ВРАЩАЕТ ПОЛЕ

В предыдущей статье под рубрикой «Электроника для начинающих» (см. «М-К» № 8 за 1979 г.) мы с вами разобрались в том, как образуется магнитное поле Оказалось, что его, в частности, создает подаваемый в катушку (соленоид) электрический ток. Поле же с определенной силой действует на поднесенный к нему магнит. Но и магнит с такой же силой действует на провод, по которому идет ток. На явлении взаимодействия электрического тока и магнита основана работа электрических двигателей (электромоторов).

Любой электродвигатель состоит из двух основных частей. Неподвижная создает магнитное поле — это статор, представляющий собой постоянный магнит или обмотку возбуждения, вращающаяся часть — ротор.

Как действует электродвигатель? Между полюсами постоянного магнита (статора) находится ротор — один виток провода: по нему протекает электрический ток. Такой виток с током создает магнитное поле.

Взаимодействуя с постоянным магнитом (статором), северный полюс витка (ротора) притянется к южному полюсу магнита, а южный — к северному. Если теперь изменить направление тока в витке, то расположение полюсов у ротора также изменится на обратное. Возле северного полюса статора окажется северный полюс витка, возле южного — южный. Возникнут силы отталкивания, и виток повернется на пол-оборота. Новое изменение направления тока вызовет поворот еще на пол-оборота и т. д.

Изменяет направление тока в обмотке ротора особое устройство — коллектор. Простейший коллектор — это металлическое кольцо, разделенное на две половины. С каждой половинкой кольца соединен один из концов обмотки ротора. К полукольцам прижимаются щетки — металлические пластины, соединенные с источником тока. Щетки переходят с одной половины кольца на другую, и направление тока в обмотке ротора изменяется. Поэтому он вращается непрерывно. Так действует электродвигатель постоянного тока.

А теперь предлагаем самим изготовить электромотор для движущихся моделей (рис. 1). Начните со статора. По рисунку 2 вырежьте 18 пластин из отожженной жести (например, консервной банки) толщиной 0,5—1 мм. В пластинах просверлите 4 отверстия Ø 2,5 мм: они понадобятся для стягивающих болтов. Далее скрепите все пластины вместе, обработайте напильником торцы статора, уделив особое внимание его внутренней поверхности. Ее диаметр должен быть равен 41 мм.

Рис. 1. Самодельный электромотор.

В пакете просверлите еще два отверстия Ø 2,5 мм для крепления передней и задней накладок. Затем разберите статор, очистите каждую пластину от заусениц, покроите слоем шеллака или клея БФ-2 и снова соберите.

Обмотку возбуждения (катушку на статоре) намотайте проводом в эмалевой изоляции Ø 0,4—0,5 мм ПЭЛ или ПЭВ 0,4—0,5. На каркасе, склеенном из прессшпана, уложите 150 витков.

Сердечник ротора сделайте наборным из 18 отдельных пластин-дисков Ø 40 мм. В центре каждой пластины просверлите отверстие Ø 4 мм. Затем из листового железа толщиной около 2 мм сделайте два круглых шаблона. Немного отступя от края, просверлите в них на равном расстоянии друг от друга пять отверстий Ø 8 мм. Расширьте их с помощью круглого напильника до размеров, указанных на рисунке 2 (поз. 7).

Рис. 2. Детали электродвигателя:

1 — щеткодержатель, 2 — пружина, 3 — щетка, 4 — передняя накладка, 5 — промежуточная шайба, 6 — коллектор, 7 — ротор, 8 — вал, 9 — статор, 10 — шарикоподшипник № 3, 11 — катушка возбуждения, 12 — винт, 13 — задняя накладка.

Соберите все пластины на металлическом стержне с резьбой, а по краям установите шаблоны. С помощью тисков пакет туго стяните, закрепите гайками и обработайте на токарном станке или плоским напильником, доведя диаметр ротора до 39 мм. Просверлите отверстия для обмотки круглым напильником, расширьте по шаблонам.

Разберите ротор, аккуратно зачистите каждую пластину от заусениц и промойте в ацетоне. Затем покройте каждую пластину шеллаком или клеем БФ-2. Окончательно ротор соберите так, чтобы порядок пластин в нем остался прежним. Пластины ротора наденьте на стальную ось, выточенную на токарном станке. Туго стяните их между шаблонами с помощью гаек и поместите на час в горячую духовку.

После этого намотайте обмотку проводом ПЭЛ или ПЭВ 0,4—0,5. Укладку начните со стороны более длинного конца оси, сделав вывод длиной 50 мм. Первые 50 витков намотайте через первый лаз в третий (рис. 3). Конец провода не обрывайте, сложите, слегка скрутив, в виде петли. Затем этим же проводом намотайте еще 50 витков, но уже между вторым и четвертым пазами. Снова сделайте петлю и снова продолжайте намотку в том же направлении, но на этот раз между третьим и пятым пазами. Затем — между четвертым и первым, пятым и вторым.

Рис. 3. Схема намотки роторных обмоток.

Конец последней обмотки соедините с началом первой. В пазы, оставшиеся после намотки, вставьте картонные полоски для защиты изоляции от повреждений.

Теперь изготовьте коллектор. Он представляет собой круг из изоляционного материала, на котором, не соприкасаясь друг с другом, укреплены ПЯТЬ токопроводящих секторов. Они сделаны из медной шайбы, распиленной на пять частей. Секторы приклеены к кругу клеем БФ-2 так, чтобы просветы между ними составляли не более 1 мм.

Готовый коллектор просушите в течение 1—2 суток, а затем тщательно зачистите: при вращении ротора щетки должны скользить по поверхности пластин без заеданий.

Наденьте коллектор на ось ротора и закрепите в таком положении, чтобы середина каждого сектора находилась против середины паза ротора. Затем к пластинам коллектора припаяйте концы обмоток ротора.

Устройство щеток и щеткодержателей показано на рисунке 2.

А. ВАЛЕНТИНОВ