Рассмотрим отдельные аспекты конструирования. Не станем обещать изготовление вечного двигателя, по типу творения, приписываемого Тесле, но рассказ предвидится интересным. Не станем тревожить читателей скрепками и батарейками, предлагаем поговорить, как приспособить уже готовый мотор под собственные цели. Известно, что конструкций масса, все используются, но современная литература базовые основы оставляет за кормой. Авторы проштудировали учебник прошлого века, изучая, как сделать электродвигатель собственноручно. Теперь предлагаем окунуться в знания, составляющие базис специалиста.
Почему в быту часто применяются коллекторные двигатели
Если брать фазу на 220В, принцип работы электродвигателя на коллекторе позволяет изготовить устройства в 2-3 раза менее массивные, нежели при использовании асинхронной конструкции. Это важно при изготовлении приборов: ручные блендеры, миксеры, мясорубки. Помимо прочего, асинхронный двигатель сложно разогнать выше 3000 оборотов в минуту, для коллекторных указанное ограничение отсутствует. Что делает устройства единственно пригодными для реализации конструкций центрифужных соковыжималок, не говоря уже о пылесосах, где скорость часто не ниже.
Отпадает вопрос, как сделать регулятор оборотов электродвигателя. Задача давно решена путём отсечки части цикла синусоиды питающего напряжения. Это возможно, ведь коллекторному двигателю нет разницы, питаться переменным или постоянным током. В первом случае падают характеристики, но с явлением мирятся по причине очевидных выгод. Работает электродвигатель коллекторного типа и в стиральной машине, и в посудомоечной. Хотя скорости сильно отличаются.
Легко сделать и реверс. Для этого меняется полярность напряжения на одной обмотке (если затронуть обе, направление вращения останется прежним). Иная задача – как сделать двигатель с подобным количеством составных частей. Сделать самостоятельно коллектор вряд ли удастся, но намотать заново и подобрать статор вполне реально. Заметим, что от числа секций ротора зависит скорость вращения (аналогично амплитуде питающего напряжения). А на статоре лишь пара полюсов.
Наконец, при использовании указанной конструкции удаётся создать устройство универсальное. Работает двигатель без труда и от переменного, и от постоянного тока. Просто на обмотке делают отвод, при включении от выпрямленного напряжения задействуют полностью витки, а при синусоидальном исключительно часть. Это позволяет сохранить номинальные параметры. Сделать примитивный электродвигатель коллекторного типа не выглядит простой задачей, зато удастся целиком приспособить параметры под собственные нужды.
Особенности работы коллекторных двигателей
В коллекторном двигателе не слишком полюсов на статоре. Если говорить точнее, всего два - северный и южный. Магнитное поле в противовес асинхронным двигателям здесь не вращается. Вместо этого меняется положение полюсов на роторе. Подобное положение дел обеспечивается тем, что щётки постепенно движутся по секциям медного барабана. Особой намоткой катушек обеспечивается должное распределение. Полюса словно скользят по кругу ротора, толкая его в нужном направлении.
Для обеспечения режима реверса достаточно поменять полярность питания любой обмотки. Ротор в этом случае называется якорем, а статор – возбудителем. Включать эти цепи допустимо параллельно друг другу либо последовательно. И тогда начнут значительно изменяться характеристики прибора. Это описывается механическими характеристиками, взгляните на прилагающийся рисунок, чтобы представить утверждаемое. Здесь условно показаны графики для двух случаев:
- При параллельном питании возбудителя (статора) и якоря (ротора) коллекторного двигателя постоянным током его механическая характеристика почти горизонтальна. Это значит, что при изменении нагрузки на вал сохраняется номинальная частота вращения вала. Это применяется на обрабатывающих станках, где изменение оборотов не лучшим образом сказывается на качестве. В результате деталь вращается при касании её резцом резво, как при старте. Если препятствующий момент слишком возрастает, происходит срыв движения. Двигатель останавливается. Резюме: если хотите двигатель от пылесоса применить для создания металлообрабатывающего (токарного) станка, предлагается обмотки соединить параллельно, ведь в бытовой технике доминирует иной тип включения. Причём ситуация объяснима. При параллельном питании обмоток переменным током образуется слишком большое индуктивное сопротивление. Указанную методику следует применять с осторожностью.
