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風力発電5号機

Published by mabo under 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。




発電機を取り出し、部品を交換します。

① ネオジム磁石の交換
② 平角線コイルに交換
③ ベアリング交換 等です。


組みあがったところで、カバーの加工です。

 
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!


  

 

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