Überlegungen zum Thema Fahrrad-Generator

[Tricus]

AW: Überlegungen zum Thema Fahrrad-Generator

Hallo zusammen,

heute sind die Magnete angekommen (s. Foto). Die Magnete haben eine Abmessung von 20 x 4 x 3 mm und eine Haltekraft von ca. 2,4 kg und einem Gewicht von 1,8g pro Stück. Davon werde ich 36 Stück in einer am Rad angebrachten Scheibe verbauen. Die Anzahl der Generatorspulen hängt davon ab, welche Spannung (ca. 15V) und welche elektrische Leistung erzeugt werden soll. Die Spulen sind aus 0,28 mm oder 0,4mm Kupferlackdraht aufgebaut. Es wird ein "Drei-Phasen-Simpel-Generator", also ohne überlappende Spulen usw. Bei 36 Magneten kommen 12 Spulen zum einsatz (4 pro Phase). Die gesamte Konstruktion soll später möglichst nicht mehr als 300g auf die Waage bringen. Die Magnetscheibe (Rotor) besteht aus Glasgewebe-beschichtetem Depron (3mm) und der Spulenträger aus ebenfalls beschichtetem 6mm Depron. Die Magnete wiegen insgesamt ca. 65g, das Gewicht der Spulen kann ich erst bestimmen, wenn die Windungszahl und die Drahtstärke festliegt.



Viele Grüße

Stefan

 

[Neandertaler]

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ja super, "et lüppt" damit dein kernkraftwerk ja dann fast vor dem Trike fertig ?!?!?!? ;-)

 

[Dieter Lutz]

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Hallo Fahrradgeneratorgemeinde, ........zum Thema Messe Essen........
soeben ist mir aufgefallen, dass meine ganzen Laufräder mit ALU-Felgen immer dort wo Sie ( zusammengesteckt ) sind, ein Magnet halt findet. Es sind keine starken Kräfte, aber es müßten vermutlich die ( Steckverbinder ) der Felge sein.

Viele Grüße
Dieter

 

[Fabi]

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Da werden halt ein paar Stahlstifte drin stecken. Für die hier diskutierten Dynamos ist das auf sicher zu wenig ferromagnetisches Material, um spürbare Auswirkungen zu haben.

Fabi

 

[Dieter Lutz]

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Hallo Tricus,
auf deine angepeilten 15 Volt mit den Magneten, im Bild sehe ich 40 Stück je 2,4 kg Zugkraft bin sehr gespannt. Du wirst uns sicher dann Deine Ergebnisse berichten. Bei meinen Versuchen habe ich Magnete mit 1,7 kg Zugkraft verbaut und zwar ohne Kleber, also in eine Sperrholzscheibe per CNC eingefräst. so kann ich vorne 2 Stück und von hinten 3 Stück versenken. Damit habe ich 5 x 1,7 kg = 8,5 kg Zugkraft pro Magnetstelle und wenn ich weniger Magnete einsetze bekomme ich auch weniger Volt pro Spule. Nur mit Eisenkernspulen komme ich auf akzeptable Werte - 200 Windungen = 1 Volt und je nach Drahtstärke ab 0,63 bei Belastung + 10 Ohm noch etwa 0,83 Volt.

Ich warte gespannt auf dein Ergebnis....................Meine Versuche drehen sich zur Zeit im Kreis.

Viele Grüße ......auch an all die Anderen

Dieter

 

[ThomasT]

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Meine Versuche drehen sich zur Zeit im Kreis.

So schlimm ist es nicht. Bei den Diskussionen auf unserer gestrigen Radtour und in deinem Labor hatte ich die Ergebnisse unserer Versuche von letzter Woche total vergessen. Die Verzerrungen der Kurvenform und die Abhängigkeit der Verzerrung vom Kerndurchmesser legen die Vermutung sehr nahe, daß wir auf Sättigungseffekten im Eisenkern aufsitzen. Im Sättigungsbereich hat das Eisen einen (differentiellen) magnetischen Widerstand ähnlich dem von Luft. Kein Wunder, daß die zusätzliche Verringerung des magnetischen Widerstands an anderen Stellen im Kreis (Rückwand) kaum was bringt.
Wir müssen
- nach gutem Trafo-Eisen Ausschau halten.
- und/oder den Kerndurchmesser relativ groß halten (das betrifft dann auch den Eisendurchmesser in den anderen Teilen des Magnetlinienpfades).

