Magnete und Spulen Anordnung für Generator

[dj_cyborg]

Hi Besserwessi,

und Danke für deine hilfreiche Antwort.

Das ist erstmal gut dass es mit 54 Spulen funktionieren sollte. Mehr Spulen wären schön ist aber in dem Fall baulich nicht mehr Möglich. Du hast recht mit dem Rastmoment, sollte aber nicht ganz so schlimm sein da ich glaube ein recht hohes Anlaufdrehmoment zu besitzen. Mehrere Phasen wären sicher eine homogenere Art der Stromerzeugnung, wird sich aber Schaltungstechnisch trotzdem machen lassen. Hatte evtl. auch an ein Delon-Spannungsverdoppler gedacht wie in der Fortsetzung des o.g Video´s (Teil 8-11) erklärt ist, aber wie gesagt dazu später.

Da wäre noch die Frage der Wickelrichtung und die Verbindung der einzelnen Spulen.
- Angenommen ich wickel alle Spulen im Uhzeigersinn und baue sie alle gleich ein. Sollte ich dann den Ausgangsdraht mit dem Eingangsdraht der Folgespule verbinden oder immer im wechsel? Da z.B Spule 1 vor dem Südpol steht und die Folgespule vor dem Nordpol. Sry für so eine blöde Frage aber das meine ich damit, dass mir dazu etwas die Grunlagen fehlen.
-Ist es ein Problem das die Magenete direkt aneinander liegen, heben sich dadurch die Feldlinien nicht etwas auf?

Danke für deine Hilfe.

mfG
Mario

[Besserwessi]

Die benachbarten Spulen sehen ein entgegengesetztes Feld und geben entsprechend auch eine umgekehrte Polung. Man sollte die Spulen also abwechselnd umpolen. Eine Möglichkeit wäre auch die Spulen erst in 2 Gruppen zu verbinden, als die geraden ungeraden Nummern. Die Polung der beiden Teile ließe sich dann bei Bedarf leichter nachträglich anpassen. Es kann ohnehin sinnvoll sein bei der Spannung ggf. so etwas wie einen Mittelabgriff zur Verfügung zu haben. Auch kann man dann ggf. je nach Spannung die beiden Teile in Reihe oder parallel schalten.

[dj_cyborg]

Hallo,

wow Danke für deine schnelle Antwort.

Ok, jetzt ist meine Vermutung schon mal bestätigt. Das erspart mir auf jeden Fall eine Menge Arbeit wenn ich´s erst Falsch gemacht hätte. Ich werde wohl deinen Rat befolgen und die Spulen in zwei Kreise anschließen.
Die Ergebnisse reich ich dann mal nach.

tausend Dank

mfG
Mario

[Manf]

Ich nehme mal an, dass es noch nicht zu spät ist für ein Überdenken der Anordnung. Den Thread gibt es ja erst seit zwei Tagen. Die Führung der magnetischen Felder scheint etwas wenig beachtet zu werden, hauptsächlich in der Videovorlage oben.
Es wäre sicher nicht schlecht die magnetischen Feldlinienbilder einmal zu konstruieren nur für eine kurze lineare Anordnung von Magneten und Spulen. (FEMM- freeware) Es wird dabei herauskommen, dass so wie im Video ein großer Teil des Flusses nicht weit in die Spulen reicht und nicht zur Induktion beiträgt.

Die Spulen haben häufig einen Eisenkern der den Fluss aufnimmt, die Permeabilität ("relative magnetische Leitfähigkeit") von Eisen ist oft in der Größenordnung von 500. 0,2% der Spulenfläche aus Eisen bringt dann schon eine Verdopplung der Permeabilität. Die Kerne sollte an der Rückseite der Spulen zusammengeführt werden.
Da der magnetische Fluss bei der Drehung wechselt ist der Kern oft aus Blechen. Das ist besonders bei schnellen Flusswechseln interessant.

Als geringste Maßnahme sollte man in der Tat die Abstände zwischen den Magneten vergrößern um das Feld weiter in die Spulen zubringen. Ich denke aber, dass schon ein vergleichsweise kleiner Motor die Aufgabe sehr gut erfüllen kann. Speziell Motoren mit hoher Motorkonstante also niedriger Drehzahl und hohem Drehmoment wären für die Windanlage geeignet.

Zur Verringerung bzw. Vermeidung des Rastmoments,also das statische Einrasten der Magnete auf die Spulenkerne, kann man einen Motor mit eisenlosem Anker nehmen.

Man kann einerseits viel bei Bau eines Generators lernen, andererseits kann man auch ein paar alte Motoren auseinander nehmen und sich ansehen was andere schon gelernt haben und wie sie dann ihren Motor gebaut haben. Ich will also den Spaß bei Bau nicht nehmen, aber eine Betrachtung der Felder und eine kleine Optimierung wäre zu Beginn der Konstruktion auch nicht schlecht.

[dj_cyborg]

Hallo Manf,

und auch dir Danke für deine Antwort & den Link.

Die Samples im FEMM sehen schon mal ganz gut aus. Ich werde mich heute mal mit dem Programm beschäftigen und den Aufbau auf nächste Woche verschieben.
Ich werde ein paar Abstandshalter zwischen die Magneten schieben und die Anzahl reduzieren. Den Abstand könnte ich so wählen, dass sich die Magnete nicht mehr von selbst zusammen ziehen, dann sollten sie sich auch nicht gegenseitig stören. (ggf. gibt FEMM Aufschluss)
Motoren hab ich auch versucht, hatte aber nur welche mit ca. 10.000 Umdrehung da war mir der technische Aufwand der mehrfachen Übersetzung zu hoch. Vier Schrittmotoren hatte ich auch mit einer Art Reibscheibe am Umfang versucht, das Ergebnis war ganz gut, mir waren aber die 4 Schrittmotoren zu Schade und der Aufbau hätte nicht ins Gehäuse gepasst. Thema Eisenkern- die Spulen sollten erst mal nur um kleine Holznasen gewickelt werden und der Einfachheit halber hatte ich vor in der Mitte eine Schraube ein zu schrauben. Das ist nicht optimal, ich weiß bloß nicht ob ich das technisch mit perfekten Eisenkernen mit meinen Mitteln hinbekomme.

Wie werden dann aber die Spulen angeschlossen wenn die Magnete nicht mehr synchron über die Spulen drehen? (54 Spulen & ca. 50 Magnete)

Es geht bei mir nicht um ein Windrad. Meine bessere Hälfte meinte ich soll mal etwas mehr Sport machen...
Da hat sie mir für 14,00€ bei uns im Discounter so ein Ding geholt. Mir ist es aber irgendwie zu schade meine kostbar angesammelte Energie in Reibwärme umzuwandeln
Evtl. Schaff ich‘s ja mit einer Trainingseinheit ein Handyakku zu laden...

mfG
Mario

[dj_cyborg]

Nochmal ein kleines Update,

habe folgende Ergebnisse mit FEMM ermittelt. Ich habe die Berechnung nur auf einen Kreisausschnitt ausgeführt.

1. (mag_02) - Magnete ohne Abstand - Spulen ohne Eisenkern
2. (mag_04) - Magnete mit Abstand -Spulen mit Eisenkern
3. (mag_05) - Magnete mit Abstand - Spulen mit Eisenkern verbunden
4. (mag_06) - Magnete ohne Abstand -Spulen mit Eisenkern verbunden
5. (mag_07) - Magnete ohne Abstand - Spulen mit Eisenkern

Mein Favorit wäre, wenn man Nutzen Aufwand und Abwägt, die Variante Nummer 5.

Oder Interpretiere ich die Bilder falsch?

Danke.

mfG
Mario

[Besserwessi]

Also das Stärkste Feld in den Spulen hat man bei Variante 3 und 4. Wobei die Variante 3 noch den Unterschied hat, das die Teilung für die Spulen und Magnete verschieden ist - entsprechend hat die Version weniger Rastmoment. Mit Eisenkernen und den relativ großen Toleranzen beim Eigenbau kann das wichtig werden. Die Andere Anzahl und entsprechend mehr Phasen als Ausgang kann man aber auch ohne Zwischenraum bei den Magneten bekommen.

Mein Favorit wäre die Variante 5, ggf. noch zusätzlich mit Eisen auf der Innenseite, mit den Magneten verbunden.

[Manf]

Das ist ja schön, dass es mit der Simulation funktioniert hat. Ganz optimal muss es ja für ein Trainingsgerät nicht werden.
Ein Bisschen Eisen in den Spulen und etwas Abstand zwischen den Magneten ist sicher hilfreich.

Zur Abnahme der induzierten Spannung kann man jeweils die Spule mit der größten Spannung an den Ausgang schalten, das geschieht üblicherweise mit einem Kommutator.
Ich nehme aber an dass der Aufwand dafür nicht vorgesehen ist.
Man kann die Spannungen der Spulen auch über Dioden zusammenführen. Bei den einzelnen Spulen ist aber die Spannung nicht sehr hoch und die Dioden haben damit einen relativ großen Spannungsabfall.

Dann sollte man eben doch alle Spulen (oder größere Gruppen von Spulen) synchron magnetisieren die Spannungen der Spulen addieren und dann erst gleichrichten. Dabei müsste man eben je nach Größe der Gruppen Rastmoment in Kauf nehmen.

Grundsätzlich kann man die Spulen oder Magnete auf der Rückseite verbinden, nicht nur paarweise sondern auch zu beiden Nachbarn. Es kommt in der Praxis darauf an, in welcher Form man das Eisen einbringt, vielleicht in Form von Blechen oder Drähten.