ネオジウム磁石 → ネオジム磁石

　今まで散々言ってきた「ネオジウム」　実は正式には「ネオジム」が正解のようです。
これからは　ネオジム磁石で行かせていただきます。

まずは　古いHDDでございます
解体するとネオジム磁石が２個一組で出てきます。今までの分を取っておきました。
　この磁石は極性が面に対して横方向にあります、下の磁石はいつもの丸いやつですが　これは面の表裏にNS極性があります。

これを
こんな感じに並べると　発電機のロータになりそうじゃありませんか？

これだと　ローターの磁石を乗せる部分は鉄板とか磁性体でなくても良くなるので　軽い素材が使える？　
　ってことは　慣性重量が少ないので立ち上がりの鋭い　小型高回転型発電機に向いているかも？

新型ジャイロミル またまたお蔵入り

　屋根裏倉庫の片隅でございます。
以前に活躍した物　そーでもない物　色々でございます。
　その中に加わっていますよ　アノ新型ジャイロミル！！

　どやって実験しても周速比は１前後　ねじれが決まっているので直径を変えることも出来ず　・　・　・

　一番の原因は抵抗の大きさでしょうか　飛行機でも風車でも　翼端抵抗の処理が課題となりますが　コノ風車は翼端だらけでございます。

　探してみたらこんな物がありました
Helical Turbine　　無段階にねじれたジャイロミルのようです。

　どーやらよその国にもおなじよーなこと考えてる人が居たようです。
　自分には　こんな３次元的な形を作り出すアイディアがないので　コノ企画はこれで終りましょう。　　　一定の結果も得られたし！

　今度は　振動周期の具合とか　制動とかを考えてみようかな。

直径の大きな風車でも作ってみようか！

　

最終的にジャイロミル風になれば？

　ブレードを固定するため　木片で作った終端を接着して　ひとまず実験用のブレードが出来ました。
　下から上まで90度ねじれています。
　ジャイロミル風車は　振動がすごいんです。
販売しているメーカーさんたちの情報では　そのことには一切触れてはいません。
　自分でも振動を減らすため　翼枚数を増やしてみましたが　プロペラ風車と同様で　トルクは多少増えるものの　抵抗が増え回転数が下がって使い物にはなりません。
　そこで　90度翼をねじって4枚にすれば　常に翼のどこかが風を捉え　振動が抑えられる？

って　感じの発想です。

ジャイロミル用なんですけど

　な～～んか　鮭の切り身みたいのがたくさん。
　ちなみに　鮭の本場北海道では　鮭のことを”シャケ”なんて云う人はいません,当然「サケ」です。
　それから　昆布（こんぶ）を”オコブ”なんて云う人もいませんのでご注意ください。

　切り身の前縁を合わせ後縁側に18度の角度で張り合わせます。

名付けて　ガンダムエピオン

（わかる人にだけわかっていただければ・・・）

久々に発泡スチロールの加工

　2年ほどつかってなかった熱戦カッター　
　解りにくいですか？　作業台に穴が開いていてニクロム線が貫通しています。　その両端にクリップコードで電流を流します。
素材は以前作って屋根裏倉庫に眠っていた　Ｅ４７３ジャイロミル　のブレードでございます。
　当て物をして斜め45度高さ60ｍｍでスライス。

　しばらく使ってないので具合のイイとこの電流値を探しながら一定の速度で切っていきます。

今日は切るだけにしておきます。

逸材入手！！

　いつものように　イタダキ物です！　コレはもう　自分のところに来るべくして来たものでございます。
　このコイル　なにやらポンプの類を解体したら　出てきたそうでございます！。
　このボビンに巻かれた美しい色はばばゆい限りでございます。
　線径は1.0mmで屋根裏工場では扱ったことの無い太さ。

　この線でコイルを巻くとなると　１００W級の発電機も夢ではなくなるでしょう。
　しかし　回転数を稼がなくてはいけないので　直径寸法を今までより極力小さくして　・　・　・　・　・　
　もしかして　機械的に増速機構とか？

もすこし暖かくなるまで　構想を練り上げることにしましょう。

オーバーホール（3）

　バランス取りが終って前側のカバーをつけ整流回路を繋いだところです。
　これからのシーズンはコンスタントに強い風が吹くので　整流回路は3相2倍圧でございます。
　 ケースから主軸が出ている穴。
　一見ココから雨水が入りそうに思いますが　そんなことはまったく有りません。
　何で水が入らないのか不思議です。
とにかく水が入らないので　何も対策をしていません。

オーバーホール（２）

　特に見せる必要もありませんが、ステータ板の裏面。
やっぱり磁石が擦った痕があります。
　キズ自体はごく浅くステータ板の歪みも無く　エポキシ樹脂の劣化も無いようなので　このまま使うことにします。
　がたつきの激しくなったベアリングをばらしてみました。
　さびは無く　グリスも十分にありますが　やはりボールは遊んでいます。
　まだまだ寿命では有りませんが、買っても200円くらいだし（買い置きもあるし）ばらしたついでだし、元にも戻らないので　2個とも交換です。
　さて主軸をステンレスボルトにして組み上げたトコです。
　この後少し時間を置いて　ローターのバランスを取り　ケースをかぶせます。

フラットピッチプロペラ （その後）

　新作プロペラで何日か風の強い日が続きましたが　思った通り回転数が上がりません、充電電流は確認できた数値で最大２A　納得できません。
回転バランスの悪さも一因ですが　やっぱり　外周付近は抵抗が大きいようです。
　トルクをもてあましているようならば　機械的増速で効率を上げられるでしょうが　現状の発電機とはマッチングが悪いってことで　・　・　・　
　結局こんな形で落ち着きました。
　補強に使った　アイアン雨どいの　剛性が強そうなので　根元付近は従来型よりも細くしてあります。
　経験から　根元付近はそれほど仕事量が多くないので　この方が効率が良いようです。

　今年の冬はコレで越したいが？

フラットピッチプロペラ

　いつものチョコレートブラウンの雨どいを買い直して無事完成したフラットピッチなヤツでございます。
　見た目的にトルク感はありそうだが　高回転にはならない気がします。
　前回の黒いヤツは　根元部分の補強として使っています。
　このプロペラ　外周の先端部分が重く　バランス取りが大変　ハブにウェイトを付けた位では　どうにもならずブレードを少し削って合わせています。
　この状態で　接着剤と塗料を完全に硬化させるため　４～5日置いてから　実践投入でございます。

鈍く光る黒いヤツ！

　久々の更新でございます。
　気が付けば　秋も深まり雪虫も飛び始めています、諸般の事情により山にも行けずひたすら妄想にふけっていましたが、冬も近いので　予備の風車を造ることにしました。

　今回は　高トルクらしい？フラットピッチプロペラ。

その前に　材料調達！。

　いつもの”雨どい”を購入すべくホームセンターへ行くと　いつもの色の他につや消しの黒があり即決！！

　んで　屋根裏工場で加工に入ったんですが　なんか変！　やたら切り難い。
　いつも通りPカッターでスパスパ切れない。
　何度か刃を変えてもダメだ。
　そこでその材料をよく観ると　・　・　・　
　何やら　書いてます　”アイアン”　？？？　Fe？　？？

　どうやら　”鉄”　を匂わせるよーな。

無理やり切った断面を見るとなんか金属的な光具合で・　。　・　。

　こんな加工しにくい素材は自分の流儀に反する！　

　またまた　車を走らせ　別のホームセンターで　従来の雨どいを買ってきました。

やれやれ。

Heavy duty（２）

　ケーシングは穴だらけなので交換　一応保険のため下側に排水穴を設けました。
　発電機は多少のカビはあったがふき取り主軸以外のボルトを交換。
　M10ナットと細かなビスはステンレスに交換。
　整流回路は　3相2倍圧回路。尻尾はステンレスパイプなのでそのまま流用。

　あと何年耐えられるか？　
最近変えた新しい携帯電話で　回転中を撮ったらこんなんなりました、面白いんで載せときました。

Heavy duty

　久々に何もすることが無いヒマな日曜日　気が向いたので屋根に登ってみましょう。

その前に。

　　　祝！一年間メンテナンスフリー達成！！

　昨年5月新型風車に交換後　風車の破損トラブル無し、その後8月に断線トラブルが有って以来　何のトラブルも有りません　台風にも　厳寒のブリザードにも耐え切ったのです。
　出来の悪い高価な市販品を完全に上回っているでしょう。
様子を見てみましょう。
　予想はしていましたが激しくサビています。
　主軸のサビが特に酷く　ナットが固着していました。
　降ろして本格的に内部を点検する必要がありそうです。
その前に台座ですが。
　単管とベースの間に入れていた塩ビのブッシュが擦り切れてなくなっていました。新たに塩ビ板を入れ摺動部にグリスを満たしておきます、この部分は2ヶ月ペースでの給油が必要と思われます（冬場は勘弁）。

　風車を見てみましょう。

　ハブには大きな損傷はありません　ビスは錆びていますがこのままにしておきます（バランス取りが面倒なので）。
　ブレードには細かいキズが無数にあります。
　空気中のごみや砂が当った傷と思われます。
　今まで一年以上耐えたブレードが無かったので解りませんでしたが　ブレードには回転方向つまり中心から同心円状にキズが入ると予想していました　しかし実際は中心から放射状に付いています。
　傷の方向に空気が流れているとすれば。風車前面の圧力の高い空気のほとんどが　後ろに抜けずに風車の外周側に逃げているような気がします。

　？・　・　・　っとすれば？　風車の先端に前向きのウイングレットを付ければ効率が上がるかも？

　んだとすれば　今現在旅客機に付いているウイングレットは下向きのほうがいいんじゃないのか？（見た目は悪そうだけど）。

新型発電機（13)

ナントカ本体が完成したけど　結線が納得できるまで手間取りまして。

　データを取ったんですが　ワケあって画像として表示できません　ここ　を参照してください。

　発電機の性能ですが　直列コイル時は50rpmそこそこで12.7ｖ（カットイン）に達し　700rpm空転時には１９０Vを発生します。
　データはバッテリにつないで測定した物で60rpm付近から充電を始め350rpmあたりで電流値が頭打ち　電圧増加分だけ徐々に増える感じです。
　並列コイルでは　120rpmで充電開始で200rpmを超えると直列コイルよりも電流が大きくなります。
　800rpm付近で頭打ちが予想されます。それ以上の回転数は現実的ではないのでやめときました。

　ほぼ計算通りですね　200rpmまでは直列コイル　それ以上は並列コイルが有効ってことですね。
　ジャイロミルに組合わせるとすれば実績から発電負荷をかけて周速比２で　風速２ｍでカットインを目指すなら　直径1270mmの風車で丁度でしょう　翼長は　・　・　・　めんどくさいので今度ゆっくり考えよう。

新型発電機（12)

　何度か実験したけど　並列回路の具合が悪いので、ブリッジを2つ使った回路を考えてみましょう。
　っで　こんな感じですがコンデンサは各ブリッジのすぐ後に1個ずつ使ったほうがイイのかな？。
　でも　充電電圧に達すればバッテリが巨大なコンデンサの役割のするので　まるっきり無くでも問題ないでしょう。
　しかしコレでは思ったより効率が悪そうだ。
　直列時の相間の直流抵抗は20.8Ωで意外と大きい　充電電圧が14.5Vまで上がっても0.7Aしか流れない　ダイオードの損失を加えれば１０W手前でで頭打ちになるでしょう。
　並列時は相間抵抗が5.1Ω　同様の計算だと４０W前後か～コイルを多く巻いた低回転型発電機の宿命か！

新型発電機（11）

　一応　・　・　・　・　できたんですぅ～　完成したんですが　・　・　・　
　おおまかにギャップ調整してスイッチをハーネスで接続して　回してみたんですが　。
　直列回路は思った通りなのに　並列回路がなんが変　手で回すとやたら重い。

　妄想的にウッスラ考えると　交流のままの並列回路は互いのコイルを　負荷と勘違いしているらしい。
　大方の予想通りでありました。

　やっぱり　整流してから直並列を切り替えなければ　ダメみたい　ダイオードのVf損失が増えるが　いたし方ございません。

新型発電機（10）

私　やってしまいました！
直並列の切り替え回路　いざ配線の段階で回路図がぜんぜんダメダメでした。
　別に　作る人もいるとは思えないので訂正しなくてもイイんじゃねーか？と思いましたが、ちゃんとできるトコを示しておきたいので　・　・　・　・　・　
スイッチがこの状態で直列回路　反対で並列回路になります。

新型発電機（9）

やっと　コイルの結線が終わりです　しかし配線作業はコレからが本番。
　ピンぼけ写真の左側に12本の線が出ていますが その先にスイッチを付けて直列並列の切り替え回路を構成します。
　やっつけ仕事で作った図面ですが　U　V　W　各相2つずつのコイルを直列で使うか並列で使うかを切り替えるわけです。
　図面では各相並列になっていてUVW　OUTがスター結線になっています。
　切り替えの意図は　強風が見込めない日や時間帯は高電圧を発生できる直列回路　強風がコンスタントに連続する場合は配列で内部抵抗を下げ電流をより多く取り出す事が出来るでしょう　さらに　Y△を切り替えればさらにバリエーションが広がります。

　さてっと　・　・　・　

お宝部品箱からスイッチを探そう。

新型発電機（８）

　結線作業ですが　コレがとてつもなくめんどくさいです。
　コイルから４本の線が出ています、コレが複数並列巻のバイワイヤリングコイルです。
　つまり一見１００ターン２４個のコイルですが実は５０ターンのコイルが４８個な訳です。
　この線はストリッパが使えず１本１本紙やすりで絶縁皮膜を剥いではんだ付け　ってことは９６本の線を処理しなければいけません。

　やっと半分
次回は　コイルの使い方を説明できれば良いが？

新型発電機（７）

　ステータ板の続きですが、　手作りコイルの形が一個一個微妙に違うので　コイルに番号を付け穴を罫書きジグソーで穴を開けます。
　はめ込んだとこですが　ジグソーのブレードは金工用で　背中の方をサンダーで削って細～くして使いました。
　少し　きつめにハマる位が丁度イイ感じですが大変ムズイところです。
　３０分硬化のエポキシ接着剤を流し込み　専用のプレス冶具（PP板と9mm合板）で硬くプレスして放置。
　クランプ大量動員で締め上げて硬化。
　どーです！　綺麗に平面に　コイルが埋め込まれました。
　コイルの内側にはみ出たエポは完全に硬化する前に除去しておきます　そうでないと　”ｴﾎﾟギャップ発電機”になってしまいます。

　もっとも　空気とエポキシ樹脂でどちらが発電効率がイイのか？

ワカリマセンケドネ。

操業再開

　塗装が終りました。
もともと窓枠が白だったんで　外壁をレンガ色にして　アイルランドの田舎の農家をイメージしています。

　そしていよいよ暖かくなってきたので　屋根裏工場の作業も再開してみました。

　支持部分は出来上がっています、ベアリングに給脂できるようになっています、これはほっといて　ステータ板を作りましょう。
　直径230mmのローターに合わせて型取りコイルを置いてみました。
　このコイルは新開発の厚さ2.5mm５０ｔ+５０ｔのバイワイヤリングコイルです。
　コイルの説明はあとでゆっくりってことで　今日はココまで。　

新たなバイブル

　先日　ぶらっと図書館に行ったところ　こんな本を見つけました。

　

