Por fin conseguí que mi motor de pulsos funcione (tipo eléctrico)

Gancho

Encendí las luces del taller e hice girar un par de motores de pulsos de tipo eléctrico: uno usando el truco de imán monopolar en el rotor y el otro mi diseño 369 con bobinas de calibres mixtos. Sin magia, solo momentum, colocación cuidadosa de las bobinas y algunas mediciones reales desde el banco.

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Empezamos fuera con el rotor grande de 14 pulgadas. Puedes ver las tiras de acero que añadí para yugar las caras sur de los imanes de neodimio. Luego entramos al diseño 369 funcionando con un sistema de 12 V, una bobina de disparo ajustable y una bobina captadora móvil. Cambios de velocidad, lecturas de voltaje y el sonido del motor ralentizándose bajo carga están todos en las imágenes.

Lo que aprenderás

Cómo un montaje de imán monopolar cambia el campo para que el norte solo sea detectable muy cerca, por qué el 369 necesita un empujón inicial, cómo la posición de la bobina de disparo afecta las RPM y qué le pasa a la carga de la batería cuando subes o bajas el voltaje.

Desde el banco

El primer rotor es de 14 pulgadas con 12 imanes de neodimio. Yugué las caras sur con tiras de acero para que el campo entre ellos se lea mayoritariamente sur en el medidor de gauss. Acerca la sonda realmente cerca, unos 10 mm, y captas el campo norte. Un poco más lejos y desaparece otra vez. Todo el conjunto lleva un rato girando por momentum más la acción de puerta V de los imanes estatores grandes: atraído y luego empujado.

No arranca solo. Le das un empujoncito y el momentum lo lleva a través del ciclo de atracción-empuje. Esa era la idea básica que estaba probando.

Cómo funciona / qué cambiamos

Probé a unir los polos sur con cinta de acero magnético para ver si creaba un efecto monopolar más fuerte. El medidor muestra mayoritariamente sur por todo el rotor hasta que entras en el rango del efecto Hall. Una vez girando, cada imán que pasa es atraído y luego empujado por los imanes estatores grandes en formación de puerta V. Sencillo, pero necesita ese impulso inicial.

Montaje de imán monopolar en el rotor

Coloqué tiras de acero alrededor de los imanes orientados al sur en el rotor de 14 pulgadas. El medidor de gauss ahora lee un sur estable entre ellos. Solo cuando la sonda está dentro de unos 10 mm ves aparecer el campo norte. Muévela un poco hacia fuera y el norte desaparece. Este enfoque de imán monopolar parece extender el campo sur y cambia cómo interactúa el rotor con los imanes del estator.

Diseño 369 explicado

Lo llamo 369 porque hay tres bobinas de calibre 16, tres bobinas de calibre 20 y nueve imanes en el rotor. Las bobinas de 16 ga tienen aproximadamente 220-300 vueltas cada una sobre núcleos de hierro dulce. Las bobinas de 20 ga son de dos capas y producen un campo magnético muy fuerte pero compacto. También hay una bobina captadora separada que se puede mover hacia dentro o fuera. Todo está cableado para que las bobinas de impulso funcionen juntas cuando se activa el disparo.

Elección de bobinas y vueltas del motor de pulsos

Las tres bobinas de calibre 16 están cableadas en serie con unas 300 vueltas cada una. Las bobinas de calibre 20 van sobre hierro dulce y son extremadamente potentes aunque no son enormes. Noté que el rotor acelera mucho cuando la bobina de disparo está en el punto dulce. Poder deslizar la bobina hacia dentro y fuera y de lado a lado permitió ajustar. La bobina captadora midió 765 ohmios; la mitad de eso son unos 382 ohmios, que parecía relevante para el circuito.

Disparador de transistor y temporización de bobinas

Una bobina de disparo de calibre 26 está cerca del rotor. Cada vez que un imán pasa por ella, la bobina de disparo envía una señal que cierra el transistor y completa el circuito hacia las bobinas de impulso. Todas las bobinas de 16 ga se encienden juntas y empujan el rotor. Tuve que apagar el motor mientras explicaba porque el ruido dificultaba hablar, pero puedes ver el módulo del transistor justo en la placa. Pequeños ajustes en la posición de la bobina de disparo cambiaron la velocidad de forma dramática.

Lecturas y colocación de la bobina captadora

La bobina captadora actualmente mide 765 ohmios. La acerqué al rotor con un buen entrehierro y puedes oír cómo el motor trabaja un poco más duro. Añade resistencia pero también nos permite ver los efectos de carga en la batería. La bobina es desmontable, así que puedo probar con o sin ella. Cuando las bobinas principales están disparando, esta captadora recoge parte de la acción y la devuelve a la batería.

Observaciones sobre la carga de la batería

Empezamos a 7 voltios y la batería estaba en 12,09 V. Una vez subí a un sistema completo de 12 V el motor se ralentizó notablemente pero la corriente de carga aumentó. Bajando de nuevo a 10 V el rotor volvió a acelerar pero la carga se redujo. Lo dejé funcionando un rato para que la carga "se pegara" en lugar de caer inmediatamente al apagarlo. Básicamente está cargando la batería mientras funciona, aunque noté que carreras cortas de 10 minutos no mantienen la ganancia.

Lista de verificación para el constructor

• Rotor de 14 pulgadas con 12 imanes de neodimio para la prueba monopolar
• Tiras de acero o cinta magnética para yugar los polos sur
• Tres bobinas de 16 ga (~300 vueltas), tres bobinas de 20 ga, disparo de 26 ga
• Bobina de disparo móvil que se ajusta dentro/fuera y de lado a lado
• Interruptor de transistor (tipo exacto no mostrado pero claramente visible en la placa)
• Bobina captadora con resistencia medida de unos 765 ohmios
• Monitor de batería que muestra voltaje y tasa de carga
• Posibilidad de variar el voltaje de entrada de 7-12 V

Solución de problemas

Si el motor se ralentiza al aumentar el voltaje, eso es lo que vi: mayor voltaje daba más corriente de carga a la batería pero cargaba más el rotor, por lo que las RPM bajaron. Si la bobina de disparo está demasiado lejos o mal posicionada, mata la velocidad; tuve que deslizarla con cuidado hasta encontrar el punto rápido y luego aflojarla un poco. Las carreras cortas no dejan que la carga de la batería "se pegue": cae enseguida. El rotor monopolar necesita un empujón; no arranca solo. Si el campo norte no aparece en el medidor, acerca la sonda a menos de 10 mm.

Seguridad

Estos imanes de neodimio son fuertes: mantén los dedos lejos del rotor giratorio de 14 pulgadas. Las bobinas se energizan y pueden calentarse; dejé que el 369 se calentara unos segundos a 7 V antes de subirlo. Vigila el voltaje de la batería para no descargarla demasiado mientras pruebas. Los circuitos de transistor pueden generar picos, así que mantuve las conexiones bien apretadas.

Preguntas frecuentes

¿El rotor de imán monopolar crea monopoles verdaderos? En realidad no. Las tiras de acero hacen que el campo se lea mayoritariamente sur hasta que te acercas mucho (~10 mm) donde aparece el norte. Es más un truco de moldeado de campo que un monopolo verdadero.

¿Por qué el motor se ralentiza a 12 voltios? En mi prueba, subir el voltaje aumentó la corriente de carga hacia la batería pero cargó más el rotor, por lo que las RPM bajaron. Bajando a 10 V volvió a acelerar.

¿Qué tan crítica es la posición de la bobina de disparo? Extremadamente. Un pequeño movimiento dentro o fuera cambiaba mucho la velocidad. Necesita ser ajustable en dos ejes.

¿Cargará una batería? Vi que el voltaje de la batería subía mientras funcionaba, especialmente a 12 V. Las carreras cortas pierden la ganancia rápidamente al parar, así que las carreras más largas ayudan a que la carga se pegue.

¿Qué es el diseño 369? Tres bobinas de 16 ga, tres bobinas de 20 ga y nueve imanes en el rotor. El nombre viene de ese patrón 3-6-9. Las bobinas de 20 ga crean un campo fuerte y compacto que ayuda a empujar el rotor rápido una vez que está bien temporizado.

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