Подковообразный магнит, моток проволоки, вязальная спица и полоска тонкой листовой жести — вот и все, что нужно для изготовления простого, но очень сильного электромотора.

Обычно ротор электромотора имеет сердечник, состоящий из множества сложных по форме пластин электротехнической стали. У нашего мотора ротор вообще сердечника не имеет. Этим и обусловлена его простота.

Вот устройство мотора.

На валу укреплена кольцевая катушка, а рядом с ней коллектор. Они и образуют ротор электродвигателя. Его конструкция ничем, кроме числа витков, не отличается от нарисованной в учебнике «рамки с током в магнитном поле» — прообраза любого электродвигателя. Электрический ток подводится к ротору через щетки.

Обычно их делают из специальной угольно-графитовой массы. У нас же их роль выполнят два упругих жестяных контакта.

Вал ротора закреплен на стойках. Чтобы он не скользил, возле стоек припаяны два колечка из медной проволоки. Стойки привинчены к доске, а на ней в специальном гнезде стоит подковообразный магнит (его можно купить в магазине наглядных пособий или попросить в физическом кабинете).

Делать мотор начните с изготовления катушки. Подберите круглый предмет, диаметр которого на 5 — 10 мм меньше, чем внутренняя полость магнита. Положите на него четыре отрезка прочных ниток и намотайте поверх них внавал 30–40 витков изолированного провода диаметром 0,3–0,5 мм так, чтобы получилась катушка толщиной около 10 мм. Затем завяжите нитки и снимите катушку. Далее ее нужно симметрично, точно по диаметру, и аккуратно, чтобы не повредить изоляцию витков, насадить на вязальную спицу диаметром 2–3 мм. Катушка под действием магнитных сил будет вращаться и должна будет вращение передать на вал. В местах, где сквозь нее проходит вал, туго, крест-накрест завяжите нитки. Для прочности эти места, да и все витки катушки пропитайте нитролаком или клеем для мебели и просушите.

Самое сложное — коллектор. Намотайте на вал несколько полосок писчей бумаги с клеем шириною 15–20 мм и диаметром намотки около 10 мм. У вас получится втулка коллектора.

Материал втулки должен выдерживать температуру пайки. Клей ПВА, мебельный и «Момент» не выдержат нагрева. Хороша во всех отношениях эпоксидная смола, но она требует большого опыта, а после работы с ней придется долго отмывать руки. Самое лучшее в данном случае — это клейстер. Разведите чайную ложку муки в половине стакана воды, поставьте стакан в кастрюлю с горячей водой и помешивайте до получения похожей на кисель массы. Клей готов. Им нужно выклеить втулку коллектора, а затем сутки ее просушить.

Магнит и моток проволоки — вот весь мотор.

Коллекторные пластины желательно сделать из тонкого листового металла — меди или латуни. Их нужно выгнуть на хвостовике сверла диаметром 8 — 10 мм, а затем укрепить на втулке коллектора при помощи ниток и клея типа «Момент» или «БФ». После этого можно припаять к ним провода катушки. Для получения максимального крутящего момента двигателя важно сориентировать пластины коллектора относительно плоскости катушки, как это показано на рисунке.

Щетки, подающие ток к коллектору, представляют собою упругие полоски из жести от кофейной банки. В обычном состоянии этот металл пластичен, но положите полоски на стальную пластину и слегка простучите молотком. После такой обработки жесть станет упругой, как пружинная сталь.

Щетки крепятся к деревянной подставке мотора винтами-саморезами. К ней же крепятся и стойки. Их также можно сделать из жести. Но для повышения жесткости к каждой из них лучше припаять жестяную косынку, как показано на рисунке.

Если мотор делается только с демонстрационной целью, то достаточно в стойках просверлить отверстия и пропустить через них вал.

Чтобы плавно регулировать скорость и даже изменять скорость вращения, двигатель нужно оснастить траверзом.

На рисунке: 1 — стойка; 2 — катушка ротора; 3 — коллектор; 4 — щеткодержатель; 5 — щиток траверза; 6 — втулка подшипника.

Изготовление стойки с «оловянным» подшипником.

Но вообще-то двигатель развивает приличную мощность и вполне пригоден, например, для привода пропеллера вентилятора. В этом случае придется позаботиться о подшипниках.

Сделайте в стойке керном небольшое углубление, залейте в него капельку оловянного припоя, а когда остынет — просверлите в нем отверстие. Если через него пропустить стальной вал, то получится своеобразный подшипник с очень низким трением и износом.

Наконец, попробуем мотор испытать. Прежде всего добейтесь, регулируя положение стоек, чтобы вал легко вращался. Далее присоедините мотор к батарее или выпрямителю на 3–6 В, и он заработает с легким жужжанием.

Теперь вы можете проделать множество занимательных опытов.

Присоедините к клеммам мотора вольтметр и попробуйте питать его постоянным током более высокого напряжения. Без перегрева обмотки он легко выдержит до 24 В. Но коллектор при этом начинает сильно искрить и греться. Нетрудно заметить, что одна из причин заключается в щетках — у них мала площадь соприкосновения с коллектором. Если конец щетки разрезать на узкие полоски, то нагрев коллектора уменьшится.

Когда-то, давным-давно, к коллектору электромотора ток подавали при помощи разрезных пластин, гребешков, пучков и щеток из проволоки. Делалось это ради увеличения числа точек контакта. При изменении величины питающего напряжения ваш мотор будет менять скорость, а при смене полярности — направление вращения. Но можно щетки установить на щиток, который поворачивается относительно геометрической оси вала. Если его повернуть на 180°, то при постоянном напряжении питания мотор будет плавно увеличивать и уменьшать свою скорость, да еще и изменять направление вращения. Называется это устройство траверзом.

Траверз состоит из пластины, закрепленной в поворотной втулке, сквозь которую проходит вал двигателя (см. рис.).

А. ВАРГИН