Direct drive generator

Ik snap ook niet wat er mis was met die bestaande tanden. Als je het pakket opnieuw gaat wikkelen, zou ik overwegen om de platen onderling iets te verschuiven, zodat de poolschoenen onder een hoek staan t.o.v. de magneten. Een totale verschuiving van iets minder dan de helft van de breedte van de magneten lijkt me optimaal. Op die manier wordt de cogging torque veel kleiner. Een alternatief is om de magneten onder een hoek te plaatsen, maar dat lijkt me veel moeilijker, aangezien je bestaande magneten zult moeten gebruiken, en die zijn over het algemeen rechthoekig.

Het blik is 0,5 mm dik. Diameter nu: 175/126
Was 30 tanden maar door deze weg te halen kom ik op een grotere binnendiameter en mbv. een mal zou ik b.v. 63 tanden van 3 mm breed kunnen snijden.
Dan platen schuren, isoleren met spuitlak (?) en opsluiten tussen stalen ringen.

Bij het grote origineel zie ik geen verschuiving in het blikpakket, en de magneten staan haaks op de rotor.

Op 9 december 2019 17:30:04 schreef m.bouwer:
Bij het grote origineel zie ik geen verschuiving in het blikpakket, en de magneten staan haaks op de rotor.

Dat klopt. Maar dat heeft dus een significante cogging torque tot gevolg. Voor een motor is dat geen probleem: als die bedoeld is om een beetje snelheid te maken, dan maakt dat niet meer uit.

Maar voor een windgenerator waarbij de wieken een belabberd rendement hebben als de molen nog stilstaat, is het funest. Om dat te verminderen kan je naar Sparky luisteren. Anderzijds, als je een 12/15 patroon maakt (dus 6 pool-paren en 15 wikkelingen of een veelvoud daarvan) dan zou de cogging torque al veel minder moeten zijn en zeker een pitch hebben die kleiner is dan de helft van de statorpitch.

Op 9 december 2019 11:44:18 schreef m.bouwer:
Bij direct drives van grote molens draaien de magneten binnenin het blikpakket.

Dat hoeft niet. Het kan ook zo. De magneten zitten hier op schijven.
Lijkt geïnspireerd door een doe-het-zelf coreless, maar dan met ijzer in de spoelen.
https://www.youtube.com/watch?v=rGu7XDapR58
Ik heb ooit nagevraagd hoe het zit met cogging. Meen dat het iets van 0,8% van het maximumkoppel was.

Foldertje.
https://www.ugent.be/ea/eemmecs/en/research/eelab/drivesystems/axial-f…

Veel details in Promotie Hendrik van Sompel.
https://users.ugent.be/~ldupre/phd_hendrik_vansompel.pdf
Ik meende in de gauwigheid daarin ook een model te zien met 3 magneetschijven en 2 spoelschijven. Dan draait er toch één magneetschijf wel binnenin het blikpakket

Om bij te blijven zoek op: Magnax

Uit het stuk van Hendrik van Sompel viste ik een heel praktische tip.
Om eddy currents in de magneten te verminderen bouw je ze op als een mozaïk. Dus kleine magneetjes naast elkaar ipv één grote.

[Bericht gewijzigd door Spog2 op maandag 9 december 2019 23:25:20 (91%)

Op 9 december 2019 21:51:05 schreef Spog2:
Ik heb ooit nagevraagd hoe het zit met cogging. Meen dat het iets van 0,8% van het maximumkoppel was.

Dat zou best wel eens kunnen dat dit geldt voor een goed-ontworpen commerciele motor waar enige aandacht aan het cogging effect is besteed.

En dan nog kan zo'n getal als 0.8% erg laag klinken terwijl het in de toepassing "windmolen" een significant probleem is. Stel je hebt vaste wieken en die halen in stall (als ie niet draait) maar 2% van hun max torque... Dan start je molen dus pas als het even half zo hard waait als wanneer de boel op max torque draait! Dus als je molen bij 60km/u wind op z'n max vermogen zit, heb je 30km/u wind nodig om op te starten.

Dit is met verstelbare wieken iets minder relevant, maar toch: het toont aan dat 0.8% niet zomaar "verwaarloosbaar" is.

Het hangt trouwens van de constructie van de motor af. Dus als je een 12/15 polen/spoelen verhouding hebt is de cogging torque VEEL minder dan bij een 12/12 configuratie. Dus een algemene stelling van: "het is zoveel procent" kan niet zonder randvoorwaarden geldig zijn.