　風車　プロペラの秘密　

　早速（１）（２）の2冊ご購入でございます。
中身が非常に濃く　実験結果のデータベースを元に理論が展開されているので　根拠が信頼できます。
　中でも興味深いのが　風車の角度に関する項目。
自分も含め　現在の風車のほとんどは　風車の先端の角度が小さく作られていますが　フラットピッチあるいは逆ピッチのほうがトルクが大きくなるというもの。

　しかし疑問点も少なくは無い、風車の性能はトルクだけではなく　仕事量であります。
つまり　回転力（トルク）×回転数＝仕事量なので　抵抗が増えて回転数が下がってしまえば　その高トルクも意味が無い　そもそもトルクを得ようとすれば翼枚数を増やせばよいし　なぜピッチにこだわるかもわからない。

　これから　何度か読み返してみよう、きっと役に立つはずだ。

新型発電機（6）

　組み直されたローターです。
　1枚鉄板が少なくなりました。ボルトに固定されている鉄板は今後　アクリル板に変更予定です。
この形状だと　ボルトに対する直角調整と　ローター全体のギャップ調整が　細かく出来ます。
　とはいっても　磁力が強く　ノギスがバンバンくっついて　正確に測れているのかちょと不安です。
　問題点はあと2つ　鉄板が薄く　磁力で曲がっているため　経時変化が気になることと　ステータをどうやって入れるか。

新型発電機（５）

 新年　明けましておめでとうございます
　

　そして　お久しぶりでございます。

　しばらくサボっていましたが　理由は強烈な肩こりとそれに伴う頭痛、家族は　”？十肩”と言って馬鹿にされていましたが　原因はおそらくメガネが合わなくなってきたこと？　自分ではそう思っています。
　んでもって　ようやく肩こりが一段落したところで　冬場に恒例のギックリ腰　。

んでっ！再開しましょう。
　ローターの間隔に合わせて作ったはずのスペーサを入れ合わせたところ、磁石がくっついてしまいました。
　この時点で4.5mmのギャップが出来るはずだったのに。磁石が強すぎて　鉄板が曲がってしまいました。　
　恐るべしネオジウム　
そして　この状態で軸を含めた重さがなんと２Kg！！、こまのように回してみると　とんでもない力が要ります。
　これは困った　今までと同様のジャイロミルでは　到底回せないだろうと　呆然とローターを眺める。

　しばらくして　ひらめいた！　写真に見るローターの一番下側の鉄板は組み方を変えると　必要なくなりそうだ。
　一番上の鉄板は　磁石の磁束は通らないので鉄でなくても良さそうだ。
　再度設計変更　また作り直しだ！　しかし屋根裏工場の気温は氷点下なので作業が厳しい。

　しばらく時間がかかりそうです。

ホントに地上最強

　まいりました　ローターの磁石が強すぎて今までの方法では組み立てられません。
　平行に近づけていっても途中でバンって写真の状態　何度やってもダメ　仕舞に　太もも内股を挟んで大声出して悶絶。

　現用のメイン発電機を組んだ時を思い出しました　ネオジウム16個ずつのローターでも汗だくの命懸け作業でした、今回はその2倍　到底自分ひとりの力ではセットできないことを悟りました。
　何か違う方法でローターを組んで大まかなギャップ調整をしておいてステータを分割して横から入れるしかなさそうな感じ？
　
ギャップ調整機構が無ければギブアップでしたね～

新型発電機（４）

　耐油塗料を積極的に使った理由が！
  下側に見えますか？　グリスニップル！。
　そうです！　今回の垂直軸風車専用発電機はメンテナンス性もちょと考慮に入れてみました。
　と　いっても　ハウジングは木製で　そのまま穴を開けてグリスを給脂しても　合板に吸い込まれてしまいますから　耐油塗料でコーティングする必要があったわけです。
　もちろん　ニップルからベアリングまでの経路もグリスが吸い込まれないように　チューブが通してあります。
　この後　もう一度　ベアリングを外し塗装し直し、ベアリングの内側のシールを外して本格的に実装されます。

新型発電機（3）

もう1個　ベアリングハウジングです。
　左の　表（上）側にはハウジングカバー。
　右の　裏（下）側はそのまま　耐油塗料で白く塗っています。
　今回は　”耐油”がミソであります。
　支持板に乗せると。
　こんな感じです、四角い板と　丸いハウジングに仕込んだ2個のベアリングで軸を支える仕組みですね。
　それと、四角い板には　ステータ板の固定するために埋め込んだ鬼目ナットが円形に8個並び　角に開いた4つの穴は発電機を固定する穴にする予定です。

新型発電機（２）

　軸の固定部分を作りましょう。
　水平軸用と垂直軸用の発電機　別に同じ物でもいいんですが、ここでどう違うか考えましょう。
　水平の場合　風向を追尾する必要があるため　小さく軽くした方が良いと思いますが、垂直は　発電機自体を固定できるので　多少重くてもかまいません。
　仕上がりの外観は水平の場合　丸いほうが抵抗も少なく見た目も良いでしょうが　垂直の場合　別にどんな形でも良いでしょう。
　特性的には　やはり垂直型は　より低回転で充電電圧に達するような　仕組みが必要でしょう。
　んでっ　今回は四角い発電機です。　もちろんローターは丸ですよ！。
　左が上面　右が下面
素材ですが　いつもは12mmシナ合板ですが　今回はちょと大型なので18mmランバーコア。
　今回は支持板1枚にしますが　現在@作ぞうさんが挑戦されている　片持ちタイプですね。
この方式は調整しやすいメリットが有りますが　ベアリングの間隔が狭いので横方向の強度が心配です、ちなみに水平軸風車に使う場合は問題無いと思います。

　

新型発電機

　風速計作りが行き詰まったので（別に急がなくてもいいし）垂直軸風車用の発電機を作ることにしました。
　まずローターですが　今までと構造を変えてみました。２重にしてギャップの微調整が出来るように考えてみました。

　直径も230mmと今までに比べるとかなり大型　コレに３２個の磁石を付け仮組みすると。

こんな感じ　問題はこの鉄板が３２個×２のネオジウム磁石の吸引力に耐えられるかどうか？

　

1年経って～

　実験やぐらの上で1年過ごした　Wホワイトサボス ですが発電機を作り直すことにしたため　解体してみましたが　ヒドイ事になってました。
　バラシ途中から　異様な匂いがしていましたが　開けてびっくり　カビだらけ！！
  サビはある程度覚悟はしていたものの　カビが全体に広がっています。
田舎の物置みたいな匂いです　ホントヒドイです。
　やはり軸の部分から水分が入っているようです。
実験的に使った鉄シールのベアリングはグリスが抜けきってカラカラ状態、垂直軸風車を使う場合いつもは　軸に傘状の覆いを付けますが手抜きをするとこうなります。

　風速計作りもどうでも良くなってきたので　また発電機を作ることにします。
　今度のは合板を塗装しましょうね。　あと～どうにか予算を捻出してステンレスボルトで・・・

よ～く回っています

　回らない風車ばかり見ているわけではありません。
　そよ風くん　と思われるこの風車　いつも良く回っています、ビルの屋上　見た目で地上25メートルほどの高さに設置　住宅街で周辺には風を遮る建物も林も無く　現在のところ風車には絶好の環境です。

　気になって調べてみたところ　このビルの1階にある店舗が　そよ風くん　の代理店になっているようです。

　他には見た事ないけど　売れてんのかなぁ？

風速計を作ろう（4）

ジャイロミル風車も何度か改良を試みたものの　なかなかウマくいきません、起動性がイマイチのジャイロミルと　コギング有りのステッピングモータは相性が良くないようです。

　取って置きのアレを使いましょう。
　ＭＩＮＩＢＬＩＴＺ3号です。
コイルがコレで小粒な割に高効率です。実践投入の出番を待っていましたが　その出番がいつになるか解らないので　風速計に使ってみましょう。　発電機とメーターの距離が遠いので電圧降下防止のため4倍圧整流です　今回は電流を稼ぐ目的ではないためさらに高倍率の整流器の方が　良いかもしれません。
　仮に直径100mm4枚サボを作り　扇風機で実験したところ　レスポンスに難ありですが　微風でも起動し　何とかなりそうな感じ。
　本格的に接着しバランス調整していると何故かバリンって割れてしまいました、真っ二つに！

　軽くて丈夫で加工しやすくて頑丈に接着出来て安く買える素材はナイモノカ？

風速計を作ろう（3）

　小さなサボニウスは　何個か作ってはみたものの　バランスとか回転数とかどーも納得いかないのでボツ。直流モータもなんかしっくりこないので　小さなステッピングモータを使うことにしました。
  モータにもともとついているピニオンは　強力にハメられているので　Ｍ１０長ナットが入る太さまで削り込みます。長ナットにはＭ４イモねじを3個使っています。
　ただ漠然と　パスタケースの底に取り付けてみました。

　試しにジヤイロミルでも作ってみましょう。

　翼は作り置きしたＥ４７４　たくさんありまーす　なぜか長さが2種類あります　1年前の記憶が定かではありません。

この翼でモータを回せるか確認のため仮組みしてみました　この翼昨年の実験で周速比2.65をたたき出した傑作です。
　直径300mm3枚翼　扇風機で送風してみると、・　・　・　自己起動出来るものの回転がなかなか上がらない。
　回転が上がりきるまでに1分もかかって　毎秒2回転周速比１にも満たない。
　翼弦長110mmで直径300mmでは回転直径が小さすぎるんでしょう、翼面積費は３０％ちょとなのでかなりトルクフルな回転を期待してましたが残念　この直径だと翼弦長50mmで6枚翼のほうが良く回りそうです。
　でもなぁ　これから翼作るのも面倒だし。

　やっぱり風杯になるのかなぁ～

回らない風車（２）

　特に回らない物を探している訳ではありません。しかし本来の仕事をしていないので非常に気になります。
　携帯電話で撮ったので見難いんですが　エアドルフィンが4機並んでいます。　スターターも動作していなくて　完全に静止しています。
　この風車に気づいたのは約2年前　この写真を撮った所には病院があり　父が2ヶ月ほど風車の見える病室に入院していました、その父は風車が勢い良く回っている姿をみたことが無いそうです。

　この風車も前回の回らない風車と同様隣の建物に風をさえぎられる場所に設置されています。
　なぜ　マストを5メートル高く出来なかったのか？　売る側は少なからず　この状況では高稼働　高効率は望めないことは解っていたはずで　購入者に説明していたことでしょう。

となると　これは施主さんの　エゴ　それとも　無知　はたまた　見栄
無知では失礼ですから　ここでは勉強不足としておきましょう。

コイル再考（２）

風力発電機専用コイル　
ずいぶん間があいてしまいましたが　気が向いてきたので　コイルを巻いてみましょう。
　使う道具と材料の全て。コイル巻棒もかいたいしたとこです。右写真の上に見える平ワッシャは瞬間接着剤で何枚か張り合わせてあり　この枚数でコイルの厚みが決まります。
　取っ手に　青ＰＰ板　ワッシャ　黄ＰＰ板　鉄板　と重ねビス止めします。

　いよいよ巻き始めますが　スピードが命です。全ての工具材料を手の届く範囲に置いておきます。　冬場は接着剤を袋等に入れて湯煎し４５度くらいに温めておきましょう、自分は夏場でも温めています。
　まず　接着剤を適量混合し青ＰＰ板の縁の部分に乗せて置きます。
手前にＰＰ板の切り欠きがあり巻き始めの線を入れ一回まいて　深く息を吸い込み　巻き始めます、　イ～チ　ニ～　サ～ン　・・・
　グリグリ巻いていくと　線が勝手に接着剤を巻き込み中心へと集まり硬化を始めます。
　望む回数巻けたら巻き始めの位置に巻き終わりの線を持っていって、再び深呼吸　この間は呼吸をしてはいけません（ホントカ？）。

　そのまま５分ほど　瞑想　接着剤を混ぜてから８～１０分ほど経過したところで”巻き棒”を解体していきます。

　少し固めの”グミ”ほどの状態になると　ほどける事は無いのでＰＰ板をパリッと剥がします。
　ＰＰ板の接着性の悪さを逆に利用しています。

　完全に硬化するまでに余分な接着剤を取り除き　ガラス版等の平らな物に置いて硬化させましょう　気になるなら平らな物に挟んで置いても良いでしょう。

　コイルの中心部分ですが　ワッシャを使っているのは理由があります　始めは　ＰＰ板で型を作っていましたが　接着剤を巻き込み　がむしゃらに巻いたコイルから外すのが非常に困難で　何個かコイルがほどけてしまいました　そんでこの方法に落ち着いています。

　今は　接着剤巻き込みで４本並列巻の技術を開発できましたが　また違う技術が出来たら　公開することにしましょう。

回らない風車

　以前　つくば市に回らない風車が設置され　問題になっていたようですが、身近にありました。
最近オープンした複合商業施設の駐車場に設置されている風力ソーラーハイブリッド電灯です。
AirBird　と書かれていますが風車そのものはZepher社のエアドルフィン　です。
盛大にオープンを知らせるアドバルーンが斜め45度に傾くほどに風が有るのに止まっています。
　あたりまえです建物よりも低い位置に設置されています。
　しかし　建物に沿って風が吹けば　風車は回りますが　そうはいきません。　この建物は南北方向に200メートル位の長さがあり西から東方向にカメラを向けて撮った写真です、函館市は季節を問わず　西風か東風がほとんどなのでこの風車は　めったに回らないでしょう。
　しかも　ソーラーパネルがカメラ方向を向いています、つまり西向きです　ばかじゃねぇの？。　
コンサルティングをしたのが　メーカーなのか代理店なのか建設業者なのかわかりませんが　ココまでお粗末だとあきれはててしまいます　しかもコレ一機じゃないんですぅ。

　数百万円が無駄になり　風力発電のイメージを傷つけ　小型風力発電の普及を妨げるでしょう。

コイル再考

　風速計作りを再開しようとした矢先に夏本番　屋根裏工場の扇風機が居間へと移され本来の仕事をしています。
風が起こせなければ風速計が作れないので　違う話題でこの時期を乗り切りましょう。
　最近風力発電愛好家のみなさんが　苦労されているコイルですが、GENEBLITZシリーズに使われているコイルは厚さ2.6mm　試作では1.5mmのコイル作りに成功しています。
今までその製法は門外不出のトップシークレットでしたが　違う技術を開発（ちょとおおげさ）出来たので、これまでの作り方の一部を紹介しましょう。
　右は0.4mm線100回巻厚さ2.6mm　左が同じく100回巻厚さ1.6mm　薄くなった分面積が大きくなっていますし　形もいびつになります。
薄く作ると　巻き始めの線を逃がすルート付近が巻乱れどんどん外側へ膨らんでいきます　1.6mmだと単純に4列でしか巻けない上巻き始めの線が引き出されるところは3列しか並ばないことになります、ここで巻が乱れていきます。　ですからより薄いコイルを作るためには細い線を使うことになりますが　抵抗が増え電流が流れなくなります。
　というわけで　平べったい平角線を使いたいんですが入手が困難　そこで細い線での複数本数の並列巻が有効といえます。
　理屈はどーでもイイとして　そろそろ道具を紹介しましょう　皆さんとてもよく考えられた複雑な”コイル巻装置”を開発されていますが　ウチノは非常に　ビンボくさいです。

っつ！

いいですか！


ジャーン！！

どーです！　ボーです！
棒に板を貼り付け鉄板でボビン状にしてあります。
　この棒で　コイルを何百個も作っているので　グリップ部分は　王選手のバット（古っ）みたいに黒光り　手の脂が染み込み”ツヤツヤ”になってます。

