Überlegungen zum Thema Fahrrad-Generator

AW: Überlegungen zum Thema Fahrrad-Generator

Hallo Christian, Hallo Thomas,

Trafobleche EI42 von der Firma Sauter-Shop sind bereits bei mir eingetroffen. Danke Christian für die Adresse!

Nun geht's also weiter, aber wo fange ich zuerst an. Ich werde mal 20 Bleche etwas abkannten, dass sie besser auf die Magneten ausgerichtet sind, wegen des "80 mm Kreisdurchmessers der Magneten". Danach werde ich die Bleche zu einem Paket verkleben, um sie auf Maß feilen zu können, für mehr Windungen. Ich hoffe durch das Feilen die Magnetische Struktur der Bleche nicht durcheinander zu bringen.
Weitere sachdienliche Anregungen werden gerne angenommen.

Es Grüßt Euch,
Dieter
 
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Dieter Lutz schrieb:
Ich werde mal 20 Bleche etwas abkannten, dass sie besser auf die Magneten ausgerichtet sind
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Das erhöht den Fluss, gleichzeitig steigt aber auch das Rastmoment (weil das gleitende Aufeinandertreffen der Kanten an den beiden Außenzähnen entfällt).

Dieter Lutz schrieb:
Danach werde ich die Bleche zu einem Paket verkleben, um sie auf Maß feilen zu können, für mehr Windungen.
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Das Feilen ist problematisch, da durch das "Verschmieren" der Blechkanten eine geschlossene leitfähige Oberfläche entsteht. Wenn Du Feilen willst, dann zwinge die Bleche vorher zusammen und entgrate sie anschließend einzeln. Danach kannst Du bei Bedarf verkleben.

Ich bin mir nicht sicher, ob das Feilen aus elektrischer/magnetischer Sicht überhaupt notwendig ist. Am Sonntag weiß ich hoffentlich mehr.

Gruß,

Christian
 
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Kurzer Zwischenbericht: Ich habe das neue Modell mit EI42-Kernen aufgebaut und gerechnet. Ziel ist es, die zu erwartende Spulenspannung angeben zu können. So weit bin ich leider noch nicht gekommen, aber hier ist schon mal ein Feldbild:

EI42_1.png

Gezeigt sind drei (von insgesamt sechs) EI-Kernen. Die Magnete bestehen aus einer 2 x 2 Anordnung der bekannten Einzelmagnete. Der mittlere Durchmesser beträgt 92 mm. Der Fluss am Nutgrund ist ohne große Optimierung gegenüber der bisherigen Anordnung auf das Doppelte gestiegen. Da in einem Strang zwei Spulen in Reihe und die Stränge dann im Stern geschaltet werden können, sollte sich eine deutliche Anhebung der Spannung ergeben - obwohl ja das Spulenfenster kleiner geworden ist und daher die Windungszahl (bei gleicher Drahtstärke) sinken muss.

Gruß,

Christian
 
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So, die obige Anordnung (halber Generator) liefert eine nahezu oberschwingungsfreie Ausgangsspannung - zumindest bei linearer Ausrichtung der E-Kerne. Ich würde daher an der Geometrie eher nichts mehr verändern. Auch auf das Feilen und Biegen würde ich zunächst verzichten. So sähe es dann aus:

attachment.php

(zur besseren Darstellung drei Magnete entfernt)​

Zur Wicklungsauslegung müsste jetzt noch mindestens ein ungefährer Eckpunkt genannt werden (Drehzahl, Spannung, Leistung). Was schwebt Dir/Euch da so vor?

Gruß,

Christian
 

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Danke Christian,
ja mit solch schönen aber auch deutlichen Zeichnungen von Dir, kann ich als Anfänger in dieser Materie mich bestens zurechtfinden.
Meine weiteren Versuche die ich nun noch gemacht habe und zwar mit nur zwei der Magneten aufeinander mit "Rückschlussblech" 2 mm dick ohne Verklebung und ohne genaueste Abstandsausrichtung. Die Ergebnisse sind ganz gleich wie mit 5 Stück übereinander + "Rückschlussblech". Es zeigt mir also, dass nicht die Magnetmenge=Kraft zu mehr Strom verhilft. Allerdings mußte ich ganz vorsichtig die Spulenabstände zur Magnetscheibe vornehmen, sonst hat es mir die Magnete vom "Rückschlussblech" abgezogen.
Nun muss ich neu Planen, aber mit Christian's Vorgaben geht das fast von selbst, aber leider ist am Hinterbau nicht rundherum Platz für die Spulen. Für die neue Magnetscheibe, = der größte Außendurchmesser von 130 mm, werde ich die Ausfräsungen nur von hinten in die Scheibe einbringen, wobei eine Wand 3mm dick stehen bleiben muß, damit ich ohne Probleme den Luftspalt auch auf 1mm verkleinern könnte, ohne super Verklebung der Magnete.

