C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

gemeinsame Forenentwicklung eines Rotorprofils

Beitragvon wolfgang » Do 29. Jan 2015, 15:35

herbk hat geschrieben:Hi Wolfgang,
für den Geni bist Du im Moment vollkommen auf der falschen Fährte.... ließ dich mal noch ein wenig durch's Geni Forum. ;)
Möchtest Du Dein Windrad deutlich vergrößern? Wenn nein: im Moment hast Du etwa 1m°2 Windradfläche, was (sehr optimistsch geschätzt) bei 10m/s Wind eine Ernte von 100W ermöglicht.
Mehr muss Der Geni den Du anbaust auch nicht bringen - Energie die nicht im Wind stekt kann man auch nicht ernten.
Du denkst irgendwo an 26 bis 30mm Luftspalt - das ist absolut daneben. Der Luftspalt muss immer so knapp wie möglich gehalten werden. Je größer der Luftspalt, desto stärker müssen die Magnete sein damit überhaupt noch ein wenig Magnetfluss da ist.
Die Spulen überlapperei ist bringt in dieser Leistungsklasse außer vieeeel Aufwand gar nichts. zumindet nichts was Du mit einem "richtigen" Dualscheibengeni mit viel weniger Aufwand erreichen kannst.
Für was hast Du die Eisenstücke in die Spulenlöcher gepackt? Die sind der Hauptgrund (denke ich) dass das Teil erst so spät anläuft..
Für einen 100W bei 200U/min Geni braucht man nicht so viel. 40x10x5er Neos kosten (ab 25 Stk) 1,2 Euros das Stück, damit, und einem vernünftigen Geniaufbau, sollten sich die 100W bei 10m/s Wind weit kostengünstiger machen lassen als mit dem was Du oben gezeigt hast.

Hallo Herbert,
die Vergrößerung ist von jetzt D=81cm und H=96cm auf D=95cm und H=120cm. Da ich 15mm hohe Magnete N45 einsetzen möchte,könnte der Luftspalt 2-fache Magnethöhe betragen. Aus dem Kleinwindanlagen-Forum (kwaf) zitiert:
Betreff: Auszüge aus: Einige Tests zum Scheibengenerator - Gepostet: 27.06.2009 - 19:04 Uhr
… Je hochohmiger der Generator ist, desto mehr bedarf es seiner Kühlung …
Um den Innenwiderstand möglichst klein zu halten gibt es mehrere Möglichkeiten:
1. Dicken Wickeldraht verwenden (bei sonst gleicher Anzahl der Spulen und Windungen)
2. Polzahl erhöhen ( erfordert weniger Kupfermasse )
3. Dreieck-Schaltung verwenden (mehr Windungen und dickerer Draht)
Alle diese Aspekte haben den Nachteil, dass sie entweder den Durchmesser der Generators stark vergrößern (ebenso wie die Herabsenkung der Ladebeginndrehzahl je nach SLZ) und /oder einen recht großen Luftspalt zwischen den Magneten erfordern.
Vor allem die Sache mit dem Luftspalt hat mir keine Ruhe gelassen.
Da kamen mir verschiedene Faustformeln und Tipps zu Ohren die ich nun auf ihren Wahrheitsgrad untersucht habe:
1. Möglichst starke Magnete verwenden und diese möglichst dicht zusammen (kleiner Luftspalt)
2. Luftspalt zwischen den Magneten der Rotorplatten soll nicht größer sein als Magnetdicke + 20%
3. Luftspaltoptimum liegt im Bereich der doppelten Magnetdicke
Vor allem Punkt 3 scheint utopisch. Bei Magneten mit einer Höhe von 1,5 cm ergäbe das demnach einen Luftspalt von 3 cm! den man als Optimum betrachten solle. Dazu habe ich einige Simulationen durchgeführt in denen ich einen Teil des geplanten Scheibengenerators in einem entsprechenden Simulationsprogramm aufgezeichnet und die Flussdichten zwischen den Magneten bei verschiedenen Abständen gemessen habe.
Im Bild unten kann man den Versuchsaufbau des Beispieles erkennen. Die Magnete haben die Abmaße LxBxH= 4cm x 4cm x 1,5cm.
Die Eisenscheiben auf denen die Magnete (N52) angeordnet sind haben eine Stärke von 10mm.
Der Abstand zwischen den einzelnen Magneten entspricht hier ihrer Breite, also ebenfalls 4 cm.
Ich habe nun mit einem Luftspalt von 45! mm begonnen und ihn in 5mm Schritten verringert wobei ich die Flussdichten notiert habe. Das Ergebnis stellt sich wie folgt dar:
Luftspalt ( mm ) Flussdichte ( T )
45.................................0,45
35.................................0,53
30.................................0,7
25.................................0,8
20.................................0,88
15.................................0,93
10.................................0,96
5..................................1,0
Hier lässt sich nun leicht erkennen was auch mir vorher so nicht bewusst war:
Doppelte Magnetdicke bzw. halbe Luftspaltbreite heißt NICHT doppelte Flussdichte. Je näher man die Magnete zusammenrückt, desto (wesentlich) überproportional geringer wird also der für die Einbringung der Wicklungen zur Verfügung stehende Luftspalt im Verhältnis zur nur schwach ansteigenden Flussdichte.
Es ist also in vielen Fällen unnötig, extrem dicke und damit teure Magnete zu verwenden wenn der Luftspalt ohnehin sehr klein bleiben soll (da z.B. bei hohen SLZ nicht derartig viel benötigt wird).
Stattdessen ist es meiner Meinung nach sinnvoller, den Luftspalt relativ groß zu halten und dafür dickeren Draht zu verwenden um den oben genannten Innenwiderstand möglichst klein zu halten.
In diesem Beispiel liegt das Optimum meiner Meinung nach zwischen 35 und 30 mm Spaltbreite. Bei unter 25 mm Breite wird das Verhältnis von Flussdichtenerhöhung zu Luftspaltverringerung bereits recht ungünstig (uneffektiv). Bei über 35 mm Luftspalt entspricht dieser schon fast dem Abstand der Magnete auf einer Rotorscheibe und in der Simulation konnte man klar erkennen, dass ein Teil der Feldlinien zwischen 2 benachbarten Magneten auf ein und derselben Rotorscheibe verlief. Da Ergebnis ist eine dadurch verringerte Flussdichte zwischen den Magneten zweier gegenüberliegender Rotorscheiben- also sehr ungünstig.
Bei 35 mm Abstand konnte man außerdem schon ansatzweise erkennen, dass die Flussdichte zwischen den Magneten nicht mehr einheitlich war und zur Mitte hin abnahm. Auch das ist sicherlich nicht günstig.
Darum empfinde ich in diesem Beispiel 30 mm Luftspalt als die beste Größe, womit sich die 3. oben genannte Faustformel zu bestätigen scheint.
Gruß Max

