Магнитно-солнечный двигатель Мендосино

Мендосинский мотор – устройство и принцип работы, особенности использования

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.

Математика на пальцах: мендосинский двигатель и теорема Ирншоу

На днях я увидел на просторах интернета крайне любопытную вещь: мендосинский двигатель. Ротор на подшипниках крайне низкого трения: оригинальный имел стеклянный цилиндр, подвешенный на двух иголках, современные имеют магнитный подвес оси. Двигатель бесколлекторный, на роторе подвешены солнечные батареи, которые выдают напряжение на катушки, намотанные на роторе. Ротор проворачивается в фиксированном магнитном поле статора, солнечная батарея уходит от направленного света, на её место приходит другая. Крайне элегантное решение, которое вполне под силу сделать дома каждому.

Вот на этом видео крайне подробно описан (на русском языке) принцип работы:

Но ещё больше самого двигателя мне показалась любопытной следующая вещь. В описании этого видео Дмитрий Коржевский написал следующую вещь: «Боковую опору заменить магнитом НЕВОЗМОЖНО. Не задавайте больше этот вопрос!»

Отмазка: я ни разу не физик, могу сильно ошибаться, поправки приветствуются.

О, это интересно. Давайте ещё раз посмотрим, как работает магнитный подвес ротора. Если мы поставим два магнита, то изолиния потенциала выглядит следующим образом в зависимости от расстояния между двумя магнитами:

То есть, мы ставим два фиксированных магнита на статоре. Магнит на оси ротора не захочет сдвинуться вбок, т.к. изолиния потенциала имеет некий локальный минимум. Он захочет выскочить вдоль оси ротора. Делаем две таких системы, получаем ось ротора, которая зафиксирована магнитным полем в радиальном направлении, но при этом нестабильна в продольном. Упираем ось в стеклянную стеночку и вуаля, получили подшипник слабого трения.

Но стеклянная стеночка — это как-то… неэлегантно, что ли? Вполне логично желание получить полностью парящий в воздухе ротор, безо всяких костылей. И явно Дмитрия затюкали этим вопросом, да так, что он был вынужден написать невозможность подобного прямо в описании видео. И ведь Дмитрий Коржевский не один такой.

Давайте посмотрим сюда, цитирую:

What would happen if the base magnets were spaced and oriented like in this drawing? Would it give it stability in the axial plane, and do away with the mirror requirement?

On a Mendocino Motor why does one side float free while the other has a tip to a wall? I know the question might sound trivial but I have worked up the idea why not use the same magnets used to levitate as a counter force on both sides of the shaft? I attached a very rough jpg of what I mean. the green magnets at the end of the shafts is what im referring to. is there some theory or law preventing this?

То есть, люди по всему миру хотят избавиться от механической поддержки оси. Я в школе учился плохо и мне невозможность создания полностью магнитного подвеса без костылей тоже ни разу не очевидна. При случае я за чашкой чая задал своему начальнику, учёному с мировым именем (не физику, прикладному математику), этот вопрос: «А почему, собственно невозможно?» И знаете, ему это тоже не было очевидно!

На вышеозначенных форумах никто толком не объяснил, почему это невозможно. В лучшем случае цитировали какую-то теорему Ирншоу, которая не слишком-то удобоварима. Итак, она гласит следующее: «Всякая равновесная конфигурация точечных зарядов неустойчива, если на них кроме кулоновских сил притяжения и отталкивания ничто не действует.» Вам ясно? Мне нет. Положим, я могу смириться с тем, что мы говорим про заряженные частицы, а не про магниты. Но дальше?

Первая иллюстрация

Когда мне что-то неясно, я рисую картинку. Для простоты она будет в двумерном пространстве. Давайте представим четыре закреплённых единичных заряда по углам квадрата и свободный заряд в центре квадрата. Примерно так:

Неужели свободный заряд не находится в состоянии устойчивого равновесиия? Ведь куда бы он ни двинулся, он приближается к одному из фиксированных зарядов, увеличивая силу отталкивания! Давайте попробуем нарисовать карту потенциальной энергии свободного заряда. Я в школе учился плохо, физику прогуливал, поэтому будем черпать знания из википедии. Итак, если мы имеем в пространстве только один закреплённый заряд, то он создаёт во всём пространстве электростатический потенциал.

Формула электростатического потенциала (кулоновского потенциала) точечного заряда в вакууме:

Во всех умозрительных опытах все коэффициенты у меня равны либо нулю, либо единице. Поэтому заряд q единичный, неясный k тоже единица. То есть, один закреплённый заряд создаёт потенциал, измеряемый по формуле 1/r, где r — это расстояние до заряда.

Потенциальная энергия свободного единичного заряда в поле нашего закреплённого заряда также равна 1/r. (Вообще говоря, энергия равна k*q1*q2/r, но коэффициенты выбираем так, чтобы было удобно считать). Для нескольких зарядов все потенциалы просто складываются.
Давайте рисовать карту потенциальной энергии нашего свободного заряда, я это делаю при помощи sage:

Вот карта, я выколол точки, где потенциальная энергия уходит в бесконечность:

По центру квадрата чётко виден локальный минимум энергии. Куда бы ни двинулась частица из центра, энергия будет увеличиваться, поэтому от небольших возмущений она явно захочет вернуться назад в центр, это точка устойчивого равновесия. Неужели Ирншоу соврал? Нет, он не соврал. Проблема в том, что я плохо нарисовал картинку. И многие ошибаются ровно так же, как и я. Остановитесь сейчас, подумайте, где я ошибся?

