ハブダイナモの風車

＊　羽根の枚数が多くなると起動制は良くなるが、回転数が上がらなくなる。直径を小さくすれば回転数は上がるが起動性が悪くなる。ハブダイナモで、弱い風（４ｍ／ｓ程度）でも充電できる風車としては、半径４０～５０Ｃm、総翼面積は２８００～３０００平方Ｃｍは必要だろう。ブレードの数を６枚以上にすれば、まずまちがいなく充電できそうです。１２枚ブレードは、１ｍ／ｓ程度の弱い風でもよく回ります。

＊　「頭打ち」の状態について
　５枚羽根以上の風車では、２～２．５ｍ／ｓ程度の風で充電を始め、倍電圧整流の場合には、４～５ｍ／ｓ程度の風で　２２０ｍＡ～２５０ｍＡの電流が流れて飽和状態になり、それ以上強い風が吹いても電流は増加しない。（理由はよくわからない。）
　全波整流の場合は、電圧が１２Ｖに達するまで（１５０回／分程度）は充電できないが、風速が大きくなれば３００ｍＡ、４００ｍＡと増加していく。
　　３枚羽根の１０号風車では、回転を始めるとすぐに１５０回／分程度まで回転数が上がるので、全波整流にしたほうが有利なようだ。

＊　５ｍ／ｓ以上の風は滅多に吹かない私の地域では、倍電圧整流の方が有利だと思われるので、倍電圧整流で充電している。

＊　１日の充電量は風次第ですが、４～５ｍ／ｓの風が１時間吹けば、３台で約８W、１２Ｖで０．７Ａｈの充電ができるはずです。ハブダイナモの他に、コアレス方式の発電機（コアレス発電機の製作参照）２台で、４～５ｍ／ｓの風が１時間吹けば、１２Vで１Aｈの充電ができる。５台では、１時間に１．７Ａｈの充電ができる。

＊　現在使用している洗濯機に水を汲み上げるポンプは、２台で、１２Ｖ－２．５Ａ程度です。池の水面から４～５ｍの高さのタンクへ一杯汲み上げるのに約１時間かかっているので、風車だけで汲み上げるには、４～５ｍ／ｓの風が１．５時間以上吹く必要がある。夏場はそんなに風が吹いてくれないので、しかたなく、小さな太陽電池パネル（１２Ｖ－８Ｗと１２Ｖー１２Ｗ仕様の物各１枚）を併用している。

＊　かざぐるま型風車を実験中に、不思議な現象を発見しました。バッテリに繋いで充電を始めると、回転数は少なくなりますが、ダイナモの出力を短絡させると、急に回転数が増加しました。普通であれば、短絡してたくさん電流が流れれば、負荷が大きくなって、回転数は減少するはずです。数種類のダイナモで試してみましたが、同じような現象が見られました。１０Ω程度の抵抗を繋ぐとブレーキがかかりました。
　　コアレス型の場合は、短絡すると急激にブレーキがかかります。

		材　質　　　形　状	摘　　　　　　　　　要
		材　質　　バルサ材形　状　　半径３０Ｃｍ、　　　　　　幅６．５Ｃｍひねり角　中心部で１５　　　　　　　先端部で４°	手始めに、加工しやすいバルサ材で２枚羽根を作ってみました。扇風機の風で回しながら調整して、かなりスムースに回るようになったので、自転車の発電機（タイヤに擦りつけるタイプのもの）に取り付けて実験を始めましたが、かなり強い風でないと実用にはならないようなので、３枚羽根の実験に移りました。
		材　質　　バルサ材形　状　幅６Ｃｍひねり角　中心部で１５° 　　　　　　先端部で４°	試作１よりも、起動性は良くなったが、風速２～３ｍ／ｓでは到底実用にはならないので、半径の大きな物（試作３）を作ってみました　この羽根は、自作の風速計に使用していましたが、突風で支柱に接触して破壊しました
		材　質　　ラワン材形　状　　半径６０Cm 　　　　　　幅１２．５Cm ひねり角　中心部で１２° 　　　　　　先端部で４°	なんとか形になりましたが、動バランスがうまく取れなくて多少振動しましたが、結構回りそうなので、増速して自動車用のファンモーターで実験しましたが、なかなかうまくいきそうにありません。発想を変えて、自転車のハブダイナモの使用を考えることにしました。

