Induktive Ring-Aufladestation

[golther]

Hallo Leute,

habe ein neues Projekt gestartet und bin am Ende der Konzeptphase. Würde gerne ein paar kritische Meinungen von euch dazu hören bzgl. Machbarkeit, Realisierung, Aufwand, mgl. auftretende Probleme etc. Bin für alle Anregungen dankbar

Kurz zum Hintergrund:
Ich möchte elastomere Kunststoffringe mit einer internen Induktionsspule ausstatten, sodass damit ein eingebauter Akku mit etwa 1500 mAh geladen werden kann. Dieser Akku soll etwa für 10h (nicht im Dauerbetrieb) 20-30 RGB-SMD LEDs betreiben, sowie einen ganz kleinen MC und ein Bluetooth Sender und Empfängermodul auf Basis von iBeacon.
Um solche Ringe zu laden, erscheint mir aus Anwendungsgründen eine induktive Aufladung am geeignetsten.

Zum besseren Verständnis der Induktions-Aufladestation habe ich mal eine Skizze beigefügt.
Ein Kunststoffrohr etwa 1 m x 0,08 m mit einer Spule. Diese Station soll mit 230 V betrieben werden. In das Rohr sollen solche Ringe einfach reingelegt werden können und dann selbst mit dem Ladevorgang beginnen.

Dabei sind natürlich einige Fragen aufgekommen:

1. Gibt es allgemeine Kritik und Anregungen bei dem Konzept?
2. Spielt die Erwärmung der Spule eine wichtige Rolle meint ihr? Soll ja kein Heizstab werden
3. Ist die Höhe der Säule grundsätzlich umsetzbar bzw. könnte das Magnetfeld reichen, um etwa 30-35 Ringe zu laden?
4. Würde ein axialer Ferritkern über die gesamte Höhe den benötigten Ladestrom reduzieren bzw. den Ladevorgang deutlich verkürzen?
5. In den Ringen ist ja noch weitere Elektronik verbaut, kann das Magnetfeld hier einen Schaden anrichten? - Bei Handys geht ja eigtl durch induktive Ladung auch nichts kaputt...
6. Jemand ne Idee zur überschlägigen Berechnung des ganzen? (Nötige Windungen, Spannung,Durchmesser Spulen, Drahtquerschnitt,....)

Bin wie immer sehr gespannt auf eure Kommentare

Grüße
Thomas

[golther]

Hat hierzu niemand was zu sagen?...

Hat schon mal jemand mit einer größenverstellbaren Induktionsspule zu tun gehabt bzw. sowas gebraucht und hierfür eine Lösung gefunden?

[Manf]

Es gibt in der Anordnung eine Primärspule die eine gewisse Induktivität besitzt.
https://de.wikipedia.org/wiki/Zylinderspule
Wenn diese mit 230V 50Hz betrieben werden soll dann wird der Strom der in eine solche Spule fließt bei geringer Induktivität recht groß.
https://de.wikipedia.org/wiki/Induktivit%C3%A4t
Trafos für geringe Frequenzen baut man deshalb häufig mit ferromagnetischem Kern der auch noch recht gut geschlossen ist, eben wie einen üblichen Transformator.
Das soll hier vielleicht anders gemacht werden. Man müßte dazu die Windungszahl erheblich vergrößern.
Geschickter ist es sicher, die Frequenz zu erhöhen.
Dazu müßte man mehr über das Projekt wissen, das aber wohl schon am Ende der Konzeptphase ist ...

[Klebwax]

Irgendwie ist wohl drahtlose oder kontaktlose Energieübertragung (https://www.roboternetz.de/community/threads/68311-Spulen-f%C3%BCr-induktive-Strom%C3%BCbertragung) gerade in.

Soetwas ist durchaus machbar, das reicht vom Aufladen einer Zahnbürste bis zum Laden der Akkus von Elektrobussen mit vielen 10kW. Im Prinzip sind das alles Trafos mit nicht geschlossenem Kern oder auch reine Lufttrafos. Was sie aber alle gemeinsam haben, ist daß sie mit Frequenzen in Bereich zwischen 20kHz und 100kHz arbeiten. Mit 50Hz erreicht man da garnichts. Das kann man auch an den Induktionsherden, die ja nach dem gleichen Prinzip arbeiten, sehen. Die ersten gabs schon in den fünfziger Jahren, waren aber durch Preis und Aufwand der Röhrenendstufen nicht massentauglich. Erst seit es preiswerte IGBTs gibt, kann man 1,5kW für rund 30€ übertragen.

Ich würde mich nicht trauen, etwas ähnliches wie einen Induktionsherd selbst zu bauen. Da werden als erstes, wie in jedem Schaltnetzteil, die 230V gleichgerichtet und eine Zwischenkreisspannung von 300V+ hergestellt. Um damit umzugehen braucht man schon die richtige Ausrüstung und Erfahrung. Um jetzt an dieser Spannung einen Generator mit einigen 10kHz und einigen 100W zu bauen, braucht man auch noch die geeigneten Messgeräte. Aber auch mit 24V oder 48V kann man einige 100W erzeugen und dafür geeignete Netzteile kaufen. Das ist insgesamt eine anspruchsvolle Sache, aber durchaus machbar.

Beim Aufbau der Spulen muß man sicher einiges Lesen und viel Experimentieren. Bei den Induktionsherden findet man häufig keine großen Kerne sondern Ferittestreifen. Soetwas könnte man auch außen um die Rohrspule anbringen. Überhaupt könnte man beim Ausschlachten einer Induktionskochplatte brauchbare Teile wie z.B. große Wickelkondensatoren, Ferrite und HF-Litze gewinnen. Die IGBTs sind eher nicht zu gebrauchen, FETs passen da besser. Als passender Generator wird immer wieder der Royer Converter genannt, der in seiner Ausführung mit FETs besonders einfach gerät. Erläuterungen dazu findet man bei Jörg Rehrmann (http://www.joretronik.de/Web_NT_Buch/Kap11_2/Kapitel11_2.html).

MfG Klebwax

[PICture]

Hallo!

Suchbegriff für "Google": "materials for power conversion", falls man Ferritkern verwenden möchte.

[TC14]

Krass, von so etwas habe ich noch nie etwas gehört. Das ist wirklich mal sehr interessant!