В данном случае ошибка в том, что в двумерном пространстве закреплённый заряд создаёт потенциал, измеряемый по формуле -ln r, где r — это расстояние до заряда, а вовсе не 1/r. Давайте на некоторое время вы мне поверите на слово и разрешите неясным образом изменить кулоновскую формулу, тогда корректный код будет выглядеть вот так:

Вот картинка с картой потенциальной энергии:

Обратите внимание, что локальных минимумов на карте нет. Центр квадрата — седловая точка, то есть, точка неустойчивого равновесия. Как только свободный заряд сдвинется хоть на микрон от центра квадрата, он обязательно скатится и вылетит из квадрата, ускоряясь и ускоряясь.

Секунду, что всё же произошло с формулой потенциала?

Когда я получил явное противоречие с теоремой Ирншоу, я понял, что где-то прокололся и стал искать ошибку. Ошибку искать лучше всего последовательно с самого начала. Я тяжко вздохнул и пошёл читать, что такое уравнения Максвелла. В школе я учился не то, что бы очень плохо, оценки у меня были отличными. Только знаний вынес явно не по всем предметам. Например, уравнения Максвелла мне разве что в кошмарах снились после школы, а в университете и далее с ними сталкиваться просто не приходилось.

А оказалось, что там всё крайне просто, особенно если мы интересуемся только электростатикой! Уравнений Максвелла четыре по количеству следующих законов:

1. Закон Гаусса, он нам пригодится. Пока оставим всякие дивергенции, «на пальцах» это просто закон сохранения: энергия из ниоткуда не берётся и в никуда не уходит.
2. Закон Гаусса для магнитного поля — те же яйца, вид сбоку. Да и магнитным полем я пока не интересуюсь, т.к. разговор идёт от заряженных частицах, пропускаем.
3. Закон Фарадея: если мы двигаем магнитами, то они порождают электрическое поле, это интересно, подробнее поглядим потом.
4. Закон Ампера: если мы двигаем электрическим полем, то порождаем магнитное. На фиг, неинтересно.

Итак, эти четыре закона связывают между собой два векторных поля E и B, электрическое поле и магнитное. Эти векторные поля — это функции, которые имеют четыре аргумента (x,y,z,t), и каждой четвёрке аргументов сопоставляют один трёхмерный вектор. Магнитное нам не очень интересно в данном случае, рассмотрим поле E(x,y,z,t). Причём не забываем, что мы интересуемся электростатикой, поэтому E постоянно во времени. Очень удобно рассматривать это векторное поле как некоторую реку, где каждой в каждой точке реки мы говорим, куда и с какой скоростью течёт вода.

Закон Фарадея говорит о том, что в случае постоянное во времени поле E (мы же говорим про электростатику) не имеет вихрей.

Как связан электростатический потенциал с электрическим полем? Очень просто: если поле E безвихревое (наш случай), то возможно создать такой ландшафт u, что покрыв его метровым слоем воды (на всех высотах!) и «отпустив» эту воду, скорость и направление течения воды породит поле E. Если умными словами, то можно найти такую скалярную функцию u, что её градиент равен полю E.

Закон Гаусса говорит следующее: возьмём маленькую область пространства. Если мы в неё не поместили заряда специально, то количество
«воды», которое затекает в эту область, равно количеству, которое вытекает. Если хочется выпендриться, то можно сказать, что дивергенция поля E равна нулю.

Напоминаю, что поле E — это производная скалярной функции u. Если её дивергенция равна нулю, то это означает, что лапласиан функции u равен нулю. Лапласиан — это умное слово для обозначения «кривизны» функции. В случае функции одной переменной лапласиан — это просто вторая производная. Вторая производная равна нулю только у постоянной или линейной функции (логично, кривизна равна нулю). В случае функции двух переменных лапласиан — это сумма двух частных производных. Если он равен нулю, то кривизна в одном направлении обязана быть аннулирована кривизной в другом направлении. То есть, чипсы разрешены:

А вот локальных минимумов (максимумов тоже) функция с нулевым лапласианом не имеет. То есть, чипсы разрешены, а холмы нет:

Представьте, что мы обмакнём проволочное колечко (хорошо изогнутое) в мыльную воду. Тогда мыльная плёнка образует поверхность с нулевым лапласианом:

Это будет так называемая минимальная поверхность. Мыльная плёнка старается уменьшить свою площадь. Логично, что если бы на ней был некий локальный максимум, то сгладив его, мы получили бы плёнку меньшей площади. Поэтому их и нет. Итак, электростатический потенциал — это своего рода минимальная поверхность, локальных максимумов (в местах, куда мы специально заряд не помещали) не имеет.

Функция 1/r имеет нулевой лапласиан в трёхмерном пространстве, а вот в двумерном нет! Если мы хотим рисовать двумерные примеры, то нам нужно решить задачу Дирихле, я о ней уже говорил в одной из своих предыдущих статей. Для 2D это будет функция -ln r.

