Как сделать ветряк из мотор колеса. Ветрогенератор из мотор колеса. Из ферритовых магнитов

Многие компании изготавливают ветрогенераторы с винтовыми пропеллерными двигателями. Это позволяет им достигать КПД (коэффициента полезного действия) до 45-50%. Это очень даже неплохо! Но если вы впервые решили изготовить свой собственный ветрогенератор, то вам стоит приступить к более упрощенному варианту. Своими руками в первый раз можно изготовить ветрогенератор из мотор колес. Вот иллюстрация конечного варианта:

Какова цель создания ветрогенератора

Если вы катаетесь на электровелосипеде, то знаете, что вам необходим мотор с мощностью от 500 до 1000 Вт. Съезжая с крутых горок, мотор автоматически подзаряжает батарею. И если у вас возникла идея получить свой генератор электроэнергии, то эту часть (мотор колесо) можно повторно использовать для создания без значительной переделки.

Такой ветряк может идти наряду с заводскими генераторами, выдавая ток и заряжая батарею даже при малых оборотах.

Этапы изготовления ветрогенератора из мотор колеса

1. Подбор двигателя. В нашем случае – это мотор колесо. Стоит учитывать все параметры (Ватт, вольт, обороты в минуту).
2. Делаем лопасти! Вы можете подобрать материал для изготовления – дерево (нуждается в покраске и лакировании), стеклоткань (очень долгий и кропотливый процесс) , или пвх-труба (наиболее простой вариант).
3. Изготовляем Хаб (место соединения деталей, на котором делаем отверстия для крепления в соответствии с количеством лопастей).
4. Поворотный механизм (желательно, чтобы материал был – сталь, тогда ваш ветрогенератор выдержит любую непогоду).
5. Покупаем контроллер, который будем измерять нашу мощность. (можно взять контроллер от автомобиля).

Если вы хотите, чтобы ветрогенератор работал качественно и продолжительно, то нужна вертикальная конструкция – ротор Савониуса. Он состоит из двух полуцилиндрических лопастей и перекрытия, из которых и получаются оси вращения ротора. Ротор Савониуса работает с небольшой скоростью вращения, ориентируются всегда по ветру, практически не зависим от турбулентности. В кооперациями с лопастями и потоками воздуха, эффективность ротора увеличивается.

Особенности ветрогенератора, созданного своими руками

1. Подача тока осуществляется сразу после установки (даже если скорость ветра 1-2 м/с).
2. Скорость вращения нашего ветрогенератора – равно пропорциональна скорости вращения.
3. Можно уменьшать мощность, используя обмотки (их нужно закоротить).
4. И увеличивать – эти же обмотки просто доподключить.
5. Как показывает практика, чаще всего обмотки соединяются по схеме «звезда», а на стандартном мотор колесе представляет такое соединение по схеме «треугольник». Учтите этот нюанс. Лучше вовремя доделать, тогда работа будет производится качественнее.
6. Ветрогенераторы могут давать различную мощность. Это зависит от изначального веса мотор колес. Вес 4-6 кг дают 500-1000Вт и КПД около 80%, 8-10 кг- 1500-2000 Вт, вес больше 20 кг – 8000 Вт.

Если вы всерьез задумались об изготовлении мотор колеса, то наш интернет магазин Sporte предлагает альтернативный вариант для каждого. Мощный ветрогенератор можно сделать из мотор колеса 48V1000W заднего,

Также вам понадобится найти некоторый металлолом, чтобы изготовить мачту, сделать основание и так далее. Рассмотрим эту тему более подробно.

Материалы и инструменты, который использовал автор для изготовления ветряка:

Материалы:
- кусок ПВХ-трубы;
- металлические пластины;
- тонкая оцинкованная листовая сталь;
- гайки, болты;
- подшипники;
- кусок металлической трубки (для изготовления корпуса подшипников);
- металлические хомуты (3 штуки);
- бумага, маркер, ножницы (для изготовления шаблона);
- клей;
- стальной уголок;
- труба квадратного сечения (мачта);
- колесико от тележки;
- динамо-машина (или моторчик постоянного тока);
- ведущая и ведомая звездочка, цепь (от велосипеда).

Инструменты:
- ножницы;
-
- отвертка;
- плоскогубцы;
-
- мультиметр;
- гаечные ключи и другие мелочи.

Процесс изготовления ветряка:

Шаг первый. Начнем с лопастей
Лопасти автор делает из куска ПВХ-трубы. Первым делом нужно будет изготовить шаблон из бумаги, а затем вырезать ножницами. Прикладываем шаблон к трубе и вырезаем лопасти. Каждая новая лопасть вырезается одна за другой, в итоге получается мало отбросов. Резать трубу удобно при помощи .