風　　　　　車	形　　　　　状	性　　　　　能	摘　　　　　要
	材質　外装用の合板形状　６枚羽根　　　　半径６０Ｃｍ　　　　幅２０Ｃｍ　　　　ひねり角　２０° 全翼面積　3660c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ-２.３Ｗ	３ｍ／ｓ程度の風が吹けば、毎分１２０回転は回り、交流６Ｖの電圧が得られる。これを倍圧整流して１２Ｖのバッテリーに接続すれば、わずかだが電流が流れて充電できる。	手元にあった材料で、最初に製作した風車です。羽根の取り付けには、２５mmの角材を使っています。　１２年１２月の突風の時、取り付け方がしっかりしてなくて、羽根が支柱に接触して破壊しました
	セールウイング型　　　　６枚羽根　　　　半径５０Cm 　　　　ひねり角不明総翼面積　4150c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　６V-２．３W	２ｍ／ｓ程度で起動２．５ｍ／ｓ程度で充電を始め、４ｍ／ｓ～４．５ｍ／ｓで２２０ｍＡで頭打ち（倍電圧整流）	製作が比較的簡単で、動バランスも取りやすい。水道用の塩ビ管とステンレスのワイヤを使用している。布を取り替えながら、現在も元気に発電しています。
	材質　硬質塩ビ　　　　４枚羽根半径　５０Ｃｍ　　　　ひねり角は　　　　中央部２０度　　　　先端部１０度総翼面積　3200c㎡発電機ハブダイナモ　　　　６Ｖ－３Ｗ型	５，６枚羽根に比べて、起動制は劣るが、５ｍ／ｓ程度の風になれば、回転数は大きくなる。	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。Ｈ１４年２月、強風で塩ビのパイプが折れて、羽根が１枚破壊したので、取り外しました。
	材質　２㎜アクリル形状　５枚羽根　　　　半径　５０Ｃｍ　　　　ひねり角は　　　　中央部２０度　　　　先端部１０度総翼面積　3230c㎡　発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ－2.4Ｗ	起動制は、４枚と６枚の中間	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。　手元にあった寄せ集めのアクリル板で、厚みや大きさが違う物もあって、動バランスが悪くて、回転数が上がると振動しだすので、現在は取り外している。
	材質　２㎜アクリル板形状　６枚羽根　　　　半径　５０Ｃｍ　　　　ひねり角は　　　　中央部２０度　　　　先端部１０度総翼面積　3100c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　　６Ｖ－2.4Ｗ	起動制は一番よい。２ｍ／ｓ程度の風でも回転を始めるが、充電が始まるのは２．５ｍ／秒程度から。	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。　５号風車同様寄せ集めの材料なので、現在は取り外している。
	「かざぐるま型」０.５ｍｍ厚の塩ビ版　600ｍｍ×600ｍｍ発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ－２.４Ｗ	３ｍ／ｓ程度の風で　１４０回転程度回り、１００ｍＡ程度充電。　風力発電用としてはほとんど使われていないが、実用になりそうだ。	ダイナモへの固定は、１００ｍｍの排水用塩ビ管で、中央のパイプの長さでかざぐるまの厚みを調整します。　１３年１２月の突風で破損した。０．５ｍｍ厚の板では強度が不足。
	材質　1.5㎜塩ビ板形状　８枚羽根半径　３５Ｃｍ　　折り曲げ角は４５度総翼面積　2800c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ－2.4Ｗ	１.５ｍ／ｓで起動、２ｍ/sで充電開始４ｍ/sで１５０ｍＡ５ｍ/sで２３０ｍＡで頭打ち（倍圧整流の場合）	半径３５Ｃｍでは小さすぎた。半径４０Ｃｍぐらいにすれば、４～４.５ｍ／ｓ程度で頭打ちになるのではないかと思われる。　強風で破損しました。
	材質　1.5㎜塩ビ板形状　１２枚羽根　　　半径３８Ｃｍ　　　ひねり角１７度総翼面積　2760c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　シマノインターＬ	１ｍ／ｓで起動、２ｍ／ｓで充電開始４ｍ／ｓで２２０ｍＡで頭打ち（倍圧整流の場合）	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。　１ｍ／ｓ程度の弱い風でもよく回る。８ｍ／ｓ程度の風でも問題なく回っている。
	材質　1.5㎜塩ビ板形状　６枚羽根　　　　半径４５Ｃｍ　　　　ひねり角１７度総翼面積　3150c㎡　　発電機　ハブダイナモ　　　　　　６Ｖ-２.４Ｗ	２ｍ／ｓで起動２．５ｍ／ｓで充電開始４ｍ／ｓで２３０ｍＡで頭打ち（倍圧整流の場合）	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。８，９号の羽根は、塩ビ板を熱湯に浸けて柔らかくして、そりを付けて、強度を大きくするように工夫してみた。
	材質　ラワン材形状　半径６０Cm 　　　　幅１２.５Cm 　　　　ひねり角　　　　中心部１２° 　　　　先端部で４° 総翼面積　2250c㎡発電機ハブダイナモ　　　　　　６Ｖ-２.４Ｗ	３～３.５ｍ/sで起動いったん回転を始めると、３ｍ/sでもよく回り、２００ｍＡ４ｍ/sで２７０ｍＡ５ｍ/sで３３０ｍＡ　（全波整流の場合）	これは、試作３号のブレードですが、動バランスが悪くて振動している。回転を始めると、すぐに回転数は大きくなるので、この風車では倍電圧整流よりも全波整流の方が有利なようです。　突風で、溶接部分が破損して支柱に接触し、ブレードも破損しました。

