Ringkerngenerator

[arcobär]

Hallo,

endlich ist mein kleiner Ringkerngenerator fertiggeworden.
Er basiert auch auf einer Erfindung von Walter Thurner und wurde von mir nur etwas modifiziert. Der Rotor befindet sich nicht innerhalb des Ringkernes, sondern ist als Scheibenläufer über dem Ringkern angeordnet.

Er besitzt durch die fehlenden Nuten kein Rastmoment und es ist durch die Verwendung eines Schnittbandkernes kein "teigiges" Verhalten durch Wirbelströme bemerkbar. Die Welle dreht wirklich unglaublich leicht.

Bei 300 U/min erreiche ich 5 VAC bei 50 Hz, was für meinen kleinen Rohrflügler mit DC/DC-Wandlung(LT1170 ab 3 V) optimal ist.

Die technischen Daten:

- Schnittbandkern mit Innendurchmesser 64 mm, Außendurchmesser 80 mm, 15 mm hoch
- Neodymmagnete 15x15x8 mm, Haltekraft 8 kg
- je Wicklung 38 Windungen mit 0,6 mm Draht, Innenwiderstand 0,7 Ohm gesamt
- Luftspalt ca. 1 mm

Hier ein paar Bilder:
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Gruß Uli

[Bernd]

Hallo Uli,
dein neuer Generator gefällt mir sehr gut. Er sieht richtig schick aus in seinem flachen Gehäuse.
Uli ist eine Spule immer so breit wie ein Magnet ?
Hast du auch mal mit noch mehr Windungen experimentiert ?
Bist du auf die Spulenbreite experimentell gekommen ?
Ist das ein Festplattenlager in der Mitte ? (sieht nämlich so ähnlich aus)
5V finde ich angesichts der geringen Abmessungen und des geringen Materialeinsatzes
schon erstaunlich.

Grüsse

Bernd

[arcobär]

Hallo Bernd,

das wasserdichte Gehäuse mit Lagerung stammt von einem alten inkrementalen Geber.
Die Spulenbreite habe ich von Thurner übernommen. Die Magnete sind etwas schmaler als die Wicklung.
Eigentlich wollte ich mehr Windungen aufbringen, hatte aber schon bei der zweiten Lage Schwierigkeiten sauber zu wickeln, so dass ich es bei zwei Lagen belassen habe. Man müßte eine "Wickelhilfe", wie z.B. Wicklungsrandbegrenzungen haben.
Probewicklungen konnte ich leider nicht machen, da der Ringkern zum Erproben bereits auf der Grundplatte befestigt, d.h. aufgelebt, sein muß.
Das Wickeln und Fixieren des Ringkernes ist bei diesem Generatortyp das eigentliche Problem.

Walter Thurner scheint bei seinem Prototyp sehr hohe Windungszahlen verwendet zu haben, denn er erreicht bei niedrigen Drehzahlen schon hohe Spannungen.

Gruß Uli

[Bernd]

Auch bei seinem Ringgenerator hat er vermutlich sehr viele Windungen mit sehr dünnen
Drähten verwendet. Man sieht die dünnen Drähtchen deutlich auf den Fotos.
Vielleicht kommt es ihm mehr auf hohe Spannung als auf guten Wirkungsgrad an.
Ich möchte nicht wissen was diese Konstruktionen für einen Innenwiderstand haben.

Auf jeden Fall eine tolle Sache dein Generator. Er reizt zum Nachbau.

Grüsse

Bernd

[arcobär]

Der Generatorbau ist schon eine recht komplexe Angelegenheit. Ohne die entsprechenden Kenntnisse, Erfahrungen und Berechnungen wird man keine optimalen Ergebnisse erzielen.
Aber mit etwas Glück und praktischen Versuchen kann man auch als "Laie" ganz brauchbare Ergebnisse für den "Hausgebrauch" erreichen.

Der Innenwiderstand des Prototyps von Thurner wird nach seinen Messergebnissen bei ca. 40 Ohm liegen. Hohe Spannung schon bei niedrigen Drehzahlen und niedriger Innenwiderstand gehen nun mal nicht zusammen..
Das ist aber kein Beinbruch, wenn zum Batterieladen z.B. für 12 V ein Abwärtswandler zwischengeschaltet wird. Da der Maximalstrom bei Thurner unter 2 A liegt, ist die Verlustleistung der Wicklung noch unter 100 W, was bei einer Generatorleistung von über 1 KW immer noch einen Wirkungsgrad von über 90%, einen Traumwert, ergibt.

