Windgenerator (ontwikkeling & bouw van wind-genset)

[m.bouwer]

Om regenwater buiten de conus te houden is er nu om de wiekwortels
een manchet met een passing voor de keerringen aangebracht.

[Adriaan Kragten]

Rapport KD 608 waarin de 8-polige axial flux generator voor de VIRYA-1 wordt beschreven, is geheel herzien. Het bevat nu de rotorberekeningen en detailtekeningen van de rotor en de generator.

[m.bouwer]

De wiekophanging en verstelling weggewerkt in een wegneembare behuizing.

[m.bouwer]

Zo ongeveer moet de generator worden.
Radiale uitvoering en bekrachtigde magneten.

[m.bouwer]

Molenuitvoering van Enercon.

[m.bouwer]

Detail van rotor en stator.
Alvorens hiervan een proefopstelling op kleine schaal te maken wil ik graag overleg met elektrotechnici op dit forum.

[Adriaan Kragten]

Een probleem als je iets dergelijks zelf wilt maken is dat je een blikpakket voor de stator nodig hebt omdat het magneetveld daarin wisselt en je bij een stator van massief staal te veel wervelstromen krijgt. Je zou eventueel gebruik kunnen maken van het blikpakket van een asynchrone motor. Het meest gangbare blikpakket heeft 36 statorsleuven en daar kun je maximaal een 12-polige, 3-fasen, 2-laags wikkeling in leggen (zie voor 2-laagswikkeling KD 341). Voor het anker kun je wel massief staal gebruiken omdat het magneetveld daarin niet wisselt. Je maakt dan twaalf polen waar je twaalf spoelen omheen wikkelt die allemaal in serie staan. Je moet de spoelen wel om en om links en rechtsom wikkelen om afwisselend noord- en zuidpolen te krijgen. Een probleem is dat het anker twee borstenringen en twee koolborstels nodig heeft om de ankerstroom aan het draaiende anker te kunnen toevoeren.

Een voordeel van elektromagnetisch bekrachtigde ankerpolen is dat er geen rimpel op het kleefkoppel zit zolang het anker niet bekrachtigd is. Maar bij volle bekrachtiging zit er wel een rimpel op het koppel als de ankerpolen recht zijn. Dit kan brommen bij hogere toerentallen veroorzaken. Bij een autodynamo met klauwanker (en één centrale spoel) zijn de klauwen taps uitgevoerd om de rimpel op het koppel te verminderen. Als je de ankerpolen scheef zet met de juiste hoek dan kun je de rimpel voorkomen maar het anker is dan wel lastiger te maken. In plaats van de ankerpolen scheef te zetten, kun je ook de platen van het statorblik zodanig roteren dat de verschuiving aan de zijkanten van het statorblik precies gelijk is aan de steek tussen de statorgroeven.

[m.bouwer]

Beginnen zonder blikpakket en met sleepringen uit een autodynamo?

[Adriaan Kragten]

Beginnen zonder blikpakket en met sleepringen uit een autodynamo?

Neem je dan ook het klauwanker van de autodynamo over? Het nadeel van een klauwanker met één centrale spoel is dat het magneetveld een grote afstand moet afleggen voordat het bij de ankerpolen is. Als je het klauwanker verwijdert en twaalf losse spoelen gebruikt kun je waarschijnlijk met een veel kleinere ankerstroom even sterke magneetpolen maken.

Het idee van een 8-polige radial flux PM-generator met een stator zonder blikpakket wordt beschreven in mijn gratis rapport KD 480. Het positioneren van de spoelen is wel lastiger dan bij een stator met een blikpakket omdat er niets is waar je de spoelen omheen kunt leggen.

[m.bouwer]

Het gaat om een werkend model van de generator van de E-126
De professionele uitvoering wordt ook door mensenhanden gemaakt.

i.p.v. in het blikpakket kunnen de spoelen in de polyester gepositioneerd worden.

[Adriaan Kragten]

Je maakt het jezelf toch wel erg moeilijk als je wilt dat de magneten elektrisch bekrachtigd worden. Als je een stator gebruikt zonder ijzer in de spoelen dan heb je bij een PM-anker toch geen kleefkoppel en start de rotor daardoor al bij lage windsnelheden. Het idee dat ik toepas in de axial flux PM-generator van de VIRYA-1 is ook bruikbaar in een radial flux PM-generator maar je moet wel dikke magneten gebruiken om nog een redelijke magnetische flux door de spoelen te krijgen.

Stel je maakt een 12-polige generator en je gebruikt magneten van 15 * 15 * 15 mm (te verkrijgen bij Enesmagnets en ik heb er ook nog een stel liggen). Je maakt een 15 mm brede ankerschijf met 12 ondiepe gleuven aan de buitenkant waar je de magneten in lijmt met epoxy. De schijf moet voor 12 magneten een diameter hebben van ongeveer 100 mm en de buitendiameter over de magneten wordt dan ongeveer 125 mm. Je krijgt dan een tamelijk eenvoudig 3-fasen wikkeling als je voor elke fase drie spoelen toepast (dus totaal 9 spoelen). Je kunt de spoelen dan op dezelfde manier positioneren als gedaan wordt voor de eerste laag van een 12-polige kortsluitankermotor.

Het kan zijn dat het maximum koppelniveau te laag is voor de rotor die je ontworpen hebt maar dan kun je de generator vergroten door meer ankerpolen te nemen, dus 16, 20, 24 enz. Het aantal ankerpolen moet wel deelbaar zijn door vier anders kun je geen 3-fasenwikkeling gebruiken. Het aantal spoelen moet namelijk een factor 3/4 zijn van het aantal ankerpolen.

[m.bouwer]

Enercon heeft veel succes en inspireert o.a. omdat ze bekrachtigde magneten gebruiken en neodymium vermijden.
Waarom dan niet kiezen voor hun generatortype?
Het heeft een mooie constructie, en biedt de meeste mogelijkheden.

In de proefopstelling moet nu de naaf aangepast worden.

[m.bouwer]

Achteraanzicht van een opengewerkt model van hun generator.

[m.bouwer]

Nieuwe hoofdas. Grotere doorlaat t.b.v. de wiekverstelling en stroomvoorziening voor de magneten op de rotor.

[m.bouwer]

+ naaf.
De opsluitplaat van het lager kan tevens drager worden van de sleepringen-as en van de geleidings-stang voor de wiekverstelling.

Heeft iemand ervaring met het maken van elektrisch bekrachtigde magneten?