VIII Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся Старт в науке

Что такое левитирующий двигатель

Актуальность темы. Выбор и обоснование проекта.

Моя исследовательская творческая работа основана на магнитах.

Магнит – что это такое? Это такой удивительный материал, который способен отталкивать или притягивать другие магниты и металлические предметы. Магнит обладает своим магнитным полем имеющий два направления: северный и южный (рис.1, а). Такие же направления имеет наша планета Земля, север и юг, которые можно определить компасом (рис.1, б).

Рис. 1 а. б.

Магнитное поле магнитов нельзя увидеть, как-то почувствовать. Но если на лист бумаги насыпать железные опилки и с обратной стороны бумаги преподнести магнит, мы заметим, что опилки расположаться дугообразными линиями по полюсам (см. рис. 2), это будет свидетельстовать о том, что тут проходят магнитные поля.

Рис. 2. Магнитное поле магнита

Если приблизить полюса магнитов друг к другу можно почувствовать притягивание полюсов или их отталкивание. Противоположные полюса притягиваются, а одинаковые отталкиваются (рис. 3).

Рис. 3. Взаимодействие полюсов магнита

Благодаря таким уникальным особенностям магниты нашли широкое применение в науке, в медицине (физиотерапия), в быту, машиностроении, изготовлении генераторов, моторов и т.д.

Виды магнитов. Какие бывают магниты? Магниты бывают постоянные и временные. Постоянные магниты магнитят очень долго, даже несколько столетий, а временные это предметы, сделанные из железа, которые намагничиваются от постоянного магнита и магнитсят на некоторое время, затем теряют свои свойства.

Существуют разновидности постоянных магнитов:

Ферритовые магниты – черные, самые распространенные. Они широко используются в быту (вешалки), в электронике (динамики магнитофонов, радио, наушники), в школе (для крепления плакатов и стендов).

Альниковые магниты – получает путем сплавления алюминия, кобальта и никеля. Магнит применяют в науке, он очень легкий, устойчив к нагреванию, но теряет свои магнитные свойства, если рядом расположит более сильный магнит.

Самариевые магниты – очень надежные, устойчивые к агрессивной среде, широко применяют в военной технике.

Следующий вид магнита многим знаком, это неодимовый магнит. Такие магниты делают из сплава железа, бора и неодима. Сплав считается супермагнитом, так как имеет очень сильное магнитное поле. Его широко используют в быту (холодильные магнитики, игрушки, брелоки), в электронике (персональные компьютеры, ноутбуки, телефоны). Магнит легко испортить, когда притягивается, сильно ударяется, может расколоться и рассыпается. Если пользоваться правильно, неодимовый магнит прослужит 100 лет.

Существуют не только постоянные и временные магниты, распространение имеют и электрические магниты. Электромагнит легко сделать самому (рис. 4). Для этого понадобиться обычный стальной стержень (гвоздь), на который наматывается катушка из медной изолированной проволоки куда подается электрический ток (от батарейки, аккумулятора). Электромагнит начинает притягивать железные предметы. Чем сильнее ток и больше катушка, тем сильнее притягивает магнитное поле.

Рис. 4. Простейший электромагнит

Электромагниты широко используют в металлургии (краны для поднятия металлолома), грузовых кранах в морских и речных портах, электродвигатели станков, машин и бытовой техники.

Цели и задачи.

Моя работа заключается в следующих целях и задачах:

Изучить взаимодействие постоянных магнитов и электромагнитов.

Сконструировать опытный образец, используя постоянные магниты и электромагнит.

Подготовить необходимую документацию для изготовления изделия

Изготовить изделие и продемонстрировать его работу.

Объект труда и его принцип работы.

Изучив научный материал в интернете и книгах, мне захотелось собрать что-нибудь такое, что могло бы ярко продемонстрировать свойства электромагнита и постоянных магнитов.

Мой выбор пал на интересный объект — существует опытный образец двигателя, который носит название «Мендосинский мотор». Назван он в честь округа Мендосино, что на побережье штата Калифорния, США. Здесь живет изобретатель Ларри Спринг, который 4 июля 1994 года изобрел данный мотор. Эта модель долгое время стояла на подоконнике магазинчика Ларри, и через некоторое время она стала настоящей достопримечательностью округа, ведь ротор вращался, будучи подвешен буквально в воздухе (рис. 4).