Update: хороший комментарий chersanya, проясняющий суть магии.

Теорема Ирншоу и её следствия

Итак, возвращаясь к нашему примеру с одной свободной заряженной частицей. Потенциал электростатического поля не имеет локальных минимумов, и, как следствие, потенциальная энергия одной частицы локальных минимумов не имеет. Поэтому одна частица не может находиться в состоянии устойчивого равновесия в постоянном поле. Поздравляю вас, мы только что доказали теорему Ирншоу. Но вот как быть с более сложными системами? Как применить эту теорему к ним?

Вот очередной пример, предложенный моим начальником, который должен был опровергнуть теорему Ирншоу. Давайте зафиксируем два заряда и создадим подвижное тело, состоящее из невесомой нерастяжимой палки с зарядами на обоих концах:

Интуитивно, если мы слегка сдвинем палку влево (вправо), то один из концов приблизится к фиксированным зарядам, и они его оттолкнут, вернув палку в изначальное положение. Где же подвох? Давайте нарисуем электрстатический потенциал двух фиксированных зарядов:

Как нарисовать потенциальную энергию нашей заряженной по концам палки? Палка имеет три степени свободы (две на перемещение и одна на вращение), поэтому график будет четырёхмерным. Давайте попробуем проигнорировать вращение и разрешим палке только параллельно перемещаться. Зафиксируем точку на палке, например, её центр, будем рисовать карту потенциальной энергии палки для положения её центра. Тогда общая потенциальная энергия палки — это сумма потенциальных энергий зарядов на конце:

Итак, энергия палки имеет четыре пика (каждый из двух концов палки попадает на каждый из двух зарядов). Как и предполагалось, палка не захочет двигаться по горизонтали. Она убежит по вертикали!

Это логично, ведь из чего мы получили энергию? Мы сложили потенциальные энергии каждого заряда. Мы знаем, что потенциальная энергия каждого заряда — это функция с нулевым лапласианом. Их сумма тоже будет иметь нулевой лапласиан. То есть, потенциальная энергия любого (не только нашей палки!) заряженного тела не может иметь минимумов в постоянном электрическом поле!

Выводы

Ментальное изображение магнитных и электрических полей у людей, плотно не работавших с физикой, обманчиво. Мозг нас обманывает, рисуя картины минимумов энергии. К сожалению, это не так, и действительно создать мендосинский двигатель без опоры представляется затруднительным.

Какие могут быть лазейки? Теорема Ирншоу (если мы сделаем усилие и вообще применим её к магнитам) применима только системам неподвижных постоянных магнитов.

1. Мы можем попытаться создать динамическое магнитное поле
2. Диамагнетизм и всякие сверхпроводники также не входят в рамки теоремы Ирншоу
3. Подвижные вообще и вращающиеся в частности тела также не рассмотрены, наиболее известный пример левитрон

Так что, не всё ещё потеряно. Да, использование любой из этих вещей убьёт начисто лаконичность мендосинского двигателя, но магия свободно парящих в воздухе вещей перекроет всё!

Update:

Именно теорема Ирншоу показала невозможность существования твёрдой материи, таким образом отвергнув существовавшую модель строения атома. В итоге была построена планетарная модель атома.

Сайт про изобретения своими руками

МозгоЧины

Сайт про изобретения своими руками

Делаем парящий двигатель Мендосино своими руками

Делаем парящий двигатель Мендосино своими руками

Представляю вашему вниманию статью о том, как своими руками собрать не совсем обычный электродвигатель, а точнее двигатель Мендосино.

Двигатель состоит из вращающегося вала, который удерживается на магнитах, закрепленных друг напротив друга. Питание обеспечивают солнечные панели (установленные на вращающейся оси), что генерируют ток, который проходит через катушки ротора.

Стоит отметить, что этот двигатель не очень мощный. Вы не сможете использовать его в электромобиле. По сути – это забавная научная самоделка, которая наглядно демонстрирует принципы работы большинства электродвигателей.

Шаг 1: Материалы/инструменты

Для изготовления ротора нам понадобится:

  • Деревянный штырь диаметром 13 мм;
  • Шпон;
  • Термоклей;
  • Обмоточная проволока диаметром 0,28 мм;
  • Четыре солнечных панели «SZGD5433» (3.0V 45mA);
  • Два кольцевых магнита «RX088».
  • Доски и рейки;
  • Тонкий кусок алюминия для стены;
  • Двенадцать магнитов «RX033CS-N».

Шаг 2: Размещаем магниты на валу

За основу был взят деревянный штырь диаметром 13 мм и длиной 25 см.

Закрепим кольцевые магниты RX088 на валу.

Шаг 3:

Необходимо определить интервал между двумя основными парами магнитов.

Если магниты будут очень близко друг к другу, «плавающий магнит» будет располагаться над ними в неустойчивом положении. Если они будут слишком далеко друг от друга – магнит просто не будет держаться в воздухе.

После того, как вы определились с расстоянием (76 мм между центрами магнитов), установим дальнюю пару магнитов основы немного дальше от стены (по сравнению с магнитом на валу). Это обеспечит устойчивость, так как вал имеет тенденцию «задираться вверх».

