Bausatz für Scheibengenerator

Moin moin,

Schon seit längerem haben Uwe und ich geplant, im Shop einen Bausatz für ein Einsteigerwindrad anzubieten. Vielen gruselt es vor dem Bau eines Scheibengenerators. Es ist auch nicht ganz einfach alle Metrialien zusammenzutragen und vor allem Laerteile zu besorgen.

Darum wollen wir einen möglichst günstigen Bausatz konstruieren den man entweder komplett oder auch nur in einzelnen Komponenten erwerben kann.
Geplant ist eine ANlage mit 2,2 m Durchmesser und SLZ 5. Der Ladebeginn soll um die 2,5 m/s liegen. Der Generator soll zum 2,1 Repeller aus dem Shop passen und auch ein Grundgerüst mit WIndfahne, Furlingsicherung und Schleifkontakten wird es geben.

Heute habe ich mal begonnen den Generator für ein Testmodell zu bauen. Um Kosten zu sparen werden N40-Magnete mit den Abmaßen 46x30x10 mm verwendet. Deise gibt es auch schon im Shop.

Da der Generator vorwiegnd für Schwachwindgebiete ausgelegt sein soll, kann der innenwiderstand zugunsten der Materialkosten und der Baugröße ruhig etwas größer sein. Geplant sind etwa 0,5 Ohm. Das ist für Windgeschwindigkeiten bis 7 m/s völlig ausreichend. Danach werden die Verluste deutich größer so dass eine Leistung von 400 Watt wohl nur selten überschritten werden wird.

9 Spulen und 12 Magnetpolpaare werden es sein.

Nun habe ich heute die 9 Spule gewickelt welche im Stern verschaltet werden. Sie sind 1 cm hoch und die Spulenschenkel sind knapp 20 mm breit. Das Spulenloch ist trapezförmig, innen 20mm breit und oben 30.

Insgesamt werden nur knapp 1,5 Kilo Kupfer (1,6mm Draht) benötigt.
Der Bau einer Wickelschblone hat etwa eine halbe Stunde gedauert. Nach einer weiteren Stunde waren alle Spulen fertig.

Der Stator wird inklusive Befestigungsrand einen Durchmesser von 34 cm haben. Die Rotorscheiben etwa 29 cm. Man könnte das ganze auch noch etwas kleiner machen aber so bleibt genug Platz zwischen den Spulen...jeder wickelt anders und so kann man sicher sien dass auch bei jedem die Spulen auf Höhe der Magnete passen.

Mal sehen ob ich am Montag schon verdrahte und gieße um das ganze schnell voranzubringen.
Momenta schaut das ganze aber erstmal so aus:




Lustig auch der Vergleich des neuen 5 KW Generators mit dem Bausatzwinzling...aber neben dem großen 6 KW sähe es sicherlich noch witziger aus. Eine der Spulen des 5 KW Generators enthält mehr Kupfer als alle Spulen des Bausatzes zusammen





Ich werde berichten wie es weitergeht und würde mich auch über Kritik und Vorschläge freuen.

Gruß
Max

Hallo Gernot,

Den Abstand zwischen den Spulen habe ich für den Bausatz etwas größer gewählt denn nicht jeder wickelt bei den ersten Versuchen so kompakt wie ich. Man könnte den Generator wohl auch 2 oder 3 cm kleiner machen...

Ich habe etwa 5 mm Luft zwischen den Spuleninnenseiten. Das ist schon sehr viel. Wenn was nicht passt kann man immer noch die einzelnen Spulen tauschen. Was die Stabilität angeht, da sehe ich generell überhaupt keine Probleme. Warscheinlich wird dieser kleine STator nicht mal eine obere Glasfasermatte bekommen. Stattdessen kommen viele Glasfaserschnipsel mit ins Gießgebinde.

Bei so kleinen STatoren ist es eigentlich fast egal welches Harz du nimmst. Bei den großen Generatoren werde ich nun mit Vinylesterharz experimentieren da es wesentlich höhere Temeraturen verträgt.
Für den Buasatz reicht aber jedes beliebige Expoxid- oder Polyesterharz aus.

Lis nochmal genau nach, ob bei dem Harz was du gefunden hast auch schon der Härter mit dabei ist. Oft muss man den extra kaufen. Wenn nicht, dann ist das Angebot eigentlich recht fair für solche kleine Mengen. Alternativ gibt es eben auch Polyesterharz. Das ist um einiges billiger, tut aber auch seinen Dienst. Meine 2 m ANlage hat auch einen Stator aus Polyester.


Gruß
MAx

ja sieht doch gut aus, aknn man sicherlich gut verwenden.

Das mit der Therischen Belastbarkeit glaube ich allerdings nicht. So hohe Temperaturbelastungen hält das harz nur dann aus, wenn es nach dem Aushärten noch getempert, sprich , gebacken wird. Das ist aber aufwendig und macht keine Sau...

