eisenlosen Generator selber bauen ! Ideen sind gefragt !

[Menelaos]

Also um das nochmal zusammenzufassen was weiter oben noch unklar zu sein schien
Ich habe mit "Femm" viele Versuche gemacht und einige Varianten durchprobiert (nicht ganz ohne Umwege ).

Dabei kam ich zu folgenden Ergebnissen.

1. Für uns ist nicht die feldstärke entscheidend dondern die Flussdichte (Tesla) welche in die Berechnungen maßgeblich eingeht.

Die Fläche (Länge x Breite) bestimmt die "Größe" des magnetischen Feldes und damit auch die Spulenbreite. Der Abstand (bei einem herkömmlcihe schiebengenerator ) zwischen den Magneten ergibt die Breite des dazwischenliegenden Luftspaltes. WIe groß nun die Flussdichte in diesem ist, hängt von der Dicke der Magneten (Höhe) ab. Hier kann man festhalten dass dickere Magnete natürlich eine höhere Flussdichte zwischen den Magneten (also da wo die SPulen reinkommen) ermöglicht (bei gleichbleibendem Magnetabstand natürlich). Das Verhältnis ist jedoch nicht ganz linear. Doppelte Magnetdicke bedeutet nicht doppelte Flusdichte im Spalt...aber näherungsweise schon...
Daraus resultiert, dass die Flussdichte sich auch (annähernd) verdoppelt wenn man den Luftspalt halbiert.

Das muss man nun auch bei den Berechnungen berücksichtigen!!!

Will ich nun den Innenwiederstand des Generators verkleinern, so muss ich bei gleicher ANzahl an WIndungen dickeren Draht verwenden. Dazu brauche ich dann einen größeren Luftspalt, wodurch dann aber die Flussichte wieder sinkt. Will ich einen höhere Spannung, so muss ich mehr WIndungen verbauen. Das kann ich entweder zulasten des Luftspaltes (mehr WIndungen bei gleichem Durchmesser) oder des Innenwiederstandes (mehr WIndungen bei kleinerem Querschnitt aber gleichem Luftspalt) realisieren. Nun muss man mit den verschiedenen Werten etwas herumspielen und das ganze prinzipiell so lange iterieren bis man die optimalen Abmaße gefunden hat. Dazu ist es ratsam ein Programm zu verwenden.

Wie hoch nun genau die Flussdichte bei welchen Magnet und -Luftspaltmaßen bei Welchem Magnetisierungsrgad (N52, N40...usw.) ist, kann man mit dem Programm "Femm" schön untersuchen ...wenn man es erstmal begriffen hat.
Im Falle meines geplanten Scheibengenrators habe ich es jedenfalls so gemacht, da man auch das EIsen für den magnetischen Rückfluss berücksichtigen kann.

Danach habe ich mit dem Generatorauslegungsrechner auf 24volt.eu weitergemacht. Dazu hatte ich als Rechengrundlage ja nun meine wirkliche Flusdichte für die es dort ein EIngabefeld gibt. Dort habe ich nu so lannge mit den Werten für Magnetbreite und Länge gerumgespielt bis eine preislich günstige Kombination herauskam. Dann ahbe ich errechnet welchen Querschnitt die gesamte Wicklung haben würde...das geteilt durch die Spulenschenkelbreite (ich nehme da die Magnetbreite um jeden Platz zu nutzen) ergibt die Höhe meiner WIndung. Das plus den Luftspalt zwischen Spulenpaket und Magneten ergibt dann die gesamte Höhe des Luftspaltes... Damit bin ich dann wieder in Femm und habe es neu gezeichnet....erhielt wieder eine neue Feldstärke...gab diese wieder erneut in den Kalkulator ein...erhielt etwas veränderte Werte für Windungszahl und Drahtdurchmesser...Ich habe die Werte dann über 3 vorgänge angenähert. Dann hatte ich keine Lust mehr und es erschien mir genau genug.

Ich hoffe ich konnte (auch wenn es am Beispiel eines "normalen" eisenlosen Schiebengenerators erklärt war) einige Unklarheiten aus der Welt schaffen.

Ich werde übrigens nicht "einen Großen Magnet" verwenden sondern 4 kleine die ich hintereinander mit einem kleinen Luftspalt anordne. Dadurch entstehen offenbar kaum Verluste und die Kosten für Magnete halbieren sich. Es ist erstaunlich wie teuer ungewöhnliche Magnetformate sind. Am billigsten sind Würfel...also verwend eich statt einzelmagneten von 4x1x1 cm 4 Würfel 1x1x1 und komme mit meinem Luftspalt dann sogar auf eine gesamtlänge von 4,6 cm statt nur 4 was meine Verluste durch die Abstände zw. den Magneten fast wieder ausgleicht...

