Generator für die Black600-Klasse?

Hallo,
ich bin im Besitz von 2 Scheibengeneratoren, welche man mir überlassen hatte, nachdem die Spulenscheiben den Test nicht überlebt haben. Haben 200mm Außen-D, gut für ca. 250W.
Da das zu wenig ist für einen Black600-Rotor, hatte ich die Idee, 2 Systeme zu koppeln. Neue Spulenscheiben dann im Eigenbau. Schnittansicht im Anhang.
Richtig anspruchsvolle Konstruktion gewesen! Die inneren Außenteile werden 8x verschraubt, was hier nicht zu sehen ist. Äußere 4 Gewindestangen dann überflüssig.

Ernüchterung dann beim Kostenvoranschlag der notwendigen mechanischen Teile, s. ZIP im Anhang. Ca.1500 EUR mit MWSt!
Ein anderes Angebot noch 50 EUR mehr. Die hohen Rüstkosten machen hier das Kraut fett, CNC-Programmierung wohl inbegriffen.
Obwohl ich weiß, dass dort noch eine normale Drehbank existiert, und die auch bedient werden kann, ist man selbst bei einfachen Teilen wie der Fahnenhülse nicht bereit, die zu benutzen.

Ich denke, dass das mal ganz interessant ist, was sowas heute kostet.

Wenn ein "gelangweilter Rentner" bereit ist, auf seinen Maschinen das wesentlich (!) preiswerter zu fertigen,
ich bin ganz Ohr.

Habe aber geistig schon umgestellt auf folgenden Nabenantrieb.
Diesmal also doch. Getriebelos, und damit ruhig. Rotor wird anstatt des Rizelpaketes montiert.
Nächste Woche soll er kommen.

Möglicherweise habe ich mir damit ne mächtige Fummelei erspart. Denn aus der Zeit, da Spulen-Wickeln Spaß gemacht hat, da bin ich raus. Auch ist das Einführen von 2x 6 Anschlüssen in eine Achse auch nicht unbedingt spaßig.
Letztendlich wäre es bei Reihenschaltung zweier Systeme in Y-Schaltung bei 8 A DC geblieben.
Die Nabenmotoren vertragen aber so um die 30.

Melde mich wieder.

Grüße

2x Irrtum Euer Ehren. Oder wir haben uns gegenseitig nicht ganz richtig verstanden. Vermutlich Letzteres.

Ich würde bei beiden Systemen 6 Leitungen nach Außen führen, um sehr flexibel zu sein.
Also jeweils Anfang und Ende einer Phase.
Natürlich kann ich dann je 2 Phasen hintereinander schalten, und dann erst eine Y-Schaltung draus machen.
Das geht gewisslich ohne Probleme.

Schwieriger wird es bei Parallelschaltungen, ob nun als Einzel-Y oder -Dreieck. Da muss man sehr genau garbeitet haben.
Letztendlich entscheidet der Versuch.

Sicherlich kann man 30 A DC entnehmen, wenn als Motor ebenso viel thermisch vertragen wird.
Bei welcher Drehzahl, das ist eine andere Frage.
Natürlich spielt bei Wandlung von DC zu AC beim Motor der Cp vom Controller eine Rolle. In soweit hättest Du Recht.
Aber wie ich hörte, halten die Spulen thermisch noch mehr aus. Manchmal bei der Wicklung 9 Drähte parallel.

Gruß Ch.

Im Anhang ein paar Bilder.

Bei der Einspeichung ist zu sehen, dass die Felge offensichtlich nicht für solche Speichenwinkel gemacht ist: Speichen biegen sich.
Eigentlich ein Qualitätsnachteil, aber ich muss eh ausspeichen.

Gewicht übrigens 8,7 kg, mit Speichen und Felge. Das ist nicht viel!

Dann ist der Achsstummel zu sehen, der durchbohrte, an dem der Generator befestigt werden muss. Immerhin M14 Feingewinde, Anflachung dann auf 10 mm. Achse ansich ist dicker.
Muss nachrechnen, was der Achsstummel, verspannt gegen den dickeren Sitz, tragen wird. Ist die Scwachstelle im System.

Schließlich noch die Seite mit den Kettenblättern. Die Kasette muss runter, zugunsten des Rotors. Da wird er angebracht.

Und schon gibts die ersten Herausforderungen.

1. Handelsübliche Werkzeuge zum Abschrauben der Ritzelkassetten passen nicht über die 14mm-Achse.
Die haben innen einen 1/2 Zoll Innen-Vierkant für ne Ratsche, da passt die Achse nicht durch.
Aber man kann es auffeilen, mit ner größeren Rundfeile. Material ist nur vergütete und nicht oberflächengehärtet.

WP_20191025_15_09_10_Pro[1].jpg

Sehe gerade, dass bei mir die Bildeinbettung in den Text nicht funktioniert. Müsst Euch momentan daher mit Anhängen begnügen. Sind in der Reihenfolge nicht ganz textkonform.

2. Eine alte Ritzelkassette zerlegt. Das nächst Bild zeigt die Nabe davon. Daran lässt sich kein Rotor befestigen.
An dem superfeinen Spezialgewinde mit Außen-D 34,71 auch nicht. Schneidet mir keiner bezahlbar ein Gegenstück.

Die eigentlichen Ritzel konnte ich auch nicht trennen. Sitzen sehr fest.
Bleibt nur die Montage des Rotors direkt an der einen Generatorwange. Dazu musste der Generator zerlegt werden.
Gut gelungen mit einem 3-Finger-Abzieher, s. Bild.
Eine zähklebrige Abdichtmasse schützt den Innenraum vor Regen. Mal sehen, was ich beim Zusammenschrauben da nehme. Vielleicht nur Wasserpumpen-Fett. Lager halten eh nicht ewig.

3. Es ist viel Platz im Innenraum. Nicht so wie bei BionX-Motoren, bei denen die Elektronik intern verbaut wurde.
46 Magnete, 51 Spulen, letzteres 3*17. Ein ganz spezielles System.

Oben sieht man die 3 Hall-Sensoren.
Was mich besonders freut: Mittig ist eine Verschweißung zu sehen. Allerdings wird nicht die Achse direkt verschweißt, sondern nur die Nabe des Stators. Die ist dann mit ner Passfeder und Nut mit der Welle verbunden. D.h. man kann auch andere Achsen verwenden (die natürlich kostenpflichtig hergestellt werden müssten).

4. Lager 6003 RS, mit nur einer Dichtscheibe(!), ist leichtgängig. Innenring D 17.

Durch diese dargestellte Wange mit 3 mm Wandstärke werde ich durchschrauben.
Wenn gelungen melde ich mich wieder.

Kleiner Hinweis- obwohl das alles gut aussieht:
So ein Generator hat einen guten Wirkungsgrad, wenn der Luftspalt möglichst gering ist.
Das bedeutet aber, dass man die Welle tunlichst nicht mit dem Generator direkt koppelt,
da sich die Welle durch die Luftkräfte verformt.

Hmm -was ist da oben bei dem Dopelscheiben-Generator für eine Lagerung?
Sind das Schrägkugellager oder wie?

Viele Grüße
Ora

Da ich noch immer auf ein Drehteil warten muss, habe ich in der Zwischenzeit die Haltbarkeit der Achsverschraubung mittels FEM simuliert.

1. Angaben und Vorberechnungen
Trägheitsmoment für 3 Black-600 Blätter als Rotor vereint mit Außen-D 1,68 m: J=0,545 Kgm² (Aus CAD)

Erwartbare Betriebswerte:
11 m/s; TSR 5,75; 750 u/min; Schub 100N;
15 m/s ; TSR 5,5; 1000 u/min; Schub 190N; (Ist die Bö von 11 m/s)
Seitliches Wegschwenken (Furl-System) 90° in 1/2 s (Annahme)

Kreiselmoment durch seitliches Wegschwenken:
Gleichung (4) im Anhang umgestellt nach M: M = J*Omega*Omega_p
Omega = 2*Pi*fn; fn=750u/min/60=12,5 s^-2
f_p: 360°in 2 s, also f_p=0,5s^-1
Omega_p=2*pi*0,5s^-1
M=134 Nm
Selbst wenn das auf die senkrechte Azimutachse bezogen ist und sich konstruktionsbedingt bei mir noch um den Faktor 140mm/220mm abmildert, dann 85Nm, das ist viel! Entspricht dem Drehmoment, mit der meine Radschrauben am Auto angezogen werden.
Für die Simulation habe ich daher zunächst 42,5 Nm angenommen, entspricht Seitdrehung 90° in 1 s.

Generatormoment: Nach Vergleichsangaben 30 Nm

2. FEM-Simulation



Das ist das geometrische Ersatzmodell für die Achsverschraubung, schon mit den Randbedingungen für die Simulation.
A: In 140 mm Abstand von der Verschraubung befindet sich die Rotorebene. Dort Rotorgewicht 42 N.
B: 60 mm vor der Verschraubung Generatorgewicht 63 N.
C: Das Kreiselmoment, nach oben gerichtet, da Rotordrehung im Uhrzeigersinn
D:Rotorschub
H: Das Generatormoment

Ansich lässt sich bei ANSYS die Schraubenvorspannung mit vor sehen, ohne die die Simulation für die Katz wäre.
Funktioniert aber nicht bei hohlgebohrten Schrauben und schon garnicht bei abgeflachten.
Also der alte Kunstgriff, einen Körper durch zumessen einer Temperatur thermisch dehnen/schrumpfen zu lassen und damit die nötige mechanische Verspannung zu erreichen. Zu sehen im nächsten Bild.
Hier zunächst noch: E; F; G als weitere Tricks infolge Temp.-Erhöhung. Ohne die würde fixiert an E.



Ansich hätte ich auf 1000°C erwärmen müssen, um Schraubenmaterial mit 1/3 der Zugfestigkeit vor zu spannen. Hat aber sonderbarer Weise zu unangenehm hohen Gesamtspannungen geführt. Daher nur 300°C.



Hier als Ergebnis die Vergleichsspannungen, nur mal von der Achse.
Der MAX-Wert ist unten, da das Kreiselmoment gegen die Gewichtskräfte arbeitet.

3. Material und Si.-Faktoren

Für die Achse waren keine Angaben zu finden.
Mit der Feile über eine Kante gegangen, hat sich ergeben, dass das Material recht fest ist, aber nicht einsatzgehärtet.
Nehme daher an, dass es aus einem vorvergüteten Stahl besteht.
Der letzte mit noch 12% Bruchdehnung (also noch duktil, wenn weniger:spröde)) ist 34 CrMo 4,
mit Zugfestigkeit Rm=Ca. 1000N/mm²
Da wäre die Forderung der EN 61400-2, wie ich sie verstanden habe, "Si-Faktor mindestens 3 bezogen auf die Zugfestigkeit", sogar mit 3,14 leicht übererfüllt, aber:

Solche Kleinanlagen schwenken eher in 1/2 s um 90° und nicht in 1 s. Das Kreiselmoment wird dabei doppelt so groß.
Auch ist zu vermuten, dass das Kurzschlussmoment dieses Generators höher ist als 30Nm. Selbst wenn ich mittels niederohmiger Ersatzlast mich mit einem "Softkurzschluss" begnüge,
ne "sichere Kiste" ist das nicht.
Mache trotzdem erst mal weiter. Mal sehen, wie er überhaupt anläuft.