- При последовательном питании ротора и статора у коллекторного двигателя появляется прелестное свойство – большой крутящий момент на старте. Такое качество активно используется для страгивания трамваев, троллейбусов и, вероятно, электропоездов. Главное, что при увеличении нагрузки обороты не срываются. Если запустить в таком режиме коллекторный двигатель на холостом ходу, скорость вращения вала будет расти безмерно. Если мощность мала – десятки Вт – беспокоиться не стоит: сила трения подшипников и щёток, возрастание токов индукции и явление перемагничивания сердечника вкупе затормозят рост на конкретном значении. В случае промышленных агрегатов либо упомянутого пылесоса, когда его двигатель извлекли из корпуса, повышение скорости идёт лавинообразно. Центробежная сила оказывается столь велика, что нагрузки способны разорвать якорь. Поосторожнее при запуске коллекторных двигателей с последовательным возбуждением.
Коллекторные двигатели с параллельным включением обмоток статора и ротора отлично поддаются регулировке. За счёт внедрения реостата в цепь возбудителя удаётся значительно поднять обороты. А если такой присоединить в ветвь якоря, вращения, напротив, замедлится. Это массово используется в технике для достижения нужных характеристик.
Конструкция коллекторного двигателя и связь её с потерями
При конструировании коллекторных двигателей принимаются во внимание сведения, касающиеся потерь. Выделяются трёх видов:
Обычно при питании коллекторного двигателя переменным током используется последовательное включение обмоток. В противном случае выходит слишком большое индуктивное сопротивление.
К сказанному добавим, что при питании коллекторного двигателя переменным током вступает в роль индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при одинаковом действующем напряжении частота оборотов понизится. Полюса статора и корпус уберегаются от магнитных потерь. В необходимости этого легко убедиться на простом опыте: питайте маломощный коллекторный двигатель от батарейки. Его корпус останется холодным. Но если теперь подать переменный ток с прежним действующим значением (по показаниям тестера), картина изменится. Теперь корпус коллекторного двигателя начнёт греться.
Потому даже кожух стараются собрать из листов электротехнической стали, клепая либо склеивая при помощи БФ-2 и аналогов. Наконец, дополним сказанное утверждением: листы набираются по поперечному срезу. Часто статор собирается по эскизу, показанному на рисунке. В этом случае катушка наматывается отдельно по шаблону, потом изолируется и надевается обратно, упрощая сборку. Что касается методик, проще нарезать сталь на плазменном станке, и не думать о цене мероприятия.
Проще найти (на свалке, в гараже) уже готовую форму для сборки. Потом уже намотать под неё катушки из медной проволоки с лаковой изоляцией. Заведомо диаметр подбирается больше. Вначале готовую катушку натягивают на первый выступ сердечника, потом на второй. Прижимают проволоку так, что по торцам остаётся небольшой воздушный зазор. Считается, подобное не критично. Чтобы держалось, у двух крайних пластин острые углы срезаются, оставшаяся серёдка отгибается наружу, отжимая торцы катушки. Это поможет собрать двигатель по заводским меркам.
Часто (особенно в блендерах) находится разомкнутый сердечник статора. Это не искажает форму магнитного поля. Раз полюс единственный, особой мощности ожидать не приходится. Форма сердечника напоминает букву П, между ножками литеры в магнитном поле вертится ротор. Под устройство сделаны кругообразные прорези в нужных местах. Подобный статор нетрудно собрать самостоятельно из старого трансформатора. Это проще, нежели сделать электродвигатель с нуля.
Сердечник в месте намотки изолируется стальной гильзой, по бокам – диэлектрическим фланцами, вырезанными из любого подходящего пластика.
