اگر علاقه‌مند هستید یک پنکه رومیزی خیلی ساده برای خود بسازید، با ما همراه شوید. در این مطلب از مجله فرادرس، مراحل و وسایل مورد‌نیاز برای ساخت پنکه با آرمیچر با روش‌های مختلف را از صفر تا صد با هم بررسی می‌کنیم. مهم‌ترین قطعه‌ای که برای ساخت یک پنکه رومیزی ساده به آن نیاز داریم، «آرمیچر» (Armature) است. سایر قطعات الکترونیکی مهم برای ساخت پنکه با آرمیچر در این مطلب عبارت‌اند از باتری کتابی، کلید، کانکتور الکتریکی و ابزارهای لحیم‌کاری.

تمامی وسایل و قطعاتی که در این مطلب برای ساخت پنکه معرفی شده‌اند، در دسترس و ارزان هستند. بنابراین می‌توانید به‌راحتی این آزمایش را در خانه انجام دهید و از نتیجه آن لذت ببرید. در ادامه این مطلب، ساخت پنکه با آرمیچر را با روش‌های مختلف توضیح می‌دهیم و در هر روش، کاربری‌های کوچک و جدیدی را اضافه کرده‌ایم و خواهید دید که چگونه با وسایل خیلی ساده می‌توان جزئیات تازه و جالبی را به این پنکه اضافه کرد.

مثال اول ساخت پنکه با آرمیچر

نقش اصلی آرمیچر در پنکه رومیزی ساده، تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی مکانیکی است. انرژی الکتریکی در این پنکه توسط باتری‌های قلمی تامین می‌شود. این باتری‌های معمولی به‌عنوان منابع ولتاژ در مدار ساده‌ای که می‌سازیم، عمل می‌کنند. آرمیچر انرژی الکتریکی را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند و انرژی مکانیکی حاصل شده، باعث می‌شود پره‌های پنکه ساخته شده بچرخند و در نتیجه سرما تولید شود. پس پنکه‌ای که با آرمیچر ساختیم، بر این اساس کار می‌کند.

آرمیچر مهم‌ترین عنصر یک موتور یا ژنراتور DC به‌شمار می‌رود. موتور الکتریکی یا ماشین الکتریکی وسیله‌ای است که برای تولید توان الکتریکی به‌کار می‌رود و آرمیچر که به‌نوعی یک «سیم‌پیچی» (Winding) است، در فضای داخلی آن قرار می‌گیرد، در حالی که حامل جریان متناوب یا AC است. نکته جالب در مورد آرمیچر این است که این قطعه به کمک بخشی به نام «کموتاتور» (Commutator) قادر است حتی داخل یک موتور DC جریان AC حمل کند.

در یک موتور الکتریکی، میدان مغناطیسی توسط «الکترومگنت»‌ (Electromagnet) یا یک آهن‌ربای دائمی تولید می‌شود. سیم‌پیچی آرمیچر با این میدان مغناطیسی در فضای داخلی و خالی موتور، ترکیب می‌شود. آرمیچر یک قطعه چندکاره است. مهم‌ترین کاری که آرمیچر انجام می دهد، هدایت جریان در میدان مغناطیسی موتور است که این مسئله باعث می‌شود بازوی گشتاور داخل موتور تولید شود. وظیفه بعدی آرمیچر، تولید نیرو محرکه الکتریکی یا EMF است.

