Bürstenlosen Generator berechnen - welche Parameter?

Jun 08, 2011 47 Replies

Moin, für einen pro- oder repellergetriebenen Generator, der z.B. wie ein umgekehrter Elektro-Außenborder am Heck eines Segelbootes montiert werden soll, um den Strombedarf auf längeren Reisen zu decken, suche ich ein bißchen know how.



Die Idee ist, einen oder mehrere Permanentmagnete - gegen Seewasser mit einem Epoxidharz-Mantel geschützt, auf einer Achse rotieren zu lassen. Dem sollen im Stator ein oder mehrere Spulen, ebenfalls in Epoxidharz gekapselt, gegenüberstehen.



Die Kräfte, die ein Segelboot treiben, sind hinreichend groß, bei Geschwindigkeiten von 0 bis ca. 8 Knoten (~15 km/h) so einen Quirl, dem als Zielvorstellung maximal 250W oder mehr, typischerweise eher



50W bis 150W entnommen werden sollen, ohne nennenswerten Geschwindigkeitsverlust mitzuschleppen.

Die Drehzahl dürfte im Bereich 1000 bis 20000/min liegen.



Die Ausgangsspannung ist in erster Näherung fast egal, in zweiter wäre was um die 12 Volt bei 70% der max. Drehzahl sehr gut, weil sich dann fertige Up-Down-Regler als Ladespannungs- / -stromquelle für die an Bord üblichen Bleiakkus einsetzen ließen.



So, nun meine Frage(n): Welche Parameter müssen die Magneten und die Spulen (eisenlos wegen besserer Anlaufeigenschaften, Leistungsmaximierung lieber an anderen Stellen) haben, wobei ich davon ausgehe, daß die Größe und Feldstärke der Magneten vermutlich die Leitgrößen sein werden.



Das ganze sollte in ein Gehäuse von nicht viel mehr als 50 bis 7 cm Durchmesser (Edelstahlrohr z.B.) passen. Achja, der ganze Aufbau soll naß laufen, also in Seewasser. Was Dichtungs- und Kühlungsprobleme minimiert, Werkstoffe für Lager etc. sind schon identifiziert.



Ein Link oder Fingerzeig in eine Richtung, wo ich Antworten auf meine Fragen finde, wären mir schon eine gute Hilfe. Gute Ideen sind natürlich auch gern gesehen!



Das ganze ist so ein Grübel-Mittelfrist-Bastelprojekt, aber ich möchte mal nen Schritt weiterkommen. Und statt die Parameter mühevoll empirisch zu finden und dann vielleicht auf einem Nebenmaximum zu landen, dachte ich, ich frag besser gleich die Eggsberdn und Bescheidwisser hier :).



Also, in dem Sinne, vielen Dank vorab!



f'up 2 dse ist gesetzt.



Gruß, U.


Ulrich G. Kliegis

:

bringt das was, so lange Mailadressen zu verwenden? Buffer-Overflow im Spamprogramm? :-)

Warum nicht einen Elektroantrieb (Aussenborder) verwenden und nur einen anderen Repeller montieren? Spart viel mechanische Tüftelei. M.

Ulrich G. Kliegis schrieb:

Hallo,

da fehlt noch der magnetisch geschlossene Kreis. Das Magnetfeld soll möglichst komplett in Trafoblech statt in Luft bzw. Wasser verlaufen.

Bye

X-No-Archive: Yes

begin quoting, "Ulrich G. Kliegis" schrieb:

Du willst einen permanent erregten Synchrongenerator selber konstruieren und bauen? Laß es, damit kommst Du annähernd 200 Jahre zu spät. Die Teile gibt es nun wirklich an jeder Ecke fertig. Elektrisch ist das alles kein Problem, die Schwierigkeiten stecken im mechanischen Aufbau, Lagergenauigkeit, Korrosionsbeständigkeit usw.

Die "elektrische" Theorie ist die eines Fahrraddynamos, die findest Du z. B. in dem Beleuchtungskompendium auf Enhydralutis: .

Im Betriebsverhalten mußt Du Dir dann überlegen, ob Du mehr Wert auf einen optimalen Wirkungsgrad in Form von maximaler Leistung durch Fahrwiderstand oder auf maximale Leistungsentnahme für die gegebene Baugröße wert legst - das hat dann Konsequenzen für die Auslegung des Propellers. Die andere Idee wäre übrigens, als Antriebsmedium anstatt Wasser Luft zu nehmen, also den Generator über die Wasseroberfläche zu verlegen und eine Windmühle auf das Boot zu stellen.

(Wenn's für sowas einen Markt gibt, dann läßt sich vielleicht Dynamo-Schmidt (der mit dem SON-Wunderdynamo: dazu breitschlagen, sowas als Serienprodukt zu bauen.)

