PL238598B1 - Silnik fotomagnetyczny - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia jest silnik fotomagnetyczny, przetwarzający energię światła na energię kinetyczną ruchu drgającego i przeznaczony do eksperymentów laboratoryjnych z fizyki. Silnik fotomagnetyczny zawiera niezrównoważoną dźwignię dwustronną (1), zaopatrzoną w poziomą oś (2), której końce są oparte na wycięciach dwóch wsporników (3), przymocowanych do prostokątnej podstawy (4). Do obu końców dźwigni (1) przymocowane są fotoogniwa (5) wraz z umieszczonymi pod nimi pierścieniowymi karkasami z rowkiem, w których nawinięte zostały uzwojenia (7) i końcówki tych uzwojeń (8, 9) są połączone z biegunami fotoogniw (5). W ostatnim zwoju obu uzwojeń jest przerwa, do której są przyłączone pręty stykowe (10), przymocowane do karkasu i skierowane w dół. Pod każdym z uzwojeń (7) znajduje się magnes (11) w kształcie walca, zwrócony ku górze takim biegunem, że podczas przepływu prądu w uzwojeniu (7), wytwarzanego przez fotoogniwo (5), zachodzi odpychanie uzwojenia (7) od magnesu (11). Magnes (11) umieszczony jest wewnątrz kubkowej zwory (12), znajdującej się pod dolnymi końcami prętów stykowych (10) i przymocowanej do podstawy (4). Przestrzeń między magnesem (11) i kubkową zworą (12) jest wypełniona przez tulejkę dystansową (13).

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest silnik fotomagnetyczny, przetwarzający energię światła na energię kinetyczną ruchu drgającego i przeznaczony do eksperymentów laboratoryjnych z fizyki.

Ze strony internetowej www.jangar.pl znany jest zestaw edukacyjny, przeznaczony do badania przemiany energii światła na energię mechaniczną. Znany zestaw zawiera fotoogniwo umieszczone na izolacyjnej podstawce, które można przyłączyć za pomocą dwóch przewodów do silnika elektrycznego prądu stałego wyposażonego w magnes trwały, uzwojenia i szczotki. Silnik mocowany jest do podstawki, zaś na jego osi zostało osadzone śmigło. Zasada dziania znanego zestawu polega na tym, że po oświetleniu fotoogniwa na jego biegunach wytwarzana jest siła elektromotoryczna, powodująca przepływ prądu elektrycznego przez silnik, który wprawia śmigło w ruch obrotowy.

Istota rozwiązania według wynalazku polega na tym, że silnik fotomagnetyczny zawiera niezrównoważoną dźwignię dwustronną, zaopatrzoną w poziomą oś, której końce są oparte na wycięciac h dwóch wsporników, przymocowanych do prostokątnej podstawy. Do obu końców niezrównoważonej dźwigni dwustronnej przymocowane są fotoogniwa wraz z umieszczonymi pod nimi pierścieniowymi karkasami z rowkiem, w których nawinięte są uzwojenia i końcówki tych uzwojeń są połączone z biegunami fotoogniw, przy czym oporność uzwojenia równa się korzystnie oporności wewnętrznej fotoogniwa. Ponadto w ostatnim zwoju obu uzwojeń jest przerwa, do której zostały przyłączone pręty stykowe o różnej długości, przymocowane do karkasu i skierowane w dół. Niezrównoważona dźwignia dwustronna, wsporniki, podstawa i karkasy, wykonane są z materiału elektroizolacyjnego i nieferromagnetycznego, korzystnie z tekstolitu, natomiast oś i pręty stykowe wykonane są z metalu nieferromagnetycznego, oś korzystnie ze stali austenitycznej, zaś pręty stykowe korzystnie z mosiądzu. Pod każdym z uzwojeń znajduje się magnes w kształcie walca, zwrócony ku górze takim biegunem, że podczas przepływu prądu w uzwojeniu, wytwarzanego przez fotoogniwo, zachodzi odpychanie uzwojenia od magnesu. Magnes wykonany jest korzystnie ze spieku żelazo-neodym-bor oraz umieszczony wewnątrz kubkowej zwory, znajdującej się pod dolnymi końcami prętów stykowych i przymocowanej do podstawy. Kubkowa zwora wykonana jest z metalu ferromagnetycznego miękkiego, korzystnie z żelaza chemicznie czystego, zaś przestrzeń między magnesem i kubkową zworą jest wypełniona przez tulejkę dystansową, wykonaną z materiału nieferromagnetycznego.

Główną zaletą silnika fotomagnetycznego jest bezpośrednie przetwarzanie energii światła na energię kinetyczną ruchu drgającego w jednym przyrządzie. Dodatkowymi zaletami są prosta i poglądowa konstrukcja.

Silnik fotomagnetyczny pokazany jest w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia przekrój podłużny płaszczyzną A-A, fig. 2 jest widokiem z góry, natomiast fig. 3 stanowi schemat połączeń cewki i fotoogniwa.

Silnik fotomagnetyczny zawiera niezrównoważoną dźwignię dwustronną 1, zaopatrzoną w poziomą oś 2, której końce są oparte na wycięciach dwóch wsporników 3, przymocowanych do prostokątnej podstawy 4. Do obu końców niezrównoważonej dźwigni dwustronnej 1 przymocowane są fotoogniwa 5 wraz z umieszczonymi pod nimi pierścieniowymi karkasami 6 z rowkiem, w których nawinięte są uzwojenia 7 i końcówki tych uzwojeń 8, 9 są połączone z biegunami fotoogniw 5, przy czym oporność uzwojenia 7 równa się korzystnie oporności wewnętrznej fotoogniwa 5. Ponadto w ostatnim zwoju obu uzwojeń 8, 9 jest przerwa, do której zostały przyłączone pręty stykowe 10 o różnej długości, przymocowane do karkasu 6 i skierowane w dół. Niezrównoważona dźwignia dwustronna 1, wsporniki 3, podstawa 4 i karkasy 6 wykonane są z tekstolitu, natomiast oś ze stali austenitycznej, zaś pręty stykowe 10 z mosiądzu. Pod każdym z uzwojeń 7 znajduje się magnes 11 w kształcie walca, zwrócony ku górze takim biegunem, że podczas przepływu prądu w uzwojeniu 7, wytwarzanego przez fotoogniwo 5, zachodzi odpychanie uzwojenia 7 od magnesu 11. Magnes 11 wykonany jest ze spieku żelazo-neodym-bor oraz umieszczony wewnątrz kubkowej zwory 12, znajdującej się pod dolnymi końcami prętów stykowych 10 i przymocowanej do podstawy 4. Kubkowa zwora 12 wykonana jest z żelaza chemicznie czystego, zaś przestrzeń między magnesem 11 i kubkową zworą 12 jest wypełniona przez tulejkę dystansową 13 wykonaną z materiału nieferromagnetycznego.

Zasada działania silnika fotomagnetycznego polega na tym, że po oświetleniu fotoogniw 5 wiązką światła 14 wytwarzane są w nich siły elektromotoryczne. Ponieważ dźwignia dwustronna 1 jest niezrównoważona, to jedno z jej ramion opiera się na przewodzącej prąd elektryczny zworze 12 i pręty stykowe 10 łączą ze sobą końce jednego z uzwojeń 7, przymocowane do tego ramienia. Skutkiem tego w uzwo

PL 238 598 B1 jeniu 7 płynie prąd elektryczny. Jednocześnie uzwojenie 7 znajduje się w polu magnetycznym, wytwarzanym przez magnes 11 i działa na nie siła elektrodynamiczna, odpychająca je ku górze. Powoduje to obrót niezrównoważonej dźwigni dwustronnej 1, rozwarcie końców uzwojenia 7 i zanik przepływu prądu. Wskutek obrotu niezrównoważonej dźwigni dwustronnej 1, pręty stykowe 10 dotykają teraz do kubkowej zwory 12, umieszczonej po przeciwnej stronie dźwigni i zwierają końce drugiego z uzwojeń 7. Dla tego uzwojenia znowu zachodzą opisane wcześniej zjawiska i następują powtarzalne drgania niezrównoważonej dźwigni dwustronnej 1. Równość oporności uzwojenia 7 i oporności wewnętrznej fotoogniwa 5, umożliwia przekazanie maksymalnej mocy z fotoogniwa 5 do uzwojenia 7 i uzyskanie maksymalnej mocy mechanicznej silnika.

Claims (7)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Silnik fotomagnetyczny zawierający fotoogniwa, znamienny tym, że zawiera niezrównoważoną dźwignię dwustronną (1), zaopatrzoną w poziomą oś (2), której końce są oparte na wycięciach dwóch wsporników (3), przymocowanych do prostokątnej podstawy (4), zaś do obu końców niezrównoważonej dźwigni dwustronnej (1) przymocowane są fotoogniwa (5) wraz z umieszczonymi pod nimi pierścieniowymi karkasami (6) z rowkiem, w których nawinięte są uzwojenia (7) i końcówki tych uzwojeń (8), (9) są połączone z biegunami fotoogniw (5), a ponadto w ostatnim zwoju obu uzwojeń jest przerwa, do której są przyłączone pręty stykowe (10) o różnej długości, przymocowane do karkasu (6) i skierowane w dół, a ponadto niezrównoważona dźwignia dwustronna (1), wsporniki (3), podstawa (4) i karkasy (6) wykonane są z materiału elektroizolacyjnego i nieferromagnetycznego, natomiast oś (2) i pręty stykowe (10) wykonane są z metalu nieferromagnetycznego, a oprócz tego pod każdym z uzwojeń (7) znajduje się magnes (11) w kształcie walca, zwrócony ku górze takim biegunem, że podczas przepływu prądu w uzwojeniu (7), wytwarzanego przez fotoogniwo (5), zachodzi odpychanie uzwojenia (7) od magnesu (11), wykonanego korzystnie ze spieku żelazo-neodym-bor, przy czym magnes (11) jest umieszczony wewnątrz kubkowej zwory (12), znajdującej się pod dolnymi końcami prętów stykowych (10) i przymocowanej do podstawy (4), a ponadto kubkowa zwora (12) wykonana jest z metalu ferromagnetycznego miękkiego, zaś przestrzeń między magnesem (11) i kubkową zworą (12) jest wypełniona przez tulejkę dystansową (13) wykonaną z materiału nieferromagnetycznego.
2. 2. Silnik fotomagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że oporność uzwojenia (7) równa jest korzystnie oporności wewnętrznej fotoogniwa (5).
3. 3. Silnik fotomagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że niezrównoważona dźwignia dwustronna (1), wsporniki (3), podstawa (4) i karkasy (6) wykonane są korzystnie z tekstolitu.
4. 4. Silnik fotomagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że oś (2) wykonana jest korzystnie ze stali austenitycznej.
5. 5. Silnik fotomagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że pręty stykowe (10) wykonane są korzystnie z mosiądzu.
6. 6. Silnik fotomagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że prostopadłościenne magnesy (11) wykonane są korzystnie ze spieku żelazo-neodym-bor.
7. 7. Silnik fotomagnetyczny według zastrz. 1, znamienny tym, że kubkowa zwora (12) wykonana jest korzystnie z żelaza chemicznie czystego.