Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

Bestücken eines normalen Motors mit "Luftspulen "
 
Ralf B
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Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 05.07.2014 - 10:31 Uhr  ·  #1
Hallo Leute
Es hört nicht auf....!
Durch meine Experimente / Versuche mit den Wickeln von Spulen und die "merkwürdigen" Anordnungen von Magneten Kommt mir eine Idee....
Als Nächstes wollte ich sowieso einen Schrittmotor umbauen. Mit einem neuen Rotor versehen und die Wicklung auf Luftspulen umbauen, ähnlich wie beim letzten Scheibengeni mit überlappenden /gefalteten Spulen.
Aber vielleicht gibt es noch ein "Zwischenschritt" , der wahrscheinlich nicht so "effektiv" ist , aber sehr viel einfacher umzusetzen.
Gerade bei "gebrauchten" normalen Motoren wäre das eine gute Option um das Rastmoment und die Eisenverluste drastisch zu reduzieren!

Ich muss mal weiter drüber nachdenken...

Gruß Ralf
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 06.07.2014 - 19:02 Uhr  ·  #2
Ich hab hier noch einen Schrittmotor





Der soll bei 6000 Umdrehung 2,7 KW machen... Also völlig ungeeignet für den Einsatz direkt an der Achse an einer WKA.
Er hat zwar kaum ein Rastmoment ( Schrägwicklung. s. B. ) und die Eisenverluste halten sich auch in Grenzen.....
Der Rotor hat 6 Magnetpole. Der Stator hat 27 Schenkel ?!?

Diesen Motor möchte ich mit einen neuen Rotor versehen und den Stator mit einer "Hutwicklung" (wieder Worteigenkreation.!) versehen.
Dazu muss ich irgendwie die Eisenstege entfernen....

Zum Vergleich habe ich vor noch so einen (baugleichen )in der "Bucht" zu ersteigern.

Das Ganze wäre eine "billlige " sehr einfache Variante einen Motor ( alle üblicher Bauweise) zu einem brauchbaren Geni umzubauen.
Mit keinem Rastmoment und wesentlich weniger Eisenverluste als ein normaler Eisengeni! So zu mindestens meine Hoffnung! ;-)

Die Umsetzung des Projekts wird noch dauern, aber man kann sichja in der Zwischenzeit damit gedanklich weiter befassen... :-)

Gruß Ralf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 07.07.2014 - 01:14 Uhr  ·  #3
Es heißt ja immer :Das Kind im Manne....!
Aber eigentlich steckt da mehr oder weniger auch eine große Neugier und Wissensdrang dahinter . ( Mein persönlicher Versuch meine Spielereien zu rechtfertigen ... :-) )

Folgendes ist passiert : Irgendwo habe ich gelesen/ ist mir noch in Erinnerung das 0,5 Teslar DIREKT IN den Spulen/ Kupfer des Eisengenis schon ein sehr hoher Wert ist!?!
(durch größere Oberfläche minimalen Abstand etc ) wird da durch im Eisengeni die Leistung bei entsprechend kompakteren Bauweise erreicht.....(soweit meine persönliche Erklärung!!!
) keine Gewähr auf Richtigkeit!!!
Eisen verstärkt nicht das Magnetfeld, sondern "sammelt" / konzentriert nur das vorhandene ! ( habe ich schon früh gelernt und begriffen ...ist ja logisch , kann ja nicht mehr werden als ursprünglich da ist...!)
Wenn ich also in den Kupfer ein magnetfeld mit mehr als 0,5 Teslar generieren kann ( gleiche Menge CU vorrausgesetzt !) müsste ich mehr Leistung/ Strom generieren können ( bei Gleicher Drehzahl und gleicher Anzahl von Polwechsel)....
Soweit meine Logik! ;-)

Also nehme ich eine Schraube mit ihren Kopf und hänge mal den ausgebauten Rotor dran..... und dann meinen nebenan liegenden mit den kleinen dünneren Magneten ...
Nur mal so zum aufprobieren... aus Neugierde....
---->Eim deutlicher Unterschied! (ca das 2 - 3 fache stärker!) Also alleine den Rotor auszuwechseln würde schon eine gute Leistungssteigerung bei diesem Schrittmotor bringen.

