Анатолий Беляев (aka Mr.ALB). Персональный сайт
Да пребудут с вами Силы СВЕТА!
Электродвигатель на магнитах
Игрушка №1 - опыты по созданию моделей монополюсного мотора и аппарата магнитного вращения.
Подразделы
Всё началось с тех времён, когда я посмотрел разные книги, документы и патенты на электродвигатели, созданные Джоном Бедини и Кохеи Минато (Патент США №5594289 14 января 1997 г.).
Мне было интересно собрать модели тех двигателей, как то: монополярный мотор г-на Бедини и аппарат магнитного вращения г-на Минато.
Дабы сильно не заморачиваться, так как такими вещами занимаешься в свободное время и в основном материальная база из подручных материалов, то всё проверялось на уровне картонных технологий
в формате игрушек. За несколько лет было проверено и создано 7 версий этих моторчиков различных по конструкциям и назначению. Какие-то просто работали, показывая реальность принципа, указанного авторами, а какие-то собирали импульсы обратной самоиндукции с главной катушки индуктивности в конденсатор и затем использовались для заряда других аккумуляторов или же энергия просто возвращалась в питающий аккумулятор, тем самым продлевая продолжительность работы моторчика.
Последние версии, начиная с 5-й, работают от солнечных батерей, хотя вполне могут работать и от аккумуляторов на напряжение 3...4 В, правда были опыты и по низковольтному запуску, всё зависит от главной катушки.
Вначале мне хотелось опубликовать только последнюю – седьмую модель, но обнаружив у себя в архиве фото предыдущих шести версий – решил опубликовать все версии на 7 страницах.
Начнём с первой версии.
Первая версия
Первая версия создавалась в 2007 году – проверить принцип работы устройства из патента США №5594289 14 января 1997 г., в котором японец, бизнесмен, Кохеи Минато описывает принцип действия аппарат магнитного вращения.
стр. 1
стр.2
стр.3
Собственно сам принцип крайне прост: на роторе укреплены постоянные магниты, а на статоре есть электромагнит(ы), в момент, когда напротив электромагнита появляется постоянный магнит, на электромагнит подаётся напряжение, которое в сердечнике этого электромагнита создаёт магнитное поле такого же полюса, что и у подошедшего постоянного магнита. Как известно из школьной физики: магниты одинаковыми полюсами отталкиваются. Поэтому поле электромагнита отталкивает постоянный магнит. Так как он находится на роторе, то ротор проворачивается и напряжение с электромагнита снимается. Когда перед сердечником электромагнита появится очередной магнит, то на электромагнит вновь подаётся напряжение и процесс повторяется.
Получается, что работа электромагнита осуществляется импульсно. Соответственно энергия питающей батареи тратится только в моменты, когда включается электромагнит – экономия питающей энергии.
Для управления подачей напряжения на электромагнит в игрушке используется обычный геркон. Можно использовать датчик Холла или любой известный принцип (хоть обычный коммутатор), это не принципиально, главное в нужное время подать напряжение на электромагнит.
Чтобы собрать простейшую модель такого моторчика вам не понадобится каких-то сложных инструментов и материалов. Всё можно с лёгкостью найти чуть ли не под руками.
В первой версии так и было сделано. Сама конструкция из картона, обклееного координатной бумагой с шагом клетки 2,5 мм. Так проще кроить картон. Клей используется обычный ПВА или клеящий карандаш. Ротор тоже из толстого картона. Вал ротора был сделан из кусочка стержня от гелевой авторучки. В концы стержня вставлены пишущие узлы, которые упираются в небольшие отверстия в кусочки жести, укреплённых на картонных стойках.
Магниты какие-то небольшие ферритовые, скорее всего от герконных кнопок, из них же вынут и сам геркон. Катушка электромагнита намотана медным проводом в лаковой изоляции. Точно не вспомню сколько там витков, намотано до заполнения каркаса. Сердечник электромагните – обычный гвоздь диаметром 2,5...3 мм из магнитомягкого железа.
