Motor Magnet Permanen Charles “Joe” Flynn.
Motor Magnet Permanen Charles “Joe” Flynn. Paten US 5.455.474 tanggal 3 Oktober 1995 dan ditampilkan secara lengkap dalam Lampiran, memberikan rincian yang menarik ini desain. Dikatakan: “Penemuan ini berkaitan dengan metode menghasilkan energi yang berguna dengan magnet sebagai kekuatan pendorong dan merupakan peningkatan penting atas konstruksi yang diketahui dan merupakan salah satu yang lebih sederhana untuk dibangun, dapat dibuat menjadi mandiri, lebih mudah menyesuaikan diri, dan kecil kemungkinannya untuk keluar dari penyesuaian. Saat ini konstruksi juga relatif mudah dikendalikan, relatif stabil dan menghasilkan jumlah output yang luar biasa energi mempertimbangkan sumber energi penggerak yang digunakan. Konstruksi saat ini menggunakan permanen magnet sebagai sumber energi penggerak tetapi menunjukkan cara baru untuk mengendalikan interaksi magnetik atau kopling antara anggota magnet dan dengan cara yang relatif kasar, menghasilkan jumlah energi keluaran dan torsi, dan dalam perangkat yang mampu digunakan untuk menghasilkan sejumlah besar energi." Paten menjelaskan lebih dari satu motor. Yang pertama seperti ini jika dilihat dari samping:
Tampilan meledak, menunjukkan bagian yang berbeda dengan jelas:
Konstruksi ini relatif sederhana namun operasinya kuat. Kekuatan disediakan oleh tiga magnet, ditampilkan diarsir dengan warna biru dan kuning. Magnet bawah berbentuk piringan dengan kutub-kutubnya tersusun di atas lingkaran, wajah datar. Ini adalah magnet stator yang tidak bergerak. Diposisikan di atasnya adalah piringan yang terbuat dari bahan non-magnetik (diarsir abu-abu) dan memiliki dua magnet yang tertanam di dalamnya. Disk ini adalah rotor dan adalah melekat pada poros vertikal tengah.
Biasanya, rotor tidak berputar, tetapi di antara dua piringan ada cincin tujuh gulungan yang digunakan untuk memodifikasi medan magnet dan menghasilkan rotasi yang kuat. Menghidupkan kumparan ini sangat sederhana dan itu disusun dengan menyorotkan seberkas sinar Ultra Violet dari salah satu Light-Emitting Diodes melalui slot di optical timing disc yang terpasang pada poros yang berputar. LED dan transistor foto sejajar dengan pusat tujuh gulungan. Posisi dan lebar slot mengontrol transistor foto mana yang dinyalakan dan berapa lama waktunya tetap bertenaga. Ini adalah pengaturan yang sangat rapi dan kompak. Bagian yang sangat menarik dari desainnya adalah bagaimana kumparan memodifikasi medan magnet untuk menghasilkan daya keluaran perangkat. Orientasi magnet kutub dapat ditukar, asalkan ini dilakukan untuk ketiga magnet.
Ditunjukkan di sini adalah situasi ketika salah satu magnet rotor telah diputar ke tempat di atas salah satu kumparan yang belum menyala. Kutub selatan magnet rotor tertarik ke kutub utara yang merupakan seluruh bagian atas muka magnet stator seperti yang ditunjukkan oleh tiga anak panah. Jika tegangan diterapkan pada koil, maka magnet ini kopling terganggu dan diubah. Jika ada torsi yang dihasilkan sebagai akibat dari koil yang dihidupkan, maka itu akan dikembangkan ke kedua sisi kumparan berenergi. Jika koil tidak dinyalakan, maka akan ada daya tarik penuh antara magnet dan tidak ada gaya rotasi yang akan dihasilkan. Anda akan melihat bahwa ada dua magnet berputar (bilangan genap) dan tujuh kumparan (bilangan ganjil) sehingga ketika salah satu magnet rotor berada di atas sebuah kumparan, maka lainnya tidak. Penggeseran dua posisi ini sangat penting untuk menghasilkan torsi rotasi kontinu yang mulus dan memulai sendiri tanpa perlu memutar poros secara manual.
