Электромобиль своими руками: как, зачем и сколько это стоит. Сложно ли сделать своими руками электродвигатель? Как сделать мощный электродвигатель своими руками

Рассмотрим отдельные аспекты конструирования. Не станем обещать изготовление вечного двигателя, по типу творения, приписываемого Тесле, но рассказ предвидится интересным. Не станем тревожить читателей скрепками и батарейками, предлагаем поговорить, как приспособить уже готовый мотор под собственные цели. Известно, что конструкций масса, все используются, но современная литература базовые основы оставляет за кормой. Авторы проштудировали учебник прошлого века, изучая, как сделать электродвигатель собственноручно. Теперь предлагаем окунуться в знания, составляющие базис специалиста.

Почему в быту часто применяются коллекторные двигатели

Если брать фазу на 220В, принцип работы электродвигателя на коллекторе позволяет изготовить устройства в 2-3 раза менее массивные, нежели при использовании асинхронной конструкции. Это важно при изготовлении приборов: ручные блендеры, миксеры, мясорубки. Помимо прочего, асинхронный двигатель сложно разогнать выше 3000 оборотов в минуту, для коллекторных указанное ограничение отсутствует. Что делает устройства единственно пригодными для реализации конструкций центрифужных соковыжималок, не говоря уже о пылесосах, где скорость часто не ниже.

Отпадает вопрос, как сделать регулятор оборотов электродвигателя. Задача давно решена путём отсечки части цикла синусоиды питающего напряжения. Это возможно, ведь коллекторному двигателю нет разницы, питаться переменным или постоянным током. В первом случае падают характеристики, но с явлением мирятся по причине очевидных выгод. Работает электродвигатель коллекторного типа и в стиральной машине, и в посудомоечной. Хотя скорости сильно отличаются.

Легко сделать и реверс. Для этого меняется полярность напряжения на одной обмотке (если затронуть обе, направление вращения останется прежним). Иная задача – как сделать двигатель с подобным количеством составных частей. Сделать самостоятельно коллектор вряд ли удастся, но намотать заново и подобрать статор вполне реально. Заметим, что от числа секций ротора зависит скорость вращения (аналогично амплитуде питающего напряжения). А на статоре лишь пара полюсов.

Наконец, при использовании указанной конструкции удаётся создать устройство универсальное. Работает двигатель без труда и от переменного, и от постоянного тока. Просто на обмотке делают отвод, при включении от выпрямленного напряжения задействуют полностью витки, а при синусоидальном исключительно часть. Это позволяет сохранить номинальные параметры. Сделать примитивный электродвигатель коллекторного типа не выглядит простой задачей, зато удастся целиком приспособить параметры под собственные нужды.

Особенности работы коллекторных двигателей

В коллекторном двигателе не слишком полюсов на статоре. Если говорить точнее, всего два - северный и южный. Магнитное поле в противовес асинхронным двигателям здесь не вращается. Вместо этого меняется положение полюсов на роторе. Подобное положение дел обеспечивается тем, что щётки постепенно движутся по секциям медного барабана. Особой намоткой катушек обеспечивается должное распределение. Полюса словно скользят по кругу ротора, толкая его в нужном направлении.

Для обеспечения режима реверса достаточно поменять полярность питания любой обмотки. Ротор в этом случае называется якорем, а статор – возбудителем. Включать эти цепи допустимо параллельно друг другу либо последовательно. И тогда начнут значительно изменяться характеристики прибора. Это описывается механическими характеристиками, взгляните на прилагающийся рисунок, чтобы представить утверждаемое. Здесь условно показаны графики для двух случаев:

1. При параллельном питании возбудителя (статора) и якоря (ротора) коллекторного двигателя постоянным током его механическая характеристика почти горизонтальна. Это значит, что при изменении нагрузки на вал сохраняется номинальная частота вращения вала. Это применяется на обрабатывающих станках, где изменение оборотов не лучшим образом сказывается на качестве. В результате деталь вращается при касании её резцом резво, как при старте. Если препятствующий момент слишком возрастает, происходит срыв движения. Двигатель останавливается. Резюме: если хотите двигатель от пылесоса применить для создания металлообрабатывающего (токарного) станка, предлагается обмотки соединить параллельно, ведь в бытовой технике доминирует иной тип включения. Причём ситуация объяснима. При параллельном питании обмоток переменным током образуется слишком большое индуктивное сопротивление. Указанную методику следует применять с осторожностью.
2. При последовательном питании ротора и статора у коллекторного двигателя появляется прелестное свойство – большой крутящий момент на старте. Такое качество активно используется для страгивания трамваев, троллейбусов и, вероятно, электропоездов. Главное, что при увеличении нагрузки обороты не срываются. Если запустить в таком режиме коллекторный двигатель на холостом ходу, скорость вращения вала будет расти безмерно. Если мощность мала – десятки Вт – беспокоиться не стоит: сила трения подшипников и щёток, возрастание токов индукции и явление перемагничивания сердечника вкупе затормозят рост на конкретном значении. В случае промышленных агрегатов либо упомянутого пылесоса, когда его двигатель извлекли из корпуса, повышение скорости идёт лавинообразно. Центробежная сила оказывается столь велика, что нагрузки способны разорвать якорь. Поосторожнее при запуске коллекторных двигателей с последовательным возбуждением.

