Bau eines Ringgenerators

[Bernd]

Tut mir leid, ich kann überhaupt nicht folgen, weder bei deiner Anordnung der magnete, die ja
so wie bei meinem Ringgenerator eingezeichnet sind was ich nicht verstehe, noch bei deinen
schärg eingezeichneten Spulen noch bei dem was du geschrieben hast.
Ich habe keine Vorstellung was du vor hast.
Kannst du das vielleicht mal frei Hand in Perspektive skizzieren ?

Grüsse

Bernd

[mario]

Hallo Bernd,

dann klären wir erstmal die optimale Magnetanordnung, Anschließend die Mögliche Befestigung mit
Magnetschluss und erst dann die Spulenrichtung.
Als Magnete habe ich an die Würfel mit 20mm Kantenlänge gedacht.



CFD hat in seiner Zeichnung die Variante 1 dargestellt. Dabei müßte wenn ich mich nicht irre,
die Magnete mit einem Winkel an der Seite miteinander verbunden werden.

Ich glaube Du hattest eher die Variante 2 im Kopf und ein einfachen U-Stahl an der die
Magnete mit der vom Spulenbereich abgewandten Seite befestigt werden.

Da stellt sich mir die Frage welche Variante die bessere ist.

Oder bin ich gerade auf dem völlig falschen Dampfer?

Danke Mario

[Bernd]

Hallo Mario, interessante Überlegungen.

Die Variante 1 wäre meiner Meinung nach in diesem Falle nicht so effektiv.
Sie ergibt in der Abbildung einen Fluss von ca. 0,5 Tesla.
Gleichzeitig ist das Verhältnis von der Fläche auf der dieser Fluss anliegt, zu der Fläche wo
sich nichts tut, eher ungünstig.

In Variante 2 sehen wir den klassischen Aufbau wie man ihn vom Scheibengenerator her kennt, hier
dann quasi in eine Ringform gebracht.
Der Fluss würde dann über die volle Magnetbreite wirken. Das heisst das Verhältnis zu den Bereichen
wo wenig bis kaum Fluss ist würde sich vermutlich verbessern.
Der Luftweg für den Fluss wäre kürzer.
Variante 2 setzt aber das Vorhandensein eines magnetischen Rückschlusses auf der Rückseite der
Magnete voraus. Für mich bis jetzt die bessere Lösung.

Grüsse

Bernd

[mario]

Ok, dann Variante 2 und U-Eisen als Halterung.

vielleicht ist ja CFD so nett und könnte mir noch eine Grafik mit den Feldlinien erstellen.
Wäre wirklich super. Danke schonmal dafür.

Momentan denke ich über Würfelmagnete mit 20mm Kantenlänge nach. Das heißt bei einem Durchmesser
von ca. 100cm, und einem Abstand von 1,1 bis 1,2 cm würde ich 96 Magnete je Ring unterbringen können

Jetzt muss ich noch den Abstand der gegenüberliegenden Magnete und eine Windungsanzahl und die Art der Wicklung zu definieren,
bzw, ein Kompromiss zu finden. Bestellung für ein paar Margnete und Kupferdraht ist raus um an der Stelle ein wenig zu
experimentieren.

Dann ist Schluss mit der Theorie und es geht ans Bauen.

Danke Mario

[Bernd]

Momentan denke ich über Würfelmagnete mit 20mm Kantenlänge nach. Das heißt bei einem Durchmesser
von ca. 100cm, und einem Abstand von 1,1 bis 1,2 cm würde ich 96 Magnete je Ring unterbringen können

Bei dieser Art der Induktion, direkt in den Kupferdraht hinein, ist neben der Höhe des Magnetflusses auch noch
wichtig wieviel Kupferdrahtlänge davon im 90 Grad Winkel erfasst werden kann. Günstig für einen geringen Innenwiderstand
ist es auch wenn die Spule eher rechteckig wird. Dadurch entsteht ein günstigeres Verhältnis von Kupferdaht in den
eine Spannung induziert wird zu dem Kupferdraht bei dem das nicht geschieht, nämlich dem der in Rotationsrichtung
verläuft.
Ein Doppelt so dicker Magnet ergibt nicht den doppelten Fluss..

Wenn man das gerade genannte berücksichtigt, dann bieten sich eher Magneten an die nicht cubisch sind, denn bei
quadratischen Formen hat man genausoviel nützliches wie unützes Kupfer in der Spule.
Ein rechteckiger Magnet, der breiter als dick ist, würde ein besseres Verhältnis von Magnetmasse zu erzeugter
Spannung ergeben.

Grüsse

Bernd

[mario]

Hallo Bernd,

habe ich auch schon drüber nachgedacht.
Alternativ wären Magnete mit Höhe 50mm Breite 25 und Tiefe (in dem Fall unwichtig)10 mm .
25 mm *10 mm *5 mm wären auch noch möglich.

