Ölfass Savonius

[Ölfinger]

Also in dem ersten Link stand auch expilizid drin, dass der Durchmesser sich auf den Draht bezieht und für die Wicklung die Isolierung zugerechnet werden muss:

HINWEIS !
Gemäß einschlägigen technischen Normen bezieht sich die Angabe der Durchmesser bei Kupfer-Lackdrähten immer auf den blanken Kupferdraht ohne Lackauftrag. Der Drahtdurchmesser mit Lackauftrag ist somit immer ca. 5-6 Hundertstel mm größer als die Angabe.

So jetzt bin ich dabei die Spulen schonmal zu entwerfen, also das Joch soll genau so gross sein wie der Magnet?
Also ergiebt sich doch bei 8mm Wickelbreite eine Gesammtbreite von 10mm+2 x 8mm also b= 26 mm
und als Länge von 40mm + 2 x 8 mm = l=56mm
Der Radius in den Biegungen liegt bei der Hälfte der Breite also 4mm und die mittlere Länge ist dann 40mm+2*4mm , Breite 10mm+2*4mm / 4mm weil ich ja die mittlere Windungslänge will,Aussen zwar länger , aber innen kürzer, das kompensiert sich
daraus also eine Windungslänge von L= 2xb + 2xl +pi x r
also 2*18mm + 2*48mm + 3,14*4= 144mm.
(Ja, ich weiss, Eko hatte das am Anfang auch schonmal vorgerechnet kam aber auf 12 cm, daher hier nochmal die Frage ob innen 10 x 40 mm freibleiben sollen als Spulenjoch)

Und wenn ich 18 Spulen im Kreis lege liegt der innere Durchmesser auf der Spulen bei 255mm abzüglich der inneren Spulenlänge plus der inneren Windung , die äussere liegt ja ausserhalb der Eisenscheiben.

Ich hab jetzt auch mal das ganze gefotoshoppert,so wird dann wohl die Spulenaufteilung

um etwas anzugeben auch die alten Normfarben für R,S und T genommen, gemeint sind also die 3 Phasen L1-3

18 Spulen Kopie.jpg (248.34 KiB) 10661-mal betrachtet

[Ekofun]

Hallo Ölli,

Spulen loch ist wie Magnet. Also 2 * 40mm + 2 * 10 mm = 100 mm.Dann kommen die Schenkel. Habe gerechnet mit 9 mm breite. Hälfte davon ist 4,5 mm(mittlere Länge). Dann 4,5 mm * 3,14 = 14,13 mm. Dann ist1 Wdg = 114,1 mm.Habe auf 120 mm aufgerundet.Aber 2 cm mehr bei 44 Wdg und 6 Spulen machen 5,28 m Draht mehr pro Fase.Nun welche Rechnung ist genau kann nicht sagen so steht in Buch.Werde sie aufsuchen und mache Fotos davon.Wenn Du meinst das 14 cm pro Wdg sind dann mache es so.Mach zuerst eine Spule dann siehst Du es.
Es kommt auch darauf an wie die Wicklung ist,je feiner und glechmässiger er ist um so kürzer ist die Drahtlänge,oder?

Grüße

Ekofun

[herbk]

Hi Ekofun,
guck mal auf Seite 3 des gleichen Threads...

Hi Öli,
Das Spulenloch darfst Du genau 40x10 machen und die Ecken mit r1,5 Abrunden (bei 0,5er Draht). Meine Spulen werden immer ein Wenig leichter als vorausberechnet (aber ich betreibe da auch ein wenig Aufwand... siehe Thread "anders rum Geni...)
Das die Magnete evtl. ein Wenig über die Rundungen streichen macht nichts, ich konnte selbst bei nur 38mm Spulenloch nicht mal mit dem Oszi einen Unterschied messen.
Auf Deiner Zeichnung sind die Spulen außen zu Eckig, die werden (tatsächlich) runder und Du hast dadurch auch mehr Abstand. Miss mal Deine (gezeichneten) Spulen in der Ecke nach, da ist sie deutlich breiterals 8mm, wird sie aber nicht. Wenn Du ordentlich arbeitest, werden die Spulen nicht breiter als vorausberechnet - meine auf 7mm berechneten Spulenschenkel sind alle nur 6,6 bis 6,8mm breit geworden.
Ich gehe in der Kalkulation (mach sie heute Abend...) von 9,5mm Schenkelbreite aus, wir brauchen jede Windung.

