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脂肪を電気に変える構想 [バイク&くるま]

 自転車発電機というか、フィットネス充電器というか、そういうモノを作ろうと考えています。基本的な考えはママチャリとローラー台、それに発電機としてDCモーターを繋ぎ、バッテリーに充電する構想です。

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今まで熱として捨てていたエネルギーを電気に変えて蓄えます。(CG)


 まずはローラーの回転を発電機に伝えるためのプーリーのサイズを決めなければなりません。各部品の寸法を測り、ペダルを漕ぐスピードと発電機(モーター)の回転数がいい関係になるように数値を求めます。

s-mamatore007.jpg
26インチフィットネスママチャリ。

調べた数値は下記の通り。

  • ペダルを1回転こぐとタイヤが2回転と1/4
  • タイヤの径:Φ658、周:2068mm
  • ローラー径:Φ37、周:116.18mm
  • 1クランク(ペダル1回転)でローラー約40回転
  • 50ケイデンス(クランク/分)でローラー2,000r.p.m
  • DCモーターは2,000r.p.mで19.2Vほど発生

 つまり50ケイデンスで漕いで、プーリーが1:1なら19.2V程度発電するはずです。 

 ローラー側のプーリーはケースに合う規格サイズ:Φ114.3としました。モーター側はそれと同じか、大きい(ローギアードの)ほうが丁度いい電圧になると思うのですが、何を勘違いしたか1サイズ小さいΦ101.6を注文しました。

s-jite_pwr001.jpg
プーリーはモノタロウで購入。これを手持ちの工具で加工します。

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まずはローラーの軸径Φ10に合わせてボール盤で穴あけ。(Φ9の下穴有り)

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フランジ部分をグラインダー+切断砥石で大胆にカット。精度的にはアレですが。

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しまった・・傷が・・。 ↑ 見えない所だからまあいいか。何とか切断完了。

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さらにグラインダーで削って、最後は耐水ペーパーで油研ぎ。

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フライホイールを外して取り付けてみました。お~いいね~!

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モーター側のプーリーは抜け止めにM4タップを切って、ネジで押さえつける形にしました。

s-jite_pwr007.jpg
モーターに付いていたギアを外し、このあとピンの穴を4mmで座ぐりました。

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プーリーの軸穴をΦ12で開け、モーターに固定完了。

s-jite_pwr009.jpg
ソーラー用に買って余っていたアングルを切断し、端面をタッチアップしたところ。

 発電は作った電気を一度バッテリーに充電する方法とします。充電電圧の設定はソーラー用のチャージコントローラーを使えば簡単です。チャージコントローラーは現在ソーラー発電で使っているのと同じモノを買うことにしました。万が一使用中のものが壊れた時にすぐ交換できるほうが良いだろうという目論見です。

s-jite_pwr010.jpg
初めてDHgate.comを使ってみました。安いし、即日発送してくれるし、気に入りました。

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ポチってから8日で到着。デリバリーや決済、品質には何も問題ありません。

s-jite_pwr013.jpg
外観が少し違えてありますが、仕様は同じです。値段は今回のほうが安い。

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チャージコントローラーをハンドルのところに固定するためのブラケットを作りました。

s-jite_pwr014.jpg
ハンドルにはこれで取り付けます。

s-jite_pwr016.jpg
部品が揃ったので、あとは組み付けるだけ。

 効率よく脂肪を燃やすには負荷を下げてケイデンスを上げたほうが良いというアドバイスをいただきました。その点については自転車の方の変速で対応しようと思います。

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コメント 13

goma

先生!
プーリー径の比で負荷の調節はよろしくないんでしょうか!

by goma (2013-06-14 15:15) 

鍛冶屋

こんにちは oink! さん。

相変わらず仕事が早い!。
しかもなんですか? この3DCGは!!^^)。

DHgate.com について=ここも、送料無料なんでしょうか?。
by 鍛冶屋 (2013-06-14 17:12) 

oink!

gomaさんこんばんは。
プーリー径の比でできますけど、モーターの直径より大きくなるのがちょっと嫌で自転車の方で・・・
by oink! (2013-06-14 20:10) 

oink!

