Как собрать электродвигатель своими руками: Простой электродвигатель своими руками из подручных средств

Содержание

Простой электродвигатель своими руками из подручных средств

Многие радиолюбители всегда не прочь смастерить какой-нибудь декоративный прибор исключительно в демонстративных целях. Для этого используются простейшие схемы и подручные средства, особенно большим спросом пользуются подвижные механизмы, способные наглядно показать воздействие электрического тока. В качестве примера мы рассмотрим, как сделать простой электродвигатель в домашних условиях.

Что понадобится для простейшего электродвигателя?

Учтите, что изготовить рабочую электрическую машину, предназначенную для совершения какой либо полезной работы от вращения вала в домашних условиях довольно сложно. Поэтому мы рассмотрим простую модель, демонстрирующую принцип работы электрического двигателя. С его помощью вы можете продемонстрировать взаимодействие магнитных полей в обмотке якоря и статоре. Такая модель будет полезной в качестве наглядного пособия для школы или приятного и познавательного времяпрепровождения с детьми.

Для изготовления простейшего самодельного электродвигателя вам понадобится обычная пальчиковая батарейка, кусочек медной проволоки с лаковой изоляцией, кусочек постоянного магнита, по размерам не больше батарейки, пара скрепок. Из инструмента хватит кусачек или пассатижей, кусочка наждачной бумаги или другой абразивный инструмент, скотч.

Процесс изготовления электродвигателя состоит из таких этапов:

Намотайте на пальчиковую батарейку от 10 до 15 витков медной проволоки – это и будет ротор мотора. Можно использовать не только батарейку, но и любое круглое основание.
Снимите намотку с батарейки, постарайтесь не сильно нарушать диаметр витков. Зафиксируйте всю катушку двумя диаметрально противоположными витками, как показано на рисунке ниже.
Рис. 1: зафиксируйте обмотку витками
При помощи мелкого наждака зачистите концы якоря электродвигателя. Ваша задача – удалить слой изоляции, так как через эти концы будет осуществляться токосъем.
При помощи пассатижей согните две скрепки таким образом, чтобы получились круглые петли посредине скрепки. В качестве основания для перегиба петли можно использовать любой твердый предмет, к примеру, спичку.
Рис. 2: согните скрепку
Зафиксируйте скотчем обе скрепки на выводах пальчиковой батарейки, важно добиться плотного прилегания. Если нужно, намотайте несколько слоев скотча.
Поместите в петли концы ротора, он же будет выступать и валом электродвигателя. Зачищенные концы провода должны располагаться на скрепках.
Рис. 3: поместите ротор в петли
Зафиксируйте под катушкой на поверхности пальчиковой батарейки постоянный магнит.

Простой электродвигатель готов – достаточно толкнуть пальцем катушку и она начнет вращательное движение, которое будет продолжаться до тех пор, пока вы не остановите вал мотора или не сядет батарейка.

Рис. 4: запустите катушку

Если вращение не происходит, проверьте качество токосъема и состояние контактов, насколько свободно ходит вал в направляющих и расстояние от катушки до магнита. Чем меньше расстояние от магнита до катушки, тем лучше магнитное взаимодействие, поэтому улучшить работу электродвигателя можно за счет уменьшения длины стоек.

Одноцилиндровый электродвигатель

Если предыдущий вариант никакой полезной работы не выполнял в силу его конструктивных особенностей, то эта модель будет немного сложнее, зато найдет практическое применение у вас дома. Для изготовления вам понадобится одноразовый шприц на 20мл, медная проволока для намотки катушки (в данном примере используется диаметром 0,45мм), проволока из меди большего диаметра для коленвала и шатуна (2,5 мм), постоянные магниты, деревянные планки для каркаса и конструктивных элементов, источник питания постоянного тока.

Из дополнительных инструментов понадобится клеевой пистолет, ножовка, канцелярский нож, пассатижи.