　　　　　　　　　　　つづく

スピナーヘッド取り付け

ただの思いつきですが　こんなもん付けてみました。
　中心の黒いヤツ　材料はステンレスボウル　もちろん100円！。
　素材的には塗装はしなくてもイイんですが　経験上光を反射するもの等は近所迷惑になることが有るので”黒いヤツ”にしています、ホントは派手な色調もやってみたい！（近所にちょとウルサイヒトがいるので　できない！）
　　

　少し重くなったけど　コレで少しでも抵抗が減って発電量が増えればイイなぁ～～。

メイン発電機のトラブル

　ココ2～3日　適度な風があり風車も軽快に回っていましたが　妙に音が静かでした。
　おかしいと思い　電流計を見るとやぐらの分の発電量しか有りません　屋根に登って調査。
　原因は即判明　単管に通された電線が単管の縁に当っていました　風向を追尾するたびに縁にこすられ擦り切れていました。
　空転していたため　Boom音が無く静かだったとゆー訳です。
幸いなことに整流回路とバッテリ間で短絡した訳ですが　ヒューズは切れていません、複数のバッテリを分割するため低損失のショットキダイオードの束があり逆流を防いでいました。
　本来ダンプ抵抗への逆流防止のつもりでいたが　他にこんな効果があるなんて考え付きませんでした。
　修理はこんな感じ　ただ単管の中心に電線が入るように針金で位置を調整。

さぁ　風速計作りを再開しますか。

夏休み特別企画 （４）

　前回使った電池チェッカーのメーターですが　微小電圧に対して感度が悪く結局使えませんでした。
　しかたないので本格？風速計に使う予定だったメーターを使いましょう。
配線の後　合体ですが　このメーターは少し小さいのでメーターの上の面と電池ボックスを接着して出来上がり。
.
.
.
.
さて　途中で止まっていたプロペラ作りを再開しましょう。
実は　前回のメーターでの実験で短く切りすぎたので。コレは2号プロペラです。
直径約160mm　幅30mm　危なくないように　角を丸く切って有ります。
　この寸法は調整済みなので　真似て作れば同じようなものが出来るでしょう。
中心部分はきちんと接着しておき　軸にも接着剤を付けて差し込んで完成です　接着剤はコニシGPクリアで乾燥時間はあまり必要ありませんが　高回転で回るものなので　2日間は放置して完全に乾燥させてから使いましょう。
　実際に風を当ててみましょう。
扇風機の風はどのメーカーでも強風で1メートルの距離で風速3メートルになるようです、写真でもそんな感じで示しています。
　この激安風速計は　風速3メートルで半分のところを示します（写真はちょと振れすぎ）振り切れたところで風速6メートルオーバーとなるでしょう、日常の風速を計るには十分といえます。

メーターが振れたってことは電気が起きたってことです、詳しい原理を簡単に説明してくれているのはココ　さらに専門的に説明してくれているとこはココ
8月も序盤で夏休みの自由研究が終われば　後は遊び放題？

夏休み特別企画 （3）

　プロペラを作りましょう。
材料はプラスチックのようなもので　適度な硬さの物なら何でもいいでしょう、今回は0.5mmPP板（ダイソー）　を使っています。
　半透明なので　カッターマットの上で描きます、白いプロペラを元にハブのピンが入るように中心部を描き後は適当に左右均等に描きましょう。
　今回は直径160mm　羽の幅30mmで切り取ってみました　この寸法はかなり大きめです、ハブにはめ込みきっちりはめ込みプロペラの完成。

　電気的に風速を計るのに電気的な調整は一切ありません、不思議じゃないですか？。
ココで風車の理論を持ち出してもしょーがないので　簡単にゆーと　フィギアスケートのスピンは両腕を横に広げて回転するより　体にピッタリ近づけたほうが回転が速くなります、
回転直径が小さいほど回転数が大きくなります。しかし体の一番外側が円周に沿って進む距離は　ほぼ同じです。

回転数×直径≒一定　　　　ってなるらしいです。

大きい風車はゆっくり回り小さい風車は早く回るので　メーターが目的通りの振れ幅を示すように　風車を少しずつ切って調整すれば良いことになります。

夏休み特別企画 （２）

　メーターには分圧用の抵抗が何個かついていますがこれも使いません、切って捨てましょうう。
　電気に詳しい人は　メーターのフルスケール電圧が○○Ｖで○○オームの分圧抵抗で・・・・あーでもねぇ・・こーでもねぇ・・・　ってぐあいに計算を始めるでしょう。
　でも工場長はそんなことしません。　多分このヤスモノメーターは1ボルト近辺のフルスケールと勝手に判断　後は回転数で何とかしようって考えであります。

さておき　本体部分を組み立てましょう。
写真のように半田付けで配線しましょう　電線は細い物でそこら辺に転がってる物で良いでしょう（フツーの家庭ではなかなか転がってはいないようですけど）　。
　それで　電池ボックスのフタが付いていたところにクリアタイプの接着剤でくっつけましょう。

これで本体の完成です。

夏休み特別企画

１００円ショップの材料で格安風速計を作ろう！！　

しゅう１０くんのご依頼により　簡単格安　しかも　意外と正確！　な風速計を作ってみましょう。
まずは材料　ミニ扇風機（ダイソー）、　　バッテリチェッカー（ＣＡＮ☆ＤＯ）　
ホントは　どちらもダイソーで買う予定でしたが　行ったお店で１００円のチェッカーが売り切れていたため　can☆ｄｏ　で購入。


　早速扇風機の解体
ココまでバラします　白いプロペラはやわらかい素材なので　使いません　、
電池ケースのフタと　はずした端子も使わないので　地域の指定に沿って分別して捨てましょう。

.

続いて　バッテリチェッカー　殻割（豪腕ジャンキーの専門用語）してメーター部分だけを使いましょう。


あらら！　写真の順序が逆になっちまいました。

おやっ！　　・・？

写真がうまく張れないので
次いってみよー

風速計を作ろう（２）

　バラしたカーステレオをよく見ていたら　こんな部品が有りました。
ピンチローラの駆動軸で鉄のフライホイールが付いています。フライホイールは簡単に外れモータと同じ径の軸が簡単に抜けたのでこれを使うことにしました。
　風車の上下の板となるアクリル板接着したいんですが　ほとんどの接着剤にはこう書いてあります「軟質ビニールは接着しません」
いつもココで悩んでいますが今回はとりあえず　コーキング材で仮接着のあとビス止めすることにしました。
モータを差込反対側には買い置きしていたベアリングをつけてあります。
やぐらみたいな枠を作ってモータとベアリングを固定すれば抜けないだろーって腹積もり。
　とりあえずこの状態で風を当ててみると　軽やかに回ります　しかし回転が上がり切るまで７～８秒かかります　それに振動もケッコー有るし　最高回転数もかなりで毎秒７回転くらいに見える　・・・
　マスタード入れをモーイッコ割って４バケットにすれば　振動数が半分になって振幅も小さくなるだろう　立ち上がりも早くなるだろうし。
　こうなると回転数も知りたいしー
　久々にミニブリッツ２号で回転数を計ろうか？

風速計を作ろう

　まず計り方は　モーターを発電機代わりとして風車で回転させ　発生した電圧をメーターで読み取る　、　一番手っ取り早いでしょう。
　まず簡単に作れるサボニウス風車で行きましょう。
　材料一覧ですが　風車用に用意したのが　マスタード入れとパスタケース　いつものように　２つ割して風車にします。
　次はモーターと電池チェッカー　モーターは使わなくなった　カーステレオ（カセットテープ）から外した物　コギング感はほとんど無く起動性は良いが起電力がイマイチ　直流電圧を発生します、　ほかの材料はいつもの１００均で購入。
　

それでは　加工が簡単そうなので　マスタード入れを使ってみましょう。
　ふたのねじ込み部分を切り取り２分割して並べてみると　こんな感じ　入れ物のが直径６０ｍｍでオーバーラップを20mm(0.33）にすると　風車直径が100mmで面積とか周速比とかが計算しやすいでしょう。
　過去の実験から　本当はラップ０．２５くらいが一番効率がイイんですが　電力を取り出すわけではないのでわかりやすい寸法で行きましょう。

　問題は　風車とモーターの取り合いでピニオンが付いていますが　小さすぎて使えそうも有りません、モーターの軸も短いし・・・

　なんかめんどくさいので　今日はココまで。

新たな試み

　風速計を買ってひと月　楽しくて何かと”風”を計っています。

屋根に登って　風速を見ながら風車の回転数を・・・

地上に下りて　電流計を見ながら風車の回転数を・・・

ん～～～～　何か釈然としないと　いつも思っていました。　
風速を見ながら　電流計をみることができませ～～ん。
　ならば　メイン発電機そばに風速計を設置して制御盤で読み取れるようにして見ましょう。

　よく見かける風杯型のような　ありきたりなものでは面白くない。
しかし　レスポンスを考えると垂直型が良い気がするので　サボニウスかジャイロミル　どっちがイイのか・・・

あとで考えよー

風速計となると　発電風車とはコンセプトがぜんぜん違ってきます　レスポンスは最重要でしょう　風に応じて鋭く回転数を変えなくてはなりません　ってことは　風車直径は小さいほどイイのか？　（大きいと　慣性でいつまでも回ってしまうし）
でも　受風面積はそこそこないと起動性が悪いし・・・　ってことは細長～～い風車がイイのか？
　そっか　イヤたぶんそーだろ。

それと　ここらへんで　制御盤の中身を公開しましょう　
一番上の基盤の右側が電圧監視回路　左側のヒートシンクが強風過電圧時のダンプ抵抗用のＦＥＴ　コレで余った電力を消費して風車にブレーキをかけています。
続いて　下の茶色の基盤がバッテリ分割回路　んでその隣の小さな基板が　放電出力用のＦＥＴであります。

んで端子台にたくさん線が入っていますが　今見ると　なにがなんだかサッパリわかりません　万が一トラブルが起こって修理することになれば　大変な労力を使うことになるでしょう。
この辺は性格なので勘弁してください。

おっと、風速計のお話は　まだまだ続きます！　

ニューアイテム

　久々に屋根裏工場に設備投資。
ドワイヤー風速計　です

　今まで使っていたのは
温度も計測/家庭用風速計（アネモメーター）GA-06ですが　実は借り物で　気が向いたときすぐに風速を調べることが出来ませんでした、これからはいつでも風速を知ることが出来ます。
　今日は偶然アネモメーターが有ったので互いの誤差を調べましたがほとんど有りません、アナログチックですが　かなり正確なようです。
　テスターもそうですが　変動する値を見る場合デジタルよりアナログが具合がイイんですが、問題になるのが表示のレスポンスで反応が悪ければアナログの意味がありませんが、この風速計　中央のパイプの中の小さな白い玉で読み取りますが、反応は非常に良く常にリアルタイムで読み取れます。
　一方アネモメーターは平均風速が計れたり温度も計れるし　おまけにバックライト付き。
どちらもお値段が手ごろでどっちを使うにしろ最終的には個人の好みの問題でしょう。

しかし　ドワイヤー風速計が圧倒的に優れていることがひとつあります　それは・・・

電力を消費しないこと

風車の素材探し

　これからも　雨どい風車は作り続けるとしても　他に何か使えないかと考えてみました。
　直径100mmの半円筒のあまどいの他にまず思いつくのが”塩ビ管”ですが　直径150mmだと厚さが4.5mmで重さがハンパではありません強度は保てるでしょうがお値段が2000円と少し
　カットする方法も難しそうなので　ボツ　！

そしてホームセンターをうろついていると　
　やっぱり目に付くのがこんな感じのものです。
　ただしゴミバコやペールは円筒や円柱ではなく　円錐台？っぽいので　必ず底の部分が風車の先端部分となり効率よく切り出せないのが欠点。
　加工性で考えれば　厚みも程よく　Pカッターで切り出せる範囲でしょう。コストも塩ビ管よりは　安く作れるでしょう。
　今日のところは下見だけ。
　今日は春の嵐
コンスタントに20Wオーバーできてます。
　こんな強風の日はめったに無いので　4倍圧整流ですが強風時はやはり電流値が上がりません。
　整流回路を制御盤に移設して簡単に変えられる仕組みでも　考えようかな？

どうでしょう この雰囲気

　いやね　ただ　なんとなく　クールビズな感じで。

　サブタイトルを読んで頂いて・・・・

自分はともかく　皆さんにガンバッテもらいたくて。

自分の分まで　マイナス６％

新型風車 デビュー

　バランス調整　塗装を済ませ乾燥中　この状態で今までとブレード形状の違い若干細く見えます　実際細いんです。
直径990mmで出来上がりました。だいたいのブレード角度は 根元から中間位までが16度　先端7度になりました　ホントは中間12度先端4度くらいにしたいんですが　雨どいでこの角度にするためには　全体的にブレードをもっと細くしなければならず　強度が確保できません。
　雨どいで理想的な角度の風車が作れるのは　直径600mm程度まででしょう。
　 さっそく　実戦投入。
平均風速３メートルで0.3Aくらい発電しているようです。
　弱い風の時は今までの風車より　効率がイイ様です。
　今回も　６枚のうち１枚色を変えています、現在のメイン発電機は90rpmで充電電圧に達しますから　こうする事で回転状態が見やすくなり毎秒３回転位までは　目視で確認する事が出来ます。

風車の改良（２）

　切り出した補強材を貼り付けています。
補強材の切断面は空気抵抗が少なくなるよう　極力斜めに削ってブレードに塩ビ用の接着剤を塗布し　貼り付けすぐに　クランプで固定します。
写真後方にクランプがたくさん見えます、とにかく発電機や風車作りにはクランプがたくさん必要になります。
　6枚翼風車を作る場合　18～24個は平気で使うので　30個以上は用意しておきましょう。
　途中はとばして　こんな状態まで出来ました。
　この状態で風速20メートルまでは何とか耐えられる様ですが　さらにブレードとハブの間の接触面が小さいので　コーキング材を少し充填して置きます。ねじれ対策になります。
　この状態で48時間以上放置して　接着剤の溶剤を完全に飛ばします。

風車の改良

　いつもの作り方の風車です　この固定方法だと　赤線で囲った部分が逆ピッチになり効率が落ちます。
　ここを何とかすれば　さらに効率が上がりブレードが折れにくくなるかもしれません。
　

んじゃ　やぐらでのブレード実験で従来型より好データが得られた改良型を作りましょう
　まずは後で出てくるブレードのテンプレートを作ります、写真撮り忘れました。
  3尺物の雨どいは建築サイズなので長さ1820mmありますが　まず耳の部分をPカッターで切り取りその後　３本切ります 長さに決まりは有りませんが６枚切り出したい場合補強材の部分も雨どい１本で確保する場合最長でも490mmくらいまで（テキトー）　となります　あとは出来上がりの風車直径とハブへの取り付け分を考え決めます。
テンプレートをクランプで固定しブレードを切り出していきます。

　当然テンプレートのブレード型はそれに合わせて切った物とは多少形が違うため使えません、従っていつも１枚多く作る必要があります。
　そして逆ピッチ部分をなんとなく　切りとって基本の形が出来ました。
　この後　補強をして　面取り　重量測定　バランス取りをしてハブに取りつけられます。