Коллекторные двигатели с параллельным включением обмоток статора и ротора отлично поддаются регулировке. За счёт внедрения реостата в цепь возбудителя удаётся значительно поднять обороты. А если такой присоединить в ветвь якоря, вращения, напротив, замедлится. Это массово используется в технике для достижения нужных характеристик.

Конструкция коллекторного двигателя и связь её с потерями

При конструировании коллекторных двигателей принимаются во внимание сведения, касающиеся потерь. Выделяются трёх видов:

Обычно при питании коллекторного двигателя переменным током используется последовательное включение обмоток. В противном случае выходит слишком большое индуктивное сопротивление.

К сказанному добавим, что при питании коллекторного двигателя переменным током вступает в роль индуктивное сопротивление обмоток. Поэтому при одинаковом действующем напряжении частота оборотов понизится. Полюса статора и корпус уберегаются от магнитных потерь. В необходимости этого легко убедиться на простом опыте: питайте маломощный коллекторный двигатель от батарейки. Его корпус останется холодным. Но если теперь подать переменный ток с прежним действующим значением (по показаниям тестера), картина изменится. Теперь корпус коллекторного двигателя начнёт греться.

Потому даже кожух стараются собрать из листов электротехнической стали, клепая либо склеивая при помощи БФ-2 и аналогов. Наконец, дополним сказанное утверждением: листы набираются по поперечному срезу. Часто статор собирается по эскизу, показанному на рисунке. В этом случае катушка наматывается отдельно по шаблону, потом изолируется и надевается обратно, упрощая сборку. Что касается методик, проще нарезать сталь на плазменном станке, и не думать о цене мероприятия.

Проще найти (на свалке, в гараже) уже готовую форму для сборки. Потом уже намотать под неё катушки из медной проволоки с лаковой изоляцией. Заведомо диаметр подбирается больше. Вначале готовую катушку натягивают на первый выступ сердечника, потом на второй. Прижимают проволоку так, что по торцам остаётся небольшой воздушный зазор. Считается, подобное не критично. Чтобы держалось, у двух крайних пластин острые углы срезаются, оставшаяся серёдка отгибается наружу, отжимая торцы катушки. Это поможет собрать двигатель по заводским меркам.

Часто (особенно в блендерах) находится разомкнутый сердечник статора. Это не искажает форму магнитного поля. Раз полюс единственный, особой мощности ожидать не приходится. Форма сердечника напоминает букву П, между ножками литеры в магнитном поле вертится ротор. Под устройство сделаны кругообразные прорези в нужных местах. Подобный статор нетрудно собрать самостоятельно из старого трансформатора. Это проще, нежели сделать электродвигатель с нуля.

Сердечник в месте намотки изолируется стальной гильзой, по бокам – диэлектрическим фланцами, вырезанными из любого подходящего пластика.

«Электромобиль версии 1.0» – машина базового уровня, сделать которую может за полгода в гараже фактически любой рукастый мужик, умеющий ремонтировать автомобиль и обладающий начальными знаниями в электротехнике. Цель этой статьи, конечно же, не вручить читателю четкую инструкцию по применению, а дать, как сегодня модно говорить, «дорожную карту» понимания того, что электромобиль – это просто! Рассказал «Колесам» об этом один из самых авторитетных российских электромобилистов-самодельщиков Игорь Корхов, администратор крупнейшего тематического форума electrotransport.ru, успешно строивший законченные конструкции собственных электромобилей, а в данный момент ездящий на модернизированой Lada Ellada.

Кузов

Из чего состоит электромобиль начального уровня, который несложно построить на гаражном «стапеле»? Кузов от машины-донора с рулевым управлением, подвеской, трансмиссией и тормозами, электродвигатель постоянного тока, агрегатированный со штатной ручной КПП, пакет батарей с контроллером, педаль акселератора, от которой контроллер получает сигнал и ряд вспомогательных узлов, которые можно даже привносить в конструкцию не сразу, а позже – после первых пробных выездов, коих с таким нетерпением ждет душа гаражного инженера…

В качестве кузовного донора, как правило, берут переднеприводную машину, чтобы не терять энергию на трение в крестовинах кардана и гипоидной передаче заднего моста. Стараются найти машинку полегче, в идеале до 600–700 килограммов, хотя это не всегда удается – большинство авто избыточно тяжелы с точки зрения постройки электромобиля. В свое время весьма популярна среди гаражных электромобильщиков была Таврия – кузов легкий и отменная «катучесть» – на ровной дороге можно было буквально пальцем толкать! Но Таврии почти все, увы, сгнили уже... Популярны Golf-ы первого–второго поколения, Daihatsu Mira и тому подобные небольшие машинки. «Катучесть» стараются увеличивать за счет особых шин – так называемых «зеленых»: узких и допускающих давление 2,7 и более атмосфер для устранения потерь на деформацию резины.