نکته مهم دیگر در مورد آرمیچر این است که این قطعات در موتور یا ژنراتور می‌توانند به‌عنوان بخشی چرخان یا ثابت تنظیم شوند. بنابراین برای مثال در یک موتور DC، آرمیچر همان مولفه الکتریکی چرخان (روتور) یا مولفه الکتریکی ساکنی (استاتور) است که برای بررسی جریان استفاده می‌شود. اجزای تشکیل‌دهنده آرمیچر عبارت‌اند از:

• هسته
• سیم‌پیچی
• کموتاتور
• «شافت یا شفت» (Shaft)

در بخش‌های آخر، با جزئیات آرمیچر بیشتر آشنا خواهیم شد. همچنین اگر تمایل دارید با انواع موتور‌های DC و طرز کار آن‌ها بیشتر آشنا شوید، مطالعه مطلب «انواع موتور DC — راهنمای جامع» از مجله فرادرس را به شما پیشنهاد می‌کنیم. به‌عنوان اولین مثال، ساده‌ترین شیوه ساخت پنکه با آرمیچر را شروع می‌کنیم که در آن به‌ترتیب از وسایل زیر استفاده خواهد شد:

• مقداری مقوای ضخیم یا کارتن
• ماژیک
• قیچی ساده
• یک عدد در بطری آب معدنی
• میخ و چکش
• چسب حرارتی
• یک عدد آرمیچر ساده
• چهار عدد نی پلاستیکی
• یک کابل USB
• قیچی کابل‌بری
• ابزارهای لازم برای لحیم‌کاری

دقت کنید در تمام مثال‌های بیان شده منظورمان از آرمیچر، همان آرمیچر موتور DC است که در ساخت وسایل این چنینی استفاده می‌شود و برای خرید مرسوم است.

مراحل ساخت پنکه با آرمیچر – مثال ۱

پس از اینکه وسایل بالا را فراهم کردید، مراحل ساخت پنکه با آرمیچر در ساده‌ترین حالت ممکن به‌ شرح زیر است. اما پیش از توضیح مراحل، چنانچه تمایل دارید با مباحث پایه‌ای در مورد قطعات الکترونیکی و اثر آن‌ها در مدارهای الکترونیکی آشنا شوید، لازم است به مفاهیم مرتبط در کتاب درسی فیزیک یازدهم کاملا مسلط باشید. به همین جهت، مشاهده فیلم آموزش فیزیک پایه یازدهم فرادرس را به شما پیشنهاد می‌کنیم که لینک آن نیز در ادامه قرار داده شده است:

طبق شکل، با یک ماژیک روی کارتن الگوی چهار پره پنکه موردنظر را به‌صورت کاملا هم‌اندازه هم رسم کنید. بهتر است یک الگوی اولیه طراحی کنید و این الگو را روی کارتن تکرار کنید. سپس با قیچی محیط هر شکل را برش دهید و آن را از کارتن اولیه جدا کنید.

در مرحله بعدی، دقیقا وسط در بطری آب معدنی را با استفاده از یک میخ و چکش سوراخ کنید.

با استفاده از چسب حرارتی چهار پره پنکه را روی چهار نقطه روی در بطری بچسبانید. دقت کنید فواصل بین چهار نقطه روی محیط دایروی در بطری برابر باشد. همچنین به نحوه چسباندن و زاویه هر پره با سطح بطری در شکل دقت کنید.

حالا می‌توانید آرمیچر را با وارد کردن شافت یا میله بیرونی کوچک آن در حفره ایجاد شده روی در بطری، نصب کنید. برای اینکه مطمئن شوید اتصال خوبی برقرار شده است، می‌توانید از مقداری چسب هم استفاده کنید.

چهار عدد نی پلاستیکی را با چسب ‌به هم متصل کنید و با برش ابتدا و انتها، سطح مقطع ابتدا و انتهای میله پلاستیکی خود را هموار کنید. سپس میله پلاستیکی خود را به‌عنوان ستون پنکه، روی پایه کارتنی مربعی شکل خود نصب کنید.

طبق شکل، بدنه آرمیچر را به انتهای بالایی میله پلاستیکی خوب چسب بزنید تا محکم شود.

در این مرحله با برش انتهای یک کابل USB، می‌توانید انتهای این کابل را به دو شاخه سیم تبدیل کنید. سپس دو شاخه سیم کابل USB را به دو نقطه اتصال سیم در آرمیچر لحیم کنید. حال با اتصال USB به پریز یا کیس کامپیوتر پنکه شما شروع به کار می‌کند.

