Das erste "Problemchen" ist die Tatsache, das bedingt durch den scheibenförmigen Aufbau Spulen und Magnete radial befestigt sind. Das bedeutet, dass der von der Achse entfernteste Teil bei Drehung eine höhere Winkelgeschwindigkeit aufweist als der, der Achse naheliegende Teil, welcher naturgemäß eine kleiner Winkelgeschwindigkeit zu verzeichnen hat.
Betrachte ich nun einmal idealisiert die Leiterschleife, die vom Magnetfeld geschnitten wird, dann wir schnell klar, dass der der Achse am nächsten liegende Teil am wenigsten Spannung induziert. Das bedeutet praktisch, dass die erzeugte elektromagnetische Induktionsspannung einen Mittelwert zwischen geringster und maximaler Induktion für den gegebenen Fall darstellt.
Die logische Konsequenz aus diesem Dilemma wäre, die Formgebung von Spule und Magnet dahingehend zu ändern, dass anstatt langer schmaler Magneten und Spulen, zum Aussenrand des Generators verlagerte kürzere und breitere Magneten und Spulen gebaut werdenn müssten. Da lauert aber schon die nächste Falle. Das Verhältnis der nicht von den magnetischen Feldlinien geschnittenen Spulenköpfe zur Gesamtspule verschlechtert sich zu Ungunsten der stromerzeugenden Spulenteile.
Bedingt durch den zur Verfügung stehenden Platz auf dem Kreisumfang von Rotor und Stator können die Spulenschenkel ebenfalls nicht beliebig verbreitert werden.
Ich denke deshalb, das Optimum was bei einer solchen Konstruktionsweise möglich ist, liegt irgendwo zwischen beiden Extremen.
Wie verhält sich aber nun - mal rein gedanklich- ein Generator, der als flaches Band konstruiert ist und anstelle einer Kreisbewegung eine kontinuierliche Hin-und Herbewegung, so wie zB. das Blatt einer Stichsäge, ausführt.
Hier habe ich erst einmal prinzipiell alle Freiheitsgrade in der Konstruktion. Die Magnetbreite, Dicke und Länge und auch der Abstand zum nächsten Magnet sind frei wählbar. Um sich das besser vorstellen zu können: Ein Flacheisen mit Magneten oben, ein Flacheisen mit gegenüberstehenden Magneten unten. Dazwischen eine Platte mit den Spulen.
Die Vorteile: Alle von den magnetischen Feldlinien geschnittenen Leiterbahnen werden mit der gleichen Geschwindigkeit geschnitten, Es lassen sich schöne lange Spulen mit dickem Draht und kurzen Spulenköpfen herstellen.
Im Prinzip wäre so ein Lineargenerator schon ideal, wenn da nicht die unerwünschten Hin-und Herbewegungen wären.
Eine Lösung, die die o.g. Nachteile des Scheibengenerators vermeidet und die Vorzüge einer kontinuierlichen Drehbewegung ausnutzt wäre ein zylindrisch aufgebauter "Rohrgenerator". Lange habe ich darüber nachgedacht, wie man so einen Generator bauen könnte. Immer hatte ich das Gefühl, hier steht sich selbst etwas im Weg. Es funktioniert aber !
Das Prinzip ist aber relativ einfach. Ein innerer und ein äusserer Eisenzylinder tragen sich gegenüberstehende Magnetpaare.
Innerer und äußerer Zylinder sind an einem Ende fest verbunden und drehen sich mit der gleichen Geschwindigkeit.
Dann gibt es noch den mittleren Zylinder aus nicht magnetischen Material welcher die Spulen trägt. (Keramik oder Plastikmaterial). Zwischen dem mittleren und dem äußeren sowie dem inneren Zylinder laufen Lagerrollen oder die Kugeln eines Kugellagers oder was auch immer die Maschinenbauer dafür als optimale Lösung herausfinden.
Das bedeutet, äußerer und innerer Zylinder drehen sich und der Stator in der Mitte steht still. Im Material der Statorwandung lassen sich die Anschlußdrähte der Spulen herausführen.
Um die Sache etwas anschaulicher zu machen, habe ich zur Illustration mal eine Skizze angehängt.
Ich würde mich sehr darüber freuen, wenn die Experten des Forums hier dazu ihre Meinung äußern würden. Wenn das im Moment auch noch alles einen etwas unausgefeilten Eindruck macht, kein Problem. Es geht erst einmal um das Prinzip.
N.B.
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