Двигатель

Я видел, как на машине со снятым двигателем к первичному валу ручной КПП подключали мощный шуруповерт, выводили в салон управление его кнопкой включения и фактически получали за полчаса электромобиль! Да, курьезный, да, едущий не быстрее пяти километров в час, но, в сущности, неплохо демонстрирующий простоту и работоспособность конструкции «варианта 1.0»! Все это, разумеется, из области «механики шутят», но принцип, в общем, сохраняется.

Игорь Корхов

Самыми распространенными двигателями для самоделок начального уровня были и по-прежнему являются тяговые моторы ДС-3.6 от болгарских вилочных складских электропогрузчиков типа «Балканкар EB-687». Это двигатели последовательного возбуждения, питающиеся постоянным током с напряжением 80 вольт, мощностью 3,6 киловатта. Выглядит такой мотор, как цилиндрический бочонок, весит 66 килограммов. Это далеко не самый лучший по характеристикам массы и экономичности мотор, но он легкодоступен и популярен у начинающих конструкторов электромобилей. Приобрести такой «движок» можно в меру своего везения – кому-то он перепадет за спасибо, кто-то найдет за 5–10 тысяч рублей. В принципе, такая стоимость оправдана – мотор не скоростной, но имеет великолепный крутящий момент, вытягивает на любую горку даже на третьей передаче, прост в монтаже, неприхотлив.

Трансмиссия

В «Варианте 1.0» не встретишь мотор-колес и прочих прогрессивных электромобильных «нанотехнологий». Делается, как проще, а проще всего срастить электродвигатель с уже существующей на автомобиле-доноре трансмиссией – ручной КПП с главной передачей и дифференциалом, через ШРУСы переднего привода со ступицами и передними колесами. - Собственно, корзина и диск сцепления, его привод (гидравлический или тросовый), да и сама левая педаль удаляются – это лишний вес, и они нам больше не нужны. – рассказывает Игорь Юрьевич, - Переключать скорости мы, правда, все же будем – но редко и без разъединения валов мотора и КПП – просто втыкая передачи рукояткой коробки. Включается нужная передача без сцепления совершенно спокойно как перед началом движения, так и на ходу: бросаешь газ, подводишь рукоятку КПП, синхронизаторы срабатывают – и едем дальше.

Третью передачу используем для езды по городу, четвертую – по загородной трассе, вторую – по буеракам. Первая вообще никогда не используется, момент на колесах такой, что их просто прокручивает при легком касании акселератора!

Чтобы установить электромотор под капот, нужны две основные «хендмейд»-детали: переходная плита и переходная втулка, с помощью которых электродвигатель соединяется с «родной» ручной коробкой передач автомобиля. Плита соединяет электромотор и КПП, а втулка – вал мотора и первичный вал КПП.

Плита легко делается своими руками из толстолистовой стали или алюминия – достаточно наличия слесарных навыков среднего уровня, болгарки и дрели.

Батарея

Батарея для электроавто - только литий-железо-фосфат, иных вариантов нет! Про стартерные свинцовые батареи, кажущиеся привлекательными для начала, «на попробовать», забудьте сразу и навсегда – они категорически непригодны, просто деньги на ветер. Несколько зарядок-разрядок – и аккумуляторы отправятся в пункт приема цветмета! Тяговые свинцовые батареи тоже долго не живут, поскольку при их массе емкость всегда будет недостаточной, а это означает избыточно большой потребляемый ток в расчете на одну батарею. При таких токах не держится и тяговый свинец. Так что исключительно «лиферы», хотя это и недешево.

В свое время через свинец многие проходили – и я в том числе. Сейчас такие ошибки повторять никакого смысла нет. Стартерные батареи у меня начали помирать через пару месяцев, еле успел распродать за полцены, пока не потеряли емкость. Потом одно время использовал герметичные батареи от питания телекоммуникационных систем (источники бесперебойного питания сотовых вышек) – хватало на сезон, начинало расти внутреннее сопротивление… Поэтому, как только появился широкодоступный литий-феррум, все перешли на него. Лучшая удельная плотность энергии, умение отдавать и принимать большие токи, долговечность, морозостойкость. Но цены пока высоки, и батарея является самым дорогим узлом электромобиля – это нужно учитывать самодельщику…

Игорь Корхов

Упрощенный расчет параметров и стоимости батареи выглядит так: предположим, что нам надо набрать 100-вольтовую батарею – на такое напряжение рассчитано довольно много моторов. Напряжение одной «лифер-банки»–- 3,3 вольта: значит, нам нужно соединить последовательно 30 банок. Но второй важный параметр батареи – емкость. Поскольку «банки» одинаковые, емкость одной = емкость всей батареи. «Банка» хорошего качества стоит примерно 1,5 доллара за 1 ампер-час, а 30-амперчасовая батарейка начального уровня обеспечит машине весом до тонны 25–30 километров запаса хода.

