Bau eines Scheibengenerators mit Getriebe

[jb79]

Für eine genaue Messung des Widerstandes kann man eine Kontantstromquelle (vorletztes Bild) bauen, dafür brauchts nur eine Spannungsquelle (zB ein Netzteil mit 8-9V), einen Festspannungsregler (evtl mit kleinem Kühlkörper), einen Widerstand und zwei Kondensatoren. Dann wird mit einem Ampermeter der genaue Strom gemessen den die Quelle abgibt. Anschließend kommt statt dem Amperemeter die zu messende Wicklung hinein und man mißt die Spannung an den Anschlüssen der Wicklung.

Danach kann man den Wicklungswiderstand recht einfach errechnen: Rwicklung=Uwicklung/Ikonstant. Den Widerstand würde ich z.B. mit 10Ohm/5W bei nem LM7805 nehmen, das gibt einen Konstantstrom von ca. 0,5A.
Mißt man dann über der Wicklung z.B. 240mV, so entspricht das einem Wicklungswiderstand von 0,48Ohm.
Eine Spannung von 0,9V an der Wicklung wären dann 1,8Ohm Wicklungswiderstand.
Auch sehr kleine Wicklungswiderstände lassen sich so messen, so wären 0,080V ein Widerstand von 0,16Ohm.

[gwhh]

Hallo,

das Problem des "Ruckelns" bzw. von Vibrationen sehe ich als die Kehrseite des Scheibengenerators: er müsste sehr gut gelagert und konstruktiv steif ausgelegt werden, um die seitlichen Kräfte auf die Scheibe abzufangen. Die Scheibe wirkt wiederum als Resonanzkörper der Vibrationen.
Das erscheint mir insgesamt ungeschickt.
Die magnetische Kraftübertragung am Umfang, wie etwa bei dem von mir vorgeschlagenen Fahrradgenerator vermeidet diese Probleme.

Für den Scheibengenerator fiele mir noch eine konstruktive Option ein:
die Verwendung einer KFZ-Radaufhängung, inkl. Nabe.
Hiermit hätte man eine ordentliche Lagerung und eine steife Konstruktion durch Bremsscheibe oder -Trommel.
Evtl. käme noch die die Verwendung der zugehörigen Gelenkwelle in Betracht.

Alle anderen. leichter gebauten Konstruktionen sind potenziell klappergefährdet.

Hinsichtlich der Wicklung wäre ich skeptisch: ich glaube, sie und der Rotor müssen sehr präzise gebaut werden, wenn man hier nicht eine Quelle für erhebliche Verluste z.b. durch Wirbelströme bzw. interne Kurzschlusseffekte haben will.

Da ich meiner Präzisionsarbeit nicht soweit traue, setze ich lieber auf separate Wicklungen mit jeweils eigenem Glaichrichter.

Grüße / GW

[Bernd]

das Problem des "Ruckelns" bzw. von Vibrationen sehe ich als die Kehrseite des Scheibengenerators:

Das Problem hat rein gar nichts mit dem Bauprinzip eines Scheibengenerators zu tun. Diese extrem ausgeprägten, pulsierenden
Leistungsschübe die zu dem Ruckeln führen, sind AUSSCHLIESSLICH eine Kehrseite des 1 Phasen Aufbaus.
Man kann einen Generator so massiv bauen das an ihm selber "nichts scheppert", übrigens geht das auch bei einen
Scheibengenerator sehr gut, aber die Impulse übertragen sich auf den ganzen Rest mit dem so ein Generator verbunden ist.
Das ist als ob man ein Vibrationshandy auf einen Tisch legt, da wirkt der Tisch als Resonanzkörper und es brummt viel lauter.

Es geht also nicht darum das ein 1 Phasen Generator aus seinen eigene Baugruppen und Teilen heraus "scheppert", sondern darum
das er sich selber und alles um ihn herum mit durchrüttelt, damit Schwinungen induziert und durch die kräftigen Vibrationen auch noch
einiges unnötig schnell altern lässt, Stichwort "kaputtvibriert".