Шаг 4: Теория «псевдо-левитации»

Теорема Ирншоу говорит о том, что отталкивающиеся магниты не стабильны. Нужна дополнительная сила, что заставит магниты парить в воздухе.

Псевдо-левитация ограничивает движение магнитов, используя некоторую привязку или своеобразный ограничитель.

Если установить параллельно оси 2 магнитных диска, то между ними возникнет карман стабильности.

Два набора магнитов заставят вал парить. При этом он будет стабильным только в одной точке – в месте контакта со стеной.

Шаг 5: Обмотка медным проводом

Изготовим ротор из шпона, соединив части термоклеем.

Начнём наматывать медный провод вокруг ротора. Сделаем десять витков, удерживая провод на одной стороне вала, а затем ещё десять в противоположную от вала сторону.

Наматывая провод, рекомендую вести счёт виткам, что бы не сбиться. Повторяем всё то же самое, на противоположной стороне, пересекая первую обмотку.

Для поделки выберем 0,28 мм экранированный провод и намотаем приблизительно 1000 витков в каждой катушке.

Шаг 6: Подключаем солнечные панели

Как только обмотка намотана, пометим провода, чтобы можно было бы отследить направление катушки и знать где какой провод. На фото показана солнечная панель с проводами, спаянными вместе. Лента нужна, чтобы предотвратить обрыв соединений во время сборки.

Скрепляем панели, как показано на рисунке. На нём показан всего один набор панелей с единственной катушкой. В катушке показано только несколько обмоток (для ясности). Добавим в двигатель второй набор панелей и катушку таким же способом.

Шаг 7:

Собраний ротор получился довольно тяжёлым, поэтому пришлось использовать сборки из трёх магнитов RX033CS-N, что располагались в четырёх точках основы.

Спасибо за внимание :-)

Рекомендуемые посты

Как установить и настроить тарелку Триколор

Зарядное устройство аккумуляторов 18650 своими руками

45 выгодных идей для бизнеса по производству на дому часть 2

7 Replies to “Делаем парящий двигатель Мендосино своими руками”

прокомментирую своё мнение по вышеперечисленному. Мендосинский мотор по соотношению видимая простота/точный подход ко всему можно сравнить с космической ракетой. На вид всё просто, но суть таится в каждой мелочи.1. как и в ракете, сначала надо было продумать как сделать ротор мотора максимально лёгким, а не брать всё, что есть под руками. 2. Положение роторного магнита со свободной стороны оси показано не правильно — роторный магнит должен быть немного правее опорного (как и у упора), иначе будет как лебедь, рак и щука — правая пара выталкивается вправо, а левая — влево. Они должны выталкивать ось в одну сторону, т.е. — вправо, в упор. 3. Выбирать кольцевые магниты в качестве опорных тоже сомнительно — отверстие в центре им ни к чему, разве только в качестве крепления. Дисковый магнит с такими же размерами будет сильнее кольцевого. 4. Конечно в статье ошибка — провод должен быть в эмалевой изоляции типа ПЭВ, ПЭТВ, ПЭЛ, а не экранированный. 5. 1000 витков провода, да ещё и 0,28 считаю перебором. Всё должно быть оптимальным — достаточно 100 — 200 витков. Учитывая напряжение элементов — это около 200 витков и проводом максимум 0,2, а то и меньше. всё это делает конструкцию тяжелее и неповоротливее. По солнечным элементам: лучше брать кристаллы с меньшим напряжением (0,5 вольта), но с большим током — эффективность элемента значительно выше, т.к. это будет монокристалл на всю площадь, а не спайка нескольких и витков, согласно закона Ома надо меньше, 150 — предел. 6. Магнитные пары опора/ось надо будет подобрать оптимально (количество в опоре и на оси). Если сила отталкивания будет малой, то ротор при работе может цеплять за основание (центральный магнит). Если сила будет превышена, ротор может выбросить из магнитного поля опорных магнитов при малейшем толчке. 7. Обратите внимание на самые дешёвые модели Мендосино на китайских сайтах — там не даром написано, что это «Солнечный» мотор, некоторые честно пишут, что от люминесцентных ламп мотор не работает. А всё потому, что это самая дешёвая модель — солнечный элемент самый маленький, магнитов на оси мало — он не сможет развить мощность достаточную для старта от слабого освещения, моделька миниатюрная, цена того и стоит. 8. Серьёзно надо отнестись к конечному действию — балансировке ротора. Ротор в затенённом помещении должен занимать произвольное положение, а не поворачиваться всегда одним боком. Если всё это соблюдено, мотор должен запускаться от света пламени свечи или фонарика мобильника как в ролике https://vk.com/public78793337?z=video-78793337_456239030%2Fe5c7f68ee53714b330%2Fpl_wall_-78793337

мвгниты покуй какие , тупоголовые вы мои нижние от винта пойдут только под углом ставить придется провод тоже покуй какой чем тоньше тем лучше, американец у которого этот долбоеб спиздил статью просто с дырками под шурупы покупал , и кстати 1000 витков это для него пусть мотает хватит 100-150 , в общем опять в школу бы вам всем ,все как всегда на этом сайте для недоучек

единственный нормальный комментарий)))

подскажите пожалуйста , по магнитам . По той маркировке, которая прописана у вас выше ничего подобрать не могу , есть какие то другие характеристики и габаритные размеры

Скажите пожалуйста , по марке магнитов которую вы указываете ничего не могу подобрать , может пропишите их габариты и характеристики

«Для поделки выберем 0,28 мм экранированный провод» какой это провод, укажи марку. :)

не «эканированный», а «эмалированный» :-)

Добавить комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Мендосинский мотор. Устройство, работа и применение

Вопрос создания вечного двигателя до сих пор открыт, ведь его суть нарушает законы физики. Одна из попыток – мендосинский мотор. Его уникальность вызывает восторг, а работа, на первый взгляд, кажется фантастической.

