10-polige generator

Hier worden verschillende vormen van windenergie besproken

Moderator: Moderators

Plaats reactie
Adriaan Kragten
Berichten: 276
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

10-polige generator

Bericht door Adriaan Kragten » 01 jan 2017, 12:13

Tijdens mijn bezoek aan Tanzania voor mijn PUM-missie werd mij door de directeur van het bedrijf waar ik adviezen aan gaf een 10-polig anker van PM-generator of PM-motor getoond. Dit anker had de man gevonden op een verzamelplaats van oud ijzer en hij had het ding meegenomen omdat je er misschien wat van kunt leren. Er zat geen stator met spoelen bij. Er zaten tien rijen met magneten op het anker en de buitenkant van de magneten had een radius die aanmerkelijk kleiner was dan de radius van de binnenkant van het statorblik. Ik vroeg me meteen af waarom men voor een 10-polig anker gekozen kon hebben en ik kon daar in Tanzania geen goede verklaring voor vinden. Maar thuisgekomen heb ik er nog eens over nagedacht en het heeft toch een bepaald voordeel.

Als je tegenover elke noordpool een spoel zet dan heb je vijf spoelen per fase en voor een 3-fasenwikkeling dus 15 spoelen. Je hebt dan een stator nodig met 30 sleuven maar statorblik met 30 sleuven wordt standaard niet geleverd. Stel je neemt een stator met 36 sleuven en dus 36 statorpolen. Als je hier een anker in zet met 10 ankerpolen dan kunnen er maar twee ankerpolen gelijktijdig tegenover twee statorpolen staan. Deze situatie geeft een voorkeursstand met een beperkte piek in het kleefkoppel. Van vier ankerpolen is de hoek 2 graden en van vier ankerpolen is de hoek 4 graden. Dit betekent dat er twee andere ankerpolen tegenover twee andere statorpolen staan als het anker 2 graden verdraaid is en dit betekent dus dat er 180 voorkeursstanden per omwenteling zijn. Dit is veel meer dan voor een 12-polig anker in een statorblik met 36 sleuven omdat er daarvoor 36 voorkeursstanden per omwenteling zijn. Hoe meer voorkeursstanden per omwenteling hoe kleiner de piek op het kleefkoppel en bij een 10-polig anker zul je daardoor nog maar een kleine rimpel op het kleefkoppel voelen. Dit geeft een lage startwindsnelheid als de generator gebruikt wordt in combinatie met een windmolenrotor.



Het nadeel van een 10-polig anker in een statorblik met 36 sleuven is echter dat de wikkeling niet meer logisch is. Je loopt tegen twee problemen aan. 1) De ankerpoolhoek is 36 graden. De ideale spoelhoek is daardoor ook 36 graden maar dit is niet mogelijk omdat de hoek tussen twee aanliggende sleuven 10 graden is. Je moet daarom kiezen tussen een spoelhoek van 30 graden of 40 graden of tussen een combinatie van beiden. 2) Als je per fase vijf enkele spoelen toepast dan heb je totaal 15 spoelen en dus 30 sleuven nodig. Dit houdt in dat er zes sleuven niet gebruikt worden. Als je deze zes ongebruikte sleuven zo verdeelt dat ze een hoek van 60 graden met elkaar maken dan blijkt er een spoelverdeling mogelijk te zijn waarbij er voor elke fase drie spoelen met een spoelhoek van 40 graden en twee spoelen met een spoelhoek van 30 graden worden toegepast. Maar ik vind het jammer om zes sleuven niet te gebruiken omdat daardoor het maximum vermogen minder is dan voor een stator waarbij alle sleuven gebruikt worden.

Dit probleem kan opgelost worden door per fase twee dubbele spoelen en vier enkele spoelen toe te passen. Voor de dubbele spoelen heeft de binnenste spoel een spoelhoek van 30 graden en de buitenste spoel een spoelhoek van 50 graden. Ik heb geprobeerd of een 3-fasenwikkeling met deze spoelverdeling mogelijk is en dit blijkt het geval te zijn als de drie dubbele spoelen een hoek van 120 graden met elkaar maken. Van de uiteindelijke configuratie heb ik een tekening gemaakt die ik zal proberen toe te voegen. Voor het anker heb ik voor de noordpolen vlakke magneten van 10 * 20 * 30 mm gebruikt en drie magneten per sleuf zodat de totale ankerbreedte 90 mm is wat gelijk is aan de statorbreedte. De zuidpolen worden gevormd door het overblijvende materiaal van het anker. Het statorblik is van Kienle en Spiess van een 6-polige 0,55 kW motor bouwgrootte 80. De magneten worden geleverd door het Poolse bedrijf Enes.

