Магнитный двигатель с катящимся ротором

Двигатели с катящимся ротором

Принципиальной особенностью двигателей с катящимся ротором (ДКР), отличающей их от других машин, является эксцентричное расположение ротора в расточке статора. Вращающий момент здесь создается за счет сил одностороннего магнитного притяжения.

Принцип действия ДКР рассмотрим с помощью рис. 6.7, на котором изображен статор с эксцентрично расположенным ротором. Допустим, что обмотка статора создает несимметричное магнитное поле, максимум которого в данный момент приходится на т.А. Несимметричное поле создает силу одностороннего магнитного притяжения, под действием которой ротор будет соприкасаться со статором в той же т. А (рис.6.7,а). По мере вращения магнитного поля сила одностороннего притяжения перемещается по расточке статора с синхронной скоростью. В любой момент времени ее можно разложить на составляющие и (рис. 6.7,б). Видно, что , притягивая ротор к статору, заставляет его катиться по внутреннему диаметру последнего с синхронной скоростью. Ротор же медленно поворачивается вокруг собственного центра, причем в противоположном направлении. (На рис. 6.7. поле статора повернулось на против часовой стрелки, а точка , принадлежащая телу ротора, повернулась по часовой стрелке на угол , который заметно меньше ). Это вращение и является выходным.

Рис. 6.7. К вопросу о принципе действия ДКР

В конечном итоге при повороте поля статора на один оборот ротор повернется на угол, равный разности длин окружностей статора и ротора, деленной на радиус ротора :

Переходя к частоте вращения и учитывая, что , получим

(6.14)

Так как в ДКР , то существенно меньше , т.е. коэффициент редукции здесь весьма значительный:

. (6.15)

В ДКР различают два момента: электромагнитный момент , вызывающий вращение центра ротора вокруг центра статора со скоростью

(6.16)

и момент , приложенный к ротору и вызывающий медленное вращение ротора вокруг собственного центра со скоростью .

(6.17)

где – сила, возникающая в точке касания ротора о статор, равная по значению и противоположно ей направленная.

зависимость температуры отопления от температуры наружного воздуха

Выражение зависит от типа двигателя, электромагнитных нагрузок и способа питания. Для большинства из них

, (6.18)

где: – максимальное значение вращающего момента, зависящее от значений магнитного потока статора и эксцентриситета; – угол между вектором НС статора и продольной осью ротора, под которой понимают линию, проходящую через центр ротора и точку касания ротора и статора.

Двигатели с катящимся ротором могут работать в синхронном и асинхронном режимах. Определяется это соотношением силы трения в точке касания и составляющей . Если , проскальзывание невозможно и ДКР работает в синхронном режиме. В противном случае ротор вращается с проскальзыванием и машина переходит в асинхронный режим.

Несимметричное вращающееся магнитное поле может быть получено различными способами, например, наложением униполярного поля, созданного тороидальной обмоткой постоянного тока, на двухполюсное симметричное вращающееся поле обмотки переменного тока (рис. 6.8, а), или наложением вращающегося двухполюсного поля на вращающееся же четырехполюсное поле (рис. 6.8,б). Этот способ основан на том, что сила одностороннего магнитного притяжения пропорциональна квадрату нормальной составляющей индукции: . В ряде современных ДКР несимметричное поле создают с помощью специальных схем обмоток и электронных схем питания их.

Рис. 6.8. Способы получения несимметричного магнитного поля

В настоящее время существует большое количество исполнений ДКР, весьма разнообразных по роду тока, по характеру изменения скорости, по форме обкатываемых поверхностей, по назначению и т.д.

На рис. 6.9 показана конструктивная схема ДКР с униполярным возбуждением. Тот факт, что в этом двигателе не ротор катится по статору, а катокротора катится по катку статора, не меняет сути дела, а лишь повышает надежность машины, поскольку катки можно сделать из износостойкой стали.

рис. 6.9: 1 – корпус; 2 – стальной каток статора; 3 – ферромагнитное кольцо;
4 – тороидальная катушка, питаемая постоянным током и создающая униполярное
магнитное поле; 5 – статор с обмоткой, создающей вращающееся магнитное поле;
6 – стальной каток ротора; 7 – магнитопровод, необходимый для замыкания униполярного потока; 8 – сердечник ротора без обмотки.

Достоинства двигателей с катящимся ротором

1) возможность получения очень малых скоростей (коэффициент редукции достигает 1500);

2) хорошее быстродействие (время разгона не превышает 0,01 с);

3) большие пусковые моменты;

4) небольшая кратность пускового тока ;

5) отсутствие подшипников, что обеспечивает работу машины практически без смазки.

Недостатки двигателей с катящимся ротором

1) сложность конструкции звена, обеспечивающего передачу несоосного вращения на вал машины. Требуются механизмы типа кардана, альстома, сешерона;

2) вибрации и шум, обусловленные действием центробежных и аксиальных сил, вызванных

несоосным вращением больших масс;

3) неизбежный технологический разброс размеров обкатываемых поверхностей, а следовательно, и разброс выходных скоростей вращения ДКР;

4) сравнительно небольшой срок службы вследствие износа поверхностей катков.

Магнитный двигатель: миф или реальность?

Идея разработки вечного бестопливного двигателя не нова, за разработку такого агрегата во все времена брались именитые ученые своего времени. Однако ни технических средств для реализации задумки, не возможностей того времени не хватало. В некоторых случаях дело доходило только до теоретического обоснования, но существуют примеры реально разработанных альтернативных двигателей, которые призваны создать конкуренцию классическим электрическим машинам. Одним из таких вариантов является магнитный двигатель.

Миф или реальность?

Вечный двигатель знаком практически каждому еще со школьной скамьи, только на уроках физики четко утверждалось, что добиться практической реализации невозможно из-за сил трения в движущихся элементах. Среди современных разработок магнитных моторов представлены самоподдерживающие модели, в которых магнитный поток самостоятельно создает вращательное усилие и продолжает себя поддерживать в течении всего процесса работы. Но основным камнем преткновения является КПД любого двигателя, включая магнитный, так как он никогда не достигает 100%. Со временем мотор все равно остановится.

Поэтому все практические модели требуют повторного вмешательства через определенное время или каких-либо сторонних элементов, работающих от независимого источника питания. Наиболее вероятным вариантом бестопливных двигателей и генераторов выступает магнитная машина. В которой основной движущей силой будет магнитное взаимодействие между постоянными магнитами, электромагнитными полями или ферромагнитными материалами.

Актуальным примером реализации являются декоративные украшения, выполненные в виде постоянно двигающихся шаров, рамочек или других конструкций. Но для их работы необходимо использовать батарейки, которые питают постоянным током электромагниты. Поэтому далее рассмотрим тот принцип действия, который подает самые обнадеживающие ожидания.

Устройство и принцип работы

Сегодня существует достаточно большое количество магнитных двигателей, некоторые из них схожи, другие имеют принципиально отличительную конструкцию.

Для примера мы рассмотрим наиболее наглядный вариант:

Принцип действия магнитного двигателя

Как видите на рисунке, мотор состоит из следующих компонентов:

Магнит статора здесь только один и расположен он на пружинном маятнике, но такое размещение требуется только в экспериментальных целях. Если вес ротора окажется достаточным, то инерции движения хватит для преодоления самого малого расстояния между магнитами и статор может иметь стационарный магнит без маятника.
Ротор дискового типа из немагнитного материала.
Постоянные магниты, установленные на роторе в форме улитки в одинаковое положение.
Балласт — любой увесистый предмет, который даст нужную инерционность (в рабочих моделях эту функцию может выполнять нагрузка).

Все, что нужно для работы такого агрегата — это придвинуть магнит статора на достаточное расстояние к ротору в точке самого наибольшего удаления, как показано на рисунке. После этого магниты начнут притягиваться по мере приближения формы улитки по кругу, и начнется вращение ротора. Чем меньше размер магнитов и чем более плавная форма получится, тем легче произойдет движение. В месте максимального сближения на диске установлена «собачка», которая сместит маятник от нормального положения, чтобы магниты не притянулись в статическое положение.

Разновидности магнитных двигателей и их схемы

Сегодня существует много моделей бестопливных генераторов, электрических машин и моторов, чей принцип действия основан на природных свойствах постоянных магнитов. Некоторые варианты были спроектированы именитыми ученными, достижения которых стали основополагающим камнем в фундаменте науки. Поэтому далее мы рассмотрим самые популярные из них.

Николы Тесла

В данном примере мы рассмотрим одну из разработок известного ученого, конструкция которой приведена на рисунке ниже:

Магнитный двигатель Тесла

Конструктивно магнитный двигатель Тесла состоит из таких элементов:

электрического генератора, который представлен двумя дисками из проводника, помещенными в униполярной магнитной среде;
гибкого ремня, изготовленного из проводящего материала, расположенного по периферии дисков;
независимых магнитов, сохраняющих униполярность полей при вращении дисков.

Такой двигатель, по словам изобретателя, может функционировать и в качестве генератора, вырабатывая электрическую энергию при вращении дисков.

Минато

Этот пример нельзя назвать самовращающимся двигателем, так как для его работы требуется постоянная подпитка электрической энергией. Но такой электромагнитный мотор позволяет получать значительную выгоду, затрачивая минимум электричества для выполнения физической работы.

Схема двигателя Минато

Как видите на схеме, особенностью этого вида является необычный подход к расположению магнитов на роторе. Для взаимодействия с ним на статоре возникают магнитные импульсы за счет кратковременной подачи электроэнергии через реле или полупроводниковый прибор.

При этом ротор будет вращаться, пока его элементы не размагнитятся. Сегодня все еще ведутся разработки по улучшению и повышению эффективности устройства, поэтому назвать его полностью завершенным нельзя.

Николая Лазарева

Это не только простейший гравитационный двигатель, но и одна из реально работающих моделей вечного двигателя. Пример приведен на рисунке ниже:

Двигатель Лазарева

Как видите, для изготовления такого двигателя или генератора вам потребуется:

колба;
жидкость;
трубка;
прокладка из пористого материала;
крыльчатка и нагрузка на вал.

Принцип действия заключается в том, что вода по тонкой трубке из-за избытка давления будет подниматься вверх и скапывать на прокладку и вращать крыльчатку. Далее вода будет просачиваться сквозь губку и под воздействием магнитного поля Земли дальше стекать в нижний резервуар. Цикл будет повторяться до тех пор, пока жидкость не исчезнет, что в идеально герметичном контуре не произойдет никогда. Для усиления момента на вращаемый вал добавляют магнитные усилители.

Говарда Джонсона

В своих исследованиях Джонсон руководствовался теорией потока непарных электронов, действующих в любом магните. В его двигателе обмотки статора формируются из магнитных дорожек. На практике эти агрегаты получили реализацию в конструкции роторного и линейного двигателя. Пример такого устройства приведен на рисунке ниже:

Двигатель Джонсона

Как видите, на оси вращения в двигателе устанавливаются сразу и статор и ротор, поэтому классически вал вращаться здесь не будет. На статоре магниты повернуты одноименным полюсом к роторным, поэтому они взаимодействуют на силах отталкивания. Особенность работы ученого заключалась в длительном вычислении расстояний и зазоров между основными элементами мотора.

Перендева

Данный вид двигателя, как и предыдущий, представляет собой еще одну модель магнитного взаимодействия между статором и ротором, где обе части содержат постоянные магниты. Схема конструкции обоих представляет собой диск или кольцо, в котором точечно устанавливаются вектолиты.

Магниты статора и ротора в двигателе Переднева

Как видите на рисунке, положение активных элементов имеет угол смещения, который и определяет эффективность вращения машины. Взаимодействие магнитных потоков в двигателе происходит при задании начального крутящего момента. Точность положения и угла наклона можно отстроить только в лабораторных или заводских условиях.

Василия Шкондина

Получить вечный генератор Василию Шкодину не удалось, КПД такого магнитного двигателя и сегодня не превышает 83%. Но и этого более чем достаточно, чтобы его повсеместно применяли для велосипедов, байков и самокатов. Он может эксплуатироваться как в режиме тяги, так и для рекуперации электроэнергии.

Двигатель Шкондина

На рисунке приведена конструкция магнитного двигателя Шкодина. Как видите, и ротор и статор представляют собой кольца. Из магнитных деталей он содержит 11 пар неодимовых магнитов. Ротор устройства содержит 6 электромагнитов, смещенных на одинаковое расстояние друг относительно друга.

Свинтицкого

Еще в конце 90-х украинский конструктор предложит модель самовращающегося магнитного двигателя, который стал настоящим прорывом в технике. За основу им был взят асинхронный двигатель Ванкеля, которому не удалось решить проблему с преодолением 360° оборота.

Игорь Свинтицкий эту проблему решил и получил патент, обратился в ряд компаний, однако асинхронное магнитное чудо техники никого не заинтересовало, поэтому проект был закрыт и за его масштабное тестирование ни одна компания не взялась.

Джона Серла

От электрического мотора такой магнитный двигатель отличает взаимодействие исключительно магнитного поля статора и ротора. Но последний выполняется наборными цилиндрами с таблетками из специального сплава, которые создают магнитные силовые линии в противоположном направлении. Его можно считать синхронным двигателем, так как разница частот в нем отсутствует.

Двигатель Серла

Полюса постоянных магнитов расположены так, что один толкает следующий и т.д. Начинается цепная реакция, приводящая в движение всю систему магнитного двигателя, до тех пор, пока магнитной силы будет хватать хотя бы для одного цилиндра.

Алексеенко

Интересный вариант магнитного двигателя представил ученый Алексеенко, который создал устройство с роторными магнитами необычной формы.

Двигатель Алексеенко

Как видите на рисунке, магниты имеют необычную изогнутую форму, которая максимально сближает противоположные полюса. Что делает магнитные потоки в месте сближения значительно сильнее. При начале вращения отталкивание полюсов получается значительно большим, что и должно обеспечить непрерывное движение по кругу.

Видео в помощь

Делаем электромотор на неодимовых магнитах

Электродвигатель – это удивительно простое, изящное и лаконичное по своей конструкции устройство. Сборка простейшего варианта этого прибора займёт не более 10 минут, а все необходимые составляющие для него легко найти в любой квартире или, в крайнем случае, в ближайшем магазине промтоваров.

Несмотря на лёгкость сборки, работа по изготовлению электродвигателя, особенно если вы будете осуществлять её вместе с детьми, окажется очень интересной и информативной – только не забывайте о правилах безопасности при использовании неодимовых магнитов повышенной мощности.

Кроме того, при помощи электродвигателя на магнитном поле можно заключать неплохие пари с друзьями, далёкими от техники. Ведь навряд ли приятель-гуманитарий поверит вам, что используя лишь магнит, простую батарейку и небольшой моток проволоки возможно за считаные минуты создать настоящий электродвигатель.

Принцип работы электромотора с магнитами

Каждый элемент в конструкции мотора на магнитном поле выполняет несколько функций. Батарейка играет не только роль источника питания, но также является увесистым статором (неподвижной частью машины) и служит надёжной опорой для ротора – вращающейся части двигателя.

Магнит служит источником постоянного магнитного поля, крепёжным элементом для проволоки и батарейки, а также щёточно-коллекторным узлом, обеспечивающим электрическое соединение цепей ротора и статора, то есть проволоки и батарейки. Собственно, ротором в данной конструкции будет являться проволочная рамка.

В чём же состоит физическая основа возникновения движения в электромоторе на магнитах? Магнитное поле, возникающее вокруг постоянного магнита, воздействует на проводник электрического тока – медную проволоку – за счёт силы Ампера.

Опыт с электродвигателем на неодимовом магните позволяет наблюдать и побочный эффект – выделение электромотором тепла: достаточно позволить моторчику работать несколько минут, и батарейка, замкнутая сама с собой практически накоротко, сильно нагреется и станет горячей.

Знаете ли вы? Неодимовый магнит для создания электродвигателя выбран не случайно, поскольку его покрытие позволяет проводить электрический ток между батарейкой и проволокой. Кроме того, обычные керамические магниты могут оказаться слишком слабыми для участия в этом эксперименте.

Что потребуется для сборки электродвигателя?

Итак, чтобы собрать электромотор и поразить не только ребёнка, но и взрослых друзей, нам понадобится всего три вещи:

Батарейка АА
Неодимовый магнит плоской круглой формы и небольшого диаметра (например, тот, что используется в наушниках). Идеально подойдёт магнит диаметром 1.25 см и 0.65 см толщиной.
Небольшой кусок медной проволоки, которая хорошо проводит ток, но при этом не притягивается к магниту

Сборка электродвигателя шаг за шагом

К сегодняшнему моменту любителями электроники уже придумано немало вариаций конструкции проволочного мотора на неодимовых магнитах.

В этой статье мы приведём только три из них, но начнём с самого простого, базового рамочного двигателя, основанного на вертикальном течении тока в проводниках.

Первый способ

1. Поместите магнит на отрицательный контакт батарейки.

2. Если проволока имеет изоляцию, например, как в трансформаторах и катушках «серьёзных» электромоторов, необходимо будет эту изоляцию зачистить.

3. Перейдём к приданию проволоке необходимой формы – рамочной. Главная сложность такой конструкции в том, что если рамка получится несимметричной, центробежная сила при вращении заставит её сойти с вертикальной оси, потеряв тем самым контакт с магнитом.

4. Отбалансируйте контур на батарейке так, чтобы концы проволоки «обнимали» магнит с двух сторон, а верхняя часть батарейки надёжно смыкалась с проволокой.

5. За счёт доведения формы контура до идеала добейтесь, чтобы он вращался ровно, легко и быстро. Заряда батарейки должно хватить на несколько минут работы двигателя.

Второй способ

Вторая вариация мотора на магнитах – спиральный мотор, интересный своим эффектным, завораживающим и гипнотическим внешним видом.

Подготовительные этапы создания этого мотора (присоединение магнита, зачистка проволоки) ничем не отличаются от работ по предыдущему двигателю. А вот как сделать саму спираль:

1. Оберните проволоку вокруг батарейки (до присоединения магнита).

2. Слегка расширьте получившуюся спираль так, чтобы в готовом двигателе ротор не соприкасался со статором.

3. В случае необходимости, уменьшите количество витков, ведь чем ближе направление тока к горизонтальной оси, тем сложнее будет вращаться ротору.

Настройка такого мотора на неодимовых магнитах может потребовать больших усилий и временных затрат, но терпение и желание удивить окружающих, несомненно, рано или поздно приведут к успеху.

Третий способ

Для создания третьего варианта электромотора на магнитах, кроме основных трёх компонентов, вам потребуется ещё и шуруп.

Магнит в таком электродвигателе удерживает свой собственный вес, а сила магнитного поля концентрируется буквально на острие шурупа. При этом ротором является сам магнит. Вот как сделать такой электромотор:

1. Из небольшого куска зачищенной медной проволоки изготовьте полурамку, высота которой будет равняться сумме высот шурупа и батарейки.

2. Обеспечьте надёжный контакт полурамки с магнитом с одной стороны, а с батарейкой – с другой.

3. Соберите конструкцию, установив шуруп шляпкой на магнит так, чтобы его острие касалось отрицательного контакта батарейки.

Запускаем электродвигатель

В принципе, если вы всё сделали правильно, электродвигатель на неодимовом магните должен запуститься самостоятельно, а чтобы остановить его, достаточно разорвать контакт между батарейкой и магнитом. Если двигатель не запустился, необходимо тщательно проверить все электрические соединения. А именно, проверьте:

Имеет ли проволочный контур хороший контакт по окружности магнита и с положительной клеммой батарейки?
Хорошо ли зачищена медная проволока?
Не препятствует ли что-либо (например, несимметричная форма контура) вращению конструкции?

В заключение разговора о моторах на неодимовых магнитах предлагаем посмотреть их в работе:

Асинхронные двигатели с полым немагнитным ротором

Двигатели с полым немагнитным ротором являются в настоящее время весьма распространенными исполнительными двигателями переменного тока. Они применяются в различных схемах автоматических устройств. Мощность двигателей с полым немагнитным ротором от десятых долей ватта до нескольких сотен ватт. Двигатели рассчитываются как для промышленной частоты (50 Гц), так и для повышенных частот (200, 400, 500 Гц). Частота вращения двигателей (синхронная) колеблется от 1500 до 30 000 об/мин.

Конструктивное устройство одного из двигателей с полым немагнитным ротором представлено на рис. 18.5. Внешний статор 4 такого двигателя ничем не отличается от статора обычного асинхронного двигателя. Он набирается из изолированных друг от друга листов электротехнической стали. В пазах статора располагаются обмотки 6 управления и возбуждения, сдвинутые в пространстве на 90°. Эти обмотки либо изолированы друг от друга, либо соединены по мостиковой схеме.

Мостиковая схема представляет собой замкнутую обмотку с отпайками через 90°. Она помогает достаточно просто осуществить точный пространственный сдвиг обмоток, способствует лучшему распределению токов и потерь в них. К недостаткам схемы следует отнести, во-первых, электрическую связь цепей возбуждения и управления, во-вторых, большое число параллельных ветвей (2а) и отпаек-концов при большом числе пар полюсов (2а = 2р) и, в-третьих, постоянство коэффициента трансформации k = w_p/w_r

Читайте также: Параметрический домкрат

Внутренний статор 5 набирается из листов электротехнической стали на цилиндрическом выступе одного из подшипниковых щитов. Он служит для уменьшения магнитного сопротивления на пути основного (рабочего) магнитного потока, проходящего через воздушный зазор. Полый ротор двигателя 2 изготовляется в виде тонкостенного станка из немагнитного материала, чаще из сплавов алюминия. Своим дном ротор жестко укрепляется на оси 7, которая свободно вращается в подшипниках, расположенных в подшипниковых щитах 3. Толщина стенок ротора зависит от мощности двигателя и колеблется в пределах от 0,1 до 1 мм. Вследствие весьма малой массы ротор обладает незначительным моментом инерции, что является очень ценным свойством двигателя с полым немагнитным ротором, способствующим его широкому распространению. Между стенками ротора и статорами имеются воздушные зазоры, которые обычно составляют 0,15. 0,25 мм.

Двигатели мощностью менее 3 Вт изготовляются несколько иначе. Их обмотки возбуждения и управления размещаются в пазах внутреннего статора, и тогда внешний статор не имеет пазов и служит лишь для уменьшения магнитного сопротивления. При такой конструкции весьма облегчается процесс укладки обмоток в пазы при малых диаметрах расточки статора и несколько повышается вращающий момент, но диаметр ротора для увеличения обмоточного пространства на внутреннем статоре приходится несколько увеличить, что обусловливает некоторое увеличение момента инерции ротора. Для устранения этого недостатка иногда используется третья конструктивная форма двигателя: одна из обмоток размещается на внутреннем, а другая — на наружном статоре.

Характерной особенностью двигателей с полым немагнитным ротором является большой магнитный промежуток δ на пути потока между наружным и внутренним статорами, который состоит из двух зазоров: δ₁ — между внешним статором и ротором и δ₂ — между внутренним статором. Кроме того, ротор, будучи немагнитным, тоже является воздушным зазором Δ. Таким образом, общий размер немагнитного воздушного промежутка между внешним и внутренним статорами δ = δ₁ + δ₂ + Δ составляет 0,4. 1,5 мм.

Из-за большого немагнитного промежутка двигатели с полым немагнитным ротором имеют большой намагничивающий ток (0,8. 0,9)I_н и низкий коэффициент мощности cosφ. Большая сила намагничивающего тока приводит к большим электрическим потерям в обмотках двигателя и значительно снижает его КПД. С целью уменьшения электрических потерь двигатели с полым немагнитным ротором обычно конструируют так, чтобы до 70 % площади поперечного сечения статора у них занимали пазы с обмотками.

В отличие от всех остальных типов роторов, применяемых для асинхронных исполнительных двигателей переменного тока, полый немагнитный ротор при большом активном сопротивлении r_р обладает весьма незначительным индуктивным сопротивлением х_р = (0,05. 0,1)r_р. Это его свойство способствует значительному повышению линейности механических и регулировочных характеристик двигателей.

Принцип действия двигателя с полым немагнитным ротором состоит в следующем: переменный ток, протекая по обмоткам статора, создает вращающее магнитное поле, которое, пересекая полый ротор, наводит в нем вихревые токи; в результате взаимодействия этих токов с вращающимся магнитным полем двигателя возникает момент, который, действуя на ротор, увлекает его в сторону этого поля.

К положительным свойствам двигателей с полым немагнитным ротором следует отнести:

малый момент инерции ротора, что в совокупности со значительным пусковым моментом обеспечивает быстродействие двигателя. Электромеханические постоянные времени Т_M подавляющего большинства современных двигателей не превышают 60 мс;

сравнительно хорошую линейность механических и регулировочных характеристик. У большинства двигателей нелинейность ц 5 лежит в пределах от 0,05 до 0,15, что обеспечивает устойчивую работу двигателя почти при всех частотах вращения и кратность регулирования n_max/n_min = 100. 200;

высокую чувствительность — малый сигнал трогания, что обеспечивается малым моментом инерции ротора, малой его массой, большим пусковым моментом и отсутствием радиальных сил притяжения ротора к статору. Последнее объясняется тем, что ротор немагнитный;

плавность и бесшумность хода, постоянство пускового момента в любом положении ротора, что определяется отсутствием пазов на роторе, а следовательно, зубцовых гармоник поля.

К недостаткам двигателей с полым немагнитным ротором относятся:

низкий КПД; у большинства двигателей даже в номинальном режиме η_н = 0,2. 0,4 и значительно уменьшается при регулировании. Низкий КПД объясняется большими электрическими потерями в обмотке статора вследствие большого намагничивающего тока и полом роторе вследствие его большого активного сопротивления;

низкий коэффициент мощности (cosφ = 0,2. 0,4) вследствие большого немагнитного промежутка между наружным и внутренним статорами;

большие габариты и масса, обусловленные первыми двумя недостатками. По габаритам и массе двигатель с полым немагнитным ротором больше силовых асинхронных двигателей и исполнительных двигателей постоянного тока той же номинальной мощности в 2— 4 раза.

Желание уменьшить габариты и массу приводит к тому, что подавляющее большинство двигателей с полым немагнитным ротором рассчитывается на работу от сетей с повышенной частотой (200. 1000 Гц). Двигатели с повышенной частотой напряжения питания имеют более высокую частоту вращения n = 60f(1 – s)/p, a следовательно, развивают те же механические мощности при меньших моментах на валу, значениями которых определяются габариты машин.

В некоторых схемах исполнительные двигатели должны длительное время развивать вращающий момент при неподвижном роторе, т.е. работать на упор (в режиме короткого замыкания). С целью необходимого при таком режиме отвода выделяемой в двигателях теплоты иногда выполняются двигатели с двумя развязанными в механическом отношении роторами, находящимися в расточке одного и того же статора. Один из них — ротор исполнительного двигателя, а другой — вентиляторного.

Двигатель такой конструкции представлен на рис. 18.6. Его можно рассматривать как два двигателя, исполнительный и вентиляторный, обмотки статоров которых соединены последовательно. В режиме короткого замыкания (при неподвижном роторе) входное сопротивление исполнительного двигателя весьма незначительно, поэтому большая часть приложенного напряжения приходится на вентиляторный двигатель, ротор которого вращается с большой частотой и хорошо охлаждает исполнительный двигатель. При возрастании частоты вращения ротора исполнительного двигате-

ля вследствие увеличения его входного сопротивления происходит перераспределение напряжений: на исполнительном двигателе оно увеличивается, на вентиляторном — уменьшается.

Гриндер из болгарки своими руками

Самодельный гриндер (ленточный шлифовальный станок) сделанный из болгарки, фото и подробное описание изготовления самоделки.

Станок гриндер — применяется для заточки различного инструмента, ножей, ножниц, топоров, для обтачивания заготовок.

Изготовить такой шлифстанок, можно на базе болгарки под диск 125 мм. Самодельный станок получается очень компактным и недорогим в изготовлении, а применяемую в качестве его привода болгарку, при надобности можно снимать и использовать в обычном режиме.

Изначально, выбор материалов и их количество, зависит от того, какую шлифовальную ленту планируется использовать в станке. Лучше, делать гриндер под ленту стандартных размеров, которые имеются в продаже, чтобы потом не обрезать бумагу и не склеивать ее самостоятельно. Для ленточного шлифовального станка на базе болгарки, подойдет лента шириной 40, 45 и 50 мм.

Понадобятся материалы:

гайка М12 удлиненная;
кусок древесины, брусок толщиной соответствующей ширине ленты;
двухкомпонентный эпоксидный клей;
широкая металлическая полоса толщиной от 5 мм;
стальной уголок 50 х 50 мм;
болты М6;
болты М10;
гайки М10;
подшипники 3-4 шт;
пружина.

Далее на фото показан процесс изготовления самодельного гриндера.

Для начала, нужно сделать ведущий ролик для вращения ленты. Его можно высверлить коронкой диаметром 40-50 мм из бруска или доски.

Следует учесть, что ширина ролика должна быть равной или больше ширины ленты. С одной стороны его центральное отверстие нужно рассверлить и впрессовать в него на эпоксидный клей, удлиненную гайку М14.

Когда клей застынет, ролик устанавливается на вал болгарки. Далее нужно включить УШМ и прошлифовать ролик, прижав к наждачной бумаге. Нужно придать ему бочкообразную форму, слегка присадив края и оставив центральный диаметр. В таком случае лента потом ну будет слетать.

Из полосы или стальной плиты вырезается станина гриндера. Ее размеры будут зависеть от длины выбранного стандарта шлифовальной ленты.

В станине, сверлим отверстие диаметром 40-45 мм. В него будет вставляться редуктор болгарки и выводится вал.

В станине делаются 4 крепежные отверстия и 2 проточки сбоку, чтобы при состыковке она не мешала винтам, прижимающим редуктор к корпусу УШМ.

Подставку можно сделать из двух уголков. В уголках нужно сделать отверстия на дне подставки, чтобы прикручивать станок к столу. Закрепив станину можно примерить и болгарку, но штатные винты на ее редукторе нужно заменить удлиненными.

Изготовим рычаг для натяжения ленты. По центру рычаг крепится к станине болтом М10 с гайкой.

На конце рычага ставится второй болт М10, прижимающий 3-4 подшипника. Нужно чтобы ширина группы подшипников соответствовала ширине ленты. Они будут выполнять функцию ведомого катка натяжения.

Устанавливаем пружину для механизма натяжения шлифовальной ленты.

Из уголка вырезается регулируемая плита упора, как на фото. У нее должна быть проточка для возможности изменения положение при зажатии.

Также из стальной плиты и маленького уголка делается рабочая площадка. На ее уголке также нужно сделать проточку для возможности регулировки положения.

Упор и рабочая площадка прикручиваются к станине болтами М6. После натяжения шлифовальной ленты станок может использоваться по назначению. Он может выполнять абсолютно те же задачи, что и фабричный гриндер. При ненадобности станок можно разобрать и компактно сложить. Применяемая с ним болгарка не подвергается конструктивным изменениям, поэтому по прежнему может использоваться по основному назначению.

Процесс изготовления шлифовального станка, также показан в этом видео:

Сообщества › Сделай Сам › Блог › Насадка-гриндер на болгарку. Фото, размеры, видео.

Ух! Как давно я мечтал о гриндере. Когда дело касается сварки, обработки металла и дерева – вещь просто незаменимая. Стал искать варианты. Хотелось что-то недорогое, мощное, простое. Станок в моем случае пока не годился – думал о мобильном, универсальном и компактном устройстве. Смотрел насадки из Китая, но признаться, это больше по части женского маникюра и педикюра… Как бы их не рекламировали и не делали на них обзоры… Такими штуками швеллер 20-ый от ржавчины для сварки или покраски, с одного захода не приготовишь.
Решил сделать себе универсальную насадку-гриндер. Да и лишняя болгарка в гараже имелась…
1) С начало принялся за направляющую-упор. Лента гриндера приводиться в движение деревянным роликом, который накручивается на вал УШМ. (Резьба М14. Стандарт). Дабы это все крутилось, работало и не соскакивало – нам потребуется соответствующий упор.
Рабочую ширину ленты для гриндера я взял 4 см. Это для стандартной покупной ленты: 100х610 мм. Лучше ничего не мудрить и не клеить ленты, как практикуют некоторые! Ленту будет постоянно рвать. Проверено. От 4 см и будем отталкиваться! Нарезается лента просто – ножницами.
Первым делом изготавливаем ведомую каретку. Для этого потребуется 4 подшипника. Насаживаем их на вал и закрепляем на рогатке. Чтобы каретка не гуляла из стороны в сторону, можно подложить шайбы с внутренней стороны. Все свариваем. Если нет токарного станка, и подобную втулку под подшипники не выточить – не страшно. Все это дело можно насадить на обычный металлический прут под диаметр обоймы подшипников и приварить. Рогатину при этом не придется делать из двух частей под пазы токарной втулки.
Кстати, совсем не обязательно, что бы рога каретки выходили за радиус подшипников. Т.е были, как доп-направляющая. Если все сделано аккуратно, лента и так не будет вращаться по заданному направлению, не пытаясь предательски выскочить.
2) Затвор. Назовем это так. Это средняя часть конструкции, в которую вставляется наша рогатка, а другая часть приваривается к хомуту. Делается запредельно просто. Потребуется две профильные трубы. Та часть, которая приваривается к рогатке 1.5 см, наружную часть берем большим размером и подгоняем. Как видно в видео решили данную ситуацию на месте. Чтобы не было люфта в направляющей, разрезали наружную трубу пополам и заварили заново.
Теперь все в сборе, ничего не люфтит, настало время пружины. Здесь все подбирается абсолютно интуитивно! Но качество работы гриндера напрямую зависит от выбора напряжения!
Для удобства замены ленты, делаем продолговатое отверстие в наружной трубе, а во внутренней салазки приспосабливаем ручку. Делаем отверстие с резьбой под обычный болт М6, причем насквозь, в двух стенках трубы. Не забываем про шайбу. Хотя, лично я, ручку снимаю после установки ленты.
3) Изготавливает зажим на болгарку. Для этого можно отрезать толстостенную трубу нужного диаметра. Но если подходящей трубы нет, то придется подогнать соответствующую металлическую ленту или пластину. Я нашел обычный старый хомут и внедрил его в устройство. На фото видно процессы модернизации старой железяки под диаметр посадочного на болгарку.
В процессе работы над ведущим роликом — болгарка умерла. Пришлось наш хомут переделывать под более мощную, новую болгарину Bosch.
Оно и к лучшему. Увеличивая диаметр посадочного — приспособили пластину-держатель для кожуха. Кожух лучше сделать съемным. Гораздо удобнее работать.
Совет. Если зажим на болгарку не удается подогнать должным образом, можно подложить медную пластинку. Ну а если совсем заморочиться! То несущее крепление гриндера к болгарке, можно доделать на болтах к подошве УШМ. Тогда это точно будет отдельный инструмент))).
Довариваем к кольцу металлический квадрат и делаем в нем резьбовое соединение на болт.

4) Свариваем держатель в перпендикуляр к нашему упору-держателю. Лучше все делать по месту. Лента будет ходить по заданному направлению. Ну а если произошло фиаско, сварка оказалась кривой, а переваривать по каким-то сложносочиненным причинам влом — придется уже мудрить с тонкими настройками у основания… (короче ослаблять гайку на кольце-зажиме и искать нужное положение). В зависимости от предполагаемых задач навариваются упоры под ленту. Пока я приварил один для шлифовки и заточки, но полагаю установлю и полукруглые, дабы трубы проходить было по-проще.

5) Про ведущий ролик наглядно показано в видео… А так… делается из дерева. Берется соединительная гайка М14. Деревянный квадрат по высоте. Ширина с запасом… Сверлиться отверстие по центру перьевым сверлом, помещается гайка и заливается эпоксидной смолой. Далее убираются излишки древесины в черновую, что бы это было похоже на ролик. Нюансы доделываться прямо на УШМ с помощью напильника. Как то так. Есть одна тонкость, правда. Если болгарка мощная и оборотистая -ролик по-больше. Если слабовата по меньше.

В итоге вышло очень полезная самоделка. Шлифовать металл, дерево, точить инструмент — одно удовольствие! Надеюсь данная статья поможет сделать Вам свой гриндер. Всем спасибо!

