Электромеханический конструктор левитирующий двигатель

Обновлено: 05.05.2024

Здравствуйте друзья. Сегодня я хочу рассказать о наборе для самостоятельной сборки забавного «вечного двигателя», коим является Мендосинский мотор. Конечно это не вечный двигатель и не Бестопливный генератор энергии (БТГ). На самом деле энергия для вращения ротора вырабатывается солнечными элементами, установленными непосредственно на ротор двигателя. Также, «левитирующий ротор» всего навсего имеет магнитный подвес, но смотрится эффектно.
Двигатель из набора собирается достаточно легко, однако есть нюансы…

История создания и описание (взято из Wiki):
Мендосинский мотор был изобретён в 1994 году американским конструктором и популяризатором науки Ларри Спрингом. Назван по имени округа Мендосино в штате Калифорния, где проживает изобретатель.
Мотор состоит из ротора многоугольного (обычно квадратного) сечения, насаженного на вал. Ротор имеет два набора обмоток с питанием от солнечных батарей. Вал расположен горизонтально, вблизи его концов находятся два постоянных кольцевых магнита. Магниты на валу обеспечивают левитацию, так как находятся над отталкивающими постоянными магнитами, расположенными в основании. Дополнительный магнит, находящийся под ротором, создаёт магнитное поле, которое взаимодействуя с током в обмотках ротора создаёт крутящий момент.
Освещение подаётся с одной из сторон. Когда свет падает на одну из солнечных батарей, она генерирует электрический ток, который течёт по обмотке ротора. Этот ток производит магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита под ротором. Это взаимодействие приводит ротор во вращение. При повороте ротора следующая солнечная батарея обращается к источнику света и возбуждает ток в следующей обмотке. Процесс повторяется до тех пор, пока на батареи падает свет. Можно провести аналогию с работой коллекторного двигателя постоянного тока: вместо щёточного электрического коллектора в данном двигателе используется «световой коллектор».
Поскольку невозможно сделать статическую устойчивую магнитную подвеску на постоянных магнитах, с одной или двух сторон ось опирается на стенку. Магнитная подвеска очень неустойчива, и важно хорошо сбалансировать ротор.

Сборка:
1. Установка упора

2. Приклеивание магнитов Т.к. клея в комплекте не было использовал сначала клей ПВА, сохнет долго, адгезия к магнитам очень слабая, магниты выскакивают, сцепляются между собой, разрушаются от соударений. ПВА не подходит.
Пробовал термоклей из термопистолета, в принципе вариант приемлемый, клеится быстро, адгезия к дереву отличная, к магнитам слабовата, но есть.
Лучший вариант — клей Момент. Из минусов — долго сохнет.
Важное замечание: магниты необходимо ориентировать все в одном направлении. Большой магнит на дне подставки клеится в любой ориентации.

3. Пайка Для начала необходимо из комплектного куска медного провода в лаковой изоляции нарезать 4 одинаковых отрезка. Далее необходимо все концы проводов, как этих отрезков, так и обмоток, залудить. Я для этого использую таблетку аспирина. Единственный минус — уж очень едкий запах. Соединить солнечные элементы с обмотками ротора необходимо по следующей схеме:

4. Дальше, с помощью отрезков 2-х стороннего скотча необходимо закрепить солнечные элементы на ротор таким образом, чтобы элементы одной обмотки располагались на противоположных поверхностях.

5. С помощью комплектной медной ленты необходимо закрепить кольцевые магниты на оси ротора. Также необходимо предварительно проверить их ориентацию относительно магнитов подставки. Все магниты должны быть сориентированы в одну сторону.

Тут необходимо сделать замечание: в моем случае комплектной ленты не хватило — магниты сидели неплотно. Поэтому я счистил медную ленту и намотал обычный прозрачный скотч. Так и красивее и нет ограничения по количеству — не закончится :)

6. Ось ротора представляет из себя трубку с внутренним диаметром близким с диаметром комплектных шариков. Один из этих шариков необходимо вставить в тот конец трубки, который будет упираться в металлический упор.

