Een borstelloze motor automatisch aansturen, zonder ingewikkelde snelheidsregelaars of andere complexe aansturingscircuits? Maak hem van LEGO, zoals YouTuber Jamie’s Brick Jams deed met naast de bekende blokjes wat magneten en draad.
Hij bouwde een 4.000 rpm motortje met LEGO Technic, een paar elektronische onderdelen en de meest basic principes rondom elektromagnetisme. Het resulteert in een van de eenvoudigste elektromotoren die we ooit hebben gezien. Toch is het niet zozeer het eindresultaat dat zo bijzonder is, dat is vooral hoe hij in maar 8 minuten allerlei dingen leert over hoe motoren werken.
Elektromotor bouwen met LEGO
In deze video komen allerlei belangrijke beginselen van motoren uit de machines van nu voorbij. Waar je bij een ouderwetse motor de onderdelen goed kunt zien, daar is de elektromotor voor veel mensen een black box vol geheimen. Deze YouTuber weet het zo te versimpelen dat het iets begrijpelijker wordt. De motor van Jamie start met een rotor die via twee neodymiummagneten die zorgvuldig zijn uitgebalanceerd werkt. Zo kan hij goed draaien, maar de 20 x 10 millimeter-magneten die erbij komen kijken moeten voor de stevigheid wel gelijmd worden.
De aandrijspoel kost wat geduld. Jamie wikkelde ongeveer 150 keer een koperdraad om de LEGO. De stroom die erdoorheen gaat veroorzaakt een magnetisch veld en dat trekt aan de rotormagneten om het geheel een zetje te geven. Het begint allemaal met een kleine puls van een 9 volt-batterij die de motor eventjes laat draaien. De timing ervan moet dus perfect zijn. Reden voor Jamie om een tweede spoel toe te voegen als sensor. Als een rotormagneet langs deze sensorspoel van 100 wikkeldingen koperdraad beweegt, dan komt er een stroompje bij en dat wordt naar een TIP31C-transistor gestuurd die als automatische switch fungeert.
Een LED voor feedback
Wanneer het circuit het signaal van de sensorspoel detecteert, schakelt het kort in en stuurt het een korte stroomstoot van de batterij naar de aandrijfspoel. Zo krijgt de rotor een goede duw. Elke puls laat ook de LED knipperen om dat aan te geven. Deze voortdurende cyclus van detecteren, pulseren, duwen houdt de rotor aan het draaien. In de simpele vorm met twee magneten bereikt de motor ongeveer 1.300 omwentelingen per minuut (RPM) vóór de vertraging. Met een 3:1 tandwielvertraging erbij daalt de snelheid, maar neemt het koppel aanzienlijk toe.
En zo kan deze mini-elektromotor met extra LEGO-tandwielen, een riemaandrijving en een stuursysteem uit een LEGO-set van de jaren 90, kan de motor een klein LEGO-autootje over een oppervlak voortbewegen. Het motortje is misschien een simpele versie van een elektromotor, tegelijkertijd is het project niet per se heel erg simpel om na te doen. Deze YouTuber maakt het allemaal wel beter behapbaar en vooral heel leerzaam.
Over de auteur
