Einfacher Selbstbaudynamo (Prinzip "Magnic Light")

AW: Einfacher Selbstbaudynamo (Prinzip "Magnic Light")

Hi,
anbei mal ein Video von Christians Selbstbau, Danke dafür!

 
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Danke für's Hochladen, René. Vielleicht an dieser Stelle noch ein paar Worte zum Versuchsaufbau und zu den wenigen Messungen:

Es handelt sich um eine 20"-Alufelge, die von einem (offensichtlich ungewuchteten ;)) Nabenmotor konstant auf knapp 320 U/min angetrieben wird. Die Leerlaufspannung bei dieser Geschwindigkeit beträgt ca. 3.4 V_eff / 115 Hz und der Kurzschlussstrom ca. 5.4 mA. Leider ist die "Lagerung" richtig schlecht und die Messwerte schwanken daher sehr stark (teilweise war bei den Messungen ein kurzes Lagerkreischen zu hören, das mit einem unmittelbaren Drehzahlabfall einherging - die LED flackerte dann oder verlosch sogar kurzzeitig). Auch die manuelle Ausrichtung ist alles andere als optimal. Auf die Aufnahme einer Messreihe habe ich daher verzichtet.

Positiv: Das ganze zeigt, dass die Idee funktioniert. Negativ: Mehr leider auch nicht.

Wer an dem Prinzip interessiert ist und einen Dynamo-Selbstbau in Erwägung zieht, dem rate ich zu einem modifizierten Aufbau mit mehreren Magneten und einer geänderten Spulenanordnung.

Gruß,

Christian
 
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@Christian,

du schreibst, dass du einen "radial magnetisierten Permanentmagneten" benutzt hast. Bei meiner suche nach Ringmagneten bin ich nun darüber gestolpert, dass es zwar prinzipiell radial magnetisierte gibt, aber diese kaum zu bekommen sind.
Laut der Webseite ist bei einem radialen Ringmagnet der eine Pol innen, der andere außen.
Müsste es aber nicht so sein, dass die Pole links und rechts angeordnet sind, damit sich ein ständiger Wechsel beim drehen ergibt?

Wieviele Windungen hast du ungefähr gewickelt?

Grüßle, Freshman
 
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Hallo Freshman,

der Einwand ist berechtigt. Ich hätte "radial magnetisiert mit wechselnder Polfolge" schreiben sollen - oder gleich die technisch wohl gebräuchlichere Form "diametral magnetisiert": http://www.supermagnete.de/R-10-05-05-DN?img=6

Es waren ein paar hundert Windungen. Ich hatte zuerst testweise wenige Windungen aufgewickelt und dann einen Probelauf gemacht. Der Faktor, mit dem man die gemessene Spannung multiplizieren muss, ist der gleiche, mit dem dann auch die Windungszahl heraufgesetzt werden muss.

Tipp: Solltest Du auch einen geschlitzten Kabelkanal als Wickelkörper verwenden, dann achte beim Wickeln darauf, dass Dir nicht Windungen verrutschen (also außerhalb des Kanals zu liegen kommen). Ist zwar für die Funktion nicht direkt kritisch, sieht aber blöd aus und birgt das Risiko einer späteren mechanischen Beschädigung. Wenn man's zu spät merkt, darf man munter wieder abwickeln ...

Gruß,

Christian
 
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Ja, mir ist bewusst, dass die Kopplung eher mäßig ist - was ich durchaus als Nachteil des ML-Dynamos anerkenne.

Dieser Punkt scheint mittlerweile seitens ML teilweise adressiert worden zu sein.

magniclight_adapter2.jpg
Quelle: http://www.kickstarter.com/projects/dynamodirk/magnic-light-get-new-energy/posts

Offensichtlich wurde der Rotor um 90° gegenüber der Anordnung aus dem Gebrauchsmuster gedreht, wodurch sich ein halbwegs konstanter Luftspalt ergibt. Dass nur jeweils wenige Magnete mit der Felge koppeln, bleibt unverändert - scheint aber unkritisch zu sein.