Считаем:

30 ампер-часов х $1,5 = $45 за одну банку $45 х 30 банок = $1350 $ за всю батарею

В общем, батарея небюджетна, и это лишь емкость, пригодная для первых экспериментов – по-хорошему, её нужно увеличивать хотя бы вдвое...

Заряжают аккумуляторы электромобиля чаще всего полусамодельными зарядными устройствами, сделанными на основе дешевых списанных блоков питания, насыщавших резервные аккумуляторы на базовых станциях сотовой связи – там они работают совместно с 48-вольтовыми свинцовыми батареями. Таких блоков нужно две штуки – их соединяют последовательно, внутренняя регулировка позволяет поднять напряжение каждого до 64 вольт и зарядить батареи для большинства распространенных электромоторов, используемых EV-самодельщиками.

К слову, штатный 12-вольтовый аккумулятор, как правило, остается на своем месте – от него удобно питать разные штатные же потребители – звуковой сигнал, стеклоочистители, стеклоподъемники, «музыку», свет и т. п. Позже, в качестве одного из первых апгрейдов, его можно заменить на DC/DC конвертер ватт на триста, делающий 12 вольт из 100.

Прочие узлы

Собственно, помимо мотора, трансмиссии и батареи в простейшем электромобиле имеется еще ряд узлов – как необходимых, так и устанавливаемых по желанию. Категорически необходимым является, конечно же, контроллер управления двигателем. В простейшем варианте он может быть изготовлен самостоятельно на относительно недорогих и широко распространенных деталях, а датчиком педали газа послужит датчик угла поворота дроссельной заслонки от инжекторного ВАЗа. Можно купить контроллер у отечественных самодельщиков, выписать фабричный из Китая или заказать с eBay бэушный брендовый блок от Curtis – обойдется модуль в 250–300$.

Дополнительных узлов, которые не являются обязательными для пробной (а то и вообще!) поездки – немало. Например, печка, из которой выкидывается жидкостный радиатор и устанавливается вместо него электрический ТЭН. Или, скажем, вакуумный насос для усилителя тормозов. Поскольку двигатель внутреннего сгорания на машине отсутствует, исчезает и разрежение впускного коллектора, необходимое для работы вакуумного усилителя тормозов. Поэтому многие самодельщики ставят электрические вспомогательные насосы ВУТ, заимствованные от машин типа Volvo XC90, Ford Kuga и т. п.

Впрочем, все зависит от проекта – на легком электромобиле даже апгрейд тормозов делают далеко не все, поскольку роль «вакуумника» отчасти выполняет рекуперативное торможение двигателем, да и немало машин с завода не имели вакуумного усилителя в принципе, вполне неплохо тормозя. Без него, к примеру, производились не только небезызвестный ВАЗ-«копейка», но и Таврия, Ока в некоторые годы и так далее.

Цены и деньги

Машина-донор, электромотор, контроллер – все это гибко варьируется и здесь можно «кроить» в меру хитрости и желаний. Можно купить автомобиль-донор тысяч за 100–150 в приличном состоянии по кузову, можно тысяч за 50 – но с необходимостью жестянки, сварки, малярки... Можно купить электродвигатель от престарелого болгарского погрузчика, а можно подержанный или новый американский мотор, спроектированный специально для электромобилей. Можно приобрести промышленный контроллер управления тягой двигателя, а можно спаять и самому, если есть навыки. То же самое касается и всего остального, кроме батареи. Тут особенно «скроить» ничего не удастся: цены на новые литий-феррум банки везде приблизительно одинаковые, вопрос в емкости. Хорошая 80–100-вольтовая батарея на приблизительно сто километров пробега обойдется по сегодняшним деньгам в 4–5 тысяч долларов. Можно, конечно, начать с малоемкого аккумулятора с перспективой наращивания (ведь даже короткая первая поездка воодушевляет и дает понимание, что трудишься не зря!), но надо понимать, что маленькую емкость нужно как можно скорее увеличивать, поскольку её недостаток ведет к повышению тока отдачи от каждой отдельной банки вплоть до опасных ударных величин, укорачивающих им жизнь… Пока будешь рассусоливать с покупкой второй половины, умрет первая...

Так выгодно ли строить электромобиль? Даже опытный самодельщик и фактически гуру гаражного EV-строения Игорь Корхов считает, что на первом месте тут все же хобби, а «обмануть систему» можно лишь весьма условно - это будет граничить с самообманом... Дело в том, что конечный результат нельзя оценивать чисто по стоимости пройденного километра, как многим кажется – приходится брать в расчет и комфорт, и функциональность, и безопасность машины, и просто ощущение от того, чем владеешь. Вот, допустим, новая бензиновая Лада Гранта - стоит она от 360 тыс. рублей, что приблизительно равняется 5 500 $. Самый бюджетный электромобиль на базе какого-нибудь VW Golf ранних поколений обойдется в столько же по комплектующим – плюс время, просиженное на тематических форумах, и вложенный собственный труд. В результате на одной чаше весов – пусть и отечественный, но пахнущий новизной и беспроблемный автомобиль на гарантии, а на другой – немолодой и внешне потрепанный «электросамопал» в стадии бесконечной доделки, без возможности дозаправки топливом в пути, в первое время (а то и навсегда) без кондиционера, усилителя тормозов и тому подобного.

