DIY之自制风力发电机全过程

 

我们建造了一台功率1kW的风力发电机组，用来给电池组充电并且为我们的不联电网节能住宅提供电能。这是一个永磁发电机，能够产生3相交流电，整流成直流电压并供给充电器。磁铁在转子上，随着微风吹过而旋转。线圈则固定着，所以不使用电刷或者滑环就能将产生的电能引出。双向电梯

1   带磁铁的转子圆盘

 

 

 

 

 

我们用水刀切下了一个12英寸(30.48厘米)的钢制圆盘，之后在上面按照磁铁的尺寸切出合适的安装孔，最后围绕圆盘边缘等距安装了12个N50 级别的铷铁硼方形磁铁。磁铁的磁力越强越好。在安放磁铁时将N极和S极按照NSNS的顺序交叉排列，这样当转子旋转的时候线圈能更多地切割磁力线，从而将更多的机械能转化为电能。之后我们还做了一个外圈模具，，浇灌树脂并固化，用来将磁铁和圆盘固定为结实的整体。这里要注意的是磁铁的磁极表面离线圈越近，磁力线越密集，感应出的电压也越高，所以在浇灌树脂之前要将将磁铁露出的磁极表面整平。

2 带线圈的定子圆盘

 

 

 

 

 

我们制作了9个分开的线圈，等距安装在定子圆盘上，并连接成3相星形配置，最后密封在固化的树脂中。每个线圈用两股14号漆包线平行绕35匝，这样能产生12V的电压。如果你想产生24V的电压，就需要绕上70匝。这里的相图中有3个定子线圈，实际上每个定子线圈是3个相同的线圈串联构成。具体的连接方式是线圈1/4/7，2/5/8，3/6/9串联。线圈中导线的粗细影响载流量的大小，也就是发电机功率的大小，需要事先查找导线的载流量是否符合要求。每一次磁铁在线圈上方掠过时，线圈的每一圈都会切割磁力线感应出一定的电压，因此线圈匝数越多，就能收集到更多的磁能，输出电压越高。但是在相同的线圈体积下，匝数和导线的载流量，也就是粗细程度的要求互相冲突。好在下面的文献里收集了导线的相关规格，有助于在设计时权衡这个问题。线圈接法可以参考这里资料的第十五页，星形接法。资料里的其他部分对制作也很有帮助：
线圈接法

3 制作并装配轴承

轴承用两个哈雷轮毂轴承套进尺寸恰好的钢管中即可，一小段直径比外层钢管略小的的钢管预先插入两个轴承之间，用来固定它们的相对距离。

4 制作浆叶

浆叶是2英寸(5.08厘米)x6英寸(15.24厘米)的松木板，在台锯上切出10度的斜角，并打磨出粗略的翼型。不算很完美，但是大致差不多了。

5 把它们组装到一起
最后把转子，定子和轴承，轴，浆叶组装到一起。安装时转子上的磁铁要离定子上的线圈尽量近，发电机才有较高的转换效率。