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DCモーター発電実験 [電子工作]

 モーターを回転させると発電機になるという実験です。小学校の実験キットでハンドルを回して豆電球を光らせるというものがありますが、それを大型化したような形です。

s-dc_mtr008.jpg
テスターと12V用LED電球をDCモーターに繋いで軸を回してみます。


 モーターは発電に使うか、あるいは乗り物か何かが作れないかと思って買ったんですが、仕様が全くわかりません。大きさから言って500W以上のパワーがありそうです。

s-dc_mtr007.jpg
ブラシが4つ付いたDCモーター。5kg近い重量があります。

s-dc_mtr006.jpg
軸には歯車がピンで留められています。

s-dc_mtr010.jpg
インパクトドライバーにソケットレンチを取り付けてこれを回転させようと考えました。

s-dc_mtr011.jpg
取説によると無負荷回転数はLOWで1,900min-1、HIで2,600min-1

s-dc_mtr009.jpg
12V用LED電球は15V程度の印加なら問題ありません。電圧を見ながら点けてみます。

s-dc_mtr001.jpg
インパクトドライバーをLOWモードにして、実験開始。

s-dc_mtr002.jpg
5.6Vを超えたあたりからLEDが点灯し始めました。

s-dc_mtr003.jpg
7Vで安定して点きます。それ以降は電圧が上がっても明るさに変化はありません。

s-dc_mtr004.jpg
トリガーを全部引くと12.5Vぐらいまで上がりました。

↓↓↓ 【動画】 ↓↓↓

 

 回転数と発生する電圧の関係が知りたいのですが、回転数を測る機械を持っていません。そこでインパクトドライバが回転する音の高低で判断することにしました。正確を期すためにバッテリーをフル充電してからもう一度測ってみます。

s-dc_mtr012.jpg
フル充電すればメーカーが取説に表記している回転数になるはずです。

 HIでモーターを回した時の音はLOWで無負荷(1,900min-1)の音より少し高音です。おそらく2,000min-1ぐらいではないかと想像します。HI/LOWで700回転の差があるのでLOWだと1,300min-1ぐらいでしょうか。HI/LOWそれぞれで回した時の電圧最大値は下記の数値となりました。

2,000min-1(HI):19.2V      1,300min-1(LOW):14.4V

 要するに2,000min-1ぐらいでモーターを回してやればソーラーパネルの代わりとして発電に使えるということです。
 このモーターを自転車に繋いで回してやろうと構想を練っているのですが、上手くすれば脂肪を燃料として電気が作れます。腹が引っ込んで電気が作れるなんて最高です!

s-fit05.jpg 
これだけ蓄えがあるので当分の電気は自給できそうです。[わーい(嬉しい顔)]

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コメント 16

電子工作好き

こんにちは。。。

むむむ。。。自転車で発電ですか?
本物の自転車利用だと、システム一式で相当の重量になりそうで怖いです。
(まさか、走行中に発電というわけではないと思いますが)
ルームサイクルに組み込みで発電なら、本体の安定も良くできそうです。
どんなシステムになるやら、興味津々ですが、
本気でやるのか、笑いを取れるシステムにするのかで変わる気がします。
(チェーンでモーター回転軸を回すのが、ロスは少ないできるとは思います)
しかし大改造になりそうですね。
by 電子工作好き (2013-06-07 17:28) 

鍛冶屋

2,000回転/分=33.333回転/秒
26インチ自転車の一漕ぎで進む距離≒4.8m(4,800mm)
4,800mm÷33.333≒144mm
144mm÷3.14≒46mm

モーター軸に直径46mmのプーリーを嵌めて26インチ車の後輪に
押し付け、ペダルを1回転/秒で漕げばよいわけか(合ってる?)
・・・なんか出来そう^^)。

oink! さんって、貫禄ある方だったんですな(何かイメージと違う^^;)。
by 鍛冶屋 (2013-06-07 19:06) 

oink!

電子工作好きさん、こんばんは。
自転車発電はもちろん本気です!笑える部分もあるとは思いますが(^O^)
ggってみると自転車発電を実践されている方は結構多いですね。工作もそれほど難しいものでもありません。
実のところシステムは着々と出来つつあります。と言って一挙に公開してしまうのは惜しいので、引っ張りながら小出しに記事にしていこうと思っています。お楽しみに~
by oink! (2013-06-07 20:19) 

oink!

鍛冶屋さん、こんばんは。
計算は合ってると思います。そんな感じです。ただ、このモーターを繋げてペダルを1回転/秒で漕ぐ(60ケイデンスと言うそうです)のはかなりきついです。45~50ケイデンスで2000回転になる設計にしました。

>oink! さんって、貫禄・・
これはですね、上から撮っているからかなり強調されているのです。(^_^;)同年代の中では至って普通レベル。いやメタボであることは間違いないです。ここ1年で急激に増えてしまって。いずれ自転車発電ダイエットの成果をお見せできると思います。
by oink! (2013-06-07 20:35) 

goma

自分のことを棚に上げて自転車で減量することに一考させていただくと、、
ギヤを噛ますなりして軽めの負荷で80~90ケイデンス、平時脈拍の3,4割増しを維持して30分以上継続してから脂肪燃焼のボーナスステージということになると思います。
結構長期戦なので、定期的にローラーを回す人は扇風機とかDVDプレーヤー等を設置して飽きないようにやってるみたいです。

何にしろ重いペダルを筋トレのように頑張っちゃうと膝とかお股を痛めてしまうと思うのでご注意をー。
by goma (2013-06-07 21:13) 

oink!

