試作品を作成して発電量の検証してきたのですが
磁石とコギング抑制板の条件を変えれば簡単にそこそこの発電量が得られると考えていたのですが、それほど良い結果が得られませんでした
そこで、現状手元にある試作品で確認できる範囲で抵抗と電圧の関係について検証してみました
磁石の種類 コイルと反対側にヨーク ヨークからの磁気
ネオジム磁石
Φ6t3 砂鉄+エポキシ樹脂 少し有り
Φ10t3 SS400 ほぼ無し
Φ16t2.5 砂鉄+エポキシ樹脂 少し有り
Φ16t2.5 無し 有り
フェライト磁石
Φ18t5 砂鉄+エポキシ樹脂 少し有り
回転数
360r.p.m.、720r.p.m.
ギヤ比3:1の手回しで時計の秒針に目視で合わす
正確さに欠けるとは思いますが、他に選択肢がありませんでした
磁石とコギング抑制板（コア）の距離
Φ6t3以外は扇風機の強の風だけでプロペラが回り始める距離
Φ6t3は風だけで回り始めないが、回り続けることができる距離
結果
抵抗値 vs 電圧（360 rpm）
| 抵抗値[Ω] | NdFeB6 | NdFeB10 | NdFeB16ep | NdFeB16no | Ferrite |
|---|---|---|---|---|---|
| 10000 | 3.8 | 20.0 | 18.4 | 12.9 | 8.8 |
| 6800 | 3.6 | 19.3 | 16.9 | 12.8 | 8.4 |
| 4700 | 3.2 | 18.4 | 16.4 | 12.2 | 8.0 |
| 2100 | 2.8 | 16.2 | 13.9 | 10.8 | 6.8 |
| 1000 | 2.1 | 11.8 | 9.9 | 7.4 | 4.8 |
| 470 | 1.3 | 6.7 | 5.7 | 4.4 | 2.9 |
| 270 | 0.85 | 4.1 | 3.5 | 2.7 | 1.8 |
| 200 | 0.65 | 3.1 | 2.6 | 2.0 | 1.3 |
抵抗値 vs 電圧（720 rpm）
| 抵抗値[Ω] | NdFeB6 | NdFeB10 | NdFeB16ep | NdFeB16no | Ferrite |
|---|---|---|---|---|---|
| 10000 | 8.8 | 41.5 | 35.0 | 27.6 | 18.5 |
| 6800 | 8.3 | 37.6 | 33.7 | 26.4 | 18.0 |
| 4700 | 7.9 | 36.4 | 31.5 | 24.2 | 15.6 |
| 2100 | 5.7 | 25.5 | 22.3 | 17.6 | 11.6 |
| 1000 | 3.5 | 14.8 | 12.7 | 9.9 | 6.5 |
| 470 | 1.9 | 7.7 | 6.5 | 5.1 | 3.4 |
| 270 | 1.1 | 4.8 | 3.8 | 2.9 | 1.9 |
| 200 | 0.8 | 3.3 | 2.8 | 2.2 | 1.4 |
抵抗値–電圧グラフ
全データセット（360 & 720 rpm）
360 rpm のみ
720 rpm のみ
磁石ごとの比較（360 vs 720 rpm）
抵抗値 vs 電力（360 rpm）
抵抗値 vs 電力（720 rpm）
参考
LEDの抵抗は不明ですが、扇風機の風のほうが高い電圧が発生しているので回転数は高いです
ネオジム磁石Φ16ｔ2.5 砂鉄 LED35個で72.0V発生
AIによる推定回転数：1300～1500r.p.m.
ネオジム磁石Φ16ｔ2.5 無し LED30個で56.6V発生
AIによる推定回転数：1300～1500r.p.m.
ネオジム磁石Φ10ｔ3 ss400 LED35個で67.9V発生
AIによる推定回転数：1000～1300r.p.m.
ネオジム磁石Φ6ｔ3 砂鉄 LED15個で24.3V発生
AIによる推定回転数：1700～2000r.p.m.
フェライト磁石Φ18ｔ5 砂鉄 LED20個で39.5V発生
AIによる推定回転数：1300～1600r.p.m.
フェライト磁石Φ18ｔ5 砂鉄 LED7個で14.8V発生
AIによる推定回転数：580～600r.p.m.
大まかな構造
コイルと磁石の間のものがコギング抑制板です
フェライトロッドを砕いてエポキシ樹脂で固めたもの
磁石部
プロペラ、抵抗、LED、手回し
考察
コギングが消えない理由
コギング抑制板の透磁率が高くなく磁束が逃げた、若しくは飽和
した
抵抗値と電圧のグラフより
ほぼ比例しているのでコアは飽和していない
内部抵抗が大きい
ヨークの有無
Φ16t2.5、Φ10t3の3種類の結果を見ると効果は充分ある
実用化にするには
発電した電気は直接使用するよりDC-DC、若しくはFETで負荷を制
御してバッテリーに充電、その後出力するほうが良い
元々は垂直軸型のプロペラと手回しのハンドルを取り換え可能な
ものを考えていましたが、低い回転数で実用的なものにするには
全体に大きくする必要が有る
AIによると、水平軸型のプロペラではコイル等はこのままでも強
力な磁石、大きなプロペラにすれば実現可能との回答でした
フェライト磁石では一種類しか実験していませんが、これもAIによ
ると全体に大きくすればLEDライト等の電源には実現可能との回答
でした
コギングを無くそうと考えてましたが、ある程度残すことでコア
レスとコアの有るものとの間を狙える
ここまで試作、検証をしてきましたが一人での試作、検証には限
界を感じ始めています
上記実測値を元に、この試作品の可能性をAIが推測した内容をグラフも含め、以下に記します
（回転数と電圧がほぼ比例する前提で、コイル抵抗や機械損失は一定と仮定）
抵抗値 vs 電圧（1500 rpm）
抵抗値 vs 電力（1500 rpm）
1500r.p.m.での出力を（ネオジム磁石Φ10t3を参考に）1Wとすると
整流・DC-DC・充電ロスを考慮すると、バッテリーには0.4～0.6W充電可能
・小さめのLEDライトをじわじわ点灯、若しくは充電
・小容量バッテリーをゆっくり充電（非常灯用）
ギヤ比10：1の手回しにした場合
2～3Wの出力は充分現実的な範囲と考えられます（回転数と電圧がほぼ比例する前提で、コイル抵抗や機械損失は一定と仮定）
試作品では回転半径30mmのハンドル、ギヤ比3:1でしたが、回転時の負荷は軽かった
・LEDランタン（1～2W）をしっかり点灯
・スマホに「ちょい足し充電」（5V×0.3～0.5Aを短時間）
・ラジオ・小型スピーカー・センサー類
コイルと反対側の磁石の面をヨークで繋ぐことで出力が大きくなったことより
理論的には、Φ16の磁石にΦ10と同等のヨークを用いて磁束漏れを抑えられれば、Φ10の約1.5倍の出力が期待できます
（現在のΦ16は磁束漏れによりΦ10より低い出力でしたが、 ヨークを最適化すればΦ10の1.5倍が期待できます）
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