實作參考
原理說明:
1.無刷發電機的發電原理
當無刷馬達轉動時,磁力線快速穿過線圈,產生電力。因為無刷馬達的線圈數有9匝,且線圈數多,所以發電效率更好。本次競賽所採用的是「長軸發電機」,具有發電效率高,可拆裝..等優點,與「2段式增速齒輪發電機」的差別在於摩擦力小、發電的瓦數較高。因此,很容易就能發電,提高學生製作的成就感。
2.扇葉
(1)攻角:扇葉與垂直面的攻角會影響扇葉的轉速,約為15度~60度之間為佳,但最佳角度仍應以實際量測為主
(2)數量:扇葉的數量越多受風面越大,但是整體的重量越重,一般約以3~4片扇葉最佳,最適合的數量仍應以實際量測為主。
(3)形狀與材質:以流線型為佳,材質以輕量、硬質為優先考量。
風力發電機的類型
依照軸心的方向可分為「水平軸發電機」和「垂直軸發電機」,「水平軸發電機」為一般常用的風力發電機,造形就像電風扇一般(左圖),具有轉速快,發電效率高,占地面積小..等優點,但其缺點就是風切聲大,易造成噪音汙染。「垂直軸發電機」的優點是四面八方均可受風,較安靜,但其轉速慢,發電效率較差。
簡易4葉型水平軸風力發電機DIY
1.材料:冰棒棍或壓舌棒4支、泡棉膠一捲、熱融膠條數支、600ml寶特瓶1個、光碟片1片、紅光LED燈1顆、700C.C.的塑膠杯
2.工具:尖頭剪刀1把、熱融膠槍1把、桌墊1片、捲尺
(1)在冰棒棍上畫出直角;若是三葉形,則需畫120度;六葉形,則畫60度。
(2)沿線剪出直角
(3)用熱融膠將4根冰棒棍黏在轉軸上,使其均衡不偏移。
(4)在保特瓶上鑽一個洞(不可以接觸到鐵軸),再在泡棉膠上鑽孔,將發電機固定在保特瓶上。
備註:如果怕不牢固,可用鐵絲加固,或用熱融膠固定。
(5)用泡棉膠將保特瓶底部與光碟片相連接。
(6)將LED燈插入電極,並用泡棉膠固定在保特瓶上方。
(7)將700C.C.的飲料杯剪開,分別貼在四根冰棒棍上。完成簡易風力發電機。
競賽方法
1.由評審針對「作品美觀」、「符合科學性」、「具有創意性」進行評分。
「作品美觀」:具有環保造型,有整體性。
「符合科學性」:扇葉的形狀及攻角符合科學原理。
「具有創意性」:運用方法使轉數變快。
2. 隊長將作品擺放在桌面起始線後,每5公分為一區間,每個區間須讓LED燈持續發光3秒,才能移至下一區間。計分以LED燈沒有亮的前一個區間數計算。
參考作品
垂直軸發電機的扇葉
加裝風力集中環,讓轉速更加提升。
水平軸發電機
垂直軸發電機