Mal so grob über den Daumen gepeilt, könnte ich fast die dreifache Anzahl von Polen "unterbringen"... Es scheint sich zu lohnen! ;-)
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 08.07.2014 - 08:42 Uhr  ·  #4
Nun muss eine neuer Stator her....
In Form eines "Hutes" !
Der Vorteil der "Hutwicklung" , man kann den Stator ohne ihn "klappen" zu müssen um den Rotor montieren. ( Einfach " in einem Stück" reinstecken/ drüberstecken!)
Ich habe gestern abend mal ein paar Simulationen mit FEMM durchprobiert......
Laut FEMM wird das Magnetfeld um den Rotor etwas schwächer .....andererseits, steigt die Polzahl / Wechsel um das Doppelte ....und der Luftspalt wird kleiner ( bei gleicher Menge Kupfer!)
und oder der Luftspalt bleibt und der Kupferanteil steigt!
Aber was ich eigentlich wichtiger finde, es gibt kein "Rasten" und nur ein minimales "Halten" ( durch Ummagnetisieren des Eisen ) .... das dürfte aber auch DEUTLICH kleiner sein als beim normalen Eisengeni ( weil das Eisen weiter von dem Polen/ Magneten weg ist! )
Menelaos
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 08.07.2014 - 12:59 Uhr  ·  #5
da kommen dann aber vor allem wirbelstromverluste im Eisen dazu...
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 08.07.2014 - 19:39 Uhr  ·  #6
Die würden sich in Grenzen halten, weil ich ja das Blechpaket nur ohne Zähne und Stege nutzen würde.
Die Verluste wären noch größer, wenn ich den Schrittmotor so benutzen würde.
Die Bleche sind ja schon darauf ausgelegt, die Eisenverluste/ Wirbelströme zu minimieren. durch den Umbau würde sich das noch weiter reduzieren!
Klar , würde ich jetzt noch die Bleche mit dem Rotor zusammen um den Stator rotieren lassen ,wären das natürlich besser vom Wirkungsgrad ( wären wir aber wieder beim "eisenlosen Geni" mit Luftspulen gelandet ;-) ) ...aber halt auch aufwendiger......

Das Ganze soll ja was für jemand sei, der einen normalen Motor( Lima ) etc zum Geni umbauen will. mit einfachsten Mitteln und sehr billig einen relativ "guten Geni" ohne Rasterung und sehr wenig "Verlusten"....

Problem ist nach wie vor die Zähne und Stege zu beseitigen ohne die Isolation zwischen den Blechen allzu sehr zu beschädigen ...!

Alternativ könnte ich mir auch noch vorstellen das Ganze zu "gießen" aus Eisenpulver und Gussharz...! ( SEHR einfach und schnell zu machen ...!) ;-)

Oder doch einfach ein entsprechendes Rohr mit den Rotor zusammen um den Staor kreisen zu lassen.... (grins!)

Gruß Ralf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 31.07.2014 - 20:23 Uhr  ·  #7
Nach einer längeren Pause und aufgrund des schlechten Wetters, habe ich mich wieder in den Keller begeben.
Das Problem mit den Motorblechen hoffe ich noch in den Griff zu kriegen. Gestern habe ich es mit "ausbohren" probiert.... nicht so gut ......!
Ich hab mir zwei Bremsscheiben gesorgt und werde die Bleche nun darauf festschrauben und mit einer Flex noch was zu "retten" versuchen.

Von der ursprünglichen Idee mit den zwei Schrittmotoren bin ich abgewichen. Statt dessen habe ich meinen schon selbstgebauten eigenen Rotor ( 24 Pole 154 mm Durchmesser !) genommen und versuche nun ein vorhandenes Blechpacket darauf anzupassen....;-)

Da ergibt sich ein Luftspalt von ca 6 mm . Wenn genaues Maß feststeht ,kann ich mich an die Hutwicklung mit den "Schrägsägewickelbrett " ala überlappender Spulenwicklung machen.

Weitere technische Daten und Bilder folgen....

Gruß Ralf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 03.08.2014 - 20:42 Uhr  ·  #8
......Hartnäckigkeit zahlt sich manchmal doch aus..
Das Blechpacket ist soweit fertig..... ( mache ich einmal und nie wieder!) Es gibt eine sehr Leichte einfache Lösung , aber die erst, wenn das Experiment positiv verläuft!
Die Tage wird die Wicklung gemacht ...
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 05.08.2014 - 10:33 Uhr  ·  #9
Hier nun einige Technische Daten :

Rotor: mit 24 Polen Durchmesser 154,5 mm
Stator : 72 Spulen 6 Phasen Luftspalt ca 6 mm äußerer Durchmesser 167 mm

Spulen 0,45 mm² 12 Parallel 5 Windungen ( 5 x 12 = 60 Drähte ) je Phase 12 Spulen macht 60 Windungen pro Phase

Widerstand Phase zu Null = 0,112 Ohm also zwischen zwei Phasen 0,224 Ohm ( errechnet!)

