moteur trois cylindres oscillants de 2 cm3

Et voici le suivant 20 années plus tard. Probablement mieux conçu ... 

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Après la remise en état du mon premier moteur de ce type, une envie de le reconstruire en essayant de l'améliorer.

Le résultat, pour l'instant, semble plus que correct et cette fois il ne faudra pas attendre une vingtaine d'années pour le voir fonctionner à la vapeur ...

A peine essayé à l'air comprimé qu'on passe à la vapeur : pas encore d'inverseur, essai fait sans rodage ni graisseur  !

plan d'un des moteurs et distribution

Comme d'habitude, ce plan peut être modifié, il ne s'agit que d'une méthode ...

Ainsi, avec des cylindres de diamètre 8, on obtient une cylindrée de 2.1 cm3 (2), mais si on les remplace par des cylindres de diamètre intérieur 10, on obtiendra une cylindrée de 3.3 cm3 avec la même distribution et la course de 1.4 cm.
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Ainsi conçu, ce moteur devrait démarrer très facilement : l'angle D ne fait que 35° et la fermeture totale est de 70°.

Il ne présente pas vraiment de difficultés à construire sinon que cela revient à construire trois moteurs au lieu d'un. Il faudra seulement veiller lors des usinages à bien caler les pièces pour obtenir au final une bonne verticalité des supports.

l'embiellage

le vilebrequin

Il va falloir caler les manetons à 120° .
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A gauche, un croquis pour le repérage des joues du vilebrequin.
On y trouve également les données pour l'usinage de la platine du moteur.

La forme pour le calage est en contreplaqué : faces à 120°.
Sur le dessus on aperçoit les repères effectués en partant du croquis.
Cliquez pour agrandir l'imageLe volant de diamètre 20 percé à 3 avec le filetage M2 devant recevoir le maneton qui n'est pas encore coupé à dimension et qui doit mesurer environ 5 cm.
A côté l'axe du vilebrequin dont on a préparé le plat devant recevoir la vis de blocage : le plat ne va pas jusqu'à l'extrémité , on laisse 1/2 mm de rond qui empêchera le volant de sortir. 
Cliquez pour agrandir l'imagePerçage en série de la barre de laiton de 15 x 4 : trous de diamètre 3 distants de 7 mm.
Sur le sommet, perçage à 1.6 et taraudage à M2 pour le futur blocage.
Cliquez pour agrandir l'imageLà, c'est brut de sciage mais, les trous ayant été percés en déplaçant le chariot de la perceuse, aucun problème d'entre axe.
Pour les perçages, vérifier au préalable que le porte mandrin de la perceuse est bien perpendiculaire ...
Cliquez pour agrandir l'imageMise à épaisseur des joues : 6 mm.
Il est vrai qu'on n'obtiendra pas avec ce montage des faces totalement parallèles. Il faut serrer l'étau et donner un coup de marteau avant l'usinage.
Cliquez pour agrandir l'imagePremier montage : le maneton est vissé à l'envers sur le volant mis en position. On enfile les ronds de 3 qui seront les futurs manetons et, une fois le serrage effectué, cela devrait  se maintenir en place.
Cliquez pour agrandir l'imagePositionnement sur le gabarit à 120° après un ponçage sérieux des axes et des joues.

Mise en place des joues distantes de 6 mm selon les repères.
La tige du maneton doit se trouver à l'aplomb de l'arête du gabarit.
Bloquer quand tout est en place. 
Cliquez pour agrandir l'imageEt on obtient un ensemble rigide ...

Pas de papier alu sur le support qui risquerait de na plus être réutilisable comme lors de la première réalisation !
Cliquez pour agrandir l'image... qu'il reste à souder à l'étain.

Présenter le fil d'étain à l'extérieur des joues pour ne pas empâter l'intérieur.

On pourrait aussi braser à l'argent ...
Cliquez pour agrandir l'imageAprès sciage, le vilebrequin est prêt à servir.

les chapes

tirées de la même barre. 
Cliquez pour agrandir l'imageToujours le même traçage puis le perçage en série :
. trous de diamètre 3 au centre pour recevoir le maneton
. et trous latéraux de 3 également pour faciliter l'usinage des arrondis.
Cliquez pour agrandir l'imageOpération de sciage.
La patte supérieure sera réduite ensuite.
Cliquez pour agrandir l'imageL'arrondi de 3 est réalisé avec une fraise hémisphérique de diamètre 6 normalement réservée au bois ...
Cliquez pour agrandir l'imageReprendre la base pour obtenir une cote de 3 à partir du centre de l'axe.

