Делаем парящий двигатель Мендосино своими руками – МозгоЧины

Регистрация / Вход

Дата публикации: 6 сентября 2019

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.

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.

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.

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:

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.

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?

Или сюда, цитирую:

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?

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:

var(‘x,y’) def unit_potential(a,b,x,y): return 1/(sqrt((x-a)^2 + (y-b)^2)) def system_potential(x,y): return unit_potential(1,1,x,y)+unit_potential(-1,1,x,y)+unit_potential(1,-1,x,y)+unit_potential(-1,-1,x,y) contour_plot(system_potential(x,y), (x, -2, 2), (y, -2, 2), cmap=’hsv’, contours=30, region=5-system_potential(x,y), figsize=12, colorbar=True)

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:

var(‘x,y’) def unit_potential(a,b,x,y): return -ln(sqrt((x-a)^2 + (y-b)^2)) def system_potential(x,y): return unit_potential(1,1,x,y)+unit_potential(-1,1,x,y)+unit_potential(1,-1,x,y)+unit_potential(-1,-1,x,y) contour_plot(system_potential(x,y), (x, -2, 2), (y, -2, 2), cmap=’hsv’, contours=30, region=5-system_potential(x,y), figsize=12, colorbar=True)

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.

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.

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:

var(‘x,y’) def unit_potential(a,b,x,y): return -ln(sqrt((x-a)^2 + (y-b)^2)) def system_potential(x,y): return unit_potential(0,1,x,y)+unit_potential(0,-1,x,y) contour_plot(system_potential(x,y), (x, -2, 2), (y, -2, 2), cmap=’hsv’, contours=30, figsize=12, colorbar=True)

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:

var(‘x,y’) def unit_potential(a,b,x,y): return -ln(sqrt((x-a)^2 + (y-b)^2)) def system_potential(x,y): return unit_potential(0,1,x,y)+unit_potential(0,-1,x,y) def energy(x,y): return system_potential(x+2,y)+system_potential(x-2,y) contour_plot(energy(x,y), (x, -3, 3), (y, -2, 2), cmap=’hsv’, contours=30, figsize=12, colorbar=True)

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!

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!

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

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.

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

Рабочая жидкость при помощи тепла Солнца нагревается в испарителе солнечного двигателя. Нагревание испарителя обеспечивает коллектор. Холодная жидкость находится в конденсаторе.

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.

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.

>Купить в подарок или заказать уникальную вещь<

ПОДЕЛИТЕСЬ С ДРУЗЬЯМИ!

• Садовый светильник своими руками— 30.03.2020
• Мини сауна на приусадебном участке своими руками— 28.03.2020
• Кукольный домик своими руками— 24.03.2020
• Светильник «Инопланетное похищение» своими руками— 23.03.2020
• Аварийный запас продуктов длительного хранения— 22.03.2020
• Как сделать велосипедный прицеп без сварки своими руками— 22.03.2020
• Водонепроницаемый розжиг для костра своими руками— 21.03.2020
• Детская стиральная машина своими руками— 20.03.2020
• Настольная игра «Вышибала» своими руками— 18.03.2020
• Походный набор столовых приборов своими руками— 15.03.2020
• Калимба — музыкальный инструмент из мусора своими руками— 14.03.2020
• Декоративный арочный туннель своими руками— 13.03.2020
• Собираем аптечку первой помощи своими руками— 11.03.2020
• Мебель из поддонов своими руками— 08.03.2020
• Настольная лампа кинолога своими руками— 06.03.2020

Электровелосипед …Самодельные украш…Программирование …Как правильно пая…Как сделать никел…Соленоидный двига…

• Что такое бесколлекторный двигатель постоянного тока, как он устроен и работает

• Цена: 42.99 USD

Выбрал я себе игрушку. Да непростую, а образовательную. Игрушки я люблю, особенно необычные. В этой игрушке собралась целая пригоршня любопытных «спецэффектов». В воздухе висит, сам вертится, красиво выглядит и еще ветром дует. Что это такое? Медосинский мотор)))Оговорка по Фрейду и п.18 Мотор придумал всего 22 года назад (в 1994 г.) американец Ларри Спринг, и патриотично назвал его в честь округа Мендосино в Калифорнии, откуда сам был родом. Создание его стало возможно из-за широкого распространения солнечных панелей. Двигатель Мендосино приводится в движение от солнечных батарей и левитирует на магнитной подвеске. Платформа двигателя состоит из пяти магнитов. Четыре магнита в основании отвечают за левитацию, они взаимодействуют (отталкиваются) с магнитами, находящимися на валу двигателя. Пятый магнит обеспечивает магнитное поле для ротора. Также обязательно должна быть ограничивающая боковая панель, в которую упирается ось двигателя. Мотор состоит из четырёхстороннего (квадратного сечения) ротора, насаженного на вал. На блоке ротора, имееются четыре солнечные батареи; по одной батарее на каждой из четырех сторон и два комплекта обмоток. Электрическая схема ротора Схематичное изображение Как это работает. Ротор левитирует на силах отталкивания между магнитами вала и основания. Когда свет падает одну из солнечных панелей, она генерирует электрический ток, который течет 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. Давайте посмотрим на героя обзора. Приехал он в большом пакете с кучей пупырки и воздушных мешков. Но это его не уберегло от поломки боковой панели. Подставка еще в защитной пленке. Снимаем защитную пленку с основания, приклеиваем боковую панель на суперклей, и начинаем разбираться, что к чему. Выглядит симпатично. Очень поразили неодимовые магниты, они очень мощные, и производителю настолько видимо они нравятся, что он даже ножки основания сделал на магнитах. Ниже на фотке видно магнит в виде цилиндрика, внутри основания, и 2 металлических шарика сверху и снизу. Нижние шарики выполняют роль ножек. В четыре магнита основания, от которых отталкивается вал двигателя, вложили по шарику. Видимо для демонстрации поведения кольцевых магнитов. Выглядит красиво — магнит и внутри, просто по центру, находится шарик ☺ При попытке шарик вытолкнуть, он упруго сопротивляется. Вот иллюстрация магнитных полей, для лучшего понимания происходящего. Можно ставить опыты с примагничиванием шайбочки к шарику и уравновешиванию магнитных полей Так выглядит основание с магнитами А вот обмотки ротора Давайте все же попробуем запустить наш мотор Мендосино. Для этого надо на него посветить. Уже стемнело, и я попробовал посветить на него светодиодной лампой подсветки микроскопа 5Вт, ротор начал качаться, но не вращался, видимо не мог стронуться с места, слишком слаб был свет и мощность. После легкого толчка, он начал крутиться, все быстрее и быстрее. На следующий день я вынес мотор под дневной свет. Тут все пошло веселее, хотя на небе и были облака. Мотор сам стартовал и бодро завращался. Винт на конце вала двигателя закрутился и повеял легчайший ветерок. Я заснял все это на видео. Стало очень интересно, а какое напряжение выдают солнечные батареи под солнцем. Подключил тестер – 576 мВ на максимуме под солнцем. Ну и разумеется видео. И как резюме. Мотор Медосино мне понравился. Я с удовольствием с ним поиграл. Обязательно отнесу себе на работу и поставлю на подоконник, пусть гоняет воздух под солнцем и радует своим видом. Думаю как подарок школьнику или коллеге по работе – отличная вещь. Это предмет из категории – сам себе не купишь, но будешь рад, если подарят. Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

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.

Виды

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 мотордолжен начать вращаться.

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.

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

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

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

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

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