Generator mit senkrechten Spulen

 
blimse
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Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 25.06.2008 - 12:10 Uhr  ·  #1
Moinsen,

ich bingerade über folgendes Bild gestolpert. Ein H-Rotor mit senkrecht um den Mast verteielten Spulen.




Eigentlich ´ne coole Idee. So könnte man doch schöne lange Spule mit langen Magneten überfliegen :D
Ist es aber nicht von Nachteil die Spulen nur von einer Seite zu "durchfluten"?
Oder kann man diesen Nachteil mit größeren Spulen wett machen?

Jan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 25.06.2008 - 16:01 Uhr  ·  #2
Hallo zusammen,
Hallo blimse,

wer vom Platz her soetwas bauen und auch durchdrehen kann, hat die
besten Vorraussetzungen für einen Super Vielpol Generator.

Aber ich hab das schon mal angesprochen, es ist keine Kunst auf diese
Art leistungsstarke Generatoren zu bauen. Aber wenn Du z.B. 5kW
erzeugen könntest, dann brauchst Du eine Flügelfläche, die mehr als das
doppelte an Windleistung einbringen muß, das ist der Knackpunkt.


Gruß
Günter
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 25.06.2008 - 17:31 Uhr  ·  #3
Hallo,

ich hoffe es passt hier rein. Ich habe gestern aus einem fax gerät diesen motor ausgebaut:

Von der funktion her sehr änlich wie oben genannter generator. Meine überlegung war diesen kleinen motor in groß nachzubauen. Hatte mir überlegt den strator eisenlos also aus kunstoff zu fertigen. Mit nuten und "stempeln" zu versehen auf die ich dann die spulen stecke und verklebe. Aussen einen topf aus metall, änlich dem auf dem foto, in den man die magnete einklebt. Stellt sich die frage ob es reicht die spulen nur von einer seite zu "durchfluten" wie blimse das erkannt hat? Auch wäre die frage wie sich so ein generator im vergleich von der leistungsausbeute zu einem scheibengenerator verhält? Alt bewertes oder doch mal was neues versuchen. :D

Da ich gerade dabei bin einen H-Rotor mit durchströmenden profil zu bauen und ich keine sehr hohen drehzahlen zu erwarten habe suche ich einen passenden generator. Meine überlegung ist die durch diese bauweise hohe polzahl wäre für mich doch von vorteil? Oder denke ich in die falsche richtung?

Gruß
Stefan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 25.06.2008 - 18:32 Uhr  ·  #4
Hallo zusammen,
@Stefan

Stellt sich die frage ob es reicht die spulen nur von einer seite zu "durchfluten" wie blimse das erkannt hat?

bei dem Stator auf dem Bild von Stefan wird der magnetische Rückschluß
durch die Blechpakete (den "Stempeln") hergestellt.
Wird der Stator jetzt eisenlos gebaut, fehlt dieser magnetische Rückschluß.
Das magnetische Feld läuft jetzt in der "Glocke" von z. B. dem Nordpol
durch die Luft zum nebenanliegenden Südpol. Die Pole in der Glocke
dürfen deshalb keine Stege aus Metall zwischen den Magneten haben,
sonst würde der magn.Fluß durch das Eisen direkt zum nebenanliegenden
Pol und nicht wie gewünscht bogenförmig durch die Luft und die
Spulenleiter gehen.

Ist die erzeugte Leistung nicht ausreichend, so genügt es nicht oder nur
teilweise durch mehr Windungen mehr Spannung zu erzeugen.
Durch mehr Windungen mit dünnem Draht hat man in der Regel höheren
Widerstand, der bringt dann andere Probleme.

Platzmäßig ist man ja durch die Stempel ziemlich gebunden.
Der bessere Weg ist in jedem Fall stärkere Magnete oder größere Magnete
zu verwenden wenn denn der nötige Platz in der Glocke vorhanden.


Auch wäre die frage wie sich so ein generator im vergleich von der
leistungsausbeute zu einem scheibengenerator verhält?



Hier müßte man einen "Einscheiben Magnet Rotor- Generator" mit
diesem Glocken-Außenläufer-Generator vergleichen.

Da ja immer das gleiche Prinzip (Kraftlinien schneiden Spulenleiter)
zugrunde liegt, kommt es auf die Bestückung und Aufbau der
Generatoren an welcher die besseren Resultate bringt.

Verglichen mit einem Zweischeiben-Rotor-Generator ist dieser ganz klar
um Längen im Vorteil, er hat ein doppelt so starkes Magnetfeld
(Kraftlinienfeld).

Außerdem bist Du mit einem 2 Scheiben Generator flexibel was die
Bestückung und die Größe angeht. Du kannst den Generator hochpolig
anlegen und hast dann schon bei niedrigen Drehzahlen ordentliche
Spannungshöhe und Leistung (Die Dein Windrad dann aber auch
durchdrehen können muß).