Was bringt's, wenn die Magnete bei zwei übereinander mit einem dünnen Streifen Blech 5mm hoch eingehüllt würden (wie ein Gartenzaun) damit die Magnetlinien nicht zum nächsten Magnet überspringen könnten? Oder hat mein Denken einen ........?

Wegen Deiner Fragen muß ich mich erst mit Thomas in verbindung setzen. Man sollte evtl. auch ein Navi laden können?

Gruß Dieter
 
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Hallo Dieter,

Dieter Lutz schrieb:
Meine weiteren Versuche die ich nun noch gemacht habe und zwar mit nur zwei der Magneten aufeinander mit "Rückschlussblech" 2 mm dick ohne Verklebung und ohne genaueste Abstandsausrichtung. Die Ergebnisse sind ganz gleich wie mit 5 Stück übereinander + "Rückschlussblech". Es zeigt mir also, dass nicht die Magnetmenge=Kraft zu mehr Strom verhilft.
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das hängt mit dem Verhältnis von Magnethöhe und Luftspalt zusammen. Spielt der Luftspalt nur noch eine geringe Rolle (weil der Magnetaufbau hoch ist), dann bringen weitere Magnete in der Höhe kaum noch etwas hinsichtlich der induzierten Spannung.

Dieter Lutz schrieb:
aber leider ist am Hinterbau nicht rundherum Platz für die Spulen.
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Wenn man auf den Vorteil der Reihen- und Sternschaltung verzichten will, dann wäre es auch möglich, einzelne Blechpakete ganz wegzulassen. Würde ich aber nur machen, wenn es absolut nicht anders ginge. Kannst Du die Problemstellen auf einem Foto zeigen? Wo genau klemmt es, an den Spulen oder an den Paketen?

Dieter Lutz schrieb:
Was bringt's, wenn die Magnete bei zwei übereinander mit einem dünnen Streifen Blech 5mm hoch eingehüllt würden (wie ein Gartenzaun) damit die Magnetlinien nicht zum nächsten Magnet überspringen könnten?
Zum Vergrößern anklicken....

Damit erreichst Du leider das Gegenteil - der Magnetfluss würde im Rotor "kurzgeschlossen". Mann kann allerdings um 90° gedrehte Magnete zwischen den jetzigen 2 x 2 Paketen anordnen. Das ginge dann ein wenig in Richtung der o.a. Halbachanordnung. Diese Magnete würden den Streufluss mindern und so den mit den Spulen verkoppelten Fluss erhöhen.

Dieter Lutz schrieb:
Man sollte evtl. auch ein Navi laden können?
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Das wird - wenn ich nicht völligen Unsinn gerechnet habe - in jedem Fall möglich sein.

Gruß,

Christian
 
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Vielen Dank Christian,
für die schnelle und ausführliche Antwort auf meine Fragen + Gedanken. Mit den Bildern bezüglich des vorhandenen Platzangebotes für die Spulen mit den Blechkernen am + um's Hinterrad dauert's noch ein wenig.

Gruß und frohe Ostern
Dieter
 
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Hallo Christian und Thomas,

leider habe ich versäumt zu den EI42 Blechen von Sauter-Shop die Spulengehäuse zu kaufen. Mit meinen "Feilkünsten" sieht es sehr schlecht aus ( 1mm Wandungen ) und beim Fräsen fliegt's davon, d. h. also warten bis nach Ostern um Strom-messungen vornehmen zu können, leider.

Gruß Dieter
 
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Hallo Dieter,

vom Feilen würde ich ohnehin abraten (s.o.).

