neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Hier worden verschillende vormen van windenergie besproken

Moderator: Moderators

Adriaan Kragten
Berichten: 656
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Adriaan Kragten »

Ik heb vroeger PM-generatoren ontworpen waar ferroxdure magneten in zaten in plaats van neodymium magneten (zie KD 341). Maar de remanentie van ferroxdure is ongeveer een factor vier lager dan die van neodymium en het is daarom lastig om met ferroxdure een voldoende sterk magneetveld in de spoelen te krijgen. Ik denk daarom dat het onmogelijk is om een goede kleine PM-generator te ontwerpen waar geen neodymium magneten in zitten.

Voor hele grote windmolens is het wel mogelijk om generatoren te ontwerpen waarbij het veld elektromagnetisch wordt opgewekt en waarbij de generator toch een acceptabel rendement heeft. Voor kleine generatoren moet je daar niet aan beginnen omdat het vermogen dat nodig is om het veld op te wekken maakt dat er bij lage windsnelheden energie aan de generator moet worden toegevoegd en het rendement daardoor bij lage windsnelheden erg laag wordt.

Het is wel zo dat de hoeveelheid neodymium die je nodig hebt om een generator te ontwerpen die een bepaald maximum koppelniveau kan leveren zeer sterk afhangt van het gekozen generatortype. Als er in de generator grote luchtspleten zitten dan wordt het veld dat uiteindelijk door de spoelen loopt sterk verlaagd. In hoofdstuk 7 van mijn rapport KD 341 worden twee PM-generatoren met elkaar vergeleken die ongeveer een even hoog maximum koppelniveau hebben maar waarvan er één een 8-polige axial flux generator is met een grote luchtspleet, geen ijzer in de spoelen en dikke magneten en de andere een 26-polige radial flux generator met een kleine luchtspeet, een gelamineerd ijzeren statorblikpakket en dunne magneten. Dit laatste type heeft een veel kleiner magneetvolume. Een andere kleine veelpolige PM-generator die werkt volgens dit principe wordt beschreven in mijn rapport KD 708. Dit is een 22-polige generator bedoeld voor een rotor met een diameter van 2,7 m.
Adriaan Kragten
Berichten: 656
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Adriaan Kragten »

Nog even een reactie over het stukje over de lagers. De beste lagers voor de lagering van een generator voor een kleine windturbine zijn gewone diepgroeflagers met een rubber afdichting aan beide kanten en vetvulling voor de gehele levensduur. Maar het grootste probleem is om water buiten te houden. Alleen de afdichting in het lager is niet genoeg als je een levensduur van de lagering van zo'n 10 jaar wilt hebben. Daarvoor moet er op de rotoras nog een extra oliekeerring zitten. De ruimte tussen deze keerring en het lager moet opgevuld worden met vet om nog een extra weerstand tegen het binnendringen van water te krijgen. Het is het beste om het achterste lagerschild gesloten te houden zodat daar geen keerring nodig is. De keerring geeft uiteindelijk de meeste wrijving vooral als hij nog nieuw is. Je moet een windmolenrotor kiezen met een startkoppelcoëfficiënt die zo hoog is dat de rotor al bij een matige windsnelheid aanloopt. De startwindsnelheid kan berekend worden m. b. v. formule 8.6 uit mijn rapport KD 35.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

Goedeavond Adriaan Kragten
ik ga mij veder verdiepen in de rapporten die u heeft geschreven. ik heb ook het filmpje gezien over uw windmolen en molen beveiliging ik ben onder de indruk dat u dat zo heeft bedacht. :)
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

ik ben afgelopen weekend weer bezig geweest met het windmolen verhaal :D
Ik heb een foto gemaakt van mijn lagering waar ik het een paar berichten eerder over had.
lagering dynamo.jpg
het zijn overigens 2 de zelfde lagers op elkaar dat is op de foto niet te zien.
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