Laut der Femm Simulation ist mit einen Teslawert von ca 0,5 Tesla zurechnen

Der Wert müsste dem in dem Nuten entsprechen ( laut meinen Infos!).

Im Gegensatz zum eigentlichen Eisengeni habe ich hier aber wesentlich mehr Pole und auch mehr als die doppelte Menge Kupfer im nutzbaren Magnetfeld bei gleicher Magnetfeldstärke (wenn Info stimmt!)

KEINE RASTERUNG und auch die Eisenverluste dürften sich sehr reduzieren ( weil das Eisen/ Rückschluß 6,5 mm "Luftspalt" entfernt ist......und die Spulen ja auch "ein Gegenfeld" erzeugen!?! ( kein Anspruch auf Richtigkeit in Bezug auf Reduzierung der Eisenverluste...!!)

Auch hier befindet sich ca 75 % des Kupfers im Magnetfeld ....

Mal schaun, ob das Alles so hinkommt ...... Bisher sind werden meine Voraussagen, laut den oberen Zahlen höchst wahrscheinlich zutreffen.. ;-)

Gruß Ralf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 15.08.2014 - 11:03 Uhr  ·  #10
Moin moin
...nachdem ich die Digicam wiedergefunden habe.. hier ein Bild von dem "neuen Wickelbrett"



Wesentliche Verbesserung: Weniger Material ( kompakter) , Statt Gewindestange Keile , die Enden werden gleich "sortiert", so fällt das "Suchen " zum Verlöten der Wicklungen leichter.. ;-)

Ich hoffe, dass ich wieder mehr Zeit zum Basteln habe...

Gruß Ralf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 18.08.2014 - 16:58 Uhr  ·  #11
Nach wiederholtem ausserplanmäßigen Unterbrechungen ( Gerüst Stellen für einen 16 Meter Außenkamin, ohne Festen Punkt zum Halten an der Hauswand......wilde Konstruktion...!?! )
habe ich doch noch am WE ein bissel Zeit gehabt , zum "Spulenweben"

Ich finde da gibt es nur noch sehr wenig zu meckern ...! ;-)
Die neue Keiltechnik hat sich bewährt!
Hier ein paar einzelne Fotos ( sie ähneln sich ja doch alle,..... wie beim anderen Geni!)




Als nächstes werden sie um den "Rotor" im Kreis angeordnet, ausgerichtet geknickt..usw .

Es werden 144 Spulenschenkel mit je 60 Drähten .......8640 Drähte ( 0,5 mm ) ...


...und weiter geht`s ... :-)
Ralf B
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Es geht rund ....

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Gepostet: 20.08.2014 - 20:31 Uhr  ·  #12
...es geht 'Rund! ;-)
Nachdem ich den "Gordischen Knoten " gelöst habe,wird nun das gewebte Spulenbrett rund gemacht.....



Das Problem waren die Enden sowohl Anfang wie Ende sollen am gleichen Punkt ankommen ....und alles noch mit- und ineinander verwebt!
So erhalte ich eine möglichst "kurze Leitung einerseits uns andererseits ist es auch logisch, dass der Anfang und Ende am gleichen Punkt rauskommen, weil es im Grunde genommen ja ein geschlossener Spulen-Ring ist, der auseinander geschnitten wird und so ein Anfang und Ende erhält und die spulen optimal eine Ringform behalten.....
Menelaos
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 21.08.2014 - 12:06 Uhr  ·  #13
sieht wirklich toll und nach viel Arbeit und Grübelei aus - weiter so!
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 21.08.2014 - 12:45 Uhr  ·  #14
Hallo Max
Ja , das mit den "Stickmuster" ist nicht so einfach. Aber es hat sich gelohnt, erst zu überlegen und dann zu "machen"....
Hier zwei Bilder von den geilen Spulenköpfen, auf die ich wirklich stolz bin! :-)




Die Nähte in der Mitte verschwinden bei der Montage und die Spulenschenkel werden wieder auf einen Ebene gebracht.....
so wird der Luftspalt geschätzte 96 % mit nutzbarem Kupfer gefüllt sein !