Wenn wir den Sättigungseffekt eliminiert oder wenigstens deutlich verkleinert haben, müssen wir den magnetischen Widerstand des Luftspalts verringern. Da wir am Abstand nichts ändern können/wollen müssen wir die Querschnittsfläche vergrößern - besonders in radialer Richtung. Eine Vergrößerung in Drehrichtung ist vielleicht doch nicht so uninteressant, wie ich bisher behauptet hatte. Da muss man nochmal nachdenken. Oder einer der Experten hier, weiß was dazu.

 

[Christian]

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Der Oberschwingungsgehalt der Spannung lässt sich auf Feldoberwellen zurückführen. Dafür kann Sättigung eine Ursache sein, es gibt aber noch weitere. Die 3. Feldharmonische als Hauptsättigungserscheinung wäre bei einer (angenommenen) Sternschaltung beispielsweise gar nicht in der Spannung sichtbar.

Die Situation in Eurem Fall ließe sich aus dem Aufbau (Geometrie- und Materialdaten) abschätzen bzw. berechnen. Ich selbst habe allerdings etwas den Überblick verloren, da hier mehrere Generatorkonzepte gleichzeitig diskutiert werden. Existieren bemaßte Skizzen?

Gruß,

Christian

 

[Dieter Lutz]

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Hallo Christian,
leider habe ich keine Marerialdaten von meinen Eisenkernen, es ist vom Baumarkt 6 x 6mm vom Gefühl her wie St 37, meine kleinen Alten umgebauten Relais mit den Trafoblechen als Kern sind einfach die Besten, bisher jedenfals. Mein Luftspulenversuch in der kleinen Abmessung = Rechteck 15,5 x 6 x 6mm hoch, 0,85er Kupferlackdraht 20 Windungen bringt gerade mal 0,1 Volt, 0,50er Draht 50 Wi. 0,2 Volt = 0,18 Volt unter Belastung, aber wunderschöne Wellen-Kurfen am Oscilloscop.
Also werde ich mit ( Eisenkernen ) weiter Experimentieren. Ein kleiner Trafo mußte nun Sterben, damit ich seine Bleche verwenden kann. Mal sehen, ob ich etwas verwertbares erschaffen kann.

Viele Grüße

Dieter

 

[Christian]

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Die magnetischen Eigenschaften von Baustahl sind zwar nicht über die Materialqualität zugesichert, dennoch ist ST37 ganz brauchbar zur Flussführung. Allerdings würde ich es ungeblecht bestenfalls als Rückschluss für die Permanentmagnete verwenden, keinesfalls aber im Bereich echter Wechselfelder (z.B. als Spulenkern). Die entstehenden Wirbelströme schränken sonst die Flusswechsel ein - und damit sinkt die Spulenspannung.

Ohne Skizze des Aufbaus lassen sich aus meiner Sicht leider keine weiteren Aussagen zu dessen Optimierung treffen.

Gruß,

Christian

 

[Klopfer]

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Um noch mal zum Magnic-Light-Generator zurückzukommen:

Die schreiben ja, dass die Idee dazu aus der Funktionsweise von Wirbelstrombremsen entstanden ist.
Einige VM-Fahrer nutzen doch solche Bremsen. Lässt sich da nicht was basteln, dass der indizierte Strom abgegriffen und genutzt werden kann?

 

[Dieter Lutz]

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Hallo Christian,

nochmals Danke, nun werde ich mich wohl mal hinsetzen müssen und alle meine Versuche in Skitzen und Daten zusammenfassen. Das wird allerdings einige Tage in anspruch nehmen. Nach deinem Bericht ist mir auch klar geworden, dass ein M 3er Schräubchen als Spulenkern noch schlechter sein muß, da Schrauben aus besserem Material als ST 37 sein müßen. Ja, und für's Elektrische brauche ich von Thomas T Hiiiiilfe ( auch für's einstellen der Bilder ).

Viele Grüße

Dieter

 

[Trockenschwimmer]

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Hallo Dieter und andere Generatorbauer,

Habe mir das durchgelesen und bin nicht ganz sicher worauf Ihr hinaus wollt. Soll das ein Generator werden, der im Leerlauf praktisch keine Verluste verursacht und deshalb der Luftspulenansatz? Oder solls moeglichst leicht werden? Oder moeglichst effizient?