Проблема вечного двигателя и создание мендосинского мотора

Люди интересовались технологией создания вечного двигателя с тех самых пор, когда Этьен Ленуар собрал первый в мире двигатель внутреннего сгорания. По сей день ученые работают над теориями и концепциями, которые могут изменить ход истории. Только представьте, каким революционным будет изобретение вечной машины.

Однако, наука на данном этапе в корне отвергает такую возможность, ведь вечный двигатель противоречит основополагающим законам физики. Тем не менее ученые не оставляют идею и мир постоянно узнает о новых типах двигателей.

Наш сегодняшний герой – одни из них. Мендосинский мотор еще называют солнечным вечным двигателем. О проводах, кабелях или шлангах речь тут не идет. Незнающий человек подумает что он вращается просто так – буквально левитирующий движок! Но фантастики никакой нет. Об этом и поговорим.

Как его создали?

Мендосинский мотор увидел свет в середине девяностых годов прошлого столетия. Это заслуга изобретателя Ларри Спринга. Назван двигатель в честь округа Мендосино: там жил изобретатель. По началу прибор просто стоял на прилавке магазина Спринга, но через какое-то время стал достаточно популярным среди жителей округа. Причина – двигатель находится в постоянном вращении и «левитирует».

Оригинальный прибор содержал в конструкции ось, которая заостренными пятками опиралась на стекла. Сегодня это несколько изменили и ось в буквальном смысле парит в воздухе. Опорой ей служит одна из стен, это обеспечивает равновесие. Второй опорой служит воздух.

Все это позволяет двигателю работать бесконечно, но только в том случае, когда есть солнечная энергия.

Строение и работа двигателя Спринга

Мотор, как и практически все остальные виды электроприводов, состоит из ротора и статора. Но это отнюдь не простая машина. Статор в ней состоит из подставки с постоянным магнитом и магнитной опорой. Ротор – это каркас из диэлектрика, на котором установлены солнечные элементы.

Батареи активируется, когда на них попадают частицы света – фотоны. Они же являются причиной, по которой батарейки начинают вырабатывать электроток. Он поступает к катушкам (они намотаны на ротор). Когда электрический ток проходит через окружающие якорь катушки, возникает некое магнитное поле. Оно взаимодействует с полем в статоре (оно появляется благодаря постоянному магниту), из-за чего двигатель приходит во вращение.

Прибор совсем небольшой, так что требует небольшой мощности, чтобы якорь начал быстрое вращение. Но вот чтобы его применение было возможным в промышленности такой мощности не хватит.

Якорь с прямоугольным сечением, расположенный на металлическом валу, устанавливают в горизонтальном положении. Благодаря этому можно организованно размещать элементы. Кольцевые магниты ставят на концы вала. Это из является причиной так называемой левитации. Трение при этом незначительное.

В наиболее распространенной модели двигателя Спринга солнечные элементы расположены в форме восьмиугольника, она получила название Octagon.

Когда двигатель вращается, можно наблюдать явление, во время которого магниты вала находятся точно над подставками. Это позволяет якорю работать в воздушном пространстве. В некоторых моделях есть стеклянная, металлическая или деревянная стенка. Она не дает валу сместиться в одну из сторон.

Что принципа работы мендосинского мотора, то происходит все с помощью выталкивания силой тока проводника на катушках. По причине того, что подача электротока на них поочередная, выталкивание тоже носит поочередный характер. По сути говоря, электродвигатель Спринга – это бесколлекторный маломощный магнитный левитационный солнечный электромотор.

Устройство Спринга необычное, чем привлекает внимание, да и собирается просто даже своими руками. Но вот дороговизна, связанная с установкой больших солнечных батарей для увеличения мощности сильно ограничивает применение движка. К тому же, с увеличенной мощностью, они будут сильно уступать тем же трехфазным агрегатам. Поэтому его массовое применение и изготовление невыгодно во всех смыслах.

Мендосинский мотор: собираем своими руками

Интернет просто кишит инструкциями и проектами, которые рассказывают, как собрать мендосинский движок своими руками. Если желание есть, сделать это совсем не трудно. Если заморочки – это не для вас, проще будет купить набор-конструктор, где в подробностях описан и проиллюстрирован каждый этап: от начала сборки до схемы подключения. Его сборка настолько не вызывает затруднений, что конструктор станет вполне хорошим подарком для ребенка.

Ниже приведен список того, что вам понадобиться для полностью самостоятельной работы над электродвигателем:

  • Несколько досок и реек, шпон.
  • Штырь из дерева (его диаметр должен быть строго 13 мм).
  • Клей на специальной основе.
  • Проволока, диаметр которой примерно 0,3 мм (от тридцати метров).
  • Солнечные элементы (4 штуки).
  • Пара магнитов в виде колец.
  • Магниты для опоры.
  • Несколько статорных магнитов.Магниты для статора.
  1. Разложите кольцевые магниты на валу в виде деревянного штыря (25 сантиметров). При этом магнит, который «плавает» нужно устанавливать устойчиво. Пара должна быть на некотором расстоянии от стены. Это обеспечить стабильное парение в воздухе.
  2. Соберите ротор. Для этого нужен шпон. Обмотайте его проволокой: десять раз влево и 10 раз вправо.
  3. Теперь можно подсоединять солнечные элементы. Их крепят к основанию так, что образовывается некий квадрат.
  4. Теперь ротор нужно разместить сверху той конструкции, что вы собирали в первом пункте. Вся панель должна быть направлена к лучам солнца. После этого двигатель начнет вращаться сам.

Поздравляем! Вы только что собрали мендосинский мотор.

Мендосинский мотор. Виды и устройство. Работа и применение

Технология вечного двигателя была интересна во все времена. Именно поэтому многие ученые, в том числе обычные люди пытаются решить вопрос его создания. Считается, что создание вечного двигателя произведет мировую революцию и сделает его создателя известным и богатым человеком. Но необходимо учитывать, что наукой на данный момент отвергается возможность его разработки, ведь придется нарушить физические законы. В сети постоянно появляются подобного рода двигатели, но до сих пор решить данную проблему так и не удалось.

Одним из таких двигателей является мендосинский мотор. Данное изобретение часто называют солнечным вечным двигателем. У него нет проводов, шлангов или иных кабелей, через которые подводится питание. И если не знать, как он работает, то этот движок можно назвать фантастическим. Он может вращаться просто так и при этом находиться в левитирующем состоянии. Но не все так просто.

Мендосинский мотор появился в 1994 году благодаря стараниям американца Ларри Спринга. Свое название двигатель получил благодаря окрестности Мендосино, которая находится на побережье Калифорнии. Долгий период времени данный агрегат располагался в магазине Лари. Спустя некоторое время он стала пользоваться большой популярностью среди местных жителей. Объяснялось это просто – ротор крутился без остановки, при этом находился практически в подвешенном состоянии.

В уникальном устройстве движка Спринга ось опиралась на стекла благодаря заостренным пяткам. Однако в современных конструкциях несколько изменилась. Сегодня ось буквально левитирует. С одной стороны ось опирается только о воздушное пространство. Только с другой стороны ось ротора опирается о стену, чтобы обеспечивалось равновесное положение. Подобная конструкция дает возможность устройству действовать бесконечно долго, но при соблюдении одного условия — это наличие солнечной энергии.

Устройство

Мендосинский мотор, как и большая часть электродвигателей, включает в свою структуру ротор и статор. Однако по своей сути агрегат не является стандартным движком. В данном случае в качестве статора выступает подставка, которая имеет постоянный магнит, а также магнитную опору. Ротор же выполнен в виде каркаса из диэлектрика с комплектом солнечных элементов.

Активация батареек происходит в момент падения на них фотонов солнца. Благодаря этому батареи начинают создавать электрический ток. Этот ток направляется на катушки, которые наматываются на ротор. При прохождении электротока через катушки, которые окружают ротор, появляется магнитное поле. Благодаря взаимодействию данного поля со статорным полем, то есть возникающим от постоянного магнита, ротор начинает вращаться.

Для небольшого устройства требуется всего лишь несколько ватт мощности, что позволяет ротору вращаться довольно быстро. Однако для промышленных агрегатов нескольких ватт мощности будет маловато, потребуются солнечные элементы на порядок больше.

Ротор, который располагается на валу из металла, обладает прямоугольным сечением и устанавливается горизонтально. В результате это позволяет планомерно размещать солнечные батареи. На концах вала ставятся магниты кольцевого вида. Такое устройство с боковым расположением магнитов обеспечивает левитирование ротора. В то же время трение здесь почти отсутствует.

Во время работы наблюдается состояние, когда магниты на валу точно располагаются над магнитными подставками, что дает ротору вращаться в воздухе без какого-либо взаимодействия. В ряде моделей на одной из сторон вала может располагаться стенка из стекла, дерева или металла. Это делается для того, чтобы вал не имел возможности смещаться в сторону.

Принцип работы
Мендосинский мотор имеет следующий принцип работы:
  • Ротор обладает прямоугольной формой, на каждой стороне которой располагается своя солнечная батарейка. Когда фотоны света направляются на одну из солнечных элементов, размещенных на роторе, происходит генерация электротока.
  • Электроток идет в обмотку ротора, находящуюся над магнитом статора. В результате появления электротока в обмотке, образуется магнитное поле, вследствие чего ротор начинает отталкиваться данной обмоткой от магнита статора.
  • Далее свет падает на следующую солнечную панель, благодаря чему электроток действуют на следующую обмотку. Образуется магнитное поле, которое также приводит в движение ротор. То есть наблюдается постоянное перемещение: свет появляется на одной панели, идет генерация электротока, происходит возбуждение обмотки и наблюдается вращение ротора. И так периодически. И так пока на панели падает необходимое количество света солнца, будет вращаться движок.
  • Подвеска ротора выполняется с использованием постоянных магнитов с целью получения минимального коэффициента трения. Такой подход вызван тем что создается весьма небольшая мощность движка. Это лишает возможности преодолевать существенной больший коэффициент трения. В то же время ось ротора может подпираться стенкой, дабы обеспечить дополнительную устойчивость, а также равновесное состояние. В подобном состоянии агрегат способен функционировать бесконечно долго, единственным условиям является то, что установка получает постоянно небольшой приток солнечной энергии.

