Scheibengenerator mit Spulenkern ohne Rastmoment

[volker]

Hallo zusammen,
habe lange nix mehr beigetragen und will es hiermit nachholen.

Zum Ersten,
ich vermisse noch die Test-Ergebnisse zum IKEA Rotor als Anemomenter von andreas.
Zum Zweiten,
möchte ich mal folgende Idee zum Besten geben.

Um das Problem des Cogging beim Geni mit Eisenkernen in den Spulen in den Griff zu bekommen ist mir folgendes in den Sinn gekommen.
(Scheiben)generator oder Glockenrotor mit nur einer Magnetplatte beziehungsweise Magnetebene, welche in axialer Richtung verschoben werden kann.

Ich stelle mir das so vor, dass der Magnetrotor auf einer verzahnten Welle den Abstand von den Spulen je nach Drehgeschwindigkeit verändert.
D.h. er wird gekoppelt mit einem vorzugsweise mechanischen Fliehkraftregler, kann aber auch durch andere regelbare Stellelemente wie Servos o.ä. herangeführt werden.

Je mehr Umdrehungen das Windrad macht, desto dichter wird der Magnetrotor an die Spulen mit den Eisenkernen herangeführt.

Es könnte auch eine Form von U-Blechen mit Spulen radial in den Rotor eingespurt werden. Diese werden am Kreisumfang des Rotors einzeln gelagert und je nach umdrehung
näher an die Magneten herangeführt. Funktionsprinzip wie bei der Klappenregelung bei einer Franzisturbine.

Vorteile: Verringerung der magnetkosten, Erhöhung des Ertrages durch Verbesserung des Magnetflusses und natürlich vermindertes oder kaum auftretendes Cogging frü den Anlauf.
Nachteile: Vielleicht ein wenig erhöhter mechanischer Fertigungsaufwand.

Was meint Ihr dazu?

Gruß Volker

[Manfred]

Hallo Volker,

Je mehr Umdrehungen das Windrad macht, desto dichter wird der Magnetrotor an die Spulen mit den Eisenkernen herangeführt.

so ganz komme ich mit deinen o.g. Gedankengängen nicht klar. Meine Messungen an Versuchsspulen in 0,5mm Schritten hat bei konstanter Drehzal einen Spannungsabfall bei einem grösseren Abstand ( bis 2,5mm ) Spule - Magnet ergeben. Bei langsamen Drehzahlen ran an die Spule und bei sehr hohen Drehzalen den Luftspalt erweitern um die Spannung zu regulieren, das würde mir einleuchten, oder habe ich da etwas falsch verstanden ?

Grüsse
Manfred

[volker]

Hallo Manfred,

es geht nicht vordergündig um die Regelung der Spannung über den Magnetabstand.

In der Hauptsache geht es bei der Idee darum, das Cogging eines Geni mit Eisenspulen während der Anlaufphase eines Windrotors mit schwachen Anlaufeigenschaften, repektive Anlaufdrehmoment
zu reduzieren bzw. zu vermeiden und einen geni einsetzen zu können der einen möglichst niedrigen Innenwiderstand aufweist.

Die optimale Drehzahl des Rotorblattes auf der Skala der Windgeschwindigkeiten müßte sich dann eigentlich automatisch, bis hin zum minimal machbaren Luftspalt, also dem Punkt des höchsten Magnetflusses bereits mechanisch ergeben.

Eine elektronische Lastregelung würde also erst bei Überschreitung eines etwaigen Grenzwertes greifen.(Stichwort: Sturmsicherung)

So dachte ich mir das auf die Schnelle, ob es Sinn machen könnte wollte ich ja mit Euch gemeinsam klären,
Brainstorming halt.

Ich hoffen, Du jetzt mich verstehen, ich kein Geld aber Kopf zum denken )

Gruß Volker

[Manfred]

Hallo Volker,

ich Dich jetz verstehen

So dachte ich mir das auf die Schnelle, ob es Sinn machen könnte wollte ich ja mit Euch gemeinsam klären,
Brainstorming halt.

Da muss ich mich raushalten, habe zu wenig Ahnung von dieser Materie. Den Begriff Cogging konnte ich klären, dabei habe ich folgendes gefunden: http://www.directdrives.de/download/Serie-RM-3P-FLY.pdf

Grüsse
Manfred

[Menelaos]

Moin zusammen,

Es gibt bereits auch Generatoren MIT eisen, in Glockenform, welche ebenfalls kein Rastmoment haben bzw. ein minimales kaum spürbares so dass man einen Unterschied zum Eisenlosen kaum unterschieden kann. Ich hatte einen solchen generator letztens in der Hand und war sehr erstaunt. Wie genau es nun geht wollte man mir nicht sagen aber es hat etwas mit dem Verhältnis von Magnetpolen zur Spulenanzahl zu tun. Noch dazu sind die Magnete schräg angeordnet, auch das bringt nochmal was. Die Kombination aus beidem haut jedenfalls anscheinend prima hin.

Wollte nur mal erwähnt haben dass es da also bereits fertige Lösungen gibt mit denen das Rasten quasi komplett eleminiert wird.