[Ölfinger]

Das ist es ja mit dem Wickeln, sollte schon schön gleichmässig sein. Das wird ja auch ziemlich eng,
Scheibendurchmesser von 255 minus 2 mal dem Rest der Spulen die nicht überstehen ist 40mm plus der unteren Quer (wie heisst denn das, eben nicht der Schenkel) also nochmal 8mm,
also bleibt dort ein Durchmesser von 159mm also ein Umfang 499mm;
in 18 Teile zerlegt bleiben also 27,7mm bei einer Spulenbreite von 26mm.

nun gut, dann passt das doch grade eben mit 8,5 mm, oder gar etwas mehr.
Man, wat ne Rechnerei
(hatte mich ja auch öfter verrechnet zwischendurch)

Nun, probieren wird wohl nicht ausbleiben.
Wie wickelt ihr eigentlich die Spulen?
Also dass ich einen Holzkäfig dafür bauen muss ist klar, aber in der Drehbank wickeln ist wohl doch etwas brutal, ausser ich könnte den Motor sanft anlaufen lassen
und im idealfall auch nach den vorgegebenen Umdrehungen abschalten.
Zumindest muss ich aber ein Zählwerk bauen, selbst wenn ich mir eine Handkurbel baue.

[Ekofun]

Hallo Ölli,

habe keine Zählwerk,ich zähle sie einfac,1 ,2, 3, und so weiter.Bin alein und kann mich keine ablenken vom Arbeit.Und es ist nicht viel nur biss 40 Wdg im Durchschnitt.

Beo Trafo waren es 656 Wdg für sek. wenn ich mich richtig erinere.Auch so gezählt.Bei Pausen,aufgeschrieben und danach weiter.
Es geht alles,nur die Ruhe.

Grüße

Ekofun

[herbk]

Guten Morgen Öli,
zur möglichen Spulengröße spare ich mir die Rechnerei. Am CAD eine Scheibe mit den passenden Maßen zeichnen, eine Spule darauf platzieren und dann der Software sagen "18 am Umfang verteilen". - so ist auch die Zeichnung weiter vorn im Thread entstanden.
Wenn die Spulen zu groß sind sagt das Programm "geht nicht".

Ich wickle in der Drehbank, habe aber nur eine ganz kleine mit stufenloser Drehzahlregelung, da geht das gut. Ich habe mir einen Stückzähler umgebaut und lasse ihn die Windungen zählen (ich mach mal ein Foto wenn ich ihn wieder dran habe). Wichtig ist, dass man gut Zugspannung auf den Draht bekommt, dann wird die Wicklung schön eng. Es gibt einen Beitrag "dichter wickeln" oder so, da habe ich das schon mal beschrieben...

Das Ende oben und unten an den Spulen sind die "Spulenköpfe". Eine Spule ist aber nicht eckig sondern immer abgerundet, so wie auf der CAD Ansicht von mir, was Du mit berücksichtigen kannst.

Jetzt mal zu der Rechnerei wie hoch - dazu aber erst mal eine Berechnung zu den Wirbelstromverlusten aus der hervorgeht, weshalb ich dünnen Draht lieber mag:

wirbelstrom.jpg (123.32 KiB) 10626-mal betrachtet

Aber eins muss auch klar sein - 7 Drähte "in der Hand" wickeln sich sch....
Ich bleibe auch bei meiner Rechnung mit 100U/min, a weil ich die "Theoriewerte" noch nie erreichen konnte und b weil ich ein tsr von 0,8 für einen Savonius unter Last für viel zu hoch halte. Meine Messungen an C-Rotoren ergab etwa ein tsr von 0,6 bei optimaler Lastentnahme. Das ist zwar sicher nicht 1:1 auf einen Savonius zu übertragen, aber bestimmt "näher an den Tatsachen" als 0,8. Dazu kommt, dass ein Savonius irgendwann nicht mehr schneller wird, egal wie viel Wind weht. (Letzteres habe ich aber zwar nur gelesen, aber in mehreren Quellen....)

Ich gehe mal davon aus, dass wir wie Ekofun gesagt hat etwa 1,5V pro Spule benötigen um auf die gewünschte Spannung zu kommen (@ Ekofun: wir benötigen 15V NACH dem Gleichrichter). Bei der Flußdichte 0,34 Tesla, die bei 12mm Luftspalt (=10mm Spulenhöhe) vorhanden ist, benötigt man ca. 68 Windungen um auf diese 1,5V zu kommen. Aufteilen in Drahtdurchmesser und Drähte parallel kann man das wie man möchte, kommt immer ungefähr das selbe heraus.
Bei 9mm Luftspalt (entsprechend 7mm Spulenhöhe) hat man 0,43 Tesla, die 1,5V werden deshalb schon mit nur 55 Windungen erreicht.

