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Thema: Magnete und Spulen Anordnung für Generator

  1. #1
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Magnete und Spulen Anordnung für Generator

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    Hallo Gemeinde,

    ich hoffe ich bin mit dem Thema hier nicht ganz Falsch.

    Mir fehlen zum Thema Generator ein paar Grundlagenkenntnisse. Evtl. kann mir dabei jemand helfen.

    Ich habe eine Scheibe von ca. 170mm Durchmesser und habe auf dem Aussen Durchmesser 54 NeodymMagnete (20x10x2 N52) befestigt. Diese liegen ohne Spalt aneinander an und die Polung ist immer wechselnd. Drehzahlen der Scheibe liegen ca. bei 120U/min.

    Um den Aussendurchmesser wollte ich Spulen zur Stromerzeugung befestigen.

    Folgende Fragen konnte ich noch nicht zufriedenstellend klären.

    1. Wie sollten die Spulen von der Größe her gewickelt sein. (etwas. Größer als eine Magnetfläche also größer als 20x10)
    3. Ist die Wickelrichtung von Belang, also alle Spulen in die gleiche Richtung?
    2. Wieviele Spulen sollte ich wie Anordnen? (ich wollte auch 54 nehmen, glaube aber das ist nicht korrekt)
    3. Kann ich alle Spulen nacheinander in Reihe schalten, oder nur jede zweite in Reiheschalten? (wegen der Polung)
    4. Welcher Kupferlackdrahtdurchmesser wäre sinnvoll. (Ich wollte 0,5mm nehmen)

    zum Ziel:
    -es sollte zum Schluss wenigsten stabile 5V mit mind. 200-300mA rauskommen. (mehr natürlich auch gern )
    -Nachfolgende Elektronik ist noch nicht interessant. Überleg Ich mir nachdem ich weiß was rauskommt.

    Evtl. kann mir jemand mit seinen Erfahrungen helfen.

    Danke schon mal.

    mfG
    Mario

  2. #2
    Erfahrener Benutzer Roboter-Spezialist
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    Hi,

    ich selbst kann wenig dazu sagen.
    Aber vielleicht hilft Dir diese Reihe von youtube-Videos
    http://www.youtube.com/watch?v=6E3SrAaBrus

    das ist recht detailliert.
    Grüße,
    Crypi

  3. #3
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hi Crypti,

    und Danke für deine Antwort.

    Musste etwas schmunzeln als ich dein Link geöffnet hab.

    .. hab alle Teile schon 2mal angesehen ...

    Ist wirklich gut erklärt, daher hab ich auch etwa die Größe der Spulen aber das genaue Verhältnis und Anordnung der Magnete konnte ich leider nicht genau erkennen.

    Ich warte schon gespannt auf die Fortsetzung...

    Danke nochmal für deine Hilfe.

    mfG

    Mario

  4. #4
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    Hallo,

    ich habe nochmal zwei Bilder von meiner aktuellen Anordnung angehangen.
    Da sind 54 Spulen und 54 Magnete. Pro Spule hätte ich etwa Platz für ca. 40 Wicklungen.

    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Trettgenerator_01.jpg
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    Klicke auf die Grafik für eine größere Ansicht

Name:	Trettgenerator_02.jpg
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    mfG
    Mario

  5. #5
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    Bei der Zahl und Anordnung der Spulen hat man einige Freiheiten. Weniger als 54 Spulen machen eher keinen Sinn, weil da dann der Fluss in einer Spule hin und zurückgeht. Mehr als 54 Spulen (z.B. 81) könnte schon sinnvoll sein, um damit so eine Art Drehstrom (2,3 oder 5 Phasen) zu erzeugen - das hätte Vorteile bei der Gleichrichtung weil die Kondensatoren zum Glätten kleiner werden können. Außerdem hätte man weniger Rastmoment, weil nicht alle Spulen gleichzeitig rasten.

    Die Dicke des Drahtes und die entsprechende Zahl der Windungen legt die Spannung fest. Im Prinzip ließe sich das berechnen, aber dazu müsste man genaue Daten zum magnetischen Kreis haben, insbesondere dem Luftspalt. Einfacher ist da wohl eine kleine Testmessung mit einer gewickelten Spule.

  6. #6
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    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

  7. #7
    Erfahrener Benutzer Robotik Visionär
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    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.

  8. #8
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    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

  9. #9
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    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.

  10. #10
    Erfahrener Benutzer Fleißiges Mitglied
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    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

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