Электростатический мотор в стиле Steam Punk: 13 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:51

Введение Вот электростатический мотор, основанный на теме стимпанка, который легко построить. Ротор был сконструирован путем ламинирования полосы алюминиевой фольги между слоями пластиковой упаковочной ленты и скатывания ее в трубку. Трубка была установлена на оси с использованием картонных торцевых крышек с плоскими шайбами по центрам в качестве подшипников. Стационарные электроды или статоры были сделаны из кольца гвоздей, подвешенных коаксиально относительно ротора и запитанных отрицательным высоковольтным постоянным током. Каркас, сделанный из трубочки для питья, ленты и пластиковых крышек жестяных банок, поддерживал правильное выравнивание статоров вокруг ротора.

Проект дает возможность узнать о законе Кулона, который описывает электростатическое притяжение / отталкивание между заряженными точками. В частности, ротор вращается, потому что отрицательно заряженные участки поверхности ротора отталкиваются после контакта с электрически горячими статорами. Затем каждая заряженная область откладывает избыточные электроны на соседний заземленный статор на кольце по мере вращения ротора. Цикл заряда-разряда повторяется по мере приближения каждой нейтрализованной области ротора к следующему статору, находящемуся под напряжением. Для этого проекта я использовал переработанные вторсырья и некоторое базовое оборудование, чтобы снизить затраты на строительство до минимума.

Осторожность ! Для этого проекта требуется постоянный ток высокого напряжения (HVDC), поэтому выберите источник питания, соответствующий вашему уровню опыта.

Шаг 1. Детали и инструменты

Я включил список частей для проекта; но импровизируйте и при необходимости подменяйте. Обязательно помните о следующих моментах:

• Ротор должен быть легким.
• Ротор необходимо сбалансировать.
• Статоры должны быть хорошо изолированы друг от друга, чтобы предотвратить возникновение внутренней дуги.

Ось узла ротора (1) - вешалка для одежды диаметром 15 см x 0,3 см. Подшипники оси (2) - Плоские шайбы из нержавеющей стали с внутренним отверстием 0,3 см. Осевые рукава (2) - соломинки для питья диаметром 3 см x 0,4 см (в комплекте с небольшими упаковками безалкогольных напитков). Торцевые заглушки (2) - диски диаметром около 4,0 см (используйте картонную торцевую крышку из папки с 3 кольцами). Прокладка (1) - полоса из алюминиевой фольги 2,5 см x 15 см. Статоры (6) - гвозди длиной 5 см. Ободья корпуса статора в сборе (2) - Пластиковые откидные крышки от контейнеров для смешанных орехов. Опоры для обода (12) - соломинки для питья стандартного размера (диаметр 1/4 дюйма). Подвески (2) - Резинки. Пластиковая подкова на раме ротора (1) - я нашел эту ярко-розовую подкову в ящике для мусора на школьном дворе после общественной церковной ярмарки; или вы можете вырезать, а затем склеить листы картона вместе, чтобы сделать каркас. Проектирование основного лоскутного акрила или картонного листа (1) - отрежьте до нужного размера. Прокладка - пластиковая крышка от бутылки. Источник питания (1) - Типичные источники постоянного тока высокого напряжения в диапазоне низких микроампер, такие как ионизаторы воздуха в помещении, Ван-де-Граафф и Whimshursts, могут быть слишком слабыми для питания этого двигателя. Рассмотрим трансформатор с высоким потенциалом. Simco CH-30 Chargemaster - один из "плохих парней" электростатических генераторов. Иногда эти устройства доступны на электронных аукционах с большими скидками у продавцов, занимающихся ликвидацией, которые не знают, на что они способны! / Транспортировочная лента (шириной 5,0 см) Стандартное соединительное оборудование (маленькие болты, стопорные и плоские шайбы, гайки) Инструменты Компас Электродрель Ручной перфоратор Hobby File Protractor Линейка Шлифовальный блок Острый карандаш Универсальные ножницы

Шаг 2: Изготовьте торцевые крышки ротора

Вырежьте из картона четыре круга диаметром 4 см. Просверлите отверстия диаметром 4 мм в центрах. Бросьте их в электрическую дрель и отшлифуйте до круглой формы. Склейте 2 диска, затем приклейте плоскую шайбу к центральному отверстию каждого диска. Дайте высохнуть. Разверните любой твердый клей с помощью файла.