Gruß
Max

[Bernd]

Hallo Max und vielen Dank für deinen schönen und ausführlichen Bericht.
Ich wünschte für den Ringgenerator gäbe es auch schon so ein Berechnungstool,
aber das wird wohl noch dauern.
Wieviel kostet denn so ein 1cm³ Würfel ?

Grüsse

Bernd

[Menelaos]

bei ebay gibts 25 STück für 13 Euro...also etwa 50 cent das Stück....nun willich aber 128 haben und nicht nur 25 und denke daher dass ich noch Discount bekomme...ist übrigens bei dem gleichen Typen bei dem auch du angefragt hast und du meintest ja der geht bei größeren Mengen noch etwas runter

Gruß
max

[Bernd]

und du meintest ja der geht bei größeren Mengen noch etwas runter

Das schlussfolgerte ich aus den E-Bay Angeboten dieses Verkäufers die bei höheren Stückzahlen
deutliche Rabatte includieren. So liegt mein 40x40x15mm Quader bei Abnahme von 10 Stück bei
29 Cent/cm³, bei Einzelabnhame jedoch bei ca. 41 Cent/cm³.
Ich warte auch noch auf meine Preisanfrage, mal schauen.

Grüsse

Bernd

[Menelaos]

...aber bernd, für den Ringgenerator kann man doch auch "Femm" benutzen, sogar sehr gut

Verstehe nicht wieso das nicht gehen soll.
Hier strahlen die Magnete eben zu den Seiten (also der Höhe) ab. Man kann das von der Seite btrachtet aufzeichen und sieht dann die Flussdichte die sich ja nach allen Seiten mit etwa der gleichen Stärke ausbreitet. Was dann beim Scheibengenerator die Magnetlänge ist, ist bei deiner Bauform dann die Summer der 3 effektiv genutzen Seiten (weil eine ja nicht "beplankt" ist). Bei Rundmagneten wäre es noch einfacher zu bestimmen da diese zu allen Seiten genau gleich abstrahlen.

Ich sehe da kein Problem

Gruß
Max

[Bernd]

...aber bernd, für den Ringgenerator kann man doch auch "Femm" benutzen, sogar sehr gut
Verstehe nicht wieso das nicht gehen soll.

Ach Max, ich meinte doch nicht Femm, das alleine kann doch auch nur die Flusstärke darstellen
und das ist doch nur ein Aspekt von vielen die man für eine Berechnung benötigt.
Es ist ja nicht mal klar welche Induktionsform welchen Anteil am Gesamtergebnis erbringt.
Oder meinste das Spulengeneratortool oder Femm berechnen auch mal eben meinen Ringtunnel ?
Wenn die Berechnung der Spulenwerte für dich kein Problem ist, dann wüsste ich gerne deinen
Lösungsweg wie du auf die genauen Daten für meinen Kupfertunnel kommen willst.

Aber ich sehe da auch keine Probleme, ich muss nur notgedrungen einen schwierigeren Weg ohne
Unterstützung durch fertige Berechnungstools gehen. Aus diesem steinigen Weg werden sich dann Erfahrungen
ergeben nach denen später andere User ihre (evtl. folgenden) Nachbauten dimensionieren können.
Einer muss halt mal der erste sein wenn es noch keine bekannten Berechnungsgrundlagen für
so "komische" Konstruktionen gibt. Aber gerade das ist es ja was mich so fasziniert, dieses
Tüfteln und Entdecken und heraus finden.

Grüsse

Bernd

[CFD]

Hallo Bernd,
Ringtunnel?
Ich denke dass deine Spulen ganz normale gebogene Spulen sind.

Ich habe mir mal herausgenommen deine Versuchsergebnisse mit deinen Testspulen mit meinen Berechnungen zu vergleichen.

Ich habe deine Spulen als gebogene Flachspulen angenommen und mal errechnet welches Magnetfeld notwendig ist, um auf deine gemessene Spannung zu kommen.

Ergebnis: Die Berechnung stimmt mit deinen Versuchen recht gut überein, was die erforderliche Feldstärke betrifft.

Hier noch mal das Berechnungsergebnis:

Nachfolgend der Vergleich mit deinen Messungen:

Induktionsformel.png (7.02 KiB) 7970-mal betrachtet

Testspulen.png (14.67 KiB) 7972-mal betrachtet

Aus deinen Versuchen (mit N33-Magneten) lässt sich ableiten, dass ein Magnetfeld zwischen 0,13 Tesla und 0,16 Tesla erforderlich ist, um die gemessene Spannung zu erzielen.
Aus der Berechnung (mit N40 Magneten) lese ich ab, dass deine Magnetanordnung, an der Stelle wo die Spulen positioniert waren, ein Magnetfeld von max. 0,16 Tesla erzeugt.

Da es relativ einfach zu sein scheint mit FEMM die zu erwartende induzierte Spannung deines Generators abzuschätzen, könnte man dies nachtürlich auch mal für deinen geplanten Generator mit den 40x40x15-Magneten machen...

