Kurbelgenerator

Motivation / Grundidee Was ist der Auslöser (Problem, Wunsch), was ist der Zweck des Projektes. Was genau wird gemacht / hergestellt?	Ich habe alte Modellbaumotoren übrig und möchte schauen, ob man diese sinnvoll als Generator verwenden kann. Wenn es klappt, kann man damit diverse Experimente zur Energieerzeugung machen.
Platzbedarf Wo und wieviel Platz wird dauerhaft benötigt?	Erstmal keiner, später eine Kiste zur Aufbewahrung
Ab wann / wie lange Ab wann soll es los gehen? Wie lange wirst du vorraussichtlich brauchen?	Start Mitte Oktober 2022, Dauer unbekannt.
Kontakt Name, Email oder Telefonnummer?	Thomas Kolb („cfr34k“); m-zam@tkolb.de

Projekt-Metadaten

Mit welchen Geräten und Werkzeugen wurde gearbeitet?

Ziel ist es, das Gestell mit dem Lasercutter auszuschneiden und zusammenstecken zu können.

Welche Materialien wurden verwendet?

Es ist noch nicht entschieden, ob für das Gestell am Ende Acryl oder Holz verwendet wird (ich tendiere zu Holz/HDF).

Für die Kraftübertragung kommt aufgrund der guten Verfügbarkeit ein GT2-Zahnriemen zum Einsatz, der gerne auch bei 3D-Druckern und kleinen CNC-Fräsen verwendet wird.

Wie lange hat es gedauert?

noch unbekannt

Logbuch / Schritte

Auswahl der Komponenten

Mechanik

Als Zahnriemen wird ein GT2-Riemen mit 6mm Breite gewählt, da sich dafür gut ein Zahnrad aus 2 3mm-Platten herstellen lässt.

Alle beweglichen Teile sollen kugelgelagert sein.

Für die Achse kommen Kugellager zum Einsatz, die auch für Inlineskates verwendet werden. Diese haben 22mm Außen- und 8mm Achsdurchmesser. Sie können somit gut auf einer M8-Schraube befestigt werden.

Um den Riemen spannen zu können, ist eine gelagerte Umlenkrolle nötig. Diese gibt es mit 5mm Achsdurchmesser.

Meine Modellbaumotoren haben zur Montage des Propellers ein Außengewinde mit 5mm Durchmesser (d.h. M5). Darauf wird ein GT2-Zahnrad mit 16-20 Zähnen zur Kraftübertragung montiert.

Die Auswahl konkreter Teile wird hier dokumentiert, sobald sie abgeschlossen ist.

Elektrik

In diesem Abschnitt gibt es bisher vor allem Ideen und Pläne. Was funktioniert, muss erst noch ermittelt werden.

Als Generator wird ein bürstenloser Gleichstrommotor aus dem Modellbau verwendet. Das verfügbare Modell ist auf Motorbetrieb mit >10 A Strom aus einem 3S-LiPo-Akku ausgelegt und liefert eine Drehzahl von mehreren tausend RPM. Entsprechend hoch muss im Generatorbetrieb die Drehzahl sein. Mit der hier geplanten 30:1-Übersetzung sollten 2000 bis 3000 RPM erreicht werden können.

Der Generator liefert Dreiphasen-Drehstrom. Dieser wird mit einem Dreiphasen-Brückengleichrichter aus Schottky-Dioden gleichgerichtet. Ich erwarte, dass ca. 5V bei bis zu 5 A Strom erreicht werden (mehr als 25W wird mit einer Handkurbel anstrengend, glaube ich).

Damit könnte man beispielsweise ein Handy laden oder mit einem Aufwärtswandler eine höhere Spannung erzeugen.

Sehr interessant fände ich, einen MPPT-Regler anzubringen, der den Generator so belastet, dass die maximale Leistung entnommen wird. Dadurch wird quasi die Belastung des Kurbelnden optimiert :)

Entwurf des Gestells in OpenSCAD

Ein erster Entwurf vom 15. Oktober 2022. Das große Zahnrad (grün) hat 460 Zähne. Die Montageplatte für den Motor/Generator fehlt noch. Die blaue Platte mit dem Schlitz dient zur Befestigung der Umlenkrolle zum Spannen des Riemens.