Самый простой электродвигатель
На действии электромагнита основана работа одной из самых распространенных в наши дни машин — электродвигателя. Электрические двигатели встречаются на каждом шагу. Наиболее мощные из них приводят в движение поезда, станки и машины. Небольшие двигатели применяются в патефоне, в пылесосе, вентиляторах. Даже машинки, которыми стригут в парикмахерских, работают при помощи маленького электродвигателя.
Начинать надо с простейшего двигателя, а затем перейти к изготовлению более мощных. Изготовив детали и собрав электродвигатель, примените его в своих дальнейших работах. Так, самый простой из них можно установить на оригинальной плавающей модели или на небольшой лодочке.
Двигатель посложнее, с трехполюсным якорем, приведет в движение автоматический переключатель лампочек на школьной стенгазете, а также сможет вращать легкий вал с лампочками в макете электростанции на реке. Этот же моторчик вы установите на модели электровоза. А самый мощный из наших самодельных двигателей способен привести в движение большие плавающие модели судов и заставить работать модели ветродвигателей, если на его ось насадить лопасти вентилятора.
Приступим к изготовлению самого простого электродвигателя. На рисунке 1 показан его общий вид.
Основными частями его, как и большинства электрических двигателей, являются статор — неподвижная часть — и якорь, вращающийся на оси вместе с маленьким барабанчиком-коллектором. Ось якоря установлена на двух стоечках, а ток подводится к коллектору посредством двух щеток. Все эти части имеются и у настоящих двигателей, только там они больше и устроены сложнее.
Чтобы сделать самый простой электродвигатель, надо иметь; небольшой постоянный дугообразный магнит, немного тонких железных гвоздей или 1 метр мягкой (отожженной) железной проволоки. Гвозди или проволока должны быть толщиной с графит карандаша. Для работы понадобятся 6—8 метров медного тонкого в изоляции провода сечением 0,3 — 0,4 миллиметра, одна вязальная спица, небольшой лист плотного картона и кусочки тонкой листовой меди. Кроме того, надо иметь старую чертежную линейку из пластмассы, кусок изоляционной ленты, небольшие сосновые дощечки, клей (лучше всего БФ-2), десяток мелких, «сапожных» гвоздиков и несколько мелких шурупов.
Прежде всего следует вырезать из картона или плотной бумаги выкройку для сердечника якоря. Для этого на лист бумаги кладут дугообразный магнит и проводят точно по середине линию АА (рис.2). Затем циркулем из точки О надо начертить окружность диаметром немного меньшим, чем расстояние между концами магнита. Внутри этой окружности нарисуйте фигурку, которая заштрихована на рисунке 2, и вырежьте ее ножницами.
После этого фигурку накладывают на небольшой лист плотного картона и, обводя карандашом, размечают 6 — 8 таких фигурою При этом не забывайте каждый раз прокалывать центр, где на выкройке остался след иголки циркуля. Когда все размеченные фигурки вырезаны, наденьте их на небольшую иголку или тонкий гвоздик.
Теперь наложите на одну из сторон каждой фигурки кусочки гвоздиков или железной проволоки так, как показано на рисунке 3. Приклейте их к картону согласно рисунку, лучше всего клеем БФ-2. Проделав то же самое со всеми заготовленными фигурками, кроме одной, склейте их все вместе, накрывая одну другой, а сверху положите фигурку без гвоздей. Соедините их по центрам гвоздиком, подравняйте еще раз и, туго связав ниткой, дайте хорошо просохнуть клею. Через несколько часов выньте гвоздик и вставьте вместо него кусок вязальной спицы длиной 4 сантиметра.
Получится так называемый сердечник якоря мотора, изображенный на рисунке 4.
Теперь обмотайте сердечник изолированным проводом сечением 0,3 — 0,4 миллиметра. Обмотку ведите в одну сторону точно по 4 метра на каждую половину сердечника. Сначала намотайте 4 метра на верхнюю половину, а затем перейдите на нижнюю и в том же направлении намотайте остальные 4 метра (рис. 5). Концы обмотки должны быть не менее чем 8 — 10 сантиметров. Их на одну треть длины следует хорошо зачистить от изоляции.
Далее следует сделать коллектор. Как видно из рисунка 6, это маленький барабанчик, свернутый из бумажной или изоляционной ленты и надетый на ось якоря перед обмоткой. На барабанчик с обеих сторон накладывают-два полукольца из тонкой меди или латуни (рис. 6). Полукольца подрежьте так, чтобы их продольные края очень близко подходили друг к Другу, но нигде не соприкасались между собой.
