Gen6 - 3D печатный радиальный электрогенератор на постоянных магнитах
Дата: 26.11.2017
Раздел: Механика




Интересная идея для самодельщиков - использование 3D принтера для изготовления генератора для альтернативной энергетики







3D печать, как вид деятельности, дает возможность создавать не только декоративные поделки и игрушки, но и более сложные вещи. Мне нравится, что 3д принтер позволяет делать быстрые прототипы моделей, на изготовление которых раньше уходило немыслимое количество времени и финансов. А многие идеи и технические решения получили второе дыхание.

Я хочу представить уважаемому сообществу 3dtoday Gen6 - миниатюрный генератор электроэнергии.
Этот генератор был разработан, как стендовый прототип для одного из проектов альтернативной энергетики.

eb39e06914c891092094ad2e6c14056a.jpg

Все несущие и корпусные детали напечатаны на 3D принтере. Генератор пригодится всем, кому интересна тема энергетики. Например, в небольших походных ветро- и гидро-генераторах. При небольших доработках крепежных деталей, его можно применить в качестве велосипедного генератора.
Также, в качестве ветрогенератора он может обеспечить автономное питание всякого рода удаленных электронных устройств (например видео-камеры и Wi-Fi точки доступа, системы LoRa и так далее).

ef63d716cb636e2bbc409495371586b6.jpg

Из особенностей:

1. Ротор.

Его магнитная система сделана в виде Халбач-сборки (Halbach array).
Это позволило получить два преимущества. Во-первых, отпала надобность в магнитопроводе. Во-вторых, Халбач-сборка, это некий аналог линзы для магнитного поля. То есть, с одной стороны сборки магнитное поле почти отсутствует, а на обратной стороне интенсивность поля в два раза больше (относительно одиночного магнита и для идеальных условий). Недостатком такого способа сборки магнитной системы генератора это то, что требуется удвоенное число магнитов относительно числа полюсов. Всего в роторе 16 неодимовых магнитов 20Х5х5 N42, то есть - 8 полюсов.

439fe48e25ab258ddce0ca5b5f06df17.jpg

17d5d90722b674222baa80f30326acb2.jpg

Более подробно про Халбач-сборку можно посмотреть в моем ролике "Кинетический генератор-повербанк".



2. Статор.

На печатной основе расположены 8 одинаковых катушек. На одну пару полюсов припадает две катушки таким образом, что два магнита с разными полюсами проходят активные проводники одной и той же катушки одновременно. То есть, расстояние между активными частями катушек (точнее их центрами) равно шагу полюсов ротора. Катушки собраны попарно и отформованы таким образом, что часть одной катушки входит в центр второй. Таким образом, можно сказать, что это 2-фазный генератор с ротором на магнитной Халбач-сборке.
e70f88db227638d69cef2d598cbe7455.jpg

cfa45e625f2712db764954da16610c3e.jpg
 
Далее парные и непарные катушки соединяются последовательно. А напряжение на катушках суммируем после двух диодных мостов.
Катушки намотаны проводом 0.2мм, но можно выбрать и другой диаметр.
Учтите, что для получения нужного напряжения возможно придется добавить мультипликатор, например планетарного типа. Уверена, что для 3D-печатников это не составит трудностей. ;)

Вал 5 мм , магниты NdFeB 20X5X5mm N42 16 штук.
Габариты генератора 60Х45 мм без учета длины вала, вес 260 грамм.

Тестовые испытания еще впереди, о результатах я сообщу чуть позже.

e2fa79f80b36dad2b923d58de600c5c2.jpg
 
3. Порядок сборки.

После того, как напечатаны все детали генератора, сперва собирается составной ротор. Обращаем внимание на правильность сборки магнитов.
Далее, вставляем вал в ротор. После этого, ставим ротор в держатель катушек статора. Это облегчит сборку статора и формовку катушек.
Формовка катушек не есть сложная задача, но требует приложения физической силы, так что пришлось напрячься.
(Исходим из того, что катушки вы уже намотали и обвили фторопластовой лентой)

0f68f9a604948c1d23c99fc58067c6ff.jpg

После этого, ставим подшипники на вал, статорные ограничители и одеваем корпусные детали-сначала центральную часть, а потом верхнюю и нижнюю крышки.
Генератор готов!

7987b77f458973de6e9efff45fe59e8d.jpg
 
Все файлы для печати вы найдете на моей странице. Если есть вопросы - милости просим. Но сначала - к Амперу и Эрстеду. :D


Автор TanyaAkinora

--------------------------------
Прим.ред.
Кого заинтересовала тема, рекомендую также заглянуть по ссылке на источник. Там в комментариях к статье достаточно много интересных дополнений.





Реклама:





Это статья с сайта: Всё о мобильной энергии - солнечные батареи и другая электроника для туристов
http://www.mobipower.ru

URL этой статьи:
http://www.mobipower.ru/modules.php?name=News&file=article&sid=598