Ветрогенератор на неодимовых магнитах

Ветрогенератор на неодимовых магнитах

Неодимовый магнит – это редкоземельный металл, обладающий стойкостью к размагничиванию и способностью намагничивать некоторые материалы. Используется при изготовлении электронных устройств (жесткие диски компьютеров, металлодетекторы и т.д.), медицине и энергетике.

Неодимовые магниты используются при изготовлении генераторов, работающих в различных видах установках, вырабатывающих электрический ток.

В настоящее время генераторы, изготовленные с использованием неодимовых магнитов, широко используются при изготовлении ветровых установок.

Основные характеристики

Для того, чтобы определиться в целесообразности изготовления генератора на неодимовых магнитах, нужно рассмотреть основные характеристики данного материала, которыми являются:

• Магнитная индукция В — силовая характеристика магнитного поля, измеряется в Тесла.
• Остаточная магнитная индукция Br — намагниченность, которой обладает магнитный материал при напряжённости внешнего магнитного поля, равной нулю, измеряется в Тесла.
• Коэрцитивная магнитная сила Hc — определяет сопротивляемость магнита к размагничиванию, измеряется в Ампер/метр.
• Магнитная энергия (BH)max -характеризует, насколько сильным является магнит.
• Температурный коэффициент остаточной магнитной индукции Tc of Br – определяет зависимость магнитной индукции от температуры окружающего воздуха, измеряется в процентах на градус Цельсия.
• Максимальная рабочая температура Tmax — определяет предел температуры, при которой магнит временно теряет свои магнитные свойства, измеряется в градусах Цельсия.
• Температура Кюри Tcur — определяет предел температуры, при которой неодимовый магнит полностью размагничивается, измеряется в градусах Цельсия.

В состав неодимовых магнитов, кроме неодима входит железо и бор и зависимости от и их процентного соотношения, получаемое изделие, готовый магнит, различается по классам, отличающимся по своим характеристикам, приведенным выше. Всего выпускается 42 класса неодимовых магнитов.

Достоинствами неодимовых магнитов, определяющими их востребованность, являются:

• Неодимовые магниты обладают наиболее высокими магнитными параметрами Br, Нсв, Hcм , ВН.
• Подобные магниты имеют более низкую стоимость в сравнении с подобными металлами, имеющими в своем составе кобальт.
• Обладают способностью работать без потерь магнитных характеристик в температурном диапазоне от – 60 до + 240 градусов Цельсия, с точкой Кюри +310 градусов.
• Из данного материала возможно изготовить магниты из любой формы и размеров (цилиндры, диски, кольца, шары, стержни, кубы и др.).

Ветрогенератор на неодимовых магнитах мощностью 5,0 кВт

В настоящее время отечественные и зарубежные компании все более широко используют неодимовые магниты при изготовлении тихоходных генераторов электрического тока. Так ООО «Сальмабаш», г. Гатчина Ленинградской области, выпускает подобные генераторы на постоянных магнитах мощностью 3,0-5,0 кВт. Внешний вид данного устройства приведен ниже:

Корпус и крышки генератора изготавливаются из стали, в дальнейшим с покрытием лакокрасочными материалами. На корпусе предусмотрены специальные крепления, позволяющие закрепить электрический аппарат на несущей мачте. Внутренняя поверхность обработана защитным покрытием, предотвращающим коррозию металла.

Статор генератора набран из электротехнических пластин стали.

Обмотка статора — выполнена эмаль-проводом, позволяющим устройству работать продолжительное время с максимальной нагрузкой.

Ротор генератора имеет 18 полюсов и установлен в подшипниковых опорах. На ободе ротора размещены неодимовые магниты.

Генератор не требует принудительного охлаждения, которое осуществляется естественным путем.

Технические характеристики генератора мощностью 5,0 кВт:

• Номинальная мощность – 5,0 кВт;
• Номинальная частота – 140,0 оборотов/минуту;
• Рабочий диапазон вращения – 50,0 – 200,0 оборотов/минуту;
• Максимальная частота – 300,0 оборотов/минуту;
• КПД – не ниже 94,0 %;
• Охлаждение – воздушное;
• Масса – 240,0 кг.