Puis perçage à 1.6 sur toute l'épaisseur  avant de terminer par une reprise à diamètre 2 sur 3 de profondeur
Cliquez pour agrandir l'imageTaraudage à M2.
Cliquez pour agrandir l'imageOpération de repérage avec une petite fraise ... de dentiste.
Cliquez pour agrandir l'imageEt, pour presque  terminer, sciage.

Cette fois, pas de scie fine toujours approximative mais utilisation d'une fraise-scie pour laquelle un porte-scie a été fabriqué. Petit outillage facile à réaliser qu'on trouvera en allant sur ce lien :
petit outillage - 17
Cliquez pour agrandir l'imageIl ne restera plus qu'à percer puis tarauder pour la tige du piston.
Petit repérage à la lime de la position de l'axe.
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socle, supports

Le socle de 104 x 40 est en alu de 3 d'épaisseur.
Les perçages qui vont recevoir les vis M2 de longueur sont de 2.5.
Les supports, ou tout au moins leur base  sont en alu de 6 (pour le dessin, voir le premier croquis).
Là aussi il faudra les repérer par pointage.
Cliquez pour agrandir l'imageTous les supports sont percés au départ à diamètre 3 ce qui va faciliter les usinages.

Le 1 et le 3 seront  repris à diamètre 6 sur une profondeur de 2.5 ( roulement de 30.60.25); le trou de 3 sera ensuite repris à 3.2.
Le 2 sera repercé à diamètre 5 et la partie supérieure sera découpée pour permettre le passage de l'arbre du vilebrequin au montage.
Le 4 sera repercé à 3.2.  Pas de roulement pour lui car l'alignement de 3 roulements n'est pas facile. Par contre, au montage final, on ajoutera un  roulement dans une cage réglable en position qui permettra un fonctionnement parfait (il faut toujours espérer !).
.
Cliquez pour agrandir l'imagePremier essai : le vilebrequin doit tourner très librement en donnant une impulsion.
Cliquez pour agrandir l'imageUne idée pour la fixation future du moteur sur un plateau de véhicule ou dans le fond d'une coque : l'ajout de pattes de fixation.

Pour cela on prépare leur emplacement à la fraise : 8 de large sur 1.5 de profondeur.
La socle est à nouveau fixé sur son carré pour la mise en place dans l'étau : 3 vis de blocage cette fois car les efforts transversaux sont importants.
Cliquez pour agrandir l'imageVue de dessous : utilisation de vis à tête fraisée M2 de longueur 6 qui ne dépasseront pas au-dessous.
Les pattes sont tirées d'alu de 1.5 d'épaisseur. L'arrondi est obtenu à la meule puis à la lime.
Perçage de trous de diamètre 3.
Cliquez pour agrandir l'imageVue de dessus : la vis M2 dépasse suffisamment pour placer l'écrou.

On peut procéder autrement pour obtenir un aspect fonderie : même montage mais taraudage dans le socle et vis de longueur 4 que l'on raccourcira à 3. Une fois les vis en place, on bouche les trous avec de l'araldite.
Inconvénient cependant pour le démontage si on doit modifier la longueur des pattes ...

moteur (s)

cylindre

Aucune difficulté sinon, l'ajout d'une bague au bas du tube pour faire joli !
Cliquez pour agrandir l'imageCes bagues font environ 1 mm d'épaisseur et impossible (pour moi) de les tronçonner dans un tube de 10 x 12 ...
Alors, un coup d'outil à tronçonner pour amorcer une rainure et ensuite sciage à la scie fine.
Cliquez pour agrandir l'imageEnfiler la bague obtenue sur un rond de 10.
Cela ne va pas tenir au tournage et il faut donner un léger coup de soudure à l'étain.
Cliquez pour agrandir l'imageIl ne reste plus qu'à reprendre au tour pour arriver à la bonne épaisseur, puis chauffer et enlever la bague terminée.