Ну или, скажем, следующая планка - Hyundai Solaris. Новым он стоит от 600 000 рублей, что составляет около 9 200 $. Подобную же сумму придется затратить, если строить электромобиль на базе более-менее свежего кузова иномарки, который прилично выглядит снаружи и имеет не убитый салон, купив к этому кузову хороший американский электромотор, надежный фирменный контроллер Curtis и набрав емкую батарею. Однако на выходе – в общем-то, почти то же самое, что и в первом случае… У Соляриса в козырях максимальная скорость и динамика, возможность пополнять запас топлива повсеместно, а не только в личном гараже, где есть розетка, все преимущества новой и надежной машины с массой функциональных удобств, гарантии и прочее. Самоделка же, пусть и более приличная внутри и снаружи, остается самоделкой – машиной с существенными ограничениями по дальности пробега и возможности заправки, вечным конструктором, тренажером для рук и ума...

Выводы

С точки зрения приложения рук и ума для человека, любящего автомобили и технологии, постройка электромашины, безусловно, оправдана! Хобби это, конечно, затратное, но все познается в сравнении - причем, в сравнении не с олигархическими крайностями вроде коллекционирования яичек Фаберже, а со вполне распространенными и массовыми техническими прикладными увлечениями. Скажем, любителю рыбалки средненькая надувная лодчонка с подвесным двигателем известной марки сил эдак в десять выльется как минимум в две трети простейшего электромобиля...

Хороший квадрокоптер с камерой стоит не меньше. На этом фоне постройка электромобиля ничуть не выделяется – нормальная такая мужская забава…

Не меньшая привлекательность постройки электромобиля «Версии 1.0» в том, что результат достижим для многих, а не только для избранных - не надо быть «инженером 80-го уровня», чтобы сочленить электродвигатель с КПП, проложить силовую и управляющую проводку и разместить в багажнике батареи. В простейшем варианте конструкции да с многочисленными советами отзывчивого электромобильного коммьюнити в интернете работа будет приятной и почти наверняка успешной.

Однако, пока не подешевели эффективные батареи и не распространились недорогие комплекты тяговых моторов и контроллеров, как это произошло с китами для электровелосипедов, электромобиль гаражной постройки в отношении стоимости эксплуатации вряд ли будет серьезным конкурентом бюджетным бензиновым авто и тем более – газифицированным машинам… В случае стремления к экономии вложиться в установку пропанового газового оборудования – проще и выгоднее…

Фото любезно предоставил американский самодельщик Брюс, тщательно документировавший все этапы постройки в домашних условиях своего электромобиля на базе пикапа-хэтчбека Suzuki Mighty Boy 1985 года .

Заинтересовались темой постройки электромобиля?

Привет, товарищи, друзья и недоброжелатели! Небольшой кит для построения (досборки) коллекторного электромотора. Так как это предназначено для детей (неустановленного возраста), мотать проволоку не придется, все будет весьма лайтово, но для ребенка интересно. Под катом - сборка, эксплуатация и замеры.

Сразу дисклеймер - этот конструктор был прислан мне на обзор Banggood по пункту 18. Т.е. я за него и за пересылку не заплатил не копейки. Вы же заплатите реальные деньги, прошу это учитывать в формировании собственного мнения о товаре.

Итак, второй конструктор дождался участи быть собранным. Как и он просто пришел в пакете.
Упаковка - достаточно плотная коробочка, почти не пострадала. Вес его конечно гораздо выше.

Коробочка обильно снабжена изображениями собранного изделия, на одной из грани крупные иероглифы - решили с дочерью считать что там написано поздравление с Новым Годом

Нужно заметить, что тут предполагается куда меньше рукоделия чем в предыдущем конструкторе. Но, собственно, и инструкция тут куцая, и абсолютно китайская по диалекту,




а изображения на коробке так вообще откровенно дезинформируют!


(посмотрите как на принте на коробке установлены магниты. Ничего не смущает? Ох уж эти «штатные фотографы» производителя. Кроме того, установка изображена коллектором вверх. Как покажет дальнейшее, в данном устройстве «вверх и низ имеют значение».

Отметим, что на сайте BangGood изображения (фотографии) корректны - магниты установлены разнополюсно, коллектор с щетками внизу.

Внутри нашей коробчонки расположено:






Два магнита в форме параллелипипеда. Достаточно тяжелые, но не сверхмощные для такого-то размера.


Каркас, выполненный из пластика. Уже закреплены «щетки» и там же болтовые зажимы для проводов


Ротор с коллектором на оси.


Два проводка с обжатыми концами под болты.


Жестяной ключик, под зажим провода


Ну и вышеупомянутая невнятная инструкция.

Ну слава богу, мы в общих чертах знаем что сие такое), поэтому после небольшой лекции переходим к сборке и закреплению урока.