Если говорить точно, то в данной установке происходит выталкивание проводников катушек благодаря силе тока. Так как на катушки ток подается поочередно, то и их выталкивание осуществляется поочередно. В результате мендосинский мотор можно назвать бесколлекторным магнитно-левитационным солнечным двигателем, который обладает малой мощностью.

Применение

На данный момент мотор не является запатентованным. Основная причина заключается в том, что у него нет полезного применения. Такое устройство не сможет раскрутить генератор, чтобы было можно полноценно вырабатывать электрический ток. В теории можно было быть создать сотни и тысячи таких устройств, чтобы они генерировали электрический ток. Однако на практике это будет невероятно дорого и нерентабельно. Гораздо проще на той же площади установить солнечные панели для выработки электрического тока. Будет гораздо проще и эффективнее.

На мотор можно навесить лопасти вентилятора, чтобы они вращались и охлаждали помещение. Но здесь также имеются ограничения. Повесить можно будет лишь декоративные лопасти, которые будут создавать едва заметный поток воздуха. На текущий момент времени вся ценность устройства кроется в его лаконичности, эстетичности, необычности и возможности левитировать. Поэтому сегодня данное устройство продается китайцами в качестве конструктора для учебных целей и готового изделия в качестве необычного предмета.

Плюсы и минусы
К достоинствам можно отнести:
  • Необычность.
  • Эффект левитации.
  • Альтернативный источник энергии, но на данный момент не нашедший применения.
  • Простота исполнения.
  • Декоративность.
К недостаткам можно отнести:
  • Отсутствие полезного применения в промышленности.
  • Достаточная дороговизна.
Самодельный мендосинский мотор

В интернете полно инструкций и рекомендаций, при помощи которых при должном желании можно собрать собственный мендосинский мотор. Если не хочется сильно заморачиваться, то можно приобрести готовый китайский конструктор для сборки. Такой настольный конструктор вполне можно приобрести в качестве подарка ребенку.

Для начала нужно будет подготовить материалы и инструменты. В качестве материалов нужно взять:
  • Шпон, доски и рейки.
  • Деревянный штырь диаметром 13 мм.
  • Специальный клей.
  • Обмоточную проволоку диаметром 0,28 или 0,3 мм длиной минимум 30 метров.
  • Четыре специальные солнечные панели.
  • Два кольцевых магнита.
  • Опорные магниты.
  • Магниты для статора.

Для начала следует разложить магниты на валу. В качестве основания берется деревянный штырь длиной 25 см. кольцевые магниты закрепляются на валу. Следует подобрать интервал между магнитами, чтобы «плавающий» магнит находился в устойчивом положении, то есть, чтобы он удерживался в воздухе. Определив расстояние, производится монтаж второй пары магнитов. При этом магниты должны несколько отстоять от стены, чтобы была стабильность левитации. Тем не менее, стабильность будет обеспечиваться в точке контакта со стеной.

Далее нужно собрать ротор, который выполняется из шпона. Его нужно обмотать медным проводом. Делается 10 витков в одну сторону, потом 10 — в другую сторону. Такие же действия повторяются при пересечении первичной обмотки. Затем необходимо подсоединить солнечные панели. Они крепятся на основании таким образом, чтобы образовался своеобразный квадрат. Панели соединяются с обмоткой ротора. Осталось поместить ротор поверх собранной конструкции с магнитами и направить на панель солнечный свет. Полученный мендосинский мотор должен начать вращаться.

Мендосинский мотор своими руками: секреты американского Кулибина

Дата публикации: 6 сентября 2019

  • Собираем мотор Мендосино своими руками: детальное рассмотрение конструкции
  • Материалы, необходимые для сборки двигателя Мендосино своими руками
  • Мендосинский мотор своими руками: изготовление во всех подробностях

В 1994 году все жители округа Мендосино на калифорнийском побережье наперебой обсуждали изобретение местного умельца Ларри Спринга. Небольшой мотор, подвешенный в воздухе, удивительным образом вращался сам собой и не требовал подключения к сети. Стоя на подоконнике небольшого магазинчика, загадочный движок неизменно становился предметом пристального внимания детей и взрослых. Попытки разгадать тайну мастера не увенчались успехом, пока сам Ларри не признался самым настойчивым посетителям, какой секрет он положил в основу своего изобретения.

Все оказалось очень просто. Умение подогнать законы физики друг под друга и немного смекалки позволили Спрингу сконструировать небольшой двигатель, основными элементами которого являются ротор и статор – все, как у «настоящих» моторов. Однако здесь и кроется основной секрет. В роли статора используется подставка с постоянным магнитом и магнитной опорой. А роль ротора выполняет диэлектрический каркас с комплектом солнечных батарей, смонтированных поверх вращающихся катушек.

Принцип работы двигателя основан на вращении ротора под воздействием магнитных полей, возникающих за счет прохождения электрического тока по катушкам устройства. Необходимый заряд поступает на мотор благодаря работе солнечных панелей. Получая питание по очереди, катушки за счет силы Ампера «выталкиваются» со стороны возникающего магнитного поля. Но, поскольку они зафиксированы на магнитных опорах, запускается процесс вращения. Именно так действует любой магнитно-левитационный мотор небольшой мощности, к которым относится двигатель Мендосино.

Собираем мотор Мендосино своими руками: детальное рассмотрение конструкции

Секрет американского изобретателя открыл возможность тысячам домашних умельцев сконструировать аналогичное устройство у себя дома, чтобы впечатлить родных и удивить любителей загадок природы. Однако прежде чем приниматься за работу, стоит рассмотреть устройство в деталях. На счету здесь каждый сантиметр – важно, чтобы все элементы находились на своем месте и взаимодействовали строго в рамках физических законов.

Ротор движка Мендосино имеет квадратное сечение и располагается в устройстве горизонтально. Такое решение позволяет расположить на его поверхности солнечные панели. На концах вала ротора закреплены постоянные кольцевые магниты. Благодаря созданному ими магнитному полю ротор запускается в движение, которое неспособна остановить даже сила взаимного трения металлических элементов.

Чтобы удержать ротор в подвешенном состоянии, магнитные кольца валов располагаются прямо над магнитными подставками. Еще один магнит под ротором необходим для создания магнитного поля статора, которое дает «старт» вращению ротора.

При попадании солнечного света на одну из солнечных панелей генерируется электрический ток. Он направляется на обмотку ротора, которая находится у магнита прямо под осью. Создается магнитное поле соответствующего полюса ротора, и последний начинает вращение, отталкиваясь от магнитного поля статора. Солнечный свет поочередно попадает на каждую из солнечных батарей по четырем сторонам оси, запуская аналогичный процесс в отношении каждой из обмоток катушек. Это обеспечивает постоянное вращение ротора в его «подвешенном» состоянии. Устройство будет исправно работать при наличии интенсивного или среднего светового потока.

И последний секрет, о котором нужно знать перед началом изготовления и сборки мендосинского мотора по схеме. Постоянные магниты в подвеске ротора – обязательный элемент конструкции, благодаря которому удается преодолеть возникающую силу трения. В противном случае мощности движка окажется недостаточно, и вращение прекратится уже после первых оборотов.

Материалы, необходимые для сборки двигателя Мендосино своими руками

Для работы потребуется следующий набор материалов и инструментов:

  • Деревянный штырь диаметром чуть более 10 мм;
  • Термоклей;
  • Шпон для изготовления ротора;
  • Проволока для намотки катушек 0,28 мм в диаметре;
  • Два кольцевых магнита типа RX088;
  • Несколько реек и досок для основы и опор;
  • Алюминий для стенки;
  • Двенадцать магнитов типа RX033CS-N.

Выбор в пользу указанных моделей магнитов не случаен. Они протестированы на практике и лучше других подходят для мендосинского движка, гарантируя его работоспособность.

Мендосинский мотор своими руками: изготовление во всех подробностях

Последовательность работы выглядит следующим образом:

  • В качестве вала выбран деревянный штырь около 25 см длиной. На его концах необходимо закрепить кольцевые магниты RX088.
  • Рассчитывается интервал между центрами пар рабочих магнитов. Слишком большое расстояние не удержит движок на весу, тогда как маленький промежуток приведет к нестабильности положения основного плавающего магнита. Для конструкции в рамках указанных выше параметров магниты стоит расположить на расстоянии около 75 мм между центральными точками.
  • Чтобы вал не задирался вверх во время движения под действием силы вращения, дальнюю пару магнитов следует установить чуть дальше от стены относительно магнита на валу. На этом этапе сборки можно поэкспериментировать, чтобы найти оптимальную точку фиксации.
  • Чтобы обеспечить стабильность вращающихся магнитов, параллельно оси укладывают два магнитных диска. Взаимодействие их магнитных полей обеспечит устойчивое положение вращающегося элемента.
  • Из шпона изготавливается конструкция ротора. Отдельные элементы склеиваются с помощью термоклея.
  • После того как детали подсохнут, можно приступать к намотке катушек. Десять витков делают на одной стороне вала, затем десять витков — на противоположной. Аналогичным образом наматывают витки на каждой из двух оставшихся поверхностей. Число витков в каждой катушке должно составлять около 1000. После намотки провода каждой катушки помечают, чтобы отследить направление намотки.
  • Теперь необходимо подключить солнечные панели – по одной на каждую катушку.

Собранный своими руками двигатель Мендосино можно использовать как наглядную модель для демонстрации принципа действия любого мотора. Остается только выбрать для него подходящее место с учетом качества естественного освещения.

Мендосинский мотор. Устройство и принцип работы, особенности использования.

Мендосинский 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.

Современный мендосинский мотор

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.

Ларри Спринг

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.

Мендосинский мотор на магнитной левитации

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.

Вот на этом видео крайне подробно описан (на русском языке) принцип работы:

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».

Солнечный мендосинский мотор

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.

Читайте также:
Креативные идеи квартиры без штор
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: