PL236505B1 - Silnik jednobiegunowy - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest silnik jednobiegunowy, mający zastosowanie do napędu urządzeń o małym poborze mocy oraz do celów badawczych w laboratoriach fizycznych. Silnik jednobiegunowy ma prostokątną podstawę (1), wykonaną z materiału elektroizolacyjnego z przymocowanymi do jej przeciwległych boków dwoma wspornikami (2) wykonanymi z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, zaopatrzonymi w gniazda wtykowe (4), między wspornikami (2), silnik zawiera wirnik, składający się z osi wykonanej z materiału elektroizolacyjnego i zaopatrzonej na końcach we współosiowe czopy ze zwróconymi na zewnątrz stożkowymi końcówkami. Ponadto, na czopach osadzone są prostokątne zwory (9), połączone w części dalszej od osi z magnesami sztabkowymi (11), przewodzącymi prąd elektryczny, skierowanymi równolegle do osi i namagnesowanymi w kierunku do niej prostopadłym oraz zorientowanymi biegunami jednoimiennymi do siebie. Oprócz tego czopy i zwory wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego. Stożkowe końcówki czopów (9), ułożyskowane są w również stożkowych zagłębieniach krążków (13), zaopatrzonych w gwint zewnętrzny i wkręcanych w górne części wsporników (2), przy czym krążki (13) wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik jednobiegunowy, mający zastosowanie do napędu urządzeń o małym poborze mocy oraz do: celów badawczych w laboratoriach fizycznych.

Z artykułu autorstwa H.J. Schlichting’a i C. Ucke, zatytułowanego „Der einfachste electromotor der Welt: Spielweise”, opublikowanego w czasopiśmie „Physik in Unserer” w 2004 r., tom 35, strona 272, znany jest silnik jednobiegunowy, składający się z magnesu w kształcie walca, ustawionego pionowo i namagnesowanego wzdłuż jego osi podłużnej. Na tym magnesie ustawiona jest współosiowo bateria w kształcie walca o sile elektromotorycznej 1,5 V. Na magnes i baterię nałożona została ramka z drutu miedzianego w kształcie prostokąta. Górny bok ramki zaopatrzony jest w kolec opierający się na dodatnim biegunie baterii. Dolny bok ramki posiada pierścień, kontaktujący z boczną powierzchnią magnesu. Zasada działania znanego silnika polega na tym, że przez ramkę płynie prąd elektryczny od kolca umieszczonego na dodatnim biegunie baterii do pierścienia kontaktującego z magnesem i dalej do ujemnego bieguna baterii. Boki ramki, przez które płynie prąd, znajdują się w polu magnetycznym. Wektor indukcji tego pola leży w płaszczyźnie pionowej i ma składową prostopadłą do boków ramki. W tej sytuacji na boki ramki działa siła elektrodynamiczna, skierowana prostopadle do płaszczyzny ramki i powoduje jej obrót wokół pionowej osi układu.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że silnik jednobiegunowy ma prostokątną podstawę, wykonaną z materiału elektroizolacyjnego z przymocowanymi do jej przeciwległych boków dwoma wspornikami, wykonanymi z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, zaopatrzonymi w gniazda wtykowe. Między wspornikami znajduje się, wirnik, składający się z osi wykonanej z materiału elektroizolacyjnego i zaopatrzonej na końcach we współosiowe czopy ze zwróconymi na zewnątrz stożkowymi końcówkami. Na czopach osadzone są prostokątne zwory, połączone w części dalszej od osi z magnesami sztabkowymi, przewodzącymi prąd elektryczny, skierowanymi równolegle do osi i namagnesowanymi w kierunku do niej prostopadłym oraz zorientowanymi biegunami jednoimiennymi do siebie. Magnesy wykonane są korzystnie ze stopu glinu, niklu, kobaltu, miedzi, tytanu i żelaza (tzw. stop alnico), zaś czopy i zwory wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, korzystnie z mosiądzu. Stożkowe końcówki czopów ułożyskowane są w również stożkowych zagłębieniach krążków, zapatrzonych w gwint zewnętrzny i wkręcanych w górne części wsporników, przy czym krążki wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, korzystnie z mosiądzu.

Zaletą silnika jednobiegunowego jest możliwość pokazania działania siły elektrodynamicznej w przypadku, gdy prąd elektryczny przepływa w polu magnetycznym, wytwarzanym wewnątrz magnesu. Dodatkową zaletą silnika jest prosta konstrukcja.

Silnik jednobiegunowy pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok silnika od strony dłuższego boku z częściowym przekrojem przez wspornik, a fig. 2 jego widok z góry od strony krótszego boku.

