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 Asunto: Generador axial monofásico con imanes de neodimio
NotaPublicado: Jue, 27 Jun 2013, 16:56 
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Empiezo aquí este pequeño tuto sobre como construir un generador axial monofásico de imanes de neodimio con las siguientes características:

Número de imanes 24 repartidos en dos discos.
Tamaño de los imanes de 40x20x5 calidad N42 1,4 Teslas y 8,6 Kg de fuerza de sujección.
Tamaño de los discos de 175mm de diámetro y entre 3 y 4 mm de espesor.
Tamaño del eje de 20 mm.


Número de bobinas 12 para configuración monofásica. Todas las bobinas en serie.
Número de espiras por bobina 100, con hilo de cobre esmaltado de 0,6 mm de sección.

Potencia estimada alrededor de 120 W a 200 rpm.


Esto no es un juego de niños. Los imanes son extremadamente potentes y pueden cortar o aplastar dedos u otros apéndices. Hay que mantener
a toda costa una seguridad extrema. Los discos tienen un poder de atracción de 211 kG y deben ser tratados como los objetos peligrosos que son.

Si los dos discos se pegan es muy difícil volverlos a separar. Evitar a toda costa que esto ocurra. Tienen un poder de atracción de 211 kg, repito.

Este diseño es escalable, lo cual significa que variando las medidas podemos hacer un generador de mayor o menor potencia. Se respetan
el número de imanes y el número de bobinas.

Generar energía con una manivela es muy pesado. En mi caso, persona adulta de 72 kg, complexión atlética, deportista, etc.... :mrgreen: me cuesta
mucho esfuerzo mantener con una manivela una carga constante de 20 W y dando todo lo que puedo apenas puedo generar 70 W. Con las dos piernas llego
hasta 210 W de pico pero para estar una hora pedaleando tendria que estar sometido a una carga de solamente unos 40 W. Estudiad esta consideración.


Empezamos dibujando los discos. Primero lo hacemos sobre al papel y cuando tengamos el tema controlado hacemos lo mismo sobre los discos de hierro.
Los discos deben ser de hierro ya que el campo magnético del conjunto de los imanes queda repartido. No sirven discos de plástico, acero ni ningún otro
material que no sea hierro y a ser posible hierro FE-100. Hay que hacer antes una prueba con los discos probando a acercar uno de los imanes. El imán debe
pegarse con fuerza sobre el disco. Para despegar el imán del disco desplazarlo hasta el canto del disco y luego hacer palanca con las manos. Un imán tiene
un poder de atracción/pegado de 8,6 Kg.

Imagen



Ahora con ayuda de un transportador de ángulos marcamos las divisiones. Una circunferencia tiene 360 grados, divididos entre 12 imanes nos da una separación
de 30 grados. Marcamos sobre el papel y cuando lo tengamos claro hacemos lo mismo sobre los discos.
Para pegar los imanes sobre los discos hay que usar pegamento extra fuerte, no haré publicidad de marcas pero hay que buscar uno que cumpla esa norma ; fuerte y a
poder ser rápido. No aconsejo el cianoacrilato pues pega demasiado rápido y puede que no nos dé tiempo a orientar los imanes. Pegar los imanes de uno en uno.
Cuidado con los dedos, los imanes pueden saltar y pellizcar, usar guantes de podar o similares.

Los imanes deben pegarse alternados, es decir el primero con el norte hacia arriba y su vecino con el sur hacia arriba. Estas fotos aclaran la explicación.

Imagen
Imagen


La foto es aclaratoria. Hay que fijarse en que los discos son diferentes y la colocación varia. Prestar atención a este detalle o no funcionará bien.

Imagen


Esta foto puede que ayude a aclarar las cosas. Pretendemos que el campo magnético que atraviesa la bobina sea lo mayor posible.

Una vez tengamos los dos discos con los imanes religiosamente colocados debemos protegerlos con alguna resina. Yo uso resina de poliéster . Sirve cualquier
producto que proteja a los imanes de los agentes climáticos. Para mezclar la resina seguir las instrucciones del vendedor pero a grandes rasgos suele ser resina
líquida y un endurecedor , por ejemplo MEK al 2% máximo o nos dará tiempo ni a decir Pamplona :lol:

Una vez protegidos los discos deben tener este aspecto más o menos :

Imagen


Fijarse en que hay cuatro agujeros repartidos alrededor del eje. Estos agujeros son de 6 mm en este caso y sirven para pasar cuatro varillas roscadas de M6 que
harán que los discos giren solidarios uno con el otro.
Los discos además de estar protegidos con resina también están pintados con dos capas de pintura resistente a las inclemencias del tiempo. Los imanes son
caros, desde el año 2009 han subido su precio un 600 % , :cry: :cry: :cry: y debemos cuidarlos.