Gruß Ralf
Erdorf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 22.08.2014 - 15:11 Uhr  ·  #15
Hallo,

ich finde das sieht schon super professionell aus.
Ich habe zwar immer noch nicht verstanden, wie die Magnete später da herum flitzen,
aber ich gebe die Hoffnung nicht auf :-)
lese fleißig mit und warte sehnsüchtig auf die Erleuchtung :D

Danke für die Berichte :fgrin:

Grüße
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 22.08.2014 - 17:08 Uhr  ·  #16
Hallo Erdorf
Die Magnete sind auf dem Rotor. Innen auf der Welle. Das Ganze ist wie ein "stinknormaler" E - Motor aufgebaut-
Innen auf der Welle direkt der Rotor mit den 24 Magnetpolen dann außen herum die Spulen, dann die Motorblech-Mantel ( fest an die Spulen anliegend ) .....halt wie ein E- Motor nur die Nuten sind Weg...stattdessen mehr Kupferspulen .

Hier noch ein paar Fotos .Die Edelstahlwelle mit der schwarzen Scheibe würde jetzt der Rotor innen mit den Magneten sein.




Außer herum kommen noch die Blechringe ( ohne Nuten!)

Für den Rotor habe ich noch einen äußeren Magnetring, der in einer weiteren Ausbaustufe statt der festen starren Eisenbleche als Außenrotor mit dreht.

Bisher habe ich in der Mitte des Luftspalts (laut FEMM!) 0,5 Tesla .....mit dem Äußeren Magnetring steigt der Wert in der Mitte des Luftspalts auf 0,9 Tesla an....

Da ist dann wieder ein anderer "Hutstator mit doppelter Krempe" erforderlich. ;-)

Leider sind bei diesem Stator die Spulenköpfe viel zu "geil" (gut) geworden...ich hätte die Spulen wesentlich kleiner/ kürzer machen können. :-(
Kommt davon, wenn man sich zu viel Mühe gibt ! :D

Gruß Ralf
Uwe Hallenga
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 23.08.2014 - 17:11 Uhr  ·  #17
Im Auftrag von W.S. stelle ich hier einen Beitrag ein:

--------------------------------------------------------------------------

"würde gern mich kurz zu der sauberen und überlegten Arbeit von Ralf B. äußern.

Lieber Ralf, deine Arbeit die du hier zeigst ist schon bemerkenswert, aber einen Fehler macht Ihr immer und immer wieder.
Die Zeit der überschnittenen Zeit vom Magnet zur Spule ist das a und o. Eine große Polzahl ist vollkommen egal, ein Ladebeginn darf bis 1/3 herunter gezogen werden. Um das verständlich zu erklären ein Beispiel.
24 polig =12 Polpaare.
3000 u/min geteilt durch 12 gleich 250 U/min dividiert durch 3 (1/3) gleich ca 83 U/min Ladebeginn.
12 polig =6 Polpaare.
3000-6=500-durch 3= 166 Ladebeginn 166 zu 83 U/min doppelte Magnetfläche gleich sehr gute Amplitude in der breite der Sinuskurve, die Höhe ist nur die Spannung, die breite ist Leistung. Also jeder kann eine stark ansteigende Amplitude durch viel Windungen erreichen dennoch bedeutet das nicht das hier eine Leistung geschaffen wird. Um so breiter der Magnet um so weniger Windungen-um so weniger Innenwiderstand -um so höher der Strom. "

--------------------------------------------------------------------------

Soweit von W.S.

Gruß Uwe


PS:: Von mir selbst: Alle Hochachtung für Deine hier sehr anschaulichen handwerklichen Fähigkeiten. Seeehr beeindruckend!

Meine Versuche mit einer Entenlichtmaschine Anno 1987 (seuftz.... is das lange her)
Ralf B
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 23.08.2014 - 22:42 Uhr  ·  #18
Moin moin W. s.

Jo danke für Deine Einschätzung! :-)

Das ist mein erster Prototyp und ich muß mir noch ein paar Tricks überlegen das "Körbchen" richtig in Form zu kriegen ... ein neuer "Webstich" ( Knüpftechnik ) Wird mich weiterbringen...so mein neuer Plan ....
(Problem ist die 8640 Drähte schön parallel anzuordnen ohne eine "Stützkonstruktion"!)....
Ansonsten läßt sixh der Spulenstator ( "Körbchen ") überraschend gut händeln....