Сделать электромотор из того, что под руками вовсе не сложно.
Идею такого мотора я подсмотрел на сайте www.crafters.ucoz.ru Как видно на фото вверху для мотора нам понадобится скотч, пара булавок, магнит, батарейка и кусок медной проволоки.
Вместо обычной батарейки лучше взять аккумулятор потому как заряда батарейки для такого электромотора хватит не надолго. Возьмите медную проволоку и намотайте 30-50 витков вокруг батарейки.
Концы проволоки закрепите на противоположных краях получившегося ротора, они будут являться осью. Их можно завязать узлом.
Оба конца проволоки очистите от лаковой изоляции наждачной бумагой или ножом.
Теперь возьмите батарейку, скотч и булавки, прикрепите булавки скотчем в контактам батарейки, в ушки булавок вставьте приготовленный медный ротор.
ВНИМАНИЕ! В этот момент контур нашего ротора замыкает контакты батарейки и держать эту конструкцию в "спокойном" положении долго не рекомендуется! Электролит батарейки может сильно нагреваться, поэтому не делайте ротор меньше 30 витков, чем больше тем лучше (больше сопротивление). Теперь под ротор на батарейку положите магнит, он сам "прилипнет" к батарейке. Ротор начнет быстро вращаться.
Ротор не должен касаться магнита и даже лучше будет если магнит будет на расстоянии 5-10 мм от ротора. Попробуйте магнит в разных положениях, повращайте его, попробуйте отнести его подальше от медного ротора, добейтесь максимальной скорости вращения.
Это простейший пример электромотора, его схему мы не раз проходили в школе на уроках физики, но почему-то нам ни разу не показывали этой простой и интересной конструкции:) Смотрим видео как работает этот самодельный моторчик.
[видео утеряно сервисом rutube]
- Статья, опубликованная в журнале Юный Техник №3 за 1984 год. Об изготовлении миниатюрного электромоторчика. Дает представление о принципиальной конструкции электродвигателя, и опыт с которым можно браться за более миниатюрные модели.
Коллекторный микродвигатель, сконструированный Ю. Ереминым, был по тем временам (1935 год) выдающимся изобретением: ведь весил он всего 0,371 г! Работал от постоянного тока напряжением 4,5 В, а сделан был в основном из тонкой жести и проволоки от радионаушников.
На рисунках мы приводим размеры, указанные Ю. Ереминым. Свой первый миниатюрный двигатель вы можете сделать в два - три раза крупнее, а уже потом, приобретя навыки, можете браться и за двигатель поменьше.
Самая трудоемкая деталь двигателя - якорь (рис. 1А). Ось якоря сделана из никелиновой проволоки диаметром 0,3 мм (можно взять швейную иглу или булавку). Половинки якоря согните из тонкой жести. В середине каждой детали сделайте желобок. Для этого пропилите в деревянной планке неглубокую канавку, положите на нее полоску жести шириной 3 см, сверху проволоку диаметром 0,3-0,5 мм и ударьте молотком (рис. 1 Б), Потом сложите заготовки, впаяйте в них ось (предварительно пролудив ее) и отогните полюсные наконечники.Барабан коллектора можно аккуратно намотать из ниток, а чтобы они не распались, хорошо промажьте их клеем. Наружный диаметр барабана должен быть не более 2 мм. Ламели коллектора выгните на круглом стержне подходящего диаметра из медной фольги. Внутренние части якоря, где должна быть обмотка, покройте два-три раза нитролаком, чтобы не было замыкания на корпусе. В пазы якоря уложите 480 витков эмалированного провода диаметром 0,05 мм. Чтобы спаять такой тонкий провод, вам придется намотать на паяльник медную, заостренную на конце проволоку диаметром 1 мм (рис. 2).
Корпус статора согните тоже из тонкой жести. Его размеры приведены не рисунке 3. Намотайте на него 280 витков эмалированного провода диаметром 0,05 мм. С якорем статор соединяется последовательно. Как видите, конструкция держателей сразу намного упростилась (рис. 4).
