Máquina movida pela força da gravidade

[gyulasun]

Ok, agora eu acho que entendo. Assim, o "uggly olhando" bobina no estator não tem qualquer significado e os dois pontos (ou área) para mais perto do rotor de segurar um menor caminho de relutância para o rotor do que o restante do espaço de ar faz. A potência de entrada de 230W (5V x 46A) alimenta dois eletroímãs no rotor em forma toroidal e as escovas de segurar o botão ON e OFF dos eletroímãs. Isso é correto?

Assim, este princípio assegura que não existe qualquer força electromotriz contador apenas porque não existe indução quando o rotor gira. Esta é uma configuração de motor inteligente de fato.

Agora, pensando em por que você não conseguir um maior do que 2400 rpm eu acho que deve haver um equilíbrio entre a força dos eletroímãs ea massa (peso) do rotor (uma pequena resistência do ar também é um fator aqui) e de ter atingido o limite de velocidade devido a esse equilíbrio.

Agora eu acho que uma possível melhora na rpm poderia ser feito:

1), através do aumento da área da superfície dos dois pontos em que os electromagnetos para atrair

2) através de uma muito elevada permeabilidade de metal para formar as áreas de superfície dos dois pontos

3) por enrolamento de voltas mais para o rotor para obter uma maior Voltas Amper mas obviamente, o ponto de saturação do núcleo de rotor pode representar um limite

4) usando mais dois pontos para formar dois caminhos mais baixos relutância e usar um interruptor elétrico (MOSFET) para controlar as seqüências ON e OFF dos eletroímãs (as escovas permanecem em uso, é claro)


Talvez a 4) sugestão acima faz com que este simples do motor um pouco mais complicado.

Gyula

[joao.andrade]

Caros amigos,

Eu e o Ney trabalhamos juntos nesse motor por algum tempo e não conseguimos descobrir o que o impede de continuar acelerando. Muitas teorias apareceram, entre elas a da possível incapacidade do material ferromagnético em lidar com a alta frequência de comutação das espiras. Mas não sabemos ao certo se isso é a causa. Eu acredito que não, já que usamos um núcleo de pó-de-ferro no rotor que, segundo as especificações técnicas, responde a frequências muito mais altas do que aparece no protótipo que construímos. Mas não sabemos se o mesmo se aplica ao fechamento externo, (estator).
Os testes e medições realizados confirmaram o que esperávamos no que tange a BEMF. Ou seja, esse rotor é incapaz de induzir, (auto induzir), qualquer voltagem nas espiras. A corrente permanece constante durante todo o tempo. Se há alguma perda, é devida a baixa condutividade das escovas em regime dinâmico. Mas isso também se mostrou irrelevante.
Portanto, se a corrente fica constante o torque deveria ficar igualmente constante. O motor deveria continuar sempre acelerando.
Queríamos atingir uma dada velocidade angular, tal que o produto Omega * Torque resultasse em uma potência mecânica maior que o produto V * I. No nosso protótipo, calculamos que isso ocorreria se chegássemos a ~5.000 RPM. Mas nunca chegamos lá.

Veja na figura uma simulação feita no FEMM, que mostra o comportamento das linhas de força do rotor com o estator, apenas o rotor e para efeito de comparação as de um um ímã . É possível ver uma similaridade grande entre o rotor isolado e um ímã.
Usando-se uma corrente de 40A passando nas espiras cuja área da seção é de ~3mm2, o femm calculou um torque de ~0.8 N.m. O modelo no femm tem as mesmas dimensões físicas do protótipo. Apenas os materiais utilizados na simulação não foram os mesmos do protótipo.

[joao.andrade]

Mas uma imagem mostrando a superposição do resultado da simulação com a foto do protótipo.
Pode-se ver pelas linhas de força que aparecerá um torque no sentido horário no rotor.
A tendência das lihas de força é se alinharem conforme a imagem central da Fig. 1 no post anterior. Mas isso nunca acontece, já que quando o rotor girar, o ponto de contato escova/espiras do rotor manterá o campo sempre na mesma configuração. Ou seja, o rotor gira, mas o campo não.

[gyulasun]

Caros Amigos,

A partir da figura da simulação FEMM agora eu posso ver que os pólos dos eletroímãs no rotor atrair para as partes diâmetro interno menor do estator. Infelizmente, no meu e-mail anterior eu pensei que os eletroímãs atraídos para as peças em forma de L que eu indiquei como A e B na figura abaixo, desculpe por isso.

Ney, eu também escrevi em meu e-mail anterior que a ferida bobina para o estator não teve nenhum papel na operação e atrevi-me a referir a ele como coil "uggly olhando", desculpe por isso, eu só queria se referir a ele.

Amigos, Você também pode ver que eu editei sua imagem simulada e chamou mais dois 'dentes' no estator. Isto envolveria ajustar o funcionamento das escovas também. Eu sei que a minha modificação é assimétrico, mas eu quis dizer os 4 'dentes' a 90 graus uns dos outros.
Eu acredito que, interrompendo a corrente de entrada com mais freqüência, o consumo de energia pode ser reduzido um pouco, enquanto o torque permanece praticamente o mesmo.

Eu gostaria de saber que em seu projeto, como mostrado, se tomarmos o rotor uma vez completo, de 360 ​​graus, então quantos graus tempo demora o atração acontece? ou seja, quanto tempo o tempo ON é que as escovas segurar?

João, obrigado pelas explicações, eu entendo.
Gyula

[joao.andrade]

Olá Gyula

As espiras estão "ON" o tempo todo. Não há interrupção na corrente elétrica circulante.
Isso é fundamental para que o campo se manteha estático e sempre alinhado na mesma direção. Portanto, o torque deveria ser sempre constante.

A adição de novos "dentes" ao estator implicaria em comutar os pontos de alimentação, (escovas), no rotor. Acho que isso não traria nenhuma vantagem, além de também aumentar o atrito com o rotor.

Eu acredito que o orientação do campo oscile angularmente com a rotação do rotor, devido a comutação de espiras. Isso talvez seja a causa da limitação de RPM, já que a medida que a RPM aumenta a frequencia da oscilação angular do campo também aumenta. Talvez haja uma limitação dos materiais envolvidos, em acomodar frequências angulares mais altas.