ik heb mijn experimentele stator plaat ook al gemaakt omdat ik mijn lagering zoals op de vorige foto te zien is hier op kan bevestigen. ik heb deze plaat op een grappige manier tot mijn bezitting gekregen omdat ik hier voor 2 vlaaien heb getrakteerd en deze kunstof plaat ruim in voorraad over het terrein was verspreid. ik kom nu niet meer op dit haven gebied omdat ik een andere werkgever heb maar ik zou best nog een keer 2 vlaaien willen trakteren voor een plaat. :fff ik heb hier een verdeling op gemaakt meerdere verdelingen om te experimenteren hoe ik een mooie spanning uit een draaiende rotor kan krijgen. mijn begin verdeling is 10 spoelen geweest die deed het goed alleen hij knipperde maar ik kon wel een led lampje snel laten knipperen. nu is mijn verdeling 25 spoelen zoals te zien is op de foto. de buitenste ring gaten. ik ga een even aantal magneten gebruiken. ik ben benieuwd wat het resultaat word. ik ben ook benieuwd of dat het kunstof allemaal niet te warm word met een geringe rotatie. als dit wel het geval is dan moet ik een andere materiaal keuze toepassen
statot plaat expirimenteel.jpg
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Adriaan Kragten
Berichten: 656
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Adriaan Kragten »

Als je een kunststof statorschijf gebruikt om de spoelen op te monteren dan zal deze schijf niet warm worden omdat er geen wervelstromen door lopen. Alleen een ijzeren statorschijf zal warm worden maar omdat het wrijvingskoppel evenredig toeneemt met het toerental heb je van de opgewekte warmte alleen bij hoge toerentallen last.

Er moet bij een 1-laags wikkeling, een bepaalde verhouding zijn tussen het aantal ankerpolen, ofte wel het aantal magneten op een ankerschijf en het aantal spoelen. Het aantal spoelen hangt echter ook af van of je een 1-fase of een 3-fasen wikkeling gebruikt. Bij een kunststof schijf zonder ijzer in de spoelen heb je geen kleefkoppel. Zodra er ijzer in de spoelen zit krijg je een kleefkoppel en een sterke rimpel daarop als je het aantal spoelen aanhoudt dat ik hieronder aangeef. Je moet dan een geheel andere verhouding aanhouden en de spoelen ook anders met elkaar schakelen (zie bijvoorbeeld rapport KD 708).

Bij een 1-fasen wikkeling moet het aantal spoelen zonder ijzer in de spoelen, de helft zijn van het aantal ankerpolen en moet de steek tussen de linker en de rechterkant van een spoel gelijk zijn aan de steek tussen de ankerpolen. In dit geval zal, wanneer er een noordpool langs de linker poot van een spoel beweegt, er precies een zuidpool langs de rechter poot van een spoel bewegen. De opgewekte spanning in de linker poot is dan precies in fase met de opgewekte spanning in de rechter poot en dit geeft de maximale spanning die bij een bepaald toerental en bij een bepaald aantal windingen per spoel in een spoel wordt opgewekt.

Bij een 3-fasen wikkeling moet het aantal spoelen 3/4 zijn van het aantal ankerpolen. De steek tussen de linker en de rechter poot van een spoel moet ook gelijk zijn aan de steek tussen de ankerpolen. Maar de steek tussen de linker en de rechter poot van aangrenzende spoelen van verschillende fasen moet 1/3 van de ankersteek zijn. In hoofdstuk 9 van rapport KD 341 worden drie verschillende spoelvormen gegeven voor een 3-fasenwikkleing waarbij exact of ongeveer aan deze regel voldaan wordt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

ik heb mijn spoelen gewikkeld ik ben er van overtuigd dat het gaat werken. ik denk dat er nog wel veel aan te verbeteren is maar dat doe ik als ik een werkende dynamo heb. hier een paar foto's van mijn spoelen.
De bijlage spoel bovenkant.jpg is niet meer beschikbaar
ik heb deze spoelen verlijmd met epoxy het jammere van het verlijmen met epoxy is dat ik de spoel niet meer kan uittrekken en opnieuw kan wikkelen. maar dat mag de pret niet drukken. ik denk ook dat de verlijming ten nadelen is van het opwarmen van de spoel tijdens hoge belasting. het is een hele uitdaging om al de wikkelingen naast elkaar te krijgen laag voor laag. enkele zijn wel op die manier gelukt en een boel zijn niet zo netjes. dit hoort ook bij de verbeteringen voor mijn aankomende spoelen. ik ga een test doen met een net gewikkelde spoel en een test met een niet zoo net gewikkelde spoel. en probeer erachter te komen of er inderdaad verschil in zit. ik weet wel dat een net gewikkelde spoel minder ruimte in beslag neemt dan een minder net gewikkelde spoel dus dat betekend dat de wikkelingen compacter zijn ten opzichte van een niet zo net gewikkelde spoel mischien kan dat al een winst zijn en een verbetering. heeft iemand hier ervaring mee? op is iemand bezig met een neodymium dynamo?
spoel bovenkant.jpg
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Adriaan Kragten
Berichten: 656
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Adriaan Kragten »

Een netjes gewikkelde spoel waarbij de draden precies naast elkaar lopen is uiteraard beter omdat je dan meer koper in een bepaald volume kunt krijgen. Om bij een bepaald toerental een bepaalde spanning te krijgen heb je een aantal windingen per spoel nodig. Als de spoel netjes gewikkeld is dan kun je een dikkere draad gebruiken die minder weerstand heeft waardoor de generator een hoger rendement heeft.

Er is een belangrijke reden waardoor het niet lukt om een nette winding te leggen als de spoel gewikkeld wordt op een spoelkern tussen twee flenzen, vooral als je dikke draad gebruikt. De begindraad loopt eerst langs de binnenkant van één flens voordat hij om de spoelkern loopt. Dit stukje draad dat langs de flens loopt kom je elke keer tegen als je weer bij die flens bent. Omdat je om dit stukje draad heen moet, verstoort dat het wikkelpatroon. Als het eenmaal verstoord is dan wordt het met elke laag slechter. Dit probleem is te voorkomen door de begindraad niet langs de flens te laten lopen maar door in de flens een gaatje te boren dat net uitkomt boven de spoelkern. Je steekt de draad dan door dit gaatje en buigt hem 90° zodat hij evenwijdig loopt met de flens. Je hebt dan geen stukje draad dat langs de flens loopt. Als je dit zo doet dan zal blijken dat het veel gemakkelijker is om in elke laag de draden precies naast elkaar te laten lopen.

Ik denk dat het nodig is om de draden tijdens het wikkelen aan elkaar te lijmen of om de gehele wikkeling onder te dompelen in vloeibare schellak. Dompelen wordt altijd gedaan bij wikkelingen van kortsluitankermotoren. Ook worden de spoelkoppen eerst nog met touw tegen elkaar getrokken. Op de draden werken namelijk wisselende krachten waardoor de draden gaan trillen als ze niet gelijmd zijn of niet heel strak gewikkeld zijn.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

ik ben bezig geweest om een gat te kotter in een alluminium strip om een magneet in te kunnen doen. het is gelukt gelukkig niet te groot en niet te klein. het moet hopelijk precies lukken. dit is normaal gesproken iets makkelijker omdat het aluminium verwarmt kan worden en daardoor uitzet en daarna weer krimpt als het afkoelt.
dit proces vermijd ik omdat ik bang ben dat de magneten dan warmer worden dan dat ze aankunnen en op die manier hun magnetisme verliezen. het gaat vooral om de magnetizering die de magneet dan kwijt raakt.
ik borg de magneet met een stel boutje zodat het daarna ook gemakelijker uit elkaar te halen is. ik plaats deze week een foto van de rotor. overigens is de rotor nog niet af.
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

Dit is de foto van een rotor die ik aan het maken ben ik heb een gat gemaakt in een alu strip en nu ga ik nog een zo zelfde gat aan de andere kant maken zodat daar ook een magneet in kan. Ik wil de magneet aan 2 kanten gaan benutten.
rotor 24-05-2021.jpg
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