Я не претендую на лавры лучшего учителя года, поэтому ограничился рассказом о том, что такое магнитное поле, из-за чего оно возникает (природные магниты и магнитное поле вокруг проводника с током) и как магнитные поля за счет притяжения и отталкивания могут двигать и/или вращать предметы.
Больше всего восхищения вызвал пассаж про «агрессивные магниты», которые толкают ротор через магнитные поля. Упрощение конечно большое, но зато каждый день просит рассказать снова про них

Сборка не вызывает особых проблем, но весьма смущает что на коробке собранное устройство изображено с магнитами установленными симметрично (т.е. N к N) - что противоречит инструкции, изображению на сайте, а главное физическому смыслу. Это печально.Так как ребенок, предоставленный самому себе естественно пытается собрать так как изображено на коробке, не дожидаясь тезисов про полюса магнитов.

Также, на коробке и в инструкции установка изображена вверх коллектором, а на сайте картинки наоборот.
В общем неразбериха.
В итоге самостоятельная сборка дала такой результат:

Пытаемся затянуть пластиковыми зажимами вилки проводков и сталкиваемся с тем, что черный зажим наотрез отказывается закручиваться до состояния прижатия. Не упорствуем, при помощи комплектного ключа зажимаем провод между каркасом и прижимной гайкой.

Теперь немного переделываем установку, параллельно объясняя, что было сделано не так)))

Устанавливаем магниты, следуя инструкции. Устанавливаем ротор с коллектором, ось аккуратно входит острыми концами в выточки на верхнем и нижнем зажимно болтике. Заводим коллектор между «щетками» так, чтобы они внатяг прижимались к коллекторы выштамповками.

Итак, все собрано, подтянуто, ось вращается.

Берем аккумулятор Eneloop (2000мАн, напряжение на момент подключения 1,31Вольт) и…
ничего не происходит. Покручиваем ротор в разные стороны. Ноль реакции.

Ну чтож, пойдем по экстенсивному пути - берем литий-ионный аккумулятор с напряжением 4,15Вольт. Аккумулятор «походивший», поэтому не ожидаем что он отдаст большой ток, что могло бы вызвать спец.эффекты.
Зажимаю контакты пальцами на аккумуляторе (да, согласен, это формирует неправильно восприятие техники безопасности у ребенка, будем исправлять) и чувствую - ток идет… и немалый, судя по тому как быстро нагреваются контакты под пальцами.
Крутнули ротор и «все же она вертится» ©.

С снопиками искр из под «щеток», наш моторчик набирает обороты, наглядно демонстрируя, как ток с аккумулятора генерирует магнитное поле, которое взаимодействует с магнитным полем стационарных магнитов.
Количество оборотов весьма приличное. Снимаем с замедлением 1/4х в надежде потом посчитать обороты.

Ребенок в восторге и много раз просит повторить «на бис», то сам прокручивая мотор, то прижимая контактики.

Еще раз пытаемся запустить от аккумулятора АА

Собственно уже тут можно заметить, что цель конструктора достигнута - немного теории, немного практики руками и большое удовольствие для закрепления материала. Теперь она каждый день просит у меня «поиграть в моторчик с агрессивными магнитами».

Изымаем собранное изделие у ребенка, когда он наигрался и проводим замеры и улучшения.

К сожалению, пока не удалось добиться автозапуска моторчика, только с ручного толчка. Вероятно, будь здесь трехполюсной якорь, такой проблемы бы не было. А это на самом деле насущно, потому что нежный детский пальчик может пострадать при ручном запуске.

Ток, протекающий на незапущенном моторчике, достаточно большой, больше ампера (1.21А) от литий-иона, это значит что больше 3 ватт уходит в прямом смысле в воздух.
После запуска ток немного падает и стабилизируется в районе 0,8-0,82А

Замена аккумулятора на свежий защищенный Panasonic 3400мАн приводит лишь к тому что каждый второй раз защита аккумулятора отрубает питание. Ток же сильно не возрастает. (1.1А). Но обороты возрастают (меньше падение напряжения под нагрузкой чем у старого Ли-Иона)

Замедленная съемка. Верхнее крепление затянуто несильно, видно биение.

Берем смазку для подшипников и смазываем конусные пары трения оси ротора. Немножко переподтягиваем. Вращение становится более ровным и стабильным (уходят биения) и вроде даже возрастают обороты.

Хорошо, берем теперь аккумулятор АА.
Пара неудачных попыток и двигатель запускается и на нем. Но работает слабо, неуверенно и затихает.

А что если мы перевернем нашу конструкцию, чтобы коллектор был внизу - и о чудо, работа от АА куда как увереннее. Возможно дело в меньшем трении в этой конусной паре при работе опорником…

Замеряем ток, опять же в состоянии «не запущен» и в состоянии «запущен». Опять снимаем замедленное видео с целью приблизительно определить количество оборотов.