Ich habe, aus einem anderen Bereich, ein klein wenig Erfahrung mit elektrischen Maschinen und helfe Euch gerne. Eine Skizze vom der ganzen Anordnung der Permanentmagnete und Spulen braeuchte ich dazu aber schon. Gerne auch per PN.

Viel Erfolg
Roland

 

[mbi03]

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Hallo Roland.

Habe mir das durchgelesen und bin nicht ganz sicher worauf Ihr hinaus wollt. Soll das ein Generator werden, der im Leerlauf praktisch keine Verluste verursacht und deshalb der Luftspulenansatz? Oder solls moeglichst leicht werden? Oder moeglichst effizient?

Moeglichst leicht, moeglichst hoher Wirkungsgrad Mechanisch -->Elektrisch moeglichst kein "Rastmomment".
und minimalste Leerlaufverluste ...

mfG
Matthias

 

[Dieter Lutz]

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An alle Dynamo-Selbstbau-Interessierten!
Meine ganzen Versuche haben gezeigt, dass mit Luftspulen nichts zu gewinnen ist, leider. Dazu ist der Durchmesser der Magnetscheibe zu klein max. 130 mm, denn ich möchte ja noch die Scheibenbremse benützen können (Schimano Brems scheibe XT 6 Loch SMRT 86 Durchm. 203 mm).
Alle anderen Versuche mit Eisen ST 37 als Kern waren nicht zufriedenstellend. Denn mein erster Versuch mit zwei uralten Relais, noch mit Trafoblechen, waren einfach die besten ( 200 Windungen = 1 Volt ). Deshalb fertige ich meine neuesten Eisenkerne nun aus Trafoblechen. Dazu habe ich von den zerlegten Trafos die Bleche mit UHU 3000 aufeinander geklebt, zwischen zwei Sperrholzplatten gespannt und mit der Eisensäge zurecht gesägt + gefeilt. Auf 6 x 6 mm genau wie die aus ST 37 , somit konnte ich die "alten" Spulen von der ersten Versuchsreihe wieder verwenden und vergleichen. Der Unterschied ist wie Tag und Nacht.
Fazit: also nur mit Trafoblech, wobei es ja auch hier verschiedene Qualitäten gibt ( Mumetal? ).

Hallo Tricus, was machen Deine 15 Volt ???

Viele Grüße Dieter, der mit der Ukulele

 

[Trockenschwimmer]

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Hallo Dieter,

...Meine ganzen Versuche haben gezeigt, dass mit Luftspulen nichts zu gewinnen ist, leider...

Deine Versuche in allen Ehren aber so pauschal kann man das IMHO nicht sagen.
Wie schaut denn jetzt der magnetische Kreis des Generators aus? Was fuer Magnete hast Du verwendet (Abmessungen und Material; die "Haltekraft" sagt hoechstens was ueber die Verwendbarkeit an einer Pinwand aus)? Welche Flussdichte erwartest Du im Luftspalt?

Die Suchmaschine meines Vertrauens spuckt u.a. folgendes aus, wenn ich "BLDC eisenlos scheibenlaeufer" eingebe:
http://www.torquemax.de/images/ChLucas-2.PDF
Die Darstellungsqualitaet ist leider schlecht aber man kann erkennen worauf es ankommt.
* Luftspaltflaeche moeglichst gross
* Luftspaltlaenge moeglichst kurz
* Luftspulen daher moeglichst duenn

Die Magnete einfach irgendwie an den (Luft)spulen vorbeizubewegen wird sicher nicht zum Ziel fuehren. Der mag(net)ische Fluss will gefuehrt werden

Aber egal wie die Konstruktion schlussendlich aussieht moechte ich vor ungekapselten Anbauten an Laufraeder mit starken Magneten und kleinen Luftspalten warnen. Wehe wenn sich da ein kleines Eisenteil hinein verirrt...


Gruss
Roland

 

[Yardonn]

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Aber egal wie die Konstruktion schlussendlich aussieht moechte ich vor ungekapselten Anbauten an Laufraeder mit starken Magneten und kleinen Luftspalten warnen. Wehe wenn sich da ein kleines Eisenteil hinein verirrt...

Du meinst doch nicht etwas, das könnte ähnliche Auswirkungen haben, wie bei mir, als mein aufgeklebter Kadenzsensormagnet während der fahrt verloren ging, sich an die Kette wieder fing, und dann mitten im Kettenleitrohr verkanntete... (besonders übel war der 500 Watt Trettkurbel- Motor, der auch gerade unter Volllast arbeitet...).
Ähm ja, Magnete und Eisen... immer für ne Überraschung gut.

 

[Christian]

AW: Überlegungen zum Thema Fahrrad-Generator

Deine Versuche in allen Ehren aber so pauschal kann man das IMHO nicht sagen.

Mit dieser Meinung stehst Du nicht allein. Ich habe vergangene Woche mal einen Halbach-Aufbau mit Luftspulen (= komplett eisenfreier Generator) durchgerechnet. Nicht einfach bei der Größe aber auch auf den ersten Blick nicht aussichtslos. Die Induktivität einer solchen Anordnung ist sehr gering - wodurch sich allerdings bestimmte Nachteile bei hohen Drehzahlen ergeben. Der Wirkungsgrad dürfte vergleichsweise gut sein, wenn ausreichend Kupfer eingesetzt werden kann.

Ob bei den hier geschilderten Aufbauten eventuell noch Probleme zu erwarten wären, ließe sich nur mit der Glaskugel feststellen. Man kann's natürlich auch einfach ausprobieren - dann sind allerdings keine allgemeingültigen Aussagen über verworfene Ansätze möglich.

Gruß,

Christian

 

[Smilingdevil]

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..den kenne ich.. zwar ohne Motor.. aber dennoch.. vor allem, hab ich den Fehler im Schaltwerk gesucht (das ja plötzlich seltsame Sperenzchen zu machen schien)..

 

[Dieter Lutz]

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Liebe Leser und Schreiber,
es dürfte ja bekannt sein, dass mein Wissen ( Magnetig - Elektrik ) nicht besonders zu Buche schlägt. Darum versuche ich mit allen mir möglichen Versuchsaufbauten Strom herauszukitzeln, mit der Hilfestellung von Thomas T nur baue ich eben mangels Kenntniss auch mal was verkehrtes. Aber auch TESLA hat QUERVERSUCHE unternommen. Danke dir Thomas an dieser Stelle. Zum Anfangsgedanken zurück: die 6 Befestigungsgewinde für eine Bremsscheibe möchte ich deshalb benützen, weil selbst bei einem "achter" im Rad bleibt eine Bremsscheibe davon unberührt!!!
Zu meinem Schreiben am 20.03.12 nun noch eine Richtigstellung in Bezug auf Trafoblech: Ja, ich habe mein St 37 ? Eisenkern, aber den dicken also 10 x 6 x 30 hoch, 10 x 6 sind auch meine Magneten. Luftspule 0,63er Draht 300 Windungen 1 Ohm. Dieser bringt bei etwa 8 km/h 1,5 Volt stabil, das bringt er auch noch mit + 10 Ohm.
Diesen Versuch habe ich damals wegen des starken Megneten "geruckels" nicht weiter verfolgt. Ach Ja, der Abstand zu den Magneten beträgt gute 2 mm und das muß sein sonst will er die Magneten rausziehen.
Auch habe ich die Versuchsbefestigung neu und stabiler gestalltet damit ich Ihn überhaupt messen konnte.
Zum "geruckel" folgende Gedanken: die Lager sollten nicht seitlich beansprucht werden! Also die Spulen Senkrecht stehend und wenn es dann noch gelingt die Spulen nach oben abzuheben, "wärend der Fahrt" was will Mann Frau mehr.
Bilder ??? Hallo Thomas, kannst Du mirs reinstellen? Danke!!! An dieser Stelle muß ich sagen, hier kann ich nicht auf Anhang einfügen drücken und schon sind die Bilder drin, nur so als "Gedanken".
Viele Grüße an euch alle ......Dieter

 

[Christian]

AW: Überlegungen zum Thema Fahrrad-Generator

Hallo Dieter,

natürlich ist das Dein Projekt - Dein Vorgehen bestimmst Du selbst und sonst niemand.

Ich hatte es ursprünglich so verstanden, dass zu einigen Punkten Fragen auftauchten und hier nach möglichen Antworten gesucht wurde. Daran beteilige ich mich gerne, sofern die dafür notwendigen Informationen vorhanden sind. Wenn nicht - dann nicht (ohne Groll!).

Viel Erfolg weiterhin bei dem spannenden Thema!

Gruß,

Christian