Läßt man nun das Eisen im Stator des Glocken-Außenläufers, hat man
den besseren magnetischen Fluß und deshalb bessere Leistungserzeugung
durch schmalen Luftspalt, muß dafür aber das Rastmoment über den
Stegen in Kauf nehmen (cogging). Hier müßte man durch Verkanten der
Magnete einen Anticogging- Effekt herbeiführen.
Alles nicht so einfach.

@Blimse

Oder kann man diesen Nachteil mit größeren Spulen wett machen?

Nimmt man längere Spulenschenkel und längere Magnete, dann ja.

Gruß
Günter
Westerwald
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 26.06.2008 - 20:44 Uhr  ·  #5
Hallo alle
hallo Gunter,

danke dir für deine sehr ausführliche und sehr detaillierte erklärung bezüglich der funktionsweise eines glocken-außenläufers. So langsam, sehr langsam :) , steige ich durch die generatortechnik. :D

So wie ich deine antwort lese wird das nichts mit der idee den generator auf dem foto nachzubauen im verhältnis zu einem scheibengenerator vom wirkungsgrad her. Werde mich mal intensiver mit scheibengeneratoren beschäftigen und etwas mehr in diese richtung einlesen.
Wenn es bei dieser art generator auch möglich ist ihn hochpolig auszulegen würde es meinem windrad ja sehr entgegen kommen.

Ja du hast recht der kleine motor auf dem foto von mir hat ein sehr starkes cogging also nicht gerade sehr optimal.

Gruß
Stefan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 27.06.2008 - 08:00 Uhr  ·  #6
Moin Günter,

vielen Dank für deine Infos :D Ich werde dann mal Pionierarbeit leisten und eine "Umläufer" bauen. Kann aber etwas dauern. Eine Frage noch:
Wie gestalte ich die Rückseite der Spule? Antimagnetisch?

C U
Jan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 27.06.2008 - 10:03 Uhr  ·  #7
Hallo zusammen,
Hallo Jan,

Wie gestalte ich die Rückseite der Spule? Antimagnetisch?

das läßt sich nicht so einfach beantworten.
Zunächst einmal muß geklärt werden, ob, in diesem Fall wahrscheinlich
ein Metallring, dieser Ring sich mitdrehen soll, oder fest montiert sein soll.

Ist er fest montiert, darf er nicht massiv sein wegen der Wirbelströme die
dann erzeugt werden. Diese Wirbelströme führen zu Leistungsverlusten
durch die magnetische Feldbildung im Eisen. Dreht der Ring mit, also
eine starre Verbindung zwischen dem Ring mit den Magneten und dem
"Rückschlußring", dann entfällt diese Wirbelstromerzeugung weitgehend.

Für einen feststehenden Rückschlußring müßte man also den Ring aus
einzelnen, voneinander isolierten, dünnen Blechstreifen herstellen, um die
Wirbelstromerzeugung zu minimieren.

Dies ist sehr aufwendig zu bauen und auch der Erfolg dieser Maßnahme ist
wie von einigen Selbstbauern geschildert, kaum nennenswert.
Deshalb glaube ich, gibt es in diesem Fall keine großen Unterschiede
zwischen "Nichtmagnetisch" und "magnetischer Rückschluß".

Ich denke, die optimalste Lösung wäre es, wenn man am drehbaren
Rotorrad zwei mit Magneten bestückte Ringe starr befestigen würde.

Diese Ringe würden im Schnitt ein "U" darstellen in dessen Mitte zwischen
den Magneten die Spulen stationär angeordnet wären. Also wieder das
Prinzip des 2Scheiben-Generators nur für einen "Umläufer" angeordnet.

Gedanklich habe ich mich schon öfter damit befaßt. Mit dieser Technik
wäre bestimmt, da bin ich mir sicher, ein Bombenergebnis zu erreichen.

Aber.......

-Man braucht eine Menge teurer Neos und Spulen auf dem Umfang. Also
von vornherein ein sehr teurer Spass. Da fährt man vielleicht besser
(billiger), wenn man ein Rad mit höherer Drehzahl (HAWT; (Horizontal-
Achsen- Wind- Turbine)) verwendet, hier bekommt man mit weniger
Magneten auf Grund der höheren Drehzahl die gleiche Leistung.

-Die hier erzeugte Leistung muß erst mal gedreht werden, d.h. man
benötigt eine entsprechend große Windangriffsfläche (Swept area) der
Flügel. Nicht daß ich das einer VAWT nicht zutrauen würde, aber sie hat
halt als Widerstandsläufer nur einen realistischen Wirkungsgrad
zwischen 20% und 30%.