Diagram di atas menunjukkan potongan dari kedua sisi piringan rotor, untuk menjelaskan operasi kumparan. pada kiri, magnet 56 tumpang tindih kumparan 32 dan kumparan 34. Kumparan 32 dihidupkan dan ini memutuskan tautan magnet di sebelah kiri sisi magnet 56. Namun, kumparan 34 tidak dialiri listrik, sehingga gaya tarik menarik antara magnet 56 dan magnet piringan di bawah gulungan tetap. Meskipun gaya tarik ini berada pada sudut ke bawah, ia menciptakan dorongan pada rotor, mengemudi ke arah kanan seperti yang ditunjukkan oleh panah merah.
Saat ini terjadi, situasi di sekitar sisi lain dari cakram rotor, ditunjukkan di sebelah kanan. Di sini, magnet54 di atas kumparan 36 dan kumparan itu tidak dinyalakan, jadi tidak ada penggerak yang dihasilkan di kedua arah - hanya a tarik ke bawah pada magnet rotor, menuju magnet stator di bawahnya. Kumparan yang berdekatan 38 juga tidak bertenaga up dan tidak berpengaruh pada rotasi. Metode operasi ini sangat dekat dengan desain motor Robert Adams dijelaskan dalam bab berikutnya. Penting untuk dipahami bahwa metode operasi ini bukan apa-apa seperti pulser John Bedini di mana rotasi piringan disebabkan oleh pulsa listrik yang diterapkan pada sebuah kumparan menciptakan gaya tolak menolak ke magnet rotor. Sebaliknya, di sini, koil bertindak sebagai perisai magnet, disediakan dengan kekuatan seminimal mungkin untuk melakukan tugasnya. Kumparan, pada dasarnya, adalah perisai yang tidak memiliki par . yang bergerak dan begitu juga mekanisme yang sangat cerdas untuk mengatasi kecenderungan magnet rotor untuk mengunci magnet stator dan mencegah rotasi. Setiap saat, enam dari tujuh kumparan dalam desain ini tidak aktif, jadi sebenarnya, hanya satu kumparan yang diberi daya. Ini bukan saluran arus utama. Penting untuk dipahami bahwa kekuatan motor ini disediakan oleh permanen magnet yang saling tarik menarik. Masing-masing dari dua magnet menerapkan tarikan horizontal pada rotor setiap ketujuh putaran, yaitu, setiap 51,1 derajat dalam rotasi. Karena jumlah kumparan tidak merata, rotor mendapat magnet tarik setiap 25,5 derajat dalam putaran, pertama dari satu magnet rotor dan kemudian dari magnet rotor lainnya. Maka kemudian, bahwa kekuatan motor dapat ditingkatkan dengan menambahkan lebih banyak magnet.
Langkah pertama dalam hal ini mencari daya tambahan adalah dengan menambahkan magnet piringan kedua dan gulungan di sisi lain dari rotor, sehingga ada tarikan kedua pada magnet. Ini memiliki keuntungan tambahan yang menyeimbangkan tarikan ke bawah dari cakram pertamamagnet dengan tarikan ke atas, memberikan dorongan horizontal yang ditingkatkan dan seimbang seperti yang ditunjukkan di sini:
Peralihan koil dengan lapisan koil tambahan ditunjukkan di sini:
Ini menghasilkan dorongan horizontal yang lebih besar. Meskipun desain ini berlaku untuk kinerja optimal, saya menyarankan agar banyakbentuk konstruksi yang lebih sederhana dengan cincin magnet neodymium melingkar standar dapat digunakan sebagai penggantisatu magnet cakram besar, dan gulungan melingkar biasa ditempatkan di atas magnet melingkar, dan ini memungkinkan besar diameter rotor yang akan dibangun, diameter yang lebih besar memberikan daya poros keluaran yang lebih besar:
Untuk meningkatkan daya poros keluaran lebih jauh lagi, set magnet dan kumparan tambahan dapat ditambahkan sebagai ditampilkan di sini:
Harus diingat bahwa bagian waktu yang ditunjukkan di atas dapat diganti dengan rangkaian pengatur waktu NE555 yang: menghasilkan aliran pulsa On / Off yang stabil. Ketika pulsa tersebut diumpankan ke kumparan, motor berputar, bekerja keras sendiri terhadap denyut nadi. Ini memberikan kontrol kecepatan langsung untuk motor serta menghindari kebutuhan untuk posisi yang tepat dari slotted disc yang memungkinkan LED untuk bersinar langsung ke fototransistor di instan yang sesuai. Jika pendekatan itu diambil, maka bagian waktu yang ditunjukkan di atas akan dihilangkan.
