Комментарии 39
Не вижу в статье КПД. Без этого, извините, говорить не о чем.
(собственно, неспроста же схема, про которую вы говорите, не особо используется, в отличие от "обычных" генераторов)
Вопрос очень интересный. Я пытался найти на него ответ, но немного с другой стороны, т.к. очевидным преимуществом, с моей точки зрения, является его компактность - соответственно, широкие возможности использования в мобильных устройствах.
Я пытался найти сравнительный анализ такого типа генератора и обычного типа. Но пока мне это не удалось, так что - вопрос открытый. Но, повторюсь, как бы там ни было, компактность - это сильный плюс, в массе применений.
Может быть, проще поискать КПД такого двигателя и сравнить с обычными? Если у него низкий КПД как у двигателя, вряд ли он будет хорош как генератор
Не нужно увлекаться сравнительным анализом. Нужно просто взять и измерить.
И скорее всего будет очень грустно. Любая подобная электрическая машина несет в себе магнитопровод, основная задача которого - сконфигурировать и направить магнитное поле на катушку. Т.е. сконцентрировать максимальный обьем поля на обмотке. При этом любой воздушный зазор считается вредным и его стараются минимизировать. А тут один сплошной воздух.
возможно, на КПД это не сильно влияет. Влияют потери - на нагрев обмоток, трение в подшипниках и о воздух, нагрев компонентов ротора-статора токами Фуко.
Зазор и ферромагнитный сердечник скорее влияет на компактность/эффективность конструкции в плане габаритов, кВт/м3.
Раз покупаем мотор-колесо от гироскутера, то почему бы не попробовать использовать его без переделки, или с минимальной переделкой?
Раньше CADов не было, как и датчиков Холла, и аксиальные электродвигатели не прижились. Но такая компоновка не хуже, просто другая. Теперь пытаются нагнать.
Уже есть довольно интересные начинания вроде coreless axial flux motor, где магнитопроводов нет, обмотки пересекаются, сделаны из litz wire и запрессованы, а магниты собраны в Halbach array. У них (по заявлениям производителей, конечно) самая высокая мощность на единицу массы и объёма из всех типов двигателей.
Штука пока непопулярная, правильная картинка не находится, но идея где-то такая:
Возможно, на данный момент существует или может быть разработан способ создания токопроводящих слоёв внутри вещества
Многослойные печатные платы существуют довольно давно
Только многослойные платы не создаются "из единого куска вещества, только лучевым воздействием" ;-)
Воспринимайте это как намёк: если печатные платы не имеет смысла делать "из единого куска вещества, только лучевым воздействием" – то силовые обмотки тем более.
Зато на ютубе легко находятся видео, где axial flow motor делают из печатной платы.
А зачем вам твёрдое вещество? Оно нагревается и требует отвода тепла. Можно совместить роль теплоносителя и проводника. На обычном 3д принтере напечатать спиральные каналы и подать туда жидкий проводник (но не ртуть конечно, можно галий но дорого, м б расплав соли какой-либо). Правда для генератора так извращаться не к чему, там нужен не высокий ток, а как раз высокое напряжение. Соответственно витков в катушках надо много. Не вижу проблемы в их намотке. Намоточные машины давно существуют. Мотается это всё на съëмный каркас. Затем полученная заготовка закрепляется лаком или клеем и этот каркас вынимается, а катушка сохраняет форму (вообще говоря, тут его можно и не вынимать. Пластиковый каркас никак не помешает) Также как и на лазере, таким манером можно производить сотни тысяч этих генераторов/двигателей.
Плоские генераторы про которые автор пишет в статье используют только в самодельных ветряках и катушку делают без сердечника чтобы избавиться от эффекта залипания, когда при слабом ветре ветряк не крутится. Такую конструкцию сделать проще чем классический генератор с корпусом статора и ротором.
По эффективности эти генераторы уступают классическим.
По эффективности эти генераторы уступают классическим.
А в числах информация есть? Скажем, достижимый КПД такого генератора и классического.
в числах не встречал, да и как их сравнить, конструкция слишком разная. По весу меди? магнитов? стоимости? возможности сделать дома?
В начале статьи как раз есть про положение магнитов относительно катушек. Половина катушки не используется по сути.
Если сильно хочется без залипания то лучше посмотреть в сторону конструкций типа https://yaforyou.ru/?q=coreless motor .