Een bericht eerder is een verbetering tenopzichte van dit bericht met foto want ik denk dat die magneten aan 2 kanten benut kunnen worden. ik ben nog niet zo ver maar dat is mijn doel.
expirimenteer rotor.jpg
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

ik heb een idee over hoe ik de 25 spoeltjes aan elkaar wil gaan maken. ik heb een draad vanaf de spoel die ik wil verbinden met de andere draad naar een spoel en of een diode en of 2 diodes. ik neem dan een koperen draad uit een fijn geaderde kabel dit omdat het geen gelakt koper draad is. de koperen draad uit en naar de spoel verhit ik met een aansteker zodat de lak laag verbrand en makkelijk afteschuren is zodat de uiteinden of het begin van de spoel ader bloot is. deze te verbinden anderen houd ik in de lengte richting tegen elkaar aan. vervolgend wikkel ik het koperen draadje wat ik uit de flexibele kabel heb om de 2 te verbinden aderen heen met een knoop die veel met het vissen word gebruikt om een haak aan een draad te knopen.
stator knopen.jpg
met deze knoop wil ik de draden en of diodes tot een stroom kring knopen de koperen draad uit de flexibele kabel moet denk ik wel meerdere keren gewikkeld worden dan op de foto's. vervolgens als dit allemaal aan elkaar is geknoopt en het werkt wil ik het solderen in een soldeer badje. schoon maken en vervolgens isoleren met epoxy. heeft iemand hier ervaring mee en of een andere manier waarop ik dit zou kunnen verbinden?
zo zou de knoop er dan ongeveer uit te komen zien maar ik ga dan meer wikkelingen om de te verbinden draden heen wikkelen.
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodymium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

ik weet nog wel van vroeger heel lang geleden hoe het er toen aan toe ging! we kenden toen nog geen goede isolatie laag om de wikkel draaden! 1 keer in het jaar gaven we een paar harde klappen met een hamer tegen de spoelen om al de wikkelingen weer los van elkaar te maken. het hele jaar deed de installatie het weer zonder blikken of blozen. de tijd van nu is anders! de tijd is hard gegaan, er is wat dat aan gaat nix niks of niets veranderd als het daar om gaat. een grapje op zijn tijd kan geen kwaad maar wat is nu de juiste wikkel draad en het gaat erom dat het werkt met het feit dat het de natuurkunde versterkt. :fff
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Slooij
Berichten: 358
Lid geworden op: 04 mei 2021, 22:37

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Slooij »

hier is een filmpje en een foto van wat ik van de aluminium strip heb gemaakt waar ik de magneten in ga doen. het resultaat word vervolgd :D
[youtube]https://youtu.be/S3j_Wik5W8U[/youtube]
rotor dynamo
rotor dynamo
soms is het ver gezocht wat men zoekt.
Adriaan Kragten
Berichten: 656
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: neodynium magneet dynamo met windmeter aandrijving

Bericht door Adriaan Kragten »

Waar je nu mee bezig bent ligt toch wel erg ver af van het optimum dat met een axial flux generator te halen is. Bij de gangbare axial flux generatoren heb je twee ijzeren ankerplaten met de magneten aan de binnenkant. De schijf met spoelen zit daar tussenin en er zit geen ijzer in de spoelen waardoor er geen kleefkoppel optreedt. Als je voor een dergelijke generator een magnetische lus volgt dan zie je dat die door vier magneten gaat en twee luchtspleten en er is dus één luchtspleet voor twee magneten. Als de magneten dik zijn t.o.v. de luchtspleet dan houdt je in de luchtspleet nog een behoorlijke fluxdichtheid over en daardoor krijg je bij een bepaald toerental en een bepaald aantal windingen per spoel toch nog een redelijk hoge spanning.

Als je zoals ik dat in mijn VIRYA-1 generator (zie rapport KD 679) maar één schijf met magneten gebruikt dan krijg je al een veel grotere luchtspleet waardoor de fluxdichtheid in de spoelen al een stuk lager is. Maar omdat de constructie van dit generatortype erg eenvoudig is, is deze keuze nog wel te verdedigen. Maar als je helemaal geen ijzer in het anker gebruikt dan loopt het magneetveld buiten de magneten helemaal door lucht en daardoor wordt de fluxdichtheid erg laag. Als je dan ook nog eens een aluminium strip gebruikt met daarin maar twee magneten in plaats van een schijf die helemaal vol met magneten zit dan zul je in de spoelen maar een zeer lage spanning opwekken en wordt de generator volledig onbruikbaar.
Plaats reactie