Сделай сам: собираю аксиальный генератор своими руками

В последнее время во всем мире просматривается явный тренд на использование «чистой» энергии. Решил внести свои «три копейки» в это движение и изготовил ветряк, чтобы без ущерба для природы можно было подзаряжать аккумуляторы. Тщательно изучил этот вопрос в интернете и решил, что больше всего для решения этой задачи подходит аксиальный генератор, собранный на основе неодимовых магнитов.

Подготовительный этап

Чтобы собрать генератор аксиального типа мне пришлось:

• найти автомобильную ступицу с тормозными дисками;
• заказать в интернет-магазине неодимовые магниты (25х8х4 мм);
• купить медный эмальпровод;
• приготовить эпоксидную смолу, стеклоткань, вазелин и фанеру;
• запастись металлической трубой, листовым металлом и металлопрофилем (для рамы и мачты);
• отыскать ПВХ-трубу диаметром 160 мм для лопастей.

Совет! Магниты лучше использовать прямоугольной формы, чтобы провод в катушках при выработке энергии работал эффективнее за счет увеличения площади магнитного поля. При этом количество магнитов зависит от числа катушек и способа их подключения.

После того, как материалы для изготовления всех элементов будущей конструкции были собраны, я разобрал автомобильную ступицу для того, чтобы очистить ее от грязи, ржавчины, а также смазать все подшипники и проверить их на работоспособность.

Сборка ротора

Изначально мне показалось, что это один из самых простых этапов, предусматривающих изготовление аксиального генератора своими руками. Казалось бы, совсем несложно приклеить на диск 20 неодимовых магнитов. Однако в ходе этого процесса необходимо учитывать их полярность и устанавливать строго на отведенное место.

Поэтому сначала я изготовил из бумаги шаблон, сделал маркером отметки о полярности на поверхности каждого магнита, и начал приклеивать их на диск при помощи суперклея, строго соблюдая пропорцию четыре полюса на три катушки, так как решил сделать трехфазный генератор. При использовании однофазной схемы магниты располагаются попарно, чередуясь полюсами.

Выбор трехфазного генератора был обусловлен тем, что такая схема по эффективности может до 50 % превосходить однофазный генератор. Кроме того, такой ветряк практически избавлен от вибраций и надоедливого шума. Поэтому единственным недостатком этой схемы является относительное усложнение сборки, что в этом случае не является критичным.

После того, как магниты были приклеены, я обмотал края диска несколькими слоями скотча и закрыл центральное отверстие кругом из фанеры. Получилась своеобразная форма с бортиками, которая была осторожно залита эпоксидной смолой. В качестве наполнителя был использован обыкновенный тальк (детская присыпка).

Примечание! Во время заливки рекомендую внимательно наблюдать за положением магнитов, которые должны занимать строго отведенные им места.

Осталось дождаться того момента, когда эпоксидка затвердеет. Это время можно с успехом потратить на подготовку к изготовлению статора.

Расчет и особенности намотки катушек

Новоявленные «кулибины» редко задумываются о том, как важны расчеты, чтобы аксиальный генератор для ветряка низкооборотистый работал с максимальной отдачей. Я в принципе не являюсь особым исключением. Поэтому при расчетах воспользовался чужим опытом, благодаря которому стало понятно, что тихоходный генератор будет способен заряжать 12-вольтовый аккумулятор при 100-120 оборотах винта при наличии во всех статорных катушках от 1000 до 1200 витков эмальпровода.

Совет! Провод рекомендуется использовать как можно толще, чтобы максимально снизить сопротивление. В моем случае – это было 1,5 мм.

Для намотки катушек был применен самодельный станок, так как сделать качественно такую работу вручную практически невозможно. В результате получились обмотки эллипсоидной формы, внутренние отверстия которых были чуть больше ширины магнитов, чтобы более эффективно использовать лобные части катушек.

Сборка статора

Для начала мне пришлось создать из фанеры форму с крышкой и болтами в «ушах» статора для отливки главной детали своей самоделки. Далее я действовал по следующей схеме:

• уложил на дно формы стеклоткань;
• обработал все вазелином;
• разложил катушки и вывел концы проводов за пределы формы;
• залил эпоксидку с наполнителем из талька;
• накрыл катушки сверху слоем стеклоткани;
• закрыл форму крышкой и затянул болты, сделав своеобразный пресс.

Внимание! Толщина статора должна быть равна толщине магнитов, используемых для создания ветряка.

После того, как эпоксидная смола затвердела, разобрал форму, убедился в отсутствии трещин, распаял концы катушек «звездочкой» и приступил к окончательной сборке конструкции. По окончании работ были проведены испытания, во время которых выяснилось, что самодельный генератор даже при ручном вращении выдает напряжение до 40 В при силе тока до 10 А.

Изготовление винта

Лопасти для винта я вырезал из ПВХ-трубы диаметром 160 мм по чертежам, которые обнаружил в интернете. При этом нужно понимать, что малейшая неточность мгновенно отразиться на эффективности всей констукции. Лично я выбрал схему с 5-ю лопастями, но трехлопастной вариант будет также эффективен, особенно в местности с сильными ветрами.

Пара советов по установке вышки под ветряк

Аксиальный генератор своими руками собирать довольно сложно. Поэтому будет обидно, если эта достаточно тяжелая конструкция рухнет на землю при первом порыве ветра. Чтобы этого не произошло нужно сделать следующее:

• изготовить крепление из металла для подъема и опускания ветряка;
• выкопать яму и установить самодельное крепление;
• залить конструкцию бетоном;
• закрепить ветрогенератор на одном конце 6-метровой трубы;
• поднять мачту и закрепить ее при помощи распорок.

Делать мачту ниже 6 метров в подавляющем большинстве случаев не имеет смысла, так как только на такой высоте, практически на всей территории России, регулярно циркулируют ветра, силы которых будет достаточно для эффективной работы ветряка.

Можно ли увеличить мощность самодельного ветрогенератора

Тщательно изучил этот вопрос и пришел к выводу, что уже собрнный аксиальный генератор можно модернизировать двумя путями:

• использовать дополнительные магниты (наклеить их на уже существующий слой);
• установить в катушки металлические сердечники (можно использовать пластины от трансформаторов).

Тут стоит заметить, что изначально я хотел собрать аксиальный генератор совсем по другой схеме. Однако из-за отсутствия токарного станка пришлось отказаться от более сложного варианта, представлено в этом видеоролике

Что в итоге...

В целом я доволен своей самоделкой. При минимальных вложениях (а у некоторых подходящие детали и вовсе могут быть где-нибудь в гараже) получилось сделать достаточно полезную в хозяйстве вещь. Кстати, как показали испытания, в работу генератор включается уже при силе ветра всего в 2 м/с.