Делаем парящий двигатель Мендосино своими руками – МозгоЧины

Как сделать двигатель Мендосино своими руками? Подробное описание и последовательность сборки конструкции мотора.

Описание[править | править код]

Мотор состоит из ротора многоугольного (обычно квадратного) сечения, насаженного на вал. Ротор имеет два набора обмоток с питанием от солнечных батарей. Вал расположен горизонтально, на каждом его конце находится постоянный кольцевой магнит. Магниты на валу обеспечивают левитацию, так как находятся над отталкивающими магнитами, расположенными в основании. Дополнительный магнит, находящийся под ротором, создаёт магнитное поле для обмоток ротора.

Когда свет падает на одну из солнечных батарей, она генерирует электрический ток, который течёт по обмотке ротора. Этот ток производит магнитное поле, которое взаимодействует с полем магнита под ротором. Это взаимодействие приводит ротор во вращение. При вращении ротора следующая солнечная батарея перемещается к свету и возбуждает ток во второй обмотке. Процесс повторяется до тех пор, пока на батареи падает солнечный свет. Можно провести аналогию с работой коллекторного двигателя постоянного тока: вместо щёточного электрического коллектора в данном двигателе используется «световой коллектор».

Поскольку невозможно сделать статическую устойчивую магнитную подвеску на постоянных магнитах[прим. 1], с одной или двух сторон ось опирается на стенку. Магнитная подвеска очень неустойчива, и важно хорошо сбалансировать ротор.

Существующие в настоящее время мендосинские моторы развивают очень низкую мощность.

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».

Для основы:

  • Доски и рейки;
  • Тонкий кусок алюминия для стены;
  • Двенадцать магнитов «RX033CS-N».

Принцип действия

Принцип работы автомобиля на солнечных батареях основан на преобразовании солнечной энергии в электрическую, которая является источником питания электрического двигателя на солнечных батареях, устанавливаемого на автомобиле.

Принцип преобразования энергии солнца в электрическую энергию основан на «p-n проводимости», создаваемой в элементах солнечной батареи, изготавливаемой из двух слоев кремния, с добавлением различных веществ.

Процесс образования электрического тока приведен на ниже приведенной схеме: 

Принцип действия

  1. В верхний слой, при его изготовлении, добавляется фосфор, это «n» слой, а в нижний – бор, это «р» слой. На границе слоев образуется «р-n переход», который определяет «р-n проводимость» фотоэлемента, из определенного количества которых, состоит солнечная батарея.
  2. Под воздействием солнечных лучей, в верхнем слое, образуется дополнительное количество отрицательно заряженных электронов, а в нижнем – положительно заряженных («дырок»). Наличие дополнительного количества разно заряженных частиц создает электрическое поле между слоями, образуется разность потенциалов. В этом случае, при наличии нагрузки между электродами, присоединенными к верхнему и нижнему слоям, в цепи протекает электрический ток, при этом отрицательно заряженные частицы движутся вверх, а положительно заряженные – вниз.

Если в качестве нагрузки подключить электрический двигатель, с установкой дополнительных электронных устройств, обеспечивающих нормальный режим работы в различных режимах эксплуатации и определенного количества аккумуляторов, отвечающих за запас электрической мощности, то подобная схема, может служить приводом для механической передачи, в том числе и для передвижения автомобиля.

Работа тепловой машины

По сути дела,  тепловой двигатель, соединен с  коллектором или происходит так называемая солнечная генерация. В качестве  коллектора может служить как плоский или концентрирующий коллектор, так поверхность океана в тропиках.солнечный коллектор

При этом часть тепла можно превратить в механическую энергию (работу).солнечный двигатель

Рабочая жидкость при помощи тепла Солнца нагревается в испарителе солнечного двигателя. Нагревание испарителя обеспечивает  коллектор.  Холодная жидкость находится в конденсаторе. солнечный двигательКонденсатор охлаждается холодной водой. Чем больше разница между температурами испарителя и конденсатора, тем большее количество тепла мы способны преобразовать в работу.
Насос представляет собой солнечный двигатель, с помощью которого вода выкачивается из колодца. Эта вода одновременно охлаждает конденсатор. В разных странах работает уже много насосов по этому принципу. солнечный насос Они выгодны прежде всего в областях с большим количеством светлых дней; в пустынях и полупустынях солнечные двигатели незаменимы.солнечная работа

Солнечный двигатель действует следующим образом: тепло из коллектора нагревает в испарителе рабочее вещество (аммиак, пропан, двуокись серы и пр.). Нагретая жидкость испаряется и превращается в горячий пар высокого давления. Пар приводит в движение турбину и производит механическую работу. В процессе расширения в турбине пар охлаждается и поступает в конденсатор. В результате дальнейшего охлаждения в конденсаторе пар превращается в жидкость, которая подается насосом обратно в испаритель.

Автомобиль на солнечных батареях как изобретение ХХ века

История создания автомобилей, работающих на солнечных батареях, начала свое начало в середине ХХ века в США, однако в связи с тем, что технологии того времени не позволяли изготовить мощную солнечную батарею не больших размеров, и выпускаемые аккумуляторы не были энергоемкими, то и развитие этой отрасли автомобилестроения было приостановлено. Лишь в 90-е годы, к этой теме вернулись и работы продолжились.

Увеличение КПД солнечных батарей позволило увеличить количество вырабатываемого ими электричества, а энергоемкие аккумуляторы нового поколения, позволили создавать необходимый запас энергии, при перемещении на дальние расстояния.

Автомобиль на солнечных батареях

Применение новых материалов, при изготовлении кузова, новых систем трансмиссии и типов электродвигателей, также отразились на развитии данного типа автомобилей. Сейчас элементы кузова изготавливаются из прочного и легкого пластика, в трансмиссии используются детали с наименьшим уровнем сопротивления качению, а в качестве двигателей применяют устройства бесколлекторного типа использующие в своей конструкции полюса из редкоземельных магнитных материалов.

Еще одним из изобретений, которое стало использоваться на солнце автомобилях, стали мотор-колеса. В этом случае электрический двигатель расположен на каждом из ведущих колес автомобиля, что позволяет увеличить общий КПД передаточного механизма.

На увеличение мощности устанавливаемой на автомобиль солнечной батареи, повлияло и то, что подобные устройства теперь можно выпускать гибкими, следовательно, размещать на всех элементах кузова, что увеличивает площадь поглощающую солнечную энергию.

История[править | править код]

Мендосинский мотор был изобретён в 1994 году американским конструктором и популяризатором науки Ларри Спрингом[1]. Назван по имени округа Мендосино в штате Калифорния, где проживает изобретатель.

Идея светового коммутируемого двигателя, где солнечная энергия преобразовывалась бы в солнечных батареях и питала отдельные катушки двигателя, была впервые описана Дэрилом Чапином в эксперименте с солнечной энергией в 1962 году[2]. Эксперимент был проведён в Bell Labs, где Чапин вместе со своими коллегами Кельвином Фуллером и Джеральдом Пирсоном изобрели современные солнечные элементы в 1954 году[3]. Вместо магнитной левитации двигатель Чапина использовал стеклянный цилиндр на острие иглы в качестве подшипника скольжения с очень низким трением.

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».

3

Популярные модели

Производством моделей автомобилей, использующих в качестве источника энергии солнечную батарею, занимаются все ведущие автомобильные бренды. Наиболее известные из них, это:

  • Модель «Ecletic», разработки специалистов компании Venturi (Франция), оснащена силовой установкой, мощностью 22,0 л/с, запасом хода в 50,0 км и может развивать скорость 50,0 км/час.

Модель «Ecletic»
В качестве резервного источника питания, на автомобиль установлен ветровой генератор, а также предусмотрена возможность подзарядки от электрической сети.

  • Модель «Astrolab», также является разработкой французских инженеров и дизайнеров компании Venturi.

Модель «Astrolab»
Это серийная модель, мощностью 16,0 кВт и запасом хода – 110,0 км. Максимальная скорость, данной модели – 120,0 км/час. Корпус изготовлен из прочного пластика, масса автомобиля – до 300,0 кг.

  • Голландские инженеры и дизайнеры из Технологического университета (г. Эйндховен), разработали и создали модель «Stella», являющуюся по сути, семейным автомобилем.

модель «Stella»
Корпус изготовлен из углерода и алюминия, автомобиль оснащен сенсорным экраном и мощной солнечной батарей, вырабатывающей количество электрической энергии, превышающее требуемое, для обеспечения зарядки энергоемких аккумуляторов. Запас хода составляет 600,0 км.

  • Инженеры швейцарской компании Green GT, разработали модель «Solar World GT», мощностью до 400,0 л/сил.

модель «Solar World GT»
Максимальная скорость данной модели – до 275,0 км/час, а время разгона до 100,0 км/час, составляет 4,0 секунды.

  • В России, специалисты Санкт-Петербургского политехнического университета, успешно занимаются разработкой отечественного солнечного автомобиля.

отечественный
Кузов выполнен из композитных материалов в форме катамарана, общий вес автомобиля менее 200,0 кг. Ожидается, что скорость автомобиля будет достигать 150,0 км/час.

  • Японский кар «Tokai Challenger 2», победил в гонках в 2011 году, ежегодно проводимых в Австралии.

кар «Tokai Challenger 2»
На модели установлены солнечные панели разработки компании Panasonic. Корпус выполнен из углеродистого пластика, его вес составляет 140,0 кг. Максимальная скорость – 160,0 км/час.

Из солнечного излучения электричество

Самый простой способ солнечного двигателя это получить электричество, а далее использовать электрический двигатель. Здесь принцип работы достаточно понятен.

работа Солнца

Примечания[править | править код]

  1. Если не ограничиваться полностью статичной системой, то подвеска на постоянных магнитах вполне возможна, но тогда в систему должна постоянно поступать энергия для компенсации потерь. Для примера см. статью Левитрон.

Шаг 5: Обмотка медным проводом

4

Изготовим ротор из шпона, соединив части термоклеем.

5

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

6

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

7

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

8

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...