Darrieus-Helix-Rotor aus dem 3D Drucker

Optisch finde ich das Teil sehr interessant. Ich bin fasziniert wie man soviel Zeit und Geld in ein Projekt investieren kann mit so geringer Ausbeute.

Moin zusammen!



Die (Mehrzahl) liegen gerade gesammelt auf der Werkbank zum testen.

Ich glaub da hat sich auch ein Missverständnis eingeschlichen: NEMA ist der Standard für die Frontplatte der Motoren, NEMA 17 ist dann 1.7 Inch x 1.7 Inch. Gibts auch von 0.6 Inch bis 5.2 Inch als NEMA 6 bis NEMA 52.
Innerhalb der Größe unterscheiden die sich dann hauptsächlich durch die Länge (und Zahl der Pole: 200 oder 400).

Das hat gerade natürlich den Vorteil, dass ich leicht mehrere Motoren testen kann weil die alle dieselben Ausmaße und Schraublöcher haben.

Wirklich "Marke" ist davon sind davon keine, kommt sowieso alles aus China selbst wenn man für den Namen mitbezahlt ... die meisten hab ich von https://www.omc-stepperonline.com/ ... not affiliated, aber die liefern schnell, sind günstig und werden von der Gruppe die meinen 3D Drucker designed empfohlen.

Was ich jetzt wirklich auf der Bank liegen habe sind:

* NEMA 17 - 2 cm lang - 200 Pole - 3.7 V Betriebsspannung ... der hat ein vernachlässigbares Rastmoment, aber als Generator an der Turbine seh ich da bisher maximal 0.4 V mit den Phasen in Serie.
* NEMA 17 - 4 cm lang - 200 Pole - 12 V Betriebsspannung ... der hat ein deutliches Rastmoment und die Turbine dreht sich deutlich seltener an aber da seh ich doch so 2.4 V
* NEMA 17 - 4 cm lang - 400 Pole - 24 V Betriebsspannung ... der hat weniger Rastmoment als der Stepper mit 200 Schritten, ich hatte den aber noch nicht an der Turbine, die sind mir etwas zu schade weil teuer

Was mir etwas fehlt ist das Zwischending, der NEMA 17 mit 3 cm Länge. Vielleicht bestell ich den noch die Tage.

Die ganzen Spannungsangaben sind etwas mit Vorsicht zu genießen ... ich hab den "Fehler" gemacht und hab als ich die Gleichrichter gelötet hab direkt zwei dicke Kondensatoren mit angelötet ... die glätten vermutlich die Spannungsspitzen, aber ich seh dann natürlich auch nie die maximale Spannung nach dem Gleichrichten.

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Ansonsten hab ich in den letzten Tagen nicht wirklich viel daran gemacht ... hab nochmal nen paar Teile neu gedruckt so dass die Verbindungen jetzt auch schraubbar sind ... Löcher gebohrt und Gewinde geschnitten ... vorher war das nur gesteckt und wenns sich zu schnell gedreht hat ists auseinander geflogen

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Das ganze ist bei uns im Garten auf den Wäschestangen montiert ... die hab ich jetzt mittlerweile fast alle durch und hab mal so nach Gefühl geschaut welche besser ist ... wobei ich da sagen muss, dass ich glaube, dass direkt am Haus deutlich mehr Wind geht als an der Grundstücksgrenze ... keine Ahnung ob die Häuser da geschickt den vorherrschenden Wind leiten oder ob ich mir das einbilde.

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Ich würd dem widersprechen ... würde ich viel Zeit investieren hätte ich vermutlich schon ein fertiges Projekt (wenn auch mit geringer Ausbeute) ... Geld hab ich wie oben schon mal erwähnt bisher nur für die Alustangen in die Hand genommen, der Rest kommt aus meinen Grabbelkisten und zählt nicht

Das ganze ist halt nen Spaßprojekt ... ich bin tatsächlich gerade schon am überlegen, ob ich einfach noch zwei Turbinen drucken soll und die drei dann ohne Generator an die Grundstücksgrenze hänge ... die sehen super aus, die Nachbarn freuen sich, es sorgt für Gesprächsstoff und irgendwie schreien die halt "hier wohnt ein Ökofuzzi"

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That said ... die TODO Liste:

• xV zu 5V Platine testen ... die laufen erst ab 0.9 V und soviel hatte ich mit dem 2 cm Motor bisher nicht.
  
• NEMA 17 - 3 cm Motor testen ... da hoffe ich ja, dass der nen guter Kompromiss zwischen 2 und 4 cm ist.
  
• Mich mal durchringen und die Scheibengeneratortabelle durcharbeiten ... ich hab da mal reingeschaut und war etwas erschreckt wieviel man dafür wissen muss
  
• Ich wollt noch nen Gehäuse für den Motor designen, momentan ist der den Elementen ausgesetzt. Ist glaube ich nicht schlimm, aber muss ja nicht sein.
  
• UV Schutzlack ... hab vor kurzem gelernt, dass das ABS Material unter der Sonne degradiert ... wäre ja schade drum.
  

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Um den Worten mal Taten folgen zu lassen hab ich fix mal zwei 3.3 cm Motoren bestellt ... einen Unipolaren (6 Kabel) einen Bipolaren (4 Kabel) ... keine Ahnung ob das nen Unterschied macht ... aber dann seh ich mal zu, dass ich da mal etwas wissenschaftlicher dran gehe und die mal durchmesse.

Da brauchst du nicht hoffen, es reicht zu lesen was Florian schreibt

Fünf Kabel musste ich erstmal nachgucken ... das fünfte (schwarze) müsste dann direkt als GND mit dem Gehäuse verbunden sein.

Die restlichen vier Kabel müssten dann wie bei jedem anderen Stepper jeweils zwei pro Phase sein. Die kann man dann natürlich gleichrichten und entweder parallel oder seriell verkabeln.

Beim Nachgucken hab ich auch gesehen, dass die 6-Kabel Variante nicht 3 Phasen sind wie ich angenommen hab, sondern nen Center Tap auf den beiden Phasen. Das macht zum Stromerzeugen glaube ich keinen Sinn.

Dann probier mal spaßeshalber die Kabel zusammen zuhalten und den Schaft zu drehen. Die "richtigen", also die die zu einer Phase gehören, hast du gefunden wenn sich der Schaft nicht mehr (gut) drehen lässt.

Das fand ich immer total faszinierend ... wenn ich das richtig verstanden habe baut man da durch die Rotation ein der Rotation entgegenwirkendes elektromagnetisches Feld auf und das verhindert, dass man weiter dreht

Ich hab gerade Deinen Vorschlag mit dem Kurzschließen der Kabel probiert, tatsächlich, die Kabelpaare die jeweils die höchste Spannung liefern bremsen am meisten ab,

Allerdings - auch zwei einzelne Kabel von zwei verschiedenen Paaren zusammengeführt bremsen noch ab, weniger allerdings. Erst im Leerlauf dreht der Stepper mit relativ wenig Rastwiderstand.

Das führt zur Frage ob Dein 4 cm jetzt bei dem Mehrwind irgendwie belastet oder kurzgeschlossen läuft und deshalb so selten auf Tour kommt. Vielleicht hast Du eine Glühbirne dran gehängt?

Ein Akku hat weniger Innenwiderstand als viele Verbraucher, daran angeschlossen läuft der Generator vielleicht leichter als mit Verbraucher. Oder Du probierst es erstmal im Leerlauf am leichtgängigsten aus.

2 Umdrehungen pro Sekunde wurden übrigens schon für die bunt mit Led bestückten Inline Rollen genügen, schätze ich. Vielleicht dreht das dann auch schneller weil die Dinger sehr leichtgängig sind. Da hast Du dann ein gratis Feuerwerk für die Nachbarn, da ist keine Batterie drin, die haben irgendwas eingebaut was Strom erzeugt, toller Effekt.

Was das Gewicht Deiner Flügel betrifft: Für einen 50x60 Rotor ganz gut - nicht zu schwer - finde ich. Da bauen sich ja sonst auch Kräfte auf, Fliehkraft und Lastwechsel machen dann Schwingungen und am Ende Ermüdungsbrüche.