Der Spulenkörper ist meiner Meinung nach nicht erforderlich. Ich würde die Spule auf einem Wickelkörper aus Holz fertigen. Dieser bestünde aus einem Kern und zwei Wangen. Eine Wange wäre fest und eine abnehmbar mit dem Kern verbunden. Die fest verbundene sollte mit einem bis auf den Grund reichenden Schlitz für den innenliegenden Draht versehen werden. Die Oberkante der Wangen sollte so bemessen sein, dass sie Dir die maximal mögliche Spulenhöhe anzeigt. Das ganze ließe sich gut in einer drehbaren Vorrichtung spannen (evtl. einer langsam laufernden Bohrmaschine bzw. einem Akkuschrauber) und sehr gut wickeln.

Zur Isolation würde ich hauchdünne GFK-Plättchen schneiden, die zwischen die Spule und den Kern gehören. Ich würde die komplette Nut damit auskleiden und auch den inneren Wickelkopf (= Übergang zwischen den Nuten). Ein Plättchen aus Pappe am Nutgrund und um die Zähne gewickeltes Isolierband würden es für die Versuche auch tun. Insbesondere die Ecken des Blechkerns, um welche die Spule geführt wird, müssen komplett und sicher verkleidet sein.

Der Wickelkörper muss die Zuschläge natürlich berücksichtigen.

Um die Spulen zu verfestigen, kannst Du etwas 2K-Kleber mit langer Topfzeit anrühren und beim Wickeln ab und zu auf der Spule verteilen (ggf. einen Schutzfilm verwenden, damit sich die Spule später auch vom Wickelkörper löst).

Viel Spaß!

Gruß,

Christian
 
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Hallo Christian,

erst einmal Danke für Deine guten Vorschläge. Aber nachdem ich beim Wickeln der Luftspulen auch schon mit UHU 3000 rumges....t habe, werde ich mir Spulenkörper kaufen und wenn Diese zu groß ( für mehr als 20ig Bleche ) sind, kann ich diesen ja einen Streifen raus schneiden. Zum Wickeln benütze ich einen 24 Volt Scheibenwischermotor mit entsprechender Stromversorgung = Drehzahl über die Volt regelbar. Thomas T. kann ja mal ein Bild davon einstellen, wenn er wieder in der Gegend ist und wenn ich gut zuschaue begreife ich das evtl. auch noch.
sauter-shop ist auch nicht sooo weit von mir entfernt, würde ich es mit einem Besuch meiner lieben Verwandschaft in Spaichingen verbinden, so könnte ich das Spritmäßig verantworten.

Gruß,
Dieter
 
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In dem schönen Buch "Weichmagnetische Werkstoffe", das mir der Dieter ausgeliehen hat, steht folgende Formel für den Spitzenwert der Flußdichte: B_pk=50/f*45/(A*N)*U
Das gilt für eine sinusförmige Spannungmit dem Effektivwert U bei der Frequenz f und der Kernquerschnittsfläche A in Quadratzentimeter. Die seltsamen Zahlen stammen noch aus der Zeit, als Taschenrechner und Computer selten waren. In dem Buch sind auch Sättigungsfeldstärken für verschiedene Materialien angegeben. Die liegen so zwischen 0.8 und 1.8 Tesla.
Obige Formel umgestellt und für die Sättigung 1Tesla angenommen ergibt:
U=f*A*N/2250
Mit f=20 Hz, A=0.1 cm^2 und 300 Wdg ergibt sich eine Spitzenspannung von 0.37 V. Das ist weniger als der Dieter gemessen hatte. Die Spannung war da aber schon sehr verzerrt. Sättigung heißt nicht, daß die Spitzenspannung nicht noch weiter ansteigen kann, sondern daß der Effektivwert der Spannung sinkt.
Bei der neuen Anordnung, wie sie der Christian gezeichnet hat, ist der Kernquerschnitt zehnmal größer. D.h. die Spitzenspannung sollte über 3V sein.
 
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ThomasT schrieb:
Bei der neuen Anordnung, wie sie der Christian gezeichnet hat, ist der Kernquerschnitt zehnmal größer. D.h. die Spitzenspannung sollte über 3V sein.
Zum Vergrößern anklicken....

Ja, sie liegt bei gleicher Windungszahl und Frequenz deutlich über drei Volt (für die idealisierte lineare Anordnung). Würde man phasengleiche Spulen in Reihe schalten und dann im Stern, würde sie sich zudem verdreieinhalbfachen.