Gruß aus Bremen Ralf

R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen: adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission gesamt hältst Immission interessiert korreliert korrigiert Laie nämlich offiziell parallel reell Satellit Standard Stegreif voraus

Am 08.06.2011 14:54, schrieb Ralf . K u s m i e r z:

Sowas gibt's serienmäßig z.B. beim blauen Claus. Das Zeug liefert selbst im lauschigen Hafen bei 0 Knoten Fahrt noch was. Wind reicht schon - also die Antriebsenergie des vom Op. beschriebenen Boots.

Servus Christoph Müller http://www.astrail.de

Christoph Müller :

Im Idealfall (Reibung gegen Null) liefert der Generator bei Wind und voller Fahrt dann aber keine Energie. :-)

M.

X-No-Archive: Yes

begin quoting, Matthias Weingart schrieb:

Ist hier zwar OT, aber: Zwar arbeiten die Segel meistens als Auftriebsläufer (wie auch die Rotorblätter einer WEA), aber nicht bei raumem (bzw. achterlichen) Wind, da sind es Widerstandsläufer, und die bewegen sich notwendigerweise immer langsamer als der Wind (außer beim Fliegenden Holländer natürlich).

Gruß aus Bremen Ralf

R60: Substantive werden groß geschrieben. Grammatische Schreibweisen: adressiert Appell asynchron Atmosphäre Autor bißchen Ellipse Emission gesamt hältst Immission interessiert korreliert korrigiert Laie nämlich offiziell parallel reell Satellit Standard Stegreif voraus

Bei Null Knoten 50W und 1000rpm? Das hoert sich nobelpreisverdaechtig an. Da muesste Dein Segelboot bei Windstille um die Welt fahren koennen. Man nimmt die 50W fuer Antrieb, es kommt auf 0.01 Knoten, die Leistung steigt auf 50.1W, damit wird das Boot wiederum schneller :-)

Der Wandler duerfte das kleinste Problem sein, da laesst sich u.U. ein LTC Musterdesign abkupfern und leicht veraendern.

Ok, sollte man nicht erstmal sehen was es schon gibt? Dann koennte sich der Job mehr oder weniger auf des Besorgen und Kapseln eines kleinen Getriebes reduzieren. Vielleicht Motorrad-Lichtmaschinen die man kapseln koennte?

Dann gibt es noch den Ausklappgenerator an Passagiermaschinen. Die meisten wissen von dem nichts und wenn der ausklappt ist so ziemlich alles anders (Triebwerke plus APU) ausgefallen. Muesste aber ein kleiner sein, nicht von einer ausrangierten Boeing. Hochgradig wetterfest und vermutlich gut gekapselt sind die.

Dann haetten wir da noch die Varianten fuer Ultralights:

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Braucht aber auch ein Getriebe.

Oder ganz auf die dekadente Tour, was fertiges kaufen?

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Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/ "gmail" domain blocked because of excessive spam. Use another domain or send PM.

Da passt was nicht. Du willst die Permanentmagneten rotieren lassen, das heißt, die Spule steht bei deiner Anordnung. Dann muss sie aber auch nicht "eisenlos" sein, denn man muss die Masse des Eisenkreises außen ja nicht bewegen.

Mit freundlichem Gru0

Jan

On Wed, 8 Jun 2011 11:46:29 +0000 (UTC), Matthias Weingart wrote in de.sci.electronics:

Offenbar schon. Ich bin unter etlichen Adressen unterwegs, diese bekommt mit am seltensten Post. Im Vergleich mit der sonstigen Flut aber fast unerheblich. Kann aber durchaus sein, daß die Spammer da ein Dimensionsproblem haben.

Gruß, U.

On Wed, 8 Jun 2011 11:46:29 +0000 (UTC), Matthias Weingart wrote in de.sci.electronics:

Einfach kann jeder. Es ginge vermutlich sogar mit dem Oregenohl-China-Quirl dran.

Gruß, U.

On Wed, 08 Jun 2011 15:26:12 +0200, Christoph Müller wrote in de.sci.electronics:

Die Dinger sind durchweg recht laut, bei mehr Wind nicht ungefährlich, bei Fahrt vor dem Wind (also "mit" dem Wind) völlig ineffektiv. Und sie stören auch die Ästhetik - zwar kein Killerargument, aber...

Und selbst im lauschigsten Hafen gibt es heute Adapter für den "schwarzen Festmacher".

Der Windantrieb fürs Boot kommt ja ganz ohne drehende Teile aus -

Der ideale Energiequellenmix für kleine und mittlere Boote ist: Solarbatterie / Schleppgenerator (wie von mir beschrieben), für Zeiten am Anker oder aus sonstigen Gründen eine Windmühle, darüberhinaus Lichtmaschine am Diesel, der ab und an mitmüllert, und besagter Schwarzer Festmacher (Netzkabel zur Hafensteckdose). Bei etwas größeren Booten kommen eigene kleine Dieselgeneratoren und neuerdings auch Brennstoffzellen hinzu.

