Die Schallstädter Rotoren-Werke stellen sich vor
- Die Neuerfindung des elektrischen Stromes

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100 Watt - völlig aus der Luft gegriffen:
Mit dem Ziel, 100 Watt aus der Luft zu greifen, sollen auch hier wieder, durch Windkraft angetrieben, einige Magnetchen an einigen Spulchen vorbeirauschen. Die Vorversuche mit der Strommühle lassen abschätzen, dass sich mit ähnlichen Bauteilen ohne weiteres ein Generator realisieren lässt, der in einem geeigneten Windrad 100 Watt von mechanischer in elektrische Energie umsetzt.

Dimensionierung der Bauteile:
Wie in der Strommühle wird ein Rotor mit 40 Magneten vorgesehen; diese werden mit 15 mm Durchmesser und 15 mm Höhe jetzt etwas größer gewählt (noch größer würde nicht mehr zu den gleichen Fertigspulen passen, die ja noch vorrätig sind.). Auch der Durchmesser der Kreisbahn, auf der die Magnete laufen, bleibt mit 220 mm unverändert. Folglich passt auch nach wie vor ein Stator mit 30 Spulen (je 25 mm Durchmesser), ebenfalls mit Kreisdurchmesser 220 mm angeordnet, für 3-phasigen Wechselstrom. Diesmal werden aber 2 Statorplatten auf den beiden Seiten der Magnetscheibe angeordnet, was mindestens eine Verdopplung der Induktion erwarten lässt.
Nun lässt sich abschätzen, dass für eine Energiewandlung in der genannten Größenordnung Drehzahlen um 10 pro Sekunde nötig sind. Diese sollen bei einer Windgeschwindigkeit von ca. 8 m/s erzielbar sein.
Ein zweiflügeliger Schnelläufer mit nicht allzu großem Durchmesser könnte dazu direkt (= getriebelos) mit dem Generator verbunden werden (z.B. Durchmesser 2,5 m; Schnellaufzahl 10). Wegen der hohen Anforderung, die sich daraus für die Flügelanfertigung ergeben würde (Unwucht und vor allem Aerodynamik), wird statt dessen ein langsamerer Rotor in Verbindung mit einer 1-stufigen Getriebeübersetzung geplant. Bei einer Getriebeübersetzung von 4,4 : 1 kann der Rotordurchmesser mit 2,8 m großzügig gewählt werden; ein drei- oder vierflügliger Windrotor ist weniger anfällig gegen Ungleichmäßigkeiten als ein Zweiflügler, und die geringere Schnellaufzahl von ca. 4 ist deutlich praktikabler und erfordert kein perfekt optimiertes Tragflächenprofil.

Praktische Umsetzung:
Realisiert werden die Rotor- und Statorelemente des Generators als Epoxidharz-Gussteile. Die Webseiten von Hugh Piggott und Otherpower.com enthalten für diese Methode einige Anleitung. Trotzdem gibt es - neben der Auswahl des richtigen Harzes und seiner Verarbeitung - vor allem zur Verschalung der Gussteile noch viel zu lernen. Auch die Dimensionierung ist hier eine andere. Die folgende Bilderserie illustriert die Anfertigung der Rotor- und Statorscheiben für den ersten "gegossenen" Generator.

1. Schablonen:
Für die genaue Zentrierung der Statorspulen wird eine Schablone erstellt. Per Computer wird für die vorgesehenen 30 Spulen eine 12-Grad-Teilung gezeichnet; nach Vergrößerungskopie liegen 5 mm Abstand zwischen den einzelnen Orientierungsringen.
2. Leerform:
Als Bodenplatte und als Umrandungsplatte werden Spanplatten verwendet. Der Rand wird mit glattem Kreppband noch etwas hochgezogen; dies hilft auch für das spätere Ausschalen. Alle Teile, die später mit Epoxidharz in Berührung kommen, werden mit Flüssigwachs gestrichen bzw. getränkt.
Schablone

Leerform

3. Leerform mit Spulen:
Die leicht konische Mittenschalung wird zentriert eingebracht und fixiert. Die Spulen werden nach der Schablone präzise ausgerichtet und lose in die Form gelegt.
4. Halbguss:
Zunächst wird die Form etwa halbvoll (ca. 1 cm hoch) mit Epoxidharz gefüllt. Dies fixiert die Spulen in ihrer Lage, so dass sie nachher beim Verdrahten nicht mehr verrutschen.
bestückte Leerform

Halbguss mit Epoxidharz

5. Verdrahtung:
Nach ausreichender Teilhärtung der ersten Schicht (aber vor vollständiger Härtung) werden die Spulen verdrahtet. Die 3 Phasen haben verschiedene Farben; blau ist die gemeinsame Masse. Die beiden schwarzen Drähte gehen zum Temperatursensor, der in eine der Spulen eingelassen ist (spätere Belastungskontrolle).
6. Restguss (frisch):
Nach der Verdrahtung und sorgfältiger Herausführung der Drähte und Fixierung wird das restliche Harz eingefüllt. Es darf die Höhe des Umrandungsholzes geringfügig übersteigen, muss in jedem Fall sämtliche Drähte umschließen. Leichte Schaumbildung ist Folge des schnell härtenden Harzes, das hier verwendet wurde.
Schablone

frisch gegossen

7. Ausschalen des Stators (1):
Nach vollständiger Aushärtung (je nach Harz 1 bis 10 Tage) wird zuerst die Bodenplatte gelöst, dann zieht man die Wachspapiere ab. Das Gussteil wird aus der Randschalung gedrückt und  das Klebeband entfernt.
7. Ausschalen des Stators (2):
Sowohl beim Herausdrücken des Stators aus der Randschalung als auch beim Entfernen der Mittenschalung sind die beiden Verschnittteile, die beim Aussägen der Form übriggeblieben sind, sehr hilfreich.
Ausschalen 1Ausschalen 2

Ausschalen 3Ausschalen 4

9. Stator fertig!
Dieser Stator wurde mit einem schnell und glasig aushärtenden Harz gefertigt. (Vorteil: schnelle Verarbeitung; Nachteile: etwas Bläschenbildung; keine völlige Nivellierung der Oberfläche). Er könnte zum UV-Schutz noch lackiert werden, ist ansonsten aber wetterfest.
10. Rotor- und Statorscheiben:
Hier die drei Elemente des Generators: Der linke Stator sowie der Rotor (rechts) wurden mit einem langsamer härtenden Harz gefertigt. Beim Eingiessen der Magnete in die Rotorscheibe stand noch keine Kamera zur Verfügung. Hier war zusätzlich die Fixierung der Magnete (Untergrund: Bremsscheibe) und das spätere Ablösen problematisch. Ferner führte eine Fehlmischung und ungenügende Vermischung des Harzansatzes zu ungenügender und ungleichmäßiger Aushärtung. Später bekam die Rotorscheibe auch noch bei einem Sturz einen Sprung, aber sie tut dennoch bisher ihren Dienst.
fertig gegossen

Rotor- und Statorscheiben



Der weitere Zusammenbau des Generators ist auf der Folgeseite beschrieben.







Letztes Update: 09.02.2009    W