Zu den Fehlern , die immer wieder gemacht werden..... ;-)

Der Rotor ist nicht der übliche! Auch hier habe ich wieder in die Trickkiste gegriffen und mir eine "neue Konstruktion" ausgedacht .....welche ich auch hier bei Euch im Forum wiedergefunden habe...
( ich sollte doch vielleicht mal ein Bild oder eine FEMM -Simmu hier zeigen...!Sorry ich dachte nicht, das es nötig wäre.oder Interesse daran besteht....Aber zum Verständnis vielleicht doch nötig!)
Zitat

Die Zeit der überschnittenen Zeit vom Magnet zur Spule ist das a und o. Eine große Polzahl ist vollkommen egal, ein Ladebeginn darf bis 1/3 herunter gezogen werden. Um das verständlich zu erklären ein Beispiel.
24 polig =12 Polpaare.
3000 u/min geteilt durch 12 gleich 250 U/min dividiert durch 3 (1/3) gleich ca 83 U/min Ladebeginn.
12 polig =6 Polpaare.
3000-6=500-durch 3= 166 Ladebeginn 166 zu 83 U/min doppelte Magnetfläche gleich sehr gute Amplitude in der breite der Sinuskurve, die Höhe ist nur die Spannung, die breite ist Leistung. Also jeder kann eine stark ansteigende Amplitude durch viel Windungen erreichen dennoch bedeutet das nicht das hier eine Leistung geschaffen wird. Um so breiter der Magnet um so weniger Windungen-um so weniger Innenwiderstand -um so höher der Strom. "



Tatsache ist : das Die Magnetpolfläche Größer als bei meinen anderen Scheibengeni ist und die Feldstärke eventuell höher! ......die Magnetpolesind mehrfach unterteilt, aber sie "stören" sich nicht so wesentlich wie beim normalen Scheibengeni, wenn man die Magneten weiter zusammenrückt!
Dann die 8640 Drähte sind zu Windungen von 6 Phasen a 12 Spulen verschaltet wobei 12 Drähte Parallel eine Leitung / Windung bilden .

Und da stimme ich mit Dir voll überein.... Wir haben hier eine Breite Polfläche ( die öfters geteilt ist ...ja ) aber die Fläche unter der Sinuskurve "addiert" sich ja auf der Zeitachse!) im gleichen Zeitabschnitt/ Umdrehung ) und somit müsste die Leistung zu mindestens gleich sein...
Durch die 12 Drähte Parallel und die 6 Phasen mit je 12 Spulen hat jede Spule 5 Windungen x 12 = 60 Windungen ..... ein Innenwiderstand von ca 0,4 Ohm!

Wir haben also eine breite Magnetpolfläche ( sogar größer und eventuell stärker als beim Scheibengeni......!)
doppelt so viele Polwechsel pro Umdrehung wie beim Scheibengeni ( 24 statt 12 Pole !)

Und einen sehr kleinen Innenwiderstand ( ca 0,4 Ohm)

Ein Magnetfeld, das nicht "ausweichen kann" , wenn Gegenfeld in den Spulen entsteht...( wie beim Scheibengeni...)
usw..

Hmm .....ich denke das könnte was werden...:-)

( bei den Scheibengeni sind mir die Spulen ja auch schon fast durchgebrannt .....!)


Aber ein bisschen weben und tricksen muss an meinen "Körbchen" noch.....

Bis zum Test dauert es noch ein wenig.

(Die Simmu stelle ich morgen mal rein, dann wird wohl Einigens klarer....)

Gruß Ralf
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Eine Femm Simmu......

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Gepostet: 24.08.2014 - 22:34 Uhr  ·  #19
Hier ein paar Bilder von einer Femm Simmu...





24 Magnete ( 5 x 20 x 50 N 48) Außen ein Eisenring



Der Luftspalt .......



Teslawerte im Luftspalt ....

Ich denke das müßte was werden...;-) (theoretisch sieht das ja nicht schlecht aus!)

Gruß Ralf
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Re: Ein Zwitter zwischen Eisen - und eisenlosen Geni

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Gepostet: 30.08.2014 - 09:16 Uhr  ·  #20
Hier noch ein paar Bilder vom "Vergießen" .





Erst werde ich die Spulen mit Harz tränken, und um den Rotor eingießen( natürlich mit Trennschicht und ca 0,5 mm Luftspalt!)

Mir würde sonst das Eisenpulver in die Zwischenräume fließen ( weil der Rotor mit den Magneten das Eisen in die Zwischenräume anziehen würde1 )

Um das ganze zu Zentrieren ,habe ich mir überlegt die Deckel mit den Lagersitzen (vorne /hinten ) mit den Stator durch das Vergießen zu verbinden ( die gewindestangen sind dann natürlich auch schon drin...!
So ist es super genau zentriert , wenn der Abstandshalter zwischen Rotor und Stator entfernt wird....und beim erneuten zusammensetzen sich nichts verschiebt !

Gruß Ralf
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