sabot

Il est obtenu par la dernière méthode qu'on peut consulter dans cet
trucs et astuces 4 - 64
Cliquez pour agrandir l'imagePar contre le maintien de la pièce est plus facilement obtenu avec cette pince qu'avec du fil de fer.
Cliquez pour agrandir l'imageReprise des côtés : le sabot fait 15 de largeur, on a donc de la marge.
Si le cylindre a bien été disposé dans la rainure du sabot, l'écart est de l'ordre du dizième. 
Cliquez pour agrandir l'imageTraçage puis perçage des trous de 1.4 et 2.5 (pour taraudage à M3).
Ensuite, passage de l'alésoir.
Cliquez pour agrandir l'imageFinition : soudure à l'étain du bouchon supérieur et de la bague pour faire joli.
Cliquez pour agrandir l'imageUne idée pour dissimuler un peu la vis de blocage (M1.6) du guide de la tige de piston.
Pas facile à mettre en place cette vis sauf avec la v"visseuse" maison !.
Un coup de lime pour supprimer toute bavure nuisible aux coupelles de téflon.

glace

Elles sont tirées de plat de laiton de 6 d'épaisseur.

Cliquez pour agrandir l'imageIl faut surtout se montrer attentif lors des perçages.
Là aussi bien effectuer les montages dans l'étau et, indispensable le pinceau qu'on passe après chaque opération : la moindre limaille risquant de décaler notre pièce.
Cliquez pour agrandir l'imageLes trois glaces obtenues avec les perçages des différentes faces.
Cliquez pour agrandir l'imageUn premier montage pour se faire plaisir.
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piston

Il est à coupelles de téflon.
Certes, une seule coupelle suffirait mais la seconde participe au guidage ...
Cliquez pour agrandir l'imageLe voici monté avec ses coupelles, la bague de guidage qui sera bloquée par la vis en bas de cylindre, sa chape et l'écrou de blocage.
Cliquez pour agrandir l'imagePetite opération de réglage  en situation :
. le piston vient buter sur la tige d'épingle, on règle l'axe de la chape à 38.5 mm et on bloque l'écrou.
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On peut aussi envisager la solution d'un piston comme celui-ci : rond d'alu (du laiton serait mieux)coulissant parfaitement dans le cylindre avec deux gorges et enroulements de téflon en ruban.
Je n'ai pas poursuivi l'expérience car mon piston était trop court : il lui faudrait au moins une longueur de 15 pour qu'il soit correctement guidé. C'est envisageable, même si il sort du cylindre en position de PMB.

premier essai

Cliquez pour agrandir l'imagePour obtenir nos trois moteurs, il ne reste plus qu'à, dans du rond de laiton de 5, usiner les 6 jambettes.

Le montage se fait à l'aide de vis qui traversent les supports. A chaque serrage il faut vérifier que le vilebrequin tourne librement.

Fonctionnement plutôt sympathique ... Il ne reste plus qu'à monter le reste.
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les tubulures

On utilisera du carré de laiton de 6 x 6 et du tube de cuivre de 2 x 3.
La seule difficulté étant le repérage car les raccords des extrémités sont percés différemment.
Deux forets à utiliser : 2.3 et 3.

Pour chaque raccord, percer à 3 sur une profondeur de 1.5 afin de bloquer le tube de cuivre lors de l'emboîtement.
Cliquez pour agrandir l'imageContrôle de l'alignement avec un réglet.
Logiquement en ayant percé à 2.3 on n'a aucun problème.
Cliquez pour agrandir l'imageUn petit truc : lors du montage des trois premières glaces, il faudra veiller à ce que le raccord soit légèrement en retrait sinon s'il n'est pas parfaitement aligné avec la glace ou déborde vers l'avant, le sabot va venir buter et s'écartera de la glace.

Lors du perçage des trous de fixation on peut après réglage décaler d'un ou deux dizièmes le centrage mais le perçage à 2.3 est normalement suffisant.
Cliquez pour agrandir l'imageMise à longueur des tubes de cuivre.
Cliquez pour agrandir l'imageIl est loin le temps où on trouvait des tubes faisant vraiment 3 de diamètre !

