Máquina movida pela força da gravidade

[ariovaldo]

Pessoal, desculpem-me a estupidez das minhas perguntas e observações porém procuro "pensar" diferente quando assunto é pesquisa nesse campo. Em 2008, basando-me numa entrevista de rádio, repliquei um motor que se consistituia somente de um eixo e dois rolamentos montados sobre uma base isolada. Usando uma bateria de 6 volts e aplicando tensão nas extremidades dos rolamentos, esse motor rodava em alta velocidade. No caso o torque era muito baixo e o motor muito enificiente. Serviu como aprendizado. Fazendo uma analogia no que vocês estão fazendo, aplicando tensão e substituindo o estator por um conjunto de imãs, como seria a reação? Estou falando besteira?
Um abraco
Ari

[joao.andrade]

Você tem toda a razão em pensar diferente. Principalmente nesse assunto, que é terreno bem pantanoso... Portanto, suas perguntas serão sempre benvindas e igualmente pertinentes.

Fizemos alguns testes usando ímãs no estator. O torque, e consequentemente a RPM, melhoram muito. Mas o velho problema da BEMF, volta com toda a força. Ou seja, os ímãs no estator induzem uma bela voltagem no rotor, que aparece como DC para as escovas. Isso transforma esse motor em um tipo convencional, onde a corrente e consequentemente o torque diminuem a medida que a RPM aumenta. Portando, essa não é uma opção para esse motor.

[gyulasun]

...
Aquela fita azul com umas voltas de fio nada tem a ver, deveria ter sido retirada para a fotografia. Só serve para confundir as coisas.

Deu para entender, com estas imagens que o João botou ?

Oi Gente,

Sim, o momento em que vi as imagens de João, tudo se tornou claro. Eu deveria tê-lo encontrado mais cedo, quando você mostrou outra foto do rotor: http://www.overunity.com/13481/maquina-movida-pela-forca-da-gravidade/msg361927/#msg361927 vendo a superfície 'maquinado' dos fios, com os traços "negros" de escovas.

Agora fica a pergunta, é claro, como o rpm poderia ser aumentada. Porque o rotor é um electromagneto, a sua força de atracção depende 'AmperTurns' e da distância para a superfície do estator. Aqui, significa não apenas a diferença física de ar entre o rotor e o estator, mas a distância entre os pólos magnéticos do rotor e a superfície do estator, à direita?  Eu editada a sua imagem para mostrar como Quer dizer o ângulo entre o eixo dos pólos magnéticos e o eixo da simetria do núcleo do estator. (Deve ser um ângulo óptimo, tendo em conta o comprimento do arco no perímetro interno do estator.)
Eu sei que as 'AmperTurns' não pode ser aumentada indefinidamente, o limite é de saturação do núcleo e espaço para a massa de fios e a perda de calor. Eu suponho que você tenha considerado todos estes fatores e tentou otimizá-los?

Se sua resposta for sim, então a única resposta possível (por isso que o rpm é apenas 2400) é o que eu já mencionei: o peso ou a massa do rotor, juntamente com a resistência do ar, encontra um "balanço energético" versus a energia de entrada numa 2400 rpm. Penso que, no caso da construção tem tamanhos físicos superiores (suponha um rotor com 20 centímetros de diâmetro exterior), então as forças de atracção pode ser muito maior, daí poderia aumentar rpm.

No entanto, um conceito de motor muito interessante, eu gosto. Estou curioso: Você já viu uma mudança na corrente de entrada quando aplicada uma carga sobre o eixo do motor? Só mais uma pergunta: como é quente o rotor pode tornar-se depois de um certo tempo de execução? (pelo menos 200W calor é dissipado no mesmo, mesmo que a resistência DC da bobina nos pontos de alimentação é de cerca de 0,1 Ohm (45A * 45A * 0,1 Ohm = 202W)

Obrigado,
Gyula

[joao.andrade]

Olá Gyula

Você está certo em suas observações. O torque depende diretamente da intensidade do campo, (Apere/turns), do gap entre o rotor e o estator e do ângulo formado pelos eixos de simetria do rotor e o estator. A única observação é que o eixo de simetria do rotor passa exatamente pelos pontos de contato. O que vemos na simulação é uma rotação dos polos magnéticos pela influencia do estator. Portanto, se tirássemos o estator veríamos a simetria exatamente nos pontos de contato elétrico, conforme aparece na imagegem central da Figura 1 em meu primeiro post. O FEMM nos permite fazer uma boa otimização desse ângulo. As simulações apontaram para 5 graus, medidos do ponto de contato para borda anterior do "dente"do estator.

Achamos que o fator limitante para uma RPM maior pode estar relacionado também as imperfeições mecânicas na construção do rotor. Havia um grande desbalanciamento no rotor do protótipo e isso causa vibrações que certamente consomem energia. Acho que se o rotor fosse melhor construído, com maior diâmetro e bem balanciado, talvez fosse possível atingir o ponto esperado.

Você tem razão quanto ao calor. O rotor esquenta muito. Tínhamos sempre que interromper os testes para resfriar o rotor.

Ma esse proptótipo nunca foi pensado em ser um produto acabado. Pelo contrário, foi construído apenas para como prova de conceito. E para isso, sem dúvida alguma, funcionou muito bem. O motor funciona sem BEMF, tem bom torque e creio que com algumas otimizações construtivas pode demonstrar um comportamento interessante no que se refere ao balanço de energia.
Seria muito bom se alguém com os recursos necessários pudesse dar continuidade a esse projeto.

[gyulasun]

Olá João,

Obrigado pela resposta. I seria curioso sobre a alteração da corrente de entrada, quando o eixo do motor está carregado. Eu acho que, em teoria, a atual não deve mudar nesta configuração e me pergunto se é assim na prática.
(Eu sou um pensionista e não têm os meios para ter um 'laboratório' mecânico, infelizmente.)

Eu editei sua imagem novamente para mostrar o ângulo de 5 graus, veja a Figura 1, para perguntar se eu entendi o seu texto corretamente: [As simulações apontaram para 5 graus, medidos do ponto de contato para borda anterior do "dente"do estator.]

Se eu entendi corretamente, por favor, veja meu Figura 2 onde eu corto o canto de 90 graus do "dente" perto dos pólos magnéticos do rotor, de modo que os pólos magnéticos do rotor pode ser capaz de ver uma maior área de superfície do estator do que anteriormente com a borda 90 graus do "dente".  Presumo que o fluxo magnético pode 'pular' no estator muito melhor, porque mais área estaria enfrentando os pólos magnéticos do rotor.  (Em ambas as Figuras, as linhas verticais representam o eixo de simetria do rotor. Favor desconsiderar as linhas de fluxo magnético das simulações anteriores.)
Evidentemente, o ângulo de 5 graus não seria válido e uma nova optimização deve ser executado.
Talvez em FEMM, a mudança do canto do 'dente' pode ser feito facilmente.   O que vocês acham?

Eu gostaria de mostrar a todos vocês um link da web, onde há duas figuras interessantes:
http://alexfrolov.narod.ru/ph-machine.htm

Na Figura 1 do link, um íman permanente é rodado mecanicamente no interior de um núcleo toroidal e uma bobina é enrolada sobre o núcleo toroidal para utilizar a energia induzido.

Na Figura 2, o íman permanente é substituído por um electroíman estacionária e a bobina do electroíman é accionado por uma corrente alternada. A energia de saída também é feita a partir da(s) bobina(s) enrolada(s) sobre o núcleo.
Minha opinião é que ambas as configurações podem ter BEMF, de modo a obter qualquer saída adicional contra a entrada seria difícil, para dizer o mínimo.

A razão de eu mostrar essa ligação é que se você quiser testar a configuração na Figura 2 do link, você tem o estator e rotor disponível. A coisa boa é que você pode inserir suas bobinas do rotor em um oscilador transistor, para formar um circuito tanque LC. A alimentação de DC de entrada para o oscilador pode ser medida facilmente. A frequência operacional depende essencialmente das propriedades magnéticas do núcleo do estator. A energia AC induzida nas bobinas do estator pode ser rectificada e filtrada para torná-la mais fácil de medir. O que vocês pensam sobre essa configuração?

Saudações,
Gyula