یادگیری ساخت پنکه با آرمیچر با فرادرس

تا اینجا تا حدی متوجه شدیم که روند ساخت پنکه با آرمیچر به چه صورت است. اگر دانش‌آموز هستید و تمایل دارید با مباحث مربوط به ساخت مدارهای مختلف و قطعات الکترونیکی استفاده شده در آن‌ها بیشتر آشنا شوید، پیشنهاد می‌کنیم فیلم‌های آموزشی زیر از مجموعه فرادرس را مشاهده کنید:

1. فیلم آموزش علوم هشتم بخش فیزیک فرادرس
2. فیلم آموزش فیزیک یازدهم فرادرس
3. فیلم آموزش فیزیک یازدهم مرور و حل تمرین فرادرس

مثال دوم ساخت پنکه با آرمیچر

در روش دوم، برای ساخت پنکه با آرمیچر از وسایل زیر استفاده می‌کنیم:

• یک عدد بطری آب معدنی
• کاتر
• ماژیک یا خودکار
• قیچی
• شمع
• میخ و چکش
• آرمیچر ساده شامل دو سیم
• مقداری ورقه یونولیت
• چسب
• یک عدد کلید سیم‌دار
• یک عدد باتری کتابی
• چسب نواری ساده

مراحل ساخت پنکه با آرمیچر – مثال ۲

روش ساخت پنکه از این قرار است که ابتدا بطری آب معدنی را با رعایت احتیاط توسط کاتر طبق شکل زیر از وسط برش دهید. سپس دهانه پایینی بخش بالای بطری را به شش قسمت مساوی تقسیم کنید و با خودکار علامت بزنید. طبق خطوط علامت‌زده شده روی بطری، با قیچی برش را انجام دهید، به‌گونه‌ای که شکل نهایی زیر با تا کردن سه پره حاصل شود. سعی کنید با قیچی انتهای هر پره را گرد کنید.

حالا با حرارت دادن ابتدای هر پره توسط یک شمع روشن، می‌توانید زاویه بهتری برای پره‌های پنکه خود تنظیم کنید.

در بطری را باز کنید و با استفاده از یک میخ و چکش، سعی کنید در مرکز آن یک حفره ایجاد کنید. سپس، شافت آرمیچر را در حفره ایجاد شده قرار دهید.

یک ورقه یونولیت مربعی شکل را بردارید و با برش ورقه یونولیت دیگر به‌ شکل میله‌ای برای ستون پنکه، این دو را به هم بچسبانید. حالا می‌توانید آرمیچر را طبق شکل زیر روی این میله یونولیتی چسب بزنید.

در این مرحله برای اینکه مدار کامل شود، باید کلید را روی پایه یونولیتی قرار دهید. نوع کلیدی که در این بخش استفاده می‌کنید اهمیتی ندارد. در شکل از یک کلید اهرمی استفاده شده است، اما شما می‌توانید یک کلید شستی ساده تهیه کنید.

در نهایت برای اینکه جریان ایجاد شود، لازم است منبع تغذیه یا باتری کتابی را به مدار اضافه کنید. اما هنوز مدار کامل نشده است، چون باتری، کلید و آرمیچر به هم متصل نشده‌اند. سیم سیاه آرمیچر را به یکی از سیم‌های کلید وصل کنید. سیم قرمز آرمیچر و سیم دیگر کلید باقی مانده‌اند که باید این دو سیم را به دو پایانه باتری متصل کنید.

می‌توانید با یک چسب نواری ساده این دو سیم را روی دو پایانه باتری قرار دهید تا ثابت بمانند. در انتها با قرار دادن پره‌ها در قسمت در بطری، با فشار دادن کلید پنکه شما کار می‌کند.