7. Если всё сделано правильно (ошибиться сложно), то мотор должен вращаться под действием солнечного света или от лампы накаливания. Светодиодные лампы не обеспечивают необходимого уровня потока лучистой энергии. Если вращения нет, то в инструкции есть указание на смену мест установки солнечных элементов одной (любой) из обмоток. Т.е. нужно взять любые 2 противоположные панельки и поменять их местами (просто переклеить не перепаивая). Не знаю для чего это нужно, в этом вижу смысл, если у нас не 2 обмотки, а больше. В нашем случае работать должно в любом состоянии. Лично я не заметил разницы.
Итак, если вращение есть, то запоминаем местоположение каждого солнечного элемента, убираем 2-х сторонний скотч, надеваем на ось с обоих концов прозрачные шестигранные ограничители и к ним приклеиваем панели. Я использовал цианокрилатный клей. А на противоположный конец от шарика оси надеваем пропеллер

8. Также необходимо не забыть приклеить ножки на нижнюю часть деревянной подставки

Испытания:
Аккуратно устанавливаем ротор на своё место, желательно под прямыми солнечными лучами. Если ротор сам не начинает крутиться, то слегка помогаем пальцем.
В комплекте имеются шарики и циллиндрик. При большом биении ротора можно с помощью этих шариков попытаться уравновесить его, в моем случае этого не понадобилось.
Еще несколько фото работающего мотора:Прошу обратить внимание на изменяющиеся геометрические размеры ротора и пропеллера, выглядит забавно :)

Видеоверсия:
На выбор 2 ролика: 1 — короткий с музыкой, 2 — длинный с пояснениями

Заключение:
Двигатель работает. Процесс сборки не занимает много времени, но требует аккуратности.
Из минусов: цена. На мой взгляд стоимость набора завышена как минимум в 2 раза. Но это самый дешевый вариант, который я нашел на Али.
Однако я уже купил и магниты и солнечные модули, хочу попробовать сделать нечто подобное с помощью 3D принтера. Если получится, сделаю подробный обзор с предоставлением моделей и ссылок на запчасти.

Доставка

в Россию изменить

Описание

Левитирующий двигатель (мендосинский мотор), который вы можете купить в нашем магазине. Представляет из себя экзотическую модель электродвигателя. Ротор состоит из четырёх солнечных панелей и двух независимых обмоток насаженных на вал. Сам ротор левитирует в воздухе на магнитной подушке. Благодаря чему, движение двигателя не встречает практически никакого механического сопротивление и для вращения достаточно незначительной энергии вырабатываемой солнечными батареями на роторе.
Для функционировния, двигатель необходим поместить под достаточно яркий источник света перпендикулярно наравленный на одну из его сторон и придать ротору небольшое вращение (запустить его). Может подойти светлое окно или настольная лампа. Чем ярче свет - тем выше скорость вращения.
Поскольку в двигателе нет маханически движущихся частей, а срок службы неодимовых магнитов и солнечных панелей около 1000 и 100 лет соответственно, то его в определённом смысле действительно можно считать Вечным двигателем. Сборная модель, которую Вам Самим потребуется сделать, в комплекте есть полная инструкция по сборке а так же все необходимые детали. Для сборки Вам потребуется паяльник.
В комплекте:

Инструкция
4 солнечные панели
Деревянные (фанера) детали
Клей
Неодимовые магниты
Резинки
Припой
Зубочистки
Катушка с медной проволокой

На видео ниже наглядно предемонстрирована работа двигателя:

Свекровь на День Рождения отозвала меня ото всех и подарила мне фамильный кулон очень красивый. Я так гордилась, что мне такое доверие оказано было, что расплакалась от счастья:) (с)

Мендосинский мотор - устройство и принцип работы, особенности использования

Мендосинский мотор (мендосинский бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор) назван в честь округа Мендосино, что на побережье штата Калифорния, США. Здесь живет изобретатель Ларри Спринг, который 4 июля 1994 года изобрел данный мотор. Эта модель долгое время стояла на подоконнике магазинчика Ларри, и через некоторое время она стала настоящей достопримечательностью округа, ведь ротор вращался и вращался, будучи подвешен буквально в воздухе.

Мотор Спринга, как и любой другой мотор, состоит из ротора и статора. Однако мендосинский мотор — это не совсем обычный мотор. Статор мендосинского мотора — это подставка с постоянным магнитом и с магнитной опорой, а ротор — диэлектрический каркас с набором солнечных батарей, установленных поверх катушек, намотанных на левитирующий над магнитными подставками ротор.

Фотоны солнечного света активируют солнечные батареи, которые в свою очередь рождают электрический ток. Ток проходит через катушки, намотанные на ротор, и возникающие магнитные поля катушек, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (статора), приводят ротор во вращение.

Выражаясь более точно, сила Ампера со стороны магнитного поля постоянного магнита — выталкивает проводники катушек, по которым течет ток. А поскольку катушки получают питание по очереди, то и выталкиваются они по очереди.

