Hat jemand Lust auf eine kleine FEMM Simulation ?

[herbk]

Ekofun - mach doch mal den Messraum für die Energiedichte etwas breiter als die Magnete, je 1mm links und rechts..

[Bernd]

So jetzt habe ich mal die Frage weiter untersucht wo sich ein elektrisch gesehenes Optimum aus magnetischer Flussdichte und zur Verfügung stehenden Spulenvolumen ergibt.
Zu diesem Zweck habe ich mein "Hufeisenmodell" mit verschiedenen Luftspalten simuliert.

Nr. 1 hat 15mm Luftspalt und erreicht damit eine magnetische Flussdichte im Spulenbereich von 0,7T.




Beim nächsten Versuch war der Luftspalt 20mm groß und erzielte 0,62T




Weiter geht es mit 25mm Luftspalt und 0,56T





Zuletzt dann noch sagenhafte 30mm Luftspalt und immer noch 0,5Tesla.



Das Ergebnis finde ich sehr erstaunlich.
Bei Erweiterung des Luftspaltes um 100% auf jetzt stolze 3cm sinkt die magnetische Flussdichte in diesem Beispiel nur von 0,7 Tesla auf 0,5 Tesla, also nur um ca. 29%.
Diese 0,5 Tesla erzielt man übrigens auch wenn man die ursprünglichen 15mm Luftspalt aber nur einen Magneten (einseitig) verwendet.
Wenn die Kupfermenge und damit der Preis egal wäre, dann liefert die Version mit 30mm Luftspalt eindeutig die besten elektrischen Ergebnisse.


Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

ja genau,unter einen Pol,bezichungsweise unter zwei Pole(ist einPol)bei Dualgenis wie in Beispiel.Und das wird in Joul angegeben.I joul ist 1W.Aber nur bei rotierem.Bei 50 Hz haben wir dann Leistung des Genis.

So habe das verstanden.

Grüße

Ekofun

[vm]

Seit ihr euch da sicher?

Hier mal meine Pi mal Daumen Version:

Angenommen wir haben eine Spule welche folgende Werte mit sich bringt:

15mm Luftspalt ....10 Volt ...1 Ohm...0,7 T ...Drehzahl X

Ergibt bei 2 Amp P ges = 20 Watt

P verl= 4 Watt

P nutz=16 Watt

el. Wirkungsgrad 80%

........................................................................................................................................

30mm Luftspalt ...7,1 Volt ( 29% weniger )..0,5 Ohm (halber Widerstand da doppelter Raum zB 2 Drähte parallel)...0,5T....Drehzahl X

Ergibt bei 3 Amp P ges =21,3 Watt

P verl = 4,5 Watt

P nutz = 16,8 Watt

Wirkungsgrad 78%

Du brauchst die doppelte Kupfermenge für nichts

oder habe ich mich mal wieder verhauen ??

mfg.Volker

[Bernd]

Ich rechne mal über die mögliche Kurschlussleistung P = U²/R

Generator 1 mit 15mm Luftspalt = P = 10V²/1Ohm = 100 Watt

Generator 2 mit 30mm Luftspalt = P = 7,1V²/0,5Ohm = 100,8 Watt

Hmm.. scheint das du Recht hast. Oder machen wir einen Denkfehler ?

Funktioniert übrigens auch bei 10mm Luftspalt, auch da sind es gute 100 Watt.


Grüsse

Bernd

[herbk]

Hi Bernd
bei einer angenommenen Schenkelbreite von 14mm und einem Draht mit 0,5mm D bekomme ich diese Spannungs und Wiederstände.
Den Strom hab ich noch nicht implementiert, deshalb rechnet die Tabelle die W noch nicht aus...

[Bernd]

Bei Dir Herbert siegt der Generator mit dem grösseren Luftspalt, aber auch nur knapp und nur weil du bei beiden Luftspalten
korrekterweise jeweils 2mm abgezogen hast um den nutzbaren Spulenraum zu bestimmen und diese
2mm machen bei nur 15mm Luftspalt einen grösseren Anteil aus als bei 30mm.
Daher der leichte Vorteil für den Generator mit dem grösseren Luftspalt.

Das ist ja ein Ding das es im Grunde fast ganz egal zu sein scheint wie groß man den Luftspalt wählt, das Endergebnis
ist immer nahezu das gleiche. Beide Generatoren haben nahezu die gleiche maximale Abgabeleistung mit leichtem
Vorteil für den grösseren Luftspalt.
Das hätte ich nun, ohne nachzurechnen, nicht vermutet.


Grüsse

Bernd

[herbk]

Guten Morgen Bernd,

Das hätte ich nun, ohne nachzurechnen, nicht vermutet.

Ging mir genauso, aber eigentlich ist es logisch. Die beiden Werte verändern sich linear zueinander - was der Eine zunimmt, nimmt der andere ab. Die Differenz in % sieht nur deshalb so groß aus, weil wir einmal "von oben nach unten" und das andere Mal "von unten nach oben" haben.

[Bernd]

Es hat wohl damit zu tun das der Magnet gewissermassen eine bestimmte "Energiedichte" liefern kann, entweder
etwas "verdünnt" mit grossen Luftspalt oder konzentrierter mit kleinen Luftspalt.
Die mögliche nutzbare Kupfermenge im Luftspalt schwankt dazu umgekehrt proportional und sorgt dafür das die erzielbare Leistung immer die gleiche bleibt.

Das ist eine überaus interessante Erkenntnis und erspart einem viele Überlegungen zur Dimensionierung des Luftspaltes.
Warum sind wir da nicht früher drauf gekommen ? Sowas kann man im Netz auch nirgendwo nachlesen, das muss in unsere Grundlagen rein.

Kleinere Luftspaltmaße haben allerdings den Nachteil das bei ihnen überproportional viel dafür drauf geht das ja
immer ein nutzloser Luftspalt zwischen Magnetscheibe und Stator verbleiben muss.

Das eben gelernte erinnert mich an die Tatsache das auch die Dicke der Kupferdrähte (Wirbelstromeffekte mal nicht berücksichtigt)
ebenfalls egal ist für das Leistungsprodukt das der Generator erzeugen kann. Viele dünne Drähte mit hoher Spannung und kleinem Strom
ergeben genau die gleiche mögliche Leistung wie wenige dicke Drähte mit hohen Strom, bei gleicher Kupfermenge. Das Ergebnis bleibt das gleiche.
Mit der Dimensionierung des Luftspaltes verhält es sich ganz ähnlich.

Manchmal sind die Dinge viel einfacher als man sie vermutet.


Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

habe noch probeweise ene Simu gemacht mit 2 solche Magneten aufeinander geklebt so haben wir ein Magnet:40 x 40 x 30mm. Flußdichte ist 0,894 T in Luftspalt von 15 mm und Energiedichte ist 7,1 Joul in Luftspalt.Hier di Simu:

Bernd 12 Energidichte eines Pol.jpg (275.02 KiB) 7553-mal betrachtet

Bernd 12 Lsp 15mm Fe 13mmdick.jpg (279.72 KiB) 7553-mal betrachtet

So ein Geni mit 12 Magneten pro Scheibe macht ca 4,2KW Brutto nur am Rande bemerkt.

@Herbk Wenn ich Raum von Luftspalt um 1mm rund um den Magneten verendere ist Wert kleiner.

Grüße

Ekofun