Пару лет назад Майкл Карри, бывший евангелист 3DP в MakerBot и член Hammerspace в Канзас-Сити, построил на этом месте ветряную турбину, напечатанную на 3D-принтере. Названный Whirlygig, он с тех пор счастливо катится по забору за пределами Hammerspace. Недавно Майкл решил попробовать заставить это работать, добавив генератор.
Майклу было интересно поэкспериментировать с двумя разными подходами к улавливанию энергии его осевой турбины Whirlygig, напечатанной на 3D-принтере. Он хотел попробовать напечатать на 3D-принтере детали для своего собственного самодельного генератора переменного тока и перепрофилировать старый шаговый двигатель 3D-принтера для использования в качестве генератора.
Напечатанный на 3D-принтере генератор переменного тока в то время казался хорошей идеей. Михаил пишет:
Будучи успешным мастером-сделателем, моей первой мыслью, естественно, было погрузиться и построить свой собственный трехфазный генератор переменного тока, напечатанный на 3D-принтере. Получив информацию, полученную на сайтах ветряных турбин, сделанных своими руками, я отправился на поиски электромеханических открытий.
В генераторе переменного тока использовались 9 катушек медной проволоки 22 калибра, намотанных вокруг напечатанных на 3D-принтере сердечников и запрессованных в опорный диск. Катушки соединяются попеременно по три, образуя фазу.
Полученный генератор выглядел прекрасно, но подключенный и установленный на турбине, он работал очень плохо. Микровольты плохо. Итак, дело дошло до шаговых двигателей.
Мы устроили быстрый стендовый тест. Adafruit NEMA 17, 2 мостовых выпрямителя, мультиметр, конденсатор, лампочка и дрель. Теоретически мы будем вращать NEMA 17 с помощью электрической дрели, которая будет генерировать переменное напряжение в каждой из двух катушек. Выпрямители преобразуют напряжение в постоянное, заряжая конденсатор и зажигая лампочку. Конденсатор сглаживает входное напряжение, поэтому мультиметр может получить более стабильные показания создаваемого напряжения.
Результаты испытаний на дрель были очень многообещающими: генерирование напряжения до 60 В, поэтому Майкл начал работу над созданием генератора с использованием шагового двигателя:
Я остановился на решении, напоминающем Руба Голдберга. Вращающийся козырек от дождя/внутренняя шестерня, которая вращается турбиной на подшипниковом кольце из сфер делрина диаметром ½ дюйма. Внутри дождевого колпака зубчатая внутренняя шестерня входит в зацепление с приводной шестерней, прижатой к шаговому двигателю. Когда турбина вращает дождевой колпак, зубчатая передача будет вращать шаговый двигатель с преимуществом в скорости примерно 4:1. Подшипники из делрина позволяют всему вращаться свободно, сохраняя при этом зубья шестерен в зацеплении друг с другом.
Подключив получившийся генератор к турбине, Майкл смог получить от него 9 вольт с помощью лишь легкого ветерка. Теперь он думает о том, куда пойти дальше и что можно сделать полезного с помощью энергии, которую генерирует мельница.
Подробнее о проекте генератора можно прочитать здесь. А предысторию 3D-печатного вертела можно прочитать здесь.