Если коллектор, который делал Ю. Еремин, вам покажется трудоемким, сделайте другой, более простой, например, как на рисунке 5.
Из ниток с клеем сделайте два барабана и соедините их с обмоткой якоря, предварительно зачистив провод мелкой наждачной бумагой. На каждый барабан нанесите нитрокраской полоску. Полоски эти должны быть немного меньше полуокружности барабана. Располагаются они с противоположных сторон. Незакрашенные участки проволоки будут выполнять те же функции, что и ламели. Щетки расположите по обе стороны оси.
В 30-е годы микроэлектродвигатель Ю. Еремина не получил широкого распространения. Легко объяснить почему: в то время мало было микромеханизмов, да и с миниатюрными источниками тока было туго. В наше время микроэлектродвигатели используются во многих областях промышленности, например в часовой. Есть для них и миниатюрные источники тока.
И моделисты сегодня все чаше и чаще применяют крохотные электродвигатели.
Если вы захотите «оживить» миниатюрную модель-копию автомобиля, купленного в магазине игрушек, вспомните о двигателе Ю. Еремина.
ЮТ, № 3, 1984
А. Ильин. Рисунки М. Симакова
Привет, товарищи, друзья и недоброжелатели! Небольшой кит для построения (досборки) коллекторного электромотора. Так как это предназначено для детей (неустановленного возраста), мотать проволоку не придется, все будет весьма лайтово, но для ребенка интересно. Под катом - сборка, эксплуатация и замеры.
Сразу дисклеймер - этот конструктор был прислан мне на обзор Banggood по пункту 18. Т.е. я за него и за пересылку не заплатил не копейки. Вы же заплатите реальные деньги, прошу это учитывать в формировании собственного мнения о товаре.
Итак, второй конструктор дождался участи быть собранным. Как и он просто пришел в пакете.
Упаковка - достаточно плотная коробочка, почти не пострадала. Вес его конечно гораздо выше.
Коробочка обильно снабжена изображениями собранного изделия, на одной из грани крупные иероглифы - решили с дочерью считать что там написано поздравление с Новым Годом
Нужно заметить, что тут предполагается куда меньше рукоделия чем в предыдущем конструкторе. Но, собственно, и инструкция тут куцая, и абсолютно китайская по диалекту, 
а изображения на коробке так вообще откровенно дезинформируют!
(посмотрите как на принте на коробке установлены магниты. Ничего не смущает? Ох уж эти «штатные фотографы» производителя. Кроме того, установка изображена коллектором вверх. Как покажет дальнейшее, в данном устройстве «вверх и низ имеют значение».
Отметим, что на сайте BangGood изображения (фотографии) корректны - магниты установлены разнополюсно, коллектор с щетками внизу.
Внутри нашей коробчонки расположено:
Два магнита в форме параллелипипеда. Достаточно тяжелые, но не сверхмощные для такого-то размера.
Каркас, выполненный из пластика. Уже закреплены «щетки» и там же болтовые зажимы для проводов
Ротор с коллектором на оси.
Два проводка с обжатыми концами под болты.
Жестяной ключик, под зажим провода
Ну и вышеупомянутая невнятная инструкция.
Ну слава богу, мы в общих чертах знаем что сие такое), поэтому после небольшой лекции переходим к сборке и закреплению урока.
Я не претендую на лавры лучшего учителя года, поэтому ограничился рассказом о том, что такое магнитное поле, из-за чего оно возникает (природные магниты и магнитное поле вокруг проводника с током) и как магнитные поля за счет притяжения и отталкивания могут двигать и/или вращать предметы.