Es gibt da Möglichkeiten für Anlaufhilfe im engeren Radius des Rotors - sprich: an den Tragarmen - mit Vortriebsystem, also nicht mit aerodynamischem Profil. Eng in Nabennähe weite schaufelähnliche Vorsätze vor die Tragarme die sich zu den Helixblättern hin verjüngen, aus dünnem Alublech gebogen veringern den Schnelllauf nicht wesentlich da die Höchse Geschwindigkeit aussen an den Blättern stattfindet, dort bremst dann der Luftwiderstand wenig.

Ein kleiner Savonius um die Mittelachse angeordnet würde auch mehr Drehmoment ergeben ist dann aber vielleicht optisch nicht mehr so passend zu der Eleganz der Helix. Die soll ja nicht plump wirken?

Etwas was sich im Garten bewegt ist immer auch gut gegen ungebetene Besucher auf "Beutesuche" für die jede Bewegung an einem Ort wo sie lieber unentdeckt sein möchten abschreckend wirkt.

Es erweckt den Eindruck jemand ist zu Hause.

Wegen so etwas baut man zwar gewöhnlich kein Windrad, dennoch konnte ich über viele Jahre hinweg diesen erfreulichen Nebeneffekt eindeutig feststellen!

Natürlich hat es keine Wirkung wenn das bekannt wird, also Schweigegebot!

Es ist eine instinkltive Reaktion auf eine Wahrnehmung und wenn Du diese Inline-Leucht-Rollen nimmst - doppelt wirksam!

Hoffendlich kommt hier keiner auf die Idee das zu vermarkten.

Eine Anlaufunterstützung ist nur dann notwendig wenn Deine Blattprofile auf Schnelllauf ausgelegt sind und so eher schmal und dünn sind. Dann erreichen sie ihre besten Werte durch Vektorgeschwindigkeit erst bei stärkerem Wind. Vektorgeschwindigkeit erreichen Sie erst nach einer gewissen Phase des Hochfahrens auf volle Touren und wenn dann der Wind auf und ab flaut hinken sie immer hinterher.

Dicke breite Profile laufen langsamer haben mehr Drehmoment und reagieren schneller auf Windschwankungen. Solche nimmt man eher nur für Schwachwindbereiche.

Bei Schwachwind hat kein Savonius ein vergleichbares Drehmoment wie ein Savonius obwohl der einen geringeren Wirkungsgrad hat.

Deiner schafft es wahrscheinlich kaum bei Schwachwind auf seine maximal mögliche Leistung zu kommen. Wenn Du ihn an einem Platz aufstellst wo mehr Wind ist kann das einen Riesen Unterschied machen. Wie Du schon sagtest an Eurer Hauswand oder etwas höher über dem Boden.

Erst in viel größerer Höhe oder in Ebenen und über dem Meer kann der Wind beständiger sein.

Es könnte sein dass gerade an Deinem Standort eine Anfahrhilfe etwas bringt, das müßtest Du selber ausprobieren, was Falsches möchte ich ja nicht raten.

Jedenfalls kann ein größenmäßig angepasster Savonius der einen kleineren Durchmesser hat wie Dein Rotor bei geringerer Umfangsgeschwindigkeit genauso viele Drehzahl bringen wie Deiner. Er soll Deinen ja nicht langsamer machen.

Wenn Du Lust hast experimentiere doch einfach.

interessant Dein Nemo Dualshaft Motor! Sowas bestelle ich mir demnächst auch, man hat so die Möglichkeit sowohl vorne als auch hinten was anzuflanschen.

Bringt der nicht auch ohne Step up Converter genug Spannung? z.B. wenn man nur eine Zelle Lipo, Lifepo4 oder Lithium Titanoxid läd (die Lithium Titanoxidzelle hat die geringste Nennspannung von denen) reicht das immer für LED Beleuchtung. Das wars doch was Du vorhattest?

Das mit dem Rum-eiern von Vertikalläufern - nun ja, Lastwechsel können schon auf die Struktur einwirken, gut ausgewuchtet und
in der Halterung gut und stark genug wackelfest verankert solltest Du bei Deiner Baugröße nicht viel davon merken.

Statik gehört mit dazu beim Windradbau. Das dauert immer eine Weile bis man ein Gefühl dafür bekommt.

Sorry für das Hochkantvideo ... aber das drehte sich gerade so schön