Шаг 3. Оберните ленту вокруг торцевых крышек

Продеть ось через подшипники и аккуратно намотать упаковочную ленту вокруг дисков от трубки. Поверхности дисков должны быть параллельны!

Шаг 4: Нанесите фольгу и балансирный ротор

Отрежьте полоску фольги шириной 2,5 см, которую следует обернуть вокруг середины ротора. Закрепите на месте каплей клея. Накройте полоску несколькими дополнительными слоями ленты. Ротор ручного вращения на оси. При необходимости добавьте кусочки ленты для балансировки ротора.

Шаг 5: Подготовьте обода корпуса

Создайте корпус, вырезав отверстие диаметром около 4 см в пластиковых крышках, чтобы получилось 2 обода. Сделайте 12 отверстий на расстоянии 30 градусов друг от друга по краю каждого обода. Отрежьте соломинки для питья длиной 8 см, чтобы получилось 12 опорных трубок. Совместите отверстия на краях, затем вставьте соломинку в каждое отверстие. Совет по конструкции: сделайте продольный разрез длиной 0,5 см на конце каждой соломинки для облегчения введения.

Шаг 6: Завершите каркас корпуса

Обходите ободок, вставляя соломинки, чтобы сформировать каркас корпуса. Расстояние между ободами должно составлять примерно 5,0 см. Когда рама будет готова, отрежьте лишнюю длину соломы.

Шаг 7: Рамка-крышка

Оберните 2–3 слоя упаковочной ленты вокруг рамы. Обрежьте излишки ленты по краям ножницами.

Шаг 8: Установите статоры

Просверлите 12 отверстий по окружности корпуса, достаточного размера для размещения гвоздей. Каждое отверстие должно проходить через соломинку посередине, чтобы их можно было повернуть под небольшим углом, как показано на рисунке (угол потребует дополнительной регулировки перед включением двигателя). Проденьте резинку через соломинку, расположенную в положениях 12 и 6 часов.

Шаг 9: Подготовьте опору ротора, прикрепите основание и стойки

Подойдет любая опора, которая удерживает ротор в фиксированном положении и позволяет ему свободно вращаться. Я использовала эту игрушечную подкову. Если вы не можете найти подкову, просто сделайте ее, сложив несколько листов картона, вырезанных до нужного размера. Осторожно просверлите отверстие для оси ротора через кончик каждой подковообразной пятки. Затем просверлите отверстие в носке, чтобы разместить болт, которым подкова крепится к основанию выступа. Просверлите отверстие в крышке бутылки, которое будет служить прокладкой. Соберите компоненты. Наконец, просверлите отверстия в основании для столбов для привязки проводов.

Шаг 10: Соберите компоненты

Наденьте резинки на подковообразные пятки, чтобы закрепить корпус статора на месте. Вставьте ось через отверстие в пятке, сдвинув проставки и ротор на место, как показано. При необходимости поверните гвозди так, чтобы они почти касались поверхности ротора.

Шаг 11: Подключите горячий и нейтральный статоры

Подключите каждый второй статор последовательно с помощью изолированного провода. Остальные статоры соединены между собой изолированным проводом другого цвета. Подключите один комплект статоров к стойке горячего связывания; другой набор идет на землю.

Шаг 12: Увеличьте «мощность»

Блок питания мощностью 0,5 Вт даже не сдвинул ротор с места. Однако Chargemaster (см. Детали и инструменты) вращал ротор со скоростью от 10 до 12 об / мин. Оптимальная потребляемая мощность составляла около 12 кВ при 100 мкА, прежде чем внутренняя дуга между горячим и заземленным статорами снизила скорость двигателя.

Шаг 13: крупный план Spark

Вот увеличенный снимок, показывающий искровой разряд на вращающемся роторе.

Второй приз в 3-м ежегодном конкурсе Make It Stick

Первое место в конкурсе практического обучения