Установите динамо-машину в хомут, а на вал установите звездочку небольшого диаметра. Это позволит получить достаточно высокие обороты генератора при относительно небольших оборотах винта. Вот и все, отрежьте до нужных размеров и поставьте цепь.

• переделать асинхронный двигатель, установив на ротор постоянный неодимовые магниты
• переделать генератор от автомобиля на постоянные магниты, таким образом избавится от обмотки возбуждения, которую нужно было неплохо кормить (для сравнения: КПД генератора с постоянными магнитами 0,8, аналогичного с обмоткой возбуждения - 0,6).
• Найти готовый двигатель с постоянными, желательно неодимовыми, магнитами. Почему именно неодимовыми, спросите вы, ведь двигателей с ферритовыми магнитами больше. Все просто: практически все двигатели с ферритом рассчитаны на большие обороты, минимум, что я находил - 1500 об/мин, 36 вольт. Это значит - конструкция ветрогенератора усложняется редуктором, который будет снижать общий КПД всего изделия и усложнит конструкцию, а также затраты на эксплуатацию, короче сплошной гемор.

• Лопасти из дерева - неплохие, но трудоемкие в изготовлении, требуют обслуживания (покраска, лакировка)
• Лопасти из композитных материалов (стеклоткань и эпоксидка) - трудоёмкое изготовление
• Лопасти из ПВХ-трубы - просты в изготовлении, не требуют обслуживания

Длина лопасти из трубы примерно рассчитывается так: длина лопасти = диаметр трубы * 5 . Можно, конечно, сделать и длиннее, но их будет очень сильно выгибать на сильном ветре. Делите окружность трубы по диаметру на 4-ре равные части, потом по длине трубы разрезаете, и у вас получится 4-ре заготовки. Затем с одного края отмечаете 30-35 мм и проводите линию к углу другого края заготовки, отрезаете лишнее. Все лопасть готова, с остальными проделываем те же операции, и у вас получаются 4 прекрасные лопасти. Далее шлифуем углы для лучшей аэродинамики.

Изготовления узла крепления лопастей (Хаба)

Я его изготовил из пластины толщиной 1,5-2мм. Вырезаем круг и размечаем его на 5 равных частей. Сверлим отверстия для болтов, которые будут крепить лопасти, и хаб к мотор колесу.

Поворотный механиз и крепления для мк

В коммерческих ветрогенераторах чаще всего используют винтовые пропеллерные двигатели - у них максимальный КПД, доходящий до 49%. Это весомое преимущество, и свой третий или четвертый по счету ветряк вы можете попытаться изготовить по пропелерной схеме - но винтовые двигатели значительно сложнее изготовить, поэтому если вы хотите сделать свой первый самодельный ветрогенератор, т.е. не покупать готовый, а именно сделать ветрогенератор своими руками, лучше начать с классических конструкций на роторном двигателе, выглядит она так:

Однако не стоит думать, что необходимо поднять ветряк как можно выше любой ценой - на самом деле скорость ветра пропорциональна корню седьмой степени от высоты - выгода не большая, но с точки зрения монтажа это весьма существенно!

Один только плюс - если ветро энергетическая установка (ВЭУ) высоко поднятая над землей, то она будет выполнять функцию молниеотвода, а это для сельской местности бывает полезно.

До недавнего времени главной проблемой в строительстве ветрогенераторов являлся выбор (или самостоятельная постройка) генератора электрического тока, подключаемого к шкиву ветрогенератора - всегда легче использовать готовую конструкцию, чем собирать и наматывать обмотки самостоятельно.

И все поменялось с появлением мотор-колес для электровелосипедов и электроскутеров - это идеальные генераторы для домашней ветроэнергетики! В терминах ветроэнергетики правильнее всего принимать мотор колесо за "многополюсной тихоходный генератор", посмотрим, как оно устроено, самое простое и дешевое мотор-колесо для электровелосипеда:

Как мы видим, в зависимости от конструкции, это от 30 до 50 ниодимовых магнита, закрепленных на вращающемся статоре и неподвижный ротор с тремя независимыми обмотками. Каждая обмотка намотана 4-9 параллельно соединенными (для лучшего заполнения паза) проводами, суммарный диаметр около 3-4мм. Посмотрим, что стоит отметить особо важным для самостоятельного строительства ветрогенератора из мотор-колеса?

1.В режиме генератора, любое мотор колесо начинает выдавать ток сразу же, "с пол оборота!"

2.Выдаваемое напряжение пропорционально скорости вращения - учитывайте это при выборе контроллера.

3.Снимаемую мощность можно увеличить, подключая дополнительные обмотки!

