材料及準備

計劃文件

購買計劃文件,us$70,信用卡扣款台幣2,360,這是第一筆花費。

材料

下面是在yahoo的拍賣查到的各項材料的大約價格。

依照文件上的說明,準備各種材料。依指示的尺寸做出來的東西,每個都是超大的,軸心很長,也有好幾公斤。線圈的框架非常大,要想辦法固定在手動繞線機上,才能進行繞線。光銅線就要5kg,2個線圈就是10kg,要花台幣1萬元。

磁鐵

強力永久磁鐵(permanent magnet),是本計劃的最主要元件,決定了最後的出力。目前能夠找到最強力的永久磁鐵是釹鐵硼磁鐵(neodymium magnet,Nd-Fe-B Magnet),這是一種稀土性永久磁鐵,但其表面容易氧化,不耐腐蝕,所以會作保護性的電鍍處理。釹鐵硼磁鐵的工作溫度一般為攝氐80度,較高溫的規格為攝氐120度。釹鐵硼磁鐵的磁力以字母'N'加上數字來表示,例如N35或N40。目前最高的有N50,不過不容易找到。目前在網路拍賣上最容易找到的是N35,有些只是宣稱自己賣的磁鐵有多強力,能吊多重的重量,但不清楚其規格。在文件上建議使用N40 的磁鐵,這是目前價格效能比最佳的產品。

釹鐵硼磁鐵是燒結而成的,表面鍍上一層保護金屬。拿取的時候要小心,很容易就吸在一起,互相碰撞的力量非常大,表面的保護層會被破壞,磁鐵也會破碎。

文件上使用的磁鐵的數量為48顆,尺寸為 1"x1"x3/8",約為25x25x10 mm,N35的價格為一顆台幣100元。磁鐵的排法是,一邊8x3,共24顆,不含間隔,磁鐵總長為200mm。3個疊在一起,高度為30mm。依此推算,若是改用 40x25x10,N35的價格為一顆台幣115元,一邊為5x3,共15顆,具有一樣的磁鐵總長和高度。要是改用 50x25x8mm,4個疊在一起,高度32mm,N35的價格為一顆台幣140元,一邊為4x4,共16顆。

用總體積來計算大約可代表整體的磁力強度。25x25x10 mm x 48 顆=300,000,40x25x10 mm x 30 顆=300,000,50x25x8 mm x 32 顆=320,000。前兩者的體積一樣,磁力應該一樣吧,最後一個,多了7%的體積,磁力可能會強些,但考慮成本,使用寬40mm的會好些。而且初期製作,會動就好,以後再想辦法提昇效率。

計算一下所需的成本,使用25x25x10mm的磁鐵,共48顆,要4,800元,用40x25x10的磁鐵,共30顆,要3,450元,若是用50x25x8的磁鐵,共32顆,要4,480元。看來用40x25x10的磁鐵,是比較划算,數量也較少,可以少黏幾顆,也比較容易施工。

文件上說要 N40 的磁鐵,不過上面那些從網拍上找到的規格都是 N35的。不然就是有些也搞不清楚自己賣的規格是多少。後來在露天找到標示N40的磁鐵,規格稍大些,但計算了一下,還不用修改繞線的框架,就這樣用了。那位賣N40磁鐵的賣家,原來也是準備用來做發電機的,還真有志一同,而且,他還有風車發電機的成品在賣呢,只是巿場接受度不高。

注意:強力磁鐵,要很小心的拿,一不小心就吸在一起,手會被夾傷,磁鐵也會傷到,因為磁鐵是用粉擠壓再電鍍的,很容易就撞壞了。

漆包線

另外一個主要元件,就是線圈。這個線圈非常大,要繞11磅,約5kg的漆包線(文件上稱為 copper coated wire,俗稱 magnetic wire,在網路上查到的名稱是 Enameled wire,或是 magnet wire)。文件上指明要使用heavy coated or heavy build PEWN class 1規格的線。

1公斤要600至900,要11磅,約5kg,約4千元。#27 AWG為0.38mm,#20 AWG約為0.8mm。使用#20 AWG,輸入電壓為200~400V DC,雖然要較高的電流,約 0.9~1.1mA,但為了安全,就採用 #20 AWG 的線吧。

文件上說,採用 #20 AWG 的線,輸出功率為1.3hp。在網路上查到1.3hp的發電機,可產生500AV的輸出。那這個機器的效率就遠超過100%,不知真的能有這樣的成果嗎!!

