製作一個手搖發電機

2020-12-06 電子發燒友

製作一個手搖發電機

姚遠香 發表於 2019-03-26 15:30:51

　　這個手搖發電機在製作的時候並沒有拍照製作過程，所以過程就基本省略了，但是畢竟是個模型製作並不複雜，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並且能夠沿著某些方向運動，就可以產生出電力了。

　　由於很多年前製作的，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，所以灰塵並沒有完全清理乾淨就直接拍照了，大家包涵不要嫌棄圖片髒亂就行了，當初製作是為了給補習班的00後們看的，所以都是用手邊能搜集到的廢棄物製作，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，由於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製作的，這種磁體價格便宜不過磁場強度只有0.4特斯拉左右，如果有的小夥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鬆軟的松木製作的，這裡包括搖把也是木製的，如果採用其它材料也無妨。

　　雖然在地下室雜物堆裡「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採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採用滑環輸電的弊端，大功率的發電機如果採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，但是它可比發現君製作的手搖發電機模型複雜的多。這種發電機的發電過程大致是這樣的：首先磁抓（抓極）是磁鋼製作的它帶有強度在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，但是經過整流後的直流電經過電刷-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並且穩定輸出，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「複式自勵」發電機，這也是發電廠採用的方法。

　　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，大家可想像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，並且嚴格按照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。

　　其實製作一臺手搖發電機並不難，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，再製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，發揮想像結構不限只要能發電就行了！

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