春の点検

　最近メイン発電機の台座部分がゴリゴリ音がするようになっていました。
　ベアリングが割れていました。
このベアリングは抜こうにもハメがきつくて動かないので　単管との固定部品にしてしまいます。
　写真では見えませんが　中心のパイプと固定ベース（台座）の間にもベアリングが入っているので風向追尾に支障は有りません。
　とゆーことで　ここは可動部摺動部の給脂及び注油で終了。
.
　続いて実験やぐら　ブレード試験用の発電機の尾翼がいつものPP板なので　割れて砕け散って無くなっています。
　先日仕入れた新しい材料　１００円の下敷きですが　材質がPVCと書いて有ります　紫外線による劣化はないとおもいます。
　下の尾翼は取り外し上の尾翼だけ付け直しました。
　ついでにやぐらに仕込んであるベアリングを見てみると　表面は錆びているものの回転はスムーズでシールも大丈夫　やはり屋外では抵抗は多少大きいがゴムシールの方が良いのだろうと思います。
　そしてダブルホワイトサボス　冬の間風が吹いても　止まったままでした。
　きっとガチガチに凍り付いてんだろうと思ってましたが　春になっても回りません。　良く見るとボルトと風車が干渉していました。
　このユニットはデータ取りが終わっているので　このまま倉庫行きになります
　んで　どれくらい発電できたかとゆーと風速５ｍほどで充電電流200mA程度　かなりの強風でも４～５00mAがいいところ　しかしこれくらいの受風面積ではかなり良いほうだと思います。もう一つの短所としては　やはりその振動　この風車はバケットが４つなので1回転すると風下方向に4回強い力が加わりそれが振動となります　ジャイロミル風車も同様に振動が起きこの対策が課題となっています。
　でも悪い事ばかりでは有りません。強風時でも風切り音がほとんどありません、効率悪くピークパワーも少ないが住宅地向けかもしれません。

バッテリの点検

　いよいよ暖かくなり　外の作業が楽しくなってきて風車作りも本格的に再開したいところですが、今日はバッテリの点検をしてみましょう。

　屋根裏工場で現在稼動中のバッテリは　車用の中古品が4個で合計およそ100Aｈ　船舶用のディープサイクルが1個１００Ah　合計２００Ah程度で深放電する場合主にディープサイクルから放電されるように少し工夫されています。
　仲間内で充電状態を電圧で判断している方って結構いるんですが　これ間違いではないんですが　正解でもありません、鉛蓄電池の充電状態は電解液の比重でのみ判断するべきでしょう。

　と　ゆーことで　比重を計ってみます。
　大きさも容量もバラバラな　車用バッテリはどうせ中古なので並列に結線してあります　
液面レベルを確認して比重を計ります、見にくいですが1.25～1.26くらいあります。

満充電の理想値は1.28ですが　中古なのでこれ以上は上がらないよーです。
　そしてディープサイクルバッテリですが　これは完全にメンテナンスフリー　のぞき窓が緑色なのでオッケーで液面を確認する必要もなし　実に簡単。
　現在の風から頂いた電気は　金魚のポンプを常時使用　3台の携帯電話の充電が合計週６回程度　ゲーム機と電気カミソリと小型の掃除機の充電に使っています、　一家の使用量のホントにほんの一部ですね。

ステッピングモータ 発電実験(2)

　今度は小さい方のモータです　600mm風車で実験　このモータは回転直径が前回の物より直径が小さいので　より小さなモーメントで起動できるはずです！。
　扇風機で送風すると　回りだしました　風速３Ｍ程度で起動出来そうです。
回転数が上がり約150rpmで電圧６.4V　整流回路は前回と同じ

んーーーーーー微妙！
今日はなんかめんどくさくなったのでここまで。

結論
ステッピングモータは　風力発電には　適当ではない。

コイルを　ほどいて　とっておこう

ステッピングモータ 発電実験

　トルクが重く350mm風車で起動できなかったこのモータに600mm風車を付けてみました。
　けど　扇風機では回りません　自然起動はおろか手で勢いを付けてもすぐに止まってしまいます。
こーなりゃ直径１ｍ風車で挑むしかないが　そうなると扇風機では役不足で自然風での実験になります。

とりあえず工場内で出来る事は　.　.　.　

　高トルクのブラックサボスの出番です。
今度は　.　.　.　回りました！！
しかし           空転で毎秒0.5回転（目視）

サボニウスで回せなければちょと　キビシイ　やたらと風車が大型化して　自分の趣味の”身の丈”を超えてしまう　
こりゃ　　ボツだなぁ

あっ　　背景はあまり見ないで下さい。

ステッピングモータ その実力

一番大きなモータを簡単に結線し　発電機として使えるか試してみましょう。
　その前に　この短い軸にプロペラを付けられるようにしましょう　なるべくお安く！
　んでもってウマイ方法が思いつかなかったのでいつものやりかた。

　軸径に入る長ナットを付けます、これはM10で3mmのタップを切ってネジを入れてあります。
　このままでも良いですがすこし軸が細すぎるので0.3mmのアルミ板を筒状にしてナットに入れてあります軸にはキー溝が切ってあるので　ネジを合わせ押し込んで締めれば完成。
.
.
　散らかった工場の様子と回路図です。
写真では軸にドリルが付いていて　テスタの上に350mm風車が置いてあります　最初に風車を付けて扇風機を当てましたが回りませんでした　　　　　　ピクリとも　　　。

というわけでドリルが付いています、この種の実験は無負荷電圧を計測してもあまり意味が無いので　ﾊﾞｯﾃﾘをつないであり　12.7Vを表示しています。
　回路は全波2倍圧整流回路の2個使いコイルの内部抵抗が6.4Ωと割と高めなので並列にしてあります。写真のほかに電流系と周波数測定用のテスタをつなぎ　ドリルを回転
このモータの場合２５Hzで毎秒1回転＝60rpmとなります、ドリルの回転数を上げると　30rpmで充電開始起電力はかなり高い！　
　しかしその後ドリルの回転を上げても電流値はなかなか上がらず670rpmで0.56A充電電圧が14.7Vで出力は8.23W　この時点で向き不向きの判断は出来ないものの　トルク感は絶望的でやはりプロペラだと８～10枚の多翼型になるだろう。
　しかし　低回転の起電力はすごくサボニウスや直径1.5～2メートルの少し大きめのジャイロミルでもイイかも　　.　　.　　.起動できれば？

実はステッピングモータ

　CHIBI6さんがサーボモータの解体の様子を公開していましたので。自分もと思いいろいろ調べたところ　コレ全部ステップモータでした。
気を取り直し早速解体。
ネジを2本外すと尻の部分が見えます　アンチョコによるとフィードバック信号と励磁信号だそうです。
テスタを当てて回してみても電圧は少ししか検出出来ません　これは放って置きましょう。

さらに2本ネジを外しコアを引っこ抜くと　こんな具合になります。
青と黄がA相赤と緑がB相の駆動でここから電力をイタダキます。
単純な単相2組ではなく位相が90度ずれているようです。従ってAとBを直列又は並列にして1つの整流器で直流にすると波形が相殺される部分が出来てしまうので、別々に整流してその後負荷に合わせ直列又は並列にして使う事になるでしょう。
ロータです磁気スロット50個あります　4つに分かれていますが良く見ると上から　1.3　段目　２.４　段目磁極が半分ずつずれています　ってことはAB相に交互にパルスを入れると　この磁極分だけステップして動くってこと？ってことは1回転100ステップか？
んでもって励磁信号で回転方向を？　　　？？　　　？
んーーーーよくわからない！
ついでにコイルも解いて見ました　0.4mm線で34ターン１相1.6Ω　この値はかなり期待大！
しかし　起動トルクが半端じゃない　プロペラだと６～８枚でAB直列で低回転型が向いているかも？

発電機予備軍

　発電機作りもすこーし飽きてきたので
　モータいろいろ、今年はこんな物にも挑戦してみましょう。
.
.
.
.
.
.
.
まずは一番右のちいさいの、
　ＭＩＮＩＢＬＩＴＺシリーズでおなじみ？　”Ｅ社”のプリンタから外したステッピングモータです。
実績では　2倍圧整流に350mm風車の組合せで4.8V充電時最高1.7Wを叩き出すかなりの実力派？です　一台バラスと2個出てきます。手持ちが6個ありますが形状材質直流抵抗　共にいろいろです　コレは16Ωでした。

　続いてはサーボモータですが小さい方の2個はモータは同じ物で片方にはギヤヘッドが付いています（元々両方付いていた）
ギヤの倍率は10倍で時間が有れば　ギヤ増速と多段倍圧整流の比較実験なんかもしてみたい、直流抵抗は１.６Ωで　遊び道具としては使い方無限大です。

　そして少し大きめのやつですが　コレは大きさの割に直流抵抗が６.４Ωと高めで　デカイだけ？みたいに思えます、暖かくなるのを待って実験してみましょう。

　それにしても　手で回した感じの起動トルクは　エアギャップ発電機に比べると　何か絶望感がこみ上げる　　.　.　.　.　

風車に使う素材

　ミニブリッツ1号の整流板です。　以前何度かこの素材ポリプロピレン（ＰＰ）が屋外用には不向きである事を言ってきましたが、実際こんなふーに　紫外線によって分解され割れやすくなります　冬場は約4ヶ月夏場は2ヵ月半程でパリパリ割れてしまいます。耐久性において屋外には全く向いていません。
　ではどーしてコレをつかうのか？
１００均で非常に安く大量に入手できます。厚みも何種類か有り　割れにくく加工性がいいです　長期間使用しない試作風車の材料としては重宝します。
欠点は　直射日光に弱い事と　接着性が悪い事でしょうか。
プロペラは雨どいで素材は塩化ビニル（ＰＶＣ）　元々屋外で使われる雨どいなので耐候性は問題なし　接着剤も雨どい専用のものや塩ビ用のものが使えますし　加工性も悪くはありません　しかし安く入手できる平板を見かけないため風車にはつかえていません。
　青いハブの部分はアクリル板で　入手は比較的簡単で色もいろいろ選べますがあまり安価ではありません　耐候性は2年以上屋外にありましたが問題ないようです接着性は　ＰＰとＰＶＣの中間あたりでしょうかそれほど悪くはありません。
　問題は加工性で　切断　穴あけ　曲げ　どれも最悪　、慎重に切って、慎重に加熱してうまく曲げても穴開けに失敗って事が何度もあるし　直線や円形の切断はＰカッターで切れますが不規則な曲線の切断は個人レベルでは不可能でしょう。
　あと　タミヤのプラ板はたしかポリスチレン（ＰＳ）で安くは無いが比較的使いやすい材料です、しかしＢ４サイズなので風車には小さすぎて使えません。

これから先も　ホームセンターと100円ショップ素材探しの旅は続きます。

MINIBLITZ 1号

ミニブリッツ１号　自己完結型外灯で”風力+ソーラー”のハイブリッド発電機で4.8Ｖﾊﾞｯﾃﾘに充電し夜間のみ点灯させています。
2年半ほど自然エネルギーで庭を照らし続けていましたが最近点灯していないことに気づきました。整流板も割れていたので修理するこ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　とにしました。

原因はソーラーセルに浸水したため内部でショートしていました。
　どーせバッテリーもからっぽだろうと　ソーラーセルとＣＤＳの線をニッパで切ったとたんＬＥＤが鮮やかに点灯！　ソーラーセルに付けていた逆流防止ダイオードが放電を防いでいたようです。

　ソーラーは外し風力のみにしようと配線を直しＣＤＳを手で覆ってみると　.　.　.　　　点灯しません　どうやらＣＤＳがイカレているようです　お宝ジャンク入れをガサガサさがし　ＣＤＳを発見　修理は無事修了。

取り付けは暖かくなってから　何しろ今日は最高気温が-2度の真冬日
寒がり工場長は外して来るのもやっとでした。
　話が大きく変わりますが冬の間バードテーブルを窓辺に設置しています　写真はヒヨドリでここ数年同じ固体がえさを食べにきています。

鳥とか　犬とかって　
氷雪の上をハダシで歩いてるけど　足シャッコクネェノ？

爆弾低気圧

　７日午後から屋根裏工場上空でとんでもない風が吹いていました　「お願いだから　耐えてくれ！！」
心で訴えつづけましたが、夕方屋根に激震が！
ハシゴを掛け外してきたのがこの写真　かなり強化され風速２０ｍまでは何度か耐えていました。

気象庁の発表では瞬間最大風速　40.1ｍ　
持つわけがありません、偏向機構は機能していますが回転数が下がっても風は受けつづけるので返って偏向せずに正面向いてふんばっていた方が雨どい風車には良いのかもしれません、たった今　直径940mmの予備ブレードに交換し発電中。

居るときに壊れてくれて　不幸中の幸い。

三相か単相か？（２）

　前回の計算結果を確実にするため3相ステータをもう1枚作ってみました。
　単相ステータは40ターン16個で計640ターンなので　53ターンのコイルを12個計536ターンになり同じ巻き数で単相と三相の比較をして見ましょう。もちろん同じロータが使えるようにステータのコイル配置の円周を同じに作ってあります。今回のコイル抵抗は1個0.31Ωになりました。

　メイン発電機を作り直して発電中ですが　前回の三相ステータとあまり変わらないようです。
　机上の空論ではどうでしょう、前回同様に1ターンあたり0.01Vの起電力が得られたとしましょう。
相電圧　53×（12/3）×0.01×√３＝3.67V
負荷２５Ω時の電力　3.67/（25+2.48）×√３＝0.23W
単相が0.22Wでしたからこの時点で3相のほうが勝っています。
負荷３オームでは1.16Wで単相0.97Wですから１０％以上差ができました。

　やっぱり3相のほうが優れているんでしょうか？　
しかしステータやロータの加工精度が高くないと位相が合わず力率ががた落ちになるし、難しいトコです。

それと重要なことは発電機の内部抵抗は極力少ない方が良いということ　改めて痛感しました。しかしコイルの芯線を太くすると同じターン数巻くとコイルの面積が増えステータが大きくなり同じ大きさのステータにするとターン数が減るので起電力が落ちます。同じ面積で同じターン数巻こうとするとコイルが厚くなるので　磁気ギャップが広くなりやはり起電力が下がります。
じゃ　どーすりゃいーんだ？

じぇーんじぇん解りません。

三相か単相か？

　メイン発電機を　ロータはそのままで3相に戻しました。
やっぱりなーんか調子がイイよーです。
そこで”3相と単相”どう違うのか考えてみました。

単相ステータ　0.6mm40ターン16極　コイル1個の抵抗値0.23Ω
3相ステータ　0.6mm45ターン12極　コイル1個の抵抗値0.3Ω

屋根裏工場の過去のデータによると　約200rpmで1ターンあたり0.01Vの起電力が得られているのでこの辺りを基本値として　力率は無視します。
単相ステータは単純に直列なので
40×16×0.01＝6.4Vとなります
3相はちょとめんどくさいです　まずは相電圧
45×（１２/３）×0.01＝1.8V　Y結線なので線間電圧は
１.８×√３＝3.11V
　電圧は半分程度です　次は電力です、充電開始するくらいを　負荷２５Ωとすると。
単相　6.4/（25+コイル抵抗）＝6.4/（25+（0.23×16））＝022W
3相　3.11/（25+コイル抵抗）＝3.11/（25+（0.3×8））×√３＝0.20W
起電力が高い分単相が高出力です、負荷を上げ10Ωでは
同じ式で単相0.47W　３相0.43W　さらに負荷を上げ3Ωでは
単相0.96W　３相　0.996W　となり逆転してしまいました。
　
単相に変えた後出力が上がらなくなったのは　発電機が高回転型にではなく低回転型にシフトしたためのようです。
そしてもうひとつの特徴は単相よりも3相の方が騒音がはるかに小さいことです。
エアギャップ発電機は無負荷の空転時はまったくの”コギングレス”ですが負荷が上がるにつれ　コギングが発生してきます　単相ステータはそれが顕著で夜中の強風で何度か目が覚めたほどです。
3相はブリッジ整流でも単相の3倍のリップルになりますが2倍圧整流では単相の6倍になるため　高負荷をかけても　脈動が起きにくいのかもしれません。
今度波形を確認してみようかな。　　　でも
　寒い！！　さむさむサムサムさぶ～～　フ～～寒い