Ein hoher Innenwiderstand wird doch nur zum Problem, weil die meisten Windradbastler den Generator direkt auf die Batterie schalten, was man eigentlich garnicht machen dürfte und was auf keinen Fall eine optimale Lösung ist. Aber leider haben die meisten keine andere Wahl.

Hohe Spannungen und niedrige Ströme haben auch Vorteile. Man kann dünneren Draht verwenden, der sich leichter wickelt und man hat geringere Verluste über den Gleichrichter und die Leitungen.

Gruß Uli

[Bernd]

Hmm wenn der Thurner 1Kw erzeugt und dabei maximal nur 2A fliessen lässt, dann wären das
ja 500 Volt, das ist schon heftig aber so liegen ja auch einige Einspeisewechselrichter.

Ich stimme Dir völlig zu das der "Normalbetrieb", bei dem meist ein 12V Akku direkt am
Generator hängt, sehr ungünstig für einen hohen Wirkungsgrad ist. Bei kleinen Leistungen
ist das noch vertretbar, aber aller spätestens ab 500W macht das keinen Sinn mehr.

Hohe Spannung schon bei niedrigen Drehzahlen und niedriger Innenwiderstand gehen nun mal nicht zusammen..

Genau da liegt der Bereich in dem man sich nach vorn arbeiten muss.
Aber was geringe Drehzahlen und geringer innenwiderstand anbelangt sind die Scheibengeneratoren
auch nicht zu verachten. Es ist, wie so oft, auch eine Sache vom Aufwand den man betreiben will.
Gerade da finde ich deinen Generator sehr gut denn er kommt ja mit relativ geringen Resourcen und
Bauaufwand aus.

Grüsse

Bernd

[Wind_Stefan]

Hallo Uli,

ein sehr interessanter aufbau eines generators und perfekte mechanische umsetzung.
Auch mal fragen von mir. Wie hast du die spulen auf dem ringkern verschaltet?
Und wie ist der aufbau der magnetplatte N S N S ... oder anders?

Gruß
Stefan

[arcobär]

Hallo Stefan,

die mechanischen Arbeiten hielten sich in Grenzen, da ich mir ein passendes Gehäuse samt Lagerung gesucht hatte.
Die Magnetanordnung ist N-S-N-S... und die Wicklungen sind bei gleichem Wickelsinn immer gegenphasig verschaltet.
Ich habe den Generator nur einphasig ausgeführt um eine moglichst hohe Spannung zu erzielen, d.h., alle 10 Wicklungen sind in Reihe geschaltet.
Bei meiner Ausführung des Rotors sollte der Ringkern möglichst flach sein, bei Thurners Ausführung des Rotors möglichst schmal und hoch(evtl. mehrere Ringkerne stapeln). Für die Gewinnung meines Ringkernes habe ich übrigens einen alten Stromwandler geschlachtet.
Meine Ausführung lässt sich leichter bauen mit dem Nachteil, dass eine beträchtliche Kraft zwischen Ringkern und Rotor in axialer Richtung entsteht(bei meinem kleinen Generator schon ca. 20...30 kg), die die Montage erschwert und die Lager, zum Glück nur statisch, belastet.
Für einen größeren Generator ist darumThurners Standard-Rotorausführung günstiger.

Gruß Uli

[arcobär]

Kann sein, dass ich mich bei der Drehzahlangabe oben geirrt habe. Ich habe die Spannung beim Drehen mit der Bohrmaschine mit einem Oszi gemessen und 5V bei 50 Hz gemessen. Ich habe zwar 10 Magnete, aber nur 5 Magnetflussänderungen, so dass die 5V eigentlich 600U/min entsprechen müßten. Dann muß eine Spannungsverdopplung ran.

Wer diesen Generator nachbauen möchte, sollte die Windungszahl erheblich höher ansetzen.

Gruß Uli

[jb79]

Interessanter Generator!

Die Frequenz müßte genau die Hälfte der Magnetanzahl sein => 1 Umdrehung bringt dann 10 Änderungen des Magnetflusses oder 5Hz, denn 1 Hz=1 komplette Periode pro Sekunde. Das entspricht dann 300U/min.

btw: Welchen Innenwiderstand hat deine Spule eigentlich?