Klauenpolgenerator

[Bernd]

Jo die gemessenen 4,2 cm war der durchschnittliche Feldlinienweg in einer Klaue bis Spulenmitte.
Der Eisenkreis von einem Pol zum anderen wären dann 8,4 cm.
Beim Trafo müsste man vergleichsweise den Umfang in der Mitte des Eisenkerns rechnen.
Habe hier große Trafos die einen Eisenweg von sicher 30cm und mehr haben und die übertragen
richtig Leistung.

Mit dem magnetischen Widerstand eines Materials wie Eisen verhält es sich vermutlich genauso wie mit dem elektrischen Widerstand
einer Kupferleitung. Je dünner diese ist, je länger sie ist und je geringer ihr Querschnitt ist, desto grösser ist ihr Widerstand.
Mit anderen Worte kann eine Leitung verlustarm sehr lang sein wenn sie sehr dick ist.
Ich denke das gilt ebenso für magnetische Leiter wie z.B. Eisen.
Erhöht man den Eisenquerschnitt kann man sich auch einen längeren Flussweg leisten.

Lange Eisenwege würde den magnetischen Fluss auf keine sehr hohen Werte ansteigen lassen.
Die Folge dürfte eine geringe Induktionsspannung sein, aber nach meinem Verständnis kein Leistungsknick.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Bernd,

Kleine Querschnitt,zimliche Weg: weill zu wenig Eisen(und keine Materialkönntnise) kann Sätigung auch vorkommen,sage kann,ist eine gedanke.
Aber wenn Eisen in Sätigung kommt geht Leistung ab,wird kleiner.Steht im Buch auch so was,und da könnten Ursachen verstekt sein.

Induktivität ist es nicht,glaube fest dran,Sombrero hat es bewiese,oder?

Grüße

Ekofun

[sombrero]

Hallo Bernd,
Der Nabendynamo den wir hier besprechen ist doch ein Klauenpol Gen. Selbst wenn man ihn anders konstruiert, so bleibt die zentral liegende Spule doch immer erhalten. Entweder als Statorspule
wie beim Nabendynamo oder als Erregerspule (Gleichstrom) wie bei der Kfz LiMa.
Zu der Spule zeigen dann die Klauen. Dieser magn. Weg von den Magneten am Rand zu der Spule in der Mitte ist immer größer als der magn. Weg beim Doppelscheiben Gen. Bei dem spielt sich
alles immer nur am Rande ab, mit kurzen Wegen für das magn. Wechselfeld.
Darin liegt begründet, daß der Eisenweg lang, demzufolge der Eisenquerschnitt klein, der magn. Flußzunahme und Leistungszunahme beendet ist. Das ist der Fall beim Klauenpol Gen.
Man kann da auch nicht den Eisenquerschnitt weiter vergrößern, denn es gibt da nur ein bestimmtes Volumen zu verbauen. Und die Klauenabstände müssen auch stimmen.
Zu langer Eisenweg ist in der Wirkung gleich einem zu kleinen Eisenquerschnitt. d.h. magn. Fluß geht abwärts.
Ich sehe mir ja die Messungen an, vielleicht kommt dabei heraus, daß er doch ordentlich Leistung abgibt. Dann ist es ganz prima. Ich sage nur das ich daran nicht glaube. Aber wo werde ich
das behaupten. Manches in der Technik kann und muß man auch gefühlsmäßig erfassen. Andere Messungen werden uns hoffentlich weiterbringen.
Die heutigen KfZ Lichtmaschinen sind Klauenpol Gen. und bringen 700 Watt. Aber da gibt es einen kleinen Unterschied. Da können die Klauen aus massiv Eisen sein, denn sie leiten
das magn. Gleichfeld. Bei unserem Naben Gen. aber das magn. Wechselfeld. Das ist ein wichtiger Unterschied. Und in dem Stator der LiMa sind die Wege des magn. Wechselfeldes sehr kurz.
Laß uns jetzt nicht von der Antriebsleistung einer Kfz LiMa reden. Und daher die 700 Watt. Damit wären wir dann weg vom Thema.

mfG Peter Sombrero

[windstav]

Hallo,

auf die Gefahr hin , dass es am Thema vorbei ist, möchte ich doch eine Frage ausdrücken.

