PL206849B1 - Silnik unipolarny - Google Patents

Silnik unipolarny Download PDF

Info

Publication number
PL206849B1
PL206849B1 PL380778A PL38077806A PL206849B1 PL 206849 B1 PL206849 B1 PL 206849B1 PL 380778 A PL380778 A PL 380778A PL 38077806 A PL38077806 A PL 38077806A PL 206849 B1 PL206849 B1 PL 206849B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
electrolyte
rotor
vessel
rod
engine
Prior art date
Application number
PL380778A
Other languages
English (en)
Other versions
PL380778A1 (pl
Inventor
law Bednarek Stanis
Original Assignee
Uniwersytet Lódzki
Filing date
Publication date
Application filed by Uniwersytet Lódzki filed Critical Uniwersytet Lódzki
Priority to PL380778A priority Critical patent/PL206849B1/pl
Publication of PL380778A1 publication Critical patent/PL380778A1/pl
Publication of PL206849B1 publication Critical patent/PL206849B1/pl

Links

Description

Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest silnik unipolarny, przetwarzajacy energi e elektryczn a na energi e mechaniczn a ruchu obrotowego, maj acy zastosowanie w technice jako podzespó l nap edowy oraz w pracowniach fizycznych, zw laszcza studenckich i szkolnych, do demonstracji w la sciwo sci pola ma- gnetycznego. Znany silnik unipolarny opisany jest w ksi azce Szczepana Szczeniowskiego, pt. „Fizyka do- swiadczalna, cz. III, elektryczno sc i magnetyzm”, wydanej przez Pa nstwowe Wydawnictwo Naukowe w Warszawie w 1966 r. Silnik ten sk lada si e z d lugiego, pionowego, przewodz acego magnesu, zako n- czonego w górnej cz esci wg lebieniem wype lnionym rt eci a. Wokó l magnesu, w po lowie jego wysoko- sci, znajduje si e rynienka w kszta lcie okr egu równie z wype lniona rt ecia. W górnej cz esci silnika znaj- duje si e ramka wykonana z przewodnika, której ko nce dotykaj a powierzchni rt eci w rynience, a srod- kowa cz esc ramki zaopatrzona w ostrze opiera si e na rt eci wype lniaj acej wg lebienie magnesu. Dolny koniec magnesu oraz rynienka przy laczone s a do zród la pr adu sta lego. Dzia lanie tego silnika jest nast epuj ace: poziome odcinki ramki znajduj a si e w polu magnetycznym wytwarzanym przez magnes. Pole to ma sk ladow a pionow a, prostopad la do poziomych odcinków ramki. W odcinkach tych p lyn a pr ady elektryczne, skierowane w przeciwne strony. W wyniku tego, na poziome odcinki ramki dzia laj a przeciwnie zwrócone si ly elektrodynamiczne o równych warto sciach, tworz ace pary si l, których mo- ment wprawia ramk e w ruch obrotowy. W tej samej ksi azce Szczepana Szczeniowskiego opisany jest równie z znany silnik unipolarny nazywany ko lem Barlowa. Silnik ten sk lada si e z tarczy w kszta lcie ko la wykonanej z nieferromagne- tycznego przewodnika i mog acej obraca c si e w p laszczy znie pionowej dzieki u lozyskowaniu na po- ziomej osi. O s tarczy przechodzi przez otwory w przewodz acych wspornikach umieszczonych od do lu tarczy a najni zej po lo zony jej fragment zanurzony jest w metalowym naczy nku wype lnionym rt ecia. Wsporniki oraz naczy nko podlaczone s a do zród la pr adu sta lego. Jednocze snie dolna po lowa tarczy znajduje si e w polu magnetycznym, wytwarzanym przez magnes podkowiasty i skierowanym prosto- padle do p laszczyzny tarczy. Dzia