Вращает поле
В прошлой статье под рубрикой «Электроника для начинающих» (см. «М-К» № 8 за 1979 г.) мы с вами разобрались в том, как образуется магнитное поле Оказалось, что его, например, формирует подаваемый в катушку (соленоид) электрический ток. Поле же с определенной силой действует на поднесенный к нему магнит. Но и магнит с такой же силой действует на провод, по которому идет ток.
На явлении сотрудничества магнита и электрического тока основана работа электрических двигателей (электромоторов).
Любой электродвигатель складывается из двух главных частей. Неподвижная формирует магнитное поле — это статор, воображающий собой постоянный магнит либо обмотку возбуждения, вращающаяся часть — ротор.
Как действует электродвигатель?
Между полюсами постоянного магнита (статора) находится ротор — один виток провода: по нему протекает электрический ток. Таковой виток с током формирует магнитное поле.
Взаимодействуя с постоянным магнитом (статором), северный полюс витка (ротора) притянется к южному полюсу магнита, а южный — к северному. В случае если сейчас поменять направление тока в витке, то размещение полюсов у ротора кроме этого изменится на обратное.
Около северного полюса статора окажется северный полюс витка, около южного — южный. Появятся силы отталкивания, и виток повернется на пол-оборота. Новое изменение направления тока приведёт к повороту еще на пол-оборота и т. д.
Изменяет направление тока в обмотке ротора особенное устройство — коллектор. Несложный коллектор — это железное кольцо, поделённое на две половины. С каждой половинкой кольца соединен один из финишей обмотки ротора. К полукольцам прижимаются щетки — железные пластины, соединенные с источником тока. Щетки переходят с одной половины кольца на другую, и направление тока в обмотке ротора изменяется. Исходя из этого он вращается непрерывно.
Так действует электродвигатель постоянного тока.
А сейчас предлагаем самим изготовить электромотор для движущихся моделей (рис. 1). Начните со статора. По рисунку 2 вырежьте 18 пластин из отожженной жести (к примеру, консервной банки) толщиной 0,5—1 мм. В пластинах просверлите 4 отверстия O 2,5 мм: они пригодятся для стягивающих болтов. Потом скрепите все пластины совместно, обработайте напильником торцы статора, уделив особенное внимание его внутренней поверхности.
Ее диаметр должен быть равен 41 мм.
Рис. 1. Самодельный электромотор.
В пакете просверлите еще два отверстия O 2,5 мм для задней накладок и крепления передней. После этого разберите статор, очистите каждую пластину отзаусениц, покроите слоем шеллака либо клея БФ-2 и опять соберите.
Обмотку возбуждения (катушку на статоре) намотайте проводом в эмалевой изоляции O 0,4—0,5 мм ПЭЛ либо ПЭВ 0,4—0,5.
На каркасе, склеенном из прессшпана, уложите 150 витков.
Сердечник ротора сделайте наборным из 18 отдельных пластин-дисков O 40 мм. В центре каждой пластины просверлите отверстие O 4 мм. После этого из листового железа толщиной около 2 мм сделайте два круглых шаблона. Мало отступя от края, просверлите в них на равном расстоянии друг от друга пять отверстий O 8 мм. Расширьте их посредством круглого напильника до размеров, указанных на рисунке 2 (поз.
7).
Рис. 2. Подробности электродвигателя:
1 — щеткодержатель, 2 — пружина, 3 — щетка, 4 — передняя накладка, 5 — промежуточная шайба, 6 — коллектор, 7 — ротор, 8 — вал, 9 — статор, 10 — шарикоподшипник № 3, 11 — катушка возбуждения, 12 — винт, 13 — задняя накладка.
Соберите все пластины на железном стержне с резьбой, а по краям установите шаблоны.
Посредством тисков пакет туго стяните, закрепите гайками и обработайте на токарном станке либо плоским напильником, доведя диаметр ротора до 39 мм. Просверлите отверстия для обмотки круглым напильником, расширьте по шаблонам.
Разберите ротор, бережно зачистите каждую пластину от заусениц и промойте в ацетоне.
После этого покройте каждую пластину шеллаком либо клеем БФ-2. Совсем ротор соберите так, дабы порядок пластин в нем не изменился. Пластины ротора наденьте на металлическую ось, выточенную на токарном станке. Туго стяните их между шаблонами посредством гаек и поместите на час в тёплую духовку.
Затем намотайте обмотку проводом ПЭЛ либо ПЭВ 0,4—0,5. Укладку начните со стороны более долгого финиша оси, сделав вывод длиной 50 мм. Первые 50 витков намотайте через первый лаз в третий (рис. 3). Финиш провода не обрывайте, сложите, легко скрутив, в виде петли. После этого этим же проводом намотайте еще 50 витков, но уже между вторым и четвертым пазами.
Опять сделайте петлю и опять продолжайте намотку в том же направлении, но в этом случае между пятым пазами и третьим. После этого — между четвертым и первым, пятым и вторым.
Рис. 3. Схема намотки роторных обмоток.
Финиш последней обмотки соедините с началом первой. В пазы, оставшиеся по окончании намотки, засуньте картонные полосы для защиты изоляции от повреждений.
Сейчас изготовьте коллектор. Он является кругомиз изоляционного материала, на котором, не соприкасаясь между собой, укреплены ПЯТЬ токопроводящих секторов.
Они сделаны из бронзовой шайбы, распиленной на пять частей. Секторы приклеены к кругу клеем БФ-2 так, дабы просветы между ними составляли не более 1 мм.
Готовый коллектор просушите в течение 1—2 дней, а после этого шепетильно зачистите: при вращении ротора щетки должны скользить по поверхности пластин без заеданий.
Наденьте коллектор на ось ротора и закрепите в таком положении, дабы середина каждого сектора пребывала против середины паза ротора. После этого к пластинам коллектора припаяйте финиши обмоток ротора.
Устройство щёткодержателей и щёток продемонстрировано на рисунке 2.
А. ВАЛЕНТИНОВ