Welche Leistung könnte ein Naben-Dynamo liefern , wenn wir die zentrale Spule unter Strom setzen und außen herum Spulen Platzieren, also wie bei einer Lima. Mit Schleifringen ließe sich das machen.

Gruß
Stav

[Bernd]

Darin liegt begründet, daß der Eisenweg lang, demzufolge der Eisenquerschnitt klein, der magn. Flußzunahme und Leistungszunahme beendet ist

Der Satz ist in sich nicht stimmig.
Weil ein Eisenweg lang ist (ist er aber ja nicht mal) muss sein Querschnitt nicht notgedrungen klein sein. Das eine schliesst ja das andere ja nicht aus.
Wenn du die Länge von Feldlinienstrecken in der gesamten Elektromechanik mit denen im Scheibengenerator vergleichst, wirst du feststellen das der
Scheibengenerator fast immer den kürzesten Weg bietet. Es geht aber gar nicht darum "den Generator mit dem kürzesten Flussweg" zu bauen,
das war nicht Ziel dieses Threads. Mit Scheibengeneratoren haben wir uns ja auch schon ausführlich beschäftigt und niemand bezweifelt deren Qualitäten.
Ferritkerne in den Spulen eines Scheibengenerators sind ein sehr interessantes Thema für das man einen neuen Thread aufmachen könnte.
Ich würde mich freuen wenn sich jemand dessen annimmt.

Man kann da auch nicht den Eisenquerschnitt weiter vergrößern, denn es gibt da nur ein bestimmtes Volumen zu verbauen

Beim Nabendynamo sicher nicht, aber wir wollten ja auch deutlich grösser bauen.

Aber da gibt es einen kleinen Unterschied. Da können die Klauen aus massiv Eisen sein, denn sie leiten
das magn. Gleichfeld. Bei unserem Naben Gen. aber das magn. Wechselfeld. Das ist ein wichtiger Unterschied

Das ist richtig, dennoch müssen auch dort die Feldlinien in den Klauen den von Dir so empfundenen "langen Weg" hinter sich bringen um von der Spule
nach aussen bis in die Klauenspitzen zu gelangen. Für die Weiterleitung und Höhe eines magnetischen Flusses, dem Querschnitt des Materials etc.
herrschen also vergleichbare Verhältnisse, nur das das Feld nicht wechselt, weswegen die Klauen dort massiv sein können.

Und in dem Stator der LiMa sind die Wege des magn. Wechselfeldes sehr kurz.

Man könnte auch sagen, die Wege im Statoreisen kommen zum dem Flussweg innerhalb des Klauenrotors der Lichtmaschine zusätzlich noch hinzu.
Und wenn die Klauen nicht in der Lage wären durch "zu geringen Querschnitt und zu lange Eisenwege" genug Fluss aus der Spule
in ihrer Mitte bis in den Stator und durch ihn hindurch zu befördern, dann würde so eine Lichtmaschine niemals diese Leistung erbingen können.
Du siehst, das Klauengebilde in der Mitte der Lichtmaschine muss auch dort sehr viel Fluss durch sich hindurch leiten können.
Wenn es der Klauenanteil dort kann, dann könnten wir das bei unserem Klauenanteil eigentlich auch, wenn auch bei uns durch die nötige
Wirbelstromverhinderung etwas umtändlicher. Dafür gibt dann bei uns dann keine Schleifringe.