Sirkuit yang ditentukan Charles untuk memberi daya pada kumparan untuk memblokir medan magnet magnet permanen menggunakan N-channel MOSFET dan sangat sederhana. Berikut adalah rangkaiannya untuk menggerakkan salah satu kumparan:
Hanya lima komponen yang digunakan. Arus melalui kumparan dikendalikan oleh transistor. Dalam hal ini adalah Transistor Efek Medan yang biasa disebut "FET". Jenis FET yang paling umum digunakan, yaitu FET "N-channel" yang setara dengan transistor NPN seperti yang dijelaskan dalam Bab 12. FET jenis ini dimatikan ketika tegangan pada "gerbang" itu (ditandai "g" dalam diagram) adalah 2,5 volt atau lebih rendah. Dinyalakan ketika tegangan di gerbangnya adalah 4,5 volt atau lebih.
Pada rangkaian ini kita ingin FET menyala ketika timing disc motor berada pada posisi yang tepat dan mati sama sekali lain waktu. Ini diatur dengan menyinari cahaya dari Light-Emitting Diode atau "LED" melalui lubang di pengatur waktu piringan yang berputar dengan poros motor. Ketika lubang berlawanan LED untuk koil yang akan dinyalakan, cahaya bersinar melalui lubang dan ke perangkat peka cahaya, Charles telah memilih untuk menggunakan transistor Sensitif Cahaya, tetapi resistor yang bergantung pada cahaya seperti ORP12 dapat digunakan sebagai gantinya. Ketika cahaya bersinar pada perangkat "Opto1" dalam diagram sirkuit, resistansinya turun secara dramatis, meningkatkan tegangan pada gerbang FET dan menyalakannya. Ketika lubang cakram pengatur waktu bergerak melewati LED, lampu mati dan Tegangan gerbang FET turun, mematikan FET. Susunan ini menyebabkan kumparan motor menjadi dinyalakan dan dimatikan pada waktu yang tepat untuk menghasilkan putaran poros motor yang kuat. Dalam rangkaian, resistor "R1" ada untuk memastikan arus yang mengalir melalui LED tidak berlebihan. Resistor "R2" memiliki tegangan rendah nilai dibandingkan dengan resistansi "Opto1" ketika tidak ada cahaya yang mengenainya, dan ini menahan tegangan gerbang FET ke nilai yang rendah, pastikan FET benar-benar mati.
Seperti yang Anda lihat, ini pada dasarnya adalah rangkaian yang sangat sederhana. Namun, karena salah satu sirkuit ini digunakan untuk setiap kumparan (atau setiap pasang kumparan jika jumlah kumparan genap pada irisan motor ini), rangkaian yang di patenkan terlihat cukup rumit. Ini sebenarnya sangat sederhana. Resistor "R1" digunakan untuk membatasi aliran arus melalui semua LED digunakan dan tidak hanya satu LED. Anda dapat, tentu saja, menggunakan satu resistor untuk setiap LED jika Anda mau. Sirkuit untuk menyalakan dua kumparan (dan tidak menunjukkan cakram waktu) terlihat seperti ini:
Bagian di dalam garis putus-putus hijau menjadi sirkuit yang identik untuk kumparan kedua. Penambahan ini ke sirkuit dibuat untuk setiap kumparan, pada titik mana, motor siap untuk dijalankan. Jika, seperti biasa, beberapa lapisan magnet sedang digunakan, maka kumparan diposisikan di atas satu sama lain dapat dihubungkan dalam rantai seperti ini:
Menghubungkan beberapa kumparan "seri" (dalam rantai) seperti ini, mengurangi jumlah komponen elektronik yang dibutuhkan dan itu memastikan bahwa pulsa ke masing-masing kumparan ini tepat pada saat yang sama. Atau, itu mungkin untuk menghubungkan kumparan ini satu sama lain "secara paralel", pilihan umumnya ditentukan oleh resistansi kumparan. Gambar paten yang ditunjukkan di atas tampaknya menunjukkan bahwa ada celah besar antara LED dan optik perangkat. Ini mungkin tidak terjadi karena kebanyakan orang akan memilih untuk menjaga jarak antara LED dan perangkat yang bergantung pada cahaya sekecil mungkin, memasangnya sehingga mereka bebas dari disk waktu pada masing-masing sisi itu.