lanie tego silnika jest nast epuj ace: przez fragment tarczy znajduj acy sie mi edzy jej osi a a brzegiem przep lywa pr ad elektryczny. Pr ad ten p lynie wzd luz promienia tarczy. Jednocze snie wspomniany fragment tarczy znajduje si e w skierowanym prostopadle do p lyn acego pr adu polu magnetycznym. W wyniku tego na tarcz e dzia la si la elektrodynamiczna skierowana stycz- nie do tarczy i prostopad la do jej promienia. Si la ta daje moment wprawiaj acy tarcz e w ruch obrotowy. Tak ze znany silnik unipolarny opisany jest w ksiazce Tadeusza Dry nskiego, pt. „Do swiadczenia pokazowe z fizyki”, wydanej przez Pa nstwowe Wydawnictwo Naukowe w Warszawie w 1966 r. Silnik ten sk lada si e z umieszczonej pionowo cylindrycznej cewki bez rdzenia, nawini etej na karkasie, które- go górny ko lnierz posiada rynienk e w kszta lcie pier scienia wype lnion a rt ecia. Nad cewk a zawieszony jest nieferromagnetyczny, przewodz acy pr et, mog acy obraca c si e wokó l górnego ko nca, za który jest on zawieszony, natomiast dolny koniec pr eta dotyka powierzchni rt eci znajduj acej si e w rynience. Górny koniec pr eta oraz rt ec znajduj aca si e w rynience przy laczone s a do zród la pr adu sta lego. Rów- nie z do zród la pr adu sta lego przy laczone s a ko nce cylindrycznej cewki. Dzia lanie tego silnika jest nast epuj ace: przep lywaj acy przez cewk e pr ad elektryczny powoduje, ze cewka wytwarza wokó l siebie pole magnetyczne. W tym polu magnetycznym znajduje si e zawieszony nad cewk a przewodz acy pr et, przez który przep lywa pr ad elektryczny. Wytwarzane pole magnetyczne ma symetri e osiow a i sk lado- w a prostopad la do kierunku pr eta. W wyniku tego na pr et dzia la si la elektrodynamiczna, której wektor le zy w p laszczy znie poziomej i jest skierowany prostopadle do kierunku pr eta. Si la ta daje moment wprawiaj acy pr et w ruch obrotowy po powierzchni bocznej sto zka. Równie z w tej samej ksiazce Tade- usza Dry nskiego opisany jest silnik unipolarny zwany ko lem Barlowa, taki sam jak w ksi azce Szcze- pana Szczeniowskiego z t a ró znic a, ze wsporniki osi tarczy znajduj a si e u góry. Inny, znany silnik unipolarny opisany jest w ksi azce autorstwa Richarda Manliffe Suttona, pt. „Demonstration Experiment In Physics”, wydanej przez wydawnictwo Mc Graw-Hill Company Inc. w Nowym Yorku i Londynie w 1938 r. Silnik ten sk lada si e z dwóch d lugich, pr etowych magnesów, zwróconych do siebie biegunami jednoimiennymi i ustawionych równolegle. W po lowie d lugo sci ma- gnesy te polaczone s a przewodz ac a, nieferromagnetyczn a tarcz a, w taki sposób, ze uk lad przypomi- na swoim kszta ltem liter e H. W srodku tarczy od góry przywi azana jest ni c przeznaczona do zawie- szenia uk ladu. Równie z w srodku tarczy od do lu przymocowane zosta lo metalowe ostrze zanurzone w naczy nku z rt eci a. Naczy nko to wykonano na górnym ko ncu nieferromagnetycznego, przewodz ace- go i pionowo ustawionego pr eta, umieszczonego w osi uk ladu. Do brzegu tarczy oraz do dolnej czesciPL 206 849 B1 3 pionowego pr eta przy laczono zród la zasilania pr adu sta lego, przy czym przy laczenie do brzegu tarczy wykonane zosta lo za pomoc a sprezystego kontaktu slizgowego. Dzia lanie silnika