Bau eines Miniatur Generator

Hallo zusammen,
Hallo Bruno,

ich halte es auf keinen Fall für eine "Furzidee",
wenn man so einen "kleinen Bruder" wickelt, denn ich stehe hier auf dem
Standpunkt, daß wenn so etwas im Kleinen gut funktioniert, gleiche
Technik und Aufbau genau so für größere Modelle einzusetzen sind.
Ich würde so etwas in dieser Größenordnung gern mal mit meinem Enkel
zusammen bauen, um ihn für diese Technik zu interressieren.

Zu Deiner angedachten Konfiguration:

Es gibt nach meiner Meinung einen gravierenden Unterschied vom
Aufbau her zwischen diesen kleinen Flugzeugmotoren und unseren in
dieser Größe aufzubauenden Generatoren.

Bei dieser Art der Motoren ist es erwünscht, daß ein sich drehendes
Magnetfeld im Stator den außen liegenden Rotor (Außenläufer?) gegen die
im Rotor angebrachten Magnete antreibt. Hier treibt das Magnetfeld des
Stators die Magnete des Rotors vor sich her (oder nimmt sie mit, wie man
es sehen will).

Hier ist es erwünscht, daß alle Magnete (Stator zu Rotor) in gleicher
Position zueinander stehen, um eine max. Kraft des Drehfeldes gegen die
Rotormagnete zu erreichen.(Dein Verhältnis hier 12Spulen zu 24Magneten)

Als Generator eingesetzt, würde sich dieses Verhalten nachteilig
auswirken, die Magnete des Rotors rasten
über den Stegköpfen des Stators "ein". wenn man jetzt an der Achse dreht
bekommt man dieses Rastmoment zu spüren als "cogging" bezeichnet.
(Die Stepper-Motoren zeigen gleiches Verhalten)


Hier müßte also von einem Windrad beim Anlauf dieser Widerstand erst
überwunden werden, wir haben also ein schlechtes Anlaufverhalten.
Deshalb wählt man eine Anordnung der Magnete, bei der nicht alle
Magnete gleichzeitig über den Stegen des Stators stehen.

Dies erreicht man durch eine 3Phasen (Drehstrom)-Erzeugung)

http://members.aol.com/renderwahn/Bild/Stator12NUT-16.jpg

Ich denke, daß die in dieser Darstellung gewählte Anordnug am
ehesten die gewünschte cogging Minimierung erbringt.
Möglichst viele Pole im Rotor(hier 16) stehen über 12Spulen.
Es stehen aber immer noch 4Magnete direkt über den Stegen, die jetzt
nur noch 1/4 des max möglichen Rastmoments aufbringen.
Jetzt hätte man ein verbessertes Anlaufverhalten des Windrades.

Für die Tüftler bleibt noch die Möglichkeit, die Magnete seitlich verkantet
in den Rotor einzubauen.(ca. um die Breite eines Stegkopfes). Jetzt treten
die 4 zusammengehörigen Magnete nicht gleichzeitig mit voller
Körperlänge in den Bereich ein, die magnetische Anziehung wird hier
anders (optimaler) verteilt und das Anlaufverhalten nochmals verbessert.
Man spürt kaum noch cogging beim Andrehen.

So würde ich Deine Anordnung wählen.

3 Stränge mit jeweils 4Spulen (In der Darstellung oben 1Phase rot,
2Phase Schwarz, 3Phase grau dargestellt)
Genau wie in der Darstellung die Magnete anordnen, wenn das Beste
rausgeholt werden soll, die Magnete um Stegbreite verkanten, vielleicht
etwas weniger bei diesen kurzen Magneten.

Wenn die Tiefe des Rotors es zuläßt kannst versuchen 2Magnete
übereinander einzukleben(eingießen).Du kämst dann auf 5X5X10Tiefe
in millimetern.
Bei der Spulenauslegung mußt Du folgendes berücksichtigen, die
Drehzahl ist üblicherweise sehr hoch ausgelegt für solche Flugzeug
Motoren. Dein Stator stammt aus einem Recorder und wird nicht für
solche Drehzahlen ausgelegt worden sein, vermute ich mal.

Ich würde Deine momentane Wicklung zunächst übernehmen und als
3phasen Drehstrom-Wicklung im Stern verschalten und nur die Magnete
austauschen.
Hierzu mußt Du z.B. die vier (roten) Spulen hintereinander schalten,
Achtung alle Spulen müssen die gleiche Wickelrichtung haben, also jeweils
Ende der ersten Spule mit dem Anfang der zweiten verbinden. Anfang und
Ende sind meist optisch zu unterscheiden. Wenn alle 3 Stränge
(rot,schwarz,grün) verschaltet sind, hast Du 3 Anfänge und drei Enden.