مثال سوم ساخت پنکه با آرمیچر

در این روش می‌خواهیم فقط با استفاده از کارتن، ساخت پنکه با آرمیچر را توضیح دهیم. بنابراین فقط به موارد زیر نیاز داریم:

• یک ورق کارتن مربعی با ابعاد ۱۵ در ۱۵ سانتی‌متر
• چهار ورق کارتن مستطیلی هم‌اندازه با ابعاد ۱۵ در ۳ سانتی‌متر
• چسب حرارتی
• کاتر
• کلید دو پایه
• ماژیک
• پیچ‌گوشتی
• یک ورقه کارتنی خیلی نازک
• یک تکه ورق کارتن برای طراحی الگوی سه پره پنکه
• آرمیچر ساده با دو سیم
• در بطری آب معدنی
• یک عدد باتری کتابی ‎9 V
• کانکتور الکتریکی با دو سیم
• ابزارهای لحیم‌کاری

مراحل ساخت پنکه با آرمیچر – مثال ۳

ساخت این پنکه شامل این مراحل می‌شود که ابتدا لازم است چهار کارتن مستطیلی شکل را مطابق شکل روی چهار ضلع از ورق کارتن مربعی بچسبانید.

همچنین مطابق شکل زیر مستطیل کوچکی را در کف جعبه ساخته شده علامت بزنید و با کاتر آن را از جعبه جدا کنید. سپس کلید را در این قسمت قرار دهید، طوری که دو پایه آن از سمت دیگر یعنی داخل جعبه خارج شود.

در نقطه مقابل کلید روی سطح کارتنی، یک حفره کوچک با استفاده از یک پیچ‌گوشتی در بیرون جعبه ایجاد کنید. همچنین، ورق کارتنی نازک را لوله کنید و انتهای آن را به ابتدا بچسبانید تا به شکل یک لوله تو خالی درآید. یک انتهای این لوله را به‌صورت اریب ببرید. حالا سیم‌های آرمیچر را از داخل این لوله عبور دهید و خود آرمیچر را روی دهانه بالایی لوله نصب کنید.

سیم‌های آرمیچر که از انتهای لوله خارج شده‌اند را در حفره روی جعبه قرار دهید و انتهای لوله را به جعبه چسب بزنید تا به‌عنوان ستون پنکه محکم شود.

حالا سه پره پنکه موردنظر خود را روی تکه کارتن دیگری رسم کنید و برش دهید. سپس آن‌ها را روی در بطری آب معدنی بچسبانید. همچنین در مرکز در بطری حفره کوچکی ایجاد کنید.

شافت آرمیچر را در حفره در بطری وارد کنید تا آرمیچر به پره‌های پنکه شما متصل شود. بهتر است برای اینکه مطمئن شوید اتصال آرمیچر به پره‌ها محکم است، طبق شکل انتهای شافت را روی در بطری چسب بزنید. همچنین می‌توانید با تهیه یک تکه کارتن دایره‌ای شکل هم‌اندازه با مساحت در بطری، پنکه خود را زیباتر کنید.

در شکل زیر تصویری از کانکتور الکتریکی مورد استفاده در این مثال را مشاهده می‌کنید.

در ادامه لازم است سیم سیاه خروجی از ستون پنکه که مربوط به آرمیچر است را به یکی از سیم‌های کانکتور الکتریکی که در این‌جا آن سیم هم سیاه است، گره بزنید.

همچنین سیم دیگر خارج شده از ستون پنکه (سیم قرمز) را به یکی از پایه‌های کلید لحیم کنید. پایه دیگر کلید را به سیم قرمز کانکتور الکتریکی لحیم کنید.

کانکتور را روی باتری کتابی چسبیده شده به داخل جعبه یا پشت جعبه نصب کنید. حالا مدار شما کامل شده است. در این روش مدار تمیزتری خواهید داشت، چون تمامی اتصالات در پشت جعبه ساخته شده قرار دارند. با فشار دادن کلید، پنکه کار می‌کند.