К оставленным язычкам полуколец прикрепите, а лучше припаяйте концы обмотки якоря (рис. 6). Чтобы полукольца не сдвигались с места, приклейте их клеем БФ-2 к барабанчику и закрепите двумя кольцами из тонкой резиновой трубки. Якорь с коллектором готовы.
Из старой чертежной линейки (лучше взять линейку из пластмассы) по чертежам-выкройкам (рис. 7) выпилите лобзиком две стоечки. Отверстия для оси высверлите или прожгите тонкой иглой на такой высоте, чтобы ось якоря могла легко вращаться в них, не задевая за дощечку, на которой устанавливается весь двигатель. Для того чтобы двигатель лучше работал, вставьте в осевые отверстия стоечек две-маленькие медные трубочки, которые будут служить хорошими подшипниками для оси якоря. Время от времени смазывайте их машинным маслом.
Из тонкой меди вырежьте две щеточки (рис. 8). Они устанавливаются по бокам коллектора и легко скользят по его полукольцам. Поставьте магнит над сердечником якоря и присоедините к щеткам два провода, идущих от батарейки карманного фонаря. Якорь начнет быстро вращаться. Чтобы магнит стоял прочно, сделайте для него упоры из пластинок жести. Их устройство ясно из рисунка 9.
Включать электродвигатель, присоединяя проводки от батарей к его щеткам, неудобно. Лучше установить два шурупчика-контакта и соединить их со щеткамц проводкой, скрытой под доской двигателя. Если вы правильно собрали двигатель, то достаточно повернуть пальцами ось якоря, и он начнет вращаться. Если двигатель не работает, следует слегка сдвинуть барабанчик коллектора на оси, просмотреть все места соединений проводов и особенно тщательно проверить, хорошо ли прилегают концы обмотки якоря к медным пластинкам коллектора.
Важно также, чтобы щетки плотно прижимались к коллектору, но при этом не задерживали его вращения. Это возможно только тогда, когда щетки сделаны из тонкой и упругой медной пластинки. Проверьте также, не перепутали ли вы направление обмотки на двух половинках якоря. Часто двигатель не работает потому, что магнит-статор стоит на основаниях щеток и замыкает цепь всей электропроводки. В этом случае статор следует отодвинуть от щеток.
Электродвигатели, которые имеют статором постоянный магнит, работают только от тока одной или двух батареек. К понижающему трансформатору их подключать нельзя. На рисунках 11, 12 и 13 показано, как устроить этот же двигатель так, чтобы он мог работать от трансформатора, установленного на 4 — 6 вольт. Для этого надо постоянный магнит статора заменить электромагнитным статором. Мы уже знакомы с этим, так как устраивали маленький электромагнит для звонка. Размеры жестяных полосок для статора двигателя показаны на рисунке 10, сбор ка их — на рисунке 11. Всего надо собрать 15— 18 пластинок, прокладывая между ними полоски тонкой бумаги, намазанные клеем или лаком. Обмотка сердечника производится изолированным проводом сечением 0,3 — 0,4 миллиметра. Уложить следует 4 — 5 рядов.
Готовый электромагнит с обмоткой хорошо виден на рисунке 12. Собранный электромагнитный статор устанавливается в те же упоры и на той же дощечке, где помещался постоянный магнит. Ток от трансформатора |(рис. 13) подается в начало обмотки статора и в одну из щеток двигателя. Вторая щетка соединяется проволочкой с концом обмотки статора.
Подробно об устройстве статора из отдельных полос жести рассказывается в описании, как сделать электродвигатель с трех-полюсным якорем.
Мы описали самый простой самодельный электродвигатель. Несмотря на то, что при его изготовлении не требуется большого искусства, данный двигатель может быть с успехом использован в небольших моделях.
Советуем читателям не огорчаться, если первый электродвигатель не выйдет красивым и будет работать с перебоями. Оставьте его как память о ваших первых попытках и сейчас же сделайте новый: вы сами удивитесь, как будет все хорошо выходить. Второй двигатель выйдет на славу.
Хорошо отрегулировав вашу поделку, проделайте с ней несколько простых опытов:
а) Испытайте действие второго постоянного магнита, поставив его рядом с первым, который служил статором двигателя. Выясните, как надо расположить при этом полюсы двух магнитов, и понаблюдайте, насколько возрастет мощность двигателя.
б) Продумайте, как можно устроить двигатель, если положить магнит-статор горизонтально и внутри него поместить якорь. При таком положении ваш электродвигатель займет много меньше места (станет компактнее) и его легче будет установить на плавающих моделях.
Испытайте также, как работает двигатель не от одной батарейки, а от двух, соединенных друг с другом.
Б.Тарасов
25 самоделок
ДРУГИЕ НАШИ ПРОЕКТЫ