Windgenerator

So entsteht ein Windgenerator, den auch Jugendliche herstellen können
Autor: E.S., Luxemburg
Die AJSL (Association Jeunes Scientifiques Luxembourg - ein Jugendforscherclub) wollte mit Material aus dem Baumarkt einen einfachen, nicht zu teuren Windgenerator bauen. Auch die Funktionsweise sollte leicht verständlich sein.
Das Prinzip eines Windgenerators ist bekannt: Man braucht ein Windrad und einen Generator.
Ideale Konditionen:
  • elektrischer Strom soll bei niedriger Tourenzahl erzeugt werden (300 U/min)
  • der Generator soll leicht anlaufen
Der Repeller wurde in abgeänderter Form aus einem 110 mm GFK Abflussrohr hergestellt, so wie es Herr Grüner in seiner Kundenanwendung Windrad für 5 Euro sehr gut beschrieben hat.
Der Durchmesser beträgt 1 m und die Flügelbreite von der Mittellinie aus beträgt +2 und +7 cm (Arbeit für die Stichsäge).
Welle: 5 mm Wellenstahl, 18 cm lang
Lager: 2 Montagewinkel, aufgebohrt, für die 5 mm-Welle. Maße: 60 x 60 x 40 cm
Die Nabe besteht aus einer M8 x 20-Maschinenschraube mit einer zentrischen 5 mm-Bohrung für die Welle und einer 2,5 mm-Querbohrung mit M3-Gewinde für die Feststellschraube. Der Repeller wird mit 2 Federringen und Muttern befestigt.
Innenseite des Stators
Innenseite des Stators
Der Stator ist eine 10 mm dicke Sperrholzplatte mit 6 Bohrungen in einem Kreis mit Durchmesser 5 cm. In jedes Loch kommt eine M6 x 25 Maschinenschraube (Spulenkern).
6 Spulenkörper aus Kunststoffnähmaschinenspulen werden mit 0,4 CuL umwickelt, so fest es geht - ungefähr 12 m passen auf eine Spule. Der Wicklungssinn muss bei allen 6 Spulen gleich sein.
Der Eisenkern soll nicht aus der Spule heraus ragen, was an der Hinterseite des Stators mittels O-Ring oder einem Stückchen Plastikschlauch erreicht wird.
Anfang und Ende der Wicklungen werden durch 2 kleine Bohrlöcher (siehe Foto oben) nach hinten durch das Statorbrett geführt.
Die Spulen werden auf dem Eisenkern mit etwas Bandkleber festgeklemmt oder mit einem Tropfen aus der Heißklebepistole festgeklebt.
Detailsicht einer einzelnen Spule
Detailsicht einer einzelnen Spule
Aussenseite des Stators
Aussenseite des Stators
Jetzt gilt es nur noch die elektrischen Verbindungen herzustellen. Jeweils das Ende des Drahtes einer Spule wird mit dem Anfang der benachbarten Spule verbunden (mittels Lötung oder Mini-Kabelverbinder). Es bleibt ein Anfang und ein Ende der Litze, wo der Strom abgeleitet wird.
Der Rotor ist eine Lochscheibe mit 8 cm Durchmesser aus 10 mm dickem Sperrholz, in der 12 Scheibenmagnete mit starkem Kleber eingeklebt sind (leicht herzustellen mit Glockensäge und Bohrer). Der Durchmesser des "Magnetkreises" misst 5 cm und die Magnete müssen abwechselnd - einmal Nordpol, einmal Südpol nach oben - angebracht werden.
Das Gehäuse besteht aus
  • Basisplatte aus 18 mm dickem Leimholz 9 x 16,5 cm
  • Stator für die Hinterwand
  • 2 Seitenteile aus 10mm Sperrholz, um die nötige Steifheit zu gewähren
Drehmechanismus besteht aus
  • einer Hahnbefestigung 0,5 Zoll x 15 mm
  • einem Stück Wasserleitungsrohr 0,5 Zoll x 8 cm
  • einem Stück passendem Alurohr zur Aufnahme der Wasserleitung
Die Windfahne besteht aus
  • Kabelkanal 16 mm Durchmesser, 50 cm Länge
  • 5 mm dickem Sperrholz in den Maßen 30 x 15 cm
  • einer Plastikschelle für den Kabelkanal
Der Kabelkanal muss eingekerbt werden; etwa 1 cm vorne für das 15 mm Loch der Hahnkonsole, hinten etwa 15 cm zur Aufnahme der Sperrholzplatte.
Luftspalt Mittels Unterlegscheiben, Stellring aus Lüsterklemme und der Propellernabe wird der Luftspalt zwischen Rotor und Stator eingestellt - hier etwa 2 mm - damit das Ganze leicht anläuft. Bei diesem großen Luftspalt geht natürlich viel elektrische Energie verloren. Die Energie genügt aber trotzdem, um eine Leuchtdiode zu zünden. Am besten eignet sich eine klare LED, die rot aufleuchtet.
Der fertige Windgenerator
Der fertige Windgenerator
15 Exemplare dieses Windgenerators wurden von Jugendlichen zwischen 12-14 Jahren in unserem Jugendforscherklub AJSL gebaut. Natürlich waren viele Teile vorgefertigt, so dass der ganze Zusammenbau nur knapp 3 Stunden dauerte.
Das Resultat war 100% und die Jugend war begeistert...
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