Silnik jednobiegunowy ma prostokątną podstawę 1, wykonaną z materiału elektroizolacyjnego z przymocowanymi do jej przeciwległych boków dwoma wspornikami 2, 3, wykonanymi z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, zaopatrzonymi w gniazda wtykowe 4, 5. Między wspornikami 2, 3 znajduje się wirnik, składający się z osi 6, wykonanej z materiału elektroizolacyjnego i zaopatrzonej na końcach we współosiowe czopy 7, 8 ze zwróconymi na zewnątrz stożkowymi końcówkami. Na czopach 7, 8 osadzone są prostokątne zwory 9, 10, połączone w części dalszej od osi 6 z magnesami sztabkowymi 11, 12, przewodzącymi prąd elektryczny, skierowanymi równolegle do osi 6 i namagnesowanymi w kierunku do niej prostopadłym oraz zorientowanymi biegunami jednoimiennymi do siebie. Magnesy 11, 12 wykonane są korzystnie ze stopu glinu, niklu, kobaltu, miedzi, tytanu i żelaza (tzw. stop alnico), zaś czopy 7, 8 i zwory 9, 10, wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, korzystnie z mosiądzu. Stożkowe końcówki czopów 9, 10 ułożyskowane są w również stożkowych zagłębieniach krążków 13, 14, zaopatrzonych w gwint zewnętrzny i wkręcanych w górne części wsporników 2, 3, przy czym krążki 13, 14 wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, korzystnie z mosiądzu.

Zasada działania silnika jednobiegunowego polega na tym, że po przyłączeniu dodatniego bieguna źródła napięcia zasilania do gniazda wtykowego 4 i przyłączeniu ujemnego bieguna tego źródła do gniazda wtykowego 5, przepływa prąd elektryczny I. Przepływ ten zachodzi od gniazda wtykowego 4 przez wspornik 2, krążek 13, czop 7. Następnie prąd I w zworze 9 rozgałęzia się na dwa w przybliżeniu

PL 236 505 B1 równe prądy Ii, I2, płynące w tym samym kierunku przez magnesy sztabkowe 11, 12. Prądy Ii, I2 dopływają do zwory 10 i dalej do czopa 8, w którym łączą się tworząc znowu prąd I, płynący przez krążek 14 do wspornika 9 i gniazda wtykowego 5. Przepływ prądów Ii, I2 w magnesach sztabkowych 11, 12 odbywa się w polu magnetycznym, wytwarzanym przez te magnesy. Skutkiem tego na magnesy sztabkowe 11, 12 działają siły elektrodynamiczne F1, F2 o przeciwnych zwrotach, dające moment sił, wprawiający wirnik w ruch obrotowy. Zmiana kierunku przepływu prądu odbywa się przez odwrotne przyłożenie biegunów źródła napięcia zasilania do gniazd wtykowych 4, 5 i skutkuje zmianą kierunku obrotu wirnika. Odwróceniu biegunów obu magnesów 11, 12 i połączenie ich ze zworami 9, 10 w tej pozycji, również skutkuje zmianą kierunku obrotu wirnika na przeciwny.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Silnik jednobiegunowy mający prostokątną podstawę, wykonaną z materiału elektroizolacyjnego z przymocowanymi do jej przeciwległych boków dwoma wspornikami wykonanymi z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, zaopatrzonymi w gniazda wtykowe, znamienny tym, że między wspornikami (2), (3) zawiera wirnik, składający się z osi (6), wykonanej z materiału elektroizolacyjnego i zaopatrzonej na końcach we współosiowe czopy (7), (8) ze zwróconymi na zewnątrz stożkowymi końcówkami, a ponadto na czopach (7), (8) osadzone są prostokątne zwory (9), (10) połączone w części dalszej od osi (6) z magnesami sztabkowymi (11), (12) przewodzącymi prąd elektryczny, skierowanymi równolegle do osi (6) i namagnesowanymi w kierunku do niej prostopadłym oraz zorientowanymi biegunami jednoimiennymi do siebie, a oprócz tego czopy (7), (8) i zwory (9), (10) wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego, zaś stożkowe końcówki czopów (9), (10) ułożyskowane są w stożkowych zagłębieniach krążków (13), (14), zaopatrzonych w gwint zewnętrzny i wkręcanych w górne części wsporników (2), (3), przy czym krążki (13), (14) wykonane są z materiału przewodzącego prąd elektryczny i nieferromagnetycznego.
2. 2. Silnik jednobiegunowy według zastrz. 1, znamienny tym, że magnesy sztabkowe (11), (12) wykonane są korzystnie ze stopu glinu, niklu, kobaltu, miedzi, tytanu i żelaza (tzw. stop alnico).
3. 3. Silnik jednobiegunowy według zastrz. 1, znamienny tym, że czopy (7), (8), zwory (9), (10) i krążki (13), (14), wykonane są korzystnie z mosiądzu.