在網拍上搜尋, 回覆符合heavy coated or heavy build PEWN class 1規格的線,0.8mm,連續5kg,1卷包含運費NT$4,500。

Epoxy 環氧樹脂

就是分成AB劑的塑鋼土。會有硬化時間的差別,文件上沒有特別註明,但在繞線圈的部份,要用的是5min的樹脂。網拍2kg,約2,000元。

後來,在B&Q買了操作時間20分鐘和60分鐘的塑鋼土。20分鐘是用來填磁鐵間的縫,60分鐘的是用來塗線圈表面,用來做絕緣的。20分鐘的是漿狀,非常的黏,不好施作,60分鐘的,是液狀,較好施作,但得有耐心的等它硬化。嗯,後來仔細看,才知道自己買的是6小時才會初步硬化的膠。慢慢試,繞線時,也還好用。

銅箔膠帶 & 銅片

這是要用來製作換向器(commutator,有人也稱轉向器)的。

網拍3公尺,60元。還要看寬度是多少吧。光華商場地下室有賣50m一卷,8mm寬的要350元,20mm寬的則要850元。

也有A4大小的導電銅箔,厚度0.08mm,一張大約台幣100元。

銅片,可以在台北巿的太原街上找到,寬3/8",長3尺,厚約1mm,價格約100元。

六角鋼材

中間的主軸,要請人代工,將軸的直徑削成1",價錢不定。在網拍上找到代工的廠商,廠商的報價為用六角28*762 雙頭車25.4,1支NT$830,運費NT$95。

此費用包含整直,因兩端車很長,容易彎曲,兩頭尺寸25.4mm,要過25.4mm培林孔,軸心加工公差-0.02到-0.05mm。但因兩頭加工較長,光滑度會比車短來得不好一些。兩端儘量加工平順,但可能會霧霧的,因為車太長,刀痕會較明顯,會再過一次砂紙。

最後因六角28缺貨,改用六角29製作。常成品送到手,才知道做出來的東西,真的是又長又重,難怪要這麼貴。

連座軸承

連座軸承,內徑1",數量2個。在網拍上找到廠商的報價為,UCF型,內徑尺寸有1"(25.4mm),台製的單價為1個NT$110。但是看別人的成品的照片,都是用UCFL型的,只有兩個固定螺絲孔,正考慮中。兩者價格一樣,最後是買UCFL型的,只有兩個螺絲孔,可以少做一點工。

日製的UCFL型,在台北巿環河南路的一家軸承店買的,單價為325。日製的中間的培林是可以拆下,換成不同內徑的培林,例如將公制的25mm換成英制的1",還蠻好玩的。

軸承的固定螺絲為1/2",2個螺絲孔的中心距離為99mm。

Collar

不曉得中文叫什麼,大概叫固定環吧,用來鎖在軸上,將軸固定在軸承上。不過連座軸承上,已有固定螺絲,我想就不需要這個了。

PVC板

用來做線圈的固定盒,在台北環河南路問到1mm厚,平面1.2x2.4m,要750元,若是3mm厚則價格為3倍,依此類推5mm厚則為5倍。

靠google大神的幫忙,在網路上找到一個部落格,有在幫人代工。透過mail往返,談定一個是台幣1,300,一次訂2個。雖然做不出中心的圓角,看起來也有點貴,但自己的手工藝太差,不想在這上面花時間,還怕弄不出像樣的東西,還是花錢了事吧。而且自己做,光5mm的PVC板就得花3千多呢。

收到東西,還是覺得比自己想像的大得多,要是自己做,肯定要花很多時間,因為沒有工具,也許還做不出來呢。

其他

以上是主要的部分,其他還有很多要準備的,如電源電路,只是對熟悉電路的我來說,並不困難。機械的部分才是我的挑戰,因此上面的許多部分都是集中在關於機械上,也只好找代工了。

其他要準備的,還有電路切換的電刷、固定的外殼等...。

另外,也已經在網拍上買了個中古汽車發電機,含運費NT$900,準備到時接上去,看效率如何,只是不會機械的我,還不知道該如何連接。

工具

繞線工具

要繞完重5kg的線,要費不少功夫吧,幸好在網路上稍微搜尋了一下,找到幾家賣手搖繞線機的廠商,其中煒煌公司是比較積極的,所以和他們買了。其中有一家在板橋的公司,接電話的聲音是頗具懷疑,也比較貴,所以不敢找他們了。

煒煌公司的WH-737 手搖繞線機,網址 http://www.weyhwang.com.tw/wh710-c-new.htm

機器尺寸 (CM): 45x28x25,機器淨重:10kgs,價格: 台幣 6000元。

東西是送到辦公室,搬回家可是費一番功夫了。

不過,這個手搖繞線機是為一般的小型繞線而設計,而此處的東西都是超大型的,線框的高度超過繞線機的轉軸高度,繞線機必需加以改造才能使用。

Multimeter

三用表,是必備的了,確定電壓,測量使用的電流,替代方法是使用示波器,但還是三用表方便。目前勾表可以測量直流電流,但在網拍上找到的,精確度都不足,等東西做出來再說吧。

LCR meter

線圈繞好後,要用來量阻抗、電容、電阻等。

時代進步了,隨著電子工業的發展,一部簡單的LCR meter並不貴,在網拍上最便直的只要台幣1,400就可買到一部。也有三用錶就具有測量LC的功能,但考慮更準確的結果,還是買一個獨立的LCR錶吧。

虎鉗

固定用,反正要做勞作,就得用這樣的工具了。另外,準備一些固定用的彈簧夾,也是不錯的。

各類手工具

drill press circle cutter,自由錐或自在錐,套在電鑽上,用來切圓形的工具。1個數百元,依刀刃的不同,可裁不同的材質。

電鑽,木銼刀,刨刀,或其他木工及金工的手工具,工具越齊全,會越方便,當然有自動工具會更好。像要動手做繞線機的治具,就各種工具都可能用上。