Gruß,

Christian
 
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Wird der Magnet eigentlich wirklich von dem Wirbelstrom-dingsda-magnetfeld angetrieben oder 'rasten' nur jeweils die Pole mit ihrem Magnetfeld an den Speichennippeln aus Stahl ein? Ich hatte bei meinen Versuchsaufbauten mittels stehendem Magnet und umwickelter Spule auch eine geringe Spannung beim Annähern an die drehende Felge messen können, deutlich stärker war aber die pulsierende Anziehungskraft des Magneten zu den Stahlspeichen zu spüren. Falls tatsächlich die Speichen den Magneten 'mitreißen' dann kann das IMO natürlich auch einen höheren Wirkungsgrad begünstigen. - Nur so ein paar müde Gedanken in der Nacht zu Weihnachten. Ich geh jetzt schlafen ... Krafttanken für das große Fressen der nächsten Tage.

Frohe Weihnachten ... HoHoHo
 
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Die Speichen selbst sind ja auch aus Stahl - man muss sich also nicht unbedingt auf die Ösen verlassen.
Wäre vlt. einen Versuch wert.

Beim eingangs gezeigten Video sind die Speichen/Nippel/Ösen aber so weit von dem Generator weg, das sie bestimmt keine Rolle gespielt haben und es sich tatsächlich um Induktionseffekte handelt.
 
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Ich ueberlege grad wie man Nach dem Prinzip einen plug-and-play Dynamoersatz bauen kann...

Der Magnet den Christian genommen hat ist ja schon der staerkste den es bei supermagneten.de gibt. Ich frage mich welche Magnetanordnung den besten Krafttransfer ergibt. Diese Ringmagnete haben ja nur genau zwei Polwechsel pro Umdrehung. Wird es mit mehr Wechseln besser oder schlechter? Erfolgt der hauptsaechliche Krafttransfer auf dem Pol oder zwischen den Polen? Die Wirbelstrombremse funktioniert ja am besten wenn das feld senkrecht auf der Scheibe steht...

Wenn die das Ding als Gebrauchsmuster angemeldet haben, kann ich dann ein Alternativdesign bei thingiverse hochladen damit es sich jeder der einen 3D-Drucker besitzt nachbauen kann solange ich kein Geld dafuer nehme?
Geht mit hoeherer Windungszahl auch die maximale Leistung hoch oder aendere ich nur das Verhaeltnis von Strom/Spannung wie beim Trafo?

Fragen ueber Fragen...
 
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Ich frage mich welche Magnetanordnung den besten Krafttransfer ergibt. Diese Ringmagnete haben ja nur genau zwei Polwechsel pro Umdrehung. Wird es mit mehr Wechseln besser oder schlechter?

Diese Frage lässt sich leider nicht pauschal beantworten. Prinzipiell hat eine höhere Polzahl den Reiz, dass die Flusswechselfrequenz bei gegebener Drehzahl steigt. Das lässt sich aber nur dann vorteilhaft in Form einer höheren Spannung nutzen, wenn der Fluss dabei nicht in gleichem Maße sinkt (geringere Fläche pro Magnetpol, höherer Streuanteil).

Der von mir verwendete Magnet weist genau einen Vorteil auf - der Demonstrator konnte damit sehr einfach gehalten werden. Ein guter Dynamo ist so aus meiner Sicht jedoch nicht möglich.

Für einen vernünftigen Aufbau würde ich in jedem Fall die Drehebene um 90° kippen, so dass Laufradachse und Rotorachse parallel verlaufen. Den Rotor könnte man aus einem Ring von mehreren Magneten bauen. Wahlweise auf einem dünnen Eisenjoch oder als (eisenloses) Halbacharray. Ich habe beides mal per Feldrechnung simuliert und keinen eindeutigen Favoriten gefunden. Der Verzicht aufs Eisen hätte zumindest den Vorteil, dass der Nachbau einfacher wird.

Geht mit hoeherer Windungszahl auch die maximale Leistung hoch [...] ?