Процесс изготовления электродвигателя заключается в следующем:

При помощи ножовки или канцелярского ножа обрежьте шприц, чтобы получить пластиковую трубку.
Намотайте на пластиковую трубку тонкую медную проволоку и зафиксируйте ее концы клеем, это будет обмотка статора.
Рис. 5: намотайте проволоку на шприц
С толстой проволоки удалите изоляцию при помощи канцелярского ножа. Отрежьте два куска проволоки.
Согните из этих кусков проволоки коленчатый вал и шатун для электродвигателя, как показано на рисунке ниже.
Рис. 6: согните коленвал и шатун
Наденьте кольцо шатуна на коленчатый вал, чтобы обеспечить его плотную фиксацию, можно надеть кусок изоляции под кольцо.
Рис. 7: наденьте шатун на коленвал
Из деревянных плашек изготовьте две стойки для вала, деревянное основание и ушко для неодимовых магнитов.
Склейте неодимовые магниты вместе и приклейте к ним ушко при помощи клеевого пистолета.
Зафиксируйте второе кольцо шатуна в ушке при помощи шплинта из медной проволоки.
Рис. 8: зафиксируйте второе кольцо шатуна
Вставьте вал в деревянные стойки и наденьте втулки для ограничения перемещения, сделайте их из кусочков родной изоляции провода.
Приклейте статор с обмоткой, стойки с шатуном на деревянное основание, кроме дерева можете использовать и другой диэлектрический материал.
Рис. 9: приклейте стойки и статор
При помощи саморезов с плоской шляпкой зафиксируйте выводы на деревянном основании. Два контакта должны иметь достаточную длину, чтобы касаться вала электродвигателя – один выгнутой части, другой прямой.
Рис. 10: точки касания вала
Наденьте на вал с одной стороны маховик для стабилизации вращения, а с другой крыльчатку для вентилятора.
Припаяйте один вывод обмотки электродвигателя к контакту колена, а второй к отдельному выводу.
Рис. 11: припаяйте выводы обмотки
Подключите электродвигатель к батарейке при помощи крокодилов.

Одноцилиндровый электродвигатель готов к эксплуатации – достаточно подключить питание к его выводам для работы и прокрутить маховик, если он находится в том положении, с которого сам стартовать не может.

Рис. 12: подключите питание

Чтобы прекратить вращение вентилятора, отключите электродвигатель посредством снятия крокодила хотя бы с одного из контактов.

Электродвигатель из пробки и спицы

Также представляет собой относительно простой вариант самоделки, для его изготовления вам понадобится пробка от шампанского, медная проволока в изоляции для намотки якоря, вязальная спица, медная проволока для изготовления контактов, изолента, деревянные заготовки, магниты, источник питания. Из инструментов вам пригодятся пассатижи, клеевой пистолет, мелкий натфиль, дрель, канцелярский нож.

Процесс изготовления электродвигателя будет состоять из таких этапов:

Обрежьте края пробки, чтобы получить две плоских поверхности, на которых будет располагаться провод.
Просверлите сквозное отверстие в пробке и проденьте в него спицу. С одной стороны намотайте изоленту.
Рис. 13: вставьте спицу и намотайте изоленту
В торце пробки вставьте два отрезка проволоки и приклейте их.
Намотайте обмотку ротора из тонкой проволоки в одном направлении. Сделайте перемотку якоря изолентой, чтобы витки в электродвигателе не распустились во время работы.
Зачистите надфилем концы обмотки электродвигателя и выводы на пробке и соедините их.

Рис. 14: соедините концы обмотки и выводы

Для лучшего контакта можно припаять. Выводы следует согнуть так, чтобы они буквально лежали на спице.

Рис. 15: согните выводы

Сделайте деревянное основание, две опоры для вала и две стойки для магнитов. Высверлите в опорах отверстия под спицу.
Приклейте опоры на основание и вставьте в них ротор электродвигателя. Зафиксируйте подвижный элемент ограничителями, наиболее просто сделать их из изоленты.
Рис. 16: установите вал на стойки
Из двух концов проволоки изготовьте щетки для электродвигателя и зафиксируйте их саморезами на основании.
Рис. 17: щетки для электродвигателя
На стойки приклейте два магнита и разместите их с двух сторон от ротора с минимальным зазором.

Рис. 18: установите магниты

Наденьте крыльчатку вентилятора на вал и подключите к источнику питания – при протекании электрического тока по катушке произойдет магнитное взаимодействие с полем постоянных магнитов, благодаря чему и возникнет вращательное движение. Простейший электродвигатель готов, запитать его можно и от переменного тока в сети, но вместо батарейки вам придется использовать блок питания.

Видео инструкции в помощь

коллекторные модели, особенности, инструкция по конструированию

Содержание

1 Почему в быту часто применяются коллекторные двигатели
2 Особенности работы коллекторных двигателей
3 Конструкция коллекторного двигателя и связь её с потерями

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

Коллекторный тип двигателя

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:

График изменения характеристик прибора

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:

Электрическими принято называть тепловые потери при движении токов по проводникам. Для снижения указанной величины обмотки выполняются из меди, имеющей наименьшее удельное сопротивление из доступных материалов. Понятно, что лучше взять серебро, а золото – просто отлично, но это слишком дорого. Тепловые потери зависят от сечения. Нельзя выбирать толщину проводников слишком малой. С этой точки зрения она ограничивается рассеиваемой мощностью, не меньше реально присутствующей в двигателе. Иначе обмотка сгорит. Слишком толстые проводники из меди, впрочем, сделают двигатель громоздким и тяжёлым, плюс – дорогим. Важное дополнение: двигатели обязаны сопровождаться средствами защиты. Уместны термопредохранители или реле, находятся в свободной продаже. А значения срабатывания выбираются ниже температуры выгорания обмотки (изоляции). Обычно 135 градусов Цельсия. Технические данные на предельные температуры проводов приводятся в характеристиках (data sheet).
Коллекторы
Магнитные потери возникают в сердечнике якоря. Кажется, логично сделать из стали, но это недопустимо. Он изготавливается из изолированных друг от друга пластин, как сердечник трансформатора. В противном случае вращающийся в магнитном поле статора металл станет подобен индукционной кухонной плитке. Листы разделены слоем лака. Используется специальная электротехническая сталь с повышенным содержанием кремния. Это приводит к увеличению удельного сопротивления материала, что вызывает снижение значений вихревых токов. Наконец, сталь берётся мягкой и специально обработанной для снижения остаточного магнетизма. Если двигатель работает на постоянном токе, корпус и статор допустимо изготавливать из сплошных кусков металла. Когда работа идёт от сети 220В или 380В, прилегающие детали выполняются листовыми с разделением послойно посредством лака.
Про механические потери уже говорилось выше. Они служат паразитным эффектом, вдобавок уберегают маломощный коллекторный двигатель с последовательным возбуждением от выхода из строя. Благодаря тому, что обороты не выйдут за предел по скорости.

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.

Эскиз сбора статора в поперечном срезе и сбоку

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.

Как сделать простой электродвигатель | Научный проект

Научный проект

Энергия бывает разных форм. Электрическая энергия может быть преобразована в полезную работу, или механическую энергию с помощью машин, называемых электродвигателями. Электродвигатели работают за счет электромагнитных взаимодействий : взаимодействия тока (потока электронов) и магнитного поля .

Узнайте, как сделать простой электродвигатель.

Скачать проект

Батарея D
Провод изолированный 22G
2 длинные металлические швейные иглы с большими ушами (уши должны быть достаточно большими, чтобы продеть проволоку)
Пластилин для лепки
Изолента
Хобби-нож
Малый круглый магнит
Тонкий маркер

Начиная с центра проволоки, плотно и аккуратно обмотайте ее вокруг маркера 30 раз.
Сдвиньте спираль, которую вы сделали, с маркера.
Оберните каждый свободный конец провода вокруг катушки несколько раз, чтобы скрепить ее, затем направьте провода от петли, как показано на рисунке:

Что это? Какова его цель?

Попросите взрослого с помощью канцелярского ножа снять верхнюю половину изоляции провода на каждом свободном конце катушки. Открытый провод должен быть обращен в одном направлении с обеих сторон. Как вы думаете, почему половина провода должна оставаться изолированной?

Проденьте каждый свободный конец катушки проволоки через большое игольное ушко. Старайтесь, чтобы катушка была как можно более прямой, не сгибая концы проволоки.

Положите батарею D боком на ровную поверхность.
Наклейте пластилин для лепки с обеих сторон батареи, чтобы она не скатилась.
Возьмите 2 маленьких шарика пластилина и накройте ими острые концы иглы.
Поместите иглы вертикально рядом с клеммами каждой батареи так, чтобы сторона каждой иглы касалась одной клеммы батареи.

Используйте изоленту, чтобы прикрепить иглы к концам батареи. Ваша катушка должна висеть над батареей.
Прикрепите небольшой магнит к боковой стороне батареи так, чтобы он располагался по центру под катушкой.

Покрутите катушку. Что происходит? Что происходит, когда вы вращаете катушку в другом направлении? Что произойдет с большим магнитом? Аккумулятор побольше? Более толстый провод?

Двигатель будет продолжать вращаться при нажатии в правильном направлении. Двигатель не будет вращаться, когда первоначальный толчок будет в противоположном направлении.

Металл, иглы и проволока создали замкнутый контур цепи , которая может проводить ток. Ток течет от отрицательной клеммы батареи через цепь к положительной клемме батареи. Ток в замкнутом контуре также создает собственное магнитное поле , которое можно определить по «Правилу правой руки». Делая знак «большой палец вверх» правой рукой, большой палец указывает в направлении тока, а изгиб пальцев показывает, в какую сторону ориентировано магнитное поле.

В нашем случае ток проходит через созданную вами катушку, которая называется якорем двигателя. Этот ток индуцирует магнитное поле в катушке, что помогает объяснить, почему катушка вращается.

Магниты имеют два полюса, северный и южный. Взаимодействие север-юг скрепляет друг друга, а взаимодействия север-север и юг-юг отталкивают друг друга. Поскольку магнитное поле, создаваемое током в проводе, не перпендикулярно магниту, прикрепленному лентой к батарее, по крайней мере, некоторая часть магнитного поля провода будет отталкиваться и заставлять катушку продолжать вращаться.

Так почему же нам нужно было снимать изоляцию только с одной стороны каждого провода? Нам нужен способ периодически разрывать цепь, чтобы она пульсировала и выключалась в такт вращению катушки. В противном случае магнитное поле медной катушки выровняется с магнитным полем магнита и перестанет двигаться, потому что оба поля будут притягиваться друг к другу. То, как мы настроили наш двигатель, делает так, что всякий раз, когда ток проходит через катушку (придавая ей магнитное поле), катушка находится в хорошем положении, чтобы отталкиваться магнитным полем неподвижного магнита. Всякий раз, когда катушка не отталкивается активно (в течение тех долей секунды, когда цепь выключена), импульс переносит ее вокруг, пока она не окажется в правильном положении, чтобы замкнуть цепь, создать новое магнитное поле и оттолкнуться от стационарного снова магнит.

После перемещения катушка может продолжать вращаться, пока батарея не разрядится. Причина того, что магнит вращается только в одном направлении, заключается в том, что вращение в неправильном направлении заставит магнитные поля не отталкивать друг друга, а притягивать.

Заявление об отказе от ответственности и меры предосторожности

Education.com предоставляет идеи проекта научной ярмарки для ознакомления
только цели. Education.com не дает никаких гарантий или заявлений
относительно идей проекта научной ярмарки и не несет ответственности за
любые убытки или ущерб, прямо или косвенно вызванные использованием вами таких
Информация. Получая доступ к идеям проекта научной ярмарки, вы отказываетесь и
отказаться от любых претензий к Education.com, возникающих в связи с этим. Кроме того, ваш
доступ к веб-сайту Education.com и проектным идеям научной ярмарки покрывается
Политика конфиденциальности Education.com и Условия использования сайта, включая ограничения
об ответственности Education.com.

Настоящим предупреждаем, что не все проектные идеи подходят для всех
отдельных лиц или во всех обстоятельствах. Реализация любой идеи научного проекта
следует проводить только в соответствующих условиях и с соответствующими родителями.
или другой надзор. Чтение и соблюдение мер предосторожности всех
материалы, используемые в проекте, является исключительной ответственностью каждого человека. За
дополнительную информацию см. в справочнике по научной безопасности вашего штата.

Как построить электродвигатель? | Инженерный проект своими руками

Твиттер

Инстаграм

Фейсбук

Пинтерест

Собери свой собственный электродвигатель.

Как это работает?

Электрический ток, проходящий через винт, когда цепь замыкается проводом, подвергается действию силы Лоренца. Эта сила создает крутящий момент, который вращает винт.

Design icons

Майкл Фарадей построил первый электродвигатель в 1821 году.

Как построить электродвигатель? 3

Ингредиенты:

Батарейка AA
Винт
Маленький круглый неодимовый магнит (диаметром около 1/4 дюйма)
Проволока

винт.

ШАГ 2

Держа аккумулятор в руке, повесьте острый конец винта на положительный полюс аккумулятора. Поднесите один конец провода к отрицательной клемме аккумулятора.

ШАГ 3

Другой рукой прикоснитесь противоположным концом проволоки к головке винта и посмотрите, как он вращается.

ГРУЗОВОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ ЦЕНТР

Простой электродвигатель своими руками из подручных средств