Больше всего восхищения вызвал пассаж про «агрессивные магниты», которые толкают ротор через магнитные поля. Упрощение конечно большое, но зато каждый день просит рассказать снова про них
Сборка не вызывает особых проблем, но весьма смущает что на коробке собранное устройство изображено с магнитами установленными симметрично (т.е. N к N) - что противоречит инструкции, изображению на сайте, а главное физическому смыслу. Это печально.Так как ребенок, предоставленный самому себе естественно пытается собрать так как изображено на коробке, не дожидаясь тезисов про полюса магнитов.
Также, на коробке и в инструкции установка изображена вверх коллектором, а на сайте картинки наоборот.
В общем неразбериха.
В итоге самостоятельная сборка дала такой результат:
Пытаемся затянуть пластиковыми зажимами вилки проводков и сталкиваемся с тем, что черный зажим наотрез отказывается закручиваться до состояния прижатия. Не упорствуем, при помощи комплектного ключа зажимаем провод между каркасом и прижимной гайкой.
Теперь немного переделываем установку, параллельно объясняя, что было сделано не так)))
Устанавливаем магниты, следуя инструкции. Устанавливаем ротор с коллектором, ось аккуратно входит острыми концами в выточки на верхнем и нижнем зажимно болтике. Заводим коллектор между «щетками» так, чтобы они внатяг прижимались к коллекторы выштамповками.
Итак, все собрано, подтянуто, ось вращается.
Берем аккумулятор Eneloop (2000мАн, напряжение на момент подключения 1,31Вольт) и…
ничего не происходит. Покручиваем ротор в разные стороны. Ноль реакции.
Ну чтож, пойдем по экстенсивному пути - берем литий-ионный аккумулятор с напряжением 4,15Вольт. Аккумулятор «походивший», поэтому не ожидаем что он отдаст большой ток, что могло бы вызвать спец.эффекты.
Зажимаю контакты пальцами на аккумуляторе (да, согласен, это формирует неправильно восприятие техники безопасности у ребенка, будем исправлять) и чувствую - ток идет… и немалый, судя по тому как быстро нагреваются контакты под пальцами.
Крутнули ротор и «все же она вертится» ©.
С снопиками искр из под «щеток», наш моторчик набирает обороты, наглядно демонстрируя, как ток с аккумулятора генерирует магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем стационарных магнитов.
Количество оборотов весьма приличное. Снимаем с замедлением 1/4х в надежде потом посчитать обороты.
Ребенок в восторге и много раз просит повторить «на бис», то сам прокручивая мотор, то прижимая контактики.
Еще раз пытаемся запустить от аккумулятора АА
Собственно уже тут можно заметить, что цель конструктора достигнута - немного теории, немного практики руками и большое удовольствие для закрепления материала. Теперь она каждый день просит у меня «поиграть в моторчик с агрессивными магнитами».
Изымаем собранное изделие у ребенка, когда он наигрался и проводим замеры и улучшения.
К сожалению, пока не удалось добиться автозапуска моторчика, только с ручного толчка. Вероятно, будь здесь трехполюсной якорь, такой проблемы бы не было. А это на самом деле насущно, потому что нежный детский пальчик может пострадать при ручном запуске.
Ток, протекающий на незапущенном моторчике, достаточно большой, больше ампера (1.21А) от литий-иона, это значит что больше 3 ватт уходит в прямом смысле в воздух.
После запуска ток немного падает и стабилизируется в районе 0,8-0,82А
Замена аккумулятора на свежий защищенный Panasonic 3400мАн приводит лишь к тому что каждый второй раз защита аккумулятора отрубает питание. Ток же сильно не возрастает. (1.1А). Но обороты возрастают (меньше падение напряжения под нагрузкой чем у старого Ли-Иона)
Замедленная съемка. Верхнее крепление затянуто несильно, видно биение.
Число оборотов не превышает 40 оборотов в секунду.
Берем смазку для подшипников и смазываем конусные пары трения оси ротора. Немножко переподтягиваем. Вращение становится более ровным и стабильным (уходят биения) и вроде даже возрастают обороты.
Но в любом случае обороты не выше 40 оборотов в секунду при токе 0,95А
Хорошо, берем теперь аккумулятор АА.