4.Можно затормозить мотор-колесо закоротив обмотки между собой - с обмотками ничего страшного не случится, электротормоза такой конструкции давно используются на электровелосипедах и электроскутерах.

5.Внутри мотор-колеса для электровелосипеда обмотки чаще бывают соединены по схеме "звезда". А мотор колеса для скутеров и, особенно, мотор колеса для электросамокатов имеют соединение обмоток по схеме "треугольник" - имейте в виду это при конструировании! Хотя, залезть в мотор-колесо и перепаять обмотки не представляет никакого труда, все эти мотор колеса очень легко открываются!

6.Мотор колеса отличаются по весу и условно делятся на три класса: 4.5-6кг имеют паспортную мощность около 600 - 1000 вт, в случае их использования по назначению, и КПД порядка 85%.
Мотор-колеса весом от 8 до 10 кг мощностью около 1500 - 2000 ватт. И самые мощные, до 24 кг включительно, рассчитаны на мощность до 8000 ватт.

7.Цена на голое мотор колесо (т.е. в комплекте нет ничего кроме самого мотор колеса), которое имеется в наличии.

8.Максимальные обороты мотор-колес при эксплуатации по прямому назначению - от 200 до 400 оборотов в минуту.

Теперь поговорим о конструкциях роторов для ветряков с мотор-колесом. Естественно, конструкция их может быть абсолютно любая, никаких ограничений нет. Но, какие-то подходят лучше и считаются проще для самостоятельно изготовления своего первого ветрогенератора. Абсолютным лидером тут являются вертикальные конструкции с ротором Савониуса. Этот тип конструкции очень прочен и долговечен, если построен правильно, имеет относительно небольшую скорость вращения, что важно именно в конструкции с мотор-колесом в качестве электрогенератора. Ротор Савониуса может быть легко изготовлен в домашних условиях, без возни с аэродинамическим профилем крыла и другими проблемами, связанными с изготовлением горизонтальной "пропеллерной" турбины. Более того, в отличие от турбины с горизонтальной осью, ротор Савониуса всегда ориентирован по ветру, и не сильно зависит от турбулентности, что иногда бывает сильным подспорьем.
К недостатком роторов Савониса (а их достаточное количество) обычно относят их низкий КПД, всего порядка 15%. К счастью, для конструкций с мотор-колесов наиболее подходит самый эффективный вид ротора Савониуса.

Он не только имеет аэродинамическое преимущество, так как воздушные потоки отклоняются лопастями два раза, но лопасти еще имеют некоторый аэродинамический профиль. Когда на лопасти находит поток воздуха, создается небольшая подъемная сила и, следовательно, эффективность ротора повышается. Реальные конструкции на таком профиле начинают движение при ветре, который лицом не ощущается…

СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЯ МОТОР-КОЛЕСА

Здравствуйте. Наверное у каждого самодельщика возникает желание попробовать себя в альтернативной энергетике, вот и у меня проснулось такое желание. На самом деле еще много лет назад мечтал построить свой ветрогенератор, но никак не было не финансов, не времени. А вот недавно шарился по Youtobe и увидел самодельный ветрогенератор из мотор колеса гироскутера, собранный моим земляком(видео добавлю в конце статьи). Мотор колеса на магнитах идеальный вариант для построения маломощных генераторов, подумал я, и принялся искать свои варианты
Новые мотор колеса стоят очень дорого, а вот б/у колеса почти ничего не стоят. Зашел я на Авито и нашел два колеса. Одно 6,5 дюймов приобрел за 800 рублей вместе с доставкой Почты России из Евпатории, а второе 10 дюймов мне подарил для опытов Николай из Краснодарского края, за что ему большее спасибо.
Первым ко мне пришло мотор колесо 10 дюймов мощностью 350Вт. Колесо уже непригодно для гироскутера, так как какая то белая пыль внутри обода съела в двух местах алюминий до дыр, а вот для ветрогенератора в самый раз. Вот такое десяти дюймовое колесо

Под крышкой статор с 27 обмотками и 30 полюсами на неодимовых магнитах, крышка крепиться на 6 болтах М6


Пора и к основанию ветряка перейти. Из уголка 40*40*3 был сварен квадрат. С лицевой стороны сверху был приложен еще один кусок уголка с прорезью под вал мотор колеса. В раме и этом уголке были просверлены отверстия 10,5 мм для болтов М10


Таким образом было зажато мотор колесо. Пробовал провернуть в сторону колесо, но ничего не вышло.

