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[电源]DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。 [复制链接]

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离线liunian198
 
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只看楼主 倒序阅读 我要置顶 楼主  发表于: 2013-01-12

看到网上很多自行车发电系统要么就是摩擦式的,阻力大,又磨车子;

要么就是发电鼓,很贵的。

所以一直有想法自己diy一套,思路大致就是将强磁铁固定于辐条一圈,然后感应线圈固定于前插上,行驶中磁铁切割线圈产生电流,

    上网搜了一下,貌似没有这样diy的帖子,但是好像已经有这个产品了,只是没有上市,优酷上有这个视频,名字好像是无阻力无摩擦发电。

反正原理大致相同,跟我的思路也差不多。

下面是理论部分:
根据公式 E=BLV,经过我计算按18km/h的速度,线圈切割磁铁的速度为1.8m/s,
参加切割磁铁的线圈长度到达15m应该没问题,这样LV=27,如果要输出电压等于5v,磁感应强度
只要达到2000Gs也就是0.2T就够了,说不定比这个还要大。
所以理论上我觉得没问题,剩下的就是实际行动了。
下面是我的方案:

淘宝上买的磁铁正在路上,快递慢的跟蜗牛似得,所以我正在加工那个圆盘。

顺便说一下成本,磁铁尺寸为30*20*5,每块4.8,总共需要12块,总共57.6元,加运费67.6,铁盘什么就随便找找点东西就行,线圈就更不用说了,变压器拆下来就好。固定的小螺丝,自己没有可以去五金店买,3块钱就可以买一大把。基本就这些。

后续会陆续上图,分项diy实际成果。

也希望大家有任何建议或意见,千万不要吝啬,多多指教。









注:我把6楼的图整上来了。

这是按1:1比例打印出来的圆盘纸板,方便在铁板上做记号切割
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

这是装好铁盘的样子,挺牢固的。后续会考虑再加固一下。
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

  这是我昨天晚上刚做好的圆盘,装在了辐条,挺牢固的


DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

  

这个是准备用作切割磁铁的线圈,尺寸刚刚好。

DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

  
现在在磁铁回来前的工作就是如何解决将线圈牢固的固定在前插上的问题。


线圈固定前插方案已出!

前插固定方法:
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

铁片展开面
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实物
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固定线圈的
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。

展开图
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。
实物

DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。





下面的还没有折叠,孔也没打,等磁铁回来了会将线圈的塑料边修割一下,】
孔也打一下,调整位置。下面是摆放图
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。
DIY一套自行车无摩擦发电系统,正在动工,求意见(已初步完工)。





2013年1月12日17:01:16 磁铁,前天都发货了,现在连上海都没到,中通是哪门子快递!郁闷。



2013年1月15日23:07:54 首先,有个不幸的消息告诉大家经过两天的折腾,此套方案最终仍没有实现,确实如个别朋友说的那样,效率不高,存在很多问题,但我不会放弃,有问题才能提高自己,才能将diy进行到底。目前我正在参考网上的一些发电机资料,争取尽快找出更完善的方案。

有空我会把这几天积累的一些问题写出来,供大家讨论。






2013年1月16日11:19:01

        经过我的测试,用我之前的那个线圈,在车子16km/h的时候,测得交流电压5~6v,直流1~2v,但是电流只有2ma左右,整流之后仍然是2ma左右,最后查找问题所在,原来主要问题出在线圈上,如网友提出的问题,线圈线径过细,内阻太大,我测了一下线圈的电阻,吓我一跳,竟然有500欧姆,这就是说,假如电流有2ma,光线圈就损耗了1w的功率,除此之外还有其他一些自己的问题也需要调整。

    因此,如果要提高功率,首先需要1、降低线圈内阻;2、增加线圈数量。

    考虑到在车子上装过多线圈影响美观而且安装不方便,我觉得将线圈增加到2处,线圈线径必须要增加,目前因为手头合适线径的线圈不多,正在寻找(去五金市场也没有买到),实在不行就去淘宝买。