Schau Dir mal den Spannungsverlauf eines 1 Phasen Stroms und den Spannungsverlauf von z.B. 3 Phasen Drehstrom an,
dann wirst du die Ursache des Übels erkennen.

Die magnetische Kraftübertragung am Umfang, wie etwa bei dem von mir vorgeschlagenen Fahrradgenerator vermeidet diese Probleme.

Nein, es gibt KEINE Bauart die das vermeiden kann, auch nicht deine. Das Problem ist einfach prinzipbedingt.
Man kann zwar versuchen durch den Einsatz von viel Massenträgheit die Täler zwischen zwei Impulsen etwas zu überbrücken, aber das ist
für mein Empfinden kein wirkliches Gegenmittel.
Die Leistungserzeugung erfolgt impulsmässig proportional zum Spannungsverlauf, Das heisst die Leistung und damit das aufgenommene
Drehmoment durchlaufen bei jeder einzelnen Amplitude des Wechselstrom alle Bereiche von 0 % bis 100%, da kann man halt nichts drann
ändern ausser eben auf 3 oder noch mehr Phasen zu setzen, dann überlappen sich die einzelnen Impulse vom Spannungsverlauf der einzelnen
Amplituden so gut, das die Leistungsabgabe wesentlich (!) gleichmässiger und mit viel viel weniger "Ruckeln" erfolgt.
Es gibt dann keinen Nulldurchgang mehr, alles wird viel gleichmässiger.

Wirbelströme entstehen um so stärker bzw. dicker der verwendete Draht ist. Wer also aus 16mm² massiv eine Spule wickelt
der wird das sehr stark zu spüren bekommen. Hier ist es dann besser die Wicklung aus mehreren parallel gewickelten Einzeldrähten
zu erstellen.

[dabro81]

Hallo Hans,
endlich mal wieder jemand der mit Getriebe baut *freu. Ich plane auch schon seit einer Weile ein Zahnriemengetriebe und suche noch kostengünstige Teile. Hast du die Teile bei GG Antriebstechnik schon bestellt? Kannst du was zu den kosten sagen? Kennst du die Seite von Mädler? Dort gibt es ein Tool mit dem man ein Zahnriemengetriebe auslegen kann. Bei Mädler gibt es auch Zahnscheiben in allen größen, leider nicht so ganz billig und schwer werden die Dinger auch schnell.
Ich wünsche weiterhin viel Erfolg.

Grüße
Jan

[gwhh]

das Problem des "Ruckelns" bzw. von Vibrationen sehe ich als die Kehrseite des Scheibengenerators:

Es geht also nicht darum das ein 1 Phasen Generator aus seinen eigene Baugruppen und Teilen heraus "scheppert", sondern darum das er sich selber und alles um ihn herum mit durchrüttelt, damit Schwinungen induziert und durch die kräftigen Vibrationen auch noch einiges unnötig schnell altern lässt, Stichwort "kaputtvibriert".

Schau Dir mal den Spannungsverlauf eines 1 Phasen Stroms und den Spannungsverlauf von z.B. 3 Phasen Drehstrom an, dann wirst du die Ursache des Übels erkennen.

Dass du beim Ein-Phasenbetrieb stärkere Vibrationskräfte hast - keine Frage.
Du wirst ungeachtet dessen nie Vibrationskräfte völlig ausschliessen können, sondern musst sie irgendwie auffangen.

Die Konstruktion des Scheibengenerators ist schlecht geeignet, um Vibrationskräfte aufzufangen (außer sie wird extrem solide ausgelegt).
Schau dir die Konstruktion einmal an, und überlege, wieviel Last du in dem Vektor, in dem die Magnetkräfte ansetzen - also seitlich - der Scheibenkonstruktion und Aufhängung zumuten kannst, bis sie sich - sagen wir um einen 1/4 mm - durchbiegt / nachgibt.
Dies Nachgeben wird natürlich ein Geräusch bei der Drehung erzeugen.

Bis du dieselbe Durchbiegung bei einer Last, die radial ansetzt erreichst, musst du eine sehr viel größere Kraft ansetzen - ich tippe mal etwa das 50-fache.
Die Konstruktion hält mehr als 100kg Last aus.
Setze einmal diese 100kg seitlich - in Höhe der Magneten - an der Scheibe an, und du wirst sehen, was passiert -ich würde bezweifeln, dass die Konstruktion das überlebt.