Таким образом, мендосинский мотор можно классифицировать как бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор малой мощности — разновидность бесколлекторного электродвигателя с магнитным статором и с обмотками возбуждения ротора, питаемыми энергией солнца.

Маленькая модель преобразует всего пару ватт мощности, и для промышленных целей этого, конечно, не достаточно, но в качестве наглядного макета — вполне пойдет.

Ротор, насаженный на металлический вал, имеет квадратное сечение, благодаря чему с четырех сторон ротора уютно размещены солнечные батареи. Ротор располагается горизонтально, а на концах вала установлены постоянные кольцевые магниты. Именно благодаря этим магнитам по бокам ротор и левитирует, сводя трение практически к нулю.

Магниты на концах вала ротора зависают над магнитными подставками, удерживая ротор в подвешенном состоянии. Магнит, расположенный непосредственно под ротором, необходим для создания магнитного поля статора, от которого мог бы отталкиваться ротор для вращения.

Когда на одну из сторон ротора падает солнечный свет, одна из солнечных батарей, установленных на роторе, генерирует электрический ток, который направляется в обмотку ротора, расположенную около магнита статора. Ток, устремляющийся в обмотку, создает магнитное поле соответствующего полюса ротора, и ротор отталкивается этой обмоткой от постоянного магнита статора.

Таким образом ротор вращается — каждая обмотка поочередно получает питание и отталкивается: следующий солнечный элемент попадает под свет, генерируется ток, возбуждается обмотка, - ротор вращается дальше. Пока на ротор падает достаточно солнечного света, мотор будет вращаться. Это своего рода аналог коммутатора коллекторного двигателя, только «световой».

Что касается подвески ротора, то она выполнена на постоянных магнитах для того, чтобы свести трение к минимуму, ведь мощность мотора крайне мала, чтобы преодолевать сколь-нибудь значительное трение, поэтому трение оставлено лишь о воздух. Но с одной из сторон ось ротора все же подпирается стенкой для придания ротору дополнительной устойчивости, для создания условия устойчивого равновесия.

В таком состоянии мотор может работать месяцами и годами, при условии что на него падает хотя бы немного света.

Так делают мендосинские моторы разные любители. В оригинальной же модели Ларри Спринга ось с двух сторон подпиралась стеклами за заостренные пятки.

Платформа вечного двигателя сделана из 5 магнитов. Четыре магнита в основе отвечают за взлёт, они работают (отталкиваются) с магнитами, которые находятся на валу двигателя. Пятый магнитик делает магнитное поле для ротора. Так же точно должна быть специальная боковая панелька, в которую будет входить ось двигателя.

Мотор создаётся из четырёхстороннего (специального сечения) ротора, наложенного на вал. На блоке ротора есть 4 специальные батареи; по одной батарее на каждую из 4 сторонок и 2 комплекта обмоток.

Как же мотор работает? Ротор поднимается на силах отталкивания между магнитами вала и основы.

Когда свет спадает на одну из солнечных панелей, она создаёт электрический ток, который идёт по одной части ротора. Этот ток создаёт магнитное поле, которое работает с полем магнита под нашим ротором. Это взаимодействие вводит ротор в рабочее состояние. При вращении ротора новая её батарея переходит к свету и возбуждает ток во второй обмотке. Процесс повторяется до того момента, пока на батарею попадают солнечные лучи.

Создаём парящий настольный двигатель Мендосино своими руками. Двигатель сделан из крутящегося вала, который держится на магнитах, закреплённых друг напротив друга. За питание отвечают солнечные панели (поставленные на вращающейся оси), что создаёт ток, который идёт через катушки ротора.

Помните, что этот двигатель средней мощности. Вы не сможете применить его в электромобиле. По сути, это смешная научная игрушка, которая наглядно показывает принципы работы всех электродвигателей.

Материалы, необходимые для сборки двигателя Мендосино своими руками

Для работы потребуется следующий набор материалов и инструментов:

Деревянный штырь диаметром чуть более 10 мм;
Термоклей;
Шпон для изготовления ротора;
Проволока для намотки катушек 0,28 мм в диаметре;
Два кольцевых магнита типа RX088;
Несколько реек и досок для основы и опор;
Алюминий для стенки;
Двенадцать магнитов типа RX033CS-N.

Выбор в пользу указанных моделей магнитов не случаен. Они протестированы на практике и лучше других подходят для мендосинского движка, гарантируя его работоспособность.