    随后继续更新。最后,特别感谢谢谢大家的支持,希望继续多多指教。
  

2013年1月16日13:28:08


   有了最新进展,我找到了比之前线径粗一点的线圈,用游标卡尺量了一下,线径为0.2mm,之前的是0.1mm,缠成了这个样子,





因为线不多,缠的没那么大(不小心缠的高了点):

       而且我找到一个小变压器的铁芯,把里面的铁芯加上(经过我粗略验证,有铁芯
比没有铁芯发电量起码可以提高2、3倍以上),

      准备工作。
1、线圈接上整流二极管,(如上图,右侧是我在充电器上拆下来的整流电路)。
2、圆盘上按磁铁极性,交替摆放8个磁铁。

      测试数据如下:
      用手转动前轮,在码表显示15km/h(因为不方便,不好转的太快)时的时候,直流电压显示2v左右,
电流25ma左右。

       另外说一下,这个线圈内阻为55欧姆。比之前的小了10倍,所以很明显,电流也大了近10倍。

       小结一下,测试的发电功率还是很低,顶多能带几个发光二极管吧,
       所以剩下的步骤就是:
                         1、增加磁铁数量(必要时可重叠2块磁铁)
                         2、适当增加线圈线径。
                         3、增加线圈扎数,增加线圈数量。



2013年1月17日23:47:45


         终于有了突破的进展,离我的目标不远了!

      按照16日我总结的3个需要改进的步骤,我今天去买了两咕噜0.3mm和0.4mm线径的漆包线。一公斤多,花了我80多块大洋。

     我先用0.3mm线径漆包线包住变压器拆下来的条状硅钢片,缠了多少圈没数,总之如下图左侧所示,按之前的方法测试不是很理想。



     于是我用0.4mm的线继续缠,如下图所示,根据前面提的,铁芯的作用是相当的大,但我考虑到如果铁芯过多,那样当装车之后,磁铁经过铁芯时就会有更大的吸引力,担心对辐条不好,另外骑行过程估计也会有一顿一顿的感觉。所以我加了12片硅钢片,用2块磁铁去靠近,引力还可以接受。


     缠的大小我基本是比磁铁稍大点吧,我每缠一段都会停下来测试一下,我用磁铁在铁芯一端迅速移动,当最大电流(经过整流之后)随着线圈的增加而几乎不变时(电压仍然在增加),我就停止了,也许理论上还可以缠,但我感觉再大就不好装了。另外早知道我买圆形磁铁了,能刚好和线圈对应。
  

     最后测得的数据是,线圈内阻20欧姆多一点。 用2块强磁铁重叠,面朝着铁芯方向,在铁芯中间加一张光盘,横向尽自己努力迅速来回移动,测得数据(经整流之后),直流电压最高3.1v,电流最高110ma。看到这个数据我基本满意了,因为加了铁芯之后引力变大很难再车子上做测试,所以只能明天将车子铁片重新加固,(实在不行,重新做一个,大点的)。

      为了加大功率,我按照刚才的线圈大小和数据,又缠了一个,内阻也是20欧姆多一点。那么两个如果同时工作,功率是不是应该加倍。

      明天动工,期待结果。

2013年1月18日21:53:23
      
        终于看到曙光了
       考虑到重新改铁盘,设计固定线圈的铁片,太麻烦,我决定先装在原有设计基础上,测试一下发电效果。
       之前缠的线圈由于很难固定,我用0.3的线,缠在了一个膨胀丝上,进行测试,发电功率跟昨天缠的0.4线径几乎一样,出乎我的意料,所以我决定先装这个线圈吧。
       装好之后的样子。感觉并不是很生硬的样子。也基本不影响车子美观。
  