Die drei Enden legst Du zusammen, Du verschaltest sie im Stern. die drei
Anfänge legst du auf die Gleichrichterdioden. Genau wie bei der LIMA)




Gruß
Günter
Westerwald

Hallo zusammen,
Hallo Bruno,

der link zu dem Progrmm ist für diese Motoren sehr gut.
Auch für unsere Generatorwicklung zu gebrauchen.

Gibst Du da Deine angesprochene Anordnung von 12 Nuten und
wie Du meinst 24Polen oder 36 Polen ein, so gibt der Rechner
wie ich Dir schon angedeutet habe, eine unsinnige Anordnung aus.
Probier es selbst aus!

Gibst Du dagegen 12Nute und 16Pole (oder wenn es vom Platz her
machbar 32Pole) ein wie von mir und in diesem
Bild beschrieben:

http://members.aol.com/renderwahn/Bild/Stator12NUT-16.jpg

so bekommst Du die Antwort für die Spulenanordnung auf dem
Statorumfang : ABCABCABCABC
Dies bedeutet nichts anders, als daß Du jeweils vier Spulen der
Phase A,B,C zuordnen mußt wie von mir anskizziert.

Magnete nebeneinander anzuordnen ergibt nur Sinn, wenn die Magnete
dann die Maße der Statornutenköpfe haben, die Magnetaußenmaße
sollten dem Inneren Loch der Spule(also dem Nutenkopf) entsprechen.

Zu Deinen gewickelten Spulen ist folgendes zu sagen:
Man kann wenn man die genaue Feldstärke der Magnete kennt und die
anderen Faktoren die für die Spannungserzeugung verantwortlich sind,
den vermutlichen Ertrag des Generators pro Umdrehung errechnen.

Da diese Werte aber nur schwer zu ermitteln sind, ist es für uns einfacher
durch Testen mit einer Spule die erzeugte Spannung pro Umdrehung zu
ermitteln und das ganze dann hochzurechnen.

Ich vermute mal, daß Du für diesen Mini eine hohe Drehzahl benötigst,
um ein brauchbares Ergebnis zu bekommen.

http://www.powercroco.de/Konstruktionsregeln.html

Du findest im Netz wirklich alles, was Du an Wissen benötigst.
Ich schätze mal grob so aus dem Bauch heraus, daß Du mit der Draht-
stärke die Du da anpeilst(ziemlich dick, eigentlich ja gut), eine Drehzahl
von 3000 bis 4000U/min benötigst um irgendwo zwischen 6V und9V
zu landen(Hängt auch von der Anordnung der Pole ab, für die Du Dich
entscheidest). Dicker Draht, wenig Windungen erfordern hohe Drehzahlen
um auf die erforderliche Spannung zu kommen.

Zu dem Laderegler wäre zu sagen, hier wird ein Spannungsregler MC7806
eingesetzt. Anhand des Datenblattes können wir wenn es soweit ist auch
eine vereinfachte Form erstellen. Der Autor hat dieses Prinzip der
Regelung ja nicht erfunden, sondern es nur liebevoll ausgeschmückt
und aufgezeichnet, dies können wir aber genau so tun



Gruß
Günter
Westerwald

Hallo Bruno,
Wieviel Spulen befinden sich denn genau auf dem Stern des Stators.
Anscheinend habe ich Dich da wohl mißverstanden, Du hast ja
anscheinend 24Spulen im Stator und 18 Magnete(Pole) im Rotor?

Tut mir leid daß ich Dich da mißverstanden habe, in dem o.g. Fall
ist die vorgeschlagene Anordnung natürlich nicht anwendbar.
(Ich hab mich da etwas nach deinem Foto gerichtet, entsprach dies denn
nicht Deinem Stator?)


Gruß
Günter
Westerwald

Hallo Bruno,
auf dem Bild gibt es eine Darstellung des Kraftlinienflusses in dieser
speziellen Anordnung. Die Pfeile sollen wohl die Richtung des Kraftlinien-
flusses anzeigen.

Da in einem Magnetfeld die Kraftlinien immer vom Nord- zum Südpol
austreten, brauchst Du nur die Pfeilspitze als Nordpol und das Pfeilende
als Südpol einzutragen und dann ergibt die Anordnung über den Stegen
einen geschlossenen Magnetkreis.

Dieses Bild stellt eine spezielle Anordnung für diese Art des Stators dar,
ich denke wenn Du diese Konfiguration gewählt hast, dann hast Du auch
diese wechselnde Anordnung : immer abwechselnd Steg mit breiterem
Kopf, Steg ohne Kopf, wenn Du diese Ausführung nicht hast, sondern alle
Köpfe gleich, solltest Du diese Anordnung nicht wählen, sie funktioniert
dann nicht wie gewünscht.

