Das Windrad und sein Generator

[lüsterklemme2000]

Hallo,
ich benötige mal euren Rat bei einem aktuellen Projekt.

Ich plane, mir ein kleines selbstgebasteltes Windrad aufs Grundstück zu stellen. Der Rotordurchmesser wird 3-4 Meter betragen und der Rotor aus drei Flügeln bestehen.
Von der mechanischen Seite ist das kein Problem. Interessant wird es jetzt nur bei der Wahl eines Generators, da das gute Stück ja auch Strom produzieren soll .
Mit diesem schönen Berechnungstool https://wkaero.calcing.de/index.php ergibt sich für einen Rotorradius von 1,5 m eine Rotorgeschwindigkeit von rund 260 1/min (Auslegungsgeschwindigkeit 6 m/s). Die Leistung liegt dann bei etwa 500 Watt.
Jetzt stellt sich mir die Frage, welche Art von Generator ich verwenden soll. Meine erste Idee war jetzt eine Lichtmaschine zu verwenden. Anhand der Kennlinien die man dazu im Internet findet, beginnt die Leistungsabgabe der Lichtmaschinen bei rund 1500 1/min. Somit bräuchte ich noch eine Übersetzung von der Rotorwelle zur Lichtmaschine. Aber bevor ich jetzt anfange das Ganze mit einer Lichtmaschine zu konstruieren, die möglicherweise für diese Anwendung völlig ungeeignet ist, wollte ich eure Meinung dazu hören. Im Internet finde ich auch nicht sonderlich viel zu den verwendeten Generatoren bei Leistungen im Bereich zwischen 500 und 1000 Watt.

Daher meine Frage: Welchen Generator würdet ihr empfehlen im Bereich von ~750 Watt bei den gegebenen Umständen. Die Spannung ist erstmal relativ egal, 12V waren anfangs angedacht, aber da bei der Leistung die Ströme langsam ekelig werden, wären auch 24V oder höhere Gleichspannungen möglich. Das ganze wird sowieso mit Akkus zwischengepuffert.

Vielen Dank schonmal für eure Antworten und einen schönen Abend noch,
Lüsterklemme

[Robby_DG0ROB]

Ich kann BLDC-Motore aus Waschmaschinen empfehlen. Die haben paar hundert Watt und 8 Polpaare. Damit kann man über eine B6-Brücke einen DC-Kreis (etwas über 400 V) speisen, aus dem man dann über Schaltregler das Gewünschte erzeugt. Zwei solcher Motoren mit 3 Drähten verbunden kann man bereits beim kleinsten Drehen als sog. elektrische Welle verwende.

Kürzlich habe ich eine Reihe solcher Motore entsorgen müssen, da nicht mehr benötigt und nur Platz zum Lagern fordernd…

[Gobi]

Es gibt so ein "Einfälle statt Abfälle" Buch zu dem Thema (hab ich hier irgendwo noch rumliegen), da geht es sehr viel um das Umwickeln von Lichtmaschinen.... ich schätze aber fast mal, das ist alles gar nicht mehr Stand der Dinge... wenn ich lese was Robby schrieb

[Alexander470815]

Ein größerer Radnaben Motor von Elektrofahrrädern wäre auch eine Möglichkeit.
Sollte natürlich einer ohne Getriebe sein, spannungsmäßig kommt man damit auch in den gewünschten Bereich.
Muss man eben gucken wie man die Kraft darauf bekommt, bei Hinterrad Motoren hätte man ein Kettenritzel.
Bei Vorderrad Motoren könnte man Anstatt von der Scheibenbremse ein Kettenblatt o.Ä. montieren.

[Marsupilami72]

Was ist denn mit Hoverboardmotoren? Da könnte man im Prinzip direkt Flügel dranschrauben...

[BUBI-BELLA]

nee, Auto Lichtmaschine taugt nicht, viel zu gerginger Wirkungsgrad --- hatte mal ne 2KW Bus Lima hier, das Dabla hat so was um die 7KW Antriebsleistung gefordert !!! habe ich dann seingelassen.
Besser China Permanent (synchron) Generator nehmen, umbedingt auf Rippelung / Losbrechmoment achten, sonst bläst der Wind schon schön stark und das Windrad läuft nicht an. Habe auch mal mit Asynchronmotoren und Selbsterregung rumgespielt, aber die sind zu sehr an feste Drehzahl gebunden, ist auch nichts für einen 3blättrigen Schnelläufer.