Schau dir einen Automotor an und die Vibrations- bzw. Explosionskräfte an, die hier wirken!
Das sind etliche Zehnerpotenzen gegenüber dem Level, auf dem wir hier operieren.
Und dennoch sind sie beherrschbar mit (heute) langer Lebensdauer und minimalen Emissionen.

Ich glaube, du hast ein wenig zuviel Angst vor pulsierenden Kräften.

Grüße / GW

[Bernd]

Ich glaube du hast die Funktionsweise des so oft beschriebenen und von Hans gebauten eisenlosen Scheibengenerators
noch nicht erfasst. Hier "ziehen" keine, wie von Dir beschrieben, Kräfte seitlich an den Spulen oder der Spulenplatte,
sondern es wird direkt in die Leiterdrähte hinein induziert. ( Erstes Faradysches Induktions Phänomen, Lentz Schaukel etc. )
Die Statorplatte wird nicht verbogen und in Schwingungen versetzt.

Das Wirkprinzip dieses Generators erzeugt nahezu ausschliesslich radiale Kräfte in den Leiterpaketen.
Du kannst Dir das so vorstellen das der Magnet versucht die Leiter in Drehrichtung mit zu nehmen OHNE
eine Spule anzuziehen wie es bei einer klassischen eisernen Spule in krasser Form der Fall wäre.
Daher erzeugt der eisenlose Scheibengenerator auch als 1 Phasen Generator weniger Schwinungen als eiserne Konstruktionen,
wo sich Magnete und eiserne Spulen beim Kreuzen, zusätzlich zum Bremsmoment, auch noch gegenseitig anziehen.

Du wirst ungeachtet dessen nie Vibrationskräfte völlig ausschliessen können, sondern musst sie irgendwie auffangen

Das beste ist aber dafür zu sorgen das durch eine durchdachte Konstruktion überhaupt erst so wenig wie möglich davon entstehen.
Der einfachste Weg dahin ist Drehstrom mit 3 oder mehr Phasen zu erzeugen.

Ich glaube, du hast ein wenig zuviel Angst vor pulsierenden Kräften.

Ich will es mal so sagen, wenn ich das "Ruckel- und Brummproblem" ohne finanziellen Aufwand und ohne die
Grundkonstruktion zu verändern, um sagen wir das 10 fache abmildern kann, dann sehe ich persönlich wirklich
keinen Grund warum man das nicht machen sollte.
Man kann es natürlich auch lassen.

Ich bin es aber auch langsam leid immer das gleiche schreiben zu müssen.
Ich will auch gar nichts verteufeln oder schlecht machen. Ich möchte aber dennoch das klar wird das es schon physikalisch
bedingte Unterschiede gibt die sich nunmal nicht einfach weg diskutieren lassen. Ich denke das ist hier für alle klar geworden.

Wenn für Dich ein 1 Phasengenerator in Hinsicht auf Geräuschemmission, Vibration etc. kein Problem darstellt, dann sollten
wir hier jetzt einen Break machen und dann würde ich sagen baust du eben einen "Brummer", und ich und vermutlich die
allermeisten anderen bauen halt einen 3 (oder mehr Phasen) Flüsterer.
Jedem das seine.

Grüsse

Bernd

[haditei]