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 Asunto: Re: ENERGIA PORTATIL
NotaPublicado: Jue, 27 Jun 2013, 17:43 
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Registrado: Jue, 23 May 2013, 21:45
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Después del tostón de los discos de imanes nos queda el culebrón de las bobinas. Debemos hacer 12 bobinas iguales. Hacerlas sin ninguna herramienta va a resultar
difícil o peor aún imposible.
Invirtiendo un poco de tiempo y casi nada de dinero podemos hacernos un " hacedor de bobinas marca ACME " como este :

Imagen

La foto de arriba muestra las partes, que son : el mango, la tapa, el centro y un tornillo con tuerca.

Imagen

Colocamos en molde en su sitio. Fijaros que lleva un agujero central.

Imagen


Y finalmente nos queda un objeto similar a este.

El centro de la bobina debe ser o igual o ligeramente superior al imán.
La bobina no debería superar los 10 mm de altura.
La bobina no debería tener más de 0,5 ohmios de resistencia en corriente continua.
Las espiras de la bobina deben estar lo más juntas posible, así como bien apretadas.
Cada bobina debe tener unas 100 vueltas. Cuantas más vueltas más tensión de salida tendremos. El límite nos lo dará el espacio que ocupan en el estátor.

Al igual que hicimos con los imanes y los discos bebemos dibujar sobre el papel un círculo y dividirlo en 12 partes. Con esto nos hacemos una idea del tamaño de
las bobinas y como quedarán dispuestas en el estátor.
Debe quedar una cosa similar a esta :

Imagen

Cada vez que acabamos una bobina la protegeremos con cinta aislante, celofán, pegamento, un hilo o lo que sea que impida que se nos deshaga.

Si nos sobra tiempo libre y aprovechando que ya tenemos los discos montados podemos hacer una bobina de prueba, que se adapte al espacio que le corresponde
en el estátor y probarla. Para ello montamos los discos sobre el eje con EXTREMO CUIDADO y con ayuda de las cuatro varillas roscadas los dejamos separados unos
11 mm. Los hacemos girar a bajas revoluciones con lo que tengamos a mano; máquina de taladrar, bicicleta.....incluso con la mano y ponemos la bobina entre los discos
TAMBIEN CON MUCHO CUIDADO midiendo la tensión con un polímetro en la escala de voltios CA. El valor que no dé, multiplicado por 12 será la salida de nuestro
generador a esas revoluciones.
Con esto podemos ajustar el tamaño , la forma y las espiras de nuestra bobina , consiguiendo hacer que sea lo más eficaz posible.

Si nos gusta estudiar podemos utilizar la fórmula siguiente :

Imagen

Donde :

B es el campo magnético en Gaus, sabiendo que 10000 gaus = 1 Tesla
rpm son las revoluciones por minuto que girarán los discos.
N es el número de espiras
R2 es el radio del disco
R1 = R2 - L
L apróx. es la suma de dos lados de la bobina. Si esta forma un rectángulo de 5x3 cm L = 8cm

Esta fórmula es apróximada ya que la superficie total de los discos no está completamente repleta de imanes pero nos da una idea.

Para nada es imprescindible manejar esta fórmula pero si es aconsejable ya que podemos deducir cuanta FEM ( fuerza electromotriz ) tendremos disponible
en nuestro generador.

....hora de merendar.... :lol:


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 Asunto: Re: ENERGIA PORTATIL
NotaPublicado: Jue, 27 Jun 2013, 19:07 
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Registrado: Jue, 23 May 2013, 21:45
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Ahora que tenemos las 12 bobinas construidas tenemos que soldarlas.
En este tuto vamos a conectarlas todas en serie. Con esto tendremos la máxima tensión de salida disponible a costa de perder intensidad.

Elegimos esta opción por dos razones :

1- De nada nos sirve tener por ejemplo 3 voltios y 10 amperios ( aprox. 30 W ) cuando podemos disponer de 14 voltios y 2,1 amperios ( apróx. 30 W ).
Con tres voltios hacemos pocas cosas pero en cambio con 14 voltios podemos empezar a cargar una bateria, conectar un ondulador CC-AC, etc...
Aún así si alguna persona está interesada en obtener menos voltios y más amperios la configuración del estátor se puede cambiar sin problemas, pudiendo configurarlo
a la mitad de tensión y doble intensidad o bien a la cuarta parte de tensión y cuádruple intensidad.

