„littleSunEngine“ – Aufbauanleitung –

Der Aufbau

Der Rahmenaufbau ist ohne Werkzeug und ohne Klebstoff durch einfache Steckverbindungen möglich. Achtet darauf, dass die Magnete in den Seitenteilen richtig ausgerichtet werden. Hierfür könnt Ihr einen Kompass oder einen anderen Magneten mit N/S-Markierung zu Hilfe nehmen. Die Magnete in den Seitenteilen müssen mit SÜD Richtung Rahmenmitte ausgerichtet werden. Wenn die Ausrichtung soweit passt, könnt Ihr die Magnete durch gleichmäßigen Druck in die Seitenteile von Hand einpressen. Nun die zwei Seitenteile mit dem 3D-gedruckten Rohr verbinden und in der Mitte des Rahmens den großen Magnethalter einrasten. Seid vorsichtig mit dem Rohr, je nach Druckeinstellungen kann dieses bei zu starker Torsion brechen.

Der Gegenhalter dient dazu, den Anker mit leichtem Andruck durch die Stahlkugel in der Mitte des Rahmens zu halten. Hierfür nehmt Ihr den Gegenhalter in die Hand und presst zwei der kleinen 3mm Magnete vorsichtig in die dafür vorgesehenen Löcher. Die Magnete müssen so ausgerichtet werden, dass der Gegenhalter Rücken an Rücken mit den Seitenteilen haften bleibt.
Den dritten kleinen 3mm Magneten schiebt Ihr nun in die Nut des Gegenhalters. Dieser Magnet lässt sich darin frei bewegen und hilft später dabei, den Anker mithilfe der Stahlkugel auf einer idealen Höhe zu halten und nahezu reibungsfrei zu lagern.

Der Ankeraufbau Hierfür nehmt Ihr das 3mm Kohlefaserrohr und steckt es mittig durch den Anker. Nun folgt die Wicklung des Ankers. Wichtig: es werden drei Spulen benötigt, die alle die gleiche Zahl von Windungen haben sowie die Wickelrichtung immer gleichbleibend sein muss. Nehmt Euch hierfür genügend Zeit und zählt konzentriert beim Wickeln mit!

Beginnt mit der Wicklung der ersten Spule „A“. Lasst zunächst ca. 10cm Draht seitlich stehen und markiert den Draht mit einem Edding, damit Ihr später den Spulenbeginn noch zuordnen könnt. Nun beginnt Ihr den Kupferdraht vorsichtig mit leichtem Zug diagonal um einen der Ankernuten zu wickeln. Dazu nehmt Ihr den Anker in die linke Hand und wickelt den Kupferdraht von oben nach unten, also rechtsdrehend um den Anker. Zur Vereinfachung könnt Ihr dabei zum Beispiel immer 10 Windungen links von dem Kohlefaserrohr, gefolgt von 10 Windungen rechts vom Kohlefaserrohr wickeln, dies erleichtert das Zählen. Nach 180 Windungen lasst Ihr auch wieder ca. 10cm Draht stehen, schneidet diesen ab und verdrillt beide Enden ein wenig, damit Ihr beide Enden der Spule „A“ später noch zuordnen könnt. Nun folgt die Wicklung „B“ nach dem gleichen Prinzip, gefolgt von „C“. Somit habt Ihr nun ein Ankerpaket mit drei Wicklungen, jede Wicklung davon enthält ein Drahtpaar und jeweils ein Draht dieser Drahtpaare ist markiert.

Bemerkung: Egal ob Ihr 160 oder 180 Windungen je Anker wickelt, es ist sehr wichtig dass Ihr die Windungen symetrisch verteilt, damit am ende auf allen Seiten gleich viel Kupfer und somit gleich viel Gewicht verteilt ist!
Ihr könnt zb. je Spule wie folgt wickeln:

alternativ geht auch:
links / rechts
10 / 20
30 / 40
50 / 60
70 / 80
90 / 100
110 / 120
130 / 140
150 / 160
170 / 180

(Der Kupferlackdraht reicht aus für 180 Windungen je Spule, damit läuft der Solar-Motor auch am besten!)

Hier seht hier wie es am ende aussehen sollte

Nun kommt der elektrische Teil, die Verkabelung und Verlötung der Solarzellen.
Jede unserer drei Spule wird mit zwei Solarzellen verbunden, welche sich später im Anker gegenüber stehen.

Dazu bearbeitet Ihr zunächst ca. 3mm jedes der Kupferdrahtenden der Spulen vorsichtig mit einem Lötkolben und etwas Lötzinn. Der Kupferlackdraht verliert dadurch den Lack, wird somit leitfähig und lässt sich im Anschluss verzinnen. Diese Prozedur benötigt evtl. ein paar Sekunden mit der Lötspitze. Sobald der Draht ausreichend Lötzinn angenommen hat, kann dieser dann vorsichtig an Zellen angelötet werden.

Zwei Möglichkeiten der Verschaltung (beide können jederzeit im Nachhinein einfach umgelötet werden)
1. Reihenschaltung der Zellen zu der Spule
2. Parallelschaltung der Zellen mit verpolung einer Zelle

Wir beschreiben zunächst die Paralellschaltung mit verpolung der zweiten Zelle(wie auf der folgenden Skizze zu sehen)

Nehmt den markierten Spuleneingangsdraht für den Pluspol der ersten Solarzelle (A1). Der zweite Draht des Spulenendes wird an den Minuspol der gleichen Solarzelle angelötet. Nun lötet Ihr die zweite Solarzelle (A2) parallel an die erste Zelle, allerdings vertauscht auf einer Seite die Polarität! Siehe Foto.
Das Selbe Vorgehen wiederholt Ihr für die Spulen „B“ und „C“.

Nach Abschluss der Lötarbeiten werden die Solarzellen in den Anker eingeschoben. Achtet darauf, dass die Lötverbindungen dabei nicht abgerissen werden. Ihr schiebt hierfür die Solarzelle (A1) in einen der Ankernuten ein, die zweite Solarzelle (A2) derselben Spule schiebt Ihr auf der gegenüberliegenden Seite des Ankers ein. Selbiges führt Ihr mit den anderen Zellen durch. Nun sollten die Solarzellen im im Anker wie folgt nebeneinander liegen A1, B1, C1, A2, B2, C2.

Im Anschluss könnt Ihr die 3D-gedruckten Seitendeckel des Ankers auf die Achse schieben und diese vorsichtig in den Anker einrasten.

Nun folgt das Ausrichten und Einstellen des Ankers.
Im Bausatz befinden sich ein paar dünne Röhrchen, die als Abstandshalter und als Fixierung der Ankermagnete dienen. Zwei der Röhrchen sind etwas breiter und dienen als lockere Abstandshalter zwischen Anker und den Magneten. Die anderen beiden Röhrchen sind etwas enger und dafür gedacht, am Ende der Kohlefaserachse die Magnete mit etwas Pressung zu fixieren. Alle diese Röhrchen können auf die richtige Länge gebrochen werden. Die zwei Achsmagnete werden mithilfe der Abstandsröhrchen in die passende Stellung geschoben. Hierfür ist Fingerspitzengefühl und ein wenig Geduld erforderlich! Die Magnete müssen so positioniert werden, dass sie durch die Magnete in den Seitenteilen nach oben abgestoßen werden.

Nun wird der Gegenhalter an den Rahmen angelegt und mit Hilfe der Stahlkugel auf die Mitte des Kohlefaserrohrs ausgerichtet. Bei dieser Einstellung müsst Ihr die zwei Achsmagnete so lange verschieben, bis der Andruck des Gegenhalters und die Abstoßung des Ankers passen und der Anker selbstständig schwebt.

Wenn Ihr alles richtig aufgebaut habt, so sollte sich mit Hilfe einer Taschenlampe oder der Sonne der Anker beginnen zu drehen.

Optimales TUNING: Damit der Anker gleichmäßig dreht, sollte dieser ideal ausgewuchtet sein. Durch das Wickeln und durch minimale Gewichtsunterschiede in den Solarzellen kann es sein, dass der Anker eine minimale Unwucht besitzt und sich während des Drehens aufschwingt. Mit Hilfe der Löcher in den Ankerdeckeln könnt Ihr etwas Gewicht, zum Beispiel einen Teil eines Zahnstochers, einschieben und den Anker dadurch optimal auswuchten. Für die Auswuchtung darf kein magnetisches Material verwendet werden, also kein ferromagnetisches Metall!
Ihr werdet sehen, je besser der Anker ausgewuchtet ist, desto weniger Licht benötigt Ihr, um diesen endlos zu betreiben!

Die Feinabstimmung bedarf ein wenig Fingerspitzengefühl.
Damit der Anker möglichst reibungsfrei läuft, liegt dem Bausatz eine mini Stahlkugel bei. Diese wird zwischen dem Kohlefaserrohr und dem Gegenhalter mithilfe eines weitern mini Magnets gehalten und dient als Kugellager. Auf der Seite von OPEN-DIY-PROJECTS könnt Ihr auch einen passenden StopMotion Film dazu anschauen.stopmotion