Левитирующий двигатель, описание для желающих повторить

Шаг первый: материалы и инструменты для создания вечного двигателя.

Для создания ротора нам потребуются следующие изделия:

штырь из дерева с диаметром тринадцать мм;
шпон;
специальный клей;
специальная проволока для обмотки с диаметром 0,28 мм;
четыре специальные панели «SZGD5433» (3.0V 45mA);
два магнитика в виде кольца «RX088».

Для основания:

доски и рейки;
маленький кусок алюминия для создания стены;
магниты 12 штук «RX033CS-N».

Шаг второй: разложим наши магниты на валу. За основание возьмём деревянный штырь диаметром тринадцать мм и длиной двадцать пять см.

Закрепим магниты в виде кольца RX088 на валу.

Шаг третий.

Нужно узнать интервал между двумя главными парами магнитов.

Если магнитики будут близко находиться друг к другу, «магнит, который плавает» будет находиться над ними в неустойчивом положении. Если они будут очень далеки друг от друга – магнит просто не будет удерживаться в воздухе. После определения расстояния (76 мм между центральными частями магнитов) установим дальнюю парочку магнитов основы дальше от стены (сравнивая с магнитиком на валу). Это создаст устойчивость, так как вал имеет свойство «задираться вверх».

Шаг четвёртый: теория ненастоящей левитации.

Теорема Ирншоу рассказывает о том, что отталкивающиеся магнитики редко имеют стабильность. Нужна вспомогательная сила, которая будет заставлять магниты парить в воздухе.

Ненастоящая левитация всегда ограничивает движение изделий, применяя определённую привязку или специальный ограничитель.

Если поставить параллельно оси два магнитных диска, то между ними будет карман стабильности.

Два набора магнитов будут заставлять вал парить. Поэтому он будет стабильным только в одной части – в точке контакта со стенкой.

Шаг пятый: обмотка медным проводком. Делаем ротор из шпона, присоединяя части нашим клеем. Начинаем наматывать наш проводок вокруг ротора. Создаём 10 витков, держа провод на одной части вала, а потом ещё 10 в другую от вала сторону. Наматывая проводок, советуем вести счёт виткам. Повторим те же действия, на другой сторонке, пересекая первичную обмотку. Для поделки возьмём 0,28 мм экранированный проводок и намотаем где-то тысячу витков в каждой катушке.

Шаг шестой: подключим специальные панели. Как только обмотка закончена, отмечаем провода, чтобы можно было выследить направление катушечки и знать где какой проводок. Нам будет нужна лента, чтобы предотвратить обрывы соединений во время нашей сборки. Скрепим панели.

Добавим в двигатель ещё один набор панелей и катушечку таким же образом.

Шаг седьмой. Созданный ротор получился очень тяжёлым, поэтому пришлось применять сборки из 3 изделий RX033CS-N, что находились в 4 точках основания.

Магнитно-солнечный двигатель Мендосино

Представленная модель двигателя отличается от подобных наличием солнечных панелей. Т.е. ротор двигателя крутится за счет электричества выработанного солнечными панелями. Но вся изюминка в том, что солнечные панели не выведены в сторону, а являются частью ротора. Конечно, с одной стороны это игрушка, но кто знает может это задел в будущее энергетики. Название свое мотор получил от округа Мендосино в Калифорнии. Здесь живет его изобретатель. Мендосинский мотор можно классифицировать как бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор малой мощности. Кстати подобные модели двигателей на Али стоят от 1-1,5 тыс. руб, а на Амазоне их стоимость еще больше. В статье будут ссылки на детали двигателя из магазина Али, кому удобнее покупать на Амазоне переходите на оригинал статьи.
Инструменты и материалы: -Солнечные панели 0.5V 100mA 53 *18 *2,5 мм- 4 шт; -Неодимовые магниты 12* 4 мм с отверстием 4 мм-7 шт; -Неодимовый магнит 30*10 мм -1 шт; -Неодимовые магниты 12*3 мм — 26 шт; -Обмоточный провод 0,25 мм -40 м; Алюминиевые стержни на али мастер не нашел, ссылка на Амазон. Так же мастер предоставил 3d модели. Главное условие направляющие не должны магнитится. -Вал ротора; -Направляющие; -Паяльник; -Клей; -Резинка канцелярская; -3D-принтер; -Весы; -Клеевой пистолет; -Пинцет; -Тиски; -Напильник; -Смартфон с магнитным датчиком; -Изолента;

Шаг первый: сборка ротора Для меньшего дисбаланса солнечные панели подбирает по весу. У мастер разброс по весу составляет ок. 1 г.