Тем не менее на аккумуляторе наш мотор все норовит остановится, хотя кушает 0,6А

Также замеряем сопротивление обмотки. Приблизительно 2.5Ом

Ротор удалось запустить от руки на манер юлы, т.е. он достаточно сбалансирован относительно оси.
Вот на этой фото можно заценить качество намотки

Так как наши «щетки» - просто металлические выштамповки, коллектор они царапают дай боже

Взвешивания

Вес ротора составляет 24 грамма

Каркас весит 47 грамм

Для полноты картины взвешиваем магниты (36 и 37 грамм)


и замеряем сколько в статике они, приблизительно, могут удержать металла (по весу). Это в принципе неважно, но пусть будет. (210гр+)

Сопротивление предложенных проводков составило у минусового 0,2Ом и 0,2Ом у плюсового.

Я вообще заметил, что на муське особый оргастический восторг комментаторов вызывает измерение всего что только можно измерить, даже если это не принципиально для товара, или его стоимость никак не оправдывает такую детализацию.
Я было подумал наведаться в лабораторию альма-матер и исследовать магнитные поля, генерируемые магнитами и моторчиком в сборе, провести исследование материалов из которых сделан каркас (нет ли там вредных примесей в пластике), уточнить, не бескислородную ли медь пустили на намотки. Кроме того, меня заинтересовала величина светового потока генерируемого искрами от щеток, елозящих по коллектору (естественно в боксе). Были еще интересные идеи замера звукового давления. Один из моих друзей серьезно утверждал, что я должен исследовать, как проглатывание магнита скажется на пищеварительном тракте («ты обязан»- кричал он, «вдруг кто-то из твоих читателей купит такое, но недосмотрит и ребенок проглотит магнит!»), но по здравому размышлению я отказался от такой проверки на себе. Поэтому, не обессудьте, что нет анализа кардиограммы моего сердца в момент запуска двигателя когда я пальцем прижимаю контакты (а какие там должны быть колебания… от восторга...).

Подводя итоги хочу заметить следующее:
1) Инструкция бессмысленна и неполноценна. Нет ни подробной информации, ни предупреждений о применимых источниках питания. Более того, картинки на коробке (неправильные) напрямую контрастируют с картинками в инструкции.
2) Комплект не совсем полон, нет источника питания. Если у людей нет фонарикофилии (запасов литий-иона/полимера), то скорее всего возникнут проблемы при запуске от элемента питания АА, или запуск будет не зрелищным (затухающим). А кто-то от особого ума может решить подключить на вход раздербаненный провод USB от сетевого источника питания или вообще подключить 220вольт. Предупреждающих же надписей ни на коробке ни в инструкции на понятном английском языке нет
3) Косяк с минусовым зажимом.
4) Скопидомство на третьем полюсе на якоре. Лучше бы на бакс дороже, но с нормальным автозапуском, а не риском получить по пальцу или зажать палец между ротором и магнитом
5) Вообще необъяснимое скопидомство на щетках. Поверхность коллектора очень быстро износится от такой эксплуатации, щетки стоят копейки. Придется искать что-то подходящее, иначе игрушка тоже быстро станет одноразовой.

Теперь о плюсах, и помним, что я это получил бесплатно, а вы заплатите что-то в районе 500 рублей (!)

1) Игрушка-конструктор достаточно габаритная и наглядная. Возможно часть цены ушла в большие магниты и медь на якоре)))
2) При наличии аккумулятора 4.2 вольта запустить ее можно легко, равно как и собрать. Фейла не будет (если конечно установите магниты по инструкции, а не как на коробке нарисовано).
3) Вокруг нее можно выстроить целую лекцию, как по глубине для дошкольников, так и школьников среднего возраста (с которыми уже углубляться в детали относительно намоток, количества полюсов у якоря, уменьшения трения в конусных парах и т.д.)
4) у ребенка 4 лет она вызвала интерес, радость, и желание повторять и повторять опыты.

Замечу, что вы можете сами соорудить что-то подобное, раздербанив какой-нибудь не нужный небольшой электромотор. Так что эта трата не является незаменимой подсобными средствами.
Однако, если BangGood будет делать скидки на эту модель, или у вас там образуются какие-нибудь пойнты или что у них там - можно упростить себе жизнь, заказав и собрав эту модель, так как она все же наглядна.

Надеюсь, что по факту обзора вы сможете сформировать собственное мнение, нужен ли вам такой обучающий конструктор за такие деньги.

Всем спасибо.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +16 Добавить в избранное Обзор понравился +37 +61

И сегодня расскажем о том, как сделать полностью рабочую модель электродвигателя из батарейки, медной проволоки и магнита. Такой макет может использоваться, как поделка на столе у домашнего электрика, как наглядный пример для объяснения принципов работы таких механизмов, и просто как забавная безделушка, которую можно подарить близкому человеку. Сделать ее довольно просто и под силу каждому, Вы можете собрать ее вместе с ребенком, что станет отличным развлечением. Далее мы предоставим подробную инструкцию с фото и видео примерами, чтобы сборка простейшего моторчика была понятной и доступной!

Шаг 1 – Подготавливаем материалы

Чтобы сделать самый простой магнитный двигатель своими руками, Вам понадобятся следующие подручные материалы:

Подготовив все нужные материалы, можно переходить к сборке простейшего электродвигателя, работающего всего на одной батарейке. Сделать маленький электрический моторчик в домашних условиях не сложно, в чем Вы сейчас и убедитесь!

