gerechnet habe und könnte insgesamt 45 Spulen verwenden. Die Frage nur wie schließ ich die dann mal sinnvoll zusammen?
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 12.07.2019 - 18:07 Uhr  ·  #2
Hallo

Beim erweitern eines Scheibengenerators sind abwechselnt Magnete, dann Spulen , wieder Magnete, wieder Spulen usw geschichtet.
mit 60 Magneten kann 5 mal 12 Magnete im Kreis angeortnet werden.
Dazwischen dann (nur) 4 Scheiben mit Spulen je 9 Stück.
Erste Ronde aus Eisen, die Spulen in Kunststoff und die nächste Magnetscheibe auch in Kunststoff.
Dann die Scheiben 4 - 6 und 8 mit Spulen , und die Scheiben 5 und 7 mit Magneten in Kunststoff .
Die Scheibe 9 wieder aus Eisen mit Magneten. (Rückschluß).
Die Magnete sind dann so hintereinander das alle Spulen gleich geschaltet werden müssen.
Es können alle "je Phase" in reie oder parallel geschaltet werden.
Da es 4 Spulenscheiben sind auch als Gruppe 2 parallel und dann in reie !

Gruß Aloys.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 15.07.2019 - 09:25 Uhr  ·  #3
Ja, klingt so wie ich es mir vorstelle.

Nur noch ein paar Fragen dazu und für mein Verständnis. Ich bin davon ausgegangen, das jede Magnetbahn eine Eisenronde dahinter als Rückschluss benötigt, damit das funktioniert. Hört sich bei deiner Ausführung so an als ob nur vorne die erste Schreibe aus Eisen und die letzte Scheibe aus Eisen sein muss, dazwischen können die Magneten in Plastik verpackt werden? Ist das so wirklich korrekt? Bei mir säh das "Schema" momentan so aus
1)Ronde / Magnet / Spule / Magnet / 2)Ronde / Magnet / Spule / Magnet / 3)Ronde / Magnet / Spule / Magnet / 4)Ronde
Also dein Schema wie bei mir, nur das bei jeder ebene eine Eisenronde verwendet wird. Aber da bist du sicher der Experte, würde mich interessieren.

Zweite Frage zielt auf die Spulen und Anzahl der Magnete ab. Anzahl Spulen erkärt sich für mich von fast von selbst, 3 Phasen bestehen aus 3 Spulen, damit 9 Insgesamt pro Ebene. Warum müssen es 12 Magnete sein? Gibts andere Setups? Sind andere Setups sinnvoll?

Dritte Frage die ich mir stelle ist die Form der Spulen. Trapezförmig leuchtet mir ein wegen dem Durchmesser, die der Magnet abfährt, Oben breiter, unten schmäler, allerdings in welcher "Größenordnung" zum Verhältnis der Magneten?

In meinem aktuellen Setup sind die Spulen so groß, das Magnet 1 ca zur hälfte spule1 verlassen hat und magnet 2 fast auch zur hälfte begonnen hat spule1 zu passieren. Die anderen Spulen betrachtet, da verschiebt sich entsprechend das Bild. Ist die Frage ob die Spulen genau die größe haben sollten, wie groß der Abstand zwischen den Kanten der Magneten ist, sodass wirklich nur ein magnet eine Spule komplett passiert bevor der nächste folgt.

Wär super wenn du dazu noch Ausführungen machen könntest. Das hilft mir in der Planung schon ordentlich weiter danke.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 16.07.2019 - 17:56 Uhr  ·  #4
Hallo

Ich fange mal mit Frage 2 an!
3 mal 3 Spulen sind für einen Dreiphasengenerator, aber nur wenn 12 oder 6 Magnete verwendet werden, diese müssen versetzt von den Magneten bestrichen werden.
Verwendet man auch 9 Magnete werden alle Spulen gleichzeitig bestrichen und es bildet sich nur eine Phase gleichteitig an allen 3 mal 3 Spulen.
Zu Frage 1 .
Du hast 60 Magnete die können auf 5 Ebenen verteilt werden.
Machst Du es wie bei deinem Vorschlag braucht man je Spulensatz 2 mal 12 Magnete, und es können dann mit 48 Magneten 2 Dualscheibengeneratoren auf einer Welle gebaut werden.
Das Feld ist aber ertwas stärker da 2 Magnete für einen Luftspallt zuständig sind.
Bei meinem Vorschlag können alle Magnete verwendet werden, aber es stehen dann 4 Luftspalte nur 5 Magneten gegenüber.
Der Vorteil ist aber immer noch doppelt so viele Spulen, und jede Spule auch zwischen 2 Magneten.
Zu Frage 3.
Die Magnete sollten durch die Spule passen, dann ist es schon optimal.
Oftmals müssen aber die Spulen innen etwas enger sein damit alles zusammen past.
Die entnembare Leistung ist dabei etwa gleich, nur die Sinuskurve wird etwas flacher ausfallen.
Spannung wirt erzeugt wenn die Magnete an den Leitern vorbei streichen, das Feld wechselt seine Lage von ausserhalb der Spule nach innerhalb der Spule oder umgekehrt.
Wenn ein Spulenschenkel (Leiter) unter dem Nortpol, und der andere Schenkel unter den Südpol ist, wirt die höchste Spannung generiert.
Wenn die Spule aussen breiter als der Magnet ist steigt nur der CU Wiederstand unnötig an.