鍛冶屋さんこんばんは。
どんどんモノになってきています。記事にするのが追いついていない感じです。3DCGになると何か良さそうでしょ?
DHgate.comは楽天みたいなモールで、送料は店によってまちまちです。今回の店はFree Shippingです。^^
by oink! (2013-06-14 20:15) 

電子工作好き

こんばんは~。

もはや何も申しますまい。いつもながら実行力が流石です。
こういう物は、形にした者勝ちですからね。
まず形にして、万が一まずい所が有れば改良すれば良いわけで。。。
案外、案ずるより生むが易しという事になるかも知れません。

>フィットネスバイクって負荷をそのまま捨ててしまうのがもったいなさすぎると思いませんか?

確かに普通のフィットネスバイクは汗だけかいて、それで終わりですね。
その力で発電を。。。となるのが oink! さん流の良い所です。
今回も応援しますよ!
by 電子工作好き (2013-06-14 22:47) 

oink!

電子工作好きさんこんばんは。
ありがとうございます!
作りながら考えることは多いですね。今回は特にプーリーの加工に工夫しました。持っている工具で精度が出るのか心配でしたが、何とか許せる程度の公差で加工できました。何とかなるものですね。

エネルギーを大切に。というか貧乏性なんですかね。合理的なのが好きなんですよ。ただ予想ですが、自転車漕いで稼いだ電気を金額に換算すると、1ヶ月で20円とかそんな感じではないかと思います。
by oink! (2013-06-15 00:02) 

ヘリオスタット

oink!さん、こんばんわ。
あんな鉄の塊を切断してしまうなんて、しかも仕上がりがいつも通り「さすが」としか言いようのない美しさ。
チャージャーはボタンが大きくなり、接続の絵も白で解り易くなっていますね。これなら接続ミスも激減しそう(居るかはわかりませんが)。
良い買い物ですね。

by ヘリオスタット (2013-06-15 00:10) 

oink!

ヘリオスタットさん、こんにちは。
本来ならフライス盤で加工するんでしょうか。プーリーの切断は厚みさえ合っていれば多少ガタがあっても大丈夫だろうということでグラインダーで切ってみました。砥石の径が大きい切断機ならもう少し楽だったかもしれません。
チャージャーはバラしていないので2つの基板が同じかどうか分かりませんが、この製品は使い易いです。効率は分かりませんが。
by oink! (2013-06-15 07:01) 

鍛冶屋

素朴な疑問なんですが・・・

直流ブラシモーターって発電に向いてるんでしょうか?。
ここまでやるなら、中古のオルタネーターを使った方が
効率も良いし、車関係の電装部品(整流とか充電関係とか)
も使えて、発展性があるのでは?。
by 鍛冶屋 (2013-06-15 11:10) 

oink!

鍛冶屋さんこんばんは。
軽のオルタネータを使う手もありますね。そうする人も多いみたいです。オルタネーターの場合、電磁石を動かすために種火のように電圧を掛ける必要があるので面倒くさそうに感じました。(バッテリーを繋ぐなら手間は掛からないんですけどね。)
風力発電ではDCモーターを使うことが多いように思います。オルタネーターと比べて効率はどうなんでしょうね。よく分かりませんが、構造が単純で簡単そうなのでモーターを使うことにしました。
by oink! (2013-06-15 20:44) 

鍛冶屋

oink! さん

>電磁石を動かすために種火のように電圧を掛ける必要が・・・
"セルダイナモ"と勘違いされてません?^^;)。

発電効率は、交流のオルタネーターの方が上だと思います。
構造的にもオールインワンで一体型だし、なにより元々が
12Vバッテリーを充電する為の発電機ですから、このような
用途に向いてるんじゃないでしょうか^^).
by 鍛冶屋 (2013-06-15 21:33) 

鍛冶屋

>電磁石を動かすために種火のように電圧を掛ける必要が・・・
失礼^^;) "励磁"の事なんですね。
でもこれは、バッテリーを繋ぐ事を前提にしているなら問題無いのでは?。
by 鍛冶屋 (2013-06-15 22:08) 

oink!

鍛冶屋さん
そうです。励磁です。バッテリーを繋ぐなら何も考える必要は無いですね。
あと発電効率ですが本当にオルタネーターのほうが上と言えるのか?です。エンジンが5000とか6000回転で回ってくるとオルタネーターの発電電圧も上がって来ると思います。多分発電のピークというか、ターゲットもそこら辺に持ってきているんじゃないか思うのですが、そんな高回転を自転車で回すのは難しいです。エレキジャックの記事(工業高校の生徒の工作)で、そういう理由からトラックのワイパー用のDCモーターを使った例もありました。
とりあえずこのモーターでもちゃんと充電できるみたいなので、まずはこれを仕上げようと思っています。
by oink! (2013-06-15 22:36) 

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