Allerdings muss wie erwähnt von Euch noch der Eckpunkt festgelegt werden, damit die Windungszahl bestimmt und ausgerechnet werden kann, welche Leistung bei welcher Drehzahl und welchem Wirkungsgrad zur Verfügung steht. Man wäre dann auch in der Lage, Widerstand und Induktivität anzugeben, womit sich wiederum das Betriebsverhalten am Gleichrichter bestimmen ließe (z.B. mittels LTSpice).

Gruß,

Christian
 
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Hallo Christian,
nachdem Du mir die Anordnung der Magnete 2 nebeneinander usw. vorgeschlagen hast, habe ich heute mittag meine erste Magnetscheibe mit den runden = 16 x 3 mm Magneten, einer von vorne - einer von hinten, dazwischen 0,3 mm Holz stehen gelassen und mit 2 mm Rückschlussblech versehen ( = 12 Magnetfelder )
Bei 18 Stück 10 x 6 mm Magnetfeldern= Scheibe zwei : Der dicke "dreizack" aus 10 x 6 x 30 Eisen Spule 0,63er Draht 300 Wi. = 1,5 Volt.
Heute mit der ersten Scheibe mit 12 Magnetfeldern gemessen gleicher "dreizack" und Spule = 3,3 Volt mit 10 Ohm noch
3 Volt !!! Leider kann ich zu den Magneten keine Angaben machen, nur dass sie bei unachtsamkeit leicht zerbröseln - brechen. Mein "zweifuß" - Trafoblechkern 6 x 6 mm 0,50er Draht 600 Wi.der bei der zweiten Scheibe 3 Volt gebracht hat, bringt mit Scheibe eins 4,2 Volt mit 10 Ohm noch 2,8 Volt.

Die Eckpunkte die darf, ja sollte Thomas T beisteuern.

Viele Grüße
Dieter
 
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Hallo Dieter,

hast Du die vorgeschlagene 2 x 2 Magnetanordnung (2 nebeneinander, 2 übereinander) gewählt? Diese Anordnung ist auf die neuen Kerne abgestimmt, bei anderen Kernen wird das Ergebnis abweichen.

Gruß,

Christian
 
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Hallo Christian und auch Thomas,
mein Versuch in Nr.#136 beschrieben, machte ich nur, weil ich sehen ( "sehen in Volt" ) wolte. Der Gedanke mit dem Scheiben wechsel kam mir, weil es nicht möglich ist zwei Magnete so nebeneinander frei auf ein Blech zu legen, ( das wäre nur mit einem Blechstreifen dazwischen gegangen, aber davon hast Du mir ja abgeraten ).
Manchmal brauch ich einfach noch etwas "Greifbares" damit ich's richtig begreife. das mit dem "geruckel" mit den Magneten hat sich auch bestätigt, es läuft wie Du beschrieben hast "sanfter" und meine Befürchtung ( Abstände nicht passend ) hat sich in Luft aufgelöst durch diesen für mich nötigen Versuch. Ich bin und bleibe halt ein Praktiker.


Viele Grüße


Dieter
 
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Hallo Dieter,

bin Deiner Meinung: Praktische Versuche zwischendurch haben unbestreitbare Vorteile.

Gruß,

Christian
 
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Hallo Christian, natürlich auch Thomas T und und und,
die bestellten Spulenkörper sind heute gekommen, der angedachte "Ladeneinkauf" war nicht möglich, eben Internet - shop.
Jetzt der Versuch Bild einzustellen.DSC01362.JPG Hurra mein erstes Bild reingestellt!!!
Auf dem Bild sind zwei Trafobleche die seitlichen ....... leicht abgewinkelt stehend auf den aufgezeichneten 15er Magneten zu sehen, passend zum radius von 55 mm.

Frage: wäre es nicht besser gleich mit neuen ruden Magneten mit Durchmesser 15 x 3 mm - NdFeB, N45, vernickelt, Haftkraft: ca 3,2 kg vieleicht 2 Übereinander mit Rückschlußblech??? Ja, ich hatte noch eckige große, aber da hat sich das "geruckel" auch wieder stärker gezeigt.

Nun muss ich an die Arbeit gehen, die Spulen bearbeiten damit ich den Draht draufwickeln kann.

Es Grüßt
Dieter
 
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