Dalam paten ini, Charles Flynn menyatakan bahwa motor magnet ini dapat digunakan untuk hampir semua tujuan di mana motor atau penggerak mesin diperlukan dan di mana jumlah energi yang tersedia atau diperlukan untuk menghasilkan gaya penggerak dapat bervariasi sedikit hingga nihil. Charles telah memproduksi motor jenis ini yang mampu berputar dengan kecepatan sangat tinggi - 20.000 rpm dan dengan torsi besar. Kecepatan yang lebih rendah juga dapat diproduksi, dan motor dapat dibuat menjadi memulai sendiri. Karena daya yang rendah yang dibutuhkan untuk mengoperasikan perangkat, Charles telah dapat mengoperasikan motor hanya menggunakan baterai kering sembilan volt.
Salah satu aplikasi yang paling sesuai untuk desain motor ini adalah pemanas Frenette yang ditunjukkan pada Bab 14. Menggunakan motor ini untuk menggerakkan cakram di dalam drum pemanas akan menghasilkan pemanas yang tampaknya digerakkan oleh hanya baterai sembilan volt. Namun, sementara itu tampilannya, kenyataannya adalah kekuatan motor ini datang dari magnet permanen dan bukan dari baterai. Arus baterai hanya digunakan untuk mencegah mundur tarikan magnet dan tidak digunakan untuk menggerakkan motor.
Sementara penggunaan piringan waktu adalah pengaturan yang sangat memuaskan, juga dimungkinkan untuk menggunakan sirkuit elektronik alih-alih cakram pengatur waktu mekanis, perangkat opto dan LED. Yang dibutuhkan di sini adalah perangkat yang menghasilkan serangkaian pulsa tegangan yang dapat digunakan untuk menggerakkan tegangan gerbang setiap FET dari bawah 2,5 volt hingga lebih dari 4,5 volt. Sepertinya chip timer 555 yang terkenal akan cocok untuk tugas ini dan itu pasti akan berjalan dari baterai sembilan volt. Namun, kami memiliki lebih dari satu set kumparan yang perlu dijalankan. Misalnya, jika kita katakanlah, empat set kumparan untuk digerakkan dengan menyalakan empat transistor FET yang berbeda satu demi satu, maka kita bisa menggunakan chip "Divide-by-Eight", seperti chip 4022. Chip ini dapat diatur untuk membagi dengan angka apa pun dari dua hingga delapan. Semua yang diperlukan untuk memilih nomor yang akan dibagi, adalah satu koneksi antara dua pin pada chip.
Tegangan keluaran pada pin bertanda "1", "2", "3" dan "4" menjadi tinggi satu demi satu seperti yang ditunjukkan pada diagram di atas. Jadi, masing-masing pin keluaran ini akan terhubung ke gerbang FET dalam urutan itu dan FET akan mendapatkan: dinyalakan dalam urutan yang sama.