gomaさん、こんばんは。
貴重なご意見ありがとうございます!
自分でも、もしかしてこれは無酸素運動で、筋トレにしかならないのではないか?と思い始めていたところです。(辛さ的にはジムにあるステップをグイ~と踏むやつに近い感じです。)
とは言っても、発電モーターはこれに決めたし、自転車はギア無しのママチャリだし、どうしたものでしょう。
ママチャリのスプロケを3段かそれ以上の変速ギアに付け替えることってできるのでしょうか?歯の多いローギアードなスプロケに替えることなら可能でしょうかね。
扇風機と暇つぶしの音楽についてはOKなんですが負荷の調節、ここが一番の課題です。
by oink! (2013-06-07 22:18) 

goma

実はママチャリの後輪を取っ払う勢いで回転するシャフト等をモーターに繋げるのかなと勝手にイメージしていたんですが
ママチャリを生かしたままダイナモライトみたいに車輪の回転を繋げるのなら、
・クランクの歯数を小さくする
・スプロケをの歯数を大きくする
・モーターの接触回転部分をでっかい円盤にする?
みたいな感じになるんでしょうか。。
取っ払う勝手なイメージではシャフト部分または車輪下のローラー等でギヤボックス的な歯車機構で負荷調節するのかなあと、これまた勝手に想像していたんですが^^

後輪スプロケ交換や内装3段化は自分もやってみたいと思いながらコスト的な面や(自転車買った方が早い)、検索してもいまいちできる確証がなかったりで実行できてません。
パーツ的にはシマノの16-21Tくらいの内装3段用のスプロケがあるようですが・・・。
たぶん今はクランク33Tでスプロケ14T位だと思うんですが
MTBのクランクなら22T位にできるかもしれません、しかしこれまたチェーンの長さやクランクの厚歯薄歯とかなんとか実際やってみないとわかりません><

by goma (2013-06-08 00:03) 

鍛冶屋

横レス失礼。

>ママチャリ・・・変速ギアに付け替えることってできるのでしょうか
内装3段になら、ホイールの交換で簡単に出来ますよ。
ウチのママチャリ”緑壱号”も、廃棄自転車からスワップしたホイールで
単速→3速にしました^^)。
by 鍛冶屋 (2013-06-08 07:14) 

oink!

gomaさんこんにちは。
交換できる可能性は大きいってことですね。いつも思うんですが自転車用のこういうパーツ類って想像していたより安いです。シマノのパーツが数百円で買えてしまったり。
内装3段っていうのがどういう機構なのかよく分かっていないのですが、ちょっと調べてみようかと思います。その前に家にあるギア付きの自転車を組み込んで試したほうがいいですね。
ありがとうございました。
by oink! (2013-06-08 08:37) 

oink!

鍛冶屋さんこんにちは。
実績ありですか!いい情報ありがとうございます。
内装3段に改造の方向で行こうかと考えが固まってきました。
”緑壱号”ってあのミが出た自転車ですか?(^O^)
by oink! (2013-06-08 08:43) 

電子工作好き

>ママチャリのスプロケを3段かそれ以上の変速ギアに付け替えることってできるのでしょうか?

他の方も書いていますが、ホイールの交換で可能です。
(実際には、ホイール+スポーク+スプロケットのセットですね)
ギヤ無しのホイールと内装3段のホイールでは、スポークの長さが違い、
自分で組み直そうとすると、スポークの張り直し技術が必要になるために、
組み立て済みのパーツを買う方が簡単だと思います。
ただし、内装3段のホイール組みは結構な値段になります。(8千円以上くらい)

確か後ろホイールを外して、車体に固定されるネジ間の幅寸法が
重要だったと記憶しています。面倒なら、外したホイール自体を
自転車屋さんに持って行くと判別してもらえると思います。

また、もし対応チェーンの長さが異なる場合には、
チェーンのピン抜きの工具が必要になる場合も有ります。
スプロケットのギヤ数が同じなら、ホイールの前後調節くらいで対応可能
だと思います。
by 電子工作好き (2013-06-08 09:54) 

エリオスタット

oink!さん、こんにちわ。
ブラシが4つもあるモーターがあるんですね、初めて知りました。しかもデカい!(中のコイルはどうなっているのか)
oink!さんもそうですが、皆さんの知識が凄すぎてついて行けません。
しかし何時かはやりたい風力発電には絶対に必要な知識でしょうから勉強させていただきます。
by エリオスタット (2013-06-08 10:19) 

鍛冶屋

>装3段に改造の方向で行こうかと考えが固まってきました。
http://ayijak.blog.fc2.com/blog-entry-673.html
期待してまっせ! /^^)。
by 鍛冶屋 (2013-06-08 11:34) 

oink!

電子工作好きさんこんにちは。
スポークを張り直すとなると大変そうですね。
ギア付き自転車が捨ててあれば拾ってくるんですが、どこかに無いものか。いずれにしてもギア無しのママチャリではちょっと厳しそうなのでギアを付ける方向で考えようと思います。
アドバイスありがとうございました。
by oink! (2013-06-08 16:22) 

oink!

エリオスタットさん、こんにちは。
私もブラシが4つは初めて見ました。細かく通電してスムーズに動きそうはイメージですが実際はどうなんでしょうね。
これぐらいのサイズのモーターなら風力発電も実用できそうですよ。まずは脚力で発電しますが風力にも応用できると思います。順を追って記事にしていきますのでまた見てください。
by oink! (2013-06-08 16:31) 

oink!

鍛冶屋さん、まいどです。
内装3段もいいですが、5段6段の自転車が手に入ればそれもいいかなと思っています。
それにしても鍛冶屋さんところのリサイクルセンターのシステム、いいですね。置いてある自転車の一番いい部品を集めて一台組めるってことですね。羨ましいです。
by oink! (2013-06-08 16:38) 

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