Hallo miteinander,
natürlich soll jeder bauen, was er will. Ich werde nie mein Produkt als das einzig wahre betrachten. Ich bin für jede Information dankbar und habe bei den vielen Versuchen auch schon massenhaft Fehlschläge hinnehmen müssen Aber zurück zum Thema. Bei der Ersterprobung meines Scheibengenerators habe ich nur eine einzige Spule mit 20 Windungen zwischen die rotierenden Platten gehalten. Wenn ich dann eine gößere Last angebracht habe, wurde mir die Spule fast aus der Hand gerissen. Die angreifenden Kräfte gingen ausschließlich in radialer Richtung. Da die beiden gegenüber liegenden Magnete der beiden Platten ihre Positionen zueinander nicht ändern, kann es auch keine Schwingung der Platten geben, - denke ich. Zur Wirkungsweise habe ich noch eine Frage, hat die Anzahl der Magnetpaare oder die Umlaufgeschwindigkeit die größere Auswirkung auf die Induktionsleistung? Übrigens die drei Wicklungen sind für den Generator fertig und werden am Wochenende in Epox eingegossen. Die Aushärtung dauert dann noch 3-4Tage. Dann gibt’s neue Messergebnisse.
Jan - du hast nach preiswerten Zahnriemen und ZR-Scheiben gefragt. Preiswert sind die bei GG nicht gerade. Ein Riemen und ein kleines ZR-Rad mit Versand 47,-€. Ich habe aber gleich 30mm Breite gekauft und werde die trennen in 2x15mm. Die keinen ZR-Scheiben sind noch erschwinglich, die größeren baue ich selbst. Ein paar Plastscheiben aufeinander geklebt und im Umfang die Zähne eingeschnitten, mit ein wenig Übung und die Scheiben sind preiswert und funktionieren.
Jb97 – danke für deine Hinweise zur Widerstandsmessung, hab mich richtig geschämt, dass ich selbst noch nicht auf die Idee gekommen bin.
Gruß Hans

[haditei]

Hallo,

ich hab heute das Drehmoment vom Scheibengenerator zum überwinden des Anlaufs gemessen. An einem 25cm langen Hebel müssen 9 Gramm drücken um den Anlauf zu ermöglichen. Wieviel das in Kp/m sind will ich jetzt nicht ausrechnen, nach dem Komma kommen noch einpaar Nullen. Am Wochenede ist auch endlich die Dreiphasenwicklung fertig geworden.Es war nicht einfach, alle Wicklungen ordentlich zu positionieren. Der Wicklungswiederstand einer Phase ist 2,2 Ohm. In Dreieckschaltung müßten das dann so 1,3 Ohm werden. Diese Woche wird in Epox gegossen. Ich brauche allerdings 10mm Dicke für den Stator und somit etwa 11,5mm Luftspalt zwischen den Magneten. Mal sehen was an Induktionsleistung übrig bleibt. Meßergebnisse gibts nach Fertigstellung.
Gruß Hans

[Bernd]

Hallo Hans,
deine 9 Gramm am 25cm langen Hebelarm entsprechen 0,022 Nm.
Ich verstehe dich so das dabei schon das Getriebe eingeschlossen ist ?
Das ist dann ein sehr günstiger Wert.

Grüsse

Bernd

[haditei]

Hallo,
heute ist der neue Stator fertig geworden. Gewickelt ist er mit 0,65 Cul, 3 x 33 Windungen. Der Wicklungswiderstand ist 2,3 Ohm. Damit der Widerstand nicht so hoch ist, habe ich die Dreieckschaltung verwendet. Damit komme ich auf etwa 1,4 Ohm. Belastet habe ich den Ausgang mit einer H7 Lampe vom Auto, die hat 55 Watt und hält etwa 17 Volt aus, ehe sie den Geist aufgibt. Dabei bin ich zu folgenden Werten an der originalen Gleichrichterbrücke eine KFZ Lima gekommen.
U/min 390 480 570 660 720 800
Volt 6 8 10 12,5 14 16
Auf dem Foto sind der einphasige und der dreiphasige Stator sowie eine Seite der Magnetplatten zu sehen. Das Drehmoment zum Anlauf ist mit 0,09 Nm am Getriebeeingang auch noch verträglich. Die Drehzahlwerte sind nicht ganz genau, da der Messgeber an meiner Drehbank defekt ist, groß sind die Tolleranzen aber nicht.
Mich interessiert jetzt, welche Werte ich erreiche könnte, wenn der Durchmesser von 180mm auf 250 mm erhöht wird. Die vorhandenen Magnete sind zudem noch 5mm länger, also 30mm. Die Anzahl der Magnete auf der Scheibe soll gleich bleiben, damit habe ich mehr Platz für stärkeren Draht.
Gruß Hans