Dann ist bei Epoxid ohne Tempern bei etwa 60 bis 70 Grad schluss. Für meinen großen Generator nehme ich deshalb Vinylester, das hält auch ohne Tempern 120-130 Grad aus...

Das Zeug was du da entdeckt hast wirds aber bei kleinen Generaoren auf jeden Fall tun.

Gruß
Max

Hallo,

zum Epoxidharz.
Steht in der Beschreibung. "Die angegebenen Endeigenschaften werden allerdings erst nach der Nachhärtung bei Temperaturen über 50 °C erreicht." Also einfach rein in den Backofen bei 60-70°. Nur ist die Frage wie lange?
Woher kriegt man Vinylester ? Und was kostet das im Vergleich ?

Gruß

Maurice

Ich habe den Generator mal in 3D im Cadprogramm gezeichnet. So wird er aussehen wenn er fertig ist:



Ansonsten bin ich gerade dabei die Spulen für das Verdrahten vorzubereiten. Das ist etwas schwer da der Draht sehr dick ist und die Spulen sehr leicht. Es ist quasi unmöglich alles zu verbinden ohne dass sich alles verschiebt selbst wenn man die Spulen mit klebeband fixiert. Darum habe ich erstmal die untere Lage Glasfasermatte in der Form mit Harz fixiert und die Spulen dann darauf angeordnet und von oben gepresst damit sie möglcihst wenig Platz einnehmen. Nun wo das Harz trocken ist kleben sie bombenfest und man kann ohne Probleme die Verbindungen herstellen.

Gruß
Max

Hallo Klaus,

Schon seit 3 Wochen ist der Bausatz eigentlich fertig. Draht, Laserteile, Lager, Magnete, alles ist da und auch schon erprobt.
Leider kamen wir bislang noch nicht dazu alles in den Shop zu stellen...

Sowohl bei Uwe, als auch bei mir ist im Moment viel los...wir werden aber versuchen, alles schnellstmöglich in den Shop zu stellen und auch hier einige Bilder zu posten.

Vielleicht hast du ja auch ein paar Bilder von deinem aktuellen WIndrad die du in einem anderen Threat posten könntest...?



Gruß
Max

Hallo Franz,

Das ist sehr seltsam. Alle Zeichnungen sind im gleichen Format. Ich zeichne mit NX6 von Siemens...
Du kannst diur mal ZWcad als Demo herunterladen, damitlässt sich alles öffnen und auch bearbeiten.

Ich bin mir gerade aber nicht mehr sicher ob die Zeichnungen noch aktuell sind, ich habe noch oft was geänmdert.

Gruß
Max

schön

Hallo Klaus,

Der Bausatz ist eigentlich schon seit Wochen fertig aber bisher kam weder ich zum einstellen der BIlder, noch Uwe zum Einstellen der Teile im Shop ....aber mehr dazu gleich, erstmal möchte ich deine Fragen beantworten.

Die Rotorblätter aus dem Shop sind auf 1 Gramm genau gewuchtet, was heißen soll, dass sie alle gleich schwer sind. Da der Rotor recht langsam dreht (SLZ 4,5) ist das auch vollkommen ausreichend!

Auch ich musste damals feststellen dass das Rohrmaterial sehr unregelmäßig ist. Lange habe ich gebraucht um eine Marke zu finden bei der das nicht so ist, bzw. nur in sehr geringem Maße. Ich nehme für meine Repeller seitdem nur noch Rohre von Magnaplast. Die sind dafür sehr gut geeignet.

Der Agenerator ist absolut Schwachwindgeeignet. Dafür wurde er ja auch ausgelegt. Bewusst habe ich zwischen den Spulen aber noch ausreichend Luft gelassen (etwa 1 cm) damit auch andere WIndungszahlen noch hineinpassen um einen 24 V Generator daraus zu machen oder auch noch kleinere WIndgeschwindigkeiten zu nutzen. Wer hingegen in Gebieten mit recht viel WInd zu Huase ist, kann auch 1,8er statt 1,6er Draht nehmen und einige WIndungen weniger machen und durch den verringerten Innenwiderstand mehr Leistung bzw. weniger Verluste bei viel Wind erzielen. Ich habe versucht alles zu beachten um möglichst viele Konfigurationen mit nur einem Laserteileset zu ermöglichen.

Nun aber erstmal einige Bilder und Kommentare zum Bausatz:



Hier seiht man erstmal alle Laserteile: dazu gehören die beiden Rotorscheiben und Schablonen, die Distanzscheiben aus Alu, der Statorhalter und die Nabe für die Rohrflügler.






Nachdem der Stator gefertigt ist, werden die Aluschablonen auf die galvanisch chromatierten Rotorscheiben aufgeklebt. Sie dienen einerseits dem einfachen Platzieren der Magnete, andererseits aber auch zu deren Sicherung gegen wegfliegen.






Als nächstes wird der Laufstummel auf Länge geschnitten und durch den Statorhalter geschoben und auf der Rückseite verschweißt. Das werde ich aber noch anderes Lösen indem ich in die Mitte des Stummels einen Gewindebohrung schnbeiden werde so dass die Welle von hinten an der Halter geschraubt werden kann. Dadurch ist dann kein Scweißen mehr nötig und man kann den STummel wieder lösen sollte mal ein Lagertausch nötig sein.







Auf dem nächsten Bild habe ich die Bohrungen im Stator gemacht. Behelfsmäßig habe ich dafür eine Schablone gefertigt die sich an der Innenseite der SPulen ausreichtet um den Mittelpunkt exakt bestimmen zu können. Auch hier wird es noch eine Änderung in den teilen geben so dass der Statorhalter ansich als Schablone dienen wird indem sein Durchmesser genau so groß sein wird wie der Innere Kreisdurchmesser der Spulenlöcher. Somit ist dann ein schnelles und genaues ausrichten möglich damit der Stator später auch genau unter den Magneten liegt.

Das Anpressen der beiden Scheiben beim Verkleben macht sich übrigens sehr gut mit kleinen Neodymmagneten (siehe Bild)






Witer gehts mit dem einsetzen der Magnete. Sie sind nicht geklebt, werden einfach in die entsprechenden AUssparungen manövriert. Dadurch können sie auch ihr Lage nicht ändern und man kann sie mit etwas geschick und ein paar Tricks (erhitzen) nötfalls auch wieder entfernen, sollte mal einer Schaden nehmen und austetauscht werden müssen.
In den Laufstummel werden M12 Feingewindestanden geschraubt und von untenb nochmal gekontert. Wenn die erste Rotorscheibe dann eingepasst wird, kommen darüber die 4 Abstandhalter damit die Scheiben überall gleichmäßig und plan aufliegen können so dass kein Planschalg entsteht.







Nun wird die zweite Magnetscheibe aufgesetzt und von oben gekontert. Anschließend kann dann entweder die Repellernbabe oder auch eine Vorrichtung für eine Übersetzung o.ä. aufgeschraubt werden.







In die Rotorscheiben sind noch kleine M8 Gewindebohrungen eingearbeitet. Diese dienben dazu, die Rotorschieben auch wieder auseinander zu bekommen sollte das mal nötig sein. Mit Gewindestangen kann man sich so einen einfachen Abzieher bauen, klappt sehr gut. Bei meinem letzten generator hatte ich das nicht bund stand ziemlich blöd dar...ich zeige lieber nicht mit welcher Abenteuerlichen Konstruktion ich die Scheiben wieder entfernt habe...
Das Gehäuse der Bausatzanlage samt Schleifkontakten, Mastlager und Windfahne mit Furlingsicherung wird man ebenfalls im Shop erwerben können. Sicherlich kommt es dem einen oder anderen sehr bekannt vor




In der jetzigen AUslegung mit 50 WIndungen pro Spule und 1,6er Draht hat der Generator einen Innenwiderstand von knapp 0,5 Ohm. 12 V nach dem Gleichrichter werden bei 95 UPM erreicht. Man kann den Luftspalt aber auch noch verringern und den Ladebeginn somit auf etwa 85 bis 90 UPM reduzieren.
95 UPM entspricht mit dem "empfohlenen" Repeller mit SLZ 4,5 einem Ladebeginn bei etwa 2 m/s.
Als 24 V ANlage mit SLZ 7 wird bei gleucher Konfiguration der Ladebeginn bei etwa 2,7 m/s erreicht. Dann kann aber auch wesentlich mehr Leistung bei großen WIndgeschwindigkeiten umgesetzt werden, da durch den gleichbleibenden Innenwidertstand bei bei kleinerem Strom die Verluste nur halb so fgroß sind.

Wier berits erwähnt ist zwischen den Spulen noch genug Platz. Es gibt so mit noch Möglichkeiten zur Variation. mit einigen WInduzngen mehr kann der Ladebeginn als 24 V Variante verringert werden ohne Platzprobleme zu bekommen. Auch eine Ausführung für die Verwendung mit Netzwechselrichtern wie WIndyboy und Mastervolt sind möglich, dann sogar mit deutlich höherem Wirkungsgra als bei Batterieladung- der große Vorteil der Netzeinspeisung

So, das sind nun die ersten richtigen Infos nach langer Zeit:-)
Ich freue mich auf Kommentare und Kritiken!

Klar immer her mit Erfahrungsberichten und insbesondere Fotos.