Faute de tube en laiton parfaitement calibré, il a fallu reprendre toutes les extrémités des tubes à l'aide d'un lime : reprise sur 2 mm environ avec essais pour que ça entre en forçant un peu.
Cliquez pour agrandir l'imageUn petit truc pour ne pas se tromper dans les perçages : repérer les raccords avec une flèche et marquer ceux des extrémités à l'intérieur d'un cercle.
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Et puis, il n'y a plus qu'à souder ... à l'étain.
Effectuer le montage en plaçant entre les glaces et les raccords du papier alu, vérifier qu'aucun tube ne bouge et souder légèrement.

Méthode déjà utilisée pour cet autre moteur.

les joints

On peut les fabriquer en série.
Cliquez pour agrandir l'imageDécouper dans du téflon de 0.25 une bande de 6 mm de large, la présenter sur les trous de la glace et pointer fortement pour pénétrer dan les trous.
Cliquez pour agrandir l'imageSe servir de l'empreinte pour donner un coup d'emporte-pièces de 2.

Lors du montage final, il est possible que les joints se placent un peu de travers et débordent de la glace. Un coup de cutter pour les ramener à ras du raccord empêchera tout problème de cohabitation avec le sabot..

montage

Les supports ne seront pas bloqués, à peine serrés.
Ce n'est qu'une fois les tubulures en place et serrées que, si le vilebrequin tourne correctement on procédera à leur serrage définitif.
Cliquez pour agrandir l'imageCommencer par le 4 qui va recevoir -plus tard- l'inverseur.
On fait suivre de 3  ...
Cliquez pour agrandir l'image... suivi des derniers.
Cliquez pour agrandir l'imageAu premier essai, l'un des écrous s'est dévissé !
Petite solution rapidement mise en place : percer un écrou de 3 pour y placer une vis M1.6 ...
Cliquez pour agrandir l'imageUne fois le bon plaquage obtenu, il suffit de bloquer la vis.
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Pour ce montage, utilisation de ressorts pour le plaquage du sabot.
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A l'avant viendra se placer l'inverseur

essais

à l'air comprimé
à la vapeur
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l'inverseur de ce tri-cylindre

Il est d'un type déjà construit pour le tri-cylindre précédent ou encore le moteur du Gulnare.

Le corps est tiré d'un carré de 20 x 20.
La méthode d'usinage décrite permet d'être certain que les trous du bâti et de l'inverseur vont se trouver exactement les uns en face des autres et d'obtenir une vitesse égale dans les deux sens.
Cliquez pour agrandir l'imagePerçages du bâti .
Cliquez pour agrandir l'imageLa réalisation du corps se fait par perçage à diamètre 11 ce qui n'est pas évident si la pièce n'est pas bridée.
Aussi, sans bridage, par perçages successifs je suis arrivé à 11 mais le décalage constaté a été rattrapé lors de l'ajustement à la cote 18 en largeur.

Les trous de fixation sont obtenus par superposition du bâti : ainsi on pourra utiliser de vis M2 sans avoir à agrandir les trous.

Les observateurs verront que mon corps fait 18 x 18. Les plans ont été modifiés en 18 x 20 pour faciliter le perçage des trous qui ne doivent pas déboucher dans ceux servant à la fixation de la tubulure sur les côtés du bâti.

Ici avec ce carré de 18 x 18, petit problème pour une vis du bas : la vis latérale si elle est placée avant la bloque !
Cliquez pour agrandir l'imageSolution : cette vis est légèrement modifiée à la lime dégageant ainsi le passage ...
Cliquez pour agrandir l'imageL'inverseur : prendre un rond de 12 de 6 ou 7 de longueur, le percer à 3 et y souder à l'étain un rond de 3 après perçage.
Cliquez pour agrandir l'imageReprendre le rond de 12 et l'amener au diamètre 11 pour qu'il vienne glisser dans le corps.
Cliquez pour agrandir l'imageLe futur inverseur est en place dans le corps; sur le côté le couvercle en tôle de laiton de 2 découpé pour déborder de 1 ou 2 mm sur les bords du corps après perçage à diamètre 3.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage obtenu : il n'y a aucun jeu et l'inverseur est parfaitement centré. Il restera en place pendant tous les perçages.

Le perçage se fera par superposition : percer un trou en s'aidant du corps, placer une vis et son écrou, percer les autres tous ...

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premier trou
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blocage
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montage
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finition
Cliquez pour agrandir l'imageAmener l'inverseur à ses cotes : diamètre 10.6 et épaisseur 3.
On termine par le chanfrein.
Cliquez pour agrandir l'imagePerçages à travers l'inverseur de 1.8 et saignée profonde de 1.5 : le sourire de l'inverseur !
Cliquez pour agrandir l'imageLes deux joints : celui du bâti et celui du couvercle.
Il faudra glisser l'inverseur à travers le second pour le montage. Sans oublier de glisser sur le rond de 3 un bout de silicone plus long d'1 mm que la hauteur du corps.
Ce bout de silicone va s'écraser et faire étanchéité. Cependant, il faut le couper bien d'équerre !
Cliquez pour agrandir l'imagePerçage du corps pour l'arrivée de vapeur.
Le tube de 2 x 3 est brasé à l'argent sur le corps et on utilise de l'étain pour la fixation du graisseur.
Calculer la longueur du tube de raccordement pour que le graisseur arrive entre les bâtis 3 et 4 sinon impossible de visser les tubulures.
Cliquez pour agrandir l'imageSortie vapeur avec un tube de 2 x 3 qui "s'enroule" autour du montant.

Soudure argent car il va falloir souder ensuite un raccord à l'étain.
Cliquez pour agrandir l'imageLe bâti 4 est prêt pour le montage.
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Montage complet avant les essais de l'inverseur ...

essais de l'inverseur

à l'air comprimé
à la vapeur

les derniers usinages

Cliquez pour agrandir l'imageUne bague de 8 de diamètre et percée à 3 : épaisseur de 5 pour venir retenir le roulement du bâti 1. On ajoutera une rondelle de téflon entre les deux.
Un volant de 20 de diamètre et de 22 de long qui est inutile mais qui comble un vide et sert à retenir le roulement du bâti 3. Là aussi rondelle de téflon entre les deux.
Cliquez pour agrandir l'imagelevier d'inverseur percé de trous de diamètre 1.5 pour une éventuelle radio commande.
Cliquez pour agrandir l'imageOn obtiendra un alignement correct en procédant ainsi :
. traverser le rond percé à 3 avec un foret de 1.6
. faire une encoche de 1.5 de large puis sorti de l'étau
. tarauder du côté opposé de l'encoche à M2
. braser le plat de 1.5.
porte roulement pour le bâti 4 : pour l'instant ce bâti a été percé à 3.2 et le vilebrequin repose sur les roulements des bâtis 1 et 3 ce qui assure une rotation parfaite. Mais, lorsque le moteur sera relié à un autre arbre, le roulement du bâti 3 va terriblement souffrir ... Il faut donc ajouter un autre roulement dont la position sera réglable et qu'on pourra donc aligner au mieux avec les deux autres.
Cliquez pour agrandir l'imageUsinage d'un rond d'alu de diamètre 20 que l'on perce à 3.5 et qu'on reprend au diamètre du roulement en tenant compte de son épaisseur (ici diamètre 7 sur une profondeur de 2.2 pour un roulement épais de 2.
Cliquez pour agrandir l'imageUsinage extérieur pour une épaisseur de 5.
Cliquez pour agrandir l'imagePerçages à 2.5 sur un axe que l'on a tracé à l'outil lors de la première opération.
Cliquez pour agrandir l'imageLe bas du bâti 4 est taraudé à M2.
Le trou du haut du porte roulement est repris en forme de lumière.
Le déplacement du roulement pourra donc se faire latéralement et en hauteur. En fait il s'agit d'un réglage de l'ordre du 1/10 ème.
Cliquez pour agrandir l'imageCachez donc ces ressorts que je ne saurais voir !
Tube de 7 x 8 soudé à l'étain sur un feuille de laiton de 0.5, reprise au tour, perçage, mise à longueur ...
Cliquez pour agrandir l'imageUne autre idée pour la fixation des tubulures : des goujons qui vont faciliter le montage et maintenir les joints en bonne position.
Cliquez pour agrandir l'imagePetites baguettes de bois exotique pour les cylindres : collage à l'araldite pour métaux.
Ponçage puis passage de l'ensemble au miror. Le bois supporte bien en se teintant un peu.
Cliquez pour agrandir l'imageMontage d'un cylindre sur son bâti et ... on ne voit plus le ressort.