		材　質　　　形　状	摘　　　　　　　　　要
		材　質　　バルサ材形　状　　半径３０Ｃｍ、　　　　　　幅６．５Ｃｍひねり角　中心部で１５　　　　　　　先端部で４°	手始めに、加工しやすいバルサ材で２枚羽根を作ってみました。扇風機の風で回しながら調整して、かなりスムースに回るようになったので、自転車の発電機（タイヤに擦りつけるタイプのもの）に取り付けて実験を始めましたが、かなり強い風でないと実用にはならないようなので、３枚羽根の実験に移りました。
		材　質　　バルサ材形　状　幅６Ｃｍひねり角　中心部で１５° 　　　　　　先端部で４°	試作１よりも、起動性は良くなったが、風速２～３ｍ／ｓでは到底実用にはならないので、半径の大きな物（試作３）を作ってみました　この羽根は、自作の風速計に使用していましたが、突風で支柱に接触して破壊しました
		材　質　　ラワン材形　状　　半径６０Cm 　　　　　　幅１２．５Cm ひねり角　中心部で１２° 　　　　　　先端部で４°	なんとか形になりましたが、動バランスがうまく取れなくて多少振動しましたが、結構回りそうなので、増速して自動車用のファンモーターで実験しましたが、なかなかうまくいきそうにありません。発想を変えて、自転車のハブダイナモの使用を考えることにしました。

風　　　　　車	形　　　　　状	性　　　　　能	摘　　　　　要
	材質　外装用の合板形状　６枚羽根　　　　半径６０Ｃｍ　　　　幅２０Ｃｍ　　　　ひねり角　２０° 全翼面積　3660c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ-２.３Ｗ	３ｍ／ｓ程度の風が吹けば、毎分１２０回転は回り、交流６Ｖの電圧が得られる。これを倍圧整流して１２Ｖのバッテリーに接続すれば、わずかだが電流が流れて充電できる。	手元にあった材料で、最初に製作した風車です。羽根の取り付けには、２５mmの角材を使っています。　１２年１２月の突風の時、取り付け方がしっかりしてなくて、羽根が支柱に接触して破壊しました
	セールウイング型　　　　６枚羽根　　　　半径５０Cm 　　　　ひねり角不明総翼面積　4150c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　６V-２．３W	２ｍ／ｓ程度で起動２．５ｍ／ｓ程度で充電を始め、４ｍ／ｓ～４．５ｍ／ｓで２２０ｍＡで頭打ち（倍電圧整流）	製作が比較的簡単で、動バランスも取りやすい。水道用の塩ビ管とステンレスのワイヤを使用している。布を取り替えながら、現在も元気に発電しています。
	材質　硬質塩ビ　　　　４枚羽根半径　５０Ｃｍ　　　　ひねり角は　　　　中央部２０度　　　　先端部１０度総翼面積　3200c㎡発電機ハブダイナモ　　　　６Ｖ－３Ｗ型	５，６枚羽根に比べて、起動制は劣るが、５ｍ／ｓ程度の風になれば、回転数は大きくなる。	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。Ｈ１４年２月、強風で塩ビのパイプが折れて、羽根が１枚破壊したので、取り外しました。
	材質　２㎜アクリル形状　５枚羽根　　　　半径　５０Ｃｍ　　　　ひねり角は　　　　中央部２０度　　　　先端部１０度総翼面積　3230c㎡　発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ－2.4Ｗ	起動制は、４枚と６枚の中間	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。　手元にあった寄せ集めのアクリル板で、厚みや大きさが違う物もあって、動バランスが悪くて、回転数が上がると振動しだすので、現在は取り外している。
	材質　２㎜アクリル板形状　６枚羽根　　　　半径　５０Ｃｍ　　　　ひねり角は　　　　中央部２０度　　　　先端部１０度総翼面積　3100c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　　６Ｖ－2.4Ｗ	起動制は一番よい。２ｍ／ｓ程度の風でも回転を始めるが、充電が始まるのは２．５ｍ／秒程度から。	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。　５号風車同様寄せ集めの材料なので、現在は取り外している。
	「かざぐるま型」０.５ｍｍ厚の塩ビ版　600ｍｍ×600ｍｍ発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ－２.４Ｗ	３ｍ／ｓ程度の風で　１４０回転程度回り、１００ｍＡ程度充電。　風力発電用としてはほとんど使われていないが、実用になりそうだ。	ダイナモへの固定は、１００ｍｍの排水用塩ビ管で、中央のパイプの長さでかざぐるまの厚みを調整します。　１３年１２月の突風で破損した。０．５ｍｍ厚の板では強度が不足。
	材質　1.5㎜塩ビ板形状　８枚羽根半径　３５Ｃｍ　　折り曲げ角は４５度総翼面積　2800c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　　６Ｖ－2.4Ｗ	１.５ｍ／ｓで起動、２ｍ/sで充電開始４ｍ/sで１５０ｍＡ５ｍ/sで２３０ｍＡで頭打ち（倍圧整流の場合）	半径３５Ｃｍでは小さすぎた。半径４０Ｃｍぐらいにすれば、４～４.５ｍ／ｓ程度で頭打ちになるのではないかと思われる。　強風で破損しました。
	材質　1.5㎜塩ビ板形状　１２枚羽根　　　半径３８Ｃｍ　　　ひねり角１７度総翼面積　2760c㎡発電機　ハブダイナモ　　　　シマノインターＬ	１ｍ／ｓで起動、２ｍ／ｓで充電開始４ｍ／ｓで２２０ｍＡで頭打ち（倍圧整流の場合）	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。　１ｍ／ｓ程度の弱い風でもよく回る。８ｍ／ｓ程度の風でも問題なく回っている。
	材質　1.5㎜塩ビ板形状　６枚羽根　　　　半径４５Ｃｍ　　　　ひねり角１７度総翼面積　3150c㎡　　発電機　ハブダイナモ　　　　　　６Ｖ-２.４Ｗ	２ｍ／ｓで起動２．５ｍ／ｓで充電開始４ｍ／ｓで２３０ｍＡで頭打ち（倍圧整流の場合）	羽根の取り付けは、水道用の塩ビ管。８，９号の羽根は、塩ビ板を熱湯に浸けて柔らかくして、そりを付けて、強度を大きくするように工夫してみた。
	材質　ラワン材形状　半径６０Cm 　　　　幅１２.５Cm 　　　　ひねり角　　　　中心部１２° 　　　　先端部で４° 総翼面積　2250c㎡発電機ハブダイナモ　　　　　　６Ｖ-２.４Ｗ	３～３.５ｍ/sで起動いったん回転を始めると、３ｍ/sでもよく回り、２００ｍＡ４ｍ/sで２７０ｍＡ５ｍ/sで３３０ｍＡ　（全波整流の場合）	これは、試作３号のブレードですが、動バランスが悪くて振動している。回転を始めると、すぐに回転数は大きくなるので、この風車では倍電圧整流よりも全波整流の方が有利なようです。　突風で、溶接部分が破損して支柱に接触し、ブレードも破損しました。