Magnetfält i generator

[Karro]

Jag hittade ett nytt väldigt enkelt program för visualiserande av magnetfält. Det heter "vizimag" och finns i en 30-dagars testversion. FEMM-programmet kraschar för mig på linux.
Så jag stoppade in mina små magneter i olika positioner, och måste säga att jag blev lite överraskad, för det var inte som jag trodde, eller har fått intryck av genom enklare magnetberäkningar. Så glöm allt jag har sagt om magneter, som jag har läst på annat håll ur enklare beräkningar.
En bild:

Vad den här bilden visar är flödesdensiteten där det finns två stycken 5mm tjocka rotorskivor på 22.5 mm avstånd, och 4 st magneter N35 10x20x5, men här ser man bara magneterna från kortsidan.
Tyvärr kunde jag inte få programmet att skriva med siffror vad flödestätheten ligger på, så man får gå med cursorn och så säger den det i en ruta. Kanske det finns något sätt.
Färgen visar i alla fall flödestätheten.
Det ljusblåa mellan magneterna går upp till 0,37 tesla mitt emellan magneterna, kanske 0,3T inom spolen.
Järnet går i mättning där det är som rödast.

Nåväl, det här var bara en test och observera att jag har väldigt små magneter.
Jag provade att ändra magnettjockleken, och den spelade inte den minsta roll.
Det är otroligt lätt att rita upp sin magnetkonfiguration med programmet. Det tar ett par minuter endast. Ungefär som att rita i ett ritprogram. Sedan trycker man på en knapp, och man får bilden.


Samma sak, fast utan stålskivorna. Magnetfältets densitet sjunker till ungefär hälften. Med stålskivorna liksom tar sig magnetfältet ut ur magneterna, men här, där det är rött, är det som starkast magnetism och det är oanvändbart inne i magneterna. Det ljusgröna här, som också är i luftgapet där spolen är, är lite här och där runt magneterna, så magnetfältet slösas liksom bort på omgivningen.


Slutligen ena sidans magneter på en 2mm tjock stålskiva.
Flädesdensiteten är kring 0.1T 10mm från magneten och väldigt ofokuserat.
Man kan se att det ljusblåa magnetfältet inte orkar upp långt från magneternas ytor.
Flödesdensiteten i stålskivan är en bra bit över mättning, för den är för tunn, så i praktiken blir resultatet nog ännu sämre.

Om man på något sätt kan få programmet att berätta hur många flödeslinjer det går genom spolen så kan man direkt få ut volttalet. Jag får titta på det och se om det går, eller om någon annan vill leka med programmet och lära sig lite om magnetfält från permanentmagneter. Det finns en massa knappar och menyer att välja mellan.

[Karro]

Så ett praktiskt fall. Jag har tänkt bygga om en takfläkt till generator, så jag gjorde en simulering av hur det kan bli:



Det blir lite ojämnt, för det är ett enkelt program.

Det tråkiga är att motorn har 16 tänder, som inte är delbart med något udda tal. Sätter man en magnet på varje, som jag har gjort i exemplet, finns risken för att det kuggar. Fast då det är ungefär samma mängd järn i magnetbanan hela tiden, kanske det inte blir så farligt? En enfas generator då. Från programmet får jag flödestätheten i tanden och kan därifrån räkna ut hur många varv som behövs för en viss spänning.

Ca 0,6 Tesla får jag.

Ok, låt oss prova lite variationer.
Vad händer om man sätter i 20mm breda magneter istället för 10mm breda?

Det blir ett extremt starkt magnetfält runt i ytterringen, upp till 14Tesla. Eller inte, för det är 10ggr mer än vad järnet klarar av. Det var i alla fall inte en bra idé.

Ok låt oss ta bort järnringen, vad får vi då?

Ganska lika den med halvbreda magneter. Det verkar som om man kan ta bort järnringen och ersätta med dubbelt så breda magneter.

Eller en variant, ha kvarn järnringen, men ta bort varannan magnet.

Det verkar ge bra resultat. Här är alla magneter vända åt samma håll.

Vad händer om man polvänder varannan magnet?

Såhär då. Det ser ju fint ut. Fast vad jag märker här är att flödestätheten längst inne på tanden blir väldigt hög och risken finns för mättning. Och här är det illa, för det är ett variabelt magnetfält. Den här generatorn är alltså ineffektiv och skulle bli riktigt varm.

En sak som jag också provade, men inte har en bild på, är att ha de smala magneterna, men ta bort varannan.