Generator für Thermoakustischen Stirling Linear/Stepper/BLDC?

[Ralf (tom-rock)]

Ich benötige für meinen Thermoakustischen Stirlingmotor einen Generator 
zum einen natürlich um die mit eigenem Biogas erzeugte Leistung zu 
nutzen, aber vor allem erstmal um einen Leistungsindikator für die noch 
sehr notwendige Weiterentwicklung und Leistungssteigerung zu bekommen.

Noch liefert der Motor nur wenige Watt, er soll aber in die 
Leistungsregionen meiner kinematischen Stirlingmotoren von ca. 300 Watt 
kommen.

Ich habe nur eine ozilierende Bewegung, diese in eine Rotation mit z.B. 
einem einfache Schubkurbelgetriebe umzuwandeln ist leider nicht so 
einfach da hier durch den festgelegten Hub zu sehr die Resonanz 
verändert wird und die Leistung sehr schnell negativ beeinflusst wird.
Wenn der Motor fertigentwickelt ist, ist dies sicher möglich aber für 
die vielen folgenden Veränderungen und Experimente ist das nicht 
sinnvoll.

Natürlich liegt der Gedanke an einen Lineargenerator sehr nahe, ich habe 
mich damit auch die letzten Monate intensiv auseinandergesetzt und 
diverse Prototypen (hauptsächlich zum lernen!) gebaut aber einen guten 
Lineargenerator zu entwerfen und zu bauen ist sehr aufwändig und dauert 
mir zu lange, da ich ja eigendlich den Stirlingmotor weiterentwickeln 
möchte.

Nun braucht ein radialer Generator (also ein normaler Motor) ja garnicht 
zwingend eine komplette Rotation, sondern kann auch nur hin- und 
herschwingen auch wenn das sicher nicht optimal ist.

Ich treibe mit dem Stirling einen Hebel an über den ich den 
Lineragenerator bewegen wollte und der für die Auswuchtung genutzt wird.

Wenn ich nun im Drehpunkt des Hebels einen radialen Generator antreibe, 
würde er um ca 75 Grad oszillieren.

Optimalerweise sollte der Generator im Motorbetrieb auch in der Lage 
sein den Motor (wenn druckaufgeladen im geschlossenen Gehäuse!) zu 
starten d.h. ein ordendliches Drehmoment bei Oszillation wäre gut.

Ich habe mich die letzten Tage in das Thema eingearbeitet und erstmal 
zwei Möglichkeiten ausgelotet:

Schrittmotor der NEMA 8-11 Klasse:

-Hohe Spannung bei niedriger Drehzahl
-Preiswert, einfach anzusteuern
-Leichte Ansteuerung mit hohem Drehmoment für den Starvorgang
-Schlechter bis unakzeptabel schlechter Wirkungsgrad

BLDC Motor:

-niedige Spannung bei niedriger Drehzahl
-teuerer, schwieriger anzusteuern
-Schwierige Ansteuerung mit niedrigem Drehmoment für den Startvorgang
-besserer bis guter? Wirkungsgrad

Was haltet ihr davon, habt ihr noch andere Ideen?

Welcher BLDC Motor würde sich am besten für eine oszillierende Bewegung 
eignen, welche Ausführung bietet das höchste Drehmoment bei niedriger 
Drehzahl?
Erstmal muss der Motor noch recht Leistungsschwach gewählt werden da die 
Leistung des Stirlings noch nicht so hoch ist.
Lohnt sich ein Qualitätsmotor wie Maxon  oder geht auch ein Motor aus 
dem RC Bereich?
Die Ansteuerung über ein Bidirectionales ESC (Electronic Speed 
Controller) mit dem Arduino ist wohl die einfachste Lösung, mit Treiber 
IC wird es wieder sehr kompliziert bietet aber volle Kontrolle.
Wird es überhaupt möglich sein oszillierend ein nennenswertes Drehmoment 
zum Starten des Stirlingmotors zu bekommen?
Sobald ich Zeit finde werde ich mal ein paar Wirkungsgradtests mit 
Schrittmotoren durchführen und mal sehen was dabei herauskommt, ich habe 
da nichts wirkilch aussagekräftiges zu im Netz gefunden.

Damit ihr euch ein Bild von meinem Thermoakustischen Stirlingmotor 
machen könnt, hier ein Link zu einem Video:

https://youtu.be/jNkprcVqVs4?si=Iqhy5Em8CGneFJ-o

(Im meinem neuesten Video über 3d Druck ist ab Sekunde 20 der 
oszillierende Hebel in Betrieb zu sehen)

Sorry für schon wieder so viel Text aber Danke für euer Interesse und 
eure Hilfe!

[Michael B. (laberkopp)]

Ralf schrieb:
> Was haltet ihr davon, habt ihr noch andere Ideen?

Lautsprecher.

Du treibst die Schwingspule eines (300W) Lautsprechers mit deiner hin 
und her Bewegung an und richtest die Spannung gleich (aktiver 
Gleicrichter).

Wenn du nun Strom entnimmst, dämpft du die Schwingung, du musst also 
eine Regelung aufbauen, die den Stirling gerade so viel Energie 
entnimmt, das er optimal arbeitet.

Du brauchst also keinen Linearmotor mit mehreren Polen, sondern nur 1 
Spule.

[J. T. (chaoskind)]

Michael B. schrieb:
> Lautsprecher....

Wow, ein neutraler, sachlicher und informativer Beitrag vom Laberkopp. 
Hat dich das sehr viel Überwindung gekostet?

[Thomas B. (thombde)]

J. T. schrieb:
> Michael B. schrieb:
>> Lautsprecher....
>
> Wow, ein neutraler, sachlicher und informativer Beitrag vom Laberkopp.
> Hat dich das sehr viel Überwindung gekostet?
Warum meckerst Du gleich los.
Lasse den Thread doch erst mal losrollen.


Über diesen Hebel verschlechtert man den Wirkungsgrad.
Andererseits kann man das Anlaufverhalten verbessern.
Ist nicht einfach, was jetzt mehr Effizientes bringt.

Interessantes Thema.
Gefällt mir sehr gut.

[Ralf (tom-rock)]

Wie könnte man die Regelung wieviel Energie dem Stirling entnommen wird 
realisieren?
Ich bin in Elektronik kein Experte, darum schreibe ich ja hier.
Der Generator liefert seinen Strom z.B.an einen Laderegler und wie 
könnte ich am besten den Stromfluss dahin am effizientesten begrenzen um 
eine Regelung zu realisieren?

Ich höre in Bezug auf Stepper als Generator viele gegensätzliche 
Meinungen, von völlig ungeeignet bis bster wirkungsgrad...

Habe schon angefangen eine Prownsche Bremse zu bauen und werde damit 
anfangen einen kleinen NEMA 17 von meinem alten Ender3 mit einem Maxon 
Motor anzutreiben und über das abgegebene Drehmoment und die 
Drehfrequenz den Wirkungsgrad zu messen.
Da der Diodengleichrichter (je nach erzeugter Spannung) recht viel 
Leistung verbrät habe ich hier auch ein paar aktive Dioden, mal sehen ob 
das funktioniert und ob es eine Verbesserung bringt...