Припаивает провод к контактам солнечных панелей. Попарно соединяет панели проводом. Плюс противоположной панели паяет к минусу и на оборот. Приклеивает фотоэлементы к каркасу.

Шаг второй: намотка катушки Вставляет вал двигателя Обе катушки мотаются в одном направлении. Каждая катушка подключается к своей паре панелей. В каждой катушке 110 витков. Стрелки с точкой это начало обмоток. Мотать можно по 10 оборотов с каждой стороны вала.

Шаг третий: балансировка Устанавливает ротор на два вертикально установленных лезвия. Прокатывает вал по лезвиям. Приклеивая кусочки проволоки устраняет дисбаланс.

Шаг четвертый: опора При работе двигатель опирается кончиком вала о корпус. Место контакта должно быть минимально. Для этого заостряет кончик вала.

Шаг пятый: сборка базы Все части базы мастер изготовил на 3D-принтере. Собирает базу. Лишний стержень отпиливает. Приклеивает магниты как на схеме. Полюса магнитов находим с помощью компаса смартфона, главное не подносить близко магнит.

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Работа тепловой машины

По сути дела, тепловой двигатель, соединен с коллектором или происходит так называемая солнечная генерация. В качестве коллектора может служить как плоский или концентрирующий коллектор, так поверхность океана в тропиках.

При этом часть тепла можно превратить в механическую энергию (работу).

Рабочая жидкость при помощи тепла Солнца нагревается в испарителе солнечного двигателя. Нагревание испарителя обеспечивает коллектор. Холодная жидкость находится в конденсаторе.

Конденсатор охлаждается холодной водой. Чем больше разница между температурами испарителя и конденсатора, тем большее количество тепла мы способны преобразовать в работу. Насос представляет собой солнечный двигатель, с помощью которого вода выкачивается из колодца. Эта вода одновременно охлаждает конденсатор. В разных странах работает уже много насосов по этому принципу.

Они выгодны прежде всего в областях с большим количеством светлых дней; в пустынях и полупустынях солнечные двигатели незаменимы.

Солнечный двигатель действует следующим образом: тепло из коллектора нагревает в испарителе рабочее вещество (аммиак, пропан, двуокись серы и пр.). Нагретая жидкость испаряется и превращается в горячий пар высокого давления. Пар приводит в движение турбину и производит механическую работу. В процессе расширения в турбине пар охлаждается и поступает в конденсатор. В результате дальнейшего охлаждения в конденсаторе пар превращается в жидкость, которая подается насосом обратно в испаритель.

Мендосинский мотор был придуман всего 22 года назад (в 1994) американцем Ларри Спринг, он назвал его в честь своего округа Мендосино в Калифорнии, где родился. Создание мотора стало доступным из-за обширного распространения специальных солнечных панелей.

Двигатель Мендосино начинает движение благодаря солнечным батареям и их энергии.

Описание мотора

Как же мотор работает? Ротор поднимается на силах отталкивания между магнитами вала и основы.

Левитирующий двигатель, описание для желающих повторить

Шаг первый: материалы и инструменты для создания вечного двигателя.

Для создания ротора нам потребуются следующие изделия:

штырь из дерева с диаметром тринадцать мм;
шпон;
специальный клей;
специальная проволока для обмотки с диаметром 0,28 мм;
четыре специальные панели «SZGD5433» (3.0V 45mA);
два магнитика в виде кольца «RX088».

Для основания:

доски и рейки;
маленький кусок алюминия для создания стены;
магниты 12 штук «RX033CS-N».

Закрепим магниты в виде кольца RX088 на валу.

Шаг третий.

Нужно узнать интервал между двумя главными парами магнитов.

Шаг четвёртый: теория ненастоящей левитации.

Если поставить параллельно оси два магнитных диска, то между ними будет карман стабильности.

Добавим в двигатель ещё один набор панелей и катушечку таким же образом.

Заключение

Если почитать инструкции и рекомендации, то очень легко сделать настольный конструктор и даже вечный двигатель, главное, приложить усилие и выбрать самую простую модель. Конструкторы, как и двигатели, бывают разные, детские, взрослые или для каких-либо работ, вначале стоит попробовать что-то сделать для развлечения, а серьёзные изделия можно купить в специализированных магазинах. Мендонский мотор — один из лучших конструкторов. Настольный конструктор можно подарить ребёнку, ведь дети обожают такие штуки.

Читайте также: