Generator für Studienarbeit

Hallo zusammen,
ich studiere Maschinenbau und habe als Studienarbeit die Aufgabe, ein Windrad zu entwerfen, das schon bei wenig Wind eine 12V-Autorbatterie laden kann.
Außerdem soll das ganze möglichst leicht sein, um es z.b. beim Camping auch mal zu transportieren.
Soweit geht das ganze gut voran.
Entschieden habe ich mich für einen 3-Flügler mit einem durchmesser von 1,22m
Die Flügel sollen die des Black 300 werden.
Da ich mit E-Technik nicht so bewandert bin, bereitet mir die Auslegung des Generators derzeit Probleme und ich würde mich freuen, wenn ihr mir ein paar Kommentare zu meiner Auslegung (siehe exel-datei) geben könntet.
Ziel soll natürlich sein, einen kostengünstigen, effizienten Generator zu bauen, der schon bei niedrigen Windgeschwindigkeiten einen Ladestrom liefert (bspw. 2A bei 5m/s)

Vielen Dank,
Gruß Franzi

hey andreas,
danke für deine Antwort.
also die Magnete sollen auf beide Seiten des Stators. mit der Größe der Magnete bin ich mir auch noch nicht ganz so sicher, aber ich denke, die größe ist ein ganz guter kompromiss in bezug auf preis-leistung.
was blöd wäre, wenn die magneten zu stark sind und der rotor nicht die kraft hat, den generator zu drehen...
ladebeginn werde ich dann auch etwas höher ansetzen und mir das mit MPPT-Reglung nochmal genauer anschauen, was sich dahinter verbirgt.

lg franzi

hey,
also bei mir würde das so aussehen mit folgenden Daten:
magnet: 40x20x10
Spulenlochlänge 40mm
Breite außen 30mm
breite innen 15mm
dicke spule ca.7mm
drahtdurchmesser 1,4
24Wicklungen Sternanordnung
Die Systemspannung hab ich mit 13,8V angegeben, weil ja ne 12V autobatterie geladen werden soll.

Was meinst du/ ihr dazu?

lg franzi

habe jetzt den Drahtdurchmesser nochmal auf 1,2mm verkleinert und die magnete auf 40x20x5 in n52 "verdünnt"
An der Leistung macht das anscheinend kaum Unterschiede, aber das ganze wird ncoh ein bisschen kompakter, leichter und günstiger.

lg franzi

aloha andreas,
laut dem Berechnungstool käme die Dicke des Stators noch auf 6mm, das dürfte doch reichen oder?
gruß franzi

Moin,

@Max
Ich bin mir nicht ganz sicher, in wie fern, die Manufaktur des Windrades hier bei dem Konzept eine Rolle spielt. Das "Fummelige" könnte später ja eine Machine übernehmen.

@Franzi
Ja, du hast recht. Hatte vergessen, dass bei Magneten auf beiden Seiten, max. die doppelte Magnetbreite als Luftspalt verwendet werden könnte.
Das Tool ist schon sehr gut, aber trotzdem nur ein Anhaltspunkt Es werden viele andere Faktoren "noch" nicht betrachtet. Wie z.B.:

• Verschiedene Wirkungsgrade des Windrades bei unterschiedlichen Windgeschwindigkeiten und Profilen
  
• Leistung, die der Generator dem Windrad abverlangt und ggf abwürgt (Stalling)
  
• Statoraufbau (z.B. Schneidet der Magnet die Spuleschenkel immer im rechten Winkel?)
  
• ...
  

Das ist dann ja auch so spannend: In wiefern die Berechnungen mit der Praxis übereinstimmen.

Gruß

Andreas

Moin Franzi,

Mit femm und Flussdichten kenne ich mich leider nicht aus.

Habe ich es richtig verstanden, dasss du nicht nur ein Konzept, sonder auch ein Prototypen bauen musst?

Dann wird es mit den 6mm Statordicke wirklich nicht so einfach.

Gruß

Andreas

@andreas:
ja ich soll/will auch einen prototypen bauen, deswegen brauch ich auch bald das material.
ich bin da optimistisch und werde mir diese Woche schonmal die Vorrichtung für die Spulen basteln.

mit femm kann man sich ungefähr die zu erwartende magn. Flussdichte ausrechnen lassen.
Ich vermute, das ist genauer als im Excel-Tool ?!

@max:
hab die pn nochmal geschickt

lg franzi

wegen der Stabilität mache ich mir keine Gedanken, denn der Stator bewegt sich ja nicht und das Epoxyd/Polyesterharz hält schon einiges (mit Glasfasern gespickt) .

Schönen Abend euch noch,
lg franzi

Moin,

Es geht mir bei dem dünnen Stator gar nicht mal um die Stabilität, da muss ich Franzi Recht geben, so ein Stator ist wenn er mit ausreichend Glasfaser bestück ist schon sehr stabil, zumal die Kräfte ja radial und nicht axial wirken.

Ich habe nur die Erfahrung gemacht, dass sich so dünne Spulen schlecht wickeln und auch schlecht im Stator verdrahten lassen.
Du musst bedenken dass du ja auch noch 2 Lagen Glasfasermatte von den 6mm abziehen musst und noch einmal die Drahtdicke denn einmal musst du den Draht über die Spulen führen so dass er aufträgt.
Es ist nicht unmöglich aber es macht alles ziemlich fummelig und das muss eigentlch nicht sein. Auch die Spulen nur 4mm dick zu wickeln ist nicht so leicht, da fängt der Fummelkram schon an. Je nachdem wie dick der Draht ist wirst du eine sehr besxcheidene Packdichte haben. Ich würde dir raten den STator also mindestens 8mm dick zu machen, besser 10mm.

Es ist wirklich einfacher.

Zudem musst du bedenken dass du ja auch zwischen Stator und Magneten einen Luftspalt brauchst. Nehmen wir mal an dieser sei bei deinem kleinen Geni mit 1,5mm ausreichend dimensioniert. Dann sind das beide seiten zusammengerechnet schon 3mm ungenutzer Raum zu 6mm genutzter Raum mit Kupfer im Stator. 1/3 verschenkt. Wenn du den Stator beispielsweise 10mm dick machst, ist dbei gleichem Spalt zwischen Stator und magneten der ungenutze Raum viel kleiner, fast um die Hälfte, wertvoller Platz den man acuh mit Kupfer füllen könnte.

Letztlich wirds aberf wohl auch so irgendwie klappen wie du es machen willst. Jeder soll selbst probieren wie es für ihn am besten gelingt. Ich kann nur aus meinen eigenen Erfahrungen sprechen die ich im Laufe der Zeit (ich hab letztens mal nachgerechnet dass ich schon über 30 Statoren gebaut habe) gesammelt habe.

Gruß
Max