jest nast epuj ace: Pr ad elektryczny przep lywaj ac przez pionowy pr et wytwarza wokó l niego pole magnetyczne. Linie tego pola maj a kszta lt okr egów wspó lsrodkowych z pr etem. W polu tym znajduj a si e dolne bieguny magnesów, które zaczynaj a si e porusza c wzd lu z linii pola. Poruszaj ace si e magnesy daj a moment si ly wprawiaj acy wirnik silnika w ruch obrotowy. Jeszcze inny, znany model silnika unipolarnego ujawniony zosta l w ksi azce autorstwa G,D. Fre- iera i F. J. Andersena, pt. „A Demonstration Handbook for Physics”, wydanej przez American Associa- tion of Physics Teachers w College Park w 1996 r. Silnik ten sk lada si e z silnego magnesu sta lego w kszta lcie podkowy, wytwarzaj acego pole magnetyczne, którego linie skierowane s a poziomo. W polu tym znajduje si e wspornik wykonany z materia lu nie przewodz acego pr adu elektrycznego i posiadaj acy dwie miseczki wype lnione rt ecia. Do powierzchni rt eci w miseczkach dotykaj a ko nce nieferromagnetycznego drutu w kszta lcie odwróconej litery U. Zasada dzia lania tego silnika jest na- st epuj aca: po przy lo zeniu napi ecia sta lego do miseczek z rt ecia przez przewodnik p lynie pr ad elek- tryczny. Poniewa z przewodnik znajduje si e skierowanym prostopadle do niego polu magnetycznym, to dzia la na niego si la elektrodynamiczna skierowana pionowo w gór e. Si la ta powoduje wynurzenie ko nców przewodnika z rt eci i przerwanie obwodu. Wtedy przewodnik pod w lasnym ci ezarem opada i odzyskuje kontakt z rt eci a w miseczkach. Powoduje to zamkni ecie obwodu i powtórzenie opisanych procesów, w wyniku których przewodnik wykonuje ostatecznie ruch drgaj acy w p laszczy znie pionowej. Wszystkie, znane z wymienionych w stanie techniki silniki unipolarne maj a to, ze do zapewnie- nia kontaktu elektrycznego mi edzy poruszaj acymi si e elementami wymagaj a stosowania rt eci, która jak wiadomo, jest substancj a toksyczn a. Istota rozwi azania wed lug wynalazku polega na tym, ze silnik unipolarny sk lada si e z wirnika w postaci poziomej belki, zaopatrzonej od do lu w sto zkowe gniazdo, stanowi ace lo zysko do podparcia wirnika na pionowym, równie z sto zkowo zako nczonym, pr ecie, a do belki od do lu przymocowane s a dwa magnesy pr etowe umieszczone wzd luz belki i zwrócone ku sobie biegunami jednoimiennymi za s od góry belka zaopatrzona jest w pionowy wa lek, s luzacy do wyprowadzenia nap edu na zewn atrz silnika, przy czym belka, pr et i wa lek wykonane s a z materia lu nieferromagnetycznego i odpornego na korozj e. Z kolei wirnik zanurzony jest w elektrolicie - korzystnie w wodnym roztworze kwasu siarkowe- go H 2 SO 4 lub chlorku sodowego NaCl o st ezeniu ok. 30%, i ten elektrolit wype lnia szklane, cylindrycz- ne naczynie, na którego dnie umieszczono p lask a ko low a elektrod e z przymocowanym w srodku pr e- tem, wspieraj acym wirnik. Podobn a elektrod a dotykaj ac a elektrolitu zamkni eto naczynie od góry z t a ró znic a, ze górna elektroda ma srodkowy otwór, przez który przechodzi wa lek do wyprowadzenia na- p edu oraz kilka mniejszych otworków przez, które uchodz a gazy wytwarzane podczas przep lywu pr a- du przez elektrolit ponadto do elektrod przy lozone jest sta le napi ecie za