Der magnetische Fluss selbst hat nach meinem Verständnis keinen direkten Einfluss auf die Formgebung(!) einer Leistungskurve sondern nur auf ihre Steilheit.
Die Höhe des magnetischen Flusses bestimmt die Höhe der induzierten Spannung und damit bei welcher Drehzahl schon wieviel Spannung generiert wird.
Andere Faktoren sind es die zu einem Knick in der Kurve führen können, beispielsweise die Sättigung des Materials, dem einer langer Eisenweg durch
Reduktion der Flusshöhe durch dessen magnetischen Widerstand aber sogar eher noch entgegen steht. Eine andere Option ist ein magnetischer Bypass.
Ganz viel bleibt nicht mehr übrig.

Ob sich jeder Klauenpolgenerator zwangsläufig so verhalten muss wie der kleine Nabendynamo ist bisher absolut nicht erwiesen.
Guckt man sich die Abläufe in einer Lichtmaschine etwas näher an, siehe oben, erhält man einen gegenteiligen Eindruck.

P.S.
Übrigens das das Rückschlusseisen zwischen Magneten oder die Klauen der Lichtmaschine, aufgrund des sich nicht umpolenden Magnetfeldes,
keinen Ummagentisierungsverlusten unterliegt ist ein Trugschluss ! Auch ein an- und abschwellendes Magnetfeld erzeugt Verluste im Eisen.
Zum An- und Abschwellen kommt es im Eisen immer dann wenn die Magneten über Eisenkerne hinwegfahren, wodurch sich der Fluss dann auch
im Rückschlusseisen erhöht, und dann wenn quasi zwischen den Spulenpolen sie sich "durch die Luft" bewegen, was zu einer Abschwächung des
Flusses im gesamten System und auch im Rückschlusseisen führt.
Dieser Effekt führt z.B. dazu das das Rückschlusseisen bei starken Außenläufern im Modellbaubereich durchaus mal sehr heiss werden kann.

Die starke Anschrägung der Klauen des Klauenpolläufers der Lichtmaschine hat nach meiner Einschätzung daher vermutlich den Grund das man ein
zu starkes An- und Abschwellen des Flusses durch "abruppte " Flusswechsel zwischen den Nuten und damit eine Erhitzung des Massivmaterials verhindern will.

Grüsse

Bernd

[Bernd]

Welche Leistung könnte ein Naben-Dynamo liefern , wenn wir die zentrale Spule unter Strom setzen und außen herum Spulen Platzieren,
also wie bei einer Lima. Mit Schleifringen ließe sich das machen.

Aus meinem Verständnis heraus sollte die mögliche Leistung etwa gleich hoch sein denn die Eisenwege durch die der Fluss muss sind die gleichen.
Vielleicht liegt es wirklich nur am mangelnden Eisenquerschnitt das es zu dem blöden Knick kommt.

Grüsse

Bernd

[Ekofun]

Hallo Windstaw,

habe ein Magnet auf Wage gestellt, 50 gr eingestellt,dann mit anderen Magneten über denn gehalten,nach ca 2,5 cm Luftspalt wurde 50grerreicht.1,5 Kg ca 2mm Luftspalt.

Ich konnte nicht richtig messen weill ganze Wage wackelte hin und her aber die Werte konnten in den Maßen sich bewegen.

Glaube die zichen sich sterkär an als si sich abstossen,ist aber warscheinlich Trugschein.

Grüße

Ekofun

[windstav]

Hallo Ekofun,
danke für den Versuch.
Gruß
stav

[sombrero]