Hier ist diese Flügelfläche wesentlich einfacher und preiswerter von einem
horizontalen Dreiflügler (z.B. 2m Flügel, 4m Durchmesser, 12,56m²)
bereitzustellen. Man erreicht höhere Drehzahlen bei weniger Material,
also weniger Gewicht.
Aber diese Sache wird halt häufig vom Geschmack bestimmt.
(Sieht doch so edel aus :lol: )

Wenn Du das aber alles fest einkalkulierst und die geplante
Größenordnung stimmt, wirst Du einen feinen Generator bekommen.


Gruß
Günter
Westerwald
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 28.06.2008 - 03:35 Uhr  ·  #8
Hallo,zusammen
hallo Günter

Zitat geschrieben von WWWFREAK


Gedanklich habe ich mich schon öfter damit befaßt. Mit dieser Technik
wäre bestimmt, da bin ich mir sicher, ein Bombenergebnis zu erreichen.

Aber.......


Sorry, ich wollte nicht vom Thema ablenken
WWWFREAK
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 28.06.2008 - 22:15 Uhr  ·  #9
Hallo zusammen,
nur mal so zum Spass.........
wer Interresse hat an oben angesprochenen Umläufer!
Habe Bild zum besseren Verständnis ausgetauscht!



hierfür werden nur 15Spulen für drei Phasen, 40 Neodym -Magnete
mit den Abmessungen 12,5 X 25 X 50mm benötigt.

Also das gibt schon einen richtigen Hammer :lol:
Hier braucht man nicht mit 1,40m Flügeln zu kommen. :lol:
Aber man kann das Prinzip natürlich in kleinerem Maßstab bauen mit
kleineren Magneten.

Gruß
Günter
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 29.06.2008 - 18:35 Uhr  ·  #10
Hallo zusammen,
hallo Günter,

ich habe da mal ein paar fragen zu deiner zeichnung.
Die ringe auf dem die magneten montiert sind, könnte man da stahl als material benutzen oder müsste es eisenlos sein? Auch stellt sich mir die frage wie dick, wenn es stahl sein darf, dann die wandstärke der ringe sein sollte im verhältnis zu der dicke der magneten? Genau so die dicke der spulen im verhältnis zu den magneten, welches ist als optimal zu bezeichnen?
Der stator wäre in diesem fall wohl eisenlos zu gestalten?
Sehe ich das richtig das sich nordpol und südpol gegenüberstehen? Sich die magnete also anziehen?
Wie würde man am besten die windungszahl der spulen ermitteln wenn ich xxx volt bei yyy umdrehungen erreichen möchte? Auch wäre es von vorteil die wattzahl vorher zu bestimmen. :) Oder findet man das nur durch versuche heraus?
Sorry für die vielen fragen aber neugierige anfänger fragen halt sehr viel. :D

Gruß
Stefan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 29.06.2008 - 20:12 Uhr  ·  #11
Hallo zusammen,
Hallo Stefan,

ganz kurz vor der EM Übertragung zum besseren Verständnis
wie ich mir das vorstelle:



Was Bestückung, Anzahl der Windungen und etwa zu erwartende Leistung
betrifft, würde ich sagen, suchst Du Dir die entsprechenden Beiträge im
Forum raus. Das wird nämlich ein abendfüllendes Programm :lol:

Gruß
Günter
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 07:11 Uhr  ·  #12
Zitat geschrieben von WWWFREAK

Hier braucht man nicht mit 1,40m Flügeln zu kommen. :lol:


Gruß
Günter
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Wieso? Wegen des coggings?

Jan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 07:14 Uhr  ·  #13
Zitat geschrieben von WWWFREAK




Gruß
Günter
Westerwald


So hab ich mir das vorgestellt, jedoch nur mit einer Magnetseite

Zitat geschrieben von WWWFREAK


Was Bestückung, Anzahl der Windungen und etwa zu erwartende Leistung
betrifft, würde ich sagen, suchst Du Dir die entsprechenden Beiträge im
Forum raus. Das wird nämlich ein abendfüllendes Programm :lol:

Gruß
Günter
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Das hab ich schon versucht - leider ergebnislos. Ein paar Formeln wären echt schick :oops:

Jan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 09:10 Uhr  ·  #14
Hallo Jan,

Dein Vorhaben entspricht dem Bau eines Einscheiben- Rotor- Generators
Hier kannst Du den "Kalkylator" für Scheibengeneratoren benutzen.

http://24volt.eu/generatorkonstruktion.php

Du mußt nur die gewünschte Konfiguration eingeben, man erkennt hier,
daß alle Eingaben Einfluß nehmen (Anzahl Magnete und Spulen, Anzahl
und Größe der Flügel, Magnetgröße und Stärke usw.)

