Generator mit mehreren Permanent-Magneten

[Wolfram-G]

Hallo zusammen.
Dieses sind meine ersten "Gehversuche" Windkraft zu nutzen.
Als erstes habe ich einen Savoniusrotor (100cm Durchmesser) gebaut, mit dem ich einen Akku laden möchte.
Er dreht absolut lautlos zwischen 100 und 500 Umdrehungen pro Minute.
Ein Getriebe, um die Drehzahl zu erhöhen, möchte ich wegen der Geräuscheentwicklung nicht verwenden.
Um eine akzeptable Spannung zu erzeugen, habe ich folgende Idee:
Auf der rotierenden Grundplatte befestige ich Permanent-Magnete.
Dort herum platziere ich feststehende Spulen, die zusammen geschaltet werden.
Nun zu meinen Fragen:
1) Wie sollten die Magnete und Spulen angeordnet werden?
2) Benötigt man zwei- (Wechselstromgenerator) oder drei- (Drehstromgenerator) oder mehr Spulen, und wie werden diese geschaltet?
3) Ist es möglich, 24V Spulen von Wechsel- oder Gleichstrom-Relais als Spulen zu verwenden?
4) Bringt es überhaupt Sinn über solch eine Lösung nachzudenken?

Anbei eine Zeichnung, um meine Gedanken etwas zu erklären.

Liebe Grüße
-Wolfram
Vielen Dank für Eure Hilfe

[andreas]

Hallo Wolfram,

zur Anordnung von Magneten und Spulen gibt es sehr viele Möglichkeiten. In der Praxis versucht man stets, beides dicht zusammen zu bringen sowie den Kupfer- und den Magnetkreis möglichst kurz auszuführen. Für den Magnetkreis bedient man sich oft Weicheisenplatten oder -ringen, um einen guten Rückschluß der Magnete zu erreichen. An Spulen nimmt man so viele, wie man unterbringen kann. Große freie Bereiche wie in Deiner Skizze sind ungünstig, weil fast alle Magnete die meiste Zeit nichts zu tun haben. Für so viele Magnete empfiehlt sich in jedem Fall eine Drehstromlösung. Die kleinste mit drei Phasen hat pro vier Magnete drei Spulen, wenn man die Spulen nicht überlappt anbringen kann. Je mehr Spulen pro Phase das ergibt, desto flexibler kann die Verschaltung ausfallen. Im einfachsten Fall liegen alle Spulen einer Phase in Reihe (ergibt die höchste Spannung) oder parallel (ergibt den höchsten Strom), weitere Verschaltungen in gleichmäßigen Gruppen sind je nach Anzahl der Spulen pro Phase machbar. Relaisspulen sind denkbar ungeeignet. Sie enthalten sehr viele Windungen dünnen Drahtes, womit sich zwar eine hohe Spannung, aber kaum ein nutzbarer Strom ergibt. Außerdem haben sie natürlich einen Eisenkern, welcher zu einer Rastung zwischen Kern und Magnet führt. Im ungünstigten Fall belasten solche Eisenkerne und die vielen Magneten das Windrad derartig, daß es gar nicht mehr allein anlaufen mag.

MfG. Andreas

[Bernd]

Hallo Wolfram und herzlich willkommen hier in unserem Forum.
Einen schönen Savonius hast du Dir da gebaut, gefällt mir gut. Aus welchem Material hast
du die Flügel und die Scheiben angefertigt ?

Ich freue mich das du Dir deinen Generator selber bauen willst. Ohne Übertreibung kann man
sagen das zum Thema Generatoren und deren Aufbau hier im Forum ziemlich viel Fachwissen
vertreten ist.
Ich nehme an du möchtest damit einen 12V Akku laden ?
Hast du schon eine Vorstellung was du für Magnete einsetzen willst oder hast du gar schon welche ?
Ich vermute nein, denn so wie du Nord- und Südpol eingezeichnet hast gibts es heute nur sehr wenige
Magnete. Meist liegen deren Pole auf dem grossen Flächen, also quasi "oben und unten" .
Falls du aus irgendwelchen Gründen an kaputte Festplatten kommst, könnte man deren Magnete
verwenden.

Grüsse

Bernd

[fiedje]

Hallo Wolfram,

ich kann leider den Link nicht anschaun... kann es sein, dass es deshalb ist, weil das Video in einem geschützen Bereich liegt?

Gruss Friedhelm

[Wolfram-G]

Hallo zusammen,
vielen Dank für eure tolle Unterstützung, ihr seid mir meilenweit voraus, aber ich werde mich ranarbeiten. Nun der Reihe nach.
Lieber Andreas, Bernd und Friedhelm,
ein Stück weit habt ihr mich weitergebracht. Das mit dem Magnetkreis, den Weicheisenplatten und der Anordnung der Spulen ist noch ein wenig
erklärungsbedürftig. Bei Null müssen wir nicht anfangen, da ich Vorkenntnisse habe.( Ich habe vor langer Zeit bei der AEG, Energie-Anlagen-Elektroniker gelernt.) Den Rotor den ihr auf dem Video seht, ist mein Versuchsmodell. Er dreht fast ständig, sehr ruhig und ist auch bei Sturm absolut geräuschlos.
Sein Durchmesser beträgt 50 cm , die Höhe ist 100 cm. Die Flügel habe ich aus einem Meter KG-Rohr DN 300 ( Kanal Grundrohr ) geschnitten, die Platten sind Multiplexholzplatten. Der Rotor wurde von mir lackiert, steht im Garten und ist der Umgebung optisch angepasst. Es ist faszinierend, seinem ruhigen und gleichmäßigen Lauf zuzuschauen. Seinen Test hat er bestanden und nun baue ich einen Rotor der mir gefällt. Größer – schöner und energiegewinnend. Bedingung ist die absolute Lautlosigkeit. Das Bauen des Rotors ( Durchmesser 90 cm, Höhe 180 cm, Material bestehend aus KG-Rohr DN 500 ) ergibt keine großen Probleme, beim Generator brauche ich eure Hilfe.
Andreas, bitte erkläre mir, wie du das meinst. “Die kleinste Lösung mit drei Phasen hat pro vier Magnete drei Spulen“
Wie viel mm² und Windungen sollte der Spulendraht haben?
Bernd, wohl oder übel muss ich mich für einen 12 Akku entscheiden, lieber würde ich Wasserstoff mit der gewonnenen Energie erzeugen und speichern um eine Brennstoffzelle zu betreiben.
Welche Magnete sind für meinen Zweck effektiv. Wie sollten die Spulen für diesen eisenlosen Generator aussehen.
Hallo Friedhelm, weil es immer wieder Probleme beim Öffnen von Videoformaten gibt, habe ich das Video vom Savoniusrotor bei YouTube reingestellt.
Nochmals vielen Dank für eure Beiträge.
mfg
Wolfram

[andreas]

Hallo Wolfram,

vielleicht hast Du schon mal einen Scheibengenerator gesehen, so ein Teil ist relativ leicht zu bauen. Meine ersten Magnetscheiben, heute nicht mehr in Gebrauch:

magnetscheiben.jpg (6.58 KiB) 9161-mal betrachtet

Dort sind Doppelmagnete aus Festplatten-Kopfantrieben benutzt worden, jeweils mit untergelegten Weicheisenplatten, um die rückseitige magnetische Verbindung herzustellen (die Trägerscheibe ist aus Alu). Jeder der acht bogenförmigen Magnete hat auf der Vorderseite einen Nord- und Südpol nebeneinander, jede Scheibe stellt so 16 Magnetpole zur Verfügung. Zwei dieser Scheiben werden auf Abstand auf der Welle befestigt, die Magnete einander zugewandt. Dieser Rotor erzeugt bei Drehung ein kräftiges Wechselfeld zwischen den beiden Scheiben. In den Spalt zwischen die Scheiben müssen die 12 Spulen als Stator eingesetzt werden, wobei dort nur einfache flache Spulen nötig sind, welche gemeinsam vergossen und gut auf einem Träger befestigt werden.

So ein Generator dreht sich ohne Last fast widerstandslos, es ist nur die Lagerreibung zu überwinden. Mit genug Last ist er allerdíngs in der Lage, das Windrad bis fast zum Stillstand abzubremsen. So groß, wie Du in der Skizze angedeutet hast, würde ich ihn allerdings nicht bauen wollen, er wäre dann deutlich überdimensioniert und vor allem recht schwer. Wenn Dir obige Konstruktion zu klein ist, kannst Du sie beliebig erweitern, mit jedem Schritt vier Magnete dazu und drei Spulen mehr im Kreis. Die Größe der Magnete und Auslegung der Spulen richtet sich nun sehr nach der Größe des Windrades, dessen Drehzahlbereich und der zu erwartenden Windleistung. Da gibt es dutzende an Dingen, die man beachten sollte, ich kann sie hier nicht alle aufzählen.

MfG. Andreas