Мотор колесо закреплено очень надежно. Естественно под гайками М10 стоят гровера


Основа рамы готова и надо продумать хвост с защитой от боковых порывов. Была взята метровая труба, в хвостовой части прорезанная вдоль, для крепления лопасти хвоста, а с передней стороны вертикально приварена п-образная деталь из 4 мм полоски метала


Теперь к основной раме с хвостовой стороны посередине вертикально приварена трубка длинной подобранная под п-образную деталь. Рама соединена с хвостом металлической шпилькой


Далее к раме приварил У-образную деталь, на краю которой просверлил отверстие для пружины. На трубе хвоста приварил болт М6 для крепления той же пружины. Эта пружина нужна для складывания хвоста при сильном порыве бокового ветра, ветряк таким способом плавно поворачивается за ветром и нагрузка на мачту намного меньше. Да и меньше нагрузка на сами лопасти


Немного подробней место крепления хвоста и основной рамы


В принципе рама готова и перейду к лопастям и их креплению к мотор колесу от гироскутера. Переходник крепления был вырезан из листового метал 0,8мм. Для точной разметке пришлось вспомнить основы геометрии. На листочке А4 циркулем нанес окружность, вписал в него равносторонний треугольник и через центр окружности и вершины треугольника провел лучи. В итоге получилась вот такая деталь. Чертеж на заготовке неверный, так что не обращайте внимания.


Теперь пора сделать лопасти. Был вырезан кусок 160 кусок канализационной трубы, проведены три параллельные линии. Первую линию хорошо проводить по маркировке трубы, а дальше разделить на три равные части и провести еще две линии. Лекало использовал из уже готовых расчетов с сайта Е-Veterok
Для просмотра нажмите на картинку

Вот такое лекало для 5 метрового ветра на 318 оборотов в минуту, именно на таких оборотах по расчету начинается зарядка АКБ

Приклеил лекало к трубе и перенес рисунок

Далее болгаркой вырезал лопасти

В гараже за столом не удалось проверить центровку, в виду отсутствия места. Для проверки центровки забил метровый штырь в землю и закрепил всю конструкцию

На удивление очень сбалансированная получилась конструкция. Далее я придумал поворотный механизм из старого газоновского генератора и установил все на четырех метровую мачту и так увлекся своим делом забыл сфотографировать что да как, но это не страшно потому что все пришлось переделать.
Во первых 0,8 мм метала не хватило даже на 5м/с ветер и лопасти согнулись уже на вторые сутки, а так же хвост был очень тяжевый и перевешивал всю конструкцию, что усложняло поворот ветряка за ветром. Эх опять все это разбирать, но да ладно

Как и сказал для поворотного механизма использовал генератор от газона. Под крышку установил диодный мост на 40А, хорошо заизолировал его от рамы с помощью термоусадочной трубки и пластинок текстолита. Так что напряжение будет приходить по двум проводам уже выпрямленное

С вала были срезаны короны ротора, удаленна обмотка и железная болванка. Сами зубья на которых держался ротор были сточены, что бы подшипник можно было посадить ниже. Остались только токосъемные кольца. Вместо родных болтов М4 выли рассверлены отверстия для М6 и в местах, где болт не влазил, болгаркой стачивалось ребро, иногда до дыр

Снимать напряжение буду через токосъемные щетки


Как сказал переходник 0,8мм толщиной не справлялся и пришлось вырезать такой же и сложить их вместе. Переходник крепиться к колесу по бортику болтами М4 в 9 точках, по три на сторону. Три болта из них крепят повторно лопасть. Лопасти прикручены к переходнику болтами М6 по три штуки на лопасть, плюс М4 через бортик колеса



С лицевой стороны усилил крепление полоской 3 мм метала

Снизу к раме прикрутилась передняя крышка генератора. В валу были проточены продольные желобки для протяжки кабелей.

А вот так выглядит все внутри

Общий вид ветряка. Как видно по итогу укоротил хвост в два раза, а лопасть хвоста увеличил в полтора раза и ветряк нормально сбалансирован




Ну а теперь все покрашено и на ветряк установлен кожух из листа оцинковки

Поднял все на 4 метровую мачту. На дисплее почти 28В на холостом ходу при 5м\с


На дисплее 42В на холостом ходу при 5м\с с небольшим порывом

А вот так он выглядит на временной мачте

Пока ветряк не используется, провода закорочены. Такой типа тормоз, обороты на ветру 5м/c около 40 в минуту. Надо собирать контролер, который будет ограничивать напряжение до 14,4В для зарядки аккумулятора, но нет мощных полевых транзисторов. Транзисторы уже заказал с Китая и где то через 3-4 неделю буду все подключать и снимать на что способен этот маленький ветрячок из мотор колеса гироскутера. Что бы узнать что будет дальше, подписывайтесь на обновления в