Umgebauter Generator mit PM

 
WWWFREAK
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Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 20.01.2008 - 18:59 Uhr  ·  #1
Hallo zusammen,

Alex, bereits Mitglied, schrieb:

Hallo WWWFreak,

erst will ich mich einmal vorstellen. Mein Name ist Axel , ich wohne
im Erzgebirge in der Nähe von Freiberg und arbeite als Werkzeugmacher.
Auf die Windkraft bin ich gestoßen, da ich die Umwälzung meines
Gartenteiches ohne Netzstrom schaffen wollte. Bisher habe ich schon
einige nicht nennenswerte Windräder gebastelt und bin nun dabei, mir
einen Generator mit Permanentmagneten zu bauen.

Ich habe schon einige Ihrer Kommentare gelesen und auch die Bilder auf
Ihrer Website angesehen. Die Größe des Windrades ist schon beachtlich.
Ich selbst habe ein Windrad mit einem Flügeldurchmesser von 1,90m
betrieben. Dies war an einem Rohr von 42mm Durchmesser befestigt.
Nach dem Kyrill-Sturm war es krumm !

Nun aber zu meinem eigentlichen Anliegen.
Mein erster Versuch zum Bau eines Permanentmagnetgenerators war eine
Autolichtmaschine von Bosch. Ich habe in dieser den Anker gegen eine
Aufnahme aus Aluminium getauscht, in die ich 12 Nuten gefräst habe. In
diese habe ich 12 Permanentmagnete eingesetzt. Den Stator habe ich
ebenfalls gegen eine Aluminiumaufnahme getauscht und neu mit weniger
Drahtstärke gewickelt. Das ganze war relativ unprofesionell verarbeitet,
also ein Test. Trotz allem brachte der Generator bei ca 1800 U/min eine
Spannung von 16Volt bei 8 Ampere, und dasbeste war, ohne jeden
Rastmoment.

Nun will ich aber einen Generator bauen, der bei weniger Umdrehungen
schon gute Werte bringt. Es wird immer davon geschrieben, das mehr
Pole niedrigere Anfangsdrehzahl ergeben. Daher nun meine Fragen.

1.Ist ein Generator wie der, den ich gebaut habe, nun ein 12 oder ein 6
poliger Generator.(6mal+und-)
2.Wird die Ladebeginn- Drehzahl niedriger, wenn ich statt der 12 nun 24
Neodymmagnete einsetze.
3.Muß ich dabei auch automatisch statt der 36 Nuten im Stator nun die
Anzahl der Nuten auf 72 erhöhen?
4.Ist es günstig, die Länge der Magneten/Spulen zu vergrößern.
So, ich denke, dass waren für den Anfang schon sehr viele Fragen. Ich
wäre wirklich sehr dankbar, wenn sie mir helfen könnten.
Ich freue mich auf Ihre Antwort.


Mit frdl.Grüßen
Axel
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 20.01.2008 - 19:41 Uhr  ·  #2
Hallo Alex,

bei einem Punkt Deiner bereits durchgeführten Umbaumaßnahme,
muß ich nochmal nachhaken.
Dieser von Dir angefertigte Stator, hast Du den aus massivem Alu
gefertigt? Eigentlich sind die Erfahrungen so, daß daß bei solchen
massiven Teilen verstärkt Wirbelstromverluste auftreten, man nimmt
hier eigentlich generell aus isolierten Blechpaketen gefertigte Statoren.
Gebraucht werden sie ja für den magnetischen Rückschluß.
(Und der ist bei Aluminium sehr schlecht)

Zu 1.)

Es ist ein 12poliger, wenn ich Dich richtig verstanden habe, hast Du
die Wicklungsart der ursprünglichen Ausführung übernommen und nur mit
dünnerem Querschnitt und höheren Windungszahlen gearbeitet um
höhere Spannung bei niedrigeren Drehzahlen zu bekommen.

Zu 2.)

Wenn die Anordnung Spulen - Magnete stimmt, dann ja.

Zu 3.)

Du hattest vorher für 3Phasen 36 Nute, für jede Phase also 12 Nuten
bei 12Magneten.
Bei gleicher Wicklungsart wie vorher, bekommst Du pro Phase jetzt
24Spulen für 24Magnete, Du brauchst also für 3Phasen 72 Nuten. Das
würde ich auch so sehen.
Aber nicht zu vergessen, Du bekommst auch doppelten Spulenwiderstand
pro Phase!