10mm_04.jpg (126.4 KiB) 10627-mal betrachtet

7mm_04.jpg (126.03 KiB) 10627-mal betrachtet

Die maximal mögliche Leistung ist bei der 7mm Spule höher, was aber in der Praxis nichts nützt, weil Du diese Leistung nicht entnehmen darfst sonst überhitzt der Stator.
Betrachtet man die Leistung auf Basis des Stromes der entnommen werden darf, so ist die 10mm Spule im Vorteil, weil hier 1 Draht mehr parallel möglich ist.
Da die zulässige Leistungsentnahme ja von der Spulentemperatur abhängt, kann man Sie durch gute Kühlung nach oben schrauben. Mit deinem Dualscheibengeni ist da einiges möglich, da die auf die Scheiben geklebten Magnete von sich aus wie eine Kreiselpumpe wirken. Man muss nur dafür sorgen, dass innen Luft zuströmen kann.

Einfach auf Basis einer Spule hochgerechnet würde Dein Geni bei 100U/min und einer Stromdichte von 4 etwa 90W bringen. Die darfst Du aber nicht abrufen, weil der Rotor da ja erst etwa 30W bringt.
Die Zahlen jetzt bitte nicht auf die Goldwaage legen... um das genau zu sagen müsste man eine Leistungskurve am Savonius (besser: an Ölis Savonius) ermitteln, - es soll nur die gegebenen Verkältnise verdeutlichen...

[Ölfinger]

Weia, das ist ja wieder alles mal sehr ernüchternd
Also das mit der Zählvorrichtung stelle ich mal hintenan, das ist eher eine Winterbeschäftigung da mit ner LDR einen Pulsgeber zu bauen.
Wenn ich dann mal wieder mit Elektronik rummache, kann ich ja auch gleich eine Drehzahlregelung für den Drehmaschinenmotor bauen.
Ich werde wohl erstmal eine kleine Handkurbel bauen und mitzählen, ist ja bei diesen Windungszahlen noch kein Thema.
Wichtig ist ist ja eher eine vernüftige Wickelvorrichtung, aus der man die Spulen Formstabil rausnehmen kann.
Wie hast Du denn eigentlich Deine Spulen so schön verklebt, Herbert?
Ich wollte den Stator eigentlich mit Epoxydharz bauen, aber da könnte ich dann höchstens eine Spule am Tag machen, wenn ich die schon beim Wickeln mit Harz verkleben wollte.
Jedenfalls mit dem langsamen Harz, was ich hier habe (das schnelle verkocht mir immer bei der wärme hier schon im Rührbecher )

Mit dem Drehtdurchmesser bin ich nun auch schon wieder am zweifeln, wenn ich die Werte da in der ersten Tabelle mal so betrachte;
also der 0,4er liegt da ja echt weit vorn, aber 0,5er ist ja schon von sich aus etwas stabiler und ich komme mit weniger Drähten pro Hand aus...
Ich denke mal ich nehme den 0,5er, mal sehen ob morgen Antwort von Sauter da ist, ob die nach Spanien verschicken.

Leider habe ich heute nich meinen schönen Bastelsonntag, habe zugesagt bei einem Bekannten auf der Finka ein Abwasserproblem zu lösen,
aber vielleicht entdecke ich dort ja einen geeigneten Standort für das Windrad

Ach so, wieso sind in den anderen beiden Tabellen eigentlich 12 Magnetpole bei der Anzahl eingegeben?

[Ekofun]

Hallo Herbert,Ölli,

habe bishen gekukt und gelesen und denke das TSR vom Deinen C-Rotor und Svonius gleich sind.Man kann für beide Arten TSR mit ca o,6 nehmen. Dachte auch das 0,8 zu viel ist und jetzt weis ich es.

In Buch von Dr.Schulz ist ein Leistungsdiagram und sind Savoniusdrehzahlen unter verschiedenen Lasten abgegeben,so konte das ganze umrechnen und TSR ausrechnen.Mittelwert ist 0,55,kann man also 0,6 nehmen.