Dengan chip 4022, koneksi untuk tingkat pembagian adalah sebagai berikut:
Untuk operasi 'Bagi dengan 7', sambungkan pin 10 ke pin 15
Untuk operasi 'Bagi dengan 6', sambungkan pin 5 ke pin 15
Untuk operasi 'Bagi dengan 5', sambungkan pin 4 ke pin 15
Untuk operasi 'Bagi dengan 4', sambungkan pin 11 ke pin 15
Untuk operasi 'Bagi dengan 3', sambungkan pin 7 ke pin 15
Untuk operasi 'Bagi dengan 2', sambungkan pin 3 ke pin 15
Saat menggunakan rangkaian seperti ini, denyut nadi dari chip 555 diatur ke nilai yang sangat rendah seperti setengah detik, sehingga poros motor dapat dimulai. Setelah itu bergerak, denyut nadi secara bertahap ditingkatkan untuk mempercepat motor. Salah satu keuntungan dari metode ini adalah memungkinkan kontrol kecepatan, dan jika motor digunakan untuk menyalakan Frenette pemanas, maka kontrol kecepatan juga akan bertindak sebagai kontrol suhu untuk pemanas.
Sirkuit chip 555 yang mungkin adalah:
Karena ini memungkinkan kecepatan untuk dikontrol dan ketika kecepatan yang dibutuhkan tercapai, lebar pulsa kemudian dapat: disesuaikan untuk memberikan penarikan arus minimum untuk mempertahankan kecepatan itu. Tentu saja ada banyak lainnya yang cocok sirkuit yang dapat digunakan sebagai pengganti yang ini dan Bab 12 akan memberi Anda beberapa di antaranya juga menjelaskan bagaimana sirkuit bekerja dan bagaimana membangunnya.
Jika kebetulan sulit untuk menemukan magnet melingkar yang cocok dengan kutub pada permukaan yang berlawanan, maka saya sarankan bahwa mungkin untuk menggunakan magnet persegi panjang standar di seluruh dan kumparan persegi panjang seperti yang ditunjukkan di sini:
Dan meskipun pengaturan ini tidak seefisien magnet melingkar, pengaturan ini memiliki kenyamanan memungkinkan konstruksi rotor dari berbagai ukuran yang dipilih. Idealnya, tidak seperti stator yang ditunjukkan di atas, harus ada jumlah magnet ganjil, atau jika tidak, jumlah kumparan ganjil. Atau, rotor bisa memiliki angka ganjil magnet sehingga memungkinkan untuk memulai sendiri. Tetapi, perlu diperhatikan bahwa jika motor akan digerakkan oleh elektronik sistem berdenyut, maka jauh lebih sederhana untuk memiliki jumlah magnet yang genap pada stator dan memulai motor bergerak dengan tangan. Ini karena dengan jumlah magnet stator ganjil, sensor opto tidak persis berlawanan satu sama lain dan karenanya tidak menyala bersama-sama. Dengan jumlah magnet stator genap, kumparan yang 180 derajat terpisah dapat dihubungkan bersama karena mereka menembak pada waktu yang sama. Dengan disk timing optik slotted, slot persis berlawanan satu sama lain dan cocok dengan lebar magnet rotor, tetapi kumparan (hampir) berlawanan satu sama lain tidak dihidupkan dan dimatikan pada waktu yang sama, meskipun busur bertenaga mereka cenderung tumpang tindih untuk bagian dari operasi mereka. Ini dapat dipenuhi secara elektronik dengan menggunakan penundaan monostabil untuk koil pada sisi berlawanan dari disk.
Tujuan dari setiap kumparan adalah untuk meniadakan medan magnet magnet permanen di bawahnya. Medan magnet yang dihasilkan kumparan tergantung pada arus yang mengalir pada kumparan, jumlah lilitan pada kumparan dan luas kumparan. Arus yang mengalir tergantung pada diameter kawat dan tegangan diterapkan padanya. Mungkin perlu untuk memasang hanya satu magnet pada stator dan bereksperimen dengan koil sampai drive dan koil Anda saat ini memungkinkan rotor berputar bebas. Apapun hasil koilnya, harusnya oke untuk semuanya magnet meskipun mereka cenderung bervariasi dalam kekuatan sedikit.
Nama : Kartika Mulya Wati Ningsih
NIM : 21220007
Prodi : Teknik Elektro
Instagram :@Kartika_Mulywti_
