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!