Motor de molino de ratones

El motor "Molino de ratón" de Froment fue una forma temprana de motor eléctrico , también conocido como Motor de Armadura Rotativa . ^{[ 1 ]} Tiene similitudes tanto con el motor síncrono como con el motor paso a paso contemporáneo .

Dado que el motor del molino de ratones era sencillo de construir y su velocidad podía regularse fácilmente, posteriormente se utilizó para accionar registradores automáticos en telegrafía.

El nombre deriva del parecido del rotor con una pequeña cinta de correr . Su tamaño habitual era más parecido al de un hámster que al de un ratón , pero en aquella época los roedores eran más comunes como plagas domésticas que como mascotas.

El motor consta de un rotor que gira libremente , rodeado por varios electroimanes . El rotor está hecho de una rueda de latón ligero , con varias barras de hierro dulce o "atractores" montadas alrededor de su borde y paralelas al eje. Puede haber uno, dos o cuatro electroimanes montados en el bastidor del motor, junto con un interruptor accionado por leva para cada imán. ^{[ 2 ]} Muchos de los primeros motores fueron fabricados por el fabricante de instrumentos científicos Daniel Davis de Boston , ^{[ 3 ]} quien los vendía como el "Motor de Armadura Giratoria".

El motor funciona mediante la simple atracción magnética entre uno de los electroimanes y una de las barras de hierro. La barra no está magnetizada permanentemente, ni circula corriente eléctrica por ninguna parte del rotor. A diferencia del motor de jaula de ardilla , visualmente similar , no se induce corriente en las barras. Las levas e interruptores están dispuestos de tal manera que, a medida que cada barra se acerca al imán, se activa la corriente y la barra es atraída hacia él. Al acercarse aún más, se desactiva la corriente, por lo que la barra continúa girando más allá del imán, en lugar de ser atraída hacia él y detenerse. Cada una de las bobinas, levas e interruptores está dispuesta de forma que cada barra es atraída sucesivamente, lo que permite que el motor gire continuamente. ^{[ 4 ]}

Para lograr el equilibrio, las barras están espaciadas simétricamente alrededor del rotor. Para obtener un par más uniforme, las bobinas están espaciadas de forma desigual, de modo que cada una tire por turnos, en lugar de todas a la vez. En el diagrama ilustrado, la bobina n.° 1 se acaba de desconectar al pasar una barra del rotor, la n.° 2 se ha conectado y está atrayendo la barra opuesta hacia ella. A continuación, las bobinas n.° 3 y n.° 4 harán lo mismo.

Si el motor tiene varios electroimanes, generalmente arranca por sí solo. El modelo más sencillo, con un solo imán, puede requerir un pequeño impulso para arrancarlo desde ciertas posiciones, continuando su rotación posteriormente.

El motor siempre gira en la misma dirección, ya que invertir su giro requeriría modificar la sincronización de las levas y los interruptores. No existen registros de motores diseñados para facilitar la inversión de giro, aunque no es imposible.

Hay el mismo número de interruptores que de electroimanes, aunque muchos imanes se enrollaban en forma de herradura y, por lo tanto, pueden parecer tener dos bobinas por imán. Cada interruptor se acciona mediante tantos pulsos de leva por revolución como barras atractoras tenga el rotor. Para un número pequeño de barras, la leva se forma con esa cantidad de lóbulos. Como suele haber seis u ocho barras en el rotor, ^{[ 5 ]} esto dificulta el diseño de una leva funcional. Por lo tanto, es más sencillo utilizar una leva simple de un solo lóbulo, en un eje con engranajes que la impulsan a cuatro, seis u ocho veces la velocidad del rotor, según el número de barras.

El motor fue inventado por el ingeniero eléctrico francés Paul-Gustave Froment en 1844. ^{[ 7 ]} El motor de Froment tiene cierta similitud con el motor anterior de Ritchie de 1833. ^{[ 8 ]} El rotor del motor de Ritchie eran los dos extremos de una sola barra, en lugar de las múltiples barras del motor de Froment, por lo que el par era desigual con la rotación. En ese período se conocían varios motores similares, pero todos adolecían de inconvenientes: dependían de materiales débilmente magnetizados en lugar de requerir solo barras magnéticas, requerían bobinas giratorias y el problema aún sin resolver de los engranajes de escobillas, o bien eran máquinas alternativas con manivelas o trinquetes adicionales y rotación desigual. El motor de Froment fue el primero que ofreció una rotación útil y la capacidad de realizar trabajo mecánico, no solo para ser una demostración o un indicador.

Algunas décadas después de su desarrollo inicial, el motor se utilizó en telegrafía para accionar el mecanismo de alimentación de papel de los registradores de sifón de Kelvin y Muirhead . ^{[ 9 ]} Estos utilizaban una pluma móvil unida a un galvanómetro para registrar las señales telegráficas. Un motor Froment enrollaba un rollo de papel a través del registrador y el rastro entintado aparecía como una línea ondulada. El diseño de Muirhead utilizaba una pluma vibratoria para evitar que la tinta hiciera que la pluma se adhiriera a las pequeñas fuerzas del galvanómetro. El diseño de Kelvin, en cambio, utilizaba una pluma de vidrio hueca con una carga electrostática para impulsar la tinta desde el tubo del sifón. ^{​​[ 10 ]} Esta carga era generada por una máquina de influencia , también accionada por el motor.

Posteriormente se desarrollaron máquinas similares, aunque de mayor tamaño, para registrar la telegrafía en código Morse .

El motor de molino de ratones de accionamiento mecánico, tal como se describe aquí, podía mantener una velocidad razonablemente precisa, pero no era un motor síncrono . Cuando una máquina telegráfica dependía de una sincronización precisa para enviar cartas, se utilizaba un motor síncrono como el desarrollado por Paul Le Cour .