Herbert in meinen Bücher über E-Motoren steht das Stromdichte biss max. 6 Ampere pro 1mm^2 ist.Nehme meistens 5A/mm^2.
Und steht das Motoren biss ca 100 Grad Celsius heiß werden können.Natürlich ist das für Poliesterharz bedenklich,weiss nicht wann wird die weich und Magneten fligen weg.Denke aber das 60 Grad verträglich ist.

Savonius D = 1,25m H = 2,5m nach Dr Schulz.jpg (447.81 KiB) 10608-mal betrachtet

Savonius TSR.jpg (57.38 KiB) 10608-mal betrachtet

Grüße

Ekofun

[herbk]

Guten Morgen Oli,
die Spulen sind mit Epoxy verklebt... mit der entsprechenden Gedult... Damit die Schenkel so schön gleichmäßig werden, presse ich sie auf den Wickelkern, sonst würde das überlappen nicht klappen.

Wenn Du schnelles Epoxy hast (ist das wirklich Epoxy?), lege es vor dem Verarbeiten in den Kühlschrank.

wieso sind in den anderen beiden Tabellen eigentlich 12 Magnetpole bei der Anzahl eingegeben?

Ich möchte in diese Tabelle noch die Formel zur Berechnung der Wirbelströme integrieren. Nur dazu werden die Angaben in diesem Feld benötigt.
Die Funktion ist aber noch nicht drinn, deshalb ist es egal was in diesem Feld steht.

Guten Morgen Ekofun,

ja, vielleicht bin ich mit "Stromdichte 4" etwas zu vorsichtig...
Ich sehe das Problem beim Stator des Dualscheibengenis und den mit Kunstharz vergossenen Spulen, egal ob Epoxy oder Polyester. Kunstharze sind sehr schlechte Wärmeleiter, die Spulen werden eingegossen sicher deutlich wärmer werden als die mehr oder weniger losen Drähte in einem Elektromotor (wobei auch bei Motoren die im Dauerbetrieb laufen immer eine Kühlvorrichtung dran ist).
Aber wie ich oben schon geschrieben habe: Beim Dualscheibengeni sehe ich die Möglichkeit die Magnete gleichzeitig als "Gebläseschaufeln" zu verwenden, - es müssen eigentlich nur Löcher innerhalb des Magnetkreises in den Rotorscheiben sein damit hier die Luft rein kann.

Hab ich auch schon wiederholt irgendwo geschrieben: Epoxy- und Polyesterharze sind Duroplaste, die werden nicht mehr weich wenn die mal Ausgehärtet sind. Klar, ab bestimmten Temperaturen verlieren sie die Festigkeit, aber nicht in der Form, dass sie dann verformbar (mal angesehen von der (deutlichen) Wärmeausdehnung) währen und beim Abkühlen wieder fest würden.
Der Bereich von "Stabil" über "warm" zu "kaputt" ist bei Duroplasten relativ schmal und nicht reversiebel. Heißt: wenn sie mal zu warm waren sind sie kaputt.

60° im Geni sind sicher kein Problem, - wenn man mal von dem steigenden Widerstand der Spulen und dem damit verbundenen weiteren Temperaturanstieg absieht. Bei 100° würden allerdings schon die Magnete geschädigt (auch klar, dass die bei 100° Spulentemperatur nicht auch die Magnete gleich 100° haben).
Am sichersten währe es natürlich eine Temperatursteuerung in den Geni zu integrieren, welche den Stromfluß abhängig von der Temperatur regelt. Nötig währe das aber auch erst ab Drehzahlen/Windgeschwindigkeiten bei denen der Rotor mehr Energie liefern kann als der Geni dauerhaft erlaubt. So lange der Rotor weniger Leistung hat als der Geni bei gleicher Drehzahl, muss man die Leistungsentnahme eh an den Rotor anpassen...

Da bräuchte man mal jemand der sich gut mit Elektronik auskennt...

Edit:
Schreibt Dr. Schulz in dem Buch auch etwas darüber ab wecher Windgeschwindigkeit Savonius nicht mehr schneller werden?

[Ekofun]

Hallo Herbert,

schöne Bericht,ganz schön erklehrt.Nein,Dr.Schulz hat das nicht erwent,hat keine Bemerkung darüber gemacht.Aber Auch Dr.Crome sagt das H-Windrad bei steigendem Wind schneller wird biss eine Punkt,danach wird er nicht schneller sonder sogar gebremst.

Denke wenn das stimmt für H-Räder dann soll es für alle Räder gelten,oder?Wäre logisch.

Grüße

Ekofun