Zu 4.)

Ja, wenn die Bauart, sprich der Platz es zuläßt. Je länger die seitlichen
Spulenschenkel im Magnetfeld sind, (also auch längere Magnete) desto
mehr Leistung wird erzeugt.
Du wirst aber mit einem massiven Stator aus Aluminium mit erhöhten
Wirbelströmen(auch Leistungsverluste) und somit starker Hitzebildung zu
kämpfen haben. Dafür natürlich besseres cogging Verhalten.

Glaube ich zumindest, den von diesem Versuch mit einem Aluminium
Stator habe ich noch nichts gehört, würde ich auch aus dem Bauch heraus
von abraten. Aber wenn Deine Versuche wie Du schreibst, durchaus
brauchbare Ergebnisse geliefert haben, weshalb nicht ausprobieren.

Laß mal mehr von Deinen Arbeiten hören, für mich ist das jedenfalls sehr
interessant.

Gruß
Günter
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 20.01.2008 - 20:35 Uhr  ·  #3
Wenn ich das richtig verstanden habe, befinden sich die Kupferspulen im Stator. Da sollte das Aluminium weniger das Problem sein. Ungünstig ist aber, Aluminium als Aufnahme für die Magnete zu verwenden. Ein Eisenanker sollte sich hier positiv auf das magnetische Feld auswirken. Das wäre in meinen Augen eine Verbesserung, die man vor Erhöhung der Pole in Angriff nehmen sollte.
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 21.01.2008 - 09:28 Uhr  ·  #4
Hallo XXLRay,
ich sehe das auch so, es wäre besser für einen geschlossenen
magnetischen Kreis wenn sich die Magnete in einem Eisenanker
befinden würden. Aber genau so wichtig ist es den magnetischen Kreis auf
der anderen Seite also durch die Spulen und hinter den Spulen zu
schließen. Hier ist Aluminium auch ein schlechter magnetischer Leiter.
(Unabhängig von Wirbelstrom und Hitzebildung). Auch hier wäre ein
herkömmlicher Eisenblechpaketstator günstiger. Dann natürlich mit
cogging.


Gruß
Günter
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 21.01.2008 - 10:34 Uhr  ·  #5
Gerade wegen des Cogging, dass vermutlich Auftritt, wenn man die Spulen in einen Eisenstator packt, denke ich, dass Aluminium hier zumindest nicht die schlechteste Lösung ist. Es käme aber natürlich auf den ein oder anderen Versuch an. Am lohnendsten halte ich aber auf jeden Fall, den magnetischen Kreis der Magente zu schließen.
Aschu
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 22.01.2008 - 20:08 Uhr  ·  #6
Hallo freak,

als erstes zu deiner Frage. Ja, Stator und Anker sind aus massivem Aluminium.
Nun muß ich als Anfänger erst mal einiges ordnen. Cogging heißt auf deutsch so was wie das Rastmoment ?
Weiterhin eine Frage: Ihr diskutiert um den geschlosenen Magnetflußkreis. Für mich stand zur Debatte, kein Eisen, um das Rastmoment auszuschließen. Zwischenzeitlich hatte ich mal mit einem Anker experimentiert, wie er in dem Büchlein Einfälle statt Abfälle vorgestellt wird, mit 12 Magneten und 12 - 30 Grad abgeschrägten Eisenklötzen. Damit ging nur sehr wenig. Das wäre doch der geschlossene Kreis, oder ?
Momentan bin ich dabei, mir einen Generator zu fertigen, bei dem ich nur eine Außenhülle aus Aluminium verwenden werde, und das komplette Innenleben aus einem Kunstoff, z.Bsp. Polyamid, fertigen will. Auf den Anker will ich stärkere, längere und breitere Neodymmagnete setzen.
Zwecks niedrigerem Ladebeginn will ich zwei Anker und Statoren hintereinander setzen und in Reihe verschalten.
Ist mein Denkansatz falsch oder würdet ihr einiges anders machen.
Besonders interessiert mich der Einsatz breiterer Magnete. Was passiert, wenn der Magnet über zwei Spulen gleichzeitig steht, dann müßten doch die Sinuskurven der drei Phasen eher ineinander übergehen. Sind dort negative Auswirkungen zu erwarten?