Montage final

Toutes les pièces ont été démontées, certaines ont été peintes, d'autres passées au miror
Les cylindres sont habillés de bois.
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préparation des 4 bâtis

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montage de la tubulure de droite
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montage du vilebrequin
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réglage de la rotation du vilebrequin


On retourne le moteur alors que les pistons sont débarrassés de la partie basse des chapes.
Les tubulures sont serrées et normalement sont à la bonne place étant donné leur mode de soudure.

On commence par serrer par le dessous le bâti 4, puis le bâti 1. On tourne ...
Puis on serre le bâti 3. On tourne ...
Puis le porte roulement du bâti 4. On tourne ...
Et enfin le bâti 2, et plus besoin de tourner.

En disant "on tourne", il s'agit de faire tourner librement et plusieurs fois par lancement .

.

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Un jour, je le testerai et les résultats étonneront quant à sa puissance
mais pour cela il me manque une pile minuscule pour le compteur de vitesse qu'on ne trouve pas ici ... 

.

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petite expérience

que celle du plaquage des sabots sur la glace avec des aimants.

En 1, le montage classique avec ressort.

En 2 , un montage déjà expérimenté avec vis d'acier de réglage d'entrefer.

En 3, une autre solution pour palier le manque de place pour utiliser la solution précédente. L'entrefer sera réglé grâce au perçage qui maintient l'aimant à quelques dizièmes de l'axe du sabot.
Cliquez pour agrandir l'imageVoici les trois modèles réalisés et testés. Comme dit, le premier prend trop de place et pourrait servir pour un autre oscillant solitaire, et on va voir comment réaliser et régler le dernier.

En fait, en construisant le moteur, il était facile de prévoir l'emplacement d'un aimant de diamètre 5, de longueur 8.47 et de force 900 grammes. Le diamètre de l'aimant est le même que celui du ressort. Il faut cependant ajouter (en vert sur le plan d'ensemble) 2 trous M2 au dos de la glace.
Cliquez pour agrandir l'imageOn devine l'aimant enfermé dans sa cage réalisée avec du tube laiton 5 x 6 où l'aimant coulisse.
Cette cage est soudée à l'étain dans un plat de laiton de 2 d'épaisseur et de 10 de large percé à 6.
Prévoir une petite languette pour empêcher l'aimant de sortir par l'arrière ... bien que, la force d'attraction !
Cliquez pour agrandir l'imageLe sciage d'un tube mince pose déjà problème (il faut le tourner sur lui-même plusieurs fois pour le présenter à la lame de scie) mais celui de la languette ne peut se faire que sur la longueur comme sur la photo.
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réglage de l'entrefer

Le pivot est un bout de vis en acier (pas d'inox) que l'on a scié pour arriver à la sortie du trou de 2 sur la glace.
On présente l'aimant et on lime la tête de cette vis pour réserver entre la face de l'aimant bloqué dans le trou de 6 un espace de ... un ou deux dizièmes. Apprécier la fin du réglage en présentant le sabot sur la glace. Il faut que l'attirance soit maximum. 

essai

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Quel type choisir : ressort ou aimant ?
Je crois que je vais rester dans le traditionnel avec le ressort car, en regardant de plus près la notice on s'aperçoit que ces aimants en néodyne ne gardent toutes leurs propriétés que si on ne dépasse pas les 80° ! Il en existe d'autres en ferrite acceptant 250° mais ils ne sont pas cylindriques. Dommage !
Or la température va être plus élevée que 80°... et combien de temps notre aimant va-t-il garder ses propriétés ?
Par contre, les essais avec de l'huile ou encore de la graisse semblent ne rien altérer de leur qualité .
Cliquez pour agrandir l'imageextrait de la fiche technique :
http://www.supermagnete.fr/cylindres-magnetiques-neodyme/cylindre-magnetique-diametre-5mm-hauteur-8.47mm-neodyme-n45-nickele_S-05-08-N

mes amis construisent ...

ce moteur.

En voici un usiné par Phlippe TAQUET, moteur accompagné d'une chaudière de son cru : une "bouilloire" comme on l'appelle chez lui, au Canada !
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album terminé

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