重新加固了一下











下面是数据测试



这是单片磁铁(总共放了8块)经过整流测试的数据。
直流电压





电流







这是我在铁盘后面对应又加一块磁铁,(前面因为缝隙不够,不好调,就加到后面了,隔着一层铁板,效果肯定受影响,不过纯粹为了测试。

两块磁铁带来功率的提升还是很明显的。
电压





电流









以上即为我的测试结果,这样算下来,1w的功率应该是有了,
对我来说,我已经很满足了。我还专门画了张图。两张磁铁的功率对比。



      由图可以看出,1,磁铁磁性直接影响最大电压和最大电流
                              2、电压和速度基本上是线性关系,速度快,电压就大。
                              3、电流达到最高电流之后随着速度的提升,电流变化不明显,说明其实最大电流还是跟线径有关系。
                                   让我想到,回头还是要把0.4线径的漆包线弄上,估计效果更好。

这样的功率,带个led头灯绝对没问题了。我装了一个,用手拨一下前轮,就刺眼

骑上去,灯就会亮,刚开始是一闪一闪,速度快了就闪的不明显了。



      总结一下,其实我做这个自行车发电是很早就有的想法,并不是为了带个夜灯,带个尾灯。
我觉得很多事情了有了想法,能把付诸行动,并最后实现它,是一种很大的乐趣,
或许就也是很多人喜欢diy的原因。
    
          忙了这么多天手头落下很多事,暂时就先到这里,以后有机会还会将它的功率继续提升。对于我目前的这个效果,我客观的去看,功率并不是很高,仍然有很大的提升空间。
我再这里提出来,希望感兴趣的朋友,可以根据我的这些经验,做的比我更好:
         1、如上面我画的对比图,电压是跟速度成正比关系的,很多网友也建议我将磁铁放得靠外侧一点,我并没有施行,一是靠外侧更容易吸附灰尘,二是,外侧辐条比较稀松,固定磁铁比较麻烦,而且后面线圈上会有铁芯,有的网友建议我用大的铁芯,U型铁芯或者E型,我也并没有采纳,我知道这些肯定能带来功率的提升,但是要知道,辐条毕竟只是一根细细的钢条,如果每走一圈就对它产生一次强大的拉力,它迟早会出问题的(我甚至考虑过把磁铁方向放成和辐条垂直的,这样拉力会和骑行的压力抵消掉,但似乎不怎么美观,希望有人能解决这个问题)。放外一点不是不可以,对于我的磁铁,我觉得再靠外一点也是可以的,如果能固定牢,那线速度起码会提升将近一倍。
也就是说,最大电压也会提高一倍,功率提高一倍。

         2、有朋友建议多加几个线圈,我是觉得固定线圈也是个麻烦事情,因为你固定不牢,它会在每个磁铁经过的时候晃动一下,所以目前我只装了一个,有机会会多装几个。相信功率也会成倍增加。

         3、对于什么样的强磁铁,到底该选用多大的线径,多大的铁芯是最合适的,说实话,这个我也不清楚,我只是根据网上一些发电机的图片和资料自己不断的尝试,而一点点去寻找个那个最,也许目前这个也还不是最好的。以后还得多多学习,理论也是很重要的。另外补充一下,我觉得线径大电流大是肯定的,单并不代表线径大功率就越大,因为线径大,它的体积就大,同样体积扎数就少了,如果一味缠的太大或许会超出磁铁的磁场范围。

      4、很明显单个磁铁发出来的电并不是连续,后面肯定还需要稳压稳流的模块,这个方面我确实不是很在行,以后只能买成品了,大家要有什么好的建议也望多多指教。


      5、说一下骑行感受,我觉得装上之后,
用万用表测电流的时候(相当于短路了线圈),并没有感到明显的吃力。如果不带负载,跟正常骑行基本没两样。整套东西也就1kg左右,放在前插上手感是重了一点,到也可以接受,就当挂了一碗盒饭吧。呵呵。


      最后特别感谢这些天跟帖和给予我支持和建议的朋友,也是你们给了我更大的信心让自行车发电做的更好,在这些天,我收获很多,学到了很多,也特别感谢数码之家,在这里,在别人的帖子里,我学到的东西更多。年底了,祝大家新年快乐,money多多,呵呵。



        
          





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