Gruß
Max

[Ekofun]

Hallo zusammen,

glaube das ich Sin der Sache verstanden habe.Wie währs mit folgende Idee: Normale Eisengeni aber so kostruirt das Leufer beweglich an der Welle gleiten kann und zwar so das er am Anfang(kein Wind) ganz aus Ständer ist.Sobald das Windrad dräht geht er in Ständer rein.Bei max. Wind ist er ganz drin und gibt Maxsimale Leistung.Leuferschiebung mittels eine Art Fliekraftkuplung.

Wie Gesagt Volker hat mir solche Idee mit Seinem Beitrag gegeben.

Was halten Sie davon.

Viele Grüße

Ekofun

[andreas]

Hallo,

die Idee an sich ist gar nicht so schlecht. Das magnetische Rasten stört ohnehin nur beim Anlauf aus dem Stillstand, in der Bewegung des Rotors spielt es kaum eine Rolle. Denkbar wäre zwei Ansätze: einmal der Winddruck an sich, der den zylindrischen Rotor samt bewegtem Repeller in den zylindrischen Stator gegen Federdruck reinschiebt oder zweitens die klassische Anlassermechanik mit Steilverzahnung auf der Welle, wo man auch relativ lastfrei anfährt und dann bei Beschleunigung erst die Last durch Zahnradverschiebung einspurt. Beides erfordert allerdings eine relativ aufwendige Mechanik...

@Max: Eisenhaltige Teile nahezu ohne Rastung gibt es schon lange. Ich hatte hier mal einen kleinen Servomotor vermessen und beschrieben, der so gut wie keine Rastung hat (Quelle: Plotter-Ersatzteilkiste aus den 80ern). Magnetseitig ein total simpler Aufbau, zwei gerade Halbschalen im Eisenzylinder. Speziell war allerdings der Anker, siebenpolig und bei engen Nuten recht stark geschränkt, so daß sich dort fast keine ordentliche Lücke im Eisen zum Rasten findet. Der Rotorumlauf war etwas gummiartig, aber sehr gleichmäßig, ohne fühlbare Rastmomente.

MfG. Andreas

[Bernd]

Man muss zunächst mal unterscheiden zwischen einem Rastmoment und einer Art "teigiger Schwergängikeit",
dem so genannten Halte- oder Verlustmoment.
Das Rastmoment entsteht weil die Magnetpole immer ruckartig zum nächsten Eisenstück des Stators weitspringen.
Das Verlustmoment, also die ständige teigige Schwergängikeit entsteht unter anderen durch Wirbelstromverluste im Eisen.

Wie ja schon gesagt wurde gibt es durchaus eiserne Generatoren die nahezu kein Rastmoment mehr aufweisen.
Auch ich habe ein paar davon zuhause. Im Prinzip erreicht man diese Rastmomentfreiheit durch ein intelligentes
Überlappen der einzelnen "Magnetrastungen" der einzelnen Phasen. Ein 3 Phasengenerator rastet daher in aller Regel
viel weniger als einer mit nur einer Phase. Bei noch mehr Phasen verbessert sich das ganze vermutlich noch weiter.

Das ständig vorhandene, nicht rastende, Halte- oder Verlustmoment entsteht durch die im Eisen entstehende
Wirbelstromverluste die Bewegungsenergie in Wärme wandeln. Auch hier gibt es eiserne Generatoren die hiervon
recht wenig aufweisen.
An die völlige Leichtgänigkeit eines eisenlosen, mit seinem daraus im Teillastbereich resultierenden extrem guten
Wirkungsgrad, kann eine eiserne Konstruktion meiner Meinung nach aber nicht wirklich heran reichen.

Das mit dem vergrössern des Luftspaltes zum Anlaufen würde sicher funktionieren. Leider benötigt man aber gerade
bei geringen Drehzahlen eine hohe Induktion um auf die nötige Abgabespannung des Generators zu kommen, Manfred
hat das richtig erkannt. Mit anderen Worten hätten wir dann zwar einen Windrotor der leicht anläuft, dessen Generator
dann aber keine Spannung erzeugt. Schwenken wir die Magnete direkt nach dem Anlaufen wieder heran wird der
Windrotor, der ohne diese Maßnahme nicht anlaufen konnte, durch die dann zurück kehrenden Eigenschaften des Generators,
besonders seines hohen Verlustmoments, wieder abgebremst werden. Ein Zurückschwenken dürfte erst dann erfolgen
wenn der Windrotor in der Lage wäre diese Verluste im Generator dauerhaft zu überwinden. Bei wenig Wind also nur
Leerlaufdrehen ohne Stromproduktion oder einfach auf mehr Wind warten, dann läuft er von alleine an.

Wenn nur die Rastung eines eisernen Generators das Problem ist, dann braucht man nur auf die nächste Böe zu warten die diese
Rastung einmalig überwindet. Diese Art von "Spätanlauf" findet ich aber gar nicht mal soo problematisch.
Wenn jedoch die allgemeine Schwergänigkeit einen eisernen das Problem ist, dann wird ein Wegschwenken der Magnete auch keine
Lösung bringen, da nach dem Zurückschwenken der Magnete zur Stromproduktion die negativen Eigenschaften auch zurück kehren.
Besser ist es vermutlich man verwendet einen eisernen Generator der konstruktiv schon wenig Rastung/Rastmoment aufweist.

Grüsse

Bernd