Dieser Rechner stimmt mit seinen Resultaten ziemlich genau mit meinen
in der Praxis ermittelten Werten überein, deshalb werde ich ihn auch für
meine neue Konfiguration einsetzen.
Für einen Einscheibengenerator mußt Du etwas weniger als die Hälfte der
errechneten Leistungswerte nehmen, da Du ja nur die Hälfte des
Kraftlinienfeldes hast.

Du schriebst:

WWWFREAK hat Folgendes geschrieben:

Hier braucht man nicht mit 1,40m Flügeln zu kommen.


Wieso? Wegen des coggings?


Nein, richtig gebaut gibts kein cogging beim eisenlosen Generator.
Ich meinte die zu erwartende Leistung bei der Anzahl und Größe von
Spulen und Magneten (ca, 45cm Durchmesser!)
Hier braucht man große Flügel 😉

Gruß
Günter
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 10:20 Uhr  ·  #15
Das ist ja ein toller Link, den kannte ich noch gar nicht.
Wie ich gesehen habe gibt es da auch einen Flügelprofilrechner.
Da frage ich mich nur, welcher Anströmwinkel hier verwendet wurde. Wie sich die Anstellwinkel errechnen ist ja klar, der Anströmwinkel hängt meines Wissens nach jedoch u.a. auch vom Generator ab. Kann mir vielleicht jemand sagen wie das hier verallgemeinert wurde...?
Aufgrund des Aufbaus kann man hier eine Gleitzahl von etwa 40 bis 50 erwarten...denke ich...nunja...

Das Generatortool werde ich mir noch mal genauer anschauen. Wenn ich von der großen Reise zurück bin, habe ich hoffentlich etwas Geld sammeln können um mir eine Drehbank zu kaufen. Das wäre ein Traum...und sollte er sich bewahrheiten gehts rund im Keller vom Rentnerblock ;-)


Gruß
Der Max
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 10:33 Uhr  ·  #16
Zitat geschrieben von WWWFREAK


Nein, richtig gebaut gibts kein cogging beim eisenlosen Generator.
Ich meinte die zu erwartende Leistung bei der Anzahl und Größe von
Spulen und Magneten (ca, 45cm Durchmesser!)
Hier braucht man große Flügel 😉

Gruß
Günter
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Ich wollte das eigentlich mit einem VWAT realisieren :roll:

Der Kalkulator ist soweit i.O. Schade, dass man die Wdg.-Zahl und Querschnitt nicht beeinflussen kann.

Jan
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 10:39 Uhr  ·  #17
WWWFREAK
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 18:50 Uhr  ·  #18
Hallo zusammen,
Hallo Jan,

Du schriebst:

Der Kalkulator ist soweit i.O. Schade, dass man die Wdg.-Zahl und
Querschnitt nicht beeinflussen kann.


Das ist ja eigentlich das Erwünschte.
Gib mal auf der linken Seite eine größere Flügellänge ein und eine
andere TIP SPEED RATIO (Schnelllaufzahl), oder eine andere gewünschte
Voltzahl (12V, 24V, 48Volt) sowie eine andere Anzahl der Magnete, und
der Rechner ändert im Resultat sehr wohl seine Windungszahl und
Querschnitt für die Spulen und eventuell wieviel Drähte parallel gewickelt
werden sollen.

Dieser Rechner ermittelt die zu erzeugende Spannung pro Spule bei
einem optimalen inneren Widerstand von z.B. 0,5Ohm!!
Dies ist ein sehr guter innerer Widerstand des Generators für die
Anpassung an die Batterie!

Gruß
Günter
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 19:11 Uhr  ·  #19
Zitat geschrieben von Wind_Stefan
Hallo,

ich hoffe es passt hier rein. Ich habe gestern aus einem fax gerät diesen motor ausgebaut:


Ein Vomo!
Den willst du nicht zufällig verkaufen?
Oder kannst du mir sagen aus welchem Faxgerät der kommt?
Gruß Benni
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Re: Generator mit senkrechten Spulen

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Gepostet: 30.06.2008 - 21:31 Uhr  ·  #20
Zitat geschrieben von WWWFREAK
...und
der Rechner ändert im Resultat sehr wohl seine Windungszahl und
Querschnitt für die Spulen und eventuell wieviel Drähte parallel gewickelt
werden sollen.

Dieser Rechner ermittelt die zu erzeugende Spannung pro Spule bei
einem optimalen inneren Widerstand von z.B. 0,5Ohm!!
Dies ist ein sehr guter innerer Widerstand des Generators für die
Anpassung an die Batterie!

Gruß
Günter
Westerwald


Alles klar, habs geschnallt mit Hilfe eines Wörterbuchs :roll:

Jan
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