Zu wirtschaftlichen Bedingungen hergestellte Schleppgens sind aber am effektivsten und angenehmsten.

Vor Jahr und Tag vermarktete Victron, ein holländischer Hersteller, auch einen Generator auf Basis eines Stirling-Motors. Der Preis war "repellant".

Gruß, U.

On Wed, 08 Jun 2011 07:38:46 -0700, Joerg wrote in de.sci.electronics:

Pssst! Nicht alles verraten! Du hast den Sonderfall "Vor Anker in der Elbmündung" vergessen. Übrigens haben die Fahrwassertonnen auf der Elbe tatsächlich solche Schleppgeneratoren untergeschnallt, allerdings mit Widerstandsbeiwerten, die einem verbeulten Container zur Ehre gereichen würden.

In dem von Dir zitierten Satz habe ich mehrere Betriebsbereiche zusammengefaßt, die aber so nicht als ein Kontinuum zu verstehen sind, was Du ja auch bemerkt hast... :) - nur, falls sich jemand jetzt daran verbeißen will.

Gruß, U.

On Wed, 08 Jun 2011 13:53:53 +0200, Uwe Hercksen wrote in de.sci.electronics:

Die Windmüller arbeiten bei manchen Konstruktionen auch mit diesem eisenlosen Aufbau.

Ideal wäre eigentlich ein Scheibenläufer (auch eisenlos), aber da muß man wieder Getriebe einsetzen. Letztlich ist mein (gedanklicher) Aufbau ja nur eine Metamorphose solch eines Kraftkrapfens.

Gruß, U. (Zwischendurch allen Ratschlägern schon mal einen herzlichen Dank! Ralf, kann es sein, daß ich Deinen Namen neulich mal beim TZL-Jubiläum in HL gehört habe?)

On Wed, 08 Jun 2011 18:29:58 +0200, Jan Kandziora wrote in de.sci.electronics:

Ich hab einen Motoraufbau gesehen, der im Querschnitt durch Achse (X), Permanenmagnet (IS...NI) und Spule (ooo) ungefähr so aussah (ich hoffe, die ASCII-Graphik ist hinreichend geeignet):

oooo IIIIIIIIIIIIIIIIII oooo oooo IS X NI oooo oooo IIIIIIIIIIIIIIIIII oooo

Der Magnet rotiert also um das X in der Bildschirmebene. Es lassen sich mehrere Wicklungspakete gegeneinander versetzt auf einem zylindrischen Haltekörper anordnen.

Gruß, U.

Muss man aber leise sein, sonst wird diese Art der "kostenlosen" Energiegewinnung gleich besteuert ;-)

Kann man da nicht einen ausrangierten bekommen und ein schnittiges Turbinengehaeuse drumbauen? Ein Nachbar hat sich aus rollenweise Glasfasermatten und etlichen Faessern Epoxy einen hochseetuechtigen Katamaran gebaut. Inklusive dieser ganzen Zusatzteile, alles von der Pike ab. Das hat hier wochenlang wie ein Chemieunfall gestunken. Den kann ich aber nicht mehr fragen was fuer einen Generator er reingesetzt hat. Er hat vor Jahren das Haus verkauft und ist wohl in See gestochen.

Hast Du Dir mal den Schleppgenerator von DuoGen angesehen? Da die Firma in England ist muesste die Beschaffung bei Euch problemlos sein. Oder die Vertretung in Duisburg fragen.

Gruesse, Joerg http://www.analogconsultants.com/ "gmail" domain blocked because of excessive spam. Use another domain or send PM.

Ulrich G. Kliegis schrieb:

Klassischer Fahrraddynamo.

Gruß Dieter

So als Anregung:

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XL

Ohne Geschwindigkeitsverlust: Ein kleines Windrad. Es funktioniert auch am Ankerplatz und ist käuflich zu erwerben.

Gruß Werner

On Wed, 08 Jun 2011 10:56:53 -0700, Joerg wrote in de.sci.electronics:

Ja, kenn ich. Kenn über ne NG auch den Cheffe von dem Laden. Aber das Ding ist, sagen wir mal, sehr britisch konstruiert. Und gerade dem Schleppteil wird eine hohe Affinität zu Servicetechnikern nachgesagt.

Es gibt da auch noch hypermoderne Ergebnisse französischer Ingenieurskunst, s.z.B.:

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Das modernste Zeug von dort ist dieses:

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Wobei das Kleingedruckte rechts unten über dem Europa-Topflappen jedem hiesigen Steuerzahler einen sauren Geschmack auf die Zunge bringt...

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gibt einen Überblick über kommerzielle Produkte. Besagte Elbtonnengeneratoren sind diese umfunktionierten Bombengehäuse rechts oben.

Die Preise hier sind auch was zur Stärkung schwächelnder Blutdruckwerte:

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Da wird die Motivation zu was Eigenem schon deutlicher, oder?

Gruß, U.

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