In der Regel nicht (zumindest nicht direkt), da bei gegebenem Wickelfenster dann der Drahtquerschnitt sinkt. Allerdings verschiebt sich ggf. der Arbeitspunkt, was vorteilhaft oder nachteilig sein kann.

Wenn die das Ding als Gebrauchsmuster angemeldet haben, kann ich dann ein Alternativdesign bei thingiverse hochladen damit es sich jeder der einen 3D-Drucker besitzt nachbauen kann solange ich kein Geld dafuer nehme?

Wenn das Alternativdesign berechtigte Ansprüche aus dem ML-Gebrauchsmuster verletzt (die gälte es aber noch zu validieren), wäre ich zumindet vorsichtig. Auch wenn Du selbst keine kommerziellen Absichten verfolgst.

Nur - interessant wird so ein Projekt doch ohnehin erst, wenn man sich genügend vom originalen Design abhebt.

Gruß,

Christian
 
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Diese Frage lässt sich leider nicht pauschal beantworten. Prinzipiell hat eine höhere Polzahl den Reiz, dass die Flusswechselfrequenz bei gegebener Drehzahl steigt. Das lässt sich aber nur dann vorteilhaft in Form einer höheren Spannung nutzen, wenn der Fluss dabei nicht in gleichem Maße sinkt (geringere Fläche pro Magnetpol, höherer Streuanteil).

Sprich der Luftspalt zur Felge sollte auf jeden Fall kleiner sein als der mittlere Polabstand - dann hat der Magnet in deinem Demonstrator vielleicht doch mehr als einen Vorteil.

Für einen vernünftigen Aufbau würde ich in jedem Fall die Drehebene um 90° kippen, so dass Laufradachse und Rotorachse parallel verlaufen.

hmmm...

Ich sehe nicht warum man die Drehebene kippen sollte - da wird es deutlich schwieriger die Wicklung anzubringen ohne zu nah an die Speichen zu geraten. Ergibt sich nicht ausserdem eine zusaetzliche bremswirkung da die Annaeherung an die Felge jetzt in der Rotationsebene erfolgt und nicht mehr senkrecht dazu?

In der Regel nicht (zumindest nicht direkt), da bei gegebenem Wickelfenster dann der Drahtquerschnitt sinkt. Allerdings verschiebt sich ggf. der Arbeitspunkt, was vorteilhaft oder nachteilig sein kann.

Die einfachste Art die Leistung zu erhoehen waere also erstmal hoehere Feldstaerke? Wenn man also 3-4 von den Magneten stapelt ...?

Nur - interessant wird so ein Projekt doch ohnehin erst, wenn man sich genügend vom originalen Design abhebt.

Das primaere Alleinstellungsmerkmal waere halt die Ausfuehrung als Dynamoersatz, nicht als integrierte generator-LED-Einheit, fuer die Trikes und VMs dieser Welt.
 
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Sprich der Luftspalt zur Felge sollte auf jeden Fall kleiner sein als der mittlere Polabstand

Ja, deutlich kleiner.

- dann hat der Magnet in deinem Demonstrator vielleicht doch mehr als einen Vorteil.

Nein, nicht was den Luftspalt angeht. Der ist zwar an einem Punkt klein, weitet sich dann aber zwangsläufig wegen des runden Magneten auf.

Ich sehe nicht warum man die Drehebene kippen sollte

Denk Dir mal einen Zylinderring aus Magneten, dessen radiale Höhe etwas kleiner ist als die Höhe der Bremsflanke. Wenn der Zylinderring einen nicht zu kleinen Durchmesser aufweist, dann koppelt das ganze recht gut mit der Felge, da der Luftspalt konstant ist.

- da wird es deutlich schwieriger die Wicklung anzubringen ohne zu nah an die Speichen zu geraten.

Ja, das wird etwas schwieriger. Eine simple Spule wie im Demonstrator kommt aber ohnehin nicht mehr in Frage, sofern das ganze mehr als zwei Pole aufweist.


Ergibt sich nicht ausserdem eine zusaetzliche bremswirkung da die Annaeherung an die Felge jetzt in der Rotationsebene erfolgt und nicht mehr senkrecht dazu?

Nein, es bremst nur der tangentiale Anteil - und das muss er ja auch, um die Energie zu wandeln.

Gruß,

Christian
 
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Hier mal ein Vorschlag. Nur aus dem Bauch heraus und daher ohne jede Gewähr. ;)

VMF_Dynamo.PNG

Gruß,

Christian
 
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Servus Christian,

Hier mal ein Vorschlag.

nachdem du dich so allmählich meinen Gedanken näherst, möchte ich ein paar Fotos von meinem Machwerk zeigen, obwohl es noch nicht so funktioniert, wie ich mir das vorgestellt habe.

.JPEGBild 001-pic.jpg

So sieht meine Idee aus. Auf der linken Seite befindet sich der 10 polige Magnetrotor rechts der Generator.

.JPEGBild 003-pic.jpg

Ich denke, hier kann man gut erkennen, wie das Ganze aufgebaut ist. Der Magnetrotor läuft allein einwandfrei, mit Generatorjoch dahinter allerdings nicht, weil die Polfühligkeit zu stark ist. Den Luftspalt beliebig zu vergrößern, ist leider auch keine zufriedenstellende Lösung, da dann die induzierte Spannung einbricht und ich keine Leistung mehr entnehmen kann.
Was meinst du, soll ich Luftspulen mit magnetischem Rückschluß dahinter probieren?

Gruß Stephan
 
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Hallo Stephan,

Der Magnetrotor läuft allein einwandfrei, mit Generatorjoch dahinter allerdings nicht, weil die Polfühligkeit zu stark ist.

Wenn die Magnetzahl gleich der Zahl der Eisenzähne ist, dann existiert in ein sehr starkes Reluktanzmoment (= Polfühligkeit). In der dreiphasigen Welt wird dieser Effekt verringert, indem die zehn Magnete mit zwölf Zähnen gekoppelt werden. Bei einphasigen Systemen ist das nicht so ohne weiteres möglich. Hier kann es stattdessen Sinn machen, auf Eisenzähne ganz zu verzichten.

Sind Deine Eisenzähne aus Einzelblechen aufgebaut? Ansonsten ist mit erhöhten Verlusten zu rechnen.

Den Luftspalt beliebig zu vergrößern, ist leider auch keine zufriedenstellende Lösung, da dann die induzierte Spannung einbricht und ich keine Leistung mehr entnehmen kann.

Leider ja, das geht Hand in Hand.

Was meinst du, soll ich Luftspulen mit magnetischem Rückschluß dahinter probieren?

Das würde wohl prinzipiell funktionieren. Allerdings ist die Kopplung schlechter als mit deiner jetzigen Lösung - dafür fällt aber auch das Reluktanzmoment weg. Ideal wäre es, wenn der Rückschluss zusammen mit den Magneten rotieren würde. Ansonsten entstehen wiederum Wirbelstromverluste (s.o.).

Probier doch mal, die Spulen um eine passende Unterlegscheibe zu wickeln (Toroidspule mit zehn Segmenten, abwechselnde Wicklungsrichtung). Das ist einfach und führt schnell zu einer prinzipiellen Aussage.

Gruß,

Christian
 
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Servus Christian,

Sind Deine Eisenzähne aus Einzelblechen aufgebaut? Ansonsten ist mit erhöhten Verlusten zu rechnen.

das Generatorjoch besteht aus dem Blech eines Ringkerntrafo´s, den ich dafür opferte. Das Blech wurde mit Epoxyd getränkt um einen PVC Kern gewickelt, der nach dem Fräsen der Einstiche ausgebohrt wurde.

Allerdings ist die Kopplung schlechter als mit deiner jetzigen Lösung

Ja, das ist klar. Ursprünglich wurde der Generator für einen Luftspalt von 1mm berechnet, dabei ist die Kopplung so stark, dass mir die wirkenden Kräfte beinahe die M4 Gewindestange verbiegen bzw die Kugellager sprengen.
Nach Vergrößerung des Lufspalts auf 3mm läßt sich der Generator mit einer am Wochenende gebastelten Wirbelstrom - Kupplung antreiben. Die Kupplung wird dazu einfach in eine geeignete Bohrmaschine eingespannt und der Generator darunter gestellt. In Ermangelung einer gescheiten Standbohrmaschine mußte erstmal die Handbohrmaschine herhalten, was aber nicht so gut funktioniert, weil mir beim zielen - die Achsen müssen fluchten - immer die Lesebrille von der Nase rutschte.:eek:

Bei 6mm Wicklungshöhe und 3mm Luftspalt kann ich die Hälfte der Spule ja in die Luft hängen, ohne die Ausgangsspannung nennenswert zu beeinflussen. Dann bleiben noch 3mm übrig, die ich wegbringen muß.

Ideal wäre es, wenn der Rückschluss zusammen mit den Magneten rotieren würde.

Ja daran hab ich schon gedacht, wobei ich bei diesem Punkt noch wesentlich weiter gehen würde.

Probier doch mal, die Spulen um eine passende Unterlegscheibe zu wickeln (Toroidspule mit zehn Segmenten, abwechselnde Wicklungsrichtung)

Ich weiß wie eine Toroidspule aussieht, kann mir aber gerade nicht vorstellen, wie die mit dem Magnetrotor zusammenpassen soll. Stehen da nicht die Flußrichtungen senkrecht aufeinander?

Gruß Stephan
 
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Mittlerweile komme ich zu dem Schluss, dass es fuer einen Dynamoersatz sinnvoll ist die Wirbelstromkopplung mit der Felge und den Generator zu trennen und nur auf dieselbe Welle zu setzen. Im Grunde ein Dynamo mit einem Magneten als Laufrad. Schade dass die Polfuehligkeit beim normalen Fahrraddynamo auch viel zu hoch sein wird, abgesehen davon, dass er viel zu langsam laufen wuerde mit dem Schlupf an der Felge.
Aber zumindest hat man mit dieser Trennung mehr Spielraum um den Generator bezgl. Wicklungszahl, Drahtdurchmesser usw. anzupassen.
 
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Ich weiß wie eine Toroidspule aussieht, kann mir aber gerade nicht vorstellen, wie die mit dem Magnetrotor zusammenpassen soll. Stehen da nicht die Flußrichtungen senkrecht aufeinander?
Wenn so ein Teil als "Luftspule" funktioniert, dann muss es doch auch funktionieren, wenn innen drin noch ferromagnetisches Material steckt.
 
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Mittlerweile komme ich zu dem Schluss...

Ich nicht! Man kann das zwar machen, aber mir wäre das zu einfallslos. Ich hab gestern Abend eine Anordnung durchgerechnet, die einen eisenlosen Stator besitzt, leichter zu fertigen sein wird als die bisherige Konstruktion und bei 20km/h eine Ausgangsspannung von 6V erreichen wird. Die Spannung wird in Gegensatz zum Klauenpolgenerator proportional zur Drehzahl sein, aber das ist sie beim derzeitigen Testobjekt auch schon.

Schade dass die Polfuehligkeit beim normalen Fahrraddynamo auch viel zu hoch sein wird, abgesehen davon, dass er viel zu langsam laufen wuerde mit dem Schlupf an der Felge.

Hmm da bin ich mir nicht mehr so sicher, ob das nicht doch geht. Als ich bei meinem Generator den Luftspalt auf 3mm vergrößerte, war die Handkraft den Rotor zu drehen immer noch so groß, dass ich davon ausging, so wird das nichts. Der läuft aber.
Die Drehzahl, die so ein kleiner Rotor erreicht, ist ganz gewaltig. Die Messung gestern ergab U=1,37V bei f=181Hz. Das entspricht einer Drehzahl von 2172 U/min oder einer Geschwindigkeit von ca. 14km/h. D. h. zwei antiparallele weiße LED, wie sie die Magnic light Buben verwenden, leuchten ab ca. 24km/h.
 
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