direct drive generator

Bovenaanzicht van de testspoel opgesteld tussen de magneetringen.
Bij 20 toeren meet ik ongeveer 0,5 volt.

Test met 32 magneten 20 x 10 x 2 mm dik aan weerszijden van de spoel.
Bij 20 toeren ongeveer 0,6 volt. (20 toeren/min. is een heel rustig draaiende molen)

Benieuwd welk voltage het wordt met 2 x 50 magneten 20 x 10 x 5 dik.

In theorie is het magnetisch veld dan max 2.5 maal sterker, dus max 2.5 maal sterker. Tenzij je nu een groter-dan-uiteindelijk aan airgap hebt.

Als je dan 5 spoelen in serie voor een fase hebt, krijg je 2.5*0.6*5=7.5V per fase. ofwel ongeveer 12V RMS in Y configuratie.

Theoretisch MPP is 0.6V * 0.5A / 4 = 75mW per spoel, oftewel max 3.3W voor 45 spoelen. Wacht! Dat was met de huidige magneten, met 2.5 keer meer wordt dat ongeveer 20W.

Gebruikelijk is het om zeg een factor 5 onder het elektrische MPP te gaan zitten....

i.v.m. de cogging torque zou ik de 50 magneten schuin ( hier bijvoorbeeld 45º ) op de magneetring kunnen lijmen.

en wat wordt dan de magnetische flux verandering in je spoel?.

45 graden is wel heel ruig, ik zou eerder 15-20 graden gebruiken.

Maar wederom zou ik eerst het bestaande ontwerp afmaken en bekijken of die cogging torque wel een probleem is, want met zulke oplossingen ga je altijd iets aan performance inleveren, en dat is zonde als het een oplossing is voor een probleem dat niet bestaat.

+1 met sparky
het eerste bouwsel maar eens in gebruik nemen en vanuit daar wat aanpassingen doorvoeren. dit blijft een papieren excercitie tot aan de horizon.

de ervaring zal zijn dat met een rotordiameter van 1,5mtr er verrassend weinig energie in de wind zit

ook wel aardig om te lezen
https://www.nemokennislink.nl/publicaties/windmolens/

+3 voor sparky. 3x helemaal mee eens.

Om een zo gelijkmatig mogelijke air gap te krijgen heb ik de magneetringen op de hoofdas aangedreven en het oppervlak nageslepen.

Dan wil ik nu de 2x50 magneten 20 x 10 x 5 op de ringen plakken.
(eerst recht en misschien later onder een hoek van 15 graden)
en een enkele spoel daartussen monteren voor metingen.

Het lastige is dat je op die manier niet de cogging torque kunt meten, want gewoonlijk is dat de som van de krachten op de ijzerkernen, waarvan sommige positief en andere negatief zijn.

In plaats van de volledige spoelen kun je natuurlijk ook alleen de kernen plaatsen, als dat gemakkelijker is.

Bij 2 x 50 magneten 20 x 10 x 5 mm dik (airgap 1 mm en 20 toeren) meet ik 1 volt op de 220 windingen spoel.
Bij 60 toeren 3 volt.
Sneller draaien geeft gemakkelijk 10 volt.

Er is een bromtoon. Van cogging is niet veel te merken.

Op 16 augustus 2018 22:00:47 schreef m.bouwer:
Van cogging is niet veel te merken.
[bijlage]

Mooi! Van de dikkere magneten krijg je dus niet 2.5* meer spanning maar slechts 1.6* meer spanning. Niet absurd. Prima resultaat.

Re: Cogging: Als je de magneten en blikpakketten mooi uniform krijgt, dan wordt de cogging nog 10x minder. In de praktijk zou ik het niet helemaal raar vinden als dat je niet lukt en de cogging gelijk blijft. Worst-case wordt het erger dan nu.

Volgens mij kun je dat zo niet weten, je hebt immers geen gesloten magnetisch (flux) circuit.
Je moet 2 spoelen naast elkaar plaatsen zodat je een rondgaande flux krijgt. De flux gaat de ene spoel uit en de andere in, als je niks merkt is er volgens mij iets mis.

edit: tekening bijgevoegd.

Het voltage: Wellicht speelt de verzadiging van het blikpakketje een rol.

Deze spoel ( 220 windingen) heeft een hoge ( 1,2 Ohm ) weerstand. Ik kan een test spoel maken met bijvoorbeeld 110 windingen.
2 test spoelen naast elkaar kan ook.

Op 17 augustus 2018 09:54:46 schreef m.bouwer:
Het voltage:...

Zoals ik al vermeldde, teweinig flux door de kern, van verzadiging is hier geen sprake, het is een "open" circuit.

edit: heb eens een tekening gemaakt van hoe de flux zich beweegt, je ziet ook dat de ringen waarop de magneten zijn geplakt ook hun invloed hebben.
De spoelkernen zijn in dat opzicht toch gemaakt uit beter magnetisch materiaal.
Zo zie je ook het volledige plaatje maar ik denk dat je goed zit qua ontwerp.

[Bericht gewijzigd door MGP op 17 augustus 2018 10:35:56 (40%)]

Uiteraard is het materiaal van de ringen belangrijk in het fluxpad. De gangbare term daardoor is "backiron". Het moet dik genoeg zijn om niet ernstig te verzadigen, maar de flux is daar constant, waardoor het een dikke ring mag zijn in plaats van gelamineerd ijzer, en je hebt dus ook geen silicium staal nodig, want wervelstromen komen daar nauwelijks voor.

Op 17 augustus 2018 11:16:45 schreef SparkyGSX:
maar de flux is daar constant..

Hoezo? hoe wekt je dan spanning op in de spoel?

De flux in de ringen is constant, vanuit het oogpunt van de ringen (ze draaien immers mee met de magneten die erop gelijmd zitten). Dat die hele constructie draait ten opzicht van de spoelen maakt voor dat ijzer niet uit.

Daar hou ik een andere mening op na.
De flux is op de plaatsen tussen de magneten afhankelijk waar die magneten staan tov de kernen van de spoelen.
Wat er zich in de spoelkernen afspeelt moet je ook zien tussen 2 naast elkaar liggende magneten.

edit: dat zou willen zeggen dat als je wikkelingen op de ring zou leggen, tussen 2 magneten in, dat je geen spanning zou opwekken tijdens de rotatie?

Gedeeltelijk waar, maar de relatieve permeabiliteit van dergelijke magneten is bijna gelijk aan 1, en bij de meeste motoren zit er geen significante ruimte tussen poolschoenen van de stator, vergeleken met het totale luchtgat plus de dikte van de magneten. Vanuit de ring gezien veranderd het magnetische pad dus niet significant; van elke magneet loopt ongeveer de helft van het veld weg in elke richting, aangezien de magneet ernaast tegengesteld gepolariseerd is.

Heb je ooit een motor gezien met iets anders dan ongelamineerd "gewoon" staal (dus geen silicium staal) als backiron? En heb je bij een dergelijke motor ooit opgemerkt dat het backiron voelbaal opwarmt als je ze extern aandrijft zonder stroom door de stator?

Ik ben een aantal jaar geleden intensief bezig geweest met dergelijke motoren en de custom regelaars daarvoor, en heb er toen veelvuldig aan gemeten en simulaties gedaan. Zolang het ijzer dik genoeg is om het grootste deel van het veld binnen te houden maakt het verder niet uit.

EDIT @MGP: inderdaad, daar zou ik geen significant spanning verwachten, aangenomen dat er geen andere veldlijnen door die spoel komen. Dat lijkt me een vrij simpel experiment als je zo'n motor/generator in een opstelling hebt. Je moet dan dus wel eerst de stator compleet maken, met een enkele kern en verder lucht zal er wel iets meer gebeuren.

[Bericht gewijzigd door SparkyGSX op 17 augustus 2018 12:59:57 (15%)]

Daarom schreef ik ook dat hij qua ontwerp goed zit, je kunt niet altijd het onderste uit de kan halen.
Maar zijn metingen vereisen toch wel minimum 2 naast elkaar liggende spoelen om aan max flux te geraken.
Ik zou er 3 naast elkaar zetten en meten aan de middenste spoel dan heb je het max.

We zullen nu maar verder afwachten wat de testresultaten geven.

Het is altijd heel makkelijk om te zegen: Je experiment is onvolledig je moet een groter uitgebreider experiment doen om zinnige info te verkrijgen.

Dat is tijd-technisch niet altijd haalbaar. In dit geval hebben we een effect gevonden waardoor de performance met twee spoelen meer dan 2x beter gaat zijn.

Wat mij betreft is dan het advies: "Als je wilt kan je nog wat meten aan een opstelling met 2 spoelen: We verwachten een nog iets hogere spanning. Maar een keer de boel afbouwen is ook niet verkeerd".

Ik zou meten met 3 spoelen want de middelste krijgt flux door zijn kern van de 2 naastliggende.
Maar zoals je zegt, telkens een andere opstelling maken omdat we hem aan het twijfelen hebben gebracht, maakt dat het project verder zal uitlopen.

Bij 60 toeren en een airgap van 1 mm krijg ik:
1 spoel 1,1 volt
2 spoelen 2,8 volt

Met dit aantal windingen en een wat grotere airgap kan ik onder de (veilige) 50 volt spanning blijven.
En dan als belasting een stukje verwarmings spiraal?

Dat valt tegen! Ongeveer 3x minder dan eerst, terwijl we juistmeer verwachtten..... Ik vermoed een meetfout/schrijffout en niet een echt effect...

Oh, wacht. Je gaat nu ineens weer 110 windingen doen?

Over die 50V moet je je geen zorgen maken. Eerst een zo laag mogelijke KV, die kan anders altijd nog omhoog. Als je trouwens ZES setjes rond de omtrek kan krijgen, dan zijn dingen als "delen door twee" en "delen door drie" mogelijk. Jammer dat 5 een priemgetal is.

[Bericht gewijzigd door rew op 18 augustus 2018 15:47:10 (53%)]