Eine gute Lösung ist, wenn die Magnete am mitleren Radius so weit auseinander sind wie ihre Breite ist.

Gruß Aloys.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 16.07.2019 - 23:02 Uhr  ·  #5
Okay Aloys, verstehe.

Dann wird in deinem Setup bis auf die äußeren beiden Ebenen Nord und Südpol eines Magneten gleichzeitig genutzt. Wär natürlich super, mit der Idee kann ich arbeiten.

Nur zu den Abständen der Magnete zu einander und der Spulengröße bin ich noch nicht wirklich durchgestiegen.

Ich gebe dir mal meine Maße der Materialien die ich habe, vielleicht kannst du mir da konkreter helfen indem du die Dimension meiner Materialien kennst.

Meine Ronde hat einen Durchmesser von 133,3 mm mit einer dicke von 3mm falls das wichtig ist.

Meine Magneten haben das Maß: 20x10x5mm

Platziert habe ich diese auf der Ronde mittig bei Durchmesser 50mm, im Anhang mal ein Bild davon.

Hab mir das nochmal überlegt. Wahrscheinlich muss ich die Magneten näher an die Mitte holen. Schau doch bitte erstmal drüber ob der Abstand wie die Magneten jetzt platziert wären aussieht. Bemaßung muss ich nochmal besser regeln.

Die drei relativ groß gedruckten Werte sind einfach gegenüber gerechnet und zeigt dir den Abstand.

Wie muss nun die Form der Spule aussehen Welche Maße? Wenn du noch irgendwas brauchst helf ich gern.

Gruß

Stefan.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 21.07.2019 - 15:38 Uhr  ·  #6
Hallo Stefan

Mit dem Radius von 40 mm liegtst Du schon richtig, und der Seitenabstand ist gut.
Ich rechne das mit gleicher Magnet-und Abstandsbreite von 10 mm mal 12 mal 2 , und komme auf 76,5 mm Durchmesser!
Die Spulenform sollte den Magnete ganz umschiessen, also innen 10 mal 20 mm sein.
Viele machen die Spulen aussen so breit das die Schenkel zweier Spulen dann aneinander liegen, das muß aber nicht so sein.
Da die Spulen nebeneinander von unterschiedlichen Phasen sind, sollte da auch eine Isolation eingeplant werden um einen Überschlag aus zu schliesen, besonders bei hohen Spannungen.
Das Verhältniß von Magnetdicke zu Luftspallt bestimmt die Feldstärke in dem die Spulen die Spannung generieren.
Ein gutes Verhältniß (ein normales) ist da 1 zu 1, also bei 2 Magneten je 5 mm dick, für einen Luftspallt von 10 mm.
Machst Du mehrere Systeme wie von mir beschrieben, wären es 5 Magnete (25 mm) zu 4 Luftspalten.
Dann wären die 4 Spalte bei gleicher Feldstärke nur 8 mm .
Wie wirst Du dich entscheiden ?

Gruß Aloys.

entschuldige die Späte Antwort, bin Tagsüber in einer ambulanten REHA !
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 21.07.2019 - 18:14 Uhr  ·  #7
Aloys:
Also mir hat mal jemand gesagt, dass ein großer Luftspalt die el. Verluste erhöht.

ora.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 23.07.2019 - 12:48 Uhr  ·  #8
Hallo Aloys,

Danke für die Rückmeldung! Finde ich super, langsam wird es ja richtig konkret.

Kein Problem, Gesundheit geht vor Windkraft!

Bedeutet sozusagen das die Magneten etwas runter müssen um genau 10mm Abstand am untersten Rand zu realisieren. Ist ja kein Problem änder ich.

Zur Spulen Form 10x20mm. Also 10mm unten und 20mm oben.