@Spog2: als ik me goed herinner, is de binnenkant van Neodymium magneten nauwelijks geleidend, alleen de nikkel/chroom laag aan de buitenkant, maar die is heel dun.

Daarbij zou de rotor een nagenoeg statisch magnetisch veld moeten zien; deze kan immers niet slippen, en zou alleen veranderen als de hoek tussen de stator- en rotorvelden veranderd. Afhankelijk van de manier van aansturen is dat in principe nooit (met Field Oriented Control/Space Vector Modulation), tot +/- 30 graden (bij 6-step commutatie).

Op 10 december 2019 09:26:02 schreef rew:
Dit is met verstelbare wieken iets minder relevant, maar toch: het toont aan dat 0.8% niet zomaar "verwaarloosbaar" is.

Ik ben pas bij de opening van twee kleine windmolens geweest, de molens hebben drie wieken van hout en worden mechanisch versteld. Bij weinig of geen wind hebben de wieken de volle pitch en bij storm staan ze recht op de wind. En dan gebruiken ze de spoelen nog als elektrische rem als dat nodig is. Met dit systeem wordt ook gelijk het maximum toerental van de molen binnen de perken gehouden.

Ik moet zeggen dat de molens verdraait snel starten, ze draaien al bij zeer weinig wind.

Dit is het bedrijf dat ze bouwt en plaatst.

https://www.eazwind.com/nl/

De spoelen zijn geheel open, "wel ingegoten natuurlijk" dit is gedaan om werveling rond een eventuele behuizing te voorkomen. En voor de koeling van de spoelen, de wind waait er gewoon doorheen.

Een opzetje voor een kleine molen.
Ik ben nu bezig met de hoofdas.
Pas bij het maken van de naaf moet ik kiezen voor radiaal of axiaal.

Je schijnt met de axiale flux generatoren niet helemaal happy te zijn. Eigenlijk wil je een minicopie van een Enercon.

Als je dat toch in miniatuur wilt nabouwen, dan wens ik veel succes met blikpakketjes knippen en wat er allemaal nog bij komt. Ik zie er het nut niet van in.
Je kan natuurlijk ook gaan prutsen met een LG wasmachinemotor
Dan ben je met verzenden erbij ook al gauw €120 kwijt, en dan moet je nog een as en lagerblokken hebben.

Ik ben zelf ook wat bezig geweest met een coreless generator, eventueel met holle as.
Maar naar mijn mening moet je niet zelf maken wat je ook kan kopen.
Ik heb een beetje rondgeneusd op het ecologieforum. Adriaan Kragten heeft toch een aardige test gedaan met een Chinese ijzerloze axiale flux generator.
https://kdwindturbines.nl/wp-content/uploads/2015/01/KD-595-2.pdf
Plaatje van de generator+wieken op de testbank:

De generator kost 150 USD af fabriek maar inclusief verzend- en bankkosten was hij € 283 kwijt om hem hier te krijgen.
Dan heb je wel een as en lagers erbij kado.
Ik denk dat het verliesvrij starten van een kleine windmolen cruciaal is. Je hebt met deze generator enkel de lagerwrijving.
Zodra de generator voldoende toeren (350/min) maakt heeft hij vrijwel direct 80% rendement. Dat is bij lage windsnelheden die het vaakst voorkomen.
Bij hoger vermogen beginnen de I2R verliezen te tellen, dus minder rendement bij veel wind. Who cares??? Storm is zeldzaam en stroom is er dan plenty, wat kan je dan rendement schelen.
Mij lijkt dit een prima generator!

Ik heb een beetje rondgeneusd bij die Chinees: ze maken dat soort generatoren tot een diameter van liefst 765mm met een as van 98mm.
Je kan dus vooruit met het concept.

Ik zie 1 potentieel nadeel voor zo'n axiale flux generator. De lagering lijkt me heel kritisch voor axiale speling en die dunne schijf hoeft maar een klein beetje uit te wijken.
Vreemd genoeg ben ik nog nergens rampverhalen tegen gekomen over aanlopen/kromtrekken/axialespeling in dat soort generatoren...
Bij grote diameter generator a la Enercon (of Magnax)lijkt me de lagering veel minder kritisch, omdat eventuele speling niet snel resulteert in radiale verplaatsing (daar waar de magneetspleet zit).