Пара неудачных попыток и двигатель запускается и на нем. Но работает слабо, неуверенно и затихает.
Ток при незапущенном двигателе составляет 0,46А
А что если мы перевернем нашу конструкцию, чтобы коллектор был внизу - и о чудо, работа от АА куда как увереннее. Возможно дело в меньшем трении в этой конусной паре при работе опорником…
Замеряем ток, опять же в состоянии «не запущен» и в состоянии «запущен». Опять снимаем замедленное видео с целью приблизительно определить количество оборотов.
Здесь уже можно более менее точно сказать что на элементе АА количество оборотов в районе 10-12 оборотов в секунду.
Тем не менее на аккумуляторе наш мотор все норовит остановится, хотя кушает 0,6А
Также замеряем сопротивление обмотки. Приблизительно 2.5Ом
Ротор удалось запустить от руки на манер юлы, т.е. он достаточно сбалансирован относительно оси.
Вот на этой фото можно заценить качество намотки
Так как наши «щетки» - просто металлические выштамповки, коллектор они царапают дай боже
Взвешивания
Вес ротора составляет 24 грамма
Каркас весит 47 грамм
Для полноты картины взвешиваем магниты (36 и 37 грамм)
и замеряем сколько в статике они, приблизительно, могут удержать металла (по весу). Это в принципе неважно, но пусть будет. (210гр+)
Сопротивление предложенных проводков составило у минусового 0,2Ом и 0,2Ом у плюсового.
Я вообще заметил, что на муське особый оргастический восторг комментаторов вызывает измерение всего что только можно измерить, даже если это не принципиально для товара, или его стоимость никак не оправдывает такую детализацию.
Я было подумал наведаться в лабораторию альма-матер и исследовать магнитные поля, генерируемые магнитами и моторчиком в сборе, провести исследование материалов из которых сделан каркас (нет ли там вредных примесей в пластике), уточнить, не бескислородную ли медь пустили на намотки. Кроме того, меня заинтересовала величина светового потока генерируемого искрами от щеток, елозящих по коллектору (естественно в боксе). Были еще интересные идеи замера звукового давления. Один из моих друзей серьезно утверждал, что я должен исследовать, как проглатывание магнита скажется на пищеварительном тракте («ты обязан»- кричал он, «вдруг кто-то из твоих читателей купит такое, но недосмотрит и ребенок проглотит магнит!»), но по здравому размышлению я отказался от такой проверки на себе. Поэтому, не обессудьте, что нет анализа кардиограммы моего сердца в момент запуска двигателя когда я пальцем прижимаю контакты (а какие там должны быть колебания… от восторга...).
Подводя итоги хочу заметить следующее:
1) Инструкция бессмысленна и неполноценна. Нет ни подробной информации, ни предупреждений о применимых источниках питания. Более того, картинки на коробке (неправильные) напрямую контрастируют с картинками в инструкции.
2) Комплект не совсем полон, нет источника питания. Если у людей нет фонарикофилии (запасов литий-иона/полимера), то скорее всего возникнут проблемы при запуске от элемента питания АА, или запуск будет не зрелищным (затухающим). А кто-то от особого ума может решить подключить на вход раздербаненный провод USB от сетевого источника питания или вообще подключить 220вольт. Предупреждающих же надписей ни на коробке ни в инструкции на понятном английском языке нет
3) Косяк с минусовым зажимом.
4) Скопидомство на третьем полюсе на якоре. Лучше бы на бакс дороже, но с нормальным автозапуском, а не риском получить по пальцу или зажать палец между ротором и магнитом
5) Вообще необъяснимое скопидомство на щетках.
Поверхность коллектора очень быстро износится от такой эксплуатации, щетки стоят копейки. Придется искать что-то подходящее, иначе игрушка тоже быстро станет одноразовой.
Теперь о плюсах, и помним, что я это получил бесплатно, а вы заплатите что-то в районе 500 рублей (!)