(Dann wären die 4 Spalte bei gleicher Feldstärke nur 8 mm .) Versteh ich nicht.

Zum Luftspalt versteh ich soweit hoffe ich auch richtig. Pro Ebene eine Magnetdicke von 5mm Abstand zur Spule. Das macht Insgesamt von der Seite gesehen wenn die Spule der Mittelpunkt ist 5mm links Luft und 5mm rechts Luft. Wenn meine Überlegung stimmt habe ich dann insgesamt 40mm (Luft) dazwischen.

Welches Verhältnis von Anzahl Windungen zu Draht Dicke?
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 23.07.2019 - 15:24 Uhr  ·  #9
Hallo

Mit Luftspallt ist immer der Abstand zwischen den Magneten gemeint.
Mit dem 8 mm Luftspallt hab ich nicht richtig nachgedacht.
Wenn 5 x5 mm Magnete für einen gesammt Luftspallt von 25 mm sind , sind 4 Spalte natürlich 25 : 4 = 6,25 mm.
In jeden Luftspallt muss dann immer auch eine Spulenscheibe reinpassen, auch mit Abstand zum Magnet.
Ein grösserer Spalt senkt die Feldstärke und man braucht mehr Windung für gleiche Spannung, aber mit 4 Magneten in Reie und Ronden wäre es für 10 mm die gleiche Feldstärke!
Magnete weiter aussen bringt mehr Platz für die Spulen.
Mal ein Vergleich von Feldstärke und Spulendicke.
Von 6,25 mm Spallt braucht man 2 mm für den Abstand von Spule zu Magnet bleiben 4,25 mm für die Spule.
Von 10 mm Spallt auch 2 mm und es bleiben noch 8 für die Spulendicke, das ist fast 2 mal mehr Platz.

Ich denke da ist Dein System mit 2 Dualscheiben einfacher zu bauen mit wesentlich weniger Aufwand.

Gruß Aloys.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 24.07.2019 - 08:03 Uhr  ·  #10
Zitat geschrieben von FamZim

Hallo

Mit Luftspallt ist immer der Abstand zwischen den Magneten gemeint.
Mit dem 8 mm Luftspallt hab ich nicht richtig nachgedacht.
Wenn 5 x5 mm Magnete für einen gesammt Luftspallt von 25 mm sind , sind 4 Spalte natürlich 25 : 4 = 6,25 mm.
In jeden Luftspallt muss dann immer auch eine Spulenscheibe reinpassen, auch mit Abstand zum Magnet.
Ein grösserer Spalt senkt die Feldstärke und man braucht mehr Windung für gleiche Spannung, aber mit 4 Magneten in Reie und Ronden wäre es für 10 mm die gleiche Feldstärke!
Magnete weiter aussen bringt mehr Platz für die Spulen.
Mal ein Vergleich von Feldstärke und Spulendicke.
Von 6,25 mm Spallt braucht man 2 mm für den Abstand von Spule zu Magnet bleiben 4,25 mm für die Spule.
Von 10 mm Spallt auch 2 mm und es bleiben noch 8 für die Spulendicke, das ist fast 2 mal mehr Platz.

Ich denke da ist Dein System mit 2 Dualscheiben einfacher zu bauen mit wesentlich weniger Aufwand.

Gruß Aloys.


Ah, das ist eine wichtige Information, das sich der Luftspalt nicht als Referenz zur Spule sondern zu den dahinter liegenden nächsten Magneten bezieht. Ich dachte immer damit ist der Abstand zwischen Spule und Magnet gemeint. Nicht zwischen Magnetronde1 und Magnetronde2

Ich fasse nochmal zusammen. Seitlich gesehen von links nach rechts. Der Luftspalt ist der Abstand zwischen Magnetronde1 (Eisen) und Magnetronde2 (ABS Plastik) dazwischen sitzt Spulenronde1 (ABS Plastik) usw.

Ein Magnet ist 5mm dick. Die Magneten werden soweit Ebenflächig in Plastik gehüllt. Um dein Schema einzuhalten Abstand im Verhältnis der Magnetdicke 1:1 ergibt sich pro Ebene ein Luftspalt von 10mm. Ist das korrekt?

Bedeutet die Spule und der Spulenhalter darf maximal eine Dicke von 8mm haben. Hast du oben denke ich auch so gemeint. Bedeutet ich habe seitlich von der Spulenaufnahme links und rechts einen Abstand von 1mm zum Magneten (in der Summe 2mm pro Ebene). Ich habe ja Magneten für 5 Magneteneben was 4 Spulenebenen entspricht.

1mm Spalt zwischen Magnetronde und Spulenronde ist schon ok. Ich muss immer kleine Unwuchten mit einberechnen, wodurch alles vielleicht nicht 100pro rund läuft.

Es ist eigentlich egal, wieviele Ebenen ich mit einbaue. Das Konstruktionsprinzip bei meinem Generator ist beliebig erweiterbar, da alle Magnetronden mit der Antriebswelle verbunden sind, die Spulenhalter sind jedoch gelagert und bilden den Stator. Gehäuse muss ich mir noch drumrum basteln. Das Konzept steht noch nicht.

Einzig und allein die feste Verbindung zwischen den Magnetebenen bereitet mir noch etwas Kopfzerbrechen. Für den Abstand von 1mm werde ich Unterlegscheiben oder Passscheiben mit auf der Welle setzen. Vorne und Hinten mit einer selbstsichernden Mutter das ganze dann zusammen kontern, dann müsste alles fest sein und laufen... Kleben wäre noch eine Alternative, aber dann wärs ein Einweggeneratror. Falls etwas mal verrutscht oder kaputt geht, kann das nicht mehr repariert werden. Eine weitere Verbindung durch Gewindestangen die durch alle Magnetronden geht ist bei der Konstruktion nicht möglich. Auch nivellieren lassen sich die Ronden nicht. Nur mittels Passschreibe. Bestenfalls müsste ich als Welle eine Präzisionswelle nehmen. Ist heutzutage recht kostengünstig. Problem ist nur, das die gehärtet sind und ich wahrscheinlich da kein Gewinde reingeschnitten bekomme. Ich fürchte anders bekomme ich die Konstruktion nicht sicher zusammengehalten als gekontert also werde ich wohl auf Rundstahl zurückgreifen müssen, der wird aber nicht grade sein. Durch die Drehbankziehen ist allerdings auch nicht so präzise als die Präzisionsstangen. Eine Idee wäre noch die Enden zu verpressen... Aber da fehlt mir das Zubehör für.

Andere Frage noch. Nehmen wir mal an, ich entscheide mich für 10mm Luftspalt. Bedeutet die Spule hat folgende Maße (AxBxT) 20x10x8mm (oben,unten,dicke). Wieviele Windungen soll ich da nehmen und was für einen Draht Durchmesser?

Lg Stefan
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 25.07.2019 - 14:18 Uhr  ·  #11
Ich habe das mal entsprechend jetzt soweit umgesetzt. Jedenfalls den Stator und die Ronden in der Zeichnung. In der Draufsicht sieht es jetzt so aus.

Bild 1 Sieht man schön wenn die Magneten mittig über die Spulen gefahren sind.
 

Bild 2 Magnete sind Sie fast wieder dran vobei.
 

Bild 3 Sind sie genau zwischen den Spulen im Schatten.
 


Sieht jedenfalls sehr logisch und gut aus von der Anordnung.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 25.07.2019 - 15:13 Uhr  ·  #12
Hmm- Also die Anzahl Magnete und Spulen sollte sich m.W. um 1 unterscheiden.

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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 26.07.2019 - 08:08 Uhr  ·  #13
Natürlich völlig klar. Das Bild zeigt 12 Spulen. Das ist natürlich falsch im Eifer des Gefechts nicht drauf geachtet. Das ändere ich natürlich noch.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 01.08.2019 - 11:31 Uhr  ·  #14
Hallo

Gebräuchlich sind da 9 Spulen , je 3 (jede dritte) für eine Phase.
Die werden dann so hoch in der Form gewickelt das sie ! zu einem Kreis zusammengeschoben ! genau über die Magnete passen.
Die Anzahl der Windungen hängen von mehreren Faktoren oder Werten ab.
Von der Drehzahl , den Luftspalten und der Feldstärke , der Anzahl der Spulen in reie , der gewünschen Spannung und dem Wickelraum der zur verfügung steht.
Stehen die Abmessungen fest kann dann die Windungszahl und der Drahtdurchmesser errechnet werden.

Gruß Aloys.
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 07.08.2019 - 09:13 Uhr  ·  #15
Hallo Aloys! Danke für dein Feedback.

-> Die werden dann so hoch in der Form gewickelt das sie ! zu einem Kreis zusammengeschoben ! genau über die Magnete passen
Kann ich mir noch nicht so richtig vorstellen wie du das meinst.