2- La segunda razón es por que de esta manera ( todas en serie ) solo necesitamos un puente de diodos o puente rectificador para disponer de una salida pulsatoria con la que cargar baterías por ejemplo. Para uso distinto de cargar baterías debemos conectar uno o varios condensadores electrolíticos a la salida del puente de diodos.

Como curiosidad científica, al pasar de CA a CC obtenemos un beneficio en voltios de aproximadamente la raiz cuadrada de 2, que viene a ser 1,414213562.
Si a la salida de nuestro generador tenemos 10 voltios en CA, al pasarlo a CC nos quedarian 14,14 voltios, más o menos...

Dicho esto, la conexión de las 12 bobinas quedaria como la siguiente foto :

Imagen

Al fabricar las bobinas nos hemos dado cuenta de que tenemos un extremo de hilo en el interior de estas y otro extremo en el exterior o perímetro. Pues bien, en la
foto, en extremo interior será el marcado en rojo y el extremo exterior el marcado en azul. Esta manera de conectarlas es la correcta, aunque parezca extraño. No tiene nada que ver con un estátor trifásico, en el cual se conectan las bobinas de cada fase en serie o paralelo y finalmente se escoge entre estrella y triángulo.
La explicación es sencilla; a igual número de imanes y bobinas siempre cuando una bobina tenga el campo magnético en un sentido, su vecina lo tendrá en sentido contrario.
En un estátor trifásico esto no ocurre ya que hay una diferencia de 120 grados con la bobina vecina y de 240 grados con la siguiente, pero si os interesa ya hablaremos
de eso en otro momento o corremos el peligro de liarnos.

Para soldar los terminales de las bobinas primero lo quemaremos ( con moderación ) :twisted: :twisted: :twisted: y después los lijaremos hasta dejar al descubierto el
hilo de cobre. De no hacer esto el estaño no pegará sobre la capa de barniz y no hará contacto o lo hará mal.

Una vez todas las bobinas soldadas maravillosamente pasaremos a poner en marcha otro invento casero.... " el hacedor de estatores marca ACME " :

Imagen


... como veis, no tiene ningún misterio. Desmontamos dos puertas de la cocina de nuestra señora.... ( es broma ) :mrgreen:

Localizamos dos tableros de madera y le damos la forma de la foto. Como hemos dibujado la disposición de las bobinas sobre papel será fácil determinar los tamaños
del hueco y del centro. No estaría de más volver a dibujar otra vez todas las bobinas sobre el molde. Deben quedar inmaculadamente orientadas y distribuidas o
perderemos eficacia en nuestro juguete.
Colocamos entonces con cariño todas las bobinas sobre el molde de madera y preparamos de nuevo una mezcla de resina de poliéster, le añadimos MEK y lo vertemos
sobre las bobinas. Mirar y remirar cualquier detalle antes de verter la resina. Una vez seca ya no hay marcha atrás.
Si nos ha sobrado dinero al comprar los imanes y la resina podemos colocar una capa de lana de fibra de vidrio en cada cara del estator. Esto no es imprescindible pero
le dará más consistencia y en caso de fallos los imanes no cortarán tan rápidos los hilos de las bobinas.

Una vez vertida la resina sobre las bobinas debemos presionarlas para que queden todas igualadas por la dos caras. Podemos utilizar sargentos o algún peso como una
bateria por ejemplo. Antes de verter la resina conviene impregnar el molde con algún tipo de grasa , vaselina, aceite, ..... esto impedirá que la resina se pegue al molde
y una vez seca podamos estraer nuestra obra de arte sin destrozar a martillazos el molde. Si no queda otro remedio, a martillazos :lol:

Tras toda esta peripecia nos debe quedar una cosa parecida es esto :

Imagen


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 Asunto: Re: ENERGIA PORTATIL
NotaPublicado: Jue, 27 Jun 2013, 20:14 
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Registrado: Jue, 23 May 2013, 21:45
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Y para finalizar vamos a ponerle un soporte consistente a todas las cositas que hemos ido montando.
Podemos cortar un tubo de hierro o acero del diámetro de nuestro generador y atornillarle dos tapas , delantera y trasera, con resultado profesional.
Podemos montar toda la fiesta sobre una plancha resistente y acabar cuanto antes con este infierno. :twisted:

Haremos lo segundo.