Jammer genoeg lukt het niet om de tekening toe te voegen. Het aantal pixels zou niet kloppen. Misschien weet iemand hoe ik dit kan oplossen want zonder tekening is dit verhaal waarschijnlijk niet goed te volgen.
2016-12-30 10-pole PM-generator.jpg

Gebruikersavatar
kockie
Site Admin
Berichten: 7651
Lid geworden op: 28 jan 2006, 17:42
Locatie: Zeddam
Contacteer:

Re: 10-polige generator

Bericht door kockie » 01 jan 2017, 18:51

Toegevoegd!
Mensen zeggen wel eens dat ik troep verzamel; ik noem mezelf liever een industrieel-amateur-archeoloog die probeert waardevolle artefacten te behouden.

Adriaan Kragten
Berichten: 276
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: 10-polige generator

Bericht door Adriaan Kragten » 05 jan 2017, 17:21

Vandaag heb ik een Engelstalig notitie gemaakt over deze 10-polige PM-generator en die op mijn website toegevoegd onderaan de lijst met KD-rapporten. Deze notitie geeft wat meer detail informatie over de achtergrond van deze 10-polige generator.

keesijp60
Berichten: 102
Lid geworden op: 24 okt 2017, 10:27

Re: 10-polige generator

Bericht door keesijp60 » 29 okt 2017, 18:45

De magneten hebben best grote luchtspleet, ze zouden de ronding moeten hebben van de stator, daar zit enorm
veel extra energie, en de verliezen zijn nu ook groot, normaal helemaal rondom magneten, met kleine luchtspleet wordt
gebruikt om de energie met hoog rendement te leveren, of andersom als BLDC motor.

vrg kees

Adriaan Kragten
Berichten: 276
Lid geworden op: 22 mar 2015, 09:02

Re: 10-polige generator

Bericht door Adriaan Kragten » 25 nov 2017, 19:44

Het valt wel mee met het effect van de luchtspleet op de sterkte van de generator. De luchtspleet tussen de zuidpolen is 0,3 mm. De luchtspleet tussen de noordpolen is 1,7 mm in het hart van de magneet en 0,4 mm aan de rand. Het rekenkundig gemiddelde is 1,05 mm maar het effectief gemiddelde is wat groter omdat de spleet de vorm heeft van een cirkelsegment. Het effectief gemiddelde is daardoor ongeveer 1,3 mm. De totale luchtspleet in één magnetische lus is daardoor ongeveer 1,6 mm.

De gebruikte magneet heeft een kwaliteit N35H. Deze kwaliteit heeft een remanentie Br van ongeveer 1,19 Tesla. De remanentie is de fluxdichtheid die gerealiseerd wordt als de magneet kortgesloten wordt met een ijzeren brug die niet in verzadiging gaat. Door een luchtspleet neemt de fluxdichtheid af. De magnetische weerstand van de magneet is ongeveer even groot als die van lucht. De magneten hebben een dikte van 10 mm. Daardoor neemt de fluxdichtheid af met een factor 10 / (10 + 1,6) = 0,86 en wordt dus 0,86 * 1,19 = 1,03 T in de luchtspleet. Dit is erg hoog en bij deze waarde gaan de spaken van het statorblik in verzadiging. Er treedt namelijk concentratie op omdat de totale breedte van de drie spaken waar de flux doorheen loopt veel kleiner is dan de breedte van een magneet. Als het statorblik in verzadiging gaat wordt het hoogst mogelijke maximum koppel gerealiseerd en de tamelijk grote luchtspleet tussen de noordpolen is dus geen beperking. Dit soort berekeningen worden gegeven in mijn rapport KD 632 voor de 26-polige generator.

Plaats reactie