1) Игрушка-конструктор достаточно габаритная и наглядная. Возможно часть цены ушла в большие магниты и медь на якоре)))
2) При наличии аккумулятора 4.2 вольта запустить ее можно легко, равно как и собрать. Фейла не будет (если конечно установите магниты по инструкции, а не как на коробке нарисовано).
3) Вокруг нее можно выстроить целую лекцию, как по глубине для дошкольников, так и школьников среднего возраста (с которыми уже углубляться в детали относительно намоток, количества полюсов у якоря, уменьшения трения в конусных парах и т.д.)
4) у ребенка 4 лет она вызвала интерес, радость, и желание повторять и повторять опыты.
Замечу, что вы можете сами соорудить что-то подобное, раздербанив какой-нибудь не нужный небольшой электромотор. Так что эта трата не является незаменимой подсобными средствами.
Однако, если BangGood будет делать скидки на эту модель, или у вас там образуются какие-нибудь пойнты или что у них там - можно упростить себе жизнь, заказав и собрав эту модель, так как она все же наглядна.
Надеюсь, что по факту обзора вы сможете сформировать собственное мнение, нужен ли вам такой обучающий конструктор за такие деньги.
Всем спасибо.
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
Планирую купить +16 Добавить в избранное Обзор понравился +37 +61Чтобы понять, как сделать своими руками электродвигатель, нужно вспомнить, как он устроен и как работает.
{ ArticleToC: enabled=yes }
Если следовать инструкции шаг за шагом, не столь сложно электродвигатель сделать самому. Мотор послужит для ваших проектов.
Затраты на изготовление электродвигателя будут минимальными, поскольку сделать своими руками электродвигатель можно из подручных средств.
Прежде всего, запастись нужно необходимыми материалами:
- болтами;
- спицей велосипедной;
- гайками;
- изолентой;
- проволокой медной;
- пластиной металлической;
- супер- и термоклеем;
- фанерой;
- шайбами.
Не обойтись и без таких инструментов:
- электродрели;
- ножа канцелярского;
- плоскогубцев;
- станка шлифовального;
- молотка;
- ножниц;
- паяльника;
- пинцета;
- шила.
Процесс изготовления
Начинать работу по изготовлению электродвигателя своими руками нужно с изготовления пяти пластин, в которых позже нужно просверлить отверстие по центру при помощи электродрели и надеть на ось — спицу велосипедную.
Плотно прижав пластины друг к другу, следует их концы зафиксировать изолентой, обрезав излишки канцелярским ножом. Если оси оказались неровными, их нужно заточить.
При прохождении через катушку электротока, последняя создает магнитное поле вокруг себя, которое не отличается от поля обычного магнита, но исчезает, когда ток отключают. Свойство это, можно использовать, чтобы металлические предметы притягивать и отпускать, включая и выключая ток.
В качестве эксперимента можно сделать цепь, состоящую из кнопки и электромагнита, который включать и отключать поможет эта кнопка.
Цепь питается от блока питания компьютера 12В. Если ось с пластинами установить рядом с электромагнитом и включить ток, то они будут притягиваться и одной из сторон поворачиваться к электромагниту.
Если ток сначала включить, а выключить его в момент, когда пластины максимально близко подошли к электромагниту, то они его пролетят по инерции, совершив оборот.
Если момент угадывать постоянно, и включать ток, они будут вращаться. Для того, чтобы сделать это в нужный момент, необходим прерыватель тока.
Изготовления прерывателя тока
Снова понадобится небольшая пластина, закрепить которую нужно на оси, прижав плоскогубцами, чтобы крепление было надежным. Как это должно выглядеть, понять поможет видео:
Видео: Как сделать электродвигатель
Один из контактов подключают к металлической пластине, а сверху на нее устанавливают ось. Поскольку ось, пластина и прерыватель металлические, то по ним будет идти ток. Дотрагиваясь контактом прерывателя, цепь можно замыкать и размыкать, что позволит электромагнит подключать в нужный момент и отключать.
Получившаяся вращающаяся конструкция, сделанная своими руками, называется в электродвигателях постоянного тока якорем, а взаимодействующий с якорем неподвижный электромагнит – индуктором.
Якорь в двигателях переменного тока называется ротором, а индуктор – статором. Названия порой путают, но это неправильно.
Изготовления рамки
Ее сделать нужно, чтобы конструкцию электродвигателя не держать руками. Материал для изготовления основания – фанера.
Индуктор своими руками
В фанере сделаем два отверстия под болт М6 длиной 25 мм, на которых разместим позже катушки электродвигателя. На болты накрутим гайки и вырежем три детали для соединения болтов (опоры).
У опор две функции: на них опираться будет ось якоря электродвигателя, сделанного своими руками, вторая — они будут служить магнитопроводом, который соединит болты. Под них нужно сделать отверстия (на глаз, поскольку особой точности это не требует). Пластины соединяют вместе и ставят снизу, прижимая болтами. Надев на болты катушки получаем некий подковообразный магнит.
Для закрепления в вертикальном положении якоря электродвигателя, нужно сделать рамку из листового металла (скоба). В ней сверлим три отверстия: одно по диаметру оси и два по бокам под шурупы (для крепления).
Изготовление катушек
Чтобы сделать их, потребуется полоска из картона и тонкой бумаги (см. размеры на чертеже). Вынув болт из основания, наматываем на него толстую полоску в 4-5 слоев, зафиксировав 2 слоями изоленты. Держится полоска достаточно плотно. Аккуратно снимаем ее, чтобы намотать проволоку.
После того, как проволока намотана, достанем пинцетом бумагу изнутри, обрезаем лишние слои, чтобы на болт катушка одевалась легко. Отрезаем у катушки лишнее с учетом того, что сверху и снизу еще будут щечки, необходимые для того, чтобы при эксплуатации электродвигателя не сползала проволока. Таким же образом делаем своими руками вторую катушку и переходит к изготовлению щечек.
Как сделать своими руками щечки?
Толстую бумагу кладем на гайку, а болтом сверху пробиваем отверстие. Сделать это легко. Надев затем бумагу на болт, сверху ставим шайбу и вырезаем, предварительно обведя ее карандашом. Получается она по форме аналогичной шайбе.
Всего нужно таких деталей сделать 4 шт., чтобы установить на болт сверху и снизу. На верхнюю щечку накручиваем гайку, подложив металлическую шайбу и фиксируем обе щечки термоклеем. Каркас, который сделан своими руками, готов.
Теперь осталось намотать на него проволоку (500 витков) лакированную диаметром 0,2 мм. Начало и конец проволоки скручиваем, чтобы не разматывалась. Раскрутив гайку, удалям болт – остается красивая маленькая катушка.
Концы проволоки освобождаем от лака, используя канцелярский нож, лудим, устанавливаем на болт. То же самое сделать нужно со второй катушкой.
Чтобы на оси пластины и прерыватель тока не прокручивались, их рекомендуется приклеить суперклеем.
Теперь последовательно соединим катушки, чтобы проверить работу электродвигателя. Плюс подключаем на начало обмотки (со стороны шляпки болта). При помощи скользящего контакта находим положение, в котором электродвигатель работает максимально эффективно.
Контакты такие называют в электродвигателях щетками. Чтобы последние не держать руками, нужны щеткодержатели, которые приклеиваются на суперклей, смазав маслом места трения оси.
Соединив катушки параллельно, увеличим ток (поскольку катушки обладают сопротивлением), следовательно, возрастет мощность электродвигателя. То есть, представить катушки можно как сопротивления.
А при их параллельном соединении их, суммарное сопротивление уменьшается, значит, возрастает ток. При соединении последовательном, все происходит с точностью до наоборот.
А, раз увеличивается ток через катушку, то и магнитное поле больше, а якорь электродвигателя сильнее притягивается к электромагниту.
Видео: Электродвигатель за несколько минут
