私は現在、風力からエネルギーを収穫する必要性を含むプロジェクトの実現可能性を調査しています。発電機とファンのサイズ定数は約2 "x2" x2 "です。最終的な目標は、コンデンサをトリクル充電して、超低消費電力のワイヤレスアプリケーションで使用することです。2-3.3vは、現在、検討中です。1つの質問に含めるには十分関連していると思われる2つの質問があります。
シンプルな小型DCモーターを使用して電力を生成できることは知っていますが、本能は、DCモーターはこの目的のために特別に設計されたデバイスほど効率的ではないことを教えてくれます。私の本能は正しいですか？私の場合、このデバイスの名前には具体的な名前がありますか？私はそれがジェネレーターであることを知っていますが、その名前は非常に広範であり、小さなアプリケーションに関連するものを見つけるのは困難です。
風速に基づいて取得できるエネルギー量を推定するにはどうすればよいですか？この計算に影響を与える可能性のあることがたくさんあることに気づきましたが、私はいくつかのおおよその数を決定しようとしています。
回答:
小さなDCモーターは通常、直接*機能するか、機能させることができますが、最良の選択ではない場合があります。DCを直接生成するデバイスは通常「発電機」と呼ばれ、ACを直接生成するデバイスはオルタネーターと呼ばれます。
発電機は事実上、通常は機械的な「整流子」を使用して、内部で生成されたACがDCに整流されるオルタネーターであり、一端にブラシが付いた「銅」の「セグメント」の配置です。各セグメントは1つまたは複数の巻線の端に接続されているため、生成された電圧にアクセスできます。ブラシは、特定の「ブラシ」が常に同じ極性のコイルに接触するように配置されています。回転子が回転すると巻線の極性が変化するので、出力の極性が一定になるように別のブラシが接触します。整流子は、ダイオード整流器ブリッジと同じ役割を果たします。
「ブラシレスDCモーター」と呼ばれるDCモーターのクラス（BLDCM、BLDCなど）があり、スイッチングは電子デバイス（通常はトランジスター）によって実行されます。場合によっては、これらをスイッチングエレクトロニクスを正しく駆動することにより発電機として使用できる場合がありますが、発電機としてBLDCMを使用する通常のアプローチは、スイッチをバイパスして巻線に直接接続し、オルタネーターとして使用することです。 。
したがって、オルタネーターは通常、発電機として使用することになります-特別に巻かれた*またはBLDCMに基づく（または非常に特殊なケースでは、論理的に裏返しになっているブラシモーターに基づく）-今のところ無視してください： -））。* BLDCMは提供されているとおり、モーターでの使用に最適化されます。
場合によっては、オルタネーターのニーズにより適した設計を巻き戻すことで作成できる場合があります。最初より細いワイヤを巻くと、RPMあたりのボルトが多くなります。ここでは適用できませんが、例として、RCモデルコミュニティは、より大きな直径のワイヤーのはるかに少ないターンでCDモーターを巻き戻し、大電流の高出力コンパクトモーターを作成します。
最初に存在するものに応じて、スターからデルタに再配置すると、rpmあたりのボルトが少なくなりますが、電流が多くなり、デルタをスターに再配置すると、反対になります。
ターンあたりの最大電圧またはオルタネーターのサイズあたりの電力が十分に懸念される場合、通常は高性能の希土類磁石で使用されている既存のリング磁石を置き換えると、大幅な性能向上が得られます。
最初に、何が本当に必要か、どのリソースが利用可能であるかについての適切な説明を提供することは、これまでにここに書かれた内容の詳細な分析を試みるよりもはるかに有用です。
これが1回限りのジョブまたは数回のジョブである場合は、適切なBLDCMを探してスイッチの電子機器を取り外すのがおそらく最善です。通常は非常に簡単です。電力レベルによっては、CDモーターが適切に機能する場合があります。これらは一般的に入手可能です（通常、デッドCDドライブでは無料です。必要に応じて、そのまま使用することも巻き戻しすることもできます。巻き戻しは特に難しくありません。必要に応じて、やがてこれについてコメントしてください。
より大きな課題は、利用可能な「風」から力を得ることです。どのくらいのパワーが必要ですか？あなたの環境は何ですか？取り付け位置は自由ですか？屋内または屋外、つまり風力源は何ですか？これは屋外の日光にさらされていますか？
以下は、必要に応じて第1原則から導き出すことができます。速度Vで単位面積Aを通過する空気から利用可能な電力は
Zは効率％<= Z <= 100（実際には<〜= 59）A =メートル単位の面積^ 2 V =メートル/秒単位の速度
非ダクテッドシステムでは、Zmaxが約59％（ベッツ限界）であることを示すことができます。これはダクテッドシステムでより高くなる可能性があります。
速度は3乗すると増加します。ほとんどの風力タービン（WT）は、必要に応じて検討できるさまざまな理由により、約10 m / sでピーク性能に最適化されています。これは、1 m / sでは概念的に定格電力の1/1000を生成し、2 m / sでは定格電力の1/125を生成し、5 m / sでも定格電力の1/8を生成することを意味します。[[編集者：図のように端数を残してください]]。