Ich denke aber die Großen sind besser, oder?

Vielleicht finde ich noch bessere Magnete. Ich mach mich mal auf die Suche,

Mario

[Bernd]

Die 50 - 25 - 10 hören sich doch schon mal gut an, und sind sehr günstig bei dem Shop den Abdul postete.
Die Dicke ist allerdings auch nicht so ganz unwichtig. Es gibt die Faustregel das der Luftspalt zwischen
den Magneten etwa so gross wie die Dicke eines Magneten sein sollte, um einen hohen Fluss zu sichern.
Allerdings sorgt ja auch noch der Durchmesser und damit die hohe Geschwindigkeit für eine hohe Induktion.
Mit anderen Worten je dicker die Magnete, desto grösser kann man den Luftspalt machen und damit das
Volumen der Spulen und damit deren Effektivität.
Aber nimm das mal alles nicht zu dramatisch. Wenn die günstig sind würde ich es mit denen mal testen.
(mit den 10mm dicken)

Grüsse

Bernd

[CFD]

Hallo mario,
anbei die gewünschte Grafik mit der magnetischen Flussdichte für Variante 2.

Außendurchmesser: D=1000mm
Magnetabmessungen: 30x30x10 (NdFeB 40MGOe) 96 Stück * 1,3 EUR = 125 EUR (Billig-Magnete aus Holland)
Luftspalt: 30mm

Magnetpol mit U-förmigem Rückschluss aus Baustahl (St37-2):

U-Eisen-Generator Magnetpol

U-Eisen-Generator_pol.png (14.06 KiB) 7011-mal betrachtet

Rotor mit 48 Polen:

U-Eisen-Generator

U-Eisen-Generator_01.png (117.08 KiB) 7009-mal betrachtet

U-Eisen-Generator

U-Eisen-Generator

U-Eisen-Generator_03.png (84.13 KiB) 7304-mal betrachtet

Verlauf der magnetischen Flussdichte:

U-Eisen-Generator, magnetische Flussdichte

Magnetische Flussdichte senkrecht zum Auswertepfad (rote Linie im Bild oben)

Magnetische Flussdichte senkrecht zum Auswertepfad

U-Eisen-Generator_flux_normal.png (20.87 KiB) 7016-mal betrachtet

Beispielrechnung:
U_ind = 2 * Pi * f_n * r * l * B * n_Schenkel * n_Windungen
f_n = Drehzahl des Rotors (1/s)
r = Radius des Rotors (m), (ganz Korrekt: Radius der Leiter)
l = Länge des Leiters eines Spulenschenkels, der vom Magnetfeld senkrecht durchsetzt wird (m)
B = magnetischen Flussdichte (Tesla)
U_ind = induzierte Spannung (V), (Peak)

Hier:
f_n = 60/min = 1/s
r = 0,5 m
l = 0,03 m
B = 0,35 T
n_Schenkel = 48
n_Windungen = 30

U_ind = 2 * Pi * 1/s * 0,5m * 0,03m * 0,35T * 48 *30 = 47 V

Durch die Verwendung von stärkeren Magneten und durch Verringerung des Luftspaltes kann die Spannung noch angehoben werden.

Gruß CFD

[Bernd]

Super CFD !!
Den Luftspalt würde ich aber auf jeden Fall kleiner machen und nach Möglichkeit rechteckige Magneten verwenden.
20mm sind ja auch schon sehr viel.

Grüsse

Bernd

[mario]

Super und ein riesen Dank an CFD für die umfangreiche Ausarbeitung und an Bernd für die Tips,

Das sieht doch richtig gut aus. Wenn ich jetzt noch die 50mm * 25 mm * 10 mm nehme, dann bekomme ich

1. mehr Magnete unter
2. wird die Länge eines Spulenschenkel größer

Damit sollte ich die Windungsanzahl verringer können und entsprechen den Luftspalt kleiner wählen.

Respekt, das hat mir jetzt wirklich weitergeholfen.

Gibt es einen Mindestabstand der Magneten die auf dem Ring nebeneinander stehen? Eigentlich doch nicht. Ich muss nur
schauen, dass ich Sie irgendwie auf Abstand halte.

Damit müsste es bei Verwendung der 50*25*10 mm Magnete und einem Abstand von 6,5mm Innenumfang sowie
7,5mm Aussenumfang möglich sein 2*96 Magnete auf dem Umfang unterzubringen. Wird zwar ganz schön teuer, aber vielleicht gibt es ja
einen Mengenrabatt. Das hätte aber den Vorteil, dass ich 50mm Spulenschenkel habe die aktiv Wirken und nur wenig wirkungslose Länge (was
ja für den Innenwiderstand von Vorteil ist).

Danke Mario