Cortamos la plancha a la medida deseada y le practicamos un agujero central ligeramente superior al tamaño del eje de nuestro generador.
Pasamos el eje por el agujero, le colocamos un rodamiento a cada lado, nos aseguramos de que el eje está COMPLETAMENTE perpendicular a la plancha, que gira
libremente y marcamos la posición de los dos rodamientos. Desmontamos el eje y los rodamientos y soldamos los dos porta-rodamientos, uno a cada lado.

Si el generador es pequeño podemos pegar con pegamento fuerte los porta-rodamientos o podemos atornillarlos. Si el generador es algo más serio debemos soldarlos
con electrodo de rutilo, hilo, incluso TIG,....en fin lo que tengamos a mano y que dé consistencia al conjunto.

En esta foto se ve un porta-rodamiento atornillado:

Imagen

En esta otra un porta-rodamiento soldado :

Imagen

Una vez terminada la tarea ponemos los rodamientos, pasamos el eje y nos maravillamos de lo suave que gira. Imprescindible que no tenga rozamiento.
Ahora para sujetar los discos al eje le soldamos a este un trozo de varilla roscada M8 y queda una cosa así :

Imagen

A la izquierda de la foto, la varilla soldada de M8, a la derecha de la foto un separador de cobre con una arandela ¿ la razón ? por que este modelo está en un
aerogenerador y el disco tocaba con el mástil.

Procedemos a colocar con EXTREMA PRECAUCION el primer disco de imanes.
Seguidamente colocamos el estator y lo atornillamos a la plancha con cuatro varillas M6. Y quedaría algo así :

Imagen


En esta otra imagen se ve el estátor atornillado a la plancha pero con tornilleria M4 por ser un generador menos potente:

Imagen

Volviendo a nuestro generador, ahora ajustamos el estator para que quede ligeramente pegado al primer disco. Solo ligeramente pegado o bien 1mm separado si nos es
más cómodo.

Tal que así :

Imagen

Hecho esto le pasamos las cuatro varillas roscadas al primer disco y ahora si CON MUCHO CUIDADO empezamos a colocar el segundo disco. La fuerza de atracción es terriblemente fuerte así que cualquier precaución es poca. En caso de no poder dominarlo es mejor dejarlo que se pegue con el otro a perder algún trozo de dedo.
Podemos hacerle esta chapucilla al segundo disco:

Imagen


Son tres varillas M8 sujetadas con tres tuercas. Con esto podemos ir poco a poco acercando el disco hasta dejarlo a 1mm del estator. Una vez allí ajustar las cuatro
varillas roscadas de M6 que habiamos colocado en el primer disco hasta obtener una separación de apróximadamente 0,5mm por cada extremo del disco en relación al estátor. A más separación menos energía. Es un trabajo tenso y de precisión pero los buenos resultados se obtienen en este punto.
Una vez ajustados los dos discos ahora le toca al turno al estátor, el cual también acercamos o alejamos de los discos a través de las cuatro varillas roscadas que lo
sujetan a la plancha.

Una vez comprobamos que los discos giran suavemente y están lo más cerca posible del estátor hemos terminado....por fin..... :o

Podemos cortar ahora las tres tuercas que nos han ayudado a acercar el segundo disco o podemos dejarlas ahí para futuras modificaciones.

Y esto es todo amigos. Espero que os guste todo este plomazo y quedo a la espera para resolver gustoso cualquier duda al respecto. Saludos a todos y a generar energia. :lol: :lol: :lol:


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 Asunto: Re: ENERGIA PORTATIL
NotaPublicado: Vie, 28 Jun 2013, 10:57 
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Registrado: Jue, 23 May 2013, 21:45
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Gracias a todos por leer este post. Me alegra que os guste.
Gracias en especial a Barón Rojo por cederme a su suegra, la haré muy feliz :shock: :shock: :shock:

Lo de pasar el tuto a una plantilla me parece buena idea. Recuerda que si lo haces exactamente como indica este tuto solo servirá para generadores de uno o dos
discos, monofásicos, con 12 imanes y 12 bobinas. Para hacerlo trifásico se necesitan solamente 9 bobinas, entrega menos tensión pero más intensidad y tiene menos
cogging cuando lo cargamos. Recordar que el cogging era el efecto de agarre o frenado que producen los imanes sobre las bobinas aún teniendo el núcleo de aire, cuando
circula intensidad/corriente a través de ellas.