数値を差し込むと、2 "x 2"風力タービンエリアがほとんどの基準で非常に低い電力レベルを提供することが示されます。これで十分かどうかは、アプリケーションと利用可能な風速によって異なります。
2 "x 2" = 0.00258 m ^ 2 !!! 平方メートルの約1/400。
したがって、電力= 0.6 x 0.00258 x V ^ 3 x Zワット=〜1.55 x ZV ^ 3ミリワット
注* ミリ *ワット。
実際には、10％の効率は難しくありません。20％は慎重に達成でき、30％は実行可能、40％は英雄的です。20％の効率を使用することは、おそらくOKのスタートです。
したがって、達成可能な電力= ~~ 0.3ミリワットx V ^ 3
10 m / sでは、0.3ワットまたは300ミリワット=立派です。
5 m / s = 39 mWの場合
4 m / s = 20 mWの場合
3 m / s = 8 mWの場合
2 ms / = 2.5 mWで
1 m / s = 0.3 mWの場合
上記のいずれかが許容できるかどうかは、利用可能な風速と必要なエネルギーレベルによって異なります。非常に低い速度では、「顕著性」/コギングおよび静止摩擦が原因でWTが起動しない場合があることに注意してください。非常に低い風速で起動する必要があるシステムでは、設計に特別な注意が必要です。
これが風の強い屋外サイトである場合は、毎秒数メートルの平均を期待できます。これは、サイトや状況によって非常に大きく異なります。実際の状況では、平均、標準、時間のx％以上の速度などがワイブル分布で表されます。状況に適したものを決定で非常に楽しいことができます。
パワーが必要で、取り付けの柔軟性がある場合は、高さ、乱気流の欠如、他のオブジェクトからのクリアランスが必要です。ウェブ上には膨大な数の資料があります。取り付け位置に柔軟性がない場合は、上記のパワーレベルと場所の速度分布を確認し、これが適切かどうかを判断する必要があります。
これが屋外サイトの場合、ソーラーパネルは方がニーズに適しているがあります。2 "x 2"のモダンな高効率パネルは、完全な太陽の下で約300 mWになります。
私はこれについて1週間ほど書くことができます:-)-どの方向が最も役立つかを確認するためにいくつかのフィードバックを取得できます。このQ＆Aが完了したら、実際の実装についてオフリストで話してください。必要に応じてさらに多く。
ウィンドベルト
それが有用な追加であると思われるならば、私はウィンドベルトに気づいたでしょう。それは可能性がありますが、残念ながら、おそらくこの段階ではありません。便利でコスト競争力があると思われる場合は、windbeltテクノロジーを使用したいと考えています。これまでのところ、おそらくそれ以外はどちらでもないようですいくつかの非常に非常にニッチな用途に。
わかるように、利用可能なデモンストレーションモジュールの実際のパフォーマンスは、私が上で主張した適度な大きさのシステムのパフォーマンスの5％未満です。つまり、実際に購入できるのは、代替システムのパフォーマンスよりもはるかに低いです。 。
Windbelt [tm]はその場所と巧妙なアイデアですが、残念ながら大量のゴミと多くの偽の主張がなされ続けています。他のシステムと比較した効率性に関する主張は、「まったく間違っている」か、説明されておらず、いずれにせよ疑わしい特殊な状況に基づいている可能性があります。
Windbeltの販促資料では、マイクロタービンシステムよりも10〜30倍効果が高いとされています。〜= 60％の最大可能効率（Betz制限）が与えられた場合、マイクロタービンよりも10〜30倍効率が高いという主張は、風車が30％である場合、uTは1％-3％の効率を得ると示唆しています。
これ は、上記のものと非常に類似した面積を持つ実際のハンディンガーマイクロベルトですが、AC（DCではない）エネルギー出力は、上記の控えめな例よりも20または30倍少ないです）
Wind Turbine versus / Windbelt claimed milliWatts
1 m / s ..... 0.3 /-
2 m / s ..... 2.5 /-
3 m / s ..... 8 / 0.1
4 m / s ..... 20 / 0.5
5 m / s ..... 40 / 1.5
10 m / s ..... 300/8
計算された数値が10倍（20％ではなく2％効率）高くなることを考慮に入れると、風力タービン（別名、適度なサイズのファン）は、Windbeltで公開された結果よりもはるかに優れています。
最初の発表以来、かなりの現実の製品が登場することを期待するのに十分な時間が経過しました。実際に、上記の10 m / sユニットで8 mWのような小さなデモユニットを購入できます。しかし、コストは2ドル/ワットよりも20,000ドル/ワットに近いです。「近日公開」の約束のウェブサイトを見ると、日付が期限切れになっていることがわかります。もっと残念です。このSOTの突破口は大歓迎です。しかし、残念ながら、このテクノロジーがすぐにそれを提供するとは思われません。この空間を見て ：-）。
Shawn Frayneが彼の発明について説明しています-ビデオ付き
ウィンドベルトに電力を供給するDIY LEDの動作 -開口部のサイズを確認してください。