Zu unserem "Mißverständnis", die Spulenanzahl ist nicht die allgemeine
Bezeichnung für die Polzahl, die ergibt sich aus der Anzahl der Nord-
Südpole auf dem Rotor (Soweit mir das bekannt ist, vielleicht kann das
aber auch anders gesehen werden).


Gruß
Günter
Westerwald

Hallo zusammen,
Hallo Bruno,

wenn Du nun die 24 Spulen zur Wechselstromerzeugung auslegen willst,
brauchst Du 24 Magnete, 12Südpole, 12Nordpole immer im Wechsel
angeordnet. Die Spulen müssen wie Du es schon beschrieben hast,
mit wechselnder Wickelrichtung angeordnet sein. Du bekommst einen
Strang (Also eine Phase)von 24Spulen, diese Einphasenschaltung legst Du
an einen kleineren Brückengleichrichter(der beinhaltet eigentlich diese
4 Dioden die da immer eingezeichnet sind, der Gleichrichter könnte
für Deine Zwecke für nicht mehr als 12V(30V) bei etwa 0,5A ausgelegt
sein.

Die Beschreibungen der unterschiedlichen Anschlußarten in den
Windkraftheften beziehen sich schwerpunktmäßig auf die Anzapfung der
Erregerwicklung, die Du ja nicht hast, da Du mit Magneten zur Feldbildung
arbeitest. Meine 4Hefte der Windkraft-ja bitte-Reihe sind anscheinend
älteren Datums, denn die von Dir angegeben Seitenzahlen stimmen vom
Inhalt her nicht mehr mit Deinen Angaben überein.

Die von Dir angedachte Konfiguration hat einen prägnanten Nachteil,
alle Magneten stehen gleichzeitig über den Stegen und versuchen dort zu
verbleiben (cogging), hier brauchst Du einen Antrieb, der schon zum
Anlaufen etwas Kraft braucht!

Wesentlich besser wäre es, diese 24Spulen aufzuteilen in 3Stränge
(A,B,C) mit je 8 Spulen, alle gleiche Wickelrichtung und immer
aufeinanderfolgend angeordnet. (A1,B1,C1,A2,B2,C2,A3,B3,C3 usw.
wobei A1,A2,A3-A8 hintereinanderzuschließen sind zu einer Phase, immer
mit gleichem Wicklungssinn jeweils Ende einer Spule mit dem Anfang der
nächsten Spule)
Damit das Ganze auch entsprechend 120° versetzt Spannung erzeugt
werden auf dem Umfang des Rotors (der Glocke in diesem Fall)
gleichmässig 32 Magnete verteilt (alle 11,25°), jeweils N,S,N,S usw.
Durch diese Anordnung bekommst Du ungefähr die Spannung erzeugt
wie auch bei der Wechselspannungsanordnung (Genauer,die gleiche
Leistung, die Spannung wird niedriger sein) es befinden sich die Magnete
aber günstiger versetzt über den Statorstegen, also nicht alle
gleichzeitig über den Stegen. Ein weiterer Vorteil ist glaube ich der
niedrigere, sich aus dieser Schaltung ergebende Innenwiderstand der
Spulen (sie sind hier eben nicht mehr alle hintereinander geschaltet).
Für die Gleichrichtung kannst Du entweder 3 kleine einzelne
Brückengleichrichter oder 6 einzelne Dioden einsetzen.

Bei dieser Anordnung wird Dein Generatörchen ziemlich coggingfrei
anlaufen. Da Du mit kleinen Magneten arbeiten willst wenn ich mich recht
rinnere, könntest Du wenn platzmäßig möglich auch zwei Magnete zu
einer Polfläche zusammensetzen, die Polfläche sollte der Fläche der
Stator-Steg-Köpfe entsprechen.
Natürlich könntest Du statt der angesprochenen Birne auch mit Led`s
arbeiten, ev. mit Schutzwiderstand vorgeschaltet.
So würde ich die Anordnung wählen, wenn ich die Konfiguration richtig verstanden habe.

Gruß
Günter
Westerwald

Hallo zusammen,
Hallo Bruno,

rein theorethisch kannst Du die Diodenplatten verwenden, sie sind aber
für Deinen Zweck hoffnungslos überdimensioniert. (Kanone auf Spatzen )

Hier genügen 6 kleine 4001er Dioden oder 3 kleine Brückengleichrichter
diese Teile kosten nur ein paar Cent und reichen völlig aus.
Hier die Brückengleichrichter



Gruß
Günter
Westerwald