Ik vroeg me af waar ze (die Chinezen) die axiale flux machines voor gebruiken, ze zullen vast niet allemaal in windmolens zitten.
De 'pancake'motor kwam in me op. Je kan ze heel snel in toeren regelen vanwege ultralage rotormassa.
Ze schijnen niet meer geproduceerd te worden, misschien is onze Chinese versie wel de vervanger.

Deze firma heeft waarschijnlijk nog wel meer suggesties voor het geval het aanbod van die chinees niet naar je zin is.

Op 11 december 2019 23:09:35 schreef Spog2:
Ik heb een beetje rondgeneusd bij die Chinees: ze maken dat soort generatoren tot een diameter van liefst 765mm met een as van 98mm.
Je kan dus vooruit met het concept.

Ik heb altijd gezegd dat een LAGE KV een gunstige parameter is van een motor/generator. Waar ik een "lage-KV" motor uit een auto heb, heeft die een KV van 15. Ook direct drive fietsmotoren zitten in die orde-van-grootte. En deze chinees heeft: "net onder 0.5". gewoon 30x. beter. Wow!

https://youtu.be/WG-vTc7SwU0 Dave Jones heeft net een video gemaakt over windmolens. Skip het debunk stuk maar verderop geeft hij wat formules mbt windenergie. Voor jullie vast bekende stof maar ik vond het wel interessant.

Een lage KV krijgen is niet perse heel moeilijk; veel poolparen, alle polen die bij elkaar horen in serie in plaats van parallel, veel windingen van dun draad, etc.

Een lagere KV is niet perse beter; als je een motor maakt met een KV van 0.001 krijg je 1000V bij 1 omwenteling per minuut; dat lijkt me bijzonder onpraktisch. De KV moet kloppen moet het toerental dat je verwacht en de spanning die je wilt hebben voor je toepassing. Modelbouw motoren zijn meestal gemaakt op hard te gaan op een relatief lage spanning, en hebben dus vaak een KV die veel te hoog is om praktisch te zijn voor dergelijke toepassingen.

Om te overwegen:

Laag toerental geeft minder herrie en overlast.
Met actieve wiekverstelling heb je de molen in de hand.
Samenwerking en bundeling van kennis maakt het een plezierige hobby.

Mocht iemand toch willen overwegen om de motor van een LG wasmachine willen te gebruiken, dan heb ik er nog 2 over. aangezien ik ze zelf niet meer ga gebruiken.
https://www.circuitsonline.net/aanbod/22484/overige/2-stuks-lg-direct-…

Mocht iemand overwegen om een motor van Jeffrey toe te passen, dan wil ik er wel een as voor maken.

Op 12 december 2019 10:40:00 schreef SparkyGSX:
Een lagere KV is niet perse beter; als je een motor maakt met een KV van 0.001 krijg je 1000V bij 1 omwenteling per minuut; dat lijkt me bijzonder onpraktisch.

Tuurlijk! Maar veel mensen denken dat een lekker hoge KV gunstig is. Als je een klein propje op je vliegtuigje wilt doen, is dat misschien ook zo. En als je vanaf scratch een motor/generator probeert te bouwen, is VAAK de KV aan de hoge kant en moet je moeite doen om hem omlaag te krijgen dat de boel bruikbaar wordt.

Een beetje nieuwsgierig ben ik wel, zou er eventueel een experimentje aan willen wagen.
Ik heb er wat over gelezen op thebackshed.com
Maar er zijn meerdere varianten.
Ik heb bij die van Jeffrey 36 polen geteld en 12 ferrietmagneetblokken.
Per magneetblok zouden er N+Z+N+Z op zitten?
https://www.thebackshed.com/windmill/articles/coglessFP.asp doet alsof hij N+Z+N+Z+N+Z+N heeft, 7 magneetpooltjes in een blok?
Ik snap dat niet goed, en/of moet het ding anders bedraad worden?
Voor minder cogging lijkt me dat niet helpen.

Ik zou graag zien dat iemand een uiteenzetting geeft van wat er precies in die motor zit, hoeveel toeren je moet maken enzo.
Het lijkt alsof die Chinees gewoon de kortsluitstroom meet in relatie tot het toerental. Kan iemand een voorspelling geven hoe die grafiek er bij deze ongeveer uit gaat zien?
En hoeveel stroom kan hij verdragen?
Of begrenst zo'n ding zijn stroom doordat het magneetveld weggedrukt wordt?
Op de achterkant van de magneetschotel zitten 12 contacten zo lijkt het op een van de foto's (achterzijde). Wat doen die daar?

Het lijkt veel op zo'n outrunner modelvliegtuigmotor. Ik heb daar geen ervaring mee, maar anderen hier vast wel.

Op 12 december 2019 21:30:52 schreef Spog2:
Het lijkt alsof die Chinees gewoon de kortsluitstroom meet in relatie tot het toerental. Kan iemand een voorspelling geven hoe die grafiek er bij deze ongeveer uit gaat zien?

Linkje? Ik kan het zo gauw niet vinden tussen de links in dit topic.

Kortsluitstroom vs. toerental is geeft een grafiek die eerst heel hard stijgt, met een stroom en koppel dat al snel ver voorbij de nominale waardes komen, waarna de stroom nagenoeg constant blijft (maar veel te hoog), en het koppel asymptotisch naar 0 loopt. Dat laatste is de reden waarom een generator kortsluiten bij storm een slechter idee is dan belasten met een grote weerstand; met die belasting is het hoogst mogelijk koppel wel lager, maar het duurt veel langer voordat dit instort. Als je eenmaal voorbij dat punt bent, neemt het koppel af naarmate het toerental toeneemt, en dan is er dus geen houden meer aan.

Ik heb daar een simulatie voor, als je een tegen-EMK constante (KV waarde), inductie en weerstand van een motor hebt, kan ik een grafiekje maken.

Sparky: Chinese vermogenskromme

ik heb dit verhaal over die Fisher&Paykel dingen. Verwant aan Jeffrey's LG wasmachinemotors.

https://drive.google.com/file/d/0BzVDBix3S_qbNnZvbDByQUhIcjA/view

Ik vind het een heel warrig verhaal, het is erg uitgebreid. Misschien lukt het jou om de gewenste informatie er uit te filteren.
Volgens mij staat zoiets als het model van Jeffrey (ik ga uit van 12x4 magneten en 36 spoelen) er wel tussen.
Dan is er gedoe over de draaddikte. Die kan Jeffrey misschien even opgeven? Misschien wil hij ook wat spoelweerstanden meten?

Op 12 december 2019 21:30:52 schreef Spog2:
Een beetje nieuwsgierig ben ik wel, zou er eventueel een experimentje aan willen wagen.
Ik heb er wat over gelezen op thebackshed.com
Maar er zijn meerdere varianten.
Ik heb bij die van Jeffrey 36 polen geteld en 12 ferrietmagneetblokken.
Per magneetblok zouden er N+Z+N+Z op zitten?
https://www.thebackshed.com/windmill/articles/coglessFP.asp doet alsof hij N+Z+N+Z+N+Z+N heeft, 7 magneetpooltjes in een blok?
Ik snap dat niet goed, en/of moet het ding anders bedraad worden?
Voor minder cogging lijkt me dat niet helpen.

Zoals ik dat lees op die site heeft hij 2 van die hubs waar die magneten inzitten. 1 heeft in 1 zo'n magneet blok 4 magneten zitten en de ander maar 3. Hij gaat enkel mageneten waarin 4 zitten vervangen door 3. Dan krijg je dus die combinatie 4 dan 3 dan 4 dan 3 enz. Daarmee kan hij een 7 fase systeem maken. Alleen snap ik niet wat nou 7 fasen meer voordeel heeft dan 3 fasen aangezien hij er toch gelijk spanning van gaat maken. Met 7 fasen krijgt hij dus een iets hogere piek voltage ten opzichte van een 3 fasen systeem en is de gelijkspanning bij 7 fasen stabieler.

Op de motor die ik heb, zitten in die magneetblokken inderdaad 2 magneten dus N+Z+N+Z. De ohmse waarde van elke spoel is 4 Ohm, maar als ik meet op de aansluit draden (2 spoelen) meet ik 7,3 Ohm. De draad dikte met lak laag zit op de meeste plekken 0,70 mm. Sommige plekken hebben 0,65mm, 0,80mm en daartussen.

Op 13 december 2019 11:39:25 schreef #jeffrey#:
Alleen snap ik niet wat nou 7 fasen meer voordeel heeft dan 3 fasen aangezien hij er toch gelijk spanning van gaat maken.

Als je 1fase gelijkricht, dan zakt de spanning op bepaalde momenten tot nul. Dan heb je een afvlak condensator nodig. Maar maak je de boel 3-fase, dan zakt de boel nog fors gedurende de periodes. Maar met 7 fasen dan is er vrijwel altijd 1 van de fases in de buurt van "max" en 1 in de buurt van "min", zodat met een gelijkrichter je een heel redelijk vlakke DC krijgt zonder condensator!

Edit: oh, die doorhaal was er nog niet toen ik dat typte....

Op 13 december 2019 16:12:46 schreef rew:
[...]
Edit: oh, die doorhaal was er nog niet toen ik dat typte....

Had dat net aangepast voor je dat bericht geplaatst had. 7 fasen is dus wel een stuk beter als je gaat kijken naar een vlakke spanning. Maar is een condensator plaatsen dan veel nadeliger? Dat is veel makkelijker te plaatsen dan al die aanpassingen voor die 7 fasen te maken.

Op 9 december 2019 17:30:04 schreef m.bouwer:
Het blik is 0,5 mm dik. Diameter nu: 175/126
Was 30 tanden maar door deze weg te halen kom ik op een grotere binnendiameter en mbv. een mal zou ik b.v. 63 tanden van 3 mm breed kunnen snijden.
Dan platen schuren, isoleren met spuitlak (?) en opsluiten tussen stalen ringen.

Bij het grote origineel zie ik geen verschuiving in het blikpakket, en de magneten staan haaks op de rotor.

Ik heb een idee voor je!
Misschien hoef je geen blikpakketjes te knippen.

Hierbij de denkstappen.
(Je kan copyrighted documenten inzien via https://sci-hub.tw/)

We gaan even terug naar de axiale flux met luchtspoelen.
1)Dat kan ook met 1 rij magneten en een luchtspleet links en rechts van de spoelschijf. De andere rotorkant is een stalen schijf zonder magneten.
Zie: https://www.semanticscholar.org/paper/An-Axial-Flux-Permanent-Magnet-S…
2)Kragten heeft spoelen op een vaststaande stalen plaat geschroefd. Hij spaart een luchtspleet uit. De constructie wordt veel eenvoudiger omdat de montageplaat aan de buitenzijde vrij is voor uitsteeksels zoals moeren en coildraaddoorvoer.
Zie: https://kdwindturbines.nl/kd-reports/ kd571, kd608, kd 631
Hij verdient respect voor deze ontwikkeling. Echt slim!
Op het ecologieforum meende ik te echter lezen dat hij toch wel wat problemen had met 'kleefkrachten', ik neem aan eddy currents.
3)Nu komt mijn idee: als je die vaste plaat opbouwt uit een gewikkelde strip (bijvoorbeeld geslitte verzinkte strip is op rollen te koop) krijg je een rondlopend lamellenpakket.
Dan ben je de eddy currents grotendeels kwijt.

4)Nu gaan we naar je gesloopte blikringen. De tanden zijn er af. Het gaat om een mooi ronde buitendiameter.
Die ringen plakken we op elkaar. Er moeten spaken en een naaf aan gemaakt worden. En we draaien de buitenkant (eventueel) op maat.
Vervolgens wikkel je luchtspoelen a la Kragten. Ik zou ik ze graag iets dunner maken: meer een platte schijf. Ik zou ze ook liever niet zuiver rond maken maar langwerpig parallel aan de asrichting.
De spoelen leg je plat op de buitenkant van je blikpakket, je moet ze dus een beetje rond buigen zodat ze strak op de ronding liggen.

Het resultaat moet worden een generator met luchtspoelen gelijmd op de buitenkant van je blikpakket.
(Voor de stevigheid kan je er nog een dunne wikkeling carbon of glasvezel omheen doen.)
Uiteraard moet er nog een rotorschijf met magneten op ongeveer zoals de buitenste schotel van de LGwasmachinemotor.
Je hebt nu een simpeler blikpakket, dus weinig eddy currents en je bent totaal verlost van de cogging.

Op 13 december 2019 16:20:28 schreef #jeffrey#:
Dat is veel makkelijker te plaatsen dan al die aanpassingen voor die 7 fasen te maken.

Maar een condensator om zeg bij 20V en 10A een max-ripple van zeg max 1V te bewerkstelligen is best wel een prijzig ding. Als je de tijd niet meerekent is dit goedkoper.