안녕하세요. [3d 프린터로 만든 로봇암, 휴머노이드 로봇]이란 제목으로 게시글 올린 학생 입니다.

이번에는 선풍기 모터와 변압기 그리고 3d프린터를 가지고 단상 교류 영구자석 동기발전기를 만든 경험을 게시글에 올립니다.

저의 집 창고에는 안쓰는 선풍기 모터가 많이 남아 있었습니다.

저는 이걸 가지고 한 번 발전기로 개조해보자 라는 생각을 했습니다.

일단 선풍기 모터를 분해해서 고정자( 사진에 사각형 물건)와 회전자(사진에 동그한 물건)를 꺼내서

상태를 확인해 봤습니다. 고정자 전선 상태는 괜찮았는데, 문제는 회전자 부분 이였습니다.

(유도)전동기를 발전기로 만들려면 회전자 부분에 영구자석을 장착해야 하는데 자석에 맞는 규격으로 회전자 표면을 절단해서

홈을 만드는 것이 문제였습니다. 처음에는 그라인더로 절단할 생각을 했는데, 귀찮더라고요..

그래서 회전자 부분을 새로 설계해서 3D 프린터로 뽑을려고 했습니다.

그러다 보니 또 문제가 발생했습니다.

선풍기 모터 케이스 치수까지도 고려해야 하는 것이였습니다.

결국 케이스도 재설계 해서 3D 프린터로 뽑기로 했습니다.

발전기 고정자 설계 사진

완성된 설계도 모습 입니다.

3D 프린터롤 설계한 부품을 출력했습니다.

선풍기 모터 고정자를 3D 프린터로 출력한 부품애 장착하고

케이블 타이로 고정했습니다.

전선도 케이블타이로 조여 하나로 모아 정리했습니다.

고정자를 프린터로 출력한 케이스에 장착하고

전선을 케이스 좌측 구멍에 따로 뺐습니다.

그리고 프린터로 뽑은 회전자에 자석을 글루건으로 붙이고

고정자 중앙에 있도록 장착했습니다.

회전자 모습

고정자 전선을 보여주는 사진 입니다.

고정자를 m5볼트로 양측에 조여 고정시켰습니다.

케이스 파트 바닥은 M10탭핑나사로 아래구멍에 나사산을 만들고

M10볼트를 구멍에 조여줍니다.

케이스 파트 앞면과 뒷면의 구멍에 M5 탭나사로 나사산을 만들었습니다.

뒷면 케이스 커버 파트를 M5볼트로 조여 장착합니다.

케아스 앞면 커버를 M5볼트로 조여서 장착합니다.

이렇게 조립이 끝났습니다.

그리고,

발전기 축을 드릴척에 물어 고속 회전시킬때,

(케이스 좌측 구멍에 따로 뽑은)각 4개의 전선에 출력되는

단상AC 전압을 측정하였습니다.

여기서 정류회로를 만들면 발전기에서 출력한

AC전압을->DC전압으로 변환화여 가정의 전자기기를 동작하게

할 수 있는데

저는 이 발전기로 한 번 AC 220V 를 만들고

싶어 정류회로를 제작하는 대신,

이렇게 고장난 운동기구에서 꺼낸 발전기를 승압기로(booster)로

대용해서 AC220V를 만들기로 했습니다.

여기서 booster란 말은 낮은 전압을 높은

전압으로 승압(전압을 높여주는)하는 전기기기 입니다.

그리고 사진에서 흰색 전선은 1차 권선 전선이고 나머지

전선은 2차 권선 전선 입니다. 변압기의 구성은,

이렇게 사진으로 구성되어 있습니다.

변압기의 권수비를 파악하기 위해

각 전선의 저항을 멀티미터로 측정했습니다.

변압기 권수비 계산을 위해 사용했던 공식

측정 후 결과가 이렇게 나왔습니다. 여기서 변압기 2차 권선으로

빨간색 전선만 사용하므로, 빨간색 전선에 측정된 저항값으로 권수비를

계산하였습니다.

결과가 이렇게 나왔습니다...

결국 이 발전기로는 AC220V는 못만드는 거 였습니다.

실제로 동작해 보니 AC 102.3V 가 측정되었습니다.

계산값과 측정값이 대략 비슷합니다.

출력 파형측정, 오실로스코프로 측정해 봤는데

사인파형이 좀 찌그러진 형태가 나왔네여, 좀 출력파형이

불안정 합니다.

완성 !

[동작영상1(개선 전 AC 102V출력)]:

https://youtube.com/shorts/HCFKSTf6rYw?si=pe4Eh3ljo_S3aobo

[동작영상2(AC 102V->AC 110V로 개선)]:

https://youtu.be/SwKFxbhvg3Q?si=4xnEf7f1SX3RkOU

diy 3d printed AC generator test

diy 3d printed AC generator test

youtu.be

아 그리고 영구자석 동기발전기라 하였는데,

여기서 동기란 동기속도 즉 극수(자석 수)와 주파수에 의해 결정되는 속도를 의미하고

이러한 전기기기를 동기기라 합니다.

사진으로 정리하면 이렇습니다.

그리고 동기발전기에서 나오는 발전전압 즉 유도기전력 구하는 공식은

이렇습니다.

참고만 하세요...........