Ich kenne es so, das man in der Mitte im Spulenkern z.B. ein Stück Plastik zum Aufspulen nimmt und Ihn dann mit verbaut. Zum Wickeln der spule, damit es nicht so lang dauert und halbwegs mal professionell gemacht wird, werd ich mir mit einer arduino platine und schrittmotoren einen wickelautomaten bauen der dann die spulen richtig und alle gleich wickelt. Hoffe das Konzept geht auf. Wie würdest du sonst die Spule produzieren? Ist meine Methode ok?

Die Spannung ist eben das spannende Thema (kleine Wortspielere). Ich habe ein Solarsystem mit einer 12V Batterie mit 320Ah. Ist eben die Frage ob ich meine Windturbine daran anbinden möchte. Welche anderen Spannungen außer 12V machen denn generell noch sinn? Zum Laden von Batterien ist die Ladespannung ja fast egal oder? Bei einer 12V Batterie brauch ich dann etwa 15V-19V Ladespannung (Leerlaufspannung) meines Wissens? Angenommen ich würde mal auf 24V Batterien in Reihe schalten wollen könnte ich doch theoretisch trotzdem mit 12V laden wenn beide parallel geschaltet sind oder? Ich denke mit der Anlage werde ich keine 230V hinkriegen können geschweige denn, wie ich das dann sinnvoll speichern könnte außer direkt zu verbrauchen...

Das Problem einer schonmal sebst gebauten Anlage war, das ich nie auf die Ladespannung gekommen bin. Dafür war der Generator offensichtlich zu sehr auf Drehzahl ausgelegt, was ich nicht wusste. Dort waren es 110 Windungen bei Drahtdurchmesser 0,3mm glaub ich. Dabei 24 Magneten. Ich würde eher auf eine langsamere Drehzahl gehen wollen dafür etwas größere Repeller damit auch bei mäßigen Wind mal was geladen wird. Hast du da einen Tipp oder eine Referenzgrößenordnung für mich die gut ist?
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 02.09.2019 - 20:22 Uhr  ·  #16
Hallo

Wenn die Ladespannung nicht erreicht wirt, braucht man mehr Windungen, doppelte Windungszahl gleich doppelte Spannung.
Wenn die Drehzahl weiter gesenkt werden soll muß man einen G mit grösserem Durchmesser bauen.

Gruß Aloys.
ora
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 03.09.2019 - 06:21 Uhr  ·  #17
Richtig. Die meisten Leute leben in Gegenden, wo wenig Wind ist. Da benötigen sie eine Maschine mit großem Rotor, aber wenig Nennleistung (250Wm^2 und weniger). Da müssen sie laaangsam drehen.
(Also gerade die Winkelgeschwindigkeit geht ja da herunter). Und dazu braucht man dann viiele Pole mit großem Generator.

Deshalb findet man bei den neuen Großwindanlagen ab 150m nur noch Getriebe.

ora
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Re: Scheibengenerator 2.0

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Gepostet: 09.10.2019 - 13:57 Uhr  ·  #18
Puh, ich hab jetzt länger nichts mehr am Thema machen können. Momentan beruflich wieder voll eingespannt. Das heißt aber nicht das der Plan niemals umgesetzt werden wird. :-D

Ja, klingt logisch. Eure Beiträge dazu.

Es wird auch in einer Wohngegend betrieben werden. Die Frage ist natürlich wie hoch darf ich mit einen Mast im Garten nach oben gehen?

Und, nach aktueller Auslegung. Wie oben beschrieben, kann ich damit überhaupt etwas anfangen?

Für den Heimgebrauch sollte sich ja eine Solarbatterie etc auf 12V Basis gut eignen. Was klingt bei dem Setup für euch denn realistisch? Die Ronden für den Durchmesser liegen bereits vor.
Genau für die Windstärkenproblematik im Wohngebiet wollte ich ja mehrere Ebenen ausarbeiten um diese untereinander in Reihe bzw Parallel zu schalten um meine Ladespannung variabel steuern zu können.

Am liebsten würde ich ja jede Ebene separat von einander per Schalter in reihe oder prallel schalten können um somit die Ladespannung zu Stromstärke einstellen zu können. Noch besser wäre, wenn eine Platine zu bauen, die das selber regelt und der Eingangsspannung entsprechend die Schalter umlegt um mehr Ampere zu erzeugen wenn die Ladespannung hoch genug erreicht ist.

So stell ich mir das jedenfalls recht ausgeklügelt vor. Die Umsetzung ist wieder das was Probleme bereitet. Vom Prinzip her könnte man jede Phase auf eine Platine leiten und von aus die eigentliche Verkabelung erledigen via Kippschalter ganz Hardwaremäßig. Klingt das irgendwie machbar?
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