発電機の作り方

発電機の作り方を教えてください。
夏休みの自由研究で出したいと思いましたが、受験生なので早めに行いたいです。
地震の影響で、電気の大切さを問われている時にぴったりの研究だと思います。

希望スペックは、
(1)７００W程度
(2)１００V程度
(3)１時間以上は使える。
(4)予算は、２０００円程度ですが、オーバーしてもかまいません。
(5)使用燃料はといません。

中学生が行うには、無謀の事は承知しています。

御回答お願いします。

No.1 ベストアンサー 回答者： sailor 回答日時： 2011/04/10 23:32

予算に関しては新品部品で自作するのであれば２桁足りませんね。

自動車やバイクなどの解体部品を使っても￥２０００ではとても無理です。

先ず最低でも３～５馬力程度（最大出力の発生回転数にもよる）の出力のあるエンジンが必要です。それから発電機本体ですが１００Ｖ（多分ＡＣ１００Ｖの事でしょう）のものは入手が難しいでしょう。自動車用の１２Ｖの発電機で出力が１ＫＷ程度あるものが必用でしょう。それから直流を交流に変換するインバーターも必要ですし、１２Ｖのバッテリーか大容量の電解コンデンサーも必要ですね。そのほかにも大電流を扱える電線やエンジンや発電機を取り付けるフレームや動力を伝えるベルトやプーリーなども必要になるでしょう。

また、部品がすべてそろったとしても、工作をするのには金属を切ったり穴を開けたり溶接したりという作業が必要ですし、回転部分はそれなりの精度が無いと壊れます。エンジン関係では回転速度を調整するための機構が必要になりますが、電気を取り出したときに使う電気の量に応じてエンジンのアクセルの開け閉めをしなければならないので、手動で行うのであればそのための機構が必要です。市販の発電機のように自動で行うにはガバナーという装置が必要になりますが、これはエンジンや発電機に合わせて作るものなので、ちょうどいいというものは先ずないでしょうから、自作ということになりますが、相当高度な工作技術とある程度の設計技術が無いと無理ですし、旋盤やフライス盤といった工作機械も必要です。

模型の発電機程度なら中学生でも可能ですが、実用になるものをと言うのであれば、少なくても機械要素の基礎、電磁気学の基礎、機械設計の基礎、電気工学の基礎ぐらいは覚えてからで無いと設計すら無理でしょう。

数馬力という小さな出力でもエンジンを使うとなると、設計が悪いと破損して大怪我ということも考えられます。高速で回転するプーリーやベルトが外れて人にでも当たったら大変ですし、取り付けの強度が持たずエンジンや発電機自体がはずれでもしたら大変です、電気火花などが燃料にでも引火したら火災の可能性もあります。

先ずは模型程度のものを作り構造やそこに使われている技術を確実に理解してからやるべきことです。エンジンを動かすには何が必要かわかりますか？実際の発電機はどういう仕組みになっているかわかりますか？発電された電気の電圧や周波数を一定に保つ仕組みはどうなっているかわかりますか？仕組みのわからないものは設計できないんですよ。設計が出来なければ作る事もできません。
ベテランの技術屋さんの中には図面も書かずに簡単な機械を組み立てしまう人もいますが、そういう人たちは紙に書かなくても、頭の中で設計図がかけるくらいの知識と技術を持っているんです。基礎を知らずに機械をいじるのは非常に危険なのでやめておくべきです。

この回答へのお礼

長文ありがとうございました。

とても、よく分かりました。

無理ということですね。
ありがとうございました。

お礼日時：2011/04/11 17:53

No.5 回答者： lumiheart 回答日時： 2011/04/11 01:00

http://www.nhk.or.jp/daijikken/backnumber/
厳しい回答が並んでいますが
中学生向けにスペックを修正するだけで
それなりに夏休みの自由研究程度にはなるでしょう

>(5)使用燃料はといません
ごはん腹一杯

http://www.daikagaku.jp/content/vol007/
ＮＨＫ大科学実験
実験07「人力発電メリーゴーラウンド」
これの規模縮小版ならそれなりに可能であろう

ただ、これでも２０００円では無理
自転車は通学用に使ってるのを３６台集めればそれなりに
http://www.cycle-yoshida.com/shimano/hb/hd/dh_t6 …
電圧・出力：6V・2.4W（2N）, 6V・3.0W（3N）
自転車用ダイナモのスペックが見つからない
６Ｖ＊３６台＝２１６Ｖ、１０８Ｗ


同規模の実験も可能では有るが
確か本実験はプロの競輪選手が必死に漕ぎ続けた結果として
メリーゴーランドを辛うじて回せた程度
（２．２ｋｗと記載されていますね）
確か番組では発電機の電力をバッテリに充電して
それをインバータで３相２００Ｖにしてたように思う
↑のサイトにはその辺りの事情は記載されていない


中学生なら何名必要かな？
（中学に自転車部って有るかな？）

脚力が勝負なのだから陸上部長距離選手とか集めればそれなりに対抗可能か？


http://www2s.biglobe.ne.jp/~y_suzuki/trendy/bicy …
http://www2.oninet.ne.jp/itano/zinriki.html


蛇足ですが
http://slashdot.jp/hardware/article.pl?sid=11/04 …

No.4 回答者： tec21865 回答日時： 2011/04/10 23:51

さんざんですね

えー2000円程度でそのスペックの発電機ができれば、今騒がれているような原発など必要なくなります。

明日の日本の為にいっぱい勉強して是非、安価で高性能な発電機を製造してください。

日本にとどまらず、地球を救うこともできます。

No.3 回答者： Hirorin_20 回答日時： 2011/04/10 23:44

発電機の仕組みは簡単です。

中学生ならもう習ったのではないでしょうか？
まだ習っていないとしても簡単ですからすぐに理解できるでしょう。

ネット上でもいくらでも仕組みについての情報が載っています。
http://www.yonden.co.jp/life/kids/museum/survey/ …
http://www.geocities.jp/hiroyuki0620785/ouyou/ge …
http://www.mhi.co.jp/products/expand/wind_kouza_ …
http://www.nagatac.co.jp/animation/dynamo_v2.htm
http://www.pref.kagawa.jp/kankyo/gakushu/progam_ …
http://www.jeea.or.jp/course/contents/12125/


ただ問題があります。あなたの出された希望スペックです。３番目の１時間以上は使えるなどはわざわざだすスペックではありません。１時間で壊れる程度のものではありませんのでどうしてこのようなスペックが出てくるか理解できません。逆に言うとこのようなものをスペックに出すということが理解していないということになります。さらに問題なのは１，２，４です。５の使用燃料の予算を入れないとしても予算２０００円程度では無理でしょう。

No.2 回答者： tomoakiaida 回答日時： 2011/04/10 23:36

そんなものが作れたらノーベル賞ものです。

原子力発電所もいらなくなりますね。