El tamaño de los discos se puede variar a voluntad, recordando siempre que la energía la producimos debido a la velocidad angular y que cuanto mayor sea el diámetro
de los discos mayor velocidad tendremos en los imanes, de ahí que elegí este diámetro para asegurarnos la obtención de energía aún a bajas revoluciones.

Se puede hacer un generador de este tipo ( axial ) con imanes de disco duro, pero claro tendremos pocos watios, puede que entre 0,250 y 4 W aprox.

También podemos hacer este tipo de generadores con un solo disco de imanes con lo que se simplifica todo y lo mejor ; no corremos peligro de que se peguen los discos.
Tener en cuenta que con un solo disco obtendremos la mitad de energía y que lo ideal seria hacer lo contrario, o sea poner tres o más discos sobre el mismo eje con sus
respectivos estatores, multiplicando así la energía obtenida, a cambio claro está de más fuerza ( torque ) en el eje para hacerlo girar.

Para colocar los imanes de disco duro sobre el disco hacer el mismo procedimiento pero a menor escala; dividir el disco e ir colocando imanes lo más cerca posible de los
extremos del disco sin que sobresalgan. Antes de pegar ningún imán de origen desconocido debemos localizar sus polos. Esto es muy importante. Para ello soltamos todos
los imanes y dejamos que se peguen. Quedarán formas similares a estas :

Imagen

para imanes tipo bloque.

Y estas :

Imagen

para imanes tipo cilindro.

Una vez los imanes se han alineado hay que marcar los polos. Un rotulador indeleble irá bien para el proceso, tras el cual nos queda esto :

Imagen

o esto :

Imagen


No tiene mayor importancia el saber quién es polo norte y quien es polo sur. Lo realmente importante es distinguir uno del otro.
Una vez localizados los polos ya podemos pegarlos sobre los discos, recordando siempre que van alternados, de ahí el nombre de alternador.
Si podemos poner 24 imanes por disco y 24 bobinas mucho mejor pero también funcionará con 6 imanes y 6 bobinas. Un buen superviviente se apaña con lo
que tiene más a mano.

Para fabricar estatores de menor tamaño que el del tuto no hace falta usar hilo de 0,6 mm. Con esta sección y un tamaño reducido de las bobinas obtendriamos pocas
espiras y por ende poca tensión en sus bornes. Ir probando con hilos de 0,3 o de 0,2 para intentar acercarnos a las 100 espiras. Si nos salen 80 espiras tampoco pasa
nada grave, tendremos menos voltios simplemente pero funcionar, funcionará.

Usar hilo de menos sección conlleva tener menos intensidad disponible.

Y ya que usamos los imanes de un disco duro también podemos usar sus rodamientos, tipo buje, muy buenos y sin apenas holguras.
Haciendo este montaje obtendremos un buen generador a partir de discos duros estropeados. Este generador le pega mil patadas a los típicos de manivela que venden
en las grandes superficies y lo que es mejor : lo hemos hecho nosotros.

Saludos a todos.


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 Asunto: Re: Generador axial monofásico con imanes de neodimio
NotaPublicado: Mar, 09 Feb 2016, 12:39 
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Registrado: Mié, 27 Ene 2016, 17:55
Mensajes: 1
Buenas a todos, antes de nada queria agraderos poder haber entrado en el foro, solo queria comentar que me registre por este hili ya que crei que no podia ver las fotos al no ser miembro y ahora que ya lo soy, sigo sin poder verlas,alguien me puede ayudar?


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 Asunto: Re: Generador axial monofásico con imanes de neodimio
NotaPublicado: Mar, 09 Feb 2016, 12:45 
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Registrado: Jue, 10 Feb 2011, 15:09
Mensajes: 24398
Ubicación: Alicante, España.
Sexo: Hombre
Hola Xinxeta, haber consultado al correo del foro ;)

Las imágenes están caidas en el servidor del usuario, así qeu nada podemos hacer para que se vean. :thumbdown:

Pasate por la zona de presentación de los miembros así te conocemos un poco mas. Y anímate, que el foro no es un solo post :D

edito: Por cierto... como este pedazo de post no tiene ninguna respuesta ¿ :eusa_think: ?

_________________
Supervivencia humana = 3 minutos sin oxígeno, 3 horas a temp. extremas (frío o calor), 3 días sin agua, 3 semanas sin comida.
Temperatura corporal = De 36º a 37.5º
Potabilización = Decantación y/o Filtrado + hervido + tratamiento químico


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