早く春よこい！！

発電量が？

　先月ステータを単相に変えた後　道内ではサロマや奥尻で竜巻被害が相次ぎ　屋根裏工場周辺でも強風が続いていました。
　でも　今までと違い、充電電流が思ったほど上がりません。先月までの3相ステータで軽く３Ａオーバークラスの風が吹いても　現状の単相ステータでは２Ａがやっとって感じです。
　現用風車は直径1050mmで周速比４程度だと風速６Mで２０W　１２Mで８０W取り出せればかなりの高性能ですが　到底及びません。

　やはり３相の方が効率が良いのでしょうか？　単純に発電機が高回転型にシフトしただけでしょうか？　とすると　回転数を上げるには風車直径を小さくするのが簡単ですが、直径を小さくすると　受風面積が減り風車が受ける風力エネルギーが減ってしまいます。

　目標は　年内５Aオーバーでしたが　ちょと無理なよーです

３相に　戻そうか　新たに３相のステータを作ろうか？

メイン発電機 改修

　最近　屋内では暖房を使い始めています。　この辺でメイン発電機を整備しておきたいと考えていた矢先、プロペラが壊れてしまいました。　原因はいつものように軸のナットの緩みでした。
　軸が曲がり　どーせ直すので、大改修することにしました。
ケースをばらしロータを一枚外してみました。コイルに磁石がこすった痕があり電線の銅が露出しています。
　このステータは　0.6mmホルマル線45回巻きで12極の3相ですが、整流器の倍率が4倍で損失が大きいため　ずいぶん前から単相に作り変える予定でした。
　今回は以前に作り置いた0.6mmホルマル線40回巻き16極単相のステータを使います。
直流抵抗は12極が3.5Ωに対し　16極が５Ωで少し大きいですが　整流回路が全波2倍を使うので総合的なインピーダンスは単相の方が低抵抗です。
コイルの穴の位置の直径が大きくなったので、ロータの鉄板も交換しますが　コレが非常に面倒です。
銀色のネオジウム磁石を大きな鉄板に貼り替えます。
.
.
.
.
何とか組みあがりケースに収めましょう。
毎度おなじみの鉢皿ですが　何度も作り変えているので　穴だらけになりました。
整流回路は　10アンペアで単純に電圧換算で”130ワット”仕様です。

コイルの0.6単線は許容電流が6アンペア　しかしこの値は安全に使用できる数値とすると　100ワットは夢ではないような気配？



これからは強風が続く季節　楽しみです。

あまりカッコ良くねぇぞ

　発電機を固定し下側のスペースを利用できるようにしてみました。上下のホワイトサボスは、90度オフセットして取り付けてあります。こんなふにすると　より起動性が良くなり振動も少なくなります。
　上側の軸が少し長いので　コレにまた奇数枚翼でジャイロミルを組み合わせます。
　いつかきっと　振動しない垂直軸風車を作りたいな～。

突然湧いた新アイディア

　まずは、発電機のケースから左右に（本当は上下）軸が出ています。
発電機本体は”GENEBLITZ４号改”で紹介していませんがロータが小径でわりと高回転型です。
.
..
.

作りかけのゴミバコサボニウスロータ2組ですが、向きが違います。
.
.
.
.
.
.
　他にこんなパーツも作りました。
.
.
時間切れで、滞ってしまいそうです。
.
今日はここまで。

さて　どんなんになるか！

耐えた！風速25メートル

  台風13号が接近し19日早朝に風速25メートルを超えたそうです。
　昨年11月から壊れること4回　ついに風速25メートルに耐える発電機になりました。
　回転台座のスプリング長を調整すると上に反り返る風速が調整できる仕組みになっていますが　写真の状態は　かなり強めにしてあります。強い突風が襲ってもスプリングは少し縮む程度に調整してあリます。
　本当の強風対策は　使っている”L型金具”にあり風車に４０Kg程の力が加われば　それ自体が曲がり上を向いたままになります。
これ　なかなかのアイディアだと思います。
　工場屋上から見た台風一過の　函館山
別名”臥牛山”といいます。

牛が寝そべっていて　こっち向いてるように見える？

実用機発見

　札幌駅の駐車場にこんなものがありました。ジャイロミル風車で、4機設置してあります。この日は適度に風がありましたが、どれも回っていませんでした。
　銘盤を見ると　大旺建設　とあり、1㎡翼出力１00Ｗとなっています。1㎡が受風面積だとすると、直径１ｍ翼長１ｍと言うことのようです。
　自分で同じような寸法のジャイロミルを何作か挑戦しましたが、100Wは夢の数値です。
　プロペラ風車で1㎡だとすると、直径約1130mmですが今のところプロペラでも100Wは出せません。
　翼型は対称翼ではなく、内側が少し凹んでいます。写真をたくさん撮ってあり定規を当てて計ったおおよその寸法は　翼弦長220mm翼圧比1.7で　前縁のアールが大きめで抵抗が大きそうな気がします。
　翼の材質は色だけでは判断できませんが、写真をよく見ると翼の後縁付近がボコボコへこんでいます。相当やわらかく軽い素材でリブ構造では無いようです。しかし上下の構造や軸のジョイントあたりは、かなり重量がありそうです。
　この風車の使い道は、駐車場の案内板を照らすためのようです。

ほんとに100Wでるのかな～

「純」の発電機

　左の写真は　ドラマ北の国から’８７初恋で、純が父さんを喜ばそうと内緒で作った風力発電機です。現存していて　見学できます。
　このシステムちょっと検証してみましょう。
　まず風杯型風車ですが、初恋の相手　れいちゃんのお父さんからもらったもので、多分中華なべだと思います。
4つのなべを溶接し見た目の直径はおおよそ1メートルほどでしょうか。
　発電機は自動車のオルタネータで、チェーンで駆動しています。増速比は2倍程度でしょう。
　さてこのシステム、結論から言うと使い物にはなりません。
　劇中では２00～３00ｒｐｍで回って40W電球を灯していましたが、一般的なオルタネータは1000rpmで１２Vに達し1200rpmで１４Vとなりその後14Vで安定化されます。
　つまり増速比を最低でも6倍にしないと12Vのﾊﾞｯﾃﾘには充電できない計算になります。しかも劇中で回っていた200～300rpmはかなりの強風時のようなので、風速３～５メートルから充電するためには、増速比は10倍くらいは必要です。
　その上、中華なべの風車はシャフトを入れると、重量が5Kgを超えると予想されそんなものが風速1～2メートルで起動できるのかも疑問です。せめて風杯じゃなくてサボニウスだったら何とかなったかもしれませんが、当時の黒板純にはそんな資金はあるはずもなし。
　ドラマでは上手くいったってことで締めときましょう。
右の写真は五郎の石の家で、ここも見学できます。奥に見える風車は揚水用で直径が2メートル以上あり、実用性は十分だと思います。
それにしてもあの時の　大里れい（横山めぐみ）　カワイかった。
17年後に　真珠婦人　をやるなんて！　　

Ｅ４７４ジャイロミル（その後）

工場の窓から眺めています。

まだ風速計はありません。

でも　ひとつ確実な事実は　振動がすごいです。
2枚翼は　風向が一定とすると一回転で2回振動があります　翼の枚数を増やすと　その分振動が増えますが　振幅が減ります。
ほんとなら　また同じ翼を3枚作って　5枚翼で直径750mm程の風車を作れば　この発電機にマッチしそうですが？。

現状では　少し強めの風が吹くと　やぐらとその下の物置が　ユッサユッサ　すごいです。

Ｅ４７４ジャイロミル（終）

また落ちました　今度は修理不能です。

落ちるのには原因があります　
　発電機の軸はＭ１０ボルトですが当然右ネジです　この風車は上から見て　左回転するようにセットされていました。
　3個のナットで締められていましたが　発電機の慣性重量が重く　突風でナットが緩んでしまうことがあり　どんどん緩むと　風車がボルトを登って行き　落下します。
右回転にすれば　ナットが緩んでも　ボルトを下って行くので　最終的に発電機に密着してとまり落ちることはありません。
　では　なぜ左回転にするのか？
原因が解りませんが　起動性が良いのです！

発電機の磁場が　マストに影響しているのか？　
地球の自転に影響が？

とにかくなぜだか　左回転の方が明らかに　起動性が良い

多分　建物や林等の　周囲の環境のアレとかですか？

E474ジャイロミル（３）

見た目が少し変わっています。翼端付近の直径を820mmとしました、ちょっとしたある効果を期待しています。
2～3日前断続的に強風が襲いました→　ナット緩み→　風車脱落→　落下→　アームがやられてしまいました。
写真は復活後ですが　ココでちょとまとめて見ます。
平均直径830mm　翼型E474　翼弦長153mm長さ920mm×3枚
発電機はGENEBLITZⅥ　2倍整流　1rpsで13.5Vを発生できます。
円周が2606mmなので　仮に発電負荷を掛けた状態で周速比が１になったとすると　風速2.6mで　充電可能となるでしょう。
しかし　ひまなとき眺めてみると風速2m以上でないと　起動しないので　弱い風の場合効率は良くないようです。
やっぱり　屋外では風速計が無いとデータの取りようが無い！
何とかして　買おう！！　風速計　

ジャイロミルも　少し飽きてきたので　嫌になる前に少し休んで　メイン発電機用のプロペラでも作ろうかなーー。

Ｅ４７４ジャイロミル（２）

1週間様子を見ていました　強風時　最高回転8.2rps　充電電流250mA。
非常に軽く回っているように見え　プロペラ風車並みのレスポンスで　3rpsほどで回っていて突風が来ると　2秒ほどで6rpsまで一気に回転が上がります。
コレならば　もっと発電負荷を掛けてはどうか？
  ってことで発電機を大型に替えてみました。
ところが　.　.　.　回りませんロータ径が220mmもあるGENEBLITZⅥ　は慣性重量が風車の起動力に対して重すぎるようです　さーて困った　ヒジョーにめんどくさいが　風車をどうにかしなくては。
回転数が落ちるが　直径をおおきくしてみよう！
.
..
と　ゆーわけで　直径850mmにしてみました　これで翼面積比が16.8%になり　屋内実験ではこのくらいが周速比が最大となる傾向にあります。

そして結果は　.　.　.　.　
回りません

今日は風がありません。　

Ｅ４７４ジャイロミル

なんだかおめでたい色の風車が出来上がりました、翼型は　Ｅ４７４でＥ４７３とほぼ同形で翼厚が薄いタイプです。
今回は初めから3枚翼で作る予定だったので　翼弦長を153mmにしてあります　DAE-11ジャイロミルが　115mm×4枚＝460mm　ですから　翼面積比がほぼ同じになり　比較しやすいと考えました。
さらに高回転を目指すため　アーム連結部分を工夫し抵抗が少しでも減るような形に仕上げてみました　効果的かどうかは？？？
突風が吹く中で　風車を付け発電負荷を掛けた状態で回転数が5rps以上になりました　高回転になると上下の翼端が遠心力で外側に開いてしまいました　そして連結部分が曲がってしまったので　慌てて翼端が開かないように補強をしたのが3枚目の写真です。

風速6～7メートルで回転数が最高6.3rps　充電電流200mA　同じ時のプロペラ風車が8.4rpsですから　周速比は2以上になると思います。
発電負荷を掛けてこの数値　もしかして　成功の予感？　

GENEBLITZ Ⅳ

DAE-11ジャイロミルはトルクが弱いようなので　発電機を作り直しました　0.5mm１００回巻き3mm厚12極のコイルを極力ロータが小さくできる様小径でステータ板を作り　ロータは1.5mm鋼板で直径125mmにして　さらに軽く回るようになりました。
ここ数日風の弱い日が続いて発電負荷を掛けた状態にしていましたが　2rps以上回転が上がりませんでした　やぐらのプロペラ風車は4～6rpsですから　翼型が風車向きではないようです。
時折突風が吹きますが　レスポンスが悪く　回転が上がる前に風が止んでしまいます　DAE-11ジャイロミル　またまた倉庫行きのようです。

DAE-11ジャイロミル

長さ900mm　翼弦長115mm　直径650mm完成重量はジャスト1Kgに仕上がりました。
中心ハブは　4mmシナ合板のサンドイッチ構造で　3枚翼用の穴もあけてあります。
発電機は初登場のGENEBLITZ4号で支持板が厚く頑丈ですがロータ板が小径で回転モーメントが小さく高回転型の物で　この風車には適しているとはいえませんが　空転で様子を見ました。
この日は適度に　5～6メートルの風があり　ボルトを締め手を放した瞬間勢い良く回り出し6rpsまで回転があがりました　電圧は3相2倍整流で最高回転時16V　やはり回転が上がらなければ　充電電圧まで達せず空転状態です　またまた発電機を風車に合わせてみる事にしましょう。　

E473ジャイロミル（２）

実験やぐらに発電機を取り付けました。
ネオジウム磁石にした効果は大きく発電能力は1.4倍になりました　しかし高負荷を掛けたときのトルクも大きくなり短絡したときの重さは絶望感さえ感じます。
風車と発電機は簡易カップリングで動力を伝えますが　黄色い部分はボルトにスポンジを巻いてあります　ボルトそのままだと　カチカチと音がして少しイライラします。
整流器は内蔵せず　発電機盤まで交流で持ってって　盤内で整流します　整流倍率の変更が簡単で　周波数も手軽に計れるので　回転数が正確に測定できます（要電卓）。
発電の具合は　.　.　.　イマイチ　　　やはり発電機が重過ぎるようで最高で２rpsしか回りません　整流器に4倍圧を使っているためかもしれないので　2倍に替えて　また様子をみることにしましょう。
ゴールデンウィーク前半は　本業の関係で　どこにも行けませんが　時間だけは山のようにあるので　DAE-１１の翼4枚一気に作ってしまいました。
長さ900mm翼弦長115mm　3枚が半透明フィルム1枚だけ白いフィルムを使いましたが　実はコレ　100均で売ってる窓用目隠しシートを使っています　他に透明の物も買いましたが　収縮温度が高くスチレンボードが溶けてしまうので　やめました。
貼りやすいのが白い方ですが　半透明の方が見た目が綺麗に仕上がりますし　白い方が10グラム重く出来てしまいました　どちらもドライヤーの熱で縮みますが　収縮率がわずかなので　あまり張りが良くありません　しかし張りすぎてもスチレンボードが曲がったり折れたりするので　ちょうど良いかもしれません、これからは全て半透明にします。
この翼　4枚で接着剤を除いた材料費は1000円です　　　　安いでしょ！

人力飛行機？

E473ジャイロミルに発電機を付ける準備をしていたら　風車の完成重量を計っていなかったので　ヘルスメーターに乗せてみたら　２．５Kgでした　今までの風車が３Kg前後だったので　0.5Kgしか変わりません　やはり翼だけ軽くしても　アームと軸のM10ボルトをどうにかしないと　これ以上にレスポンスアップは無理なようです。
　軽くて丈夫な翼　検索すると　鳥人間さん達のサイトによく当たります　ならばそれを参考に　ってことで　みようみまねで出来たのが写真の骨組みです。
桁はステンパイプ　アルミの方が肉厚ながら若干軽量ですがお値段が　.　.　.　
黄色はスチレンボード　テンプレートを作り自作カッターで同じ物が大量生産できました。
白い部分は　5.5mmシナ合板と１×４材でアームの連結部分です　中央で1本のアームで支持するので　発電機に直付けできます。　アームの上下に均等に風が当たることを祈りましょう。
写真は仮組み状態でこの後　前縁と後縁を処理してフィルムを張ります。
翼型は　DAE-１１　で　最近の鳥人間さん達の人力飛行機の多くがこの翼型を採用しているようです　抗揚比が高く低速域での性能が良いそうです　欠点もあり　高性能の領域が狭く　失速特性もあまり良く無いようです　いつものことですが　ジャイロミルに向いているかどうかは　まったく不明です。　

GENEBLITZ Ⅵ 改

ジェネブリッツ6号を改造しています　磁石は当分出番の無いメガブリッツ1号から外し　24極単相なので48個使います。
コイルは37回巻き24個なので　888ターンになります　今までの経験では　厚さ3mmのコイルだと　700ターン巻くと　150ｒｐｍほどで１２Vシステムに使うことが出来るので　フェライト磁石でも十分ですが　より低回転で高い電圧を出したいので　15Φ５ｔのネオジウムを使いました。
試験用のﾊﾞｯﾃﾘにつなぎ電流が流れ始める回転数を計ってみました。
.
.
.
.
.