Problem ist auch immer die Übersetzung, falls man keinen Generator mit entsprechend niedrigern Soll Drehzal hat,

Grüsse
Uwe

[lüsterklemme2000]

Ich kann BLDC-Motore aus Waschmaschinen empfehlen. Die haben paar hundert Watt und 8 Polpaare. Damit kann man über eine B6-Brücke einen DC-Kreis (etwas über 400 V) speisen, aus dem man dann über Schaltregler das Gewünschte erzeugt. Zwei solcher Motoren mit 3 Drähten verbunden kann man bereits beim kleinsten Drehen als sog. elektrische Welle verwende.

Hallo Robby,
das was du da schreibst klingt ja schonmal sehr gut. Gut ist bei den Motoren auch das geringe Anlaufdrehmoment. Die 400 Volt entsprächen ja auch fast der Zwischenkreisspannung von Schaltnetzteilen, sodass man da gut an passende Teile für den Schaltregler kommt. Nur die Frage ist, wo ich sowas herbekomme, Standard ist ja eher ein Reihenschlussmotor.

@Gobi: Die Hefte habe ich auch schon gesehen. Aber irgendwie wollte ich nicht damit anfangen Lichtmaschinen großartig umzuwickeln, wenn es vielleicht auch eleganter geht

Ein größerer Radnaben Motor von Elektrofahrrädern wäre auch eine Möglichkeit.

Von der Art des Motors ist das ja dann das gleiche, wie die BLDC-Motoren aus den Waschmaschinen. Jedoch sind die Nabenmotoren in der Leistungsklasse doch recht teuer und gebraucht habe ich bisher keine gefunden.
Da ich bei der sonstigen Konstruktion relativ unabhängig vom Generator sein wollte, war der Plan, die Flügelhalterung eigenständig zu lassen und dann von der Rotorwelle auf den Motor zu adaptieren. Damit fällt der Lösungsansatz die Flügel direkt auf den Motor zu Schrauben weg. Wenn ich mich nicht verrechnet habe, dann macht so ein Hoverboard-Motor bei 20 km/h und 6,5 Zoll Raddurchmesser 1200 Umdrehungen pro Minute.

Da mittlerweile alle Vorschläge auf bürstenlose Motoren abzielen, wird es wohl auch ein bürstenloser werden. Die Frage ist halt nur welcher. Nabenmotoren vom Fahrrad fallen aufgrund des Preises schon fast aus der Auswahl raus.
Bei Hoverbordmotoren sehe ich im Moment das Problem, dass es die soweit ich gesehen habe nur bis etwa 400 Watt gibt und auch keinen Wellenstummel haben, auf den man eine Riemenscheibe spaxen könnte .
Also bleiben noch Waschmaschinenmotoren oder andere bürstenlose, permanenterregte Motoren über, die möglichst einen Wellenstummel haben.

Hat hier vielleicht jemand einen solchen, permanent erregten Motor herumliegen, der in die Leistungsklasse von ~750 Watt fällt und mag mir den verkaufen? Bzw. kann mir sagen, wie man so etwas in der elektrischen Bucht findet? Weil mit "Synchronmotor" und ähnlichen Begriffen komme ich da nicht weit

Vielen Dank für die Lösungsvorschläge,
Lüsterklemme

Tante Edit meint ich könnte auch nochmal den ansässigen Elektriker fragen, ob der noch sowas hat, der hat nämlich eigentlich alles

[Alexander470815]

Sowas wäre wohl eine Möglichkeit, https://www.ebay.de/itm/392033529239
Suchbegriff wäre "Servomotor" da findet sich einiges, wenn man nur den Anspruch hat das es Strom macht braucht man da nicht besonders wählerisch sein.
Der in Dem Angebot macht bei 3000U/min 156V je Strang, bei Sternschaltung also 270V zwischen den Außenleitern.
Bei weniger Drehzahl entsprechend weniger.
Für 1000W könnte man also auf rund ein Drittel der Drehzahl runtergehen.
Dann kommen immer noch rund 90V AC dabei rum.
Für Schaltnetzteile mit Weitbereichseingang reicht das wohl.

[video6]

Manche Kinderautos haben schon quasi Technik vom EBike drin 48V 1kw und bürstenlos.
Die Motoren haben nen Kettenrad dran.alles vom Chinesen.
Nur um mal wegen Teile zu suchen als Anhaltspunkt.