Hallo Windstaw und Bernd,

Du kannst da nicht den Eisenquerschnitt erhöhen. Wir gehen doch von einer bestimmten Generatorgröße aus, also von einem bestimmten Volumen.
Wenn der Eisenweg schon lang ist, dann ist dafür schon mal etwas mehr Volumen sozusagen verbraucht worden.
Nun entsprechend den Eisenquerschnitt zu erhöhen ist als Idee sehr gut, aber unmöglich. Denn der Gen. würde nun in seinen Ausmaßen größer werden. Wir haben aber nur ein bestimmtes Bauvolumen zur Verfügung. Mehr gibt es nicht. Davon gehen wir ja aus.
Zum Thema Rückschlußeisen und dessen Erwärmung:
Du hast in dem Punkt Recht. Es ergibt sich im Eisen des Gleichfeldes auch eine magn. Flußschwankung. Das ist aber keine Umpolung des Feldes, sondern ein auf u. ab durch die
Beeinflussung des daneben liegenden Wechselfeldes des Stators. Das Wechselfeld reitet auf dem Gleichfeld. So wie eine eine Wechselspannung von z.B. 15 Volt einer Gleichspannung von
90 Volt überlagert sein kann. Bei größeren Gleichstrommotoren und-generatoren wird deshalb direkt am Luftspalt auch geblechtes Eisen verwendet. Oder es wird sogar der ganze Polschuh
aus lamellierem Eisen gefertigt. Es vermindert diesen Verlust auch etwas.
Zu Windstaws Frage:
Bei der KfZ Li Ma wird die zentrale Spule für Gleichstrom benutzt. Aber der Stator ist und muß unbedingt geblecht sein sein. Das ist eigentlich ein fertiger Klauenpol Gen.
Wenn es einem gelingt den Rotor irgenwie mit Festmagneten zu bestücken. Oder mit einem Magneten in der Mitte. Dazu noch eine andere Wicklung, mit z.B. 5facher Windungszahl u. 1/5 Drahtquerschnitt.
Dann hatte man den Gen. etwas angepasst an die niedrigen Drehzahlen des Windrades. Er würde danach vielleicht bei 200 U/min anfangen zu laden statt bei 1000 U/min.
Ich bin nicht sicher, aber Rastmoment ist bei dieser Art Stator auch nicht vorhanden.
Eine grobe Schätzung 12Volt 3Ampere würde etwa herauskommen.

mfG Peter Sombrero

[Ekofun]

Hallo Peter,

Nabendinamo kann man größer machen wenn man ganz neue Maße einsezt und neue Teile anfertigt wie z.B. Manfred das macht.So kann dann Querschnit von Krallen größer machen wie man will,ganze Geni wird dan 3 bis ..... mal größer.Das ist dann nicht für Fahrad sonder für Windrad.

Das ist aber nicht für alle möglich,mann musste komplete Werkstat haben wie Manfred,er zaubert Sachen wie eine Fabrik, und ich bin immer wieder am Stauen wie er das schaft.

Uns geht jetzt nur um das Geheimnis der Leistungsknick zu endecken.Induktivität ist es nicht,hast Du bewiesen,dann bleibt nur noch Querschnit und Material.Kleine Querschnitte kommen in Sätigung früher als große,und es ist nicht egal vom welchen Material(Legierung) die gemacht wurden.
Bei Lima sind Klauen vom Stal,so steht es in Broschüre vom Bosch,und man könte Ausrechnen über H (Feldstärke) die Flußdichte die von Kralen herauskommt(B(T) = micro * H; Micro = Micro 0 * micro r),dann werden Sie sehn wiso Lima große Leistung hat,sie ist aber ganz anderes gebaut,bei diese Bauweise wie Nabengeni bin sicher ,hätte keine große Leistung.

Wir wollen Grund des Knicks erfahren,dann ist alle halb so schwer.Eine Grund were noch Beipas vom Bernd,habe das aber noch nicht verstanden was und wie es zu Beipas kommt.So,ander Gründe fahllen mir nicht mehr ein,es kann gut sein das vom jeden etwas drin stekt und alles zusammen macht diese Knick.

Zum Beispiel was were wenn Kern(runde Klotz) vom Eisen(ST32)gemacht wird oder von Trafoblech kreise ausschneiden und zusammen kleben um Wirbelströme zu mindern.Also in diesem besonderen Fall kann man Geheimnis nur mit Versuchen lösen,leider habe keine Möglichkeit etwas mitmachen,sonst werde schon am basteln,keine Werkzeug.

Grüße

Ekofun