pomoc a przewodów, z któ- rych przewód przy laczony do dolnej elektrody przechodzi przez uszczelniony otwór w pobli zu dna naczynia. Zasada dzia lania silnika unipolarnego wed lug wynalazku polega na tym, ze przep lywaj acy w kierunku pionowym przez elektrolit pr ad elektryczny wytwarza wewn atrz elektrolitu pole magnetycz- ne, którego linie si l maj a kszta lt wspó losiowych okr egów a warto sc indukcji tego pola jest wprost pro- porcjonalna do odleg lo sci od osi naczynia, dlatego w takim polu dzia laj a si ly na bieguny magnetyczne, przy czym si ly dzia laj ace na bieguny le zace dalej od osi s a wi eksze i si ly te daj a moment decyduj acy o kierunku obrotu wirnika, który mo ze by c zmieniany przez zmian e kierunku pr adu przep lywaj acego przez elektrolit. Zaletami rozwi azania wed lug wynalazku s a prostota konstrukcji, brak rucomyckontaktów i nie- zawodno sc dzia lania silnika oraz wyeliminowanie naczy n z toksyczn a rt eci a. Przedmiot wynalazku pokazany jest w przyk ladzie wykonania na rysunku, na którym przedsta- wiono silnik w przekroju osiowym p laszczyzn a pionow a. Silnik unipolarny wed lug wynalazku sk lada si e z wirnika w postaci poziomej belki 1, zapatrzonej od do lu w sto zkowe gniazdo 2, stanowi ace lo zysko do podparcia wirnika na pionowym, równie z sto z- kowo zako nczonym, pr ecie 3. Do belki 1 od do lu przymocowane s a dwa magnesy pr etowe 4, umiesz- czone wzd lu z belki i 1 zwrócone ku sobie biegunami jednoimiennymi. Od góry belka 1 zaopatrzona jest w pionowy wa lek 5, s luzacy do wyprowadzenia nap edu na zewn atrz silnika, przy czym belka 1, pr et 3 i wa lek 5 wykonane s a z materia lu nieferromagnetycznego i odpornego na korozj e. Z kolei wir- nik zanurzony jest w elektrolicie 6 - korzystnie w wodnym roztworze kwasu siarkowego H 2 SO 4 lub chlorku sodowego NaCl o st ezeniu ok. 30%, i ten elektrolit wype lnia szklane, cylindryczne naczynie 7, naPL 206 849 B1 4 którego dnie umieszczono p lask a ko low a elektrod e 8 z przymocowanym w srodku pr etem 3, wspiera- jacym wirnik. Podobn a elektrod e 9, dotykaj ac a elektrolitu zamkni eto naczynie od góry, z t a ró znic a, ze górna elektroda ma srodkowy otwór, przez który przechodzi wa lek 5 do wyprowadzenia nap edu oraz kilka mniejszych otworków 10 przez, które uchodz a gazy wytwarzane podczas przep lywu pr adu przez elektrolit. Ponadto do elektrod 8 i 9 przy lo zone jest sta le napi ecie za pomoc a przewodów 11 i 12, z których przewód 11 przylaczony do dolnej elektrody 8 przechodzi przez uszczelniony otwór w pobli zu dna naczynia 7. Zasada dzia lania silnika unipolarnego wed lug wynalazku polega na tym, ze przep lywaj acy w kierunku pionowym przez elektrolit 6 pr ad elektryczny wytwarza wewn atrz elektrolitu pole magne- tyczne, którego linie si l maj a kszta lt wspó losiowych okr egów a warto sc indukcji tego pola jest wprost proporcjonalna do odleg lo sci od osi naczynia 7, dlatego w takim polu dzia laj a si ly na bieguny magne- tyczne, przy czym si ly dzia laj ace na bieguny lezace dalej od osi s a wi eksze i si ly te daj a moment de- cyduj acy o kierunku obrotu wirnika, który mo ze by c zmieniany przez zmian e kierunku pr adu przep ly- waj acego przez elektrolit. PL

Claims (1)

1. Zastrze zenie patentowe Silnik unipolarny z dwoma magnesami pr etowymi, znamienny tym, ze sk lada si e z wirnika w postaci poziomej belki (1), zapatrzonej od do lu w sto zkowe gniazdo (2), stanowi ace lo zysko do pod- parcia wirnika na pionowym, równie z sto zkowo zako nczonym, pr ecie (3), a do belki od do lu przymo- cowane s a dwa magnesy pr etowe (4), umieszczone wzd lu z belki i zwrócone ku sobie biegunami jed- noimiennymi, za s od góry belka zaopatrzona jest w pionowy wa lek (5), s luzacy do wyprowadzenia nap edu na zewn atrz silnika, przy czym belka (1), pr et (3) i wa lek (5) wykonane s a z materia lu niefer- romagnetycznego i odpornego na korozj e, za s z kolei wirnik zanurzony jest w elektrolicie (6), korzyst- nie w wodnym roztworze kwasu siarkowego H 2 SO 4 lub chlorku sodowego NaCl o st ezeniu ok. 30%, i ten elektrolit wype lnia szklane, cylindryczne naczynie (7), na którego dnie umieszczono p lask a ko lo- w a elektrod e (8) z przymocowanym w srodku pr etem (3) wspieraj acym wirnik, natomiast naczynie (7) od góry zamkni ete jest elektrod a ko low a (9), dotykaj ac a elektrolitu, przy czym górna elektroda (9) ma srodkowy otwór, przez który przechodzi wa lek (5) do wyprowadzenia nap edu oraz kilka mniejszych otworków (10) przez, które uchodz a gazy wytwarzane podczas przep lywu pr adu przez elektrolit, a ponadto do elektrod (8) i (9) przy lozone jest sta le napi ecie za pomoc a przewodów (11) i (12), z któ- rych przewód (11), przy laczony do dolnej elektrody (8) przechodzi przez uszczelniony otwór w pobli zu dna naczynia (7).PL 206 849 B1 5 RysunekPL 206 849 B1 6 Departament Wydawnictw UP RP Cena 2,00 z l. PL
PL380778A 2006-10-06 Silnik unipolarny PL206849B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL380778A PL206849B1 (pl) 2006-10-06 Silnik unipolarny

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL380778A PL206849B1 (pl) 2006-10-06 Silnik unipolarny

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL380778A1 PL380778A1 (pl) 2008-04-14
PL206849B1 true PL206849B1 (pl) 2010-09-30

Family

ID=

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4201635A (en) Method and apparatus for carrying out an electrolysis process
Kaya et al. Investigation of alkaline water electrolysis performance for different cost effective electrodes under magnetic field
KR20130081219A (ko) 진자 운동의 댐핑을 위한 장치 및 이 장치를 이용하는 방법
AU2015234864B2 (en) Device for stirring molten metal and device for transferring molten metal
PL206849B1 (pl) Silnik unipolarny
CN104330411B (zh) 一种动态观测模拟电渣重熔过程熔滴行为的装置及方法
CN101258376A (zh) 带搅拌装置的熔解炉以及熔解炉用搅拌装置
Mutschke et al. Comment on “magnetic structuring of electrodeposits”
Jiang et al. Propulsion of copper microswimmers in folded fluid channels by bipolar electrochemistry
BRPI0614020A2 (pt) método e dispositivo para extrair um metal de uma escória contendo o metal
CN203965383U (zh) 一种电化学电解池
US628457A (en) Device for producing electric currents at sea by the action of waves.
Lozon et al. Chemically‐Driven Autonomous Janus Electromagnets as Magnetotactic Swimmers
JP2006349293A (ja) 攪拌装置付溶解炉及び溶解炉用攪拌装置
SU1260412A1 (ru) Катодна секци алюминиевого электролизера
Mohanta et al. Hydrodynamic and mass transport phenomena in a multiple-electrode magnetoelectrolytic cell
CN207924976U (zh) 一种应用于物理实验教学的旋转式安培力演示仪
CN206515431U (zh) 一种绝缘油纸老化试验容器
US20260022471A1 (en) Water electrolysis system and method
CN108275650A (zh) 一种磁性微纳机器人的磁场控制方法
CN119229725B (zh) 一种模拟电炉钢液在电磁效应下运动的水模型实验方法
Frary Rapid Analysis by Electrolysis Without Rotating Electrodes.
Krogstad et al. Effect of a uniform magnetic field on corrosion of Ni-Al bronze in 3.5 wt% NaCl
CN201425805Y (zh) 安培力实验装置
PL245408B1 (pl) Silnik magnetohydrodynamiczny