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制作一個手搖發電機

工程師 ? 來源:未知 ? 作者:姚遠香 ? 2019-03-26 15:30 ? 次閱讀
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這個手搖發電機在制作的時候并沒有拍照制作過程,所以過程就基本省略了,但是畢竟是個模型制作并不復雜,大家可以利用自己手邊的任何材料,只要能產生磁場有銅線圈并且能夠沿著某些方向運動,就可以產生出電力了。

由于很多年前制作的,所以被丟進地下室雜物一起有很多灰塵,發現君被嗆得直咳嗽,所以灰塵并沒有完全清理干凈就直接拍照了,大家包涵不要嫌棄圖片臟亂就行了,當初制作是為了給補習班的00后們看的,所以都是用手邊能搜集到的廢棄物制作,除了漆包線是新的以外,其它的都是廢棄物。

這個手搖發電機模型的大輪和小輪都是廢棄的洗衣機拆出來的,而發電機核心是一個廢棄的微風扇,電壓是220伏功率15瓦,由于原先的線圈太細雖然轉動也能發電,但是點亮燈泡還是很困難的,所以拆除了原線圈重新繞制,漆包線用直徑1㎜的銅線以把整個線軸繞滿為止,當時沒有記錄線圈匝數。

這個微風扇是外轉子交流永磁同步電機,永磁體是普通的鍶鋇鐵氧體制作的,這種磁體價格便宜不過磁場強度只有0.4特斯拉左右,如果有的小伙伴想要更強的磁場可以選擇釹鐵硼磁鋼來做,這種磁體的大小是20(長)x10(寬)x3(厚)㎜,磁場按照S-N-S-N……的順序排列,共22塊。

而定子是由鐵軸和磁抓(磁軛)組成,線圈是與軸垂直纏繞的,這樣的結構對繞制線圈來說非常方便,固定大輪和發電機的木頭是很松軟的松木制作的,這里包括搖把也是木制的,如果采用其它材料也無妨。

雖然在地下室雜物堆里“沉睡”多年,但是轉動搖把小燈泡依然發光毫無壓力,這個手搖發電機模型的最高電壓可達6伏,電流200毫安,如果想在這種小體積內發出大電流就必須增大磁場強度,因為轉速已經無法提高了。

這是另外一個微風扇的定子圖,主要為了增加理解度,因為這個手搖發電機也是采用磁極旋轉的方式發電的,這種結構叫做“旋轉磁極式發電機”也是現在最普遍的發電機結構,因為磁極旋轉可以避免采用滑環輸電的弊端,大功率的發電機如果采用滑環輸電不但效率低,而會造成很大的火花放電,不但增加維修成本和報廢率,而也會造成很大的電磁輻射。

這是小汽車的發電機轉子,雖然也是旋轉磁極式的發電機,但是它可比發現君制作的手搖發電機模型復雜的多。這種發電機的發電過程大致是這樣的:首先磁抓(抓極)是磁鋼制作的它帶有強度在0.8特斯拉左右磁場,當轉子旋轉的時候,定子線圈的電流還很弱,但是經過整流后的直流電經過電刷-集電環流入轉子線圈,這時的轉子磁場是永磁磁場和線圈磁場的疊加,磁場強度可達1.2特斯拉左右,這時的定子電流增強并且穩定輸出,達到了發電和自整流增強磁場的穩定運作,這種發電方式叫做“復式自勵”發電機,這也是發電廠采用的方法。

這是網上找的實物圖,大家可以看到這種轉子的結構,磁抓按照S-N-S-N的方式交替排列(某個面的磁抓可以全部是“S”極或者“N”極,大家可想象這樣充磁的方式非常簡單安裝也方便。)旋轉磁極式的發電機的磁極都是偶數的有16極、22極等等,這樣在空間旋轉時可以得到正玄波的交流電,并且嚴格按照50赫茲或者60赫茲(也有其它頻率的如400赫茲)變化,頻率的大小與磁極數量和旋轉速度有關,磁極數多得到同樣的頻率轉速可以降低,而磁極數少要得到同樣的頻率轉速就必須提高。

其實制作一臺手搖發電機并不難,像永磁直流電機、永磁無刷電機反過來就是一臺發電機,甚至用兩個大磁體,在中間放上可以旋轉的線圈,再制作一個輸電用的滑環(電刷)也可以發電,總之大家可以根據自己的喜好和身邊的材料,發揮想象結構不限只要能發電就行了!

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