Passagens de Bobina no Meu Pulse Motor Sandbox (Teste de Indução Magnética)

Gancho

Eu queria que essas bobinas estacionárias soltassem um campo magnético de verdade, para que cada passagem de bobina agisse como um ímã permanente batendo em outro ímã. Veja o que aconteceu quando pulsei oito bobinas bifilares em série.

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Girei o rotor eletromagnético de 6 ímãs manualmente enquanto o gerador de sinal alimentava o estator externo de 8 bobinas de 400 Hz até 100 Hz. A tensão subiu de 12 V para 30 V e a corrente nunca passou de 130 mA. Uma bobina mostrava norte, a seguinte mostrava sul — tudo saindo diretamente das próprias bobinas.

O que você vai aprender

Como frequência, tensão e polaridade da bobina afetam a força do campo em cada passagem. Por que algumas bobinas invertem norte/sul quando peças reaproveitadas têm enrolamentos opostos. E o que é preciso para conseguir indução no estilo transformador quando as bobinas do rotor passam voando pelas bobinas energizadas do estator.

Da bancada

As bobinas do estator são todas bifilares. A metade de acionamento usa fio 26 AWG como o mais fino. Comecei em 400 Hz, desci em passos de 10 Hz e dei uma girada no rotor após cada mudança. Em 300 Hz e 20 V puxava 50 mA. Em 200 Hz eram 60 mA. Aumentei para 25 V em 150-200 Hz e a corrente foi para 80 mA. Em 30 V chegou a 130 mA e dava para sentir os campos ficando mais fortes.

O ímã de teste mostrou um campo norte claro em uma bobina e sul na bobina adjacente. Isso provou que o magnetismo não estava vazando do eixo nem dos ímãs do rotor — ele era gerado bem dentro das bobinas pelo pulso.

Como funciona / o que mudamos

Mantive as oito bobinas externas em série com um fio de gatilho pronto caso trocasse o rotor eletromagnético. O objetivo continuou simples: fazer as bobinas estacionárias desenvolverem magnetismo suficiente em cada passagem para que os ímãs permanentes e bobinas de indução do rotor reagissem com força. Frequência mais baixa parecia ajudar o campo a “soltar” melhor, mas em 100 Hz o rotor às vezes parava, então o espaçamento ainda é um problema. Em outra bancada eu tinha bobinas literalmente encostando com núcleo de pó de ferro — isso me deu mais de mil volts em passagens de indução mesmo com corrente minúscula em fio 32 AWG.

Indução magnética

Quando uma das bobinas de indução passa pelas bobinas que têm o campo forte, elas devem gerar indução no estilo transformador bem rápido. É essa indução magnética que estou perseguindo. Mesmo que sejam só 10 miliampères a mil volts, ainda dá para conseguir trabalho útil. A ferramenta primitiva que usei tinha que ficar bem no centro para ler o campo, mas os polos norte e sul eram inconfundíveis. O plano é ampliar esse campo para que cada passagem de bobina crie um pico de indução limpo sem precisar que os ímãs do rotor façam todo o trabalho.

Bobina elétrica

Todas as oito bobinas do estator são bifilares e ligadas em série. A metade de acionamento inclui um fio bem fino 26 AWG. Pulsei elas com o gerador de sinal e vi a própria bobina elétrica virar um ímã. Entre 20-30 volts e menos de 130 mA conseguimos norte claro em uma bobina elétrica e sul na seguinte. A inversão de polaridade veio dos sentidos de enrolamento opostos nas bobinas reaproveitadas. Esse magnetismo da bobina elétrica é exatamente o que preciso para que o rotor trate as bobinas do estator como ímãs permanentes durante cada passagem.

Bobina elétrica de fogão top

Não tinha uma bobina elétrica de fogão de verdade na bancada desta vez. O mais próximo foi a bobina grossa de fio 32 AWG com núcleo de pó de ferro que fico mencionando da outra mesa. Aquela pesa cerca de 700 gramas e consegue gerar mais de mil volts DC em passagens de indução. Você não consegue passar muita corrente pelo fio 32 AWG ou o fio queima, mas mesmo uma corrente pequena em alta tensão tem força. A ideia da bobina elétrica de fogão top é basicamente o mesmo princípio — uma bobina grande e pesada que aguenta o pulso e ainda entrega campos fortes em cada passagem. Provavelmente vou trocar uma na próxima rodada para comparar.

Checklist do construtor

• Rotor eletromagnético de 6 ímãs balanceado no eixo
• 8 bobinas bifilares do estator ligadas em série (faixa 26-32 AWG)
• Gerador de sinal capaz de onda quadrada 100-400 Hz
• Fonte DC ajustável 12-30 V, monitorar mA
• Giro manual ou rolamento de baixo atrito para testes iniciais
• Ímã pequeno ou ferramenta gauss para checar campos norte/sul em cada bobina
• Fio de gatilho pronto para futuro interruptor reed ou hall
• Anotar o sentido de enrolamento de cada bobina para evitar inversões inesperadas de polaridade

Solução de problemas

Em 100 Hz o rotor às vezes parava — provavelmente espaçamento de bobina ou temporização. Se só três ou quatro bobinas acendem, verifique a ligação em série e as conexões. Campos fracos demais? Aumente a tensão mas observe a corrente no fio fino 26 AWG. Norte/sul oposto em bobinas adjacentes geralmente significa que uma bobina está enrolada ao contrário. A ferramenta de teste primitiva precisa ficar bem no meio da bobina para ler algo útil.

Segurança

Mantenha tensões abaixo de 30 V nesses testes iniciais de sandbox. Fios finos 26 e 32 AWG esquentam rápido se você passar muita corrente — fique abaixo de 150 mA até adicionar fusível adequado. Girar o rotor manualmente perto de campos fortes pode beliscar os dedos. Sempre desconecte a fonte antes de tocar nas bobinas ou ajustar o espaçamento. Picos de indução de alta tensão (mesmo com baixa corrente) ainda podem dar um choque surpresa se você tocar nos fios de saída.

FAQ

Por que uma bobina mostrava norte e a seguinte sul?

As bobinas reaproveitadas foram enroladas em direções opostas. O pulso ainda as magnetizava, mas a polaridade invertia.

Até que frequência baixa você consegue rodar?

Desci até 100 Hz. Abaixo disso o rotor parava nesta montagem. Espaçamento mais próximo ou núcleos ajudam.

Você viu mais de mil volts?

Não nesta mesa, mas a bobina de núcleo de ferro 32 AWG na outra bancada viu em passagens de indução semelhantes. A corrente fica minúscula.

Essas passagens de bobina realmente podem substituir ímãs permanentes?

Esse é o objetivo. Se o campo se expandir o suficiente, os ímãs do rotor e as bobinas de indução reagem às bobinas do estator exatamente como reagiriam a ímãs de neodímio.

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