Шаг 2 – Собираем самоделку

Итак, чтобы инструкция была для Вас понятной, лучше рассмотрим ее поэтапно с картинками, которые помогут визуально понять принцип сборки.

Сразу же обращаем Ваше внимание на то, что Вы можете по-своему переделать и усовершенствовать конструкцию самодельного маленького двигателя. Для примера ниже мы Вам предоставим несколько видео уроков, которые, возможно, помогут Вам сделать свою версию двигателя из батарейки, медной проволоки и магнита.

Что делать, если самоделка не работает

Если вдруг Вы собрали вечный электродвигатель своими руками, но он не вращается, не спешите расстраиваться. Чаще всего причиной отсутствия вращения мотора является слишком большое расстояние между магнитом и катушкой. В этом случае Вам нужно всего лишь самому немного подрезать ножки, на которых держится вращающаяся часть.

Еще проверьте, хорошо ли Вы зачистили концы катушки и обеспечивается ли в этом месте контакт. Симметричность катушки также играет не маловажную роль, поэтому старайтесь делать все аккуратно и не спеша.

Вот и вся технология сборки самодельного магнитного электродвигателя в домашних условиях. Если Вы просмотрели видео уроки, то наверняка убедились, что сделать двигатель из батарейки, медной проволоки и магнита своими руками можно разными способами. Надеемся, что инструкция была для Вас интересной и полезной!

Условиях.

Для этого потребуются следующие материалы и инструменты:
- медицинский шприц (в данной самоделке используется шприц объемом 20 мл);
- изолированная медная проволока диаметром 0,45мм и длиной около 5м;
- медная проволока диаметром 2,5 миллиметра;
- неодимовые плоские магниты 2 штуки;
- доска для изготовления деревянного основания;
- термоклеевой пистолет;
- тюбик супер клея;
- батарейка типа крона с напряжением 9 вольт.

Начнем с изготовления основы нашего двигателя - электромагнитного цилиндра. Сделаем его корпус из медицинского шприца объемом 20 мл. Такой шприц можно приобрести не только в аптеке, но и в сервисных центрах или магазинах, которые занимаются продажей и обслуживанием оргтехники. Работники таких центров с помощью шприцов производят заправку картриджей струйных принтеров и как правило в основном используются шприцы нужного объема, а именно 20 мл. Берем шприц и первым делом извлекаем поршень, он не понадобится. С помощью ножовки отрезаем часть шприца (меткой служит деление 15 мл).

Лишнее убираем в сторону, а с этой заготовкой продолжим работать.

Далее понадобится тонкая медная изолированная проволока. В данной самоделке использовалась проволока длиной 5 метров с сечением 0,45мм.

Её необходимо плотно намотать в одном направлении в несколько слоев на получившийся из шприца цилиндр.

Концы проволоки скручиваем друг с другом таким образом. Обмотку фиксируем суперклеем.

Затем понадобится толстая медная проволока из которой изготовим коленчатый вал и шатун.

Сперва удалим изоляцию.

Далее с помощью пассатижей придаем проволоке форму коленчатого вала.

Из оставшейся части проволоки используя плоскогубцы изготовим следующую деталь - шатун. Для его изготовления необходимо изогнуть проволоку с обеих концов как показано ниже.

Затем соединяем обе детали (шатун и коленчатый вал) вместе. Для фиксации шатуна на коленвале используются два кусочка изоляции от медной проволоки из которой изготавливались эти детали. Сперва необходимо надеть один кусочек изоляции, затем шатун и после этого еще один кусочек изоляции.

Дальше понадобятся два неодимовых магнита такого диаметра чтобы они легко могли перемещаться внутри цилиндра.

А так же понадобится деталь похожей формы (ее можно сделать например из дерева), которую горячим клеем крепим на магниты.

После чего получившуюся деталь закрепляем следующим образом:

Затем понадобится деревянное основание и две деревянные опорные стойки. Эти детали конструкции можно изготовить из любого материала, главное условие: он не должен проводить электрический ток. Но я считаю, что данную конструкцию проще всего изготовить именно из куска древесины (в данном случае доски), так как дерево очень доступный материал и довольно прост в обработке.

На основании намечаем будущее расположение цилиндра и опорных стоек. Затем термоклеем фиксируем цилиндр на деревянной заготовке основания.

Далее вставляем коленчатый вал в опорные стойки. Затем горячим клеем фиксируем стойки на основании согласно разметке.

После чего используя небольшие кусочки изоляции ограничиваем перемещение вала в опорных стойках.

На одну из сторон коленвала устанавливаем моховик. Он обеспечит более плавную работу двигателя.

Затем понадобятся два контакта из медной проволоки, которые необходимо закрепить на основании с помощью самореза с широкой шайбой.

После чего подключаем обмотку цилиндра к контактам. Перед подключением концы обмотки обязательно нужно очистить от изоляции (лака).