風力発電５号機
Published by mabo under 01. 手作り風力発電 on 22:33何の問題もなく、２年以上稼動してきた風力発電２号機。
強風の時には、１００Ｗを超えて発電する
『mabofarm No-1』 の風車です。
この風車をより安定して充電ができるよう、改造する事にしました。
テーマは、微風時のパワーアップと強風時のコントロールです。
改造とは言っても、もし構想どうりに進んでいくと、フレーム以外は全部作り直しになってしまいます。
つまり別物（風力発電５号機？）になる可能性があります。
最後までいけるかどうか、結構不安があるので、今のところは改造計画として進めて行きたいと思います。
☆ まず最初の改造は、ローター部の変更です。
① ネオジム磁石
現在２号機に使われているネオジム磁石は、φ１５× ｔ ５ｍｍです。
これを、φ１５．５× ｔ ８ｍｍに変更します。
僅かな大きさの違いですが、ネオジム磁石のパワーにはだいぶ差があります。
φ１５ × ｔ ５ ３２０ｍｔ（磁束密度） ３．３５５ｋｇｆ（吸着力）
φ１５．５× ｔ ８ ４１５ｍｔ（磁束密度） ５．３４８ｋｇｆ（吸着力）
使用するコイルのサイズを変えたくなかったので、ネオジム磁石のサイズも径で＋０．５ｍｍとしました。
磁束密度か？吸着力か？まだ問題は解決していませんが、両方とも上の規格ですから問題ないでしょう。
これだけでも、パワーアップにはなるはずです。
※レアアースの問題から一時高騰していたマグネットの価格も、ここにきて少しは落ち着いてきたようです。
② ローター用鋼板
今回は、完成品を使う事にしました。
穴加工の図面を送り、「きりいた．com」から購入。（手書きでも対応してくれます）
ローター直径１３８ｍｍ × 厚み２．３ｍｍ のクロカワ鋼板です。
中心にφ１２ｍｍの穴・セットカラー取り付け用φ５ｍｍ穴２ヶ所で、１枚が６９０円。
これで、旋盤が無くても大丈夫です。
（※ 外形・穴径には０．１程度のバラ付きがあります。）
現在使用しているローター用鋼板の直径はφ１４４ｍｍです。
発注したローターの直径は、以前の物より６ｍｍ直径が小さくなりました。
計算では８％の減量になりますが、マグネットが大きくなったため、総重量では重くなります。
③ マグネットガイド
２・３号機製作の時、予備として作って置いた物です。
厚み２．５ｍｍのＭＤＦ板です。
ネオジム磁石が等間隔で収まる様、固定するためのガイドです。
ローター用鋼板に標を付けて固定するなら、マグネットガイドは必要ありません。
加工性を考えると、４ｍｍ厚シナベニアをオススメします。
後日、防水も兼ねて塗装したいと思います。
さあ、組み立ててみましょう。
極性を変えて、交互にマグネットガイドの穴に固定します。
固定には、エポキシ樹脂系接着剤を使います。
出来上がったローターは非常に危険です！
万が一、マグネットに指を挟むと、骨折してしまう恐れもあります。
また作業中、携帯電話や時計が近くにあると、強烈な磁力のため壊れてしまいます。
十分に注意しましょう。
ローター組み込みまで、写真のように新聞紙を沢山重ね固定しておきます。
半端な厚みだと剥がすことが困難になります。
☆ステータ・コイルの変更
風力発電２号機に使われているコイルは、一穴Φ０．６ｍｍホルマル線×８０回巻きです。
偶然にも、平角線を入手することができました。
Φ０．６ｍｍと同等の断面積を持つ平角線です。これを使ってコイルを作ります。
「平角線なら、同じコイルスペースに５１回巻きのコイルを入れることができます。」？
コイル厚みが２．１ｍｍなので、２個を貼り合わせてｔ４．２×１０２回巻きコイルの完成です。
α巻きと言う一本のエナメル線を使った巻き方があるんですが、手巻きでは思うようにいきませんでした。仕方がないので２枚重ねてハンダ付けする方法を取りました。
平角線コイルをエポキシ樹脂系接着剤で固定します。
仮固定にボンドクイック５（５分で硬化開始）を本固定にボンドクイック３０（３０分で硬化開始）を使います。
エポキシ樹脂系接着剤のデコボコをペーパーで均し、台座の防水性能をアップするためクリアースプレーを噴霧します。
結線は、３相交流のＹ結線（スター結線）です。
☆風力発電５号機完成予想図！
機動性を高める為、小さなブレードを３枚、主翼の間に配置します。
多翼型にすると、強風が吹いても回転は上がり難くなります。
小さなブレードは、この問題を解決してくれるのでしょうか？
まぁ、とにかく遣ってみるしかありませんね。
一通り使う部品の塗装も終わりました。
回転軸のステンレスシャフトやベアリング等は、モノタロウで購入しました。
ブレード取り付け用台座は、ステンレス板を「きりいた.COM」でオーダーです。
アングルは使わず、よりシンプルにブレードを取り付けます。
ノーズコーンは、大小２つあります。
『出来上がりを、想像してください。』
今は、風力発電の稼ぎ時。この季節風が止んだら、改造に入ります。
◇１０月１１日〜
風車の改造を始めます。
当初、風力発電２号機を改造する予定でしたが、mabofarm一番の発電量を誇る風力発電２号機と、この改良した風車の性能を比較してみたくなりました。そこで、急遽３号機を降ろし改造を施します。
アングルを鍋ケースに固定します。
ここへ、ブレードにも使用されているΦ１２５ｍｍの配水管を、およそ７５ｍｍにカットしてから固定します。
鍋の蓋側には、大きめのステンレスボールをノーズコーンとして取り付けます。
蓋を閉じたら、風力発電５号機（ダウンウインド型）の完成です。
さぁ、完成した雄姿をご覧ください。
完！
