مقدمه
ساخت موتور از باتری، سیم و آهنربا یک پروژه DIY جذاب است که اصول الکترومغناطیس و تبدیل انرژی الکتریکی را نشان می دهد. اگرچه این نوع موتور ممکن است کاربرد عملی نداشته باشد، اما به عنوان یک ابزار آموزشی برای درک اصول اولیه موتورهای الکتریکی عمل می کند. در این راهنمای جامع، ما سه راه مختلف برای ایجاد موتور با استفاده از این اجزای اصلی را بررسی خواهیم کرد.
1. موتور هموپولار ساده
ساده ترین شکل موتوری که می توان با باتری، سیم و آهنربا ساخت، موتور همقطبی نام دارد. این موتور بر اساس اصل نیروی لورنتز کار می کند که بیان می کند وقتی هادی حامل جریان در یک میدان مغناطیسی قرار می گیرد، نیرویی عمود بر هر دو جهت جریان و خطوط میدان مغناطیسی را تجربه می کند.
برای ساخت یک موتور ساده همپولار مراحل زیر را دنبال کنید:
- مواد را جمع آوری کنید: به یک باتری سلول D، یک آهنربای نئودیمیم و یک سیم مسی نیاز دارید.
- دو سر سیم مسی را ببندید تا فلز نمایان شود.
- مگنت نئودیمیم را روی یک سطح صاف قرار دهید.
- یک سر سیم مسی را در مقابل قطب مثبت باتری نگه دارید.
- انتهای دیگر سیم را به سطح آهنربا لمس کنید.
- به دلیل برهمکنش بین جریان عبوری از آن و میدان مغناطیسی، سیم باید شروع به چرخش کند.
این تنظیم اولیه نشان می دهد که چگونه انرژی الکتریکی از طریق نیروهای الکترومغناطیسی به حرکت مکانیکی تبدیل می شود.
2. موتور DC ساده
نسخه پیشرفته تر موتور ساخته شده از باتری، سیم و آهنربا یک موتور ساده DC (جریان مستقیم) است. این نوع موتور از مکانیزم کموتاتور برای کنترل جهت جریان در بخش های مختلف سیم پیچ خود استفاده می کند.
در اینجا نحوه ساخت یک موتور DC ساده آمده است:
- مواد را جمع آوری کنید: به یک باتری سلول D، دو آهنربای نئودیمیم، یک سیم مسی، یک جسم استوانه ای کوچک (مانند یک لوله قلم) و یک نوار الکتریکی نیاز دارید.
- ایجاد یک سیم پیچ: سیم مسی را چندین بار دور جسم استوانه ای بپیچید تا یک سیم پیچ تشکیل شود. دو سر بلند سیم را از سیم پیچ خارج کنید.
- آهنرباها را بچسبانید: دو آهنربای نئودیمیم را در طرفین مخالف جسم استوانه ای قرار دهید و آنها را با نوار الکتریکی محکم کنید.
- انتهای سیم را وصل کنید: دو سر سیم را جدا کنید و یک سر آن را به قطب مثبت باتری وصل کنید. سر دیگر را به ترمینال منفی وصل کنید.
- حرکت را مشاهده کنید: هنگامی که مدار را کامل کردید، سیم پیچ به دلیل برهمکنش بین میدان مغناطیسی ایجاد شده توسط آهنرباها و جریان عبوری از سیم پیچ شروع به چرخش می کند.
این تنظیم نشان می‌دهد که چگونه یک مکانیسم کموتاتور می‌تواند جهت جریان جریان را در بخش‌های مختلف یک سیم پیچ معکوس کند و در نتیجه چرخش پیوسته ایجاد شود.
3. موتور DC بدون جاروبک
موتور DC بدون جاروبک، نوع پیچیده‌تری از موتور است که نیاز به برس‌های فیزیکی و کموتاتورهای موجود در موتورهای DC سنتی را از بین می‌برد. در عوض، از قطعات الکترونیکی برای کنترل جریان جریان و دستیابی به چرخش صاف استفاده می کند.
برای ایجاد یک موتور DC بدون جاروبک ساده با استفاده از باتری، سیم و آهنربا، مراحل زیر را دنبال کنید:
- مواد را جمع آوری کنید: به یک بسته باتری (با چندین باتری AA)، یک آهنربای نئودیمیم، سیم های مسی، یک کنترل کننده سرعت الکترونیکی (ESC) و یک موتور بدون جاروبک نیاز دارید.
- مگنت را سوار کنید: آهنربای نئودیمیوم را با استفاده از چسب یا وسایل مناسب دیگر به یک سر محور موتور بدون برس خود وصل کنید.
- اتصال سیم ها به ESC: سه سیم از ESC خود را به سه پایانه مربوطه در موتور براشلس خود وصل کنید.
- اتصال ESC به بسته باتری: ESC خود را با استفاده از اتصال دهنده های مناسب یا لحیم کاری به بسته باتری خود وصل کنید.
- روشن کردن: بسته باتری خود را روشن کنید، و به دلیل تعامل بین میدان مغناطیسی و کنترل الکترونیکی جریان جریان، باید ببینید که موتور بدون جاروبک شروع به چرخش می کند.
این تنظیم نشان می‌دهد که چگونه موتورهای DC بدون جاروبک از کنترل الکترونیکی برای تغییر جهت جریان در سیم‌پیچ‌های موتور استفاده می‌کنند و در نتیجه چرخش صاف و کارآمدی ایجاد می‌کنند.
3 انتشارات مرجع معتبر یا نام دامنه استفاده شده:
- HowStuffWorks: این وب سایت توضیحات و نمودارهای جامعی را در مورد موضوعات مختلف از جمله موتورهای الکتریکی و اصول کار آنها ارائه می دهد.
- ScienceDirect: یک پلت فرم آنلاین که میزبان طیف گسترده ای از مقالات علمی و مقالات تحقیقاتی است، ScienceDirect مطالعات عمیقی را در مورد الکترومغناطیس و طراحی موتور ارائه می دهد.
- NASA TEchnical Reports Server (NTRS): NTRS مخزن اطلاعات علمی و فنی ناسا، از جمله انتشارات مربوط به مهندسی برق و فناوری موتور است.