Самодельная шлифмашинка из болгарки

Выполняя ремонтные работы или занимаясь изготовлением мебели, специалисту просто необходимо иметь такое устройство, как гриндер, позволяющее шлифовать различные материалы. Да и при выполнении сварочных работ такой механизм просто незаменим. Приобрести это устройство в собственную мастерскую — желание любого мастера. Однако промышленный шлифовальный станок стоит довольно дорого. А иметь его, не занимаясь профессионально, накладно для семейного бюджета. Вот почему возникает желание сделать его своими руками из имеющихся под рукой механизмов. Лучше всего для этих целей подойдет болгарка: она может легко трансформироваться в необходимый электроинструмент.

Готовая насадка для УШМ

Самое простое — это приобрести готовое приспособление для шлифовки и смонтировать его на УШМ. На фотографии видно, что монтаж механизма не представляет особых трудностей. Достаточно прикрепить кронштейн с роликами к углошлифовальной машине, предварительно демонтировав защитный кожух. Ведущее колесо закрепляется на валу УШМ. На ролики надевается шлифовальная шкурка, и шлифовальная машинка готова к работе.

Для удобства можно закрепить устройство к столу с помощью струбцин.

Однако такое устройство далеко не всегда можно купить в магазине, да и стоимость такого гаджета значительная.

Сократить расходы, но и при этом ограничить возможности использования гриндера позволяет приставка, состоящая из штанги с двумя роликами. Устройство позволяет за считанные минуты сделать гриндер из болгарки. Приспособление имеет стандартное крепление, подходящее для монтажа на углошлифовальную машину.

Конструкция такого механизма предназначена для зачистки сварочных швов. Полировать деревянные изделия таким гаджетом довольно сложно. Однако если его жестко закрепить на столе, оно с успехом может применяться в качестве заточного станка для правки режущего инструмента или заточки ножей, топоров и т.п.

Такое приспособление тоже выпускается промышленностью, но отыскать его в продаже можно крайне редко.

Самодельные механизмы для УШМ

Чтобы не искать готовые насадки, можно попробовать сделать их своими руками. Есть разные варианты изготовления подобных приспособлений, которые и будут рассмотрены ниже.

Из фанеры

Прежде всего, рассмотрим вариант, как можно сделать несложный гриндер из болгарки своими руками. Простейший вариант шлифмашинки получается из УШМ, двух роликов, натяжного механизма и основания из фанеры.

Для изготовления понадобится толстая фанера — это доступный и недорогой материал.

Самое сложное в этой конструкции — изготовление роликов. Хорошо, если в домашней мастерской есть фрезерный станок или ручной фрезер. Для этого из фанеры фрезером вытачивается подходящая заготовка, обрабатывается на шлифовальном станке, запрессовываются подшипники.

Из той же фанеры вырезается основание, в котором прорезают отверстие под болгарку. Размечают места под ролики, после чего закрепляют УШМ и монтируют колеса. Предварительно необходимо обработать отшлифованные колесики лаком. После этого всю систему собирают, и шлифмашинка из болгарки готова к работе. Конструкция устройства ясна из представленной фотографии.

Из листового металла

Если в мастерской имеется сварочный аппарат, а знакомый токарь выточит необходимые ролики, то сделать полировальную машинку можно из остатков металла.

Для этого хорошо подойдут остатки толстого листового металла, который пойдет на изготовление основания.

Такое приспособление будет не хуже заводского. При изготовлении придется затратить довольно много времени, но это того стоит. Перед тем, как приступить к работе, необходимо разработать рабочие чертежи или скачать их из интернета. Собирая механизм не по чертежам, можно не достигнуть желаемого результата, или полученное приспособление может оказаться источником повышенной опасности.

Прежде всего, необходимо произвести точную разметку станины. В качестве примера используем такой чертеж устройства:

Стрелочкой указан диаметр, который необходимо уточнять в зависимости от УШМ, используемой в данной конструкции.

На фрезерном и сверлильных станках по разметке высверлить отверстия. Затем необходимо подготовить натяжную планку, как представлено на фотографии.

Выточить ролики, и только после этого приступить к сборке механизма. Получилась универсальная приставка, в качестве силового агрегата которой можно использовать не только болгарку, но и другой подходящий электродвигатель. Готовый вид представлен на фото ниже.

Из остатков профтрубы

Имея навыки сварщика, можно легко преобразовать имеющуюся в домашней мастерской болгарку в шлифовальный станок. Для этого достаточно

сварить обрезки уголка или квадратной трубы в форме буквы у;
на концах закрепить подходящие ролики;
к валу углошлифовальной машинки прикрутить ведущий вал;
смонтировать шлифовальную шкурку, и устройство готово к работе.

Таким гриндером можно выполнять различные операции:

зачищать неровности металла после сварочных работ;
выполнять полную шлифовку детали;
обрабатывать деревянные изделия;
производить окончательную, чистовую, обработку перед покрытием детали лаком;
обрабатывать неровности бетонных стен.

Чтобы зачищать или шлифовать различные поверхности, следует подбирать шлифовальную шкурку, предназначенную для обрабатываемого материала.

Техника безопасности

При работе самодельным гриндером не следует пренебрегать техникой безопасности и средствами индивидуальной защиты. Не следует допускать к работе лиц моложе 18 лет. При пользовании приспособлением обязательно применять защитные очки и беруши, для защиты органов зрения и слуха от вредного воздействия внешних факторов. Не следует забывать и о маске, защищающей органы дыхания от пыли.

На видео, представленном ниже, можно подробно изучить, как и из чего сделать приспособление для шлифовки. В нем так же даются все основные размеры частей механизма.