ブリッジ整流　　　　　140rpm
2倍整流　　　　　　 　60rpm
4倍整流　　　　 　　　40rpm
6倍整流 　　　　　　　33rpm
240rpmでの充電電流
ブリッジ整流　　　　　105mA
2倍整流 　　　　　　　300mA
4倍整流　 　　　　　　380mA
6倍整流　 　　　　　　280mA
理論的に　損失が1番少ないのが2倍整流なので　2倍を使うことになりますが　風が弱い時は　4倍6倍も有効です　ブリッジは高回転時に大電流を供給できますが　充電電圧に達せず空転している時が多いので　プロペラ風車用と考えた方が良さそうです。

100個まとめ買いしたネオジウム磁石　メイン発電機に32個　今回48個使ったので　残り20個になりました。
また雪が積もり外で作業が出来なくなったら　ちょと違うアイディアで10極単相の発電機を作ってみることにします。

E473ジャイロミル

実験やぐらに据えられました。出来上がりの寸法は直径800mm　長さ1300mm　で思ったより巨大になりました。頂上にはラップ0.25で作り直したブラックサボスが起動を補助します。
この実験やぐらは上下共に4箇所にベアリングが仕込まれていて　縦軸風車を４機まで　”飾る”？！ことが出来ます。
結構風があるようで隣のプロペラも６～８ｒｐｓほどで回っていますがジャイロミルは４ｒｐｓくらいでしょうか？　風が一定でない上　直径が大きいので回転の立ち上がりが悪く　なかなか回転が上がりません　４ｒｐｓで回っているとすると先端周速は10メートルを超えます　体感的には風速10メートルは無いようなので　周速比１は何とか超えているようです　継続的に数十秒一定の強風が来ればもっと回転が上がると思います
　アームの空気抵抗が結構あるようです　でも翼がスチレンボードなのであまり強度を下げられない　.　.　.　こまった。　
とりあえず風車はこのままにしておいて　GENEBLITZⅥの磁石をネオジウムに交換して低回転用にすれば　電気を起こせるか？

本格試験機の部材

翼がわりと簡単に作れるようになったので　久々に実験やぐらに挑みます。
翼は　E473　翼弦長110mm長さ295mmで3段重ねの4枚翼で　直径700mmのアームで　取り付け寸法は750mmくらいで　長さ950mm程になると思います　扇風機の風は距離が近いためか　連続していなくて400Hz程度の回転周波がそのまま風車にあたり定期的に風車の回転数が早くなったり遅くなったりするので　自然風は扇風機よりも回転が上がりやすいです。
アームの空気抵抗　全体的な重量増加による慣性　ゴムシールベアリングの回転抵抗を考えても　周速比2.4は確実と思います。
まずは　実験やぐらで空転させてみて　発電機を考えましょう。

屋内実験台完成

ここ数日　強風が続き　メイン発電機の強化ブレードがなんとか持ち堪えているので　ジャイロミルに専念できています。
屋根裏の柱と梁を利用して　実験台を作りました　これで直径700mmまで実験できます　写真は直径200mm～480mmまでのアームで　他に500mm～680mmまでのアームを作りました。
翼型はいつもhttp://www.nasg.com/afdb/ を使わせていただいています。
今回は　原点に帰って対称翼型を使って実験してみました　Eppler　E473　翼弦長110mmで作りやすく見た目が　厚いわりにシャープに感じ自分の好みです。

この翼型　昨年秋にPP板中空製で造り　周速比2.1を出したことがありますが、今回は2枚翼で2．34が出ました　4枚翼で同様の実験をしたところ　直径700mmで2．65まで上がりました。
無負荷の空転状態なので　発電機に接続するにはもう少し上がって欲しいんですが　ココから先がヒジョーに難しい、だいたい何で風速より速く回っているのか？目の前で現実にクルクル風速より速く回っているのが不思議でショーがないです。

スチロールカッター

翼のリブ造りに安い電池式のカッターを使っていましたが　切り代が小さく　強くテンションが掛けられないので　粗末な物しか作れないので　カッターを作っちゃいました。
左の写真は主に　リブの切り出しに使うもので　最初はテーブルの端に付けていましたが　作業性が悪いので　テーブルに穴をあけて　糸鋸盤風に使います　右の写真は100円糸鋸を改造したもので　スチロール製翼の整形に使います　どちらもかなり強くテンションが掛かり　加工精度が少し上がりました。

　早速一枚作ってみました　所要時間20分　量産体制に入れるか？

ジャイロミル風車の翼型（おまけのつづき）

GOE２２７を基に　翼厚比を0.12程度に翼を作りました。
ちっこい発電機に付けてありますが　今回はどこまで軽く作れるか？を重点に置いています　ボルト以外の重さは53グラムになりました。
翼は7mmスチレンボード2枚張りをスチロールカッターで大まかに整形してサンディング仕上げ　ピンク色の板は薄すぎて　ペラッペラ　実験するにはぎりぎりの強度です。
直径220mm　翼弦長60mm　高さ255mm
扇風機の強風で1メートル離して実験　回転数は　1枚翼で4.9rps周速比1.13　２枚翼で6.8rps周速比1.57　3枚翼で　5.9rps周速比1.36となりました。
この風車　最高回転となる迎角ではほとんど自己起動できませんでした　起動できる角度にすると　5%ほど回転数が落ちるようです 軽いことは最高回転数には影響していないようですが　立ち上がりは明らかに軽く　２～30秒も有れば上がりきってしまいます。
１枚翼でも思ったより回転が上がりちょとびっくりですが　このサイズにしては　翼が厚すぎるかもしれません　この風車でまた何種類か翼を作って実験したいと思います。

扇風機の風では整流板とかが無いと周速比２以上はむずかしそうかな？　

プロペラ 対 サボニウス

最初からプロペラの勝ちは　はっきりしてますが　どれくらいの差が出るのかやってみました。
ブラックサボスと受風面積がほとんど同じになるように　半径を174.5mmに揃えたプロペラとちっこい発電機を用意して実験　テスタは左から電流　電圧　周波数　を計ります。
ちっこい発電機は磁極が６なので周波数計が3Hzで毎秒1回転となります。

前回の結果によるとブラックサボスは49.2mWが最高でしたが　プロペラは422mW　8.5倍も違います　サボニウスと発電機のマッチングが悪いのと　発電機自体の効率が悪いのが原因でしょう。
翼枚数ごとのデータは　まさに教科書どおり　グラフを見れば説明の必要も無いでしょう　改めてデータを取ってみたら　ちっこい発電機を実戦投入したくなりました。
4枚翼で直径400mmにすれば　風速2mで充電電圧に達し風速6mあたりが最高効率と予想されます。

ブラックサボス

前回の実験結果の確度を高めたくて　ブラックサボスをひっぱり出しました。
実験方法は前回とまったく同じ、結果も　工場長ご満悦　”してやったり”的な気分になりました　やはりラップ0.2で最高の電力　周速比0.43で最高電力　となりました。
GENEBLITZⅡに付けるサボニウスロータは　オーバーラップ0.2で周速比0.43～0.45となる負荷抵抗値が　最高効率になると考えてよさそうです。

新記録達成

先週　頼りないマストを撤去　BSアンテナ用ホルダに単管を通しワイヤで固定　新しいメインマストができました。

　5枚翼の予備ブレードを直径1000mmに調整して取り付けていましたが　今日　かなり強い風が吹いていたので　電流計を眺めていたら　メイン発電機の出力が　ついに　３Aを超えました　充電電圧１５．５Vですから　45W以上になりました。
風力発電をはじめてから1年と少し　当初の目標を達成できました　ブレードを改良すれば　６A程度までいけると予想しています。
そこから先は　数で稼ぐしかないか？

サボニウス 最適なオーバーラップは？

最近　翼の材料や作り方に少し行き詰まっていたので　１００均をうろついていたら　こんなポップな色のごみ箱がありました。

なんか　回してみたくなったので　コレ1個買って帰ってきました　Pカッターで2分割して板に付けようとしたとき　ちょと気づきました。

　なんとなくオーバーラップを0.5にしてるけど　？

そこで板を大きめに切って　7.5mm刻みで取り付け穴をあけて　オーバーラップを0.1～0.6まで調整できるようにしてデータを取ってみました。オーバーラップ0はバケットに仕切りを付け実験しました。

表1はその結果ですが　オーバーラップを少なくしていくと当然　直径が大きくなり受風面積が増えます　普通の風車の考えでは　同形の風車ならば直径が大きくなれば回転数が少なくなりますが　この風車は回転数がふえていきました　理由はわかりません　
参考にする値は　負荷を与えたときの結果で　ラップ0.1の電力が最大になりました。
200Ωでは負荷が大きく回転の落ち込みが大きいので　ラップを0.2で固定　負荷抵抗を変えて実験したのが　表2ですが　３ｋΩ負荷で周速比0.44ここで最大の電力を発生しています。
どの実験も回転数があまり上がりませんでしたがGENEBLITZⅡに使う風車としては高さが足りないのが原因だと思います、このごみ箱は高さ195mmなので300mm程度のごみ箱ならもっと電力が出せると思います。

いままで　とても安易にラップ0.4～0.5のサボニウスロータを作ってましたが　この実験はとても有意義ですね～～～
倉庫のブラックサボスもラップ0.2で作り直して受風面積を同じにした　プロペラ風車をMINIBRITZⅢに付けて比較してみたいと思います。

円周に合わせた翼型

翼が出来上がりました。
リブはスチレンボード　翼面は0.5mmPP板　翼の終端は1×4材です。
アームを付けた出来上がり寸法は　翼長285mm　翼弦長190mm　直径510mmになりました。
自分的には上から見た姿は　回る気満々に見えます　発電コイルにHzレンジにしたテスタをつなぎ　送風開始
予想はしてましたが　起動性が今までの試作風車中最低です、原因は背面が丸すぎます　起動の時風を捕えず受け流しているようです　そして回転数　毎秒3回転強で周速比１ですが　なかなか上がりません　6分経過した所で26.4Hz(毎秒3.3回転）　周速比１を超えて頭打ちになりました。
3枚4枚と　翼を増やしてみましたが　翼面積比が大きすぎるようで　回転数は上がりませんでした。
2枚目の写真は簡易的にウィングレットを付けてみたもので　回転数は5分経過で27.2Hz(毎秒3.4回転）でした　内側の気圧を高く保持するのに有効なようです。
回転は上がりませんでしたが　この風車は優れている点がひとつだけあります　いつも悩みの種である　振動がほとんどありません　いつもだと風車それぞれに固有の共振点があって　ブルンブルンしてしまうので　写真の風車の軸先端につけたベアリングを持って振動を抑えるんですが　今回は1度もありませんでした。
他に特徴的なのが　送風を止めてから静止するまでにかなり時間がかかりました　重量や慣性モーメント等の条件もあるので　簡単に比較できませんが　回転時の空気抵抗はやはり少ないようです。
過去の経験から　振動が大きいほど起動性が良く　回転数も上がりやすいので　この風車の実験はこれで終わりにします。
やっぱり　回転するための風車と風を捕える風車の中間あたりを　狙った方が良いかも知れません。

次　行ってみよー

ジャイロミル風車の翼型（おまけ）

ダメモトついでにこんなのも試してみます。
逆さにしたクラークYで　前記事と同じ方法で翼型を描くと　青線になりました。
見覚えのある形だったので　翼型データを見てみたら　Gottingen228（GOE228）　にそっくり、　クラークＹの翼厚比は0.12で　GOE228は0.18、クラークYの翼厚比を0.18にして　描きなおすとほとんど同じ形になりました。

というわけで　GOE228を　そのまま試してみようと思います。

その前に　もっとキレイに仕上げる方法を考えましょう。　

ジャイロミル風車の翼型

今までに　屋根裏倉庫の展示物の他に　6種類ほどのジャイロミル風車を試作しましたが　作る度に　その翼型に納得がいきません。
出来栄えとか精度がどうの　というのではありません、そもそもまっすぐ飛ぶために設計された飛行機の翼型が　回転するものに適しているのか？ . . . .
自動車　自転車　船　飛行機　明らかに曲がるためにはそれなりに工夫がしてあります　ここでは説明しませんが　鉄道もレールに乗っているからレールに添ってカーブを曲がっているのではなく　曲がれるのにはちゃんとした理屈があります。

ジャイロミル風車も　回転軸が支点となって回転していると言うだけでは　まったく釈然としません　そこで　完全なシロウト案ですが　こんなものを作ってみることにしました。
黒い線はクラークYの翼断面ですが　そこに　X軸に前縁と後縁が接する半径250mmの円弧を書き（赤線）　新しいX軸とします
X軸上からY座標のプラスマイナスを振り分けて出来たのが緑線の翼型です。
これをそのまま　直径500mmの風車として回せば　回転するための翼になるのでは？　と思っています。

ウマく出来たら実用新案？　　？？

充放電システム更新

物置のカドに上から　発電基盤　チャージコントロール盤　出力盤　と並んでいます、将来容量が増えても大丈夫なように　かなりオーバースペックな仕様です。
発電機盤は　この物置の上に作られた実験やぐらや　給電用メインとサブ　計9台の発電機をON　OFFできます　(OFF側は　短絡処理）
チャージコントローラは　先日紹介したもので　出力１KW仕様、出力盤は非常用と一般用１２V出力と　１５０W矩形波と３００W擬似正弦波のインバータを必要に応じて使い分ける形で運用します 正弦波インバータは　購入価格が高いので最初から　予定はありません　いずれ部品が集まれば自作を考えるかも知れません。

あとは　ﾊﾞｯﾃﾘの容量をもっともっと増やしたい 　でもさすがにバッテリまでは自分で作れないので　おこずかいを貯めるしかなさそうです。

メイン発電機のメンテナンス

某日夕方　副工場長から電話が入りました。
「発電機が　ガサガサ鳴っているけどだいじょぶ？」
大丈夫なわけありません　終業後慌てて帰り　メイン発電機を点検することになりました。
３日前に　補強を施した新型の１ｍ風車に交換したばかりですが　交換後強風が続いていました　その影響かどうかはわかりませんが　磁石とコイルがこすっているようです。