Рис. 4.Мендосинский мотор

Мендосинский мотор — это не совсем обычный мотор. Он подвешен и удерживается на воздухе неодимовыми магнитами. Магниты располагаются так, чтобы они отталкивались друг от друга. Как известно чтобы магниты отталкивались, нужно их расположить одинаковыми полюсами друг к другу. Т.е. мотор удерживается на воздушной магнитной подушке. Двигатель не стоит на месте, он приводится в движение за счет электроэнергии от солнечного света или от света лампочки.

Как и любой мотор, левитирующий мотор состоит из:

А) Ротора (сюда относятся: вращающаяся ось с установленными на ней магнитами, солнечными батареями и катушкой);

Б) Статора (неподвижный корпус магнитными опорами).

Принцип работы.

Солнечный свет активируют солнечные батареи, которые в свою очередь рождают электрический ток. Ток проходит через катушки, намотанные на ротор, и возникающие магнитные поля катушек, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (статора), приводят ротор во вращение.

Когда на одну из сторон ротора падает солнечный свет, одна из солнечных батарей, установленных на роторе, генерирует электрический ток, который направляется в обмотку ротора, расположенную около магнита статора. Ток, устремляющийся в обмотку, создает магнитное поле соответствующего полюса ротора, и ротор отталкивается этой обмоткой от постоянного магнита статора.

Таким образом ротор вращается — каждая обмотка поочередно получает питание и отталкивается: следующий солнечный элемент попадает под свет, генерируется ток, возбуждается обмотка, — ротор вращается дальше. Пока на ротор падает достаточно солнечного света, мотор будет вращаться. Это своего рода аналог коммутатора коллекторного двигателя, только «световой».

Схема обдумывания.

Прежде чем сделать свой левитирующий мотор на магнитах, мне необходимо обдумать какие использовать материалы и какие конструктивные особенности будут у моего объекта труда.

Правительство Саратовской области

Саратовская область выбирает вектор лидерства

• Саратовская область
  • О регионе
  • Устав Саратовской области
  • Официальная символика
  • Административно-территориальное устройство
  • Экономика и инвестиции
  • Промышленность, наука и инновации
  • История
  • Экология и право
  • Отдых и туризм
  • Антитеррористическая комиссия
  • Антинаркотическая комиссия
• Губернатор
  • Новости
  • Выступления и интервью
  • Биография
  • Предвыборная программа «Только вперед!»
  • Фотогалерея
  • Видеоматериалы
• Власть
  • Губернатор
  • Саратовская областная Дума
  • Состав Правительства
  • Главный федеральный инспектор
  • Заседания Правительства
  • Органы судебной власти
  • Органы исполнительной власти
  • Органы прокуратуры
  • Аппарат Губернатора
  • Территориальные органы
  • Иные государственные органы
  • Органы местного самоуправления
• Пресс-центр
  • Контакты пресс-службы Губернатора
  • Анонсы мероприятий
  • План работы Правительства со СМИ
  • Печатные СМИ
  • Электронные СМИ
  • Интернет-сайты
  • Официальные СМИ
  • Пресс-службы ведомств
  • Аккредитация
  • Цифровое телевидение в Саратовской области
  • Официальный комментарий
• Законодательство
  • Официальный интернет-портал правовой информации
  • Официальный источник опубликования нормативных правовых актов Саратовской области
  • Основные нормативно-правовые акты
  • Информационно правовой блок (Консультант)
  • Информационно правовой блок (Гарант)
  • Постановления по делам о признании недействующими нормативных правовых актов
  • Оценка регулирующего воздействия проектов нормативных правовых актов, экспертиза нормативных правовых актов
  • Прокурор разъясняет

События Правительства области

События Правительства области

15 сентября на Волжской представят левитирующий двигатель на магнитных подшипниках, электровелосипед и шоу мобильных роботов

В центре Саратова начнет работу «Бульвар современных энергоэффективных технологий»

Для просмотра видео включите JavaScript в вашем браузере. Проверить совместимость вашего браузера можно по этой ссылке.

15 сентября на «Бульваре современных энергоэффектвных технологий» саратовцы смогут увидеть левитирующий двигатель на магнитных подшипниках, электровелосипед и шоу мобильных роботов. Городской праздник #ВместеЯрчеСаратов начнет свою работу в 18.00 на улице Волжская.

«Бульвар современных энергоэффективных технологий» — часть регионального этапа Всероссийского фестиваля энергосбережения #ВместеЯрче, который продлится до ноября.

Основной целью мероприятия является популяризация культуры бережного отношения к природе и демонстрации современных энергоэффективных технологий, используемых в различных секторах экономики России.

Акция по привлечению внимания к бережному отношению к энергоресурсам, использованию в быту и на производстве современных энергоэффективных технологий пройдет в третий раз. На фестивале подведут итоги конкурсов детских рисунков и плакатов на тему энергосбережения, состоятся чемпионаты по детским играм «Дом с умом», «Энергодомино», «ЭнергоГений» и «Энерговикторина». Для учащихся школ и высших учебных заведений будут организованы экскурсии на предприятия ТЭК, «Фестивали рабочих специальностей», дни открытых дверей. Подробнее с мероприятиями можно ознакомиться на официальном сайте министерства строительства и ЖКХ области.

В прошлом году в Саратовской области в фестивале приняли участие свыше 60 тысяч школьников.

Министерство строительства и ЖКХ области

Поделиться в соц.сетях:

Для просмотра видео включите JavaScript в вашем браузере. Проверить совместимость вашего браузера можно по этой ссылке.

Что такое левитирующий двигатель

Мендосинский мотор (мендосинский бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор) назван в честь округа Мендосино, что на побережье штата Калифорния, США. Здесь живет изобретатель Ларри Спринг, который 4 июля 1994 года изобрел данный мотор. Эта модель долгое время стояла на подоконнике магазинчика Ларри, и через некоторое время она стала настоящей достопримечательностью округа, ведь ротор вращался и вращался, будучи подвешен буквально в воздухе.

Мотор Спринга, как и любой другой мотор, состоит из ротора и статора. Однако мендосинский мотор — это не совсем обычный мотор. Статор мендосинского мотора — это подставка с постоянным магнитом и с магнитной опорой, а ротор — диэлектрический каркас с набором солнечных батарей, установленных поверх катушек, намотанных на левитирующий над магнитными подставками ротор.

Фотоны солнечного света активируют солнечные батареи, которые в свою очередь рождают электрический ток. Ток проходит через катушки, намотанные на ротор, и возникающие магнитные поля катушек, взаимодействуя с магнитным полем постоянного магнита (статора), приводят ротор во вращение.

Выражаясь более точно, сила Ампера со стороны магнитного поля постоянного магнита — выталкивает проводники катушек, по которым течет ток. А поскольку катушки получают питание по очереди, то и выталкиваются они по очереди.

Таким образом, мендосинский мотор можно классифицировать как бесколлекторный магнитно-левитационный солнечный мотор малой мощности — разновидность бесколлекторного электродвигателя с магнитным статором и с обмотками возбуждения ротора, питаемыми энергией солнца.

Маленькая модель преобразует всего пару ватт мощности, и для промышленных целей этого, конечно, не достаточно, но в качестве наглядного макета — вполне пойдет.

Ротор, насаженный на металлический вал, имеет квадратное сечение, благодаря чему с четырех сторон ротора уютно размещены солнечные батареи. Ротор располагается горизонтально, а на концах вала установлены постоянные кольцевые магниты. Именно благодаря этим магнитам по бокам ротор и левитирует, сводя трение практически к нулю.

Магниты на концах вала ротора зависают над магнитными подставками, удерживая ротор в подвешенном состоянии. Магнит, расположенный непосредственно под ротором, необходим для создания магнитного поля статора, от которого мог бы отталкиваться ротор для вращения.

Когда на одну из сторон ротора падает солнечный свет, одна из солнечных батарей, установленных на роторе, генерирует электрический ток, который направляется в обмотку ротора, расположенную около магнита статора. Ток, устремляющийся в обмотку, создает магнитное поле соответствующего полюса ротора, и ротор отталкивается этой обмоткой от постоянного магнита статора.

Таким образом ротор вращается — каждая обмотка поочередно получает питание и отталкивается: следующий солнечный элемент попадает под свет, генерируется ток, возбуждается обмотка, — ротор вращается дальше. Пока на ротор падает достаточно солнечного света, мотор будет вращаться. Это своего рода аналог коммутатора коллекторного двигателя, только «световой».

Что касается подвески ротора, то она выполнена на постоянных магнитах для того, чтобы свести трение к минимуму, ведь мощность мотора крайне мала, чтобы преодолевать сколь-нибудь значительное трение, поэтому трение оставлено лишь о воздух. Но с одной из сторон ось ротора все же подпирается стенкой для придания ротору дополнительной устойчивости, для создания условия устойчивого равновесия.

В таком состоянии мотор может работать месяцами и годами, при условии что на него падает хотя бы немного света.

Так делают мендосинские моторы разные любители. В оригинальной же модели Ларри Спринга ось с двух сторон подпиралась стеклами за заостренные пятки.

Ранее ЭлектроВести писали, что с лабое место современных электромоторов — охлаждение. Ученые из Фраунгоферского института химической технологии придумали, как изменить нагревающуюся медную обмотку, чтобы мотор стал легче.

Где купить левитирующий двигатель

Канал “Дмитрий Коржевский” предложил вашему вниманию обзор интересного левитирующего двигателя, который ранее в другом ролике он назвал вечным, правда с оговоркой в описании, что вечный он не в смысле отсутствия источников энергии, а просто ресурс его бесперебойной работы составляет не менее 100 лет. Это видео ниже. По нему вы сможете собрать его своими руками. Если же нет никакого желания тратить время и силы на него, то купить его можно в этом китайском магазине. Есть с бесплатной доставкой, разные модификации конструкции.

«Так отчего же он так весело крутится? От чего вращается?» – спросите вы.
А весь секрет в том, что грани ротора сделаны из фотоэлементов, между ними 2 катушки.
Каждый фотоэлемент выдает по полвольта при прямом солнечном свете. Правда, на предыдущем видео, ни солнце не светит. Ротор, тем не менее, вращается довольно быстро. Как же так?

Все дело в магнитном подвесе. Это левитирующие подшипники с полным отсутствием трения. Правда, точка опоры в данном случае, без нее никак, хотя бы одна должна быть. Сила, действующая на нее, меньше одного грамма, а сила трения ничтожна, поэтому для вращения не нужен солнечный свет, яркий дневной. Достаточно, чтобы было просто не темно. В вечернее время ему хватает потолочного освещения, если за окном темно. На фотоэлементах при этом единицы милливольта могут быть, но он вращается.

В данный момент на него светит лампа накаливания мощностью 100 Вт на расстоянии примерно 1 метр. Если двигатель держать на подоконнике, то он будет вращаться даже в сумерках. С наступлением темноты, естественно, останавливается. А на рассвете, когда первый луч восходящего солнца позолотит верхушки деревьев, двигатель просыпается. Потому что, если солнечные лучи попадают на ротор, он раскручивается так, что ветер свистит, если подставить ухо.

Друзья, двигатель не такая уж, бесполезная штука. Есть крыльчатка. Насаживаем на ось, смотрим. Вращается. Да мало того, она таки дует. Берем кусочек ваты, она перемещается в пространстве. Кусочек фольги. Она туда же. Во, унесенные ветром.

Таким образом, выполняет двигатель какую-то полезную работу, на что автор даже не рассчитывал в процессе изготовления. Игрушечный вентилятор. В жаркий солнечный день может даже охлаждать лицо при ярком солнце.

Подробно об устройстве левитирующего двигателя

Двигатель четырехтактный. В первые 2 такта питание подается на первую обмотку, на вторую поочередно. Потом, при повороте происходит переполюсовка. Опять на первую, на вторую. Переполюсовка происходит автоматически благодаря тому, что свет падает с одной стороны, с другой стороны, соответственно, тень. Таким образом происходит коммутация без всяких мутирующий элементов.
Единственная трудность при его изготовлении может возникнуть с балансировкой. Она должна быть настолько тщательной, чтобы ни одна из сторон не перевешивала в покое.
Далее о левитирующем моторе с 5 минуты

Дополнение от автора роликов для тех, кто решил собрать этот левитирующий эффектный двигатель.