[Mirqua]

Googel mal nach "Flip Windrad".
Dieses WR ist als eisenloses Windrad mit Permanetmagneten konzipiert.
Ich hab hier ein modifiziertes am Boot montiert.
Der Vorteil: es läuft schon bei wenig Wind und liefert Strom.
Du mußt halt mit den Spulen etwas experimentieren aber ansonsten eine einfache, robuste Konstruktion.
Lässt sich eigentlich an jede Größe anpassen.
Falls zusätzliche Bilder gewünscht...
MfG
Andreas

[RMK]

ich hab hier grade einen zerlegten Gardena 36Li Akku-Rasenmäher, der allerdings wieder zum
Leben erweckt werden soll - der hat einen bürstenlosen Motor drin (und drei Leitungen plus
Hallsensorleitungen kommen raus)

der müsste eigentlich in Deiner Leistungsklasse und auch Drehzahl einigermassen passen.

Riesenvorteil von dem Ding wäre dass es *richtig* gut gelagert ist, weil ja das Mähmesser direkt
drangeschraubt ist...

wenn gewünscht mach ich noch ein Foto von dem Teil, bevor ich es wieder einbaue.

falls Du keinen gebrauchten (und defekten..?) Rasenmäher in der Bucht oder den Kleinanzeigen findest,
wäre noch die Option bei Gardena direkt anzufragen, was das Ding als Ersatzteil neu kostet, die waren
bei meiner letzten Anfrage sehr freundlich und haben auch schnell reagiert....

[berlinerbaer]

Es gibt so ein "Einfälle statt Abfälle" Buch zu dem Thema (hab ich hier irgendwo noch rumliegen), da geht es sehr viel um das Umwickeln von Lichtmaschinen....

Ich hab das vierte Heft dieser Reihe über Windkraft hier als PDF. Meine Version ist von 2004 und hat 36 Seiten. Es gibt eine aktualisiert Ausgabe hier:
http://www.einfaelle-statt-abfaelle.de/ ... kraftesa02

Dort verwendet er einen Waschmaschinen-Dauermagnetmotor, ohne ihn umzuwickeln, inklusiv der Keilriemenuntersetzung aus der Waschmaschine.
Ist recht praxisorientiert und igoristisch konstruiert mit einem deutlich kleineren Rad als hier geplant. Maximale Leistung bei voller Drehzahl 150W.

Bei diesen Heften liegt halt der Schwerpunkt mehr auf wiederverwerten als auf optimalen Wirkungsgrad und inwieweit das update hier entscheidende Fortschritte gemacht hat, weiß ich nicht.

[ferdimh]

Wenn man mit Lichtmaschinen spielen will, muss man mit Drehzahl und Spannung hochgehen. Eine KFZ-LiMa soll idealerweise über den vollen Drehzahlbereich sinnvolle Leistung abgeben. Dafür wird auf Leerlaufdrehzahl (oder knapp darüber) optimiert. Das bedingt relativ hohe Windungszahlen und Feldstärken. Bedingt durch die Windungszahl wird dann aber der Draht dünn und das ganze Ding ineffizient. Zu höheren Drehzahlen steigt die abgebbare Spannung proportional, und es wird abgeregelt. Wenn man auf dieses Abregeln verzichtet (das braucht dann auch neue Dioden) kriegt man aus der 12V-LiMa auch 24 oder gar 48V raus- bei entsprechend höherer Drehzahl, höherem Wirkungsgrad und höherer Leistung. Am Ende ist die Lichtmaschine nicht viel anders aufgebaut als der ominöse BLDC. Dafür kann man das Ding ohne Rasten anlaufen lassen, indem man die ernsthafte Erregung erst nach dem Hochdrehen zuschaltet.

[Desinfector]

Ich kann BLDC-Motore aus Waschmaschinen empfehlen.

in welchen Waschmaschinen sind die drin?

[Hightech]

Ich kann BLDC-Motore aus Waschmaschinen empfehlen.

in welchen Waschmaschinen sind die drin?

Amerikanische, in good old Germany gibts die nicht.

[Desinfector]

also die mit dem dicken Bohrer in der Mitte

hmm muss ich wohl noch mal rüber fahren

[Geistesblitz]

So ein Hoverboardrad wäre vielleicht wirklich eine Überlegung wert. Kann nur sein, dass man es umwickeln muss, da die ja an sich für eher so 36-48V ausgelegt sind. Leistung sollte aber etwa hinkommen. Was für eine Spannung brauchst du denn nachher eigentlich überhaupt?

[Blueloop]

Ich kann BLDC-Motore aus Waschmaschinen empfehlen.

in welchen Waschmaschinen sind die drin?

Amerikanische, in good old Germany gibts die nicht.

Such mal nach LG mit direct drive. Da die als Langsamläufer konzipiert sind brauchst du wahrscheinlich nicht mal ein Getriebe.

Nur ein passenden Regler müsstest Du Dir zusammenschustern. Willst Du auf 12V rauskommen? Dann würde ich ein Abwärtsregler nehmen und das Duty so regeln das eine konstante Drehzahl gehalten wird.

[Virtex7]

Ich hab so einen Motor über, liegt seit Jahren in der Gegend herum, weil ich damit ein Wasserrad bauen wollte und doch nicht dazukam.
Mach mir ein sinnvolles Angebot (Versand wird sowas 8E kosten) per PN...

[Desinfector]

die Frage bei solchen Motoren ist:
wie bekommt man das Zeugs wetterfest?

also WaMa-Motor oder einen vom Hoverboard.

[Geistesblitz]

Die vom Hoverboard sind eigentlich schon recht wetterfest. Die Kabel gehen alle durch die Welle und der Läufer hat am Übergang zur Welle ne Dichtung verbaut. Die Hoverboards sollen ja schließlich auch dreckige und mitunter nasse Straßen abkönnen. Bei Waschmaschinenmotoren müsste man sich wahrscheinlich erst was einfallen lassen.

[lüsterklemme2000]

Vielen Dank für eure Vorschläge.
Ich tendiere im Moment zu den Servomotoren aufgrund der Leistung.
Solange man nicht direkt die Flügel an den Motor schraubt, sondern über eine Welle/Keilriemen/Kette etc. koppelt kann man den Motor ja in das Wettergeschützte "Häuschen" bauen, was oben auf dem Turm sitzt.

[Anse]

Ich hab so einen Motor über, liegt seit Jahren in der Gegend herum, weil ich damit ein Wasserrad bauen wollte und doch nicht dazukam.
Mach mir ein sinnvolles Angebot (Versand wird sowas 8E kosten) per PN...

Also bei mir ist es gerade anders herum, bei mir steht schon seit Ewigkeiten ein Wasserrad das eine Generator sucht. Also wenn der TO kein Bedarf hat...

[Robby_DG0ROB]

Ich kann BLDC-Motore aus Waschmaschinen empfehlen.

in welchen Waschmaschinen sind die drin?

Praktisch alle BSH-Maschinen, die seit 2014 neu auf dem Markt gekommen sind. Selbst einige Trockner verwenden das zum Antrieb statt des Kondensatormotors.

[erwin]

Es wäre erst mal müsste man klären wo das Windrad steht und wo die Akkus und wie der Strom verwendet werden soll . Sonst braucht man Große Kabel Querschnitte oder Hoche Spannung
Ich Hatte auch mal ein Windrad in dieser Größe gebaut und hatte transportable Akkus geplant Aber dann kam
Wipcke und hat das Projekt auf die Seite gelegt . Heutzutage kommt man mit einer Solaranlage billiger weg und hat auch fast eine funktions- Garantie

[lüsterklemme2000]

So, habe mich für einen Servomotor entschieden. Die gibt es praktischerweise gleich mit einem angeflanschten Getriebe, sodass ich das Gesamtpaket direkt an die Rotorachse dranspaxen kann.

Eine Solaranlage mag vielleicht billiger sein, aber ist auch eher "langweilig". Da dreht sich nichts, da quietscht nix und das hat ja jeder . Bei selber hergestellten Solarmodulen können wir nochmal
darüber sprechen, aber beim Windrad ist der Lern- und Igorfaktor einfach deutlich höher
Wenn es was Neues gibt werde ich berichten.

[Blueloop]

So ein Hoverboardrad wäre vielleicht wirklich eine Überlegung wert. Kann nur sein, dass man es umwickeln muss, da die ja an sich für eher so 36-48V ausgelegt sind. Leistung sollte aber etwa hinkommen. Was für eine Spannung brauchst du denn nachher eigentlich überhaupt?

Ich würde heutzutage das so auslegen das die Generatorspannung entweder deutlich höher oder niedriger als die Batteriespannung ist und dann ein Schaltregler mit einem Mikrokontroller der ein wenig MPP macht. Der kann dann auch gleich dafür sorgen das das erst ab einer bestimmten Windgeschwindigkeit belastet wird und das es bei Sturm geschützt wird.

[Till]

Ich denke auch es ist sinnvoller die Spannung recht hoch anzusetzen,
mittlerweile besitzt ja so gut wie jedes SNT einen Weitbereichseingang, mit einem kleinen Regler kann man
dann ja recht einfach die Zwischenkreisspannung konstant halten.

Servos bieten sich ja dann förmlich an, sie haben eine sehr gute Lagerung, vernünftige Magneten,
sind auf Lebensdauer ausgelegt und auch einigermaßen Standartisiert.
So bekommt man auch mal einen Ersatz wenn etwas dran passiert.

Die Hoverboard Motoren werden bestimmt nicht sonderlich gut optimiert sein vom Wirkungsgrad und der Lebensdauer.
Wo sollte bei solchen "Consumer" Geräten auch das Geld dafür herkommen.

Ich denke da ist man im Industrie Bereich deutlich besser aufgehoben.
Zumal es sich preislich nun wirklich nichts nimmt.

[lüsterklemme2000]

@Blueloop:
Genau so habe ich das auch vor. Werde vermutlich ein Schaltnetzteil nehmen, dessen Ausgangsspannung ich von einem Mikrokontroller so regeln lasse, dass ich mich im MPP befinde.
Oder ich bastel mir das Schaltnetzeil komplett selber auf basis eines Mikrkontrollers. Aber erstmal muss das Ganze mechanisch fertig sein, damit dann die Steuerung gebaut werden kann .

MfG.
Lüsterklemme

[Bastelbruder]

Die Ausgangsspannung des Schaltnetzteils darf ruhig von einem Mikroprozessor bestimmt werden. Oder von der angeschlossenen Batterie oder sonst jemandem.

Aber der Primärstrom und damit der dem Generator entgegengesetzte Widerstand sollte intelligent geregelt werden.

[Mirqua]

Hier mal Bilder vom Generator vom "Flip"
Generator , Spule und eine Seite Magnete

[lüsterklemme2000]

Hier hat sich in der Zwischenzeit ein bisschen was an diesem Projekt getan.

Doch fangen wir von vorne an. Geworden ist es jetzt ein Servomotor von Wittenstein mit 2,2 kW samt angeflanschtem Planetengetriebe. Dank des Planetengetriebes möchte der Motor bis zu 400 Umdrehungen sehen, was optimal zu den Werten des Windrades passt.
Während die Post den Motor durch die Republik fährt, habe ich auch schonmal das "Fundament" für das Windrad teilweise ausgehoben, welches nun darauf wartet, mit Metall und Stein befüllt zu werden.


In das Loch kommt dann ein Stahlpfeiler mit ca. 2 Metern Länge. An diesen werden dann 1 Meter unter der Erde vier Querstreben geschweißt, auf welche dann Sandsteinquader gelegt werden. Die Einzelteile dafür sind auch bereits fertig, nur gibt es davon keine Bilder.
So sieht der Motor aus

Damit ihr wisst, wie das ganze so grob aussehen soll hier mal zur Veranschaulichung das Maschinenhaus als Modell


Damit an den Wellenstummel die Rotorwelle passt, muss erst noch ein Adapter gedreht werden



Mitsamt den Lagern und der 30 mm Welle ist der Teil fast fertig.

Also wird es Zeit, sich um die Lagerung des Maschinenhauses auf dem Turm zu kümmern. In der Bucht fand sich dann auch ein Drehkranz mit etwa 32 cm Durchmesser samt Zahnkranz. Also das Teil mal geordert. Beim Auspacken kam aber ganz schnell die Ernüchterung.
Wer seine Käseplatte drehen will, ist damit wunderbar bedient, aber für ernsthafte Lasten ist der Drehkranz zu filigran.


Aber es wäre auch zu einfach gewesen, wenn das geklappt hätte. Also muss die Lagerung doch wieder selber gebastelt werden. Eine Kombination aus Axial- und Radiallager müsste für diesen Zweck genau das richtige sein. So ist der grobe Aufbau. Die beiden roten Teile in dem Modell sind Stahlplatten. Die Untere ist an den Turm geschraubt und die Obere gehört zum Maschinenhaus.


Um das Axiallager zu fixieren habe ich in zwei 25 mm Stahlplatten jeweils eine Vertiefung für die Lagerschalen gedreht und in die Mitte noch ein 50 er Loch gemacht.
Mit der 50 mm Welle im inneren sieht das ganze so aus




In die untere Platte wird die Welle eingeschweißt und kommt auf eine kleine Stahlplatte, die dann an den Turm geschraubt wird. Die obere Metallplatte wird an die Bodenplatte des Maschinenhauses geschweißt. In die Platte wurde vorher mit dem Plasmaschneider ein Loch für die Welle reingeschnitten. Mit dem oben angeschraubten Radiallager ist die Lagerung fast fertig.


Um später das Maschinenhaus drehen zu können, braucht es hier noch einen Antrieb. Wie man aus dem Modell von oben erkennen kann, wird dies über ein Schneckengetriebe gelöst.
Das Zahnrad wird einfach auf die Welle geschraubt. Der Motor samt Rotorwelle dürfen auch schonmal Probeliegen.



Die Platte wird dann im nächsten Schritt nach hinten erweitert um den Motor halten zu können. Generell ist das ganze irgendwie wieder ein bisschen aus dem Ruder gelaufen. Das Konstrukt auf dem letzten Bild wiegt alleine schon 70 kg. Aber dafür ist die Lagerung des Maschinenhauses wenigstens äußerst stabil, da wackelt nix.

So, das wars für heute. Demnächst geht es dann weiter. Ich werde berichten.

Schönen Abend noch,
Lüsterklemme

[Anse]

Danke für den Bericht Bin schon gespannt wie es weiter geht.
Ein bisschen Bedenken hätte ich bei dem Servo schon wegen der mechanischen Belastbarkeit. Ein Servo ist ja in erster Linie für Positionieraufgaben gebaut.

[Geistesblitz]

Wo sollen denn die Kabel langlaufen? Für sowas wäre doch eigentlich eine Hohlwelle sinnvoll, sodass die Kabel genau durch die Mitte verlaufen können. Dann bekommt man auch nicht so schnell Probleme durch Verdrehen (was aber trotzdem immernoch passieren kann).

Wieso braucht der kleine Motor unbedingt ein Kardangelenk? Sieht für mich so aus, als ob der auch problemlos gerade passen würde.

Ansonsten aber ein sehr ambitioniertes Projekt. Bin auch mal gespannt, was da noch so rauskommt

[Anse]

Wieso braucht der kleine Motor unbedingt ein Kardangelenk? Sieht für mich so aus, als ob der auch problemlos gerade passen würde.

Wenn man die Schneckenwelle um ein paar Grad dreht kommt man sicher ohne Kardanwelle aus.

[lüsterklemme2000]

@Geistesblitz:
Genau, die Kabel sollen durch die Welle gehen. Daher ist diese bereits hohl. Im Moment ist es ein 16 mm Loch. Testweise passen dort auch alle Kabel ohne Probleme durch. Der Motor hat ein Kardangelenk bekommen, weil ich das Modell teilweise abends im Rahmen geistiger Abwesenheit gemacht habe . In echt wäre mir das auch zu aufwändig da noch ein Gelenk zwischen zu setzen. Zumal das Modell auch nicht wirklich maßhaltig ist, da ich die Bemaßung nur geschätzt habe.


@Anse
Ich denke mal erstmal wird der Motor das eine Zeit lang abkönnen. Und wenn er dann doch irgendwann mal kaputt ist, gibts halt eine andere Lösung, dafür ist man ja Bastler

[ferdimh]

Ein bisschen Bedenken hätte ich bei dem Servo schon wegen der mechanischen Belastbarkeit. Ein Servo ist ja in erster Linie für Positionieraufgaben gebaut.

Und zwar für schnelle schmerzfreie Positionieraufgaben mit massiver Überlast....
das geht schon, wenn die CNC ernsthaft ackert, wird ständig im Eilgang (beim Beschleunigen "mehr-als-Vollgas") hin und her geeiert und das Ding kommt auch kaum zum Stehen, da langweilt sich das Ding hier eher zu Tode.

[Anse]

Und zwar für schnelle schmerzfreie Positionieraufgaben mit massiver Überlast....
das geht schon, wenn die CNC ernsthaft ackert, wird ständig im Eilgang (beim Beschleunigen "mehr-als-Vollgas") hin und her geeiert und das Ding kommt auch kaum zum Stehen, da langweilt sich das Ding hier eher zu Tode.

Hast schon recht, aber in CNC-Maschinen werden selten Motoren mit Getriebe eingesetzt. Dazu werden die meisten Kräfte von den Spindellager abgefangen.

Ich gehe mal davon aus das es lange gut gehen wird. Da einzige was Verschleiß unterliegt sind die Lager und die Zahnräder. Die Lager lassen sich ja einfach tauschen. Hat das Getriebe Ölfüllung?

[lüsterklemme2000]

Ja das Getriebe hat Öl. Das Öl habe ich auch durch frisches ersetzt, als der Motor angekommen ist.
Ansonsten ist das Getriebe aber auch noch sehr gut in Schuss, Spiel ist keins.
Im Betrieb bekommt das Teil vermutlich, wie ferdimh bereits schrieb, auch nicht allzu oft volle Last und sollte daher doch recht lange durchhalten.

[sysconsol]

Ich hätte Bedenken wegen dem Wirkungsgrad vom Getriebe.
Um das Konstrukt loszudrehen braucht es schon etwas Kraft.

Für welche Drehzahl ist der Motor selbst ausgelegt?
1500, 3000, 6000 wären mir bekannte übliche Werte.

Ein 1500er Motor direkt getrieben wäre hier die sinnvollste Lösung, um auch bei wenig Wind Leistung abnehmen zu können.
Ein vernünftiger Servomotor kann etwas mehr als die angegebenen Umdrehungen ab (beim 1500er sollten 2000 Upm kein Problem sein)
und hat zudem ein geringes Rastmoment (dazu werden die Magnete auf dem Rotor im Streifen geschnitten und jeweils leicht versetzt zueinander aufgebracht).

[Towarisch]

Wie bist du auf den Rotorwellendurchmesser gekommen, ist da was berechnet? Oder haste die 30er Lager noch gehabt und daher den Durchmesser genommen?
Mir wäre das recht spack, auch noch als Vollwelle. Als alter Modellhelifritze hab ich immernoch höchsten Respekt von der Energie, die so ein Rotorchen speichern kann. Wenn denn sich da noch was in Resonanz schwingt...
Wie groß wird der Rotor? Welche Stärke bekommt die Grundplatte?

[Anse]

Wie bist du auf den Rotorwellendurchmesser gekommen, ist da was berechnet? Oder haste die 30er Lager noch gehabt und daher den Durchmesser genommen?
Mir wäre das recht spack, auch noch als Vollwelle. Als alter Modellhelifritze hab ich immernoch höchsten Respekt von der Energie, die so ein Rotorchen speichern kann. Wenn denn sich da noch was in Resonanz schwingt...
Wie groß wird der Rotor? Welche Stärke bekommt die Grundplatte?

Rechne mal aus was für ein Flächenmoment eine 30mm Welle hat. Sollte eigentlich locker reichen. Die Belastungen lassen sich begrenzen in dem man keine einfache Windfahne verwendet sonder ein Stellmotor. Eine Windfahne kann zu ruckartigen Verdrehungen der Gondel führen und so mit zu großen Kreiselkräften am Rotor.

[lüsterklemme2000]

Die 30er Welle habe ich aus Gefühl gewählt. Das müsst eigentlich auch vollkommen für die wirkenden Kräfte genügen, wie Anse ja schon schrieb.
Vor der Rotationsenergie des Rotors habe ich aber auch wirklich großen Respekt, vor allem nachdem ich es mal ausgerechnet habe. Mit 2,5 Meter Flügeln zu je 8kg komme ich bei 300 U/min auf etwas über 12 kJ.
Interessanter wird es dann, wenn sich mal ein Flügel bei solchen Drehzahlen löst .

@Towarisch: Meinst du mit Grundplatte den Teil, der in der Erde ist, also das Fundament?

[Towarisch]

Rechne mal aus was für ein Flächenmoment eine 30mm Welle hat. Sollte eigentlich locker reichen. Die Belastungen lassen sich begrenzen in dem man keine einfache Windfahne verwendet sonder ein Stellmotor. Eine Windfahne kann zu ruckartigen Verdrehungen der Gondel führen und so mit zu großen Kreiselkräften am Rotor.

Ja gut, drum fragte ich ja, ob da jemand gerechnet hat. Und der hat dann hoffentlich auch die erforderlichen Kräfte berechnet, die einen 4m Rotor mit 400U/min im Zaum halten können. Dann is ja alles gut

[Anse]

Vor der Rotationsenergie des Rotors habe ich aber auch wirklich großen Respekt, vor allem nachdem ich es mal ausgerechnet habe. Mit 2,5 Meter Flügeln zu je 8kg komme ich bei 300 U/min auf etwas über 12 kJ.

Wie hat Du die Energie berechnet? kommt mir etwas hoch vor. Ich kenne die Massenverteilung in dem Rad aber nicht.

[Towarisch]

@Towarisch: Meinst du mit Grundplatte den Teil, der in der Erde ist, also das Fundament?

Nein, die Platte wo du deine Lager aufschraubst. Wegen Verwindung, Durchbiegung etc. So ganz ohne Verkastung oder Verstrebungen vs. Vibrationen.

Mag sein dass ich da ab und zu den Deibel an der Wand sehe

[lüsterklemme2000]

Anse, da hast du auch vollkommen recht. Ich habe gerade gemerkt, dass ich Mist gerechnet habe, bzw. für das Trägheitsmoment die falschen Werte verwendet habe
So komme ich jetzt auf ein Trägheitsmoment von 5,7 kg*m^2 und eine Rotationsenergie von 2,8 kJ. Aber ob das richtig ist, weiß ich nicht.
Die Grundplatte ist eine Stahlplatte mit 1 oder 1,5 cm Stärke, an die auf der Unterseite noch teilweise eine 2,5 cm Platte geschweißt ist. Die genaue Stärke kann ich morgen mal messen. Aber ich glaube kaum, dass sich da groß was verwindet

[lüsterklemme2000]

Es geht ein wenig weiter.

Auf dem letzten Bild oben sieht man ja die Rotorwelle an ihrem späteren Einsatzort. Also machen wir da erstmal weiter.
Die Stehlager müssen etwa auf dem Zahnrad stehen, damit genug Platz zwischen Welle und Zahnrad für die Kabel bleibt.
Dafür braucht es zwei Böcke. Die waren auch schnell aus Flacheisen zusammengeschweißt und gebohrt




Wie man sieht, ist nur der vordere Bock festgeschweißt. Der hintere Bock muss nämlich später noch justiert werden für die Schneckenwelle (siehe unten)




Solange die Schneckenwelle noch nicht da ist, kann ich mit der Bremse weiter machen. Für gut 12€ inklusive Versand aus Deutschland erhält man eine Bremsscheibe, Bremssattel und ein paar Schrauben.




Nun muss die Scheibe nur noch auf die Welle geflanscht werden. Hierfür bekommt die Wellenkupplung noch eine Metallscheibe aufgeschweißt, welche danach auf der Drehbank rund gedreht wird.




In die Scheibe werden dann Gewinde geschnitten. Fertig montiert sieht das dann folgendermaßen aus.




Mittlerweile hat die Post auch die Schneckenwelle samt Stehlagern angeliefert. An den hinteren Bock werden noch Adapter geschweißt, um die Lager aufnehmen zu können.
Da der Durchmesser der Schneckenwelle zu groß war, wird diese noch passend gedreht und schließlich eingebaut.




Jetzt kann der hintere Bock justiert und verschweißt werden.




Kommen wir nun zum Bremssattel.....
Die mitgelieferte Halterung gefiel mir irgendwie gar nicht und war für den Montageort sowieso unpassend. Also weg mit dem Teil. Bleibt also noch der reine Bremssattel über.





Aufgrund der doch recht montageunfreundlichen Form muss hierfür erstmal eine Halterung aus Flacheisen hergestellt werden. Soweit auch alles kein Problem. Interessant wird die Sache dann aber bei dem Zusammenbauen. Die mitgelieferten Schrauben sind irgendwas ganz komisches, irgendein nicht sehr gängiges Maß. Also weg damit und durch eigene ersetzt.
Die Ausrichtung des Sattels auf die Scheibe ist nunja, fummelig zu nennen. Ohne Bowdenzug springt der Hebel vom Bremssattel gerne mal nach oben weg und kloppt dadurch beim Justieren manchmal alles auf Anfang.....


Nach dieser vergleichsweise filigranen Friemelei mit der Bremsscheibe muss erstmal wieder was solides gebaut werden - Die Motorhalterung.
Den Servomotor, der als Generator dient, kann man durch vier Bohrungen im Getriebe fixieren.
Also flugs zwei Adapter für die Bohrungen gebraten. Diese kann man später auf der Grundplatte mit Schrauben fixieren und vor allem justieren, damit Welle und Motor exakt fluchten.






Jetzt habe ich aber auch noch eine Frage:

Über die Schneckenwelle soll später das Maschinenhaus gedreht werden. Das Zahnrad hat 100 Zähne, also benötige ich 100 Umdrehungen der Schneckenwelle für eine gesamte Drehung des Maschinenhauses.
Für den Motor, der die Welle antreibt, würde ich ca. 200 U/min veranschlagen, sodass eine Drehung etwa eine halbe Minute dauert.
In der Bucht habe ich zwei Motoren in der engeren Auswahl:
https://www.ebay.de/itm/DC-Motor-110-V- ... 41e3784a00
Dieser hat 600 Watt mit 200 U/min am Ausgang. (wenn das i = 20 am Getriebe eine Untersetzung von 20:1 bedeutet)

Alternativ wäre dieser hier:
https://www.ebay.de/itm/Gleichstrom-EKA ... 100623.m-1
200 Watt bei vermutlich irgendwas um die 180 U/min (kann nur schätzen)

Sind das reale Optionen oder liege ich da von den Daten her vollkommen daneben? Der zweite hätte den Vorteil, dass ich da so mit meiner Schneckenwelle ohne weiteres dran kann.
Welchen würdet ihr mir empfehlen?

Schönen Abend noch,
Lüsterklemme

[Anse]

Warum kein günstiger und gut verfügbaren Scheibenwischermotor?

[Robby_DG0ROB]

Der wird auf Dauer das Gegenmoment, v.a. bei böigem Wind nicht abkönnen. Die Schnecke und Ritzel sind womöglich aus Plaste.