12V/24V-stator av mönsterkort för 2-meterstubin

[Göran]

Nu har jag börjat göra lite tester av statorn som är gjord av mönsterkort och det ser bra ut. Jag har räknat om resistansen och fått den till 0,47 ohm vid 12 volt och 1,89 ohm vid seriekoppling till 24 volt. 4 stycken kort används. Vid 24 volt är alla fyra korten seriekopplade till 40 lindningsvarv, vid 12 volt parallellkopplas de två och två, sedan i serie till 20 varv.

Tjockleken för var och en av korten är 0,6 mm, varav laminatet är 0,27 mm, övriga 0,33 mm är koppar. 4 x 0,6 mm blir totalt 2,4 mm för 4 kort och till detta räknar jag med att fläska på med hela 1,6 mm glasfiber och epoxy så att statorn får en total tjocklek på 4 mm på sitt tunnaste ställe där magneterna passerar. Området utanför gör jag tjockare för att ge statorn stabilitet.

Luftgapet mellan rotorskivor och stator blir 2 mm, vilket ger ett totalt luftgap på 8 mm mellan rotorskivorna. Detta ska förhoppningsvis vara tillräckligt för att den magnetiska flödestätheten B ska nå 0,75 Tesla, trots magneter endast på den ena av de två rotorskivorna. Antalet magneter blir 12 stycken 46 x 30 x 10 mm.

Enligt de första testerna med endast en rotorskiva, 20 lindningsvarv och ett luftgap till statorn på 2,5 mm ger den Y-kopplad ett likriktat toppvärde på ca: 6 volt vid 200 rpm. Det kan vara något högre eftersom jag hade svårt att rigga upp det hela hemma i lägenheten. Statorn var inte fastspänd och ville inte hålla sig i exakt läge hela tiden.

Imorgon åker jag bort, men sedan blir det nya tester med dubbla rotorskivor. Fungerar det enligt förväntningarna bygger jag en ny generator från grunden.

Spännande fortsättning följer...

[Karro]

Nu har jag börjat göra lite tester av statorn som är gjord av mönsterkort och det ser bra ut. Jag har räknat om resistansen och fått den till 0,47 ohm vid 12 volt och 1,89 ohm vid seriekoppling till 24 volt. 4 stycken kort används. Vid 24 volt är alla fyra korten seriekopplade till 40 lindningsvarv, vid 12 volt parallellkopplas de två och två, sedan i serie till 20 varv.

Är inte 1.89 Ohm lite mycket?

[KennethE]

Låter ju lovande!

[Göran]

Det lär visa sig, men jag tror inte det för 24 volt och en generator på bara 300 watt, Karro.

Kenneth, det som inte är så lovande är att korten är svindyra att tillverka. Ett kort kostar mer än kopparn i en vanlig stator.

[KennethE]

Fast spolarna kostar en hel del i arbetstid att linda, det får man räkna in vid kommersiella projekt.

Nu spånar jag lite, jag kanske är helt ute och cyklar men det kan också finnas något användbart.

Undrar ifall det blir dyrare eller billigare att skära ut spolarna i tunn kopparplåt med laser, vatten eller liknande? Och laminera dem mellan plastskivor eller liknande.

Lägger man första spolen på en lämplig plastskiva kan man lacka över med epoxy, på med nästa spole, mer expoy o.s.v.. Kanske epoxylack eller liknande?

Jag vet inte hur gångbart det skulle vara i småserier men ju större serie desto mer borde man tjäna på det, i stora serier skulle man väl helst stansa ut spolarna? Det borde vara intressant ifall man kunde intressera en större tillverkare som tillverkar stora serier av billiga generatorer som OEM-produkt för både vindkraftverk, små vattenkraftverk m.m..

Fast för små serier blir det säkert billigast att bara linda spolarna på traditionellt sätt.

Med tanke på att magneterna finns i några få standardstorlekar borde det även finnas en optimal spoltyp för varje magnet, det borde gå att bygga en maskin för att linda spolar till varje magnet i nästan lika stora serier som magneterna. Kanske även gjuta ferritkärnor till spolarna, linda dem direkt på dessa och doppa i lack så att det blir färdiga paket.

En möjlighet kanske är att gjuta en komplett stator delvis i ferrit och delvis i epoxy, i stället för ferrit kanske man kan använda en blandning av epoxy och järnpulver? Först gjuter man då ferritdelen, lindar på kopparn och sedan gjuter in i epoxy. Allt anpassat till en billig standardmagnet som tillverkas i stora serier. Jag tror att en sådan skulle kunna tillverkas i stora serier med tanke på hur många vindkraftverk som tillverkas årligen globalt.

Som sagt, jag spånar nu, det mesta kan jag t.o.m. själv argumentera emot effektivt, men något kanske kan väcka någon användbar idé?

[Göran]

Vattenskära kopparplåt har jag också funderat på.
Järnpulver vill man inte ha i generatorer till vindkraftverk för det orsakar kuggning och det gör att bladen har svårare att gå igång vid svag vind.

[Martin]

Hej Göran, det här låter intressant. Var lite skeptiskt först men nu när du berättar om tjockleken på kopparn så låter det i det närmaste genialiskt. Fördelen är att blir ett modulsystem som man plocka ihop till önskad spänning och effekt. Det håller nere lagerkostnaden. Tror du det går att få ner kostnaden per kort med större serier?

[KennethE]

Frågan är väl vad det kostar att göra ett verktyg för att stansa ut spolarna i bladkoppar, ett tänkbart alternativ kanske är att på något sätt maskinellt linda en spole i samma form av koppartråd och sedan platta ut den med en stor maskinhammare, alltså i praktiken placera den på ett stort städ och släppa en stor plan vikt på den.

Naturligtvis kan man ju då bara använda spolen utan att platta ut den, men efter vad jag förstått vinner man ju en del på att göra den så tunn som möjligt?

[Göran]

Ja Martin, priset sjunker vid större serier, men inte så mycket som det skulle behövas och riktigt stora serier kan det aldrig bli tal om. Korten är runda, 365 mm i diameter, men vi får ändå betala för en kvadrat på 365 x 365 mm. De går att krympa till 340 mm, men det gör inte så stor skillnad, bara 15% på arean. Ett alternativ vore att lägga spolarna på rad och klippa ut dem en och en. Det skulle ge dubbelt så många spolar på samma area. Kanske är korten svåra att göra i sin nuvarande storlek, så mindre kort kanske skulle bli mycket billigare? Det går även att göra kopparskiktet tjockare (upp till 400 um på varje sida), men priset skenar uppåt då.
Ja, drömmen vore att en modell på kortet skulle funka till allt, men kombinationen 12 och 24 volt i samma generator för tvåmetersturbiner är en bra början.

Kenneth, det måste inte vara så extremt tunnt, men luftgapet har en avgörande betydelse. Jag tror mest på vattenskärning.

Nu är det snart dags för kvällens test som blir dubbla rotorskivor och med magneter på bara en av dem. Åter kommer med resultat senare.

[KennethE]

Jag hittade en intressant bok med bl.a. mycket urförliga beskrivningar av generatorer.
Kanske främst något för den historisk intresserade.

ELEKTRICITETEN
OCH
DESS FÖRNÄMSTA TEKNISKA TILLÄMPNINGAR
med särskild hänsyn till
DE NYASTE UPPFINNINGARNA

af
G. R. DAHLANDER,
professor vid Tekniska högskolan i Stockholm.

Andra omarbetade och utvidgade upplagan.
Med 466 illustrationer.

Stockholm.
Albert Bonniers förlag.
Alb. Bonniers boktryckeri 1893.

[Göran]

Test med två rotorskivor (luftgap 9 mm), den ena med magneter, den andra utan, gav inte riktigt vad jag hoppats på.

Vid 200 rpm visade lågpris-multimetern 4 volt över en fas. Det är ju inga kvalitetsinstrument jag har på bilden direkt och släpade fram oscilloskopet gjorde jag aldrig. 4 volt över en fas blir aldrig mer än 10.9 V likriktat toppvärde hur gärna man än vill, så det är lite för lite. Det här tyder i alla fall på ett "B" på 0,6 Tesla vid 9 mm luftgap och det är i och för sig bra, men det räcker inte.

Vad jag gör nu vet jag inte riktigt, men förmodligen går jag ut i köket och tar mig en Hönökaka med Kalles randiga och ett glas mjölk.

test1.jpg (43.53 KB) Visad 7673 gånger

[KennethE]

Är det inte uträknat med magneter på båda sidor om spolarna? I så fall kanske det blir rätt?

För övrigt skulle jag nog sätta ett motstånd på något kohm eller så mellan polerna på instrumentet för att få i alla fall spår av belastning, åtminstone ifall jag fick icke förväntade mätvärden.

Kanske likrikta och filtrera med en diod och en kondensator så att du kan mäta i dc-läge, skall du mäta på ac och har en kurvform som avviker från en snygg sinus kan billigare instrument utan true-RMS få problem? Kanske till och med likrikta med en helvågsbrygga. Men med diod(er) får man naturligtvis även räkna med spänningsfallet över dioden/dioderna på 0.6-0,7 volt.

Det finns många saker man normalt vet som är lätta att glömma när man är trött.

[Martin]

Ett förslag är att bara ha en rotor och en laminerad järnkärna på baksidan av statorn av isolerade järnband, som rullas ihop. På så sätt kan du få ner luftgapet till 6 mm och det borde öka B med 50%.

[Göran]

Kenneth, jag försöker frångå magneter på båda rotorskivorna och jag förväntade mig ett högre värde, men saker och ting blir inte alltid vad man förväntar sig. Sedan hade jag räknat på 8 mm luftgap och nu körde jag med 9, så där missar jag 12,5 %. Jag ska mäta med oscilloskop imorgon och det är bara "öppen spänning" jag mäter, utan belastning. Likriktning kommer senare.

Martin, då kommer ju generatorn att kugga, eller hur menar du?
Jag tror att jag kan krympa luftgapet till 7,3 mm och i så fall bör det funka ändå. Eftersom jag inte mäter TRMS så kan jag ha vissa mätfel också

[Martin]

En järnkärna som ligger bakom spolarna ger ingen kuggning. Dock uppstår ett visst sug. Det kallas visst för "hysteres". Det viktigtaste är att kärnan är laminerad för att minska virvelströmmar. En del använder spännband av stål från lastpallar som lackeras för att elektriskt isoleras från varandra.

Ett exempel:
http://www.otherpower.com/bartmil.html