我目前正在研究一个项目的可行性，该项目包括从风中收集一些能量的需要。发电机和风扇的尺寸常数约为 2"x2"x2"。最终目标是对电容器进行涓流充电，然后将其用于非常低功率的无线应用中。2-3.3v 是工作范围，即目前正在考虑。我有 2 个问题，我认为这些问题足够相关，可以放在一个问题中：
我知道一个简单的小型直流电机可以用来产生一些电力，但我的直觉告诉我，直流电机不会像专门为此目的设计的设备那样高效。我的直觉正确吗？如果我是，这个设备的名称是否有任何具体名称？我知道它是一个生成器，但是这个名字太宽泛了，很难找到任何与小型应用程序相关的东西。
如何根据风速估算可以获得的能量？我意识到有很多事情会影响这个计算，但我只是想确定一些粗略的数字。
小型直流电机通常*直接工作或能够工作，但可能不是最佳选择。直接产生直流电的设备通常称为“发电机”，而直接产生交流电的设备称为交流发电机。
发电机实际上是一种交流发电机，其中内部产生的交流电被整流为直流电，通常是通过使用机械“换向器”——“铜”“段”的一端布置有刷子。每个段都连接到一个或多个绕组的末端，以便可以访问所产生的电压。电刷的布置使得给定的“电刷”总是与相同极性的线圈接触。当绕组的极性随着转子的转动而改变时，不同的电刷以这样的方式接触，以使输出极性保持恒定。换向器的作用与二极管整流桥相同。
有一类直流电机称为“无刷直流电机”（BLDCM、BLDC、...），其中开关由电子设备（通常是晶体管）执行。在某些情况下，通过正确驱动开关电子设备，它们可能能够用作发电机，但使用 BLDCM 作为发电器的正常方法是绕过开关并直接连接到绕组并将其用作交流发电机.
因此，交流发电机是您通常最终用作电力生产者的东西——无论是特殊缠绕*还是基于 BLDCM（或者在非常特殊的情况下，基于逻辑上翻转过来的有刷电机——暂时忽略那个： -))。* 所提供的 BLDCM 将针对电机使用进行优化。
在某些情况下，更适合交流发电机需求的设计可以通过重绕来实现。比原来更细的导线匝数更多，每 RPM 会产生更多的电压。这里不适用，但作为一个例子，RC 模型社区用大直径导线的更少匝数倒带 CD 电机，以制造大电流大功率紧凑型电机。
根据最初存在的情况，从星形重新排列到三角形会产生更少的每转每转电压，但更多的电流和重新排列三角形到星形会产生相反的结果
如果每匝的最大电压或每个交流发电机尺寸的功率足够关注，那么用高性能稀土磁体替换通常使用的现有环形磁体将提供可观的性能增益。
最初，提供对真正想要的内容和可用资源的良好描述将比尝试详细分析到目前为止所写的内容要有用得多。
如果这是一次性或少量的工作，您可能最好寻找合适的 BLDCM 并移除开关电子设备。通常很容易做到。根据功率级别，您可能会发现 CD 电机适合您。这些通常是可用的（通常在死 CD 驱动器中是免费的。它们可以按原样使用或重绕以更好地满足需要。重绕不是特别难。如果需要，请在适当的时候对此发表评论。
更大的挑战可能是从可用的“风”中获取能量。你需要多少功率？你的环境是什么？你有安装位置的自由吗？室内还是室外，即风源是什么？这是暴露在户外阳光下吗？
如果需要，可以从第一原则得出以下内容。以速度 V 穿过单位面积 A 的空气的可用功率为
Z 是效率 % <= Z <= 100（实际上 <~= 59） A = 面积（米）^2 V = 速度（米/秒）
在无风管系统中，可以证明 Zmax 约为 59%（Betz 极限），这在风管系统中可能更高。
功率随着速度的立方增加而增加。由于各种原因，大多数风力涡轮机 (WT) 都针对大约 10 m/s 的峰值性能进行了优化，如果需要，可以讨论这些原因。这意味着在 1 m/s 时，它们理论上仅产生 1/1000 的额定功率，在 2 m/s 时仅产生 1/125 的额定功率，甚至在 5 m/s 时也仅产生 1/8 的额定功率。[[编者：请留下如图所示的分数]]。
插入数字将表明，按大多数标准，2" x 2" 风力涡轮机区域将提供极低的功率水平。这对您来说是否足够取决于您的应用和可用的风速。
2" x 2" = 0.00258 m^2 !!! 约1/400平方米。
所以功率 = 0.6 x 0.00258 x V^3 x Z 瓦 =~ 1.55 x ZV^3 毫瓦
注意毫瓦。
在实践中，10% 的效率并不难，20% 小心翼翼，30% 可行，40% 英勇。使用 20% 的效率可能是一个不错的开始。
如此可实现的功率 =~~ 0.3 毫瓦 x V^3
在 10 m/s 时，这是 0.3 瓦或 300 毫瓦 = 可观的。
5 m/s = 39 mW
4 m/s = 20 mW
3 m/s = 8 mW
2 ms/ = 2.5 mW
1 m/s = 0.3 mW
以上任何一项是否可以接受取决于可用的风速和所需的能量水平。请注意，在非常低的速度下，WT 可能由于“凸极”/齿槽效应和静摩擦而无法启动。需要以非常低的风速启动的系统在设计时需要特别小心。
如果这是一个风速良好的露天场地，您预计每秒可以达到几米。这因地点和环境而异。在现实世界的情况下，平均、典型、大于 x% 的时间百分比等速度由Weibull 分布描述，并且在决定什么适合您的情况时会很有趣。
如果您需要动力并具有安装灵活性，那么您需要高度、没有湍流以及与其他物体的间隙。网络上有大量关于此的材料。如果您没有安装位置的灵活性，您需要查看上面的功率水平和您所在位置的速度分布，并决定这是否适合您。
如果这是一个户外场所，那么太阳能电池板可能会更好地满足您的需求。一个 2" x 2" 的现代高效面板在充足的阳光下将产生约 300 mW。
我可以写一周左右这个:-) - 让我们得到一些反馈，看看哪个方向最有用。完成此问答后，您可能想与我讨论实际实施。如果/根据需要更多。
风带
如果它似乎是一个有用的补充，我会注意到风带。可能是，但不幸的是，可能不在现阶段。如果它看起来有用且具有成本竞争力，我会热衷于使用风带技术。到目前为止，它似乎都不是，除非在一些非常非常小众的应用程序中。
正如将要看到的，可用演示模块的实际性能低于我上面声称的中等尺寸系统的 5% - 即您实际可以购买的产品远低于替代系统的性能，因为它声称高于它们.
Windbelt [tm] 有它的位置，是一个聪明的主意，但不幸的是，大量的垃圾和许多虚假的说法已经被提出并继续提出。与其他系统相比，关于效率的说法要么是“完全错误的”，要么是基于从未解释过的特殊情况，无论如何都是可疑的。
Windbelt 宣传文献声称它们的效率比微型涡轮系统高 10 到 30 倍。鉴于 ~=60% 的最大可能效率（Betz 限制），声称比微型涡轮机的效率高 10 到 30 倍，这表明如果风带为 30%，则 uT 的效率为 1%-3%。
这是一个真实世界的humdinger microbelt ，其面积与上面描述的非常相似，但交流（非直流）能量输出比我上面给出的保守示例少20或30倍）
Wind Turbine versus / Windbelt claimed milliWatts
1 米/秒 ..... 0.3 / -
2 米/秒 ..... 2.5 / -
3 米/秒 ..... 8 / 0.1
4 米/秒 ..... 20 / 0.5
5 米/秒 ..... 40 / 1.5
10 米/秒 ..... 300 / 8
如果您允许我计算的数字高出 10 倍（效率为 2% 而不是 20%），那么风力涡轮机（又名中等尺寸的风扇）与风带公布的结果相比要好得多。
自最初宣布以来已经足够长的时间了，您预计会出现一些实质性的现实世界产品。您确实可以购买一些小型演示单元，例如上面列出的 8 mW at 10 m/s 单元。但成本比 2 美元/瓦更接近 20,000 美元/瓦。查看“即将推出”承诺的网站显示日期已经过期。更多的是耻辱。对这个sot的突破将是最受欢迎的。但是，唉，这项技术似乎不会很快交付它。关注此空间 ：-）。
肖恩·弗莱恩 (Shawn Frayne) 用视频阐述了他的发明
工作 DIY LED 供电风带- 但看看孔径大小。
永磁电机（包括有刷和无刷直流电机）在全额定速度下运行时效率最高。或者更好地说：它们的功率损耗几乎完全由负载扭矩决定，并且与扭矩的平方成正比。因此，从设计的角度来看，如果您必须选择传动装置，请在最坏的情况下将电机置于最大速度，以最大限度地减少损失。
在不知道您想要提供什么样的输出功率（AC？12VDC？24VDC？其他？）的情况下，很难推荐电子产品。
