Motor solar con rotor flotante de madera

Hoy queremos presentarles una aplicación magnética muy impresionante: un motor solar con rotor flotante de madera.

No existe ninguna aplicación práctica para este motor.  En el alféizar de la ventana es un verdadero reclamo que siempre sorprende a los invitados.

Motor solar con rotor flotante de madera

Lista de materiales:

• Aro magnético Ø 18,0 x 10,0 x 4,0 mm N40 níquel - sujeta 4,4 kg - 4 unidades
• Disco magnético Ø 20,0 x 10,0 mm N40 níquel - sujeta 12 kg -  4 unidades
• Bloque magnético 20,0 x 20,0 x 3,0 mm N45 níquel - sujeta 4,3 kg - 4 unidades
• 8 células solares de 0,5 V / 150 mA, con conexión soldada (número de artículo: 695-SM150L de la empresa EDUNIKUM)
• 60 g de alambre de cobre esmaltado de Ø 0,25 mm
• Contrachapado de 4-5 mm de grosor
• Madera maciza de 18,5-19 mm de grosor
• Madera redonda de Ø 10 mm
• Cristal de aprox. 70 x 80 mm 2, de aprox. 2 mm de grosor (en este caso,  de un marco de fotos antiguo)
• Recambio de bolígrafo
• Adhesivo de dos componentes
• Cola para madera
• Estaño para soldar
• Apoyo

Rotor flotante

Para que el rotor flote, se necesitan 4 imanes en el estator y al menos 2 imanes en el eje.
Para el estator he utilizado 4 discos magnéticos Ø 20,0 x 10,0 mm y para el rotor 2 x 2 aros magnéticos Ø 18,0 x 10,0 x 4,0 mm.

Para que el rotor flote, los imanes deben colocarse según se indica en el dibujo.

Para proteger el rotor contra golpes, es necesario limitar un grado de libertad. Esto se ha conseguido utilizando un recambio de bolígrafo.
Al apoyar la bola en el cristal trasero se crea una ilusión óptica. Esta representa un rotor que flota completamente libre.

Rotación del rotor (funcionamiento del motor)

Aquí se aplica la ley de la fuerza de Lorentz. La fuerza que experimenta un conductor (o bobina) por el que circula corriente en un campo magnético. Para ello, se enrollaron 4 bobinas de alambre de cobre esmaltado en el soporte de bobinas debajo de las células solares del rotor.

Cada bobina está conectada eléctricamente a dos células solares desplazadas 180°. Cuando incide la luz, la corriente fluye continuamente a través de la bobina. La célula solar de la bobina está orientada hacia la fuente de luz.

Debajo del rotor, en el centro del estator, se encuentran los imanes de campo. Aquí habría utilizado 4 bloques magnéticos 20,0 x 20,0 x 3,0 mm N45, pero aún tenía en stock bloques magnéticos más antiguos y algo más grandes de otro proyecto, así que los utilicé.

La corriente en las bobinas, junto con el campo de los imanes rectangulares, genera la fuerza de Lorentz, que a su vez produce un par motor en el rotor. La incidencia de la luz sobre las células solares hace que el rotor gire continuamente.

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