hat o.g. keine Gültigkeit mehr?
Die Eisenstücke habe ich zur Leistungsverbesserung des Ferritgenis in die Spulenlöcher gepackt, nach zulesen im kwaf (Zitat):
Betreff: Doch bisschen Eisen ? insbes. für Widerstandsläufer - Gepostet: 11.10.2011 - 22:16 Uhr
Betreff: Sonderbare Polverhältnisse – Gepostet: 09.12.2012 – 23:32 Uhr
… Ferrit-Anwendungen werden eigentlich nur mit Eisen sinnvoll.
Grüße vom Windfried

Die Eisenstücke waren nicht die Hauptursache für das späte Anlaufen, sondern die zu straffe Spannrolle und der zu steife Rippenriemen, denn ohne die Übersetzung läuft die Anlage aus dem Stand bei 1,2ms Wind an und einmal in Rotation tritt auch bei 0,5 ms kein Stillstand ein. Das Rastmoment ist kaum bemerkbar.
MfG
wolfgang
 
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 3

Beitragvon wolfgang » Do 29. Jan 2015, 15:46

von Ekofun
Hallo Wolfgang,
habe Dir für Deine Projekt mit 16 Magneten einige Simulazionen gemacht,einmal mit Neos 50x20x5mm und das gleiche mit Ferriten,dann kannst Du Unterschied sehen.
Um 10mm höhe zu bekommen sind 2 Magneten aufeinander geklebt und so gezeichnet.Ein Magnet,N38 kostet 2,73 Euro ab eine Abnahme von 250 Stück.Brauchst Du nur 64 Stück,dann sind die aber teuerer.
Mit Neos kann Geni ca 600 W geben wenn auch richtige Wind da ist.


Hallo Ekofun,
vielen Dank für Dein Bemühen, machst Dir ja richtig Arbeit.
Mfg
wolfgang
 
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon herbk » Do 29. Jan 2015, 16:27

Hi Wolfgang,
die posts von Windfried waren einer der Gründe weshalb ich das kleinwindanlagen Forum ganz schnell nicht mehr besucht habe. Und ich glaube Du machst Dich hier im Forum nicht sehr beliebt wenn Du Texte von ihm hier zitierst... ;)

Ich verlasse mich da lieber auf Simus mit FEMM, die Werte die ich da ablese und einer Berechnung mit Formeln die ich nachvollziehen kann... ;)
Gruß Herbert
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon Ekofun » Do 29. Jan 2015, 17:51

Hallo zusammen,

so jetzt bin aber gespant,ich mache mit FEEM gleiche Simus wie in klein Forum,nicht alle aber zwei genügen,wen War ist dann soll ich gleiche Werte bekommen,oder? Ich glaube es nicht.