Gruß Axel
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 22.01.2008 - 20:19 Uhr  ·  #7
Zitat geschrieben von Aschu
Nun muß ich als Anfänger erst mal einiges ordnen. Cogging heißt auf deutsch so was wie das Rastmoment ?
Genau!

Zitat geschrieben von Aschu
Auf den Anker will ich stärkere, längere und breitere Neodymmagnete setzen.
Für ,mehr Kraft sollte die Magnete vor allem "höher" sein.

Zitat geschrieben von Aschu
Zwecks niedrigerem Ladebeginn will ich zwei Anker und Statoren hintereinander setzen und in Reihe verschalten.
Ist mein Denkansatz falsch oder würdet ihr einiges anders machen.
Ich denke, das könnte man so probieren.

Zitat geschrieben von Aschu
Besonders interessiert mich der Einsatz breiterer Magnete. Was passiert, wenn der Magnet über zwei Spulen gleichzeitig steht, dann müßten doch die Sinuskurven der drei Phasen eher ineinander übergehen. Sind dort negative Auswirkungen zu erwarten?
Mit so breiten Magneten würdest du vermutlich beide Schenkel einer Spule auf einmal schneiden, womit sich die Wirkung aufhebt und du nur Verlustwärme produzierst.
WWWFREAK
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 23.01.2008 - 14:03 Uhr  ·  #8
Hallo zusammen,
Hallo Axel,

Zu Deinem umgebauten Lichtmaschinen Anker, ich bin nicht sicher
woran die schlechten Ergebnisse gelegen haben. Der Magnetische
Rückschluss sollte nur zwischen den eigentlichen Polflächen stattfinden.
Hiermit vermeidet man eine Feldlinienstreuung.

Ich habe diese Umbauanleitung von C. Kuhtz auch, finde aber die
allgemein angewandte Technik besser. Hier wird der Anker abgedreht auf
das erforderliche Maß, die Magnete aufgeklebt und der Zwischenraum
zwischen den Magneten zu einem runden Anker ausgegossen.

Hier hat man nur den Rückschluss auf der Unterseite der Magnete, nicht
aber zwischen den Magneten.( Die Feldlinien auf der Oberseite sollen ja
strack durch den Luftspalt auf die gegenüberliegende Seite gehen und
nicht vor dem Luftspalt durch die Eisenklötze seitwärts zu den
nebenanliegenden Magneten auf dem Anker abgeleitet werden.


Zu Deinem Vorschlag das Innenleben des Statorgehäuses aus Kunststoff
zu fertigen sprechen so glaube ich zwei Gründe:

1.) Verlierst Du den Vorteil der guten Wärmeableitung, den die massiven
Blech- oder auch Dein Alu-Statorgehäuse gegenüber z.B. den
Scheibengeneratoren haben.

2.) Funktionieren wird dieser Stator schon, aber ob er so effektiv wie ein
massiver Stator würde ich anzweifeln.


Zu Deinem Vorschlag

Zwecks niedrigerem Ladebeginn will ich zwei Anker und Statoren
hintereinander setzen und in Reihe verschalten.


Da würde ich sagen ist es wesentlich einfacher und effektiver einen
längeren Stator und Anker zu fertigen.

Der entscheidende Vorteil liegt darin, da hier bei den Spulen die Hälfte
der Spulenköpfe wegfallen. Spulenköpfe erzeugen keine Spannung
sondern verringern durch Ihren Widerstand die erzeugte Leistung.
Lange Spulenschenkel und die dazugehörigen langen Magnete,
(wahrscheinlich mehrere zusammengesetzt) sind optimal für die
Spannungserzeugung.

Die breiten Magnete ergeben nur dann einen Sinn, wenn die Spulen in
passender Größe und entsprechender Anordnung verlegt sind.
Ein Magnet über Zwei Spulen kpl., da schließ ich mich der Meinung von
XXLray an. Z.B. Deine 12Magnete durch 6 doppelt so breite zu ersetzen,
würde die kpl. Anordnung und Phasenlage durcheinander hauen. Wenn
dann müssen die Spulen ebenfalls anders angeordnet sein.
Ganz im Gegenteil müßtest Du um einen früheren Ladebeginn zu
bekommen mehr Magnete auf dem Umfang unterbringen.

Gruß
Günter
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Aschu
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 24.01.2008 - 18:59 Uhr  ·  #9
Hallo zusammen,

erst mal besten Dank für Eure Tipps, endlich Leute, mit denen man ordentlich fachsimpeln kann.
Nun will ich noch einmal kurz auf die breiteren Magnete eingehen, da mein Gedanke, glaube ich, ein wenig falsch angekommen ist.
Ich hatte in meinem letzten Generator Magnete der Abmeßung 25/10/4 eingesetzt. Bei einem Statordurchmesser von 130mm ergibt das einen Umfang von 408mm. Das heißt, das nach 10 mm Magnetpolfläche 24mm Fläche ohne magnetische Wirkung kommen. Nehme ich nun Magnete der Abmessung 25/20/4, hätte ich durch die doppelte Breite auch die doppelte Zeit, in der der Magnet wirksam ist.Im Anschluß folgen dann nur 14 mm unwirksame Fläche. Bei meiner Art der Wicklung (Wellenwicklung) wäre der Abstand der 36 Wickelnuten bei 13,8 mm, das heißt eine Spule kreuzt den Stator alle ca. 42mm. Daher könnte es eigentlich nie passieren, das eine Spule im Hin und Rückfluß auf dem selben Pol liegt. Was ich meinte war, das die Spule der Phase 1 noch Strom produziert, während die Phase zwei schon erregt wird. Das würde ja passieren, wenn der Magnet von 20 mm Breite unter zwei Nuten von 13,8mm Abstand stehen würde.
Ist meine Denkweise in dieser Frage richtig?

Grüße aus dem Erzgebirge[/img]
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 24.01.2008 - 19:05 Uhr  ·  #10
Ja, so wie du es jetzt beschreibst, klingt das für mich sehr vielversprechend.
WWWFREAK
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 25.01.2008 - 12:24 Uhr  ·  #11
Hallo zusammen,
Hallo Alex,

habe mir grade mal kurz Deine Abmessungen aufskizziert, da kann man
immer besser einschätzen was machbar ist oder nicht.

Es stehen Dir pro Spule 34mm auf dem Umfang zur Verfügung, wenn
Dein Spulennut nicht breiter als 7mm ist könnten die Magneten ca. 25mm
breit sein. Da der Anker 10mm bis Klebefläche Magnete weniger
Durchmesser hat, stehen Dir auf dem Anker ca. 31,4mm pro Magnet zur
Verfügung. Breitere Polflächen würden ein entsprechend stärkeres
Magnetfeld ergeben. Je breiter die Magnete, desto größer wird aber der
Abstand in der Mitte der Magneten.(Rundung gegen Gerade)

Aus dem Grund soll man besser 2 schmalere gleichgepolt nebeneinander
kleben, die passen sich besser der Rundung an(Weniger Luftspalt)


Wenn der Magnetpol z.B. nacheinander und dann gleichzeitig die linken
Schenkel der drei Phasenspulen abdeckt ist das ok. Durch die Anordnung
ist die 120° Phasenverschiebung weiterhin gewährleistet. Der Magnet
sollte nur nicht auf beide Schenkel einer Spule gehen.(Also über
die z.B. 1. und 4. Nute).


Gruß
Günter
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 27.01.2008 - 20:31 Uhr  ·  #12
Hallo zusammen,

danke erst mal für die Tipps, ich habe ein paar gängige preiswerte Magnete gefunden und werde mich an die Arbeit machen. Wenn ich ergebnisse habe, melde ich mich.

Grüße axel
XXLRay
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 27.01.2008 - 21:08 Uhr  ·  #13
Ich bin schon gespannt.
...
 
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Re: Umgebauter Generator mit PM

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Gepostet: 30.01.2008 - 18:46 Uhr  ·  #14
Moin Aschu! Bin auch ganz gespannt auf die Ergebnisse. Bin öfter im Erzgebirg und habe meinen Vorführ- generator 24 Volt 1.1 kw immer dabei. Die teile laufen in diversen Kleinwindanlagen.Wenn Du an STATORBLECHPAKETE FÜR 16 POL MASCHINEN KOMMEN KANNST.evtl. einfach kopieren.Siehe auch Anbieter mfg.Cerco
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