Генератор оснащен клеммной коробкой, посредством которой осуществляется его подключение к электрической сети. Класс защиты соответствует ГОСТ14254 и имеет степень IP 65 (пылезащищенное исполнение с защитой от струй воды).

Конструкция данного генератора приведена на рисунке, приведенном ниже:

где: 1-корпус, 2- крышка нижняя, 3- крышка верхняя, 4- ротор, 5- неодимовые магниты, 6- статор, 7- обмотка, 8- полумуфта, 9- уплотнения, 10,11,12- подшипники, 13- клеммная коробка.

Плюсы и минусы

К достоинствам ветрогенераторов, изготовленных с использование неодимовых магнитов можно отнести следующие характеристики:

• Высокий КПД устройств, достигаемый за счет минимизации потерь на трение;
• Продолжительные сроки эксплуатации;
• Отсутствие шума и вибрации при работе;
• Снижение затрат на установку и монтаж оборудования;
• Автономность работы, позволяющая осуществлять эксплуатацию без постоянного обслуживания установки;
• Возможность самостоятельного изготовления.

К недостаткам подобных устройств можно отнести:

• Относительно высокая стоимость;
• Хрупкость. При сильном внешнем воздействии (ударе), неодимовый магнит способен лишиться своих свойств;
• Низкая коррозийная стойкость, требующая специального покрытия неодимовых магнитов;
• Зависимость от температурного режима работы – при воздействии высоких температур, неодимовые магниты теряют свои свойства.

Как сделать своим руками

Ветровой генератор на основе неодимовых магнитов отличается от прочих конструкций генераторов тем, что легко может быть изготовлен самостоятельно в домашних условиях.

Как правило за основу берут автомобильную ступицу или шкивы от ременной передачи, которые предварительно очищаются, если это бывшие в употреблении запасные части и подготавливаются к работе.

При наличии возможности изготовить (выточить), специальные диски, лучше остановиться на этом варианте, т.к. в этом случае не придется подгонять геометрические размеры наматываем ых катушек к размерам используемых заготовок.

Неодимовые магниты следует приобрести, для чего можно воспользоваться сетью интернет или услугами специализированных организаций.

Один из вариантов изготовления генератора на неодимовых магнитах, с использованием дисков, специально изготовленных для этих целей, предлагает к рассмотрению Яловенко В.Г. (Украина). Данный генератор изготавливается в следующей последовательности:

1. Из листовой стали вытачиваются два диска диаметром 170,0 мм с устройством центрального отверстия и шпоночного паза.
2. Диск делится на 12 сегментов, для на его поверхности выполняется соответствующая разметка.
3. В размеченные сегменты клеятся магниты, таким образом, чтобы их полярность чередовалась. Для избегания ошибок (по полярности), необходимо перед наклейкой, выполнить их маркировку.
4. Подобным образом изготавливается и второй диск. В результате получается следующая конструкция:

1. Поверхность исков заливается эпоксидной смолой.
2. Из провода (эмаль-провода) марки ПЭТВ или аналога, сечением 0,95 мм 2 , наматывается 12 катушек по 55 витков в каждой.
3. На листе фанеры или бумаге, изготавливается шаблон, соответствующий диаметру используемых дисков, на котором также производится разбивка на 12 секторов.

Катушки укладываются в размеченные сегменты, где фиксируются (изолента, скотч и т.д.) и расключаются последовательно между собой (конец первой катушки соединяется с началом второй и т.д.). в результате получается следующая конструкция

1. Из дерева (доска и т.д.) или фанеры, изготавливается матрица, в которой можно залить эпоксидной смолой уложенные по шаблону катушки. Глубина матрицы должна соответствовать высоте катушек.
2. Катушки укладываются в матрицу и заливаются эпоксидной смолой. В результате получается следующая заготовка:

1. Из стальной трубы диаметром 63,0 мм изготавливается ступица с узлом крепления вала, изготавливаемого генератора. Вал монтируется на подшипники, устанавливаемые внутри ступицы.
2. Из такой же трубы изготавливается поворотный механизм, обеспечивающий ориентацию генератора в соответствии с потоками ветра.
3. На вал одеваются изготовленные запасные части. В результате получается следующая конструкция, плюс поворотный механизм:

1. Конструкция должна жестко крепить статор (заготовка с обмотками, залитыми эпоксидной смолой), с одной стороны, и не затруднять вращение ротора (диски с недимовыми магнитами).
2. Из трубы (полиэтилен, пропилеи и т.д.), используемой для прокладки сетей водопровода или канализации, изготавливаются лопасти ветрового генератора. Для этого труба нарезается нужной длины, после чего разрезается и заготовкам придается соответствующая форма.
3. Изготавливается хвостовок ветровой установки. Для этого может быть использован любой листовой материал (фанера, металл, пластик), после чего хвостовик крепится к собираемой конструкции, со стороны противоположной креплению лопастей. В результате получается следующая конструкция:

• Собранная установка монтируется в предусмотренном для этого месте.
• К выводам генератора подключается нагрузка.

Конструкция ветрового генератора на неодимовых магнитах может быть различной, все зависит от имеющихся запасных частей и технический возможностей человека, решившего изготовить подобное устройство самостоятельно.

Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на канал, Если статья Вам понравилась!

Делитесь с друзьями, оставляйте ваши комментарии

Добавляйтесь в нашу группу в ВК:

и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее.

Как сделать ветряк своими руками из магнитов

В последнее время во всем мире просматривается явный тренд на использование «чистой» энергии. Решил внести свои «три копейки» в это движение и изготовил ветряк, чтобы без ущерба для природы можно было подзаряжать аккумуляторы. Тщательно изучил этот вопрос в интернете и решил, что больше всего для решения этой задачи подходит аксиальный генератор, собранный на основе неодимовых магнитов.

Источник line-home.ru

Подготовительный этап

Чтобы собрать генератор аксиального типа мне пришлось:

• найти автомобильную ступицу с тормозными дисками;
• заказать в интернет-магазине неодимовые магниты (25х8х4 мм);
• купить медный эмальпровод;
• приготовить эпоксидную смолу, стеклоткань, вазелин и фанеру;
• запастись металлической трубой, листовым металлом и металлопрофилем (для рамы и мачты);
• отыскать ПВХ-трубу диаметром 160 мм для лопастей.

Совет! Магниты лучше использовать прямоугольной формы, чтобы провод в катушках при выработке энергии работал эффективнее за счет увеличения площади магнитного поля. При этом количество магнитов зависит от числа катушек и способа их подключения.

После того, как материалы для изготовления всех элементов будущей конструкции были собраны, я разобрал автомобильную ступицу для того, чтобы очистить ее от грязи, ржавчины, а также смазать все подшипники и проверить их на работоспособность.

Сборка ротора

Изначально мне показалось, что это один из самых простых этапов, предусматривающих изготовление аксиального генератора своими руками. Казалось бы, совсем несложно приклеить на диск 20 неодимовых магнитов. Однако в ходе этого процесса необходимо учитывать их полярность и устанавливать строго на отведенное место.

Поэтому сначала я изготовил из бумаги шаблон, сделал маркером отметки о полярности на поверхности каждого магнита, и начал приклеивать их на диск при помощи суперклея, строго соблюдая пропорцию четыре полюса на три катушки, так как решил сделать трехфазный генератор. При использовании однофазной схемы магниты располагаются попарно, чередуясь полюсами.

Источник ytimg.com

Выбор трехфазного генератора был обусловлен тем, что такая схема по эффективности может до 50 % превосходить однофазный генератор. Кроме того, такой ветряк практически избавлен от вибраций и надоедливого шума. Поэтому единственным недостатком этой схемы является относительное усложнение сборки, что в этом случае не является критичным.

После того, как магниты были приклеены, я обмотал края диска несколькими слоями скотча и закрыл центральное отверстие кругом из фанеры. Получилась своеобразная форма с бортиками, которая была осторожно залита эпоксидной смолой. В качестве наполнителя был использован обыкновенный тальк (детская присыпка).

Примечание! Во время заливки рекомендую внимательно наблюдать за положением магнитов, которые должны занимать строго отведенные им места.

Осталось дождаться того момента, когда эпоксидка затвердеет. Это время можно с успехом потратить на подготовку к изготовлению статора.