Электронный луч очень плохо куда-либо проникает по сравнению с другими видами излучения. И вызывает подзарядку поверхности (обычно с положительным знаком из-за вторичных электронов), сильно затрудняя работу. Лучше использовать другие методы.
Картинки в объеме лазером получаются не просто за счет возможности фокусировать лазер, а за счет того, что влияние мощного лазерного луча отличается от влияния слабого. В фокусе происходит нелинейный пробой, а в несфокусированном луче пробоя нет. Электронные и им подобные пучки не имеют такого скачка во влиянии при разумном диапазоне энергий, а дальше идут уже ядерные реакции.
Такая конструкция когда-то считалась очень перспективной для серводвигателей из за ее большого крутящего момента на низких скоростях вращения. Я читал о таком примерно в 80-ых годах 20-го века.
КПД конечно меньше из-за отсутствия магнитопроводов внутри катушек. Чтобы его увеличить, катушки должны быть максимально плоскими. Поэтому их делали спиральными на печатных платах. Возможно двухслойными но не больше. И текстолит должен быть тонким. Кстати, охлаждение у таких катушек намного лучше чем у круглой проволоки, и поэтому и дорожки выдерживают намного больше тока.
Делать генераторы на объемных катушках без магнитопровода однозначно угробит КПД генератора/двигателя. Но с другой стороны – почему бы и не сделать магнитопровод? Конструкция у него несложная, материалы доступные.
И получится Lynch motor.
Уважаемый автор, не забрасывайте идею линейного двигателя! Если ДВС работает только на генерацию электричества, то вращающийся коленвал вообще не нужен.
По поводу компактного генератора рекомендую вот эту недавнюю статью от ИТМО, там описан интересный вариант изготовления ротора.
Интересно, что лучше в плане "цена-эффективность": 2 диска с магнитами и 1 диск с катушками, или наоборот, 1 и 2.
Сами же пишете, что генератор является обратимой машиной... Если задача не поупражняться в электрических машинах, то лучше купить готовый авиамодельный бесколлекторный мотор - по сути трехфазный генератор, мощности там от десятков Вт до нескольких кВт, цена разумная, и там уже обо всем подумали и оптимизировали, особенно вес.
Не всё так просто: проводили в сети тест с одним из мощных авиамодельных 3-х фазных двигателей. Он показал себя "одним из худших" :-)
P.S. Здесь просто вся суть затеи не в том, чтобы "быстро крутить и получать электричество" - а медленно крутить и получать его же. Ибо медленно крутить - куда проще, чем быстро. И редуктор не надо никакой. Просто медленно крутишь (плоский генератор) и у тебя "куча" электроэнергии :-)
Быстро крути или медленно, а на выходе будет ровно столько энергии сколько ты вложил в кручение, помноженной на КПД. Поэтому "выходная мощность на указанных оборотах составит 1,12 кВт! " на мелком 4-тактном дырчике от газонокосилки - это очень вряд ли :)
И у нормальных редукторов, кстати, КПД довольно высок.
Эксперимент уровня покрутим пальцами- че-то не горит. Нужны низкие рабочие обороты - смотрите квадрокоптерные моторы, они многополюсные, блинчиками, разаработаны специально для большого момента на валу. У моторов всегда указывают параметр KV - это сколько оборотов в минуту надо крутить для получения 1В на обмотках.
"... Дешевле подобного размера магниты вряд ли удастся добыть..." - в рознице "с рук" цена 60р за штуку, без всяких танцев с отковыриванием магнитов от колеса, на али - 500р за 20шт
"Купить колесо гироскутера..." Если у вас есть колесо гироскутера (которое как раз не очень быстро вращается), то нафига изобретать велосипед, если у вас уже готовый генератор? Просто чем больше 'самодельничества', то, как правило, ниже КПД, и наоборот, чем больше 'готовых заводских компонентов', то тем оно выше...
"Обычные" генераторы чаще используют безщеточные.
У обычных безщеточных генераторов легко поддерживать стабильное выходное напряжение во всем диапазоне нагрузки.
С целью зарядить устройство идеальные варианты давно придуманы https://www.shj-electronic.com/products/191.html но то что они оптимизированы для военных и до современного usb-c pd3 неадаптированы, становится неудобным. Пластиковые игрушки с крутилкой, настольные или педальные негерметичные конструкции интереса не вызывают. Даешь "солдат-мотор" на 30Вт констрикции аля SHJ-SD65W со встроенным USB-C.
Компактный плоский генератор… Почему нет?