Grüße

Ekofun
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon wolfgang » Do 29. Jan 2015, 17:56

herbk hat geschrieben:Hi Wolfgang,
die posts von Windfried waren einer der Gründe weshalb ich das kleinwindanlagen Forum ganz schnell nicht mehr besucht habe. Und ich glaube Du machst Dich hier im Forum nicht sehr beliebt wenn Du Texte von ihm hier zitierst... ;)

Ich verlasse mich da lieber auf Simus mit FEMM, die Werte die ich da ablese und einer Berechnung mit Formeln die ich nachvollziehen kann... ;)

Hi Herbert,
OK, wußte ich nicht. Hab nur bemerkt, daß wohl zwischen beiden Foren gewisse Spannungen bestehen. Werde mich in Zukunft da raushalten. :|
MfG
wolfgang
 
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon wolfgang » Do 29. Jan 2015, 18:17

von Bernd
Was ich nicht verstehe ist das du z.B. schreibst du hättest Dir als Generator einen Dual Scheibengenerator vorgestellt.
Der ist doch aber schon fertig?

Hallo Bernd,
Ja, aber nur als kleine Testversion mit Ferritmagneten 40x25x10mm und nur 2mm Rückschlußscheiben und Direktantrieb.
Wie bist du denn auf diese zweilagige Anordnung der Spulen gekommen ? Welchen Vorteil versprichst du Dir ?en.
Ich mach mir Gedanken mehr Kupfer einzubauen. Ist im Augenblick auch nur so ein Ansatz. - Brainstorming. :roll:
Du hast ihn zweilagig aufgebaut.
Du hast 16 Magnete und zwölf Spulen pro Lage verwendet.
Das ist das typische 4:3 Verhältnis aus Magneten und Spulen verwendet, soweit richtig, allerdings je Lage!
Das heisst das sich in jeder Lage ein 120 Grad Phasenversatz in den Phasenspulen der jeweiligen Lage ausbildet.
Beide Lagen sind aber gegeneinander versetzt. Das ergibt auch wieder ein Phasenversatz zwischen den Spulen beider Lagen.
Trotzdem verschaltest du Spulen von zwei Lagen miteinander.
Darüber muss ich erst mal nachdenken.
Hat Dir jemand bei dem Generator geholfen?

Nein.
Vielen Dank Bernd für Dein Bemühen
MfG
wolfgang
 
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon Bernd » Do 29. Jan 2015, 20:10

Herbert deine Meinung zu einem der Moderatoren im anderen Forum gefällt mir aber trotzdem:
Doch natürlich kann man auf Berichte im anderen Forum verlinken und auch Teile zitieren.
Wenn das stimmt was dort zu lesen ist hilft das ja allen. Wenn nicht wird es richtig gestellt. :)

Allerdings sollte ein Zitat auch als solches gut erkenntlich sein, das geht an Wolffang. Oben wurde vieles einfach hintereinander weg geschrieben
so das man gar nicht mehr zwischen dem unterscheiden kann was zitiert wurde und was nicht.

Für Kommentare zu den Postings anderer gilt das gleiche. Man muss schon zweifelsfrei unterscheiden können was wer schrieb sonst wird es unübersichtlich!


Grüsse

Bernd
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon Ekofun » Do 29. Jan 2015, 20:15

Hallo zusammen,

bei 35mm Lsp habe 0,45 T zu 0,53 T in KF
bei 30mm Lsp habe 0,51 T zu 0,70 T in KF

KF 40x40x15 Lsp = 35mm.jpg
KF 40x40x15 Lsp = 35mm.jpg (424.12 KiB) 2106-mal betrachtet


Denke das Werte sprechen für sich, bei 35mm Lsp nicht viel gemogelt aber in nechsste.....

KF1 Lsp = 30mm.jpg
KF1 Lsp = 30mm.jpg (401.84 KiB) 2106-mal betrachtet


Grüße

Ekofun
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon Bernd » Do 29. Jan 2015, 20:20

Ekofun hattest du N52 Magnetmaterial bei deiner Simulation eingesetzt ?

Man muss dem zitierten Autor aus dem Kleinwindforum zu gute halten das das Geschriebene 6 Jahre alt ist.
Heute hat sicher auch der Max andere Erkenntnisse.
Ich nehme an das er damals die Formel zur Berechnung verwendete die auch in dem Scheibengeneratortool zum Einsatz kommt.
Diese berechnet ja immer deutlich mehr Flussdichte als FEMM.


Grüsse

Bernd
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Re: C-Rotor mit Mittelsäule Teil 1

Beitragvon Ekofun » Do 29. Jan 2015, 20:29

Dann Tool anwenden mit Vorsicht(Windungen sind auch nicht genau) und für Flußdichte FEEM nehmen. :?

Grüße

Ekofun
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