Gruß
CFD

[CFD]

...hier sind die Ergebnisse

32 Magnete 40x40x15 auf Aussendurchmesser 500mm:

32 Magnete 40x40x15 auf Aussendurchmesser 350mm:

Zu erwartende induzierte Spannung:

U_ind 32poler 40x40x15.png (11.54 KiB) 7960-mal betrachtet

Ich finde das sieht gut aus: deshalb Realisieren!

CFD

[Cyclone]

Hallo zusammen,

ich muss mich jetzt ebenfalls mit dem FEM Methode beschäftigen. Scheit doch
sehr passable Ergebnisse zu liefern. Vielen Dank dafür !

Bisher hatten wir uns hier dank Bernds Arbeit mit Generatoren beschäftigt, die eine hohe
Umfangsgeschwindigkeit durch einen grossen Radius der Rotationscheibe verwenden.
Die Vorteile liegen klar auf der Hand. Für mein Einsatzzweck ist diese Bauform
nicht ganz optimal.

Mir schwebt ein von-Canstein-Rotor vor, wo der Rotor in der Form eines "Rohres"
in der Mitte, über die ganze Höhe verteilt ist. Gleichzeitig sind die Flügel direkt
mit ihm verbunden. D.h. bei unserem 50x50cm Rotor wäre der Generator dann
z.B. 50 cm hoch bzw. lang.

Als Test hatte ich ein Rohr von 75mm Durchmesser, 25 cm länge genommen und mit 1 mm Kupferlackdraht
aufgewickelt. Hier ein Bild davon :

CIMG6550_1.jpg (38.44 KiB) 7874-mal betrachtet

Parameter :
===========
-Höhe 24 cm, Durchmesser 7.5 cm
-2x 100m, 1mm Kupferlackdraht, entspricht jeweils ca. 40 Windungen
-Je 2.5 Ohm Widerstand
- Wicklungsinn nach Thurner


Ich muss mit dünnerem Kabelbinder den Draht enger zusammenrücken, denn passt er auch
für den Q20-10-10 Magneten.

CIMG6549_2.jpg (29.88 KiB) 7884-mal betrachtet

CIMG6551_2.jpg (44.62 KiB) 7883-mal betrachtet

Ergebnisse (2x Spulen in Reihe) :
===========================
- 5 Ohm Widerstand
- 80 Windungen

1.) Mit dem Q20-10-10 Magneten bei ca. 30 U/min 0.015 V
2.) Mit dem Monster 0.145 V

Die U/min sind natürlich geschätzt..

Wenn ich mit den Zahlen unter 1.) hochrechne, ergibt das :
- 10 Magnete pro Spule
- 10 Spulen
- 1.5 V bei 30 U/min, 3 V bei 60 U/min, 6 V bei 90 U/min, ...., 100 V bei 2000 U/min

Wenn man nun 4 von diesen Generatoren zusammenschliesst, d.h. ein "Rohrgenerator" von 1 Meter
baut, sind das bei 60 U/min bereits 12 Volt.

Ich werden nun was bauen, was die Magnete innerhalb der Spule rotieren lässt. Mal sehen, welche Zahlen
wirklich rauskommen.

Nachtrag :

Wenn ich die obige Formel übernehmen, kommen folgende Werte raus :
(Werte für T kenne ich nicht, also nehme ich die gleichen wie oben)

Für 30 U/min
U(ind) = 0.16 T * 0.006m2 * 3.14 (kreisfrequenz) * 80 * 10 == 2.4 Volt (1.5 V gemessen bzw. hochgerechnet)


Gruss,
Cyclone

[Bernd]

Hallo CFD
Ja du hast natürlich recht das es im Grunde "normale" Spulen sind, aber ich suche ja noch einen Namen
für den Generator, daher Ringtunnel, oder auch Kupfertunnel, naja.

Du hast mal wieder ganz prima und sehr anschaulich einen Bericht ausgearbeitet.
ein paar Fragen:

Wie definierst du Spulenfläche ? Ist das die Grösse des "Tunnelloches" oder die Oberfläche
des Spulenstranges ? Wenn letzteres, berücksichtigt deine Formel dann auch das in das
Spulenloch hinein induziert wird ? Ich muss mir selber nochmal die Formeln raus kramen
für die Induktion in eine Spule und auch für die direkte Induktion in einen Leiter.

Wie bist du auf die Teslawerte bei den grossen Magneten gekommen ?
Wenn ich die durschnittliche Farbe und deren zugeordneten Zahlenwert betrachte die sich im Montagebereich
der Spule ergeben, dann komme ich auf andere Werte.

Wenn das alles so hinkommen würde, das wäre schon sehr gut !! Mit nur 10 Windungen pro
Spule auf über 20 Volt bei 50 U/min zu kommen wäre echt super, auch für den Innenwiderstand.
*Freu*

Grüsse

Bernd