地面には　まだ厚い根雪があります。

まずは発電機を外し、台座の点検です　ベアリングに少しサビがありますが　設置前にリチウムグリスを厚めに塗って置いたのでこの程度で済んでいますベアリングはメッキしてないので　潮風があたると　数時間でサビてしまいます　シールから浸水した様子も無いので　上下２個のベアリングに再度グリスを塗布しておき　ねじ緩みをチェックして終了。
　最初は　風向追尾（首振り）に　スリップリングを介し電線を固定しようと考えていましたが　機構が複雑になるし　接触抵抗ロスも考えられるし　絶縁性も疑問だったので　今は線をパイプ内にフリーで通し　出口に１メートルくらい余裕をもたせてあります。線がよじれても５回転くらいは問題も無く　出口の所でよじれ状態を確認できます。
　今までの最高は３回転よじれですが　よっぽどのことが無いと３回転まで行きません　２回転で放って置くと　自然に元に戻ったり　逆方向に２回転よじれたりしています　自然の風は帳尻を合わせてくれるようです。
ケースは　鉢皿ですが　縁につばが付いている物を使い　そのつばを利用してビス止めします、円周上に６本ほどビス止めすれば　そこそこの密閉度になり　浸水はありません。
ケースから外してみると　支持板やステータに対してロータが少し傾いています　上の支持板がずれ軸が傾いたようです支持板とステータを調整しますが　　上の支持板を外し　軸のベアリングがあたる所にセロテープを４回転巻きベアリングを入れて置いてから　支持板を取付け調整します　先に軸の芯出しをしておき最後にベアリングをナットで締め込みます。

調整が終わり　ケースに組み込み屋上にセットして終了しました。
当初心配だった　耐候性や耐久性も１～２年で壊れることもなさそうなので　少し安心しました。　あとはひと夏過ごしてまた点検します。

それまで無事だといいけど。
　

前記事追記

コントローラMkⅢの回路が最終的にこのようになりました。
変更点は　過電圧LEDの場所です　前回路だと発電機を複数運転させると電圧がどのくらいドロップするか見当がつかないため　OPの出力に移しました。

充放電コントローラ MkⅢ

何種類かのFETを試しやっと　これでなんとなく大丈夫だろう　くらいの物ができました。
充電カットの２SK1186は　24V60Aという大型のジャンクスイッチング電源から外したもので　ON抵抗が４Ωで許容損失１００Wという物で　ヒートシンクをつけてあります。
　この回路は　充電をカットしているわけではなく　発電した電力を抵抗とFETで捨てています　”捨てる”　はもったいない表現ですが　風力発電において過充電あるいは過電圧になる場合は　必ず強風時なので　風車の暴走を防ぐ措置が必要で　発電機に高負荷を与えブレーキをかけ回転を落とす目的があり　その動作を自動で制御する物です　別回路でゲートに５Vくらいを入れるスイッチをつけておけば　手動で必要なときに風車の回転を落とすことも可能でしょう。
回路自体大差はありませんがMkⅡよりも部品点数が少なくなりました　今まで放電カットだった方も　グリーンLEDで　放電OK　または　放電中　という表現になります。
放電を中止したとき表示するLEDはありませんが　電圧計でモニタできるので支障はありません　検出用の電源は　負荷側の電流計の手前から取ってもいいんですが　負荷電流を大きく流した場合配線経路で0.5~1Vくらい電圧降下が予想されるので　正確に電圧を制御したい場合　やはりバッテリ端子まで線を延ばした方が懸命です。
バッテリへ　に付いているショットキーダイオードは数に決まりはありません　ただ発電した電気を無駄なくバッテリへ送るため　発電容量を考え　スペースと財布が許す限りのダイオードを使います　今回は許容電流５A　順方向電圧0.4Vを7個使いました。
放電側の　２SK３４０５は使わなくなったsoket７マザーから剥ぎ取った物で　ON抵抗4mΩドレイン電流４８Aで”2個使い”は　かなりオーバースペックです。電線さえ持てば　入力５００W出力１０００W以上になります、　これくらいの容量の市販品を買おうと思ったら分割払いになります。
肝心の　消費電流ですが　放電中止LEDが付いていないので　放電中止時4.7mA　放電中10mA　になりました　充電方式がストレートなので簡単に比較できませんが　市販品と同等レベルと思っていいでしょう。

制作費はケースやFETを含めほとんどジャンク品なので　1200円くらいです。

今回は　納得できました！　

でも　まだ春は来ない

充放電コントローラ 検出回路

コントローラをさらに低消費電力化するため　リレーを廃しFETで”フルソリッド化”（ちょと言葉が古いか？）することにしました。
検出回路だけを　ブレッドボードに経験とカンで組んだのがこの回路です　私は回路設計に　計算する　という行為はありません　ボードに素子をのせ→通電→テスタ→のせ→通電→テスタ　の繰り返しです　計算もできなくはないが、データを見たり式を思い出したりが　わずらわしい　とても面倒　子供のころからこの調子で作っています。
計算が必要なほどの回路は　もとからつくれないので。

改善点は　OPの入力側　基準電圧　比較電圧　共に分圧してGに垂流す電流を少なくします　充電カット側は　ツェナーを5Vから6Vに変え抵抗を３倍　比較する方の抵抗値を一桁上げます　半固定の５０Kは調整範囲を広めにするための値ですが　調整がかなり難しいので多回転タイプです。
入力抵抗を大きくしたので　帰還抵抗も大きくしますが半固定は100Kの方がいいかもしれませんが手持ちがありませんでした　出力の半固定は分圧とプルダウンとゲート抵抗を兼用しているつもりですが　正解かどうかはわかりません　これでなんとなく動作するようです。
放電カット側は　ツェナーが3.9Vから５Vへ　出力の処理は　FETにつなぐ負荷によっても変わりますが、少しだけ　フワッとONしてフワッとOFFさせます　これもなんとなく思い通りに動作しているようです。
ブレッドボードでの測定では4.5mAくらいになりました。

あとー　公開しといてなんですが　この回路をまねて作るのはかまいませんが
”　自己責任　”
でおねがいします　回路が正解かどうか私にはわかりませんので！　
（そんな人　いないだろけどね！）

充放電コントローラMkⅡ

電圧検出部分は現用機とほぼ同じで　DAIQ博さんの回路を参考に組まれています　これで充電１３０W放電２２０W位の仕様です　CR類はジャンク基板から外して使っているので　作る度に違った数値です　回路図の左下が充電カット検出右下が放電カットです。
　現用機は放電カット時に２個のリレーをまともに引いているので約280mAの電流を消費してしまいます、そこで今回の回路は　放電カットを検出したときRL1にぶら下げた３３uFに貯まった１２V分の電荷でリレーを引き５Vほどで保持させます　これで約70mAになりその内の50mA程度をちっこい発電機で蓄えた予備電池に受け持たせます。確認用のLEDはだいたい3mAほど流せは目視できるので制限抵抗を大きくします。
　と　ここまでやって　メインバッテリーの消費電流が　通常時25mA　放電カット時13mAになりました。　でも、　なんか納得がいかない
　予備電池が無くなるまでに充電が完了できないかも？　
　充電が完了する場合は風が吹いているので予備電池は尽きることはない？
　ちっこい発電機は最初からメインバッテリーにつないでもいんじゃねぇか？.　.　
　そもそもリレーを使わずにパワトラかFET使えばどーだ？
　自分にはそんなスキルねぇべや！
　でも　やってみる価値はあるべ？　
　んだ　んだ！

というわけで　ジャンク基板と部品ストックを探したら何種類かNチャンのパワーMOS-FETがあったので　早速”MkⅢ”　を製作中です！　

MINIBLITZ Ⅱ

自己完結型の発電機付の外灯です。
”ミニブリッツ２号”といいます　今まで登場した発電機にも名前が付いていたんですがすっかり忘れていました　前出のちっこい発電機はミニブリッツ3号で　30W級メイン発電機はGENEBLITZⅧ(ジェネブリッツ8号）です　大まかに大小の区別で名前が変わります。

　このMINIBRITZⅡはケースと軸の長ナットと白LED以外廃品でできています　発電機はステッピングモータで　壊れた”E社”のプリンタからはずしたものです　太陽電池はジャンクコレクションから発見したもので出所は不明　ﾊﾞｯﾃﾘはジャンクノートパソコンの物で1.2ｖを3セル　回転部分はキャスターのローラを外した物　ケースは100円密閉容器　素子類はジャンク基盤からです。

中身は見たままですが　軸の加工がポイントです　ピニオンギヤを外さずにサンダーで長ナットに入るように削ります　サンダーを当てるとギヤも削られながら回るので芯が狂うことはありません予め長ナットにM4のタップ穴を切り　ビスを入れといて合体です。
回路は確かこんな感じだったと思います　このハイブリッドシステムはなかなかの高性能で　直径300mmの風車で直射日光と強風が同時に当たると充電電圧が５V近くまで上がり　150mA程の電流を流します。
充電電圧が高い時の点灯に多少不安がありましたが点灯して負荷がかかると　3.8Vくらいまで下がるので　5Ωの制限抵抗は無くても問題ないと思います　トランジスタの定格いっぱいまで明るくしたければ　白LED8個に2.5Ωくらいでいけると思いますが　ﾊﾞｯﾃﾘ容量が少なくて点灯中無風状態が続けば　冬場は朝まで持たない場合があります。
昨年の9月から毎晩庭を照らし続け　半年間メンテナンスフリーです　多少防犯にも役立ってるかもしれません。

入門用にいかがでしょう。　　　　

またまた壊れたブレード

ブリザードに襲われ800mmのブレードが壊れてしまいました。
１１月末に壊れ　寒い中　屋根に登るのがいやなので　小さいブレードで越冬しようと思っていましたが考えが甘かった。　吹雪の中ハシゴを雪の中から掘り出し700mmの予備と交換しました。このサイズだと強風時でも充電電流は1.2A程度にしかなりません　２倍整流だと２Aくらい出ますが　気温－９度では整流器まで交換する気力は当然無いのでこれで春まで我慢します。

.
４枚残ったブレードからちぎれる過程が解りました　はじめに左のネジ穴にヒビが入り左に切れていきます　写真の状態まで行くとあとは右へ裂けて行きちぎれます。
左のネジの裏には角度を調整するため平ワッシャが数枚入っていてその分　板から浮いた状態になっています　風が吹くとブレードがしなり　ワッシャの部分に応力が集中して最初のうちは少しずつ切れていくようです。原因が解れば対策もいずれ思いつくでしょう　今のブレードが春まで持ってくれることを祈ります。
今回解ったことがもうひとつあります　ブレードが壊れるときは必ず雨や雪を伴った強風であることです　流体がどした？とか　空気密度がなんたら？とかは　さっぱりですが　同じ風速でも雨や雪が混ざった風のほうがエネルギーの量が大きいようです　雨樋ブレードは湾曲しているので　角度がほぼ０度という場所が出来てしまいます　空気に混ざった固体や液体がブレードにぶつかった場合は単純にベクトルを考えると角度の無い部分が風下方向に力を受け”しなり”の原因になるとも考えられます。
　やはり受風面は平面でそれにひねりをつけた方が良いのか？　今後も雨樋を使いさらに形状を工夫したほうか良いのか　迷います。

それにしても　　　　　寒かった。　　

ちっこい発電機（３）

ちっこい発電機用ブレード。雨樋から切り出します　直径360mm　翼巾根元35mm先端25mm　写真のように作ると　角度が根元で約18度先端3度位になります　このブレード形状は屋根裏工場の自信作で4枚翼で空転時に周速比8以上になります　発電機に付ける場合　充電負荷時に周速比５くらいになるように直径と翼枚数を調整しますが　実際には慣性や摩擦損失等で周速比４程度が無難なようです。
扇風機の強風で実験しました　空転時電圧　２枚翼２９V　４枚翼２８V　６枚翼２５.５V　やはり枚数が多いほど回転数が少ないですが思ったほど差が出ていません。
１２V電池の充電電流　２枚翼57mA　4枚翼56mA　6枚翼53mA（充電電圧12.3V）　
６V電池の充電電流　　2枚翼67mA　4枚翼78mA　6枚翼98mA（充電電圧6.7V　）
3.6V電池の充電電流　2枚翼75mA　4枚翼120mA　6枚翼200mA（充電電圧４．１V）　
2枚翼は空転時は勢いがありますが負荷をかけると回転数がガタ落ちです　もっと強風になると効率が上がると思いますが日常の風には適しません　やはり6枚翼を採用したくなります　このサイズにしてはかなりの高効率　計算上では扇風機の風で白LEDが10個点灯できます。

風速３ｍそこそこで約0.6W強なので７～８m吹けば４W程度になり　そこで頭打ちになると思います　扇風機で2000rpmくらいでまわっているので　多分5000rpm以上になるでしょう
前回の実験で700rpmで2.6Wと書きましたが一桁間違っていました　0.26Wでした。

ブレードが1枚だけ白く塗ってありますが　屋根裏工場製の風車はすべて一枚だけ色を変えています　見た目で　だいたいの回転数を知るためです。

ちっこい発電機(2)

ちっこい発電機　ロータの磁石を2倍にしたら　コイルの穴とちょうどいい寸法になりました。　それにしてもこの地上最強のネオジウム磁石は　取り扱いが大変です　同極をピッタリくっつけたいのに　反発力がすごくて　瞬間接着剤以外では接着できません　作業中に少しでも振動を与えると磁石たちが一瞬のうちに1列の団体さんになり　鉄の工具を近づけたりすると　バチンっと叩き付けられるようにくっ付いてしまいます　以前メイン発電機を作ったとき　ロータ同士を誤ってくっつけてしまい　てこを挟んでやっと剥した事があります　16個ずつのネオジウム磁石が張り付いたので　６０Kg近い力がかかっていたでしょう。

.
ケースに入れて完成です　ケースといってもコレは鉢皿です　今まで洗面器とかサラダボールとかいろいろ試しましたがコレが一番発電機っぽく見えます　サイズもいろいろ選べます。
コイルは1個2.6Ωで6個直列で15.6Ω倍電圧整流にしたとき　700ｒｐｍで1.9Wでした　次に3個直列を２個並列で3.9Ωのコイルに4倍圧整流にすると700ｒｐｍで2.6Wになりました低回転の領域でも前者を上回っています　仕事量は同じだと思うんだけど理由はまったくわかりません　　ただし巻き線が細いのでこれ以上回転数を上げても出力はさほど上がらないと思います　つまり自転車のダイナモと同程度ということです。しかし自転車ダイナモとは比較にならないほど起動が軽い！　レスポンスは抜群　直径30cmのアクリル3枚ブレードでは　息を吹きかけただけで回り出すほどです。
　今後現用のチャージコントローラの2号機（省エネタイプ）を製作予定なので　予備バッテリーの充電用に.　.　.　使えるか？　.な？　

ちっこい発電機

壊れたビデオのキャプスタンモータのコイルが　無事にはがすことが出来ました。
コイルは　線径0.2mm　断面が2.5×3mm　少なく見ても150回ほど巻いてあると思います。1.4mm厚のアクリル板を外径100mm内径50mmの円盤に切り出しコイルを入れ　30分硬化のエポでプレス硬化です。　手順はいつもどおりですが　アクリルの加工はとても神経を使います　今回も最後の穴あけで縁が割れてしまいました。　ロータ鉄板は50mm　6φ2tのネオジウム磁石を2段重ねて6極　単相発電機になります。

　組みあがってます　透明のアクリルに白いアクリル板2枚でベアリングハウジングを作り　外径15mm軸径6mmのベアリングを入れます　当然軸のボルトはM6となります。
　見た感じで言えば　今まで作った中で一番カッコ良いです　どっかのメーカーのデモンストレーション機（誉めすぎ？）にも見えます

磁気ギャップは約4mm　もっと調整すれば3.5位までいけそうですが　これで止めときます　ロータが小さいとギャップを狭く出来ます。
大きいとどうしてギャップが広くなるかと言うと　軸にボルトを使っているので　ロータを締めこむと　古いレコード盤のように　波打って回転しコイルにロータが擦ってしまいます　いつもはだいたいステータの厚さプラス上下1.2～1.5mmのギャップつまり3mmステータでは磁気ギャップが6mm必要ですが　今回は上下0.7mmで4mmとなりました。
　発電能力はこのサイズなのであまり期待はしていませんが使い道はありそうです。
倍電圧整流で　100rpnあたりからｖf3.7Vの白LEDがつき始めます　結局700rpmまで回転を上げ　直列に5個つないだ白LEDが点灯できました。
　このままで現用の１２Vシステムには使えませんが　まだ改善の可能性はあるので　しばらくコレで遊んでみましょう。　　　
　　　　　

地上最強

１００円ショップに　こんなものがありました。
ホワイトボードに貼ったり家庭では冷蔵庫にメモ等を張ったりするときに使うマグネットピースです　磁石を見るとニッケルメッキしてあります　？　もしかして？　裏面を読むと書いてありました　”ネオジム磁石”　４個１００円です　凄くお得です　いや誰でも同じ値段で好きなだけ買えるので　まるでお得ではありません　しかしコレは自分にとってはお宝です　地上最強のネオジウム磁石が４個１００円です　いつもなら発電機に使うとき　列ごと大人買いですが　今日は３パック１２個買いました。　
そう　別に用があったんですが　磁石だけ買ってきてしまいました　途中で気づいて引き返しまた買い物をしてきました　ちょっと情けない。
いつものことですが　周りの青い部分は使いません　申し訳ないけどごみ箱行きです　磁石は意外と厚みがあり４.５φ5ｔでした
これを使えば　小型軽量の高回転型発電機が出来るでしょう。
複数を同極で使えば　面積を増やせるし１個が小さいので　ロータに配置したとき　隣の磁石に逃げる磁束も少なそうです。考え出すと　きりがありません。
でも今回は　べつの用途に使います　肩や腰に貼るわけでもありません。
そういえば　ネオジウム磁石って　日本人が発明したらしいです。　　

ステータ負荷試験（２）

１０枚の中から比較できそうな５枚を選びどうにかデータを取りました　サンプル数が少ないけどこれ以上のデータはあまり必要がありません。

まず右のグラフですが　微弱な電流を流し回転数を上げ　充電開始電圧に達する回転数を示しています。
しかし結果を見てそんなことはどーでもよくなりました　単純に多く巻いたステータは電圧が高くなっていますが　600回転時0.35mm12極はコイル1巻あたり0.014Vですが　0.5mm16極は0.022Vになります　コイルの体積はどれもあまり変わらないのに30％も違います　
やたら巻いても期待したほど電圧が出ないと言う結果です。
　続いて電流を流しての負荷試験ですが　先にいっときますが結果は出力だけを測定したもので　発電機の軸にどれだけの仕事量が加わったか？　つまり回転する仕事を電気に変換する効率は計算されていません。
結果は測定前の予想とはかけ離れたものです
0.5mm16極がダントツです　何度測っても同じ結果が出ます　これは使わずにはいられません　製作中の超低回転型発電機を再考しなければいけなくなりました。
他のステータはある程度予想通りです　0.6mmは抵抗が低いので　負荷をかけても電圧がそれほどドロップしませんが起電力が足りません　高回転で回れば大容量のバッテリーに大きな充電電流を流すことが出来ます　逆に0.35mmは抵抗が大きく高負荷時の電圧ドロップが激しいため　大容量のバッテリーには極端に効率が悪くなります　しかし低回転でも十分な電圧が得られるため弱風低回転用としては十分に使えます。
　今回は4倍圧整流は試しませんでしたが　倍率を2倍4倍と上げると電圧は上がりますが　インピ-ダンスと言うか抵抗値も2倍4倍になると考えて良さそうです。
さて問題は0.5mm16極ですが　なぜこれほど良い物が出来てしまったのかまったく見当がつきません　600回転以下で12.5Ω迄は完全にオールマイティです　もう２～３枚作って同じ結果が出るか試してみたいと思います。
指の皮のズルムケがまだ痛いのでもうすこし先に。

ステータ負荷試験

作りだめしたステータの特性を知るためにデータを採ることにしたんですが　段取りに少し苦労しました　まず安定した回転ですが　充電式のドリルに寸切りボルトをはさみ散水用のホース２００ｍｍで発電機の軸につなぎ　ちょっとしたカップリングのようにしました。物理的な伝達は問題ありません　ドリルの電池を外し　５V～２２V可変の電源をつなぎ回転の準備は出来ました。
次に回転数の測定ですが　今まではメトロノームでタイミングを測っていましたが180rpm以上は私の身体能力ではどうにもなりません　手持ちのテスタの一番高級な物(\3000）に周波数のレンジがありました　これを利用します　コイル１個を１回転で１６個の磁石がNSNSと通るので　１回転８サイクル＝８Hzで６０ｒｐｍ　となります　これで何とかなりそうです。
最後に電流です　テスタのレンジは200mAです　到底計りきれません　やはりシャントを作るしかありません　まず適当なダミー抵抗にテスタをつなぎ100mAを表示させコイル用の0.6mm線を４メートルほど切って値が１/１０になるように少しずつ切り詰めテスタと並列に結線しました　作業中　線が邪魔なので小さく巻いてみたのですが　磁気とか熱とかの影響でしょうか測定値が不安定になるのでまっすぐ伸ばしたまま作業することにしました　ホントに邪魔ですが何とか２Aまで測ることが出来ます　でも今日は猛吹雪で雪かきをしなければならないので　測定は今度にします。
測定にはこのユニットを使います　ステータ径245mm　ロータ径155mmで　磁気ギャップが5mmでその間を３ｍｍのステータが入ります　。

超低回転型発電機の試作（３）

やっとのことでコイルが出来ました　ステータ板も3枚出来ています。
しかしこの辺でこの発電機は休憩します　もうコイル巻に疲れてしまいました　64個使うために77個も巻きました　皮手袋を装着していますが指の皮がズルムケです　普段工場内は常にFMラジオが流れていますが　コイルを巻くときは無音で入り口には立ち入り禁止の看板が下げられます。
もし巻いている最中に話し掛けられたり数字が耳に入ると　巻数を忘れてしまうからです　凄まじい集中力が必要です　そして屋根裏工場は飲酒作業が認められていて　夜もふけるとトンデモナイ形のコイルが出来てしまいます　急いで作っても3月の雪解けを待たなければ実験やぐらに据付けることも出来ません。
これからしばらく　ステータ板のデータを取りたいと思います。
10枚のステータです　線径　巻数　極数　いろいろです　皆同じ取り付け寸法ですが　微妙にコイルの中心からの距離つまり最適なロータ寸法か違います　どれが高効率とは一概には言えません。それぞれ適正な負荷と回転数があると思います。
　いままでしきりに低回転と言っていますが　この発電機には致命的な欠点があります。ロータの回転バランスが悪く回転数を上げるとまるで携帯電話のバイブモータのような振動があります　過去に何度かウェイト調整をして見ましたが今度はブレードをつけるとまたブルブルしてしまいます　そこで垂直型用の発電機を作ることにしたわけです。
風車の予定は　直径７００mm高さ１５００mmのジャイロミルでまだ絵に描いたもちです。　

　ロータはすべてこれを使います　今は10×２０×4のフェライト磁石が付いていますが10×３０×４の磁石に交換します　それでどのステータのコイルの穴にも磁束を通すことが出来ます　アトは実験環境を整えよう　手回しでない安定した回転数を出せる仕組みとその回転数を知る仕組み　電圧と電流と負荷抵抗と・・・・
　もうこうなると屋根裏研究所だな！
　

あたりまえに”冬”

ついに積もるほどに降ってしまった、私は寒いのが嫌いです　こうなってしまうと...
”自家発電への意欲　＜　寒さ嫌い　＝　見てるだけ！　→　壊れるなと願う”
今日は天気も良いし現用機について少々。
まず屋根裏工場の頂にそびえ立つのがメインの３０Ｗ級です
ステータは0.6mm７０回巻12極で4個ずつ直列の3相です　ローターは直径175mm2.3tのフツーの鋼板　磁石は15φ５ｔのネオジウムを３２個です　単純にブリッジ整流した場合１00ｋΩ負荷で120rpm１５V　300rpm４０V位を出力します。
次に手前に見えるのが実験用のやぐらで2台の発電機は同じもので　0.5mm100回巻12個の3相ステータに18φ５ｔのフェライト磁石32個です　特にデータはありませんが　上段は弱風用で3相4倍圧整流　風速２ｍ位のとき30rpm10mAをバッテリーに流し自己放電分と自作チャージコントローラの消費電力をまかなっています。
（今日は無風で3台とも静止状態）
下段は　ブリッジ整流の高回転型ブレード試験用です。
　現在は主にブレードの材料として　ホームセンターで売っている雨どいを切り出して作っています。
先日ちょっとヘンな現象があり少し考え込んでしまいました　風車の常識では羽数が多いほど起動性良くトルク大しかし低回転ですが　上段の10枚翼よりも下段の6枚翼の方が微弱風での起動性が良かったのです　モヤモヤしたまま3日ほど経って突然気が付いたんですが　バッテリーを切り離し空転状態にすると10枚翼がほとんど無風に近い状態でも回り続けているのに6枚翼は止まったままでした。
私は測定器類は安物テスタしかないので　ここからはほとんど想像ですが　10枚翼発電機の3相4倍圧整流回路の12個のコンデンサが放電状態のとき　動き始めの6～9サイクルはコンデンサへ充電するために消費されこのときほとんど短絡状態となりトルク増に影響している？　対して6枚翼の3相ブリッジ整流はコンデンサが1個なのでその影響が少ないのではないか？　と考えています。

正解かどうかはわかりません　誰かくわしい方　教えてください。　
　　　

超低回転型発電機の試作（２）

ステータ板の製作途中です　3mmの合板を加工し16個コイルをはめ込み30分硬化のエポを40度くらいに暖めて流し込み裏表にポリプロピレン板をはさんで9mm合板でプレス固定して硬化させます。
実は0.6mmのコイルは巻き数が足りず起電力が不足しそうなのでこのステータは0.35mm100回巻を使っています16個直列で直流抵抗は21Ωになってしまいました　思ったより大きいぞ。
とりあえず同じものをアト3個気長に作ってみようか
交流発電機は単相より3相が良いそうだが自分の場合は3相はデメリットの方が大きい、
その一番手が整流回路にあります　低い回転数でバッテリーに充電するためにはどうしても昇圧しなくてはならず一番手っ取り早い多段倍圧整流となります。
図は3相4倍圧の回路ですが単相で作るより最終段に余計なダイオードを入れなくてはならない上部品点数がとても多くなります　現用の30W級発電機にはコレが使われていますがもう作るのが面倒なので以後すべて単相で作ることになりました。

壊れたブレード

わりと風の強い日に上方偏移を見ていたら結構うまく動いていたので少し欲張り直径1200mmのブレードをつけました。発電機は3相4倍圧整流で300rpmほどで１５Wに達するので　直径を大きくして回転数が少し落ちてもよりパワーを受けたほうが良いと勝手に思った。
　メイン発電機は３０W級と言っているが　単純に3相交流で取り出した場合0.6mm線のコイルで直流抵抗が3Ω程度なので１００W級の力を持っているが　整流回路に使っているショットキダイオードの定格が２Aで　最大充電電圧が１５Vなので現状では３０W以上取り出せない仕様になっています。
そして1200mmブレードは快調に２A弱の電流を流していたが2時間ほど経って屋根にブルブルと振動が！　急いで屋根に登ると合板製ブレードの取り付けハブが割れていた。
飛び散ってしまう前でよかった　

気を取り直し1000mmのブレードに変えたが数時間後にまた屋根に振動が今度は3枚ちぎれて飛んでいってしまった。直径1000mm以上は根本的にもっと強いブレードを作らないとダメだ。
いまは800mmで回っているが強い風が吹いても1.5A程度しか充電出来ないようだ早く強風に耐えうるブレードを考えよう。

超低回転型発電機の試作

降雪期に入り　屋外の作業が困難となるため春までゆっくり発電機を作ることにした。
今度のヤツは　垂直風車用コアレス（エアギャップ型）で毎分60回転で１．２W＝１２ｖ×100mAが目標だがそう簡単なことではない　今運転中の30W級は120回転で0.6W程度しか出力できない　そこに至るまでに7組のロータと20個以上のステータを試作しての結果だ　単純に考えると現用機の4倍か？　ンなにがだ？コイル抵抗を半分にして磁力を2倍か？コイル巻数2倍で磁力2倍か？　でも巻数増やしたら抵抗が増える→線を太くする→コイルが厚くなる→ギャップが増える→さらに磁力を強くする？　だめだ。　　　　”予算が”
もっと単純に考えよう　３０W級を４つ並列にしたよな物でも作ってみよか？

　しばらく考えたがよくわからないのでまずはコイルから作りましょう
0.6mmのホルマル線50回巻です　穴は約10×20　厚さ3mmでエポで固めながらきつめに引っ張りながらも手早く巻きます、今までに穴径や厚さの違うものを数10種類作ったがコレに落ち着いたのはロータ寸法　磁極数　磁石等に関係しています。
これから徐々にわかるでしょう、これを今回は60個ほど作りますすべては使いませんが手作りなもんで形状に多少バラツキがありあまりにヘンな形をしたものは使えないので余分に作ります。

再起した３０Ｗ級発電機

塗装を終えたベースを支柱に取り付けた状態。
強風対策は　ベース下のスプリングが縮んでＬ金具ごと反り返り上側へ偏移する仕組みだがどれほどの風速で機能するかは吹いて見なければわからない　どうせ風速計もないし。

修理した雨樋ブレードを取り付け運転再開！
風車の直径は1020mmで寸法に根拠はない
尾翼は500mmから300mmへカットし写真では見えないが補強を追加
今日は結構風があり１５Wくらい出力しています。

発電機台座

とりあえず頭の中のイメージだけで作ったらこんな風になった。
まず25mmのステンパイプに軸径25mm外径42mmのベアリングを110mmくらい突っ込んでおきます。

足場パイプの固定ベースにトタン板切って筒状にしたものをパイプに巻き付けホースバンドで固定　このトタン板の内径がベアリングと同じになります。

ベースにステンパイプを差込みホースバンドを締め上げ固定。
9mm合板にベアリングより少し小さく穴をあけベアリングを叩き込みベースにねじ止めします。
塗装とか細かいことは後にしてとりあえずガタツキのまったくない回転台座ができた。

暴風で発電機破損

７日の暴風で屋根上の3０W級メイン発電機が壊れてしまった２０Mくらいの突風が襲ったと思われるが　まさか風の力がこれほどとは...。設計変更！
　６枚翼のブレードが２枚根元からちぎれ飛んでってしまい尾翼も根元の取り付け部分が外れぶら下がっていた　それだけなら予備のブレードもあるし簡単に直ったところだが風向を追尾するためのベアリング台座がぶん曲がってしまった。
　こうなると地上１０Mから落下する恐れもあるため支柱から上全部を外し作り直さなければならない　今までは強風のための安全機工は不要と考えていたがそうもいかないだろう　上方偏移くらいは必要だろう　ますます重くなりそうだ　何か安くて軽くて丈夫で手に入りやすい材料を探さなくては。