На фото можно видеть, что параллельно катушке припаян диод (можно любой имеющийся, к примеру, 1N4002-1N4007) для подавления импульса обратной самоиндукции, чтобы уменьшить нагрузку на контакты геркона. Если сопротивление вашей катушки будет низким, то кок через контакты геркона будет чрезмерно высоким и возможен выход геркона из стороя, хотя какое-то время игрушка и проработает, показывая вам, а м.б. и вашим детям принцип взаимодействия магнитных полей и использование его для врашения ротора.
.
В следующей модификации магнит был установлен по оси вала, а с полюсов магнита выведены два магнитопровода под полюсы N и S. Электромагнит распологался между этими полюсами. В данном случае происходило двойное отталкивание сразу по полюсу N и по полюсу S. Эта конструкция ближе к патенту г-на Минато.
Катушка была намотана очень тонким проводом и сама по себе была малюсенькая. Вариант был сырой
, требовалась доработка. Представленная модификация работала от напряжения 12 В. Работала не устойчиво, так как сделана была не совсем качественно. Этот путь почему-то я забросил, хотя идея интересная и можно бы было развивать в более качественно изготовленных конструкциях.
А вот модификация, где для коммутации используется примитивно изготовленный механический коммутатор. Токосъёмник – пружинящая стальная пластинка (взята от лезвия бритвы). Контакты – медная оголённая проволока.
Сделано просто ради проверки работоспособности, тоже как бы тупиковая ветвь, дальше такие разработки не делал. Магниты и катушка подобная предыдущим модификациям. Даже сохранилось небольшое видео по демонстрации работы такого моторчика.
Следующая модификация: интересное конструкцивное расположение электромагнита относительно ротора с вставленными в нём радиально ферритовыми магнитами, там их, вроде, 6 шт. Вал ротора обычный пластиковый стержень от шариковой авторучки, никаких подшипников, чисто просто для проверки идеи. Идея интересная и моторчик даже в таком исполнении вполне себе работал.
Ниже на фото нашлась фотка интересного монополюсного мотора по принципу г-на Бедини.
Если присмотреться, то на роторе уже укреплены четыре мощных магнита, есть катушка основного электромагнита, а есть дополнительная катушка возбуждения. Управляется работа катушки с помощью транзистора МП41 (советский, германиевый). Соответственно никаких герконов. Обратная положительная связь создаёт автоматическое включение силовой катушки, которая отталкивает магниты. Стоит пояснить, что во всех конструкциях магниты имеют расположение однотипным полюсом наружу. В основном я использую магнитный полюс N. Тогда катушку электромагнита нужно сфазировать так, чтобы подходящий полюс при взаимодействии с магнитами был, соотвественно, тоже N.
На фото видно, что работает данный монополюсный мотор от напряжения 7...9 В. В последствии в других модификациях делал что-то подобное, но так как такой мотор сам стартовать не может, то отказался от него в пользу аппарата магнитного вращения г-на Минато.
Размышляя на улучшение конструкции таких моделек стоит использовать подшипники, чтобы снизить трение вала ротора и использовать больше магнитов для исключения мёртных зон
взаимодействия электромагнита и постоянных магнитов.
Видео работы мотора версии 1.2
Продолжительность фильма 0:11 [мм:сс]Моторчик сделан по картонным технологиям
, т.е. из подручных средств. Магниты ферритовые от герконовых кнопок. Катушка электромагнита намотана проводом ПЭЛ-0,2. Сердечник электромагнита – кусочек гвоздя. Синхронизатор работы электромагнита изготовлен из двух пружинящих полосок от лезвия бритвы, которые контачат с контактным устройством из медной проволочки на валу. Вал изготовлен из куска стержня от шариковой ручки. В торцы этого стержня вставлены пишущие узлы.
|
Страница 2 |
 |
1513563 