Расчет и особенности намотки катушек

Новоявленные «кулибины» редко задумываются о том, как важны расчеты, чтобы аксиальный генератор для ветряка низкооборотистый работал с максимальной отдачей. Я в принципе не являюсь особым исключением. Поэтому при расчетах воспользовался чужим опытом, благодаря которому стало понятно, что тихоходный генератор будет способен заряжать 12-вольтовый аккумулятор при 100-120 оборотах винта при наличии во всех статорных катушках от 1000 до 1200 витков эмальпровода.

Источник usamodelkina.ru

Совет! Провод рекомендуется использовать как можно толще, чтобы максимально снизить сопротивление. В моем случае – это было 1,5 мм.

Для намотки катушек был применен самодельный станок, так как сделать качественно такую работу вручную практически невозможно. В результате получились обмотки эллипсоидной формы, внутренние отверстия которых были чуть больше ширины магнитов, чтобы более эффективно использовать лобные части катушек.

Сборка статора

Для начала мне пришлось создать из фанеры форму с крышкой и болтами в «ушах» статора для отливки главной детали своей самоделки. Далее я действовал по следующей схеме:

• уложил на дно формы стеклоткань;
• обработал все вазелином;
• разложил катушки и вывел концы проводов за пределы формы;
• залил эпоксидку с наполнителем из талька;
• накрыл катушки сверху слоем стеклоткани;
• закрыл форму крышкой и затянул болты, сделав своеобразный пресс.

Внимание! Толщина статора должна быть равна толщине магнитов, используемых для создания ветряка.

Источник e-veterok.ru

После того, как эпоксидная смола затвердела, разобрал форму, убедился в отсутствии трещин, распаял концы катушек «звездочкой» и приступил к окончательной сборке конструкции. По окончании работ были проведены испытания, во время которых выяснилось, что самодельный генератор даже при ручном вращении выдает напряжение до 40 В при силе тока до 10 А.

Изготовление винта

Лопасти для винта я вырезал из ПВХ-трубы диаметром 160 мм по чертежам, которые обнаружил в интернете. При этом нужно понимать, что малейшая неточность мгновенно отразиться на эффективности всей конструкции. Лично я выбрал схему с 5-ю лопастями, но трехлопастной вариант будет также эффективен, особенно в местности с сильными ветрами.

Источник findpatent.ru

Пара советов по установке вышки под ветряк

Аксиальный генератор своими руками собирать довольно сложно. Поэтому будет обидно, если эта достаточно тяжелая конструкция рухнет на землю при первом порыве ветра. Чтобы этого не произошло нужно сделать следующее:

• изготовить крепление из металла для подъема и опускания ветряка;
• выкопать яму и установить самодельное крепление;
• залить конструкцию бетоном;
• закрепить ветрогенератор на одном конце 6-метровой трубы;
• поднять мачту и закрепить ее при помощи распорок.

Делать мачту ниже 6 метров в подавляющем большинстве случаев не имеет смысла, так как только на такой высоте, практически на всей территории России, регулярно циркулируют ветра, силы которых будет достаточно для эффективной работы ветряка.

Можно ли увеличить мощность самодельного ветрогенератора

Тщательно изучил этот вопрос и пришел к выводу, что уже собранный аксиальный генератор можно модернизировать двумя путями:

• использовать дополнительные магниты (наклеить их на уже существующий слой);
• установить в катушки металлические сердечники (можно использовать пластины от трансформаторов).

Тут стоит заметить, что изначально я хотел собрать аксиальный генератор совсем по другой схеме. Однако из-за отсутствия токарного станка пришлось отказаться от более сложного варианта, представлено в этом видеоролике

Что в итоге.

В целом я доволен своей самоделкой. При минимальных вложениях (а у некоторых подходящие детали и вовсе могут быть где-нибудь в гараже) получилось сделать достаточно полезную в хозяйстве вещь. Кстати, как показали испытания, в работу генератор включается уже при силе ветра всего в 2 м/с.

Напишите в комментариях, свои мысли, какие есть способы модернизировать этот ветрогенератор, чтобы его мощности хватало для решения более серьезных задач?

• #аксиальный генератор
• Добавить в закладки
• Прочитать позже

Источник https://alter220.ru/veter/vetrogenerator-na-neodimovyh-magnitah.html

Источник https://m-strana.ru/blog/post/svoimi-rukami/56071/sdelay-sam-sobirayu-aksialnyy-generator-svoimi-rukami-60669/