مثال چهارم ساخت پنکه با آرمیچر

در روش چهارم ساخت پنکه با آرمیچر، می‌خواهیم با استفاده از دو سرنگ ساده در مدار، قابلیت تنظیم ارتفاع پنکه را به پنکه‌های ساده مراحل قبلی اضافه کنیم. برای این کار ابزارهای زیر را لازم داریم:

• یک تکه مقوا یا کارتن با ابعاد ۲۰ در ۱۰ سانتی‌متر
• دو عدد سرنگ
• مقداری شلنگ پلاستیکی کوچک مخصوص سرنگ
• یک عدد چوب بستنی
• یک عدد آرمیچر
• کلید سه حالتی
• کانکتور الکتریکی با دو سیم
• باتری کتابی ‎9 V
• پروانه یا ملخ چهار پره کوچک
• چسب حرارتی
• انبر برای برش شلنگ
• مقداری آب رنگی
• ابزارهای لازم برای لحیم‌کاری

مراحل ساخت پنکه با آرمیچر – مثال ۴

مراحل ساخت این پنکه به این صورت خواهد بود که ابتدا چوب بستنی را به شکل دو قطعه مساوی و کوتاه برش دهید. سپس مطابق شکل زیر، دو چوب بستنی برش داده شده را مقابل هم قرار دهید و روی پایه کارتنی چسب بزنید.

حالا مقداری از شلنگ بی‌رنگ پلاستیکی بردارید و یک انتهای آن را به دهانه سرنگی متصل کنید. سر دیگر شلنگ را داخل ظرفی که حاوی آب رنگی است، قرار دهید. با کشیدن آب به داخل سرنگ آن را پر کنید.

سپس سر شلنگ را به دهانه سرنگ دوم متصل کنید. سرنگ دوم را به‌صورت عمودی مطابق شکل زیر روی پایه کارتنی که تهیه کردید، چسب بزنید.

در قسمت دیگر پایه کارتنی، سرنگ اول را که پر از آب رنگی است، به‌صورت افقی بچسبانید. حالا آرمیچر تهیه شده را به پشت پروانه پنکه متصل کنید و سپس آن را روی سرنگ عمودی قرار دهید.

باتری کتابی ۹ ولتی را روی یک گوشه از پایه کارتنی نصب کنید. مقداری کارتن اضافی به‌صورت یک پایه خیلی کوچک بین دو سرنگ روی صفحه بچسبانید تا بتوانید کلید را روی این قسمت نصب کنید. چون لازم است سه پایه کلید آزاد باشد، بنابراین دکمه فشاری کلید باید بغل قرار بگیرد نه رو.

حالا دو سیم کانکتور را به دو پایانه آرمیچر لحیم کنید. یکی از این سیم‌ها به رنگ مسی و دیگری آبی است. سیم مسی را از وسط ببرید. سر دیگر بخشی از سیم مسی که به آرمیچر متصل است را به پایه وسطی کلید لحیم کنید.

سر دیگر سیم مسی بریده شده را به پایه اول کلید لحیم کنید. کانکتور را روی باتری نصب کنید. حالا مدار آماده کار است. با فشردن کلید، پنکه کار می‌کند و با جلو یا عقب بردن پیستون سرنگ افقی، ارتفاع پنکه تغییر داده می‌شود.

مثال پنجم ساخت پنکه با دو آرمیچر

در آخرین روشی که برای ساخت پنکه با آرمیچر توضیح می‌دهیم، سیستمی را آموزش خواهیم داد که در آن علاوه بر اینکه پره‌های پنکه حول نقطه مرکزی ملخ ساخته شده می‌چرخند، چرخش صفحه مرکزی پنکه را هم خواهیم داشت. فقط کافی است به‌جای یک آرمیچر، از دو آرمیچر در این مدار استفاده کنیم. به این ترتیب وسایل مورد نیاز شامل موارد زیر خواهد شد:

• یک عدد بطری آب معدنی
• قیچی
• کاتر
• خط‌کش
• چسب نواری کاغذی
• شمع
• ورق کارتنی
• اسپری رنگ

مراحل ساخت پنکه با دو آرمیچر – مثال ۵

در مرحله اول ساخت پنکه با آرمیچر در این قسمت، می‌خواهیم روشی را توضیح دهیم که پره‌هایی با اندازه کاملا مشابه هم به ما می‌د‌هد. روش کار به این صورت است که ابتدا چسب کاغذی را دور یک‌سوم ابتدایی بطری آب معدنی به شکل زیر بچسبانید. حالا با باز کردن چسب از روی بطری، اندازه محیط این قسمت را دارید که می‌توانید با خط‌کش مقدار دقیق را پیدا کنید. برای شکلی که مشاهده می‌کنید این اندازه تقریبا ‎۳۳ cm شده است.

اگر این اندازه را به سه قسمت تقسیم کنید، حاصل ۱۱ می‌شود. پس با جدا کردن یک بخش ۱۱ سانتی روی چسب کاغذی و چسباندن آن روی بطری، اندازه دقیق کمان سه پره پنکه علامت‌گذاری می‌شود. حالا با رسم شعاع هر پره تا دهانه بطری، مساحت تقریبی هر پره مشخص است. الگویی برای پره پنکه در کاغذ جداگانه‌ای رسم کنید. آن را روی یک قطاع بطری قرار دهید و طرح آن را روی بطری رسم کنید و برش دهید.

سعی کنید ستون ابتدایی قسمت درب بطری را نیز ببرید و از آن جدا کنید. سپس روی یک شمع آن را حرارت دهید تا زاویه‌های دلخواه هر پره طبق شکل زیر ایجاد شوند و لبه‌های دهانه داخلی تمیز باشد. همچنین می‌توانید با یک اسپری آن را رنگ کنید.

در این روش برای قرار دادن شافت آرمیچر داخل در بطری به شیوه زیر در تصویر عمل شده است. ابتدا مرکز در بطری را سوراخ کنید و سپس تا حد امکان آن را نازک کنید، طوری که به‌صورت ورقه‌ پلاستیکی خیلی نازکی در بیاید. سپس خمیر سیاه رنگی را به پشت آن بچسبانید، طوری که با قرار دادن شافت آرمیچر در این خمیر از محکم شدن آن مطمئن شوید.

حالا سه پره‌ای که تهیه کرده بودیم را به آرمیچر متصل می‌کنیم. در ادامه از لوله‌های پلاستیکی خودکار برای ساخت ستون پنکه استفاده شده است. اما شما می‌توانید از نی پلاستیکی استفاده کنید. با تهیه برش‌هایی در ابعاد مختلف به‌صورت شکل زیر و چسباندن این قطعات به هم، پایه‌ای به شکل زیر تهیه کنید.

پایه‌های تهیه شده را به شکل زیر به آرمیچر دوم و اول متصل کنید. در مرحله بعدی، یک صفحه چوبی تهیه کرده و آن را با اسپری رنگ کنید. سپس چند نی را به هم بچسبانید تا ستون اصلی پنکه را ایجاد شود.

برای اینکه بتوانیم دو آرمیچر خود را داشته باشیم، لازم است دو ستون درست کنیم که یکی از دیگری ارتفاع بیشتری دارد. حالا سیستم آرمیچر اول و پره‌های پنکه را روی ستون بلندتر و آرمیچر دوم را روی ستون کوتاه‌تر قرار می‌دهیم.

اتصال بین دو ستون یا دو آرمیچری که در این مدار استفاده کرده‌ایم توسط میله فلزی به شکل زیر خواهد بود. در این مدار برای اینکه پنکه نهایی شباهت بیشتری به پنکه واقعی داشته باشد، شبکه سیمی پوشاننده پره‌ها نیز تهیه شده است. به این صورت که با جداسازی پوشش یک کابل و سیم‌های داخل آن می‌توانید از این سیم ها به شکل زیر برای تهیه شبکه فلزی استفاده کنید. البته دقت کنید لخت کردن سیم باید با احتیاط انجام شود.

در مرحله بعدی به دو عدد کلید، یک باتری قلمی ساده و یک باتری کتابی نیاز داریم تا مدار کامل شود. یک سر باتری قلمی را به یک سیم از آرمیچر دوم وصل کنید و سر دیگر باتری را به کلید و سپس به سیم دیگر آرمیچر دوم متصل کنید. با فشار دادن کلید، باید این آرمیچر کار کند. برای آرمیچر اول هم به همین ترتیب، ابتدا کلید و باتری کتابی را به هم متصل کنید. سپس هر دو سر این سیستم را به آرمیچر اول ببندید. حالا با فشار دادن این کلید، آرمیچر اول هم کار می‌کند. اگر هر دو کلید را ببندیم، پره‌های پنکه نه‌تنها حرکت دایره‌ای معمول خود را دارند، بلکه چرخش ۱۸۰ درجه هم به اطراف خواهند داشت.

تکمیل یادگیری ساخت پنکه با آرمیچر با فرادرس

در انتهای این مطلب از مجله فرادرس پس از اینکه با چند مثال مختلف یاد گرفتیم چگونه پنکه با آرمیچر ساخته می‌شود، می‌توانید برای افزایش دانش و مهارت خود در این زمینه از آموزش‌های زیر در مجموعه‌ فرادرس نیز استفاده کنید:

1. فیلم آموزش رایگان آرمیچر چیست و چگونه کار می کند فرادرس
2. فیلم آموزش مبانی مهندسی برق فرادرس
3. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی ۱ فرادرس
4. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی ۱ مرور و حل مساله فرادرس
5. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی ۲ فرادرس
6. فیلم آموزش ماشین های الکتریکی مخصوص فرادرس
7. فیلم آموزش الکترونیک ۱ فرادرس
8. فیلم آموزش مدارهای الکتریکی ۱ فرادرس
9. فیلم آموزش الکترونیک کاربردی، طراحی و پیاده‌ سازی مدارات فرادرس
10. فیلم آموزش عیب یابی مدارات الکترونیکی فرادرس

آرمیچر چیست؟

برای اینکه بتوانیم درک بهتری از نحوه ساخت پنکه با آرمیچر به‌دست آوریم، لازم است ابتدا یاد بگیریم که آرمیچر چیست و از چه اجزایی تشکیل شده است. آرمیچر یک سیم‌پیچ یا مجموعه‌ای از چند سیم‌پیچ در یک «ماشین الکتریکی» (Electric Machine) است که «جریان متناوب یا متغیر» (Alternating Current) را حمل می‌کند و در نتیجه می‌تواند انرژی پتانسیل الکتریکی را به انرژی جنبشی یا حرکت تبدیل کند.

سیم‌پیچ‌های آرمیچر این ویژگی را دارند که حتی در ماشین‌های DC هم جریان AC حمل کنند. علت این مسئله به وجود بخشی به نام کموتاتور یا جابجاگر در این سیم‌پیچ‌ها بازمی‌گردد که باعث می‌شود به‌صورت دوره‌ای جهت جریان را معکوس کنند. اگر با تعریف کموتاتور یا جابجاگر آشنا باشید، این وسیله در واقع یک نوع کلید یا سوئیچ مکانیکی محسوب می‌شود که جهت جریان را در بخش چرخان موتور الکتریکی دائم تغییر می‌دهد.

آرمیچر‌ همان مولد برق در یک ماشین الکتریکی است که با توجه به ساختمان و نوع ماشین الکتریکی، به‌عنوان بخش «چرخان» (Rotor) یا فعال یا بخش «ثابت یا استاتور» (Stator) یا غیرفعال ماشین در نظر گرفته می‌شود. در واقع طراحی ماشین‌های الکتریکی یا «ژنراتورها» (Generators) می‌تواند به‌صورتی انجام شود که شامل یک آرمیچر غیرفعال و یک میدان فعال (چرخان) باشد یا دارای یک آرمیچر فعال (چرخان) و یک میدان غیرفعال باشد.

آرمیچر باید جریان را حمل کند، بنابراین سیم‌پیچ آن باید رسانای الکتریکی باشد. در واقع نقش آرمیچر دوگانه است. اولین کار آرمیچر این است که جریان را از داخل میدان عبور دهد، بنابراین در یک ماشین چرخان، باعث تولید بازوی گشتاور و در ماشین‌های خطی، باعث تولید نیرو می‌شود. کار دوم آرمیچر این است که «نیروی الکتروموتیو» (Electromotive Force) یا EMF تولید کند. این EMF از حرکت نسبی آرمیچر و میدان نسبت به هم ایجاد می‌شود.

 اجزای تشکیل‌دهنده آرمیچر

پس از اینکه با آرمیچر آشنا شدیم، در این قسمت اجزای تشکیل‌دهنده آرمیچر را معرفی می‌کنیم تا بتوانید با درک بهتری به ساخت پنکه با آرمیچر بپردازید. یک آرمیچر بر اساس ترکیبی از اجزای مختلف شامل هسته، سیم‌پیچ، کموتاتور، شافت یا محور، آرماتور و بالشتک طراحی می‌شود. در ادامه این بخش، کار هر مولفه در آرمیچر را به‌صورت مختصر توضیح می‌دهیم.

هسته

هسته آرمیچر را می‌توان با استفاده از تعداد زیادی از صفحات فلزی خیلی نازک طراحی کرد. به این تکنیک «لایه‌سازی» (Lamination) گفته می‌شود. ضخامت لایه‌سازی برای ساخت هسته آرمیچر معمولا برابر با ‎0.5 mm است که البته به فرکانسی که آرمیچر قرار است طبق آن طراحی شود، بستگی دارد. این صفحات در نهایت تحت فشار زیاد روی هم پرس می‌شوند. پس هسته آرمیچر از این صفحات فلزی خیلی نازک پرس شده روی هم ساخته می‌شود.

سیم‌پیچ

اگر به شکل زیر دقت کنید، سیم‌پیچ‌های آرمیچر که از قسمت پایین به کموتاتور گردان متصل شده‌اند، در داخل شکاف‌های آرمیچر قرار می‌گیرند. نحوه اتصال سیم‌پیچ‌ها به کموتاتور به طراحی آرمیچر بستگی دارد.

کموتاتور

کموتاتور در قسمت بالایی شافت و پس از سیم‌پیچ‌های آرمیچر قرار گرفته است. این وسیله باعث می‌شود سیم‌پیچ‌ها به مدار الکتریکی خارجی متصل شوند. کموتاتور معمولا از میله‌های مسی ساخته شده است که توسط یک ماده عایق از هم جدا شده‌اند. اینکه کموتاتور به‌درستی و با دقت بالایی با شکاف‌های هسته هم‌راستا باشد، نکته مهمی است. شکاف‌های هسته دقیقا جایی است که محل خروج و اتصال سیم‌پیچ‌ها به کموتاتور است.

محور یا شافت

محور آرمیچر که شافت هم نامیده می‌شود، یک میله سخت و معمولا از جنس فولاد است. چرخش ماشین الکتریکی توسط این مولفه انجام می‌شود، بنابراین باید طول این قطعه برای انتقال گشتاور لازم کافی باشد. پس انتخاب طول شافت، سرعت چرخش آن و محل نصب یاتاقان‌هایی که از دو طرف آن را محکم می‌کنند از نکات مهم و کلیدی طراحی آرمیچر است.