Motor solar Tiny Mendocino

Quería construir el motor mendocino impreso en 3D más pequeño del mundo: aquí está con mis mejores deseos para 2015 ;-)

véalo en funcionamiento aquí: http://youtu.be/PVJAtb6spAQ

El motor Mendocino es un motor eléctrico de levitación magnética conmutado por luz que funciona con energía solar.

El motor consta de un bloque rotor de cuatro caras en el centro de un eje. El eje está colocado horizontalmente y tiene un imán en cada extremo. Los imanes del eje proporcionan levitación al repeler los imanes de una base situada debajo del motor.

El bloque del rotor tiene dos conjuntos de bobinas y un par de células solares unidas a cada bobina.

Cuando la luz incide en una de las celdas solares, genera una corriente eléctrica que energiza uno de los devanados del rotor. Esto produce un campo magnético que interactúa con el campo de los imanes de apoyo generando una fuerza perpendicular a la longitud de la bobina (ley de Laplace dF = I.dL^B). Esta interacción hace que el rotor gire. A medida que el rotor gira, la primera célula solar entra en la sombra y la siguiente pasa a la luz y energiza el segundo devanado,

La idea inteligente es que la segunda célula solar de cada bobina está conectada en paralelo pero al revés (+ conectado a -) creando una corriente en sentido contrario a la primera manteniendo así la rotación. Este proceso se repite mientras el motor gira. Eléctricamente una célula solar no iluminada actúa como un diodo esta es la razón por la que se pueden cablear en paralelo inverso: el diodo de la célula solar no iluminada se bloquea cuando la otra célula solar se ilumina.

Se trata entonces de un motor conmutado por luz.

LISTA DE MATERIALES:

• una punta de bolígrafo

• 2x12 cm más o menos de tubo de eje de carbono de 3 mm (de una tienda de cometas) o cualquier varilla de madera de 3 mm

• 4 células solares recogidas de un juguete grasshoper (las compré aquí: http://www.dx.com/p/novel-solar-powered-locust-30658)

• una bobina de hilo de cobre esmaltado de 0,2 mm

• 4 imanes de disco de neodimio N42 (12 mm de diámetro x 3 mm)

• 2 imanes anulares de neodimio N42 (10 mm de diámetro x 4 mm de diámetro x 4 mm)

(aquí hay un enlace para los imanes http://www.supermagnete.fr/aimants-anneaux-neodyme/anneau-magnetique-10mm-x-4mm-x-5mm-neodyme-n42-nickele_R-10-04-05-N y http://www.supermagnete.fr/aimants-disques-neodyme-moyens/disque-magnetique-diametre-12mm-hauteur-3mm-neodyme-n45-nickele_S-12-03-N)

-una lente de cristal de soplete de 50 mm x 2 mm (http://www.dx.com/p/52mm-x-1-8mm-glass-lens-5948#.VKlc73v-VFs)

cómo construir :

• con un soldador quitar las celdas solares de los saltamontes

• imprimir 5mm de altura del cuerpo del rotor (mendocino.scad). Intenta insertar las cÈlulas solares, deberÌan deslizarse con un poco de fricciÛn y permanecer en su lugar cuando se inserte la cuarta. Intenta insertar la varilla de carbono en el agujero central. Puedes ajustar algunos parámetros en el archivo scad:

m = 1.1; // margen añadido al ancho del SC

th = 1.01; // grosor de la pared

rint = 1,75; // radio del tubo

el grosor de la pared debe adaptarse a la configuración de tu impresora. Para que sea bonito y sólido la pared del rotor se compone de 2 filamentos impresos uno al lado del otro. Con 1,01 mm y utilizando un diámetro de noozle de 0,5mm junto con una altura de capa de 0,2mm; slic3r hace el trabajo (ver vídeo de impresión http://youtu.be/nrUyedXopNo)

Una vez impreso, inserta el eje dentro del rotor, inserta las 4 celdas (¡cuidado con la orientación de las puntas de soldadura que deberán estar en la extremidad!)

Pegue la punta del bolígrafo en el eje.

Es el momento de enrollar las bobinas. Sólo tienes que enrollar 100 vueltas de hilo de cobre para cada bobina. Reparte los hilos 50 vueltas a cada lado del eje de carbono. No olvides dejar unos 8 cm de cable libre en cada extremo...

Empuje suavemente 5mm de célula desde el rotor esto simplificará el proceso de soldadura. Cablea las bobinas y la célula como se describe en "mendo_principle.jpg" (en paralelo pero con la polaridad invertida).

EDIT: Intentando ser aún más claro sólo hay que seguir esas instrucciones :

1 - nombrar los extremos de la bobina :extremo interior como E (de Entrada) y el extremo exterior como O (de Salida)

2- nombrar a la celda1 2 pines: el más (llamarlo C1+) y el menos (llamarlo C1-)

3- lo mismo para la celda2 : C2+ C2-

ahora interconecta todo esto de la siguiente manera :

C1+ a C2- a E

C1- a C2+ a O

Imprime los soportes ( 2x soporte1.stl, un soporte2.stl). Los imanes y el cristal deberán deslizarse con fuerza dentro de los huecos. Pégalos en su sitio teniendo cuidado con la orientación de los imanes en cada soporte. ( ver "3D_printed_mendocino_motor-side-north.jpg")

Pega el cristal y el soporte en la punta del segundo eje de varillas de carbono.

Introduzca el eje dentro de los otros dos soportes pero NO los pegue todavía. Deberán deslizarse con algo de fricción.

Instala los imanes anulares en el eje del rotor. Utiliza algún tubo retráctil o cinta adhesiva para adaptar el diámetro del eje para que encaje en el agujero de los imanes. Puedes pegarlos en el eje.

Para levitar, el imán de la extremidad se colocará 2mm por delante de los imanes de apoyo (en la dirección del cristal) mientras que el imán de la parte trasera estará casi alineado con su soporte (1mm por delante de él o así).

Con esto, al colocar el rotor en levitación, debería sentir una pequeña fuerza que lo empuja hacia el cristal mientras que en la dirección transversal sentirá el campo magnético como si el eje estuviera instalado en un campo de fuerzas en forma de V... ¡Y aquí todo será estable !

Si no es así, es tal vez una cuestión de distancia entre los imanes de cada soporte. es un poco complicado: el cambio de este parámetro en support.scad "ec_magnet = 37; // magnets distance" podría ayudar como la ampliación de la distancia aumentará la estabilidad lateral (La V se hace más profunda), pero disminuir el empuje vertical ... Hasta cierto límite el rotor se vuelve verticalmente inestable... ¡¡¡Pero si usas los mismos imanes que los míos funcionará sin ningún cambio !!!

Una vez en levitación, tienes que equilibrar estáticamente tu rotor. utiliza un poco de masilla adhesiva (patafix en Francia) para añadir masa donde sea necesario (pégala primero fuera del rotor, luego cuando estés contento con el resultado, quita la masilla y pégala dentro del rotor...)

Y ya está... es el momento de ponerlo a la luz del sol o cerca de una bombilla de 60W, debería girar y acelerar...

¡Espero que se impriman muchos babys mendocino !

No dudéis en poneros en contacto conmigo en caso de que necesitéis otras aclaraciones. Que lo disfrutes ;-)

PD : como habrás notado, no hay ningún otro imán horizontal que produzca la fuerza de Laplace interactuando con la corriente de la bobina. El campo magnético producido por los imanes de apoyo es más que suficiente. La orientación adecuada del imán (Norte mirando al Norte o Sur mirando al Sur...) es también la razón por la que funciona sin otro imán...