3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

Ist der Generator richtig ausgelegt?
 
wkfox
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3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 08.11.2020 - 21:27 Uhr  ·  #1
Hallo,

ich habe nun viel mitgelesen und mich eben angemeldet. Ich würde gerne ein Savonius-Windrad mit Scheibengenerator bauen. Ich habe eine Inselanlage mit einer Lithium-Ionen Powerwall (24V System; 28.4V Ladeschlussspannung) - und würde diese gerne (neben PV) etwas mit Windkraft unterstützen.

Den Rotor habe nun in CAD entworfen und basiert auf vielen 3D-Druck teilen (aus ASA). Ich habe gerade mal zwei Bilder gerendert (Anhang). Er soll in 8 Meter Höhe angebracht werden (recht freistehend). Jedoch nahe Stadtbereich ohne viel Windeintrag.

 

 


Durchmesser Savonius-Rotor: 430mm
Höhe Savonius-Rotor: 900mm

Durchmesser Eisenscheiben: 350mm
Dicke Eisenscheiben: 6mm
Magnete: 24 Stück pro Eisenscheibe. N38 5x20x40mm (also recht dünn)
Abstand zwischen Magnete (Luftspalt): 10mm

Dicke Stator: 8mm
Spulen: 18 Stück, 3 Phasen, 0,85mm Drahtdicke, 100 Wicklungen (zu viel?), Sternschaltung.

Soweit die grobe Planung. Nun habe ich die Wicklungen nur aus dem "Bauch heraus" bestimmt. Da ich hier in Südhessen wenig Wind habe - in Verbindung mit meiner Systemspannung von 24V - habe ich gedacht, dass ich viele Wicklungen benötige. Nur kommen mir 100 Wicklungen nun doch zu viel vor.

Ich habe das Excel-Tool genutzt, um die Wicklungen berechnen zu können. Leider fehlen mir wichtige Daten:
Windgeschwindigkeit Ladebeginn: Habe ich auf 3m/s gesetzt (?)
Schnelllaufzahl: Bei Savonius eher zwischen 0,6 und 1 (?)
-> Wenn ich meine Systemspannung auf 29V eingebe, komme ich auf 36Wicklungen...

Meine Fragen wären also: Welche Windgeschwindigkeiten für den Ladebeginn sind üblich (oder für einen hessischen Stadtrand einzustellen). Und welche Schnelllaufzahl sollte ich abschätzen? Und machen die Wicklungen Sinn, oder habe ich dann zu viel Widerstand in den Spulen?

Vielen Dank und Grüße!
Klaus
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Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 09.11.2020 - 04:55 Uhr  ·  #2
Der Ladebeginn von 3 m/sec wäre für ein typisches Schwachwindgebiet schon die durchschnittlich haeufigste Windgeschwindigkeit.

Bei welcher Windgeschwindigkeit läuft der Savonius denn an? Wenn es ein eisenloser Scheibengenerator ist müsste er um die 1 m/sec schon anlaufen,
Che
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 09.11.2020 - 10:52 Uhr  ·  #3
Vieles stimmig,
aber Einwände:
1. In Excel Magnethöhe 10 mm eingetragen. Nach eigenen Angaben 5. Dann 53 Windungen.
2. Scheibe auch viel zu dünn. Versuch es mal mit doppeldrähtig ("Drähte in Hand") d 0,9. Evtl. sogar noch mehr.
3. Rotor-Wirkungsgrad nicht 35%. Such Dir mal was Passenderes raus.
4. Als Ausbauwind kannst Du schon mehr als 8 m/s ansetzen, vielleicht 12.
Dann ä Bissele Leistung, allerdings selten, gerade im Wohnbereich.
Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 09.11.2020 - 12:06 Uhr  ·  #4
Was den Rotor betrifft:

Man sieht auf dem Foto eine mittig durch den Rotor nach unten gehende Achse. Meine Frage hierzu: Wird diese Achse auch oben genutzt um den Savonius gegenzulagern? Wenn ja gut. Wenn nicht, sehr schlecht!

Lastwechsel und Winddruck üben im letzteren Fall durch die relativ große Länge des dann oben frei laufenden Rotors starke periodische Hebelkräfte aufgrund des Winddruckes und der Lastwechsel nach unten aus, was sich bei Sturm stark aufschaukeln kann. Die Achse verbiegt und/oder unregelmässige Abstände im Scheibengenerator können dann für Ärger sorgen!.

Eine zweifach Lagerung - also oben und unten ist weitgehend sicher.
wkfox
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 09.11.2020 - 20:11 Uhr  ·  #5
Hallo, vielen Dank für die bisherige Rückmeldung!

Zitat
Der Ladebeginn von 3 m/sec wäre für ein typisches Schwachwindgebiet schon die durchschnittlich haeufigste Windgeschwindigkeit.

Zitat
4. Als Ausbauwind kannst Du schon mehr als 8 m/s ansetzen, vielleicht 12.

Ah okay, jetzt verstehe ich langsam die Abhängigkeit zwischen Ladebeginn und Wicklungszahl. Laut excel-Tool würde ich bei 12m/s nur 9 Wicklungen benötigen und bei 1m/s 107 Wicklungen. Bei meinen angesetzten 100 Wicklungen pro Spule könnte ich eben bei einen schwach erwarteten Windeintrag mit einem deutlich früheren Ladebeginn rechnen.

Zitat
Bei welcher Windgeschwindigkeit läuft der Savonius denn an? Wenn es ein eisenloser Scheibengenerator ist müsste er um die 1 m/sec schon anlaufen,

Das weiß ich leider noch nicht, da ich kein geeignetes Simulationsprogramm gefunden habe, um meine Planung zu simulieren (hat jemand eine Empfehlung?). Ich könnte es mal mit Ansys probieren!
Der Rotor selbst ist ein extremes Leichtgewicht (ASA 3D-Druckteile mit 0,15mm gefalzten Alublechen auf 2mm DiLite(DiBond)-Rundplatten. Da erhoffe ich mir, dass er schnell anläuft.

Zitat
1. In Excel Magnethöhe 10 mm eingetragen. Nach eigenen Angaben 5. Dann 53 Windungen.
2. Scheibe auch viel zu dünn. Versuch es mal mit doppeldrähtig ("Drähte in Hand") d 0,9. Evtl. sogar noch mehr.
3. Rotor-Wirkungsgrad nicht 35%. Such Dir mal was Passenderes raus.

Zu 1.: Ja, die 24 Magnete auf einer Scheibe sind nur 5mm hoch, jedoch nutze ich zwei Platten mit insgesamt 48 Magnete. Da dachte ich, dass ich im Tool entweder 24 Magnete á 10mm angebe, oder 48 Magnete á 5mm...
Zu 2.: Mit dem Ladebeginn bei 1m/s komme ich jetzt auf eine dickere Scheibe!
Zu 3.: Wo stelle ich den Wirkungsgrad im Tool ein?

Zitat
Wird diese Achse auch oben genutzt um den Savonius gegenzulagern? Wenn ja gut. Wenn nicht, sehr schlecht!

Ja, also ganz unten ist ein Kegelkugellager vorgesehen (für die radialen und axialen Kräfte, die vor allem durch die schweren Scheibenplatten verursacht werden). Zwischen Generator und Rotor gibt es noch ein zweireihiges Rillenkugellager (nochmals etwas axiale Lagerung). In der Mitte und am oberen Ende des Rotors werden zwei einreihige Rillenkugelager verbaut (ausschließlich für radiale Kraft-Komponente). Ich habe es so konzipiert, dass ich das mittlere einfache Rillenkugellager ausbauen kann, falls die Lagerung das Anlaufmoment zu stark hemmt... Die Gewindestange in der Mitte ist M14 bemaßt und lässt sich am obersten Punkt zur Not noch einspannen (muss ich den gesamten Rotor etwas tiefer am Mast seitlich anbringen).
Um Schwingungen und Temperatur überwachen zu können, würde ich im Stator noch eine IMU-Messeinheit und ein Temperatursensor herausführen (vielleicht kann ich später damit etwas anfangen und Schäden vorbeugen).

Ich würde jetzt die Spulen mit 100 Wicklungen fertigen und hoffe mal, dass ich überhaupt ein paar Watt erzeugen kann ;-)

Danke und Grüße!
Klaus
Che
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 10.11.2020 - 10:20 Uhr  ·  #6
"Der Ladebeginn von 3 m/sec wäre für ein typisches Schwachwindgebiet schon die durchschnittlich haeufigste Windgeschwindigkeit." Aber vom Jahresenergieinhalt (Häufigkeit beachtet!) nur der Anfang von dem, was sich lohnt.
Immer wieder Abb. 21 in http://www.geopolos.de/Entwick…c528057652

Bleib mal bei 3 m/s Einspeise-Beginn, sonst wird es mit den Windungen zu viel, Drahtstärke zu dünn.
Bei Deinem kleinen Windrad Letzteres nicht direkt relevant, aber im Sturm brauchst Du Reserven, deutliche.
Auch kann man den Generator später noch für was anderes benutzen.

Könntest bei Windungszahl vielleicht bis 10% zugeben. Hast Du aber schon mehr als reichlich, da bei TSR 0,8 eingegeben. Ist eigentlich 1, siehe Abb. 6 in http://www.geopolos.de/Quellen/Widerstandsl%C3%A4ufer.pdf
Ohne Last gehts sogar in Richtung 2. Auftriebsanteile eben.
Bitte auch Text unter Bild bezüglich Drehmoment beachten!

"dachte ich, dass ich im Tool entweder 24 Magnete á 10mm angebe, oder 48 Magnete á 5mm..." Man kann immer richtig oder falsch denken. Nun denke mal richtig!

"Wo stelle ich den Wirkungsgrad im Tool ein?" Feld D 74.

Das mit der Lagerung muss ich mir erst mal durch lesen.
Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 10.11.2020 - 10:42 Uhr  ·  #7
Bei der Lagerung bist Du wirklich auf Nummer Sicher gegangen! Gut!

Es kommt nie allein darauf an wie sich ein Rotor bei durchschnittlichem Wind verhält sondern immer auch dass er bei extremer Beanspruchung standhält.

Die Achsial-Lagerung durch Kegelrollenlager hat etwas mehr Reibung als ein Drucklager, da würde ich evtl. für eine leichtgängigere Öl statt Fett-Schmierung sorgen. Es wäre wegen Kosten und Aufwand bei einem so kleinen Windrad nicht unbedingt verhältnismäßig das Kegelrollenlager für ein achsiales Drucklager auszutauschen aber wenn man Perfektionist bis ins kleinste Detail ist kann man das ja tun.

Einen großen Einfluß auf die Leichtgängigkeit der Lager hat vor allem die präzise Zentrierung der Drehachse und die Sorge davor, dass die Befestigung der Lager in ihren Halterungen genau zentrisch und ohne die kleinste Verkantung durch ungleichmässiges Anziehen von Befestigungsschrauben geschieht. Dabei passieren die meisten Fehler!

Das mittige Einrillenlager sollte eigentlich kaum sehr große Reibungsverluste verursachen diese vielmehr durch die Stabilisierung eventueller Schwingungen vorteilhaft ausgleichen.

Da die Lager oben möglicherweise frei liegen würde ich vor Witterungs und Staubschutz sorgen. Man glaubt nicht wieviel Dreck und Sand sich mit der Zeit vom Wind herangetragen in offenen Lagern sammeln kann! Auch gekapselte Lager sind nicht problemlos wenn sie mit Wasser in Berührung kommen können.

Durch Temperaturunterschiede zwischen Tag und Nacht entstehen unterschiedliche Luftdrücke in den Zwischenräumen der Lager was bei Vakuumzuständen dazu führen kann dass Wasser eingesaugt wird.

Dann wäre noch ein weiterer Punkt zur Lagerung zu erörtern:

Die obere Lagerung darf nicht durch Stagseile diagonal nach unten zum Boden verspannt werden. Bei Winddruck auf den Rotor würde das eine Umlenkung der Zugkraft als Druck in achsialer Richtung nach unten verursachen und die Laufeigenschaften durch dann höhere Reibung im untersten Lager beeinflussen. Oben also entweder durch starre Befestigung oder falls mit Seil dies nur waagerecht.
wkfox
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 10.11.2020 - 13:59 Uhr  ·  #8
Hallo, danke für die Rückmeldung!

Ok, ich habe nun weitere Werte angepasst.
Den Wirkungsgrad des Rotors habe ich auf 24% runter korrigiert und den TSR auf 1 angehoben.

Zitat
Die Achsial-Lagerung durch Kegelrollenlager hat etwas mehr Reibung als ein Drucklager, da würde ich evtl. für eine leichtgängigere Öl statt Fett-Schmierung sorgen
Genau, das Kegelrollenlager ist nicht permanent geschmiert und würde ich ölen. Die anderen Lager werden mit Abdeckungen versehen und vor Einflüssen geschützt. Vielen Dank für den Input bei der Lagerung / Zentrierung!

Zitat
"dachte ich, dass ich im Tool entweder 24 Magnete á 10mm angebe, oder 48 Magnete á 5mm..." Man kann immer richtig oder falsch denken. Nun denke mal richtig!

Habe ich probiert, verstehe aber nicht die Berechnung der magnetischen Flussdichte (original aus excel-Tool) :

Dadurch verstehe ich immer noch nicht, ob ich nun mit 24 oder 48 Magneten im Tool arbeiten sollte, bei einer Dicke von 10 oder 5mm... Das hat ja eine große Auswirkung auf die Berechnung. Für die weitere Berechnung habe ich jetzt erstmal 24 Magnete mit 5mm dicke eingetragen. Aktuell würde ich mit 87 Wicklungen für meine Zwecke gut hinkommen.

Erweiterte Idee zum folgenden Thema:
Zitat
Bleib mal bei 3 m/s Einspeise-Beginn, sonst wird es mit den Windungen zu viel, Drahtstärke zu dünn.
Bei Deinem kleinen Windrad Letzteres nicht direkt relevant, aber im Sturm brauchst Du Reserven, deutliche.
Auch kann man den Generator später noch für was anderes benutzen.

Mal angenommen ich bleibe mit meinen 3 Phasen und 18 Spulen bei 100 Wicklungen. Dann werde ich offensichtlich bei hohen Windstärken Probleme bekommen: Hohe Verluste in den Spulen und Wärmeentwicklung.
Mein kleines Projekt sollte erstmal einfach bleiben. Ich habe mir aber (eigentlich für die zukünftigen Stator-Auslegungen) überlegt, die Spulenanordnungen "im Betrieb" ändern zu können. Beispielsweise würde ich pro Phase die 6 Spulen (von einer Reihenschaltung) in 2 Stränge á 3 Spulen umschalten (also von normalen 3Phasen 6S zu 3 Phasen 3S2P, wobei S=seriell, P=parallel). Oder 3 Stränge á 2 Spulen. Dadurch halbiert / drittelt sich die Spannung natürlich, wobei der Leitungswiderstand entsprechend sinkt. Hat jemand so etwas hier im Forum bereits unternommen? Patente gibt es ja bereits mehrere dazu...

Danke!

Edit: Wie kann das Excel-Tool eigentlich die Leistung des Rotors berechnen, wenn ich nicht die Höhe des Savonius angeben kann?
Che
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 10.11.2020 - 21:30 Uhr  ·  #9
Das Letzte ist eine sehr aufmerksame Frage.
Daher im Anhang eine V. für Senkrechtachser zugeschnitten.
Die Umfärbung der Scheibendicke irgendwie außer Tritt gekommen. Kriterien also daneben geschrieben.

Im Tool ist die Rede von Anzahl der Magnetpole. Gemeint ist 1 Scheibe.

Ja warum denn nach alter Version um die 80 w? Wo doch bei Korrektur auf TSR 1 bei mir 43 raus kommen würden.

Bei der Aufteilung in Einzelsysteme muss es bei der Zuordnung bleiben Spulen/Magnetpole=3/4.
Da bei solchen Eigenbauten sich aber insbes. bei der Spulen-Scheibe Toleranzen einschleichen, musst Du bei Parallelschaltung mit Ausgleichsströmen rechnen. Selbst bei Dreieckschaltung hatte ich erheblichen Ringstrom: Forum/cf3/topic.php?t=6201 Wenn Du genauer baust, vielleicht weniger.

Wenn solche Universalverschaltungen, dann unbedingt Anschlüsse zum Außen-D der Scheibe, nicht innen.
Innen-d auch sinvoll zur radialen Positionierung der Spulen.
Also in diesem Punkt nicht wie der Kollege hier: Forum/cf3/topic.php?p=55854#real55854

Zum Rest evtl. morgen
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 10.11.2020 - 22:34 Uhr  ·  #10
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 11.11.2020 - 09:21 Uhr  ·  #11
An Cu und Magnetmaterial wirst Du dennoch nicht sparen können, für ein ähnliches Ergebnis.
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Lagerungen

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Gepostet: 11.11.2020 - 12:42 Uhr  ·  #12
@ wkfox: Lagerungen
Mal nicht vor lauter Lagerverlusten auch noch das letzte Watt in Wärme umwandeln!

Zuvor mal noch:
Aerodynamisch besser ist, wenn im zentralen Luftdurchlass kar kein Fremdkörper wäre. Da aber technik immer kompromissbehaftet, dann wenigstens das Maß, was die Achse versperrt, an Durchlass (Überlapp) zugeben.

Gänzlich ohne Störung im Inneren ist ne Konstruktion mit äußerem C-Bügel und oben nur kurzem Achsstummel für das Lager.

Dann kannst Du auch mit einem Laufstummel aus dem Hängerbau arbeiten, wie sie sich bei Scheibengeneratoren allgemein bewährt haben, s. Anhang, am Ende sogar mit Preisen. Gibt aber auch andere.
Dabei ist das beste Lager eigentlich das in der Mitte - ein doppelreihiges Schrägkugellager. Hält die meiste Axialkraft aus.
Geht in dieser Ausführung nur nicht, wegen starker Rundung dort, wo ansich eine scheibe und Mutter M10 zu sitzen kommt.
Üblicherweise werden Gewindestangen M10 befestigt, mit 2x Scheibe und Mutter.
Gewindestangen M12x1,5 (bereits Feingewinde) wirst Du nicht bekommen. Aber vielleicht lässt Du Dir bezüglich Hardyscheibe (komme noch dazu) was einfallen, was mit original Radbolzen funktioniert. Dann bestes Lager.

Aber auch normale Rillenkugellager vertragen axiale Kräfte, nur nicht so viel bzw. nicht so lange. Was Du da hast, sind aber keine nennenswerten.

Zitat "ganz unten ist ein Kegelkugellager", Kegelwälzlager wolltest Du schreiben, ja wenn Du es hast. Ansonsten sind die für Deine Zwecke überzogen.

Dann eben, damit nicht zu viel Lagerverluste (jedes hat Fettreibung, bei Kälte sogar bisweilen merklich):

Im C-Bügel oben ein winkelbewegliches Flanschlager (gibt auch andere) , Gehäuse dreht sich mit, Achszapfen an C-Bügel.

Unten dann genanntes Generator-Lager.
Als Verbindung zum Rotor würde ich eine modifizierte Hardyscheibe nehmen (Winkelbeweglichkeit).
Da nur ganz wenig winkelbeweglich sein muss, würde ich die als Flachring gestalten, aus CFK, GFK, Stahlblech, Al-Blech, 2 mm dick. Dabei GFK und Al keine wirkliche Dauerfestigkeit, auch im elastischen Bereich.

Wenn Du toleranzarm gearbeitet hast, könnte Deine unter Al-Cobond-Platte u.U. durch ihre Eigenelastizität die Hardyscheibe ersetzen. Ggf. paar Blechzungen mit Stichsäge frei schneiden. Wenn die aber doch irgendwann ermüden, sind sie weg.
Gute Nachricht: Ermüdungsbrüche kündigen sich durch fortschreitende Rissbildung an.

Al-Cobond und Kleben: Immer zuvor Versuche machen. Kann sein, dass glatte Oberfläche aufgerauht werden muss.

Wenn Achsstab voll durch soll, also Begfestigung nur unten, musst Du umdenken.
Vielleicht am Generator 2 solche Flanschlager, mit 25mm Achse. Da hat das Lagergehäuse Lochmaß genau 12, 4x. Das passt für M12 Gewindestange. Mit Achse 25mm auch gut für Normalwindrad bis 2,5m D (später vielleicht).
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Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 11.11.2020 - 13:39 Uhr  ·  #13
@Che: klare "Kampfansage"

bei Eröffnung des Threads hat wkfox ein Foto von seinem schon fertig gebauten Rotor gepostet.

So erübrigen sich möglicherweise Deine etwas verschlungenen Umbauvorschläge. Ich empfehle wkfox jedenfalls, sich nicht unnötig verunsichern zu lassen.

Die statische Stabilisierungslösung des Rotors durch eine mittig durchgehende Achse wie vorhanden ist sinnvoll, die 14 mm Achse scheint eine Gewindestange zu sein und hat somit die Steifigkeit einer 12 mm Achse. Wenn diese Achse bündig durch die mittlere Scheibe im Rotor hindurchgeht, dort vielleicht sogar durch Verschraubung gekontert ist dann ist die Rotor-Konstruktion wirklich sehr stabil, eine Lagerung dort mitten im Rotor dann gar nicht nötig.

Vorgesehen ist laut wkfox dass das mittlere Rillenlager bei Nichtbedarf leicht entfernt werden kann. Wahrscheinlich wird er darauf verzichten können da auch die Savoniusstruktur zur statischen Stabilität beiträgt. Bei ordentlicher Montage ist auch bei Verwendung sämtlicher vorgesehenen Lager kein so dramatischer Reibungsverlust zu erwarten dass damit "auch das letzte Watt" in Wärmeverluste umgewandelt wird. Das ist ziemlich übertrieben!

So wie es wkfox bisher vorhatte ist das ganz ok und wird auch bei der in Rotorlänge vergleichbaren zweistufigen Version von ElvWis so angewandt!

https://www.ebay.de/itm/240W-v…%3A2334524

Im übrigen ist der Savonius-Rotor dafür bekannt dass die Lastwechsel sehr akzentuiert ausfallen, Gefahr von Unwuchten die durch Aufschaukelung den Rotor zerstören können sind bei einseitiger Lagerung nur unten bei einem langen Rotor wie der von wkfox vorprogrammiert.

Eine Zweipunktlagerung oben und unten empfehlen alle, vor allem diejenigen die sich gut genug damit auskennen.

Unter anderem auch Dr. Ing. Heinz Schulz (hier verlinkt):

https://r.search.yahoo.com/cbc…0000df4fbf

Sodann gäbe es für Che noch etwas Nachhilfe zu leisten:

Konuslager vertragen zwar bei niedriger Belastung auch achsialen Druck, da jedoch bei Achsialdruck die Kugeln in Richtung des scharfkantigen Rillenrandes gedrückt werden wird dieser nicht mehr auf die gesamte Rillenlaufbreite sondern einseitig auf den Rand hin wirken mit dort dann höherer Reibung und Wärmeentwicklung.

jedenfalls ist bei achsialem Druck ein Achsiallager oder kegelwälzlager grundsätzlich die bessere Wahl.
Che
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 11.11.2020 - 16:01 Uhr  ·  #14
Carl der Große sagt mir den Kampf an und will mir Nachhilfe geben.
Jetz ganz ohne Smylies, hast Du mich denn überhaupt richtig verstanden?

Niemand hat davon gesprochen, nur einseitig zu lagern, so wie bei einer Waschtrommel vom Frontlader.

Selbstzitat: "...ne Konstruktion mit äußerem C-Bügel und oben nur kurzem Achsstummel für das Lager."
Das Lager oben ist gemeint, was das 2. ist. Die andere Lagerung erfolgt natürlich unten, am Generator.

Auch der Herr Schulz hat eine äußere Stabilisierung, damit die Mitte frei bleibt. Nicht nur einen C-Bügel, sondern sogar einen geschlossenen Rahmen.

Und dann Dein Versuch der Nachhilfe bei Wälzlagern:
Was sind denn Konuslager? Die vom Fahrrad? Gerade die vertragen als Schulterlager erheblichen axialen Druck.
Die einfachen Rillenkugellager weniger. Aber was ist viel, was wenig? Man kann die Laufzeit berechnen
Gut, Du nicht. Daher lehne Dich nicht zu weit aus dem Fenster, sonst bekommst nen Hüftschaden!

Wie schon geschrieben. Moderne Lösungen sind doppelreihige Schrägkugellager.
Kegelrollenlager für diesen Einsatz überdimensioniert, und zum Normalkugellager zusätzlich noch (ja,ja, anders nicht) ein Axiallager auch.
Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 11.11.2020 - 18:50 Uhr  ·  #15
@Che: Das mit dem Konuslager - schon klar, ein Verschreiberteufel, gemeint sind die normalen Radiallager als Nadel, Rollen oder Kugellager gebaut, wie auch immer, bei denen drückt achsial einwirkender Druck ungünstig auf den Laufrillenrand.

Und ja, Konuslager sind im Rad, oft auch im Tretlager bei Fahrrädern verbaut, sie vertragen so gut achsialen Druck dass ich sie selber auch als Rotorlager verwende!

Radiallager können - als Drucklager je nach Dimensionierung und gewichtsmäßigem achsialen Druck vielleicht ein Weilchen aushalten, sind aber auch ohne dass sie dabei Schaden nehmen mit zusätzlichen Reibungsverlusten behaftet. Hinzu kommt dass sich über längere Zeiträume gesehen Riefen in die an den scharfen Rand der Lagerlaufrille gedrückten Kugel fressen und so die Lager nicht mehr gut laufen oder ganz zu Schrott werden.

Ich habe das jedenfalls in der Praxis so erlebt und da wkfuchs schon ein passendes Drucklager eingeplant hat gibt es keinen weiteren Diskussionsbedarf dazu.

Die relativ dünne durchgehende Achse im Inneren des Rotors von wkfuchs wenden auch andere Baumeister ohne besonders nennenswerte Störung des Strömungsablaufes an, so macht es in jedem Fall auch ElvWis und Herr Dr.Ing. Schulz, letzterer wegen der Baugröße mit etwas dickerer Achse die er meist bis zum Boden führt wo sie Wasserpumpen oder Generatoren antreiben. Das sieht man auch auf verlinkten dem Foto zu Schulz Buch, ich hoffe dass niemand auf die Idee kommt dass bei Schulz Stummelachsen verwendet werden.

Die durchgehende Achse stabilisiert die Konstruktion, verzichtet man darauf müssten Schaufeln und Abdeckungs-Scheiben dementsprechend viel stabiler ausgelegt sein um der Konstruktion diese Festigkeit zu geben. Vielleicht so wie Farmers Savonius-Rotor

Du irrst falls Du davon ausgehst dass bei Schulz die Lagerung mit Achsstummeln oben und unten gemacht wird, ich habe das Buch seit Jahrzehnten und weiß es ganz genau.

Für Deine Version mit kurzen dicken Achsstummeln oben und unten wäre bei wkfuchs evtl. unnötiger zusätzlicher Konstruktionsaufwand in Kauf zu nehmen ohne eine wesentliche Verbesserung zumal ja auch Dein Bügel der Strömung im Weg stehen kann!
Che
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 12.11.2020 - 09:56 Uhr  ·  #16
Zwischen Nadeln, Rollen und Kugeln ist aber ein riesen Unterschied. Die ersten beiden vertragen gar keine Axialkräfte.

Die Wirksamkeit der durchgehenden Achse oder Welle innen gegen Durchbiegung wird wohl überschätzt.
Wenn sie aber die Nerven beruhigt, bitte.
Die meiste Steife bringen die Halbschalen selber. Ist wie selbsttragende Karosserie beim Auto.

Was noch garnicht genügend besprochen wurde - winkelbewegliche Lagerungen.
Sieht so aus, als ob auch der Dr. Schulz sie verwendet. Bei Elvis scheint man das obere Lager in einen Gummiring eingepackt haben.
Alles sinnvoll bis notwendig. So genau, dass es quasi keine Winkelfehler gibt, kann man fast nicht bauen.
Daher mein Vorschlag eines Kardangelenks in Form einer Hardyscheibe direkt über dem Generator.
Bei ElvWis wird das umgangen durch ne gewisse beweglichkeit des unteren Haltebleches.

Aber jeder darf machen, was er will. Blos bitte hinterher nicht heulen!

Einen zusätzlichen Sinn gab der Link zu ELvWis aber doch.
Dort ist in den Einzelteilen ne konsequente Blechtechnologie gezeigt. Rollmaschinen, die auch 2mm Blech rollen können, gibt es. Die Scheiben können ja trotzdem aus AlCobond sein. Wenn aber schon mal Blechbude, dann praktischerweise auch die aus Al-Blech Legierung gelasert.
Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 12.11.2020 - 12:13 Uhr  ·  #17
[quote="Che"]
Zwischen Nadeln, Rollen und Kugeln ist aber ein riesen Unterschied. Die ersten beiden vertragen gar keine Axialkräfte.[/quote]

So riesig nun auch wieder nicht, denn die Reibung der Kugeln am scharfen Rillenrand ist zwar anders - im Schadenspotential jedoch equivalent und kann sich schlimm genug auswirken !

Mein Rennrad z.B. hatte ein vierfach Nadel gelagertes Tretlager, das würde man ja nicht machen wenn bei marginal achsialem Druck auf diese Lager nennenswerte Reibungsverluste entstünden.

Einseitig linear einwirkender achsialer Druck auf Rollen oder Nadellager erhöht den Reibungsdruck zwar voll auf kleinste Auflagefläche am Rillenand reduziert stärker, die Lager laufen dann weit weniger leicht was jedoch nicht bedeutet dass sie bei vergleichbarem Druck und Lagerstärke so schnell den Geist aufgeben wie Kugellager !

Was das winkelbewegliche Lager oben am Rotor betrifft so ist das sicherlich eine gute Option besonders dann wenn es sich um Baugrößen wie bei Schulz handelt, bei kleineren Leichtbaumodellen wie dem von ElvWis (und kwfuchs) würde ich einen gut zentrierten Einbau und/oder eine materialbedingte Elastizität wie z.B. durch etwas nachgiebiges Material oder Gummiringe für voll ausreichend halten.

Ein Kardangelenk oben würde ich bei einem so kleinen Modell wie dem von wkfuchs für etwasr überzogen halten andererseits würde ich so etwas auch nicht als verkehrt einschätzen.

Man macht ja auch keiner Schönheitskönigin (wenn sie schön genug) einen Vorwurf für das üppige Gemüse das sie auf ihrem Hut mitschleppt!
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 12.11.2020 - 12:53 Uhr  ·  #18
Wenn da tatsächlich Verformungen am scharfen Rillenrand (über die Schulter hinaus) gewesen sind,
hast Du Dich bezüglich axialer Tragfähigkeit entweder mächtig verschätzt (bei Erwärmung sowieso!), oder bist am Ende der möglichen Laufzeit angekommen bzw. hast sie überschritten.

Dennoch sind die Generatorlager bei vielen kleineren Windrädern einfache Rillenkugellager.
Bei den Azimutlagern auch.

Schrägkugellager, der einfacheren Handhabung wegen doppelreihig, habe ich erstmals bei dem Generator im Anhang gesehen. Lagerung vorbildlich, auch mit Simmering am Wellenstumpf.
Hat aber 6 KW. Unter dem bauten die zumindest damals für Windkraft nichts.
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Carl
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 12.11.2020 - 13:21 Uhr  ·  #19
zitiere: "Dennoch sind die Generatorlager bei vielen kleineren Windrädern einfache Rillenkugellager.
Bei den Azimutlagern auch. "

Ja leider. Was ist denn der häufigste Schadensfall an Windrädern? Bei Lagerschaden war`s dann immer der Wind.
Che
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Re: 3 Phasen Scheibengenerator für Savonius

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Gepostet: 12.11.2020 - 14:10 Uhr  ·  #20
Meistens Normalwindräder, hatten ja auch schon hohe Lebensdauer-Umdrehungen.
Dann wird eben in 5 Jahren mal gewechselt. Kündigt sich ja durch Geräusche an.

Sicher finde ich es auch nicht optimal, aber ich kann nichts dafür!

Ist nicht eher Schleifringversagen ein noch häufigerer